王博　高凱龍

摘要：因科研生產(chǎn)任務(wù)需求，要在較短的時間內(nèi)完成整流葉片試驗件的生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及普通機械加工中的銑、鉗、磨、數(shù)控加工型面、焊接、表面噴涂滲層拋光等多道工序。為了完成任務(wù)，只有打破常規(guī)的組織生產(chǎn)方式，引入實踐精益生產(chǎn)管理思想和工具，優(yōu)化生產(chǎn)流程，縮短加工周期，提供科研生產(chǎn)急需的實物和服務(wù)。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)流程；加工周期；精益生產(chǎn)思想；試制加工；整流葉片試驗件 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH186 文章編號：1009-2374（2015）29-0169-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.084

從小批量生產(chǎn)、訂單式生產(chǎn)中總結(jié)出來的精益生產(chǎn)思想，在越來越多的生產(chǎn)實踐中發(fā)揮著巨大的指導(dǎo)作用。其精益生產(chǎn)的精髓是保證了自己的合理利潤的同時，能夠在提供的產(chǎn)品和服務(wù)上及時滿足客戶的需求。精益生產(chǎn)管理的本質(zhì)是瘦身，努力消除管理環(huán)節(jié)、業(yè)務(wù)流程、人員、行為動作等構(gòu)成生產(chǎn)服務(wù)成本上的浪費，在控制合理成本的情況下提供產(chǎn)品和服務(wù)，謀求利潤，維持企業(yè)生存發(fā)展。精益生產(chǎn)管理中提供了多項管理工具，其中部分生產(chǎn)管理工具或者方法，可以借鑒甚至是直接拿來應(yīng)用在科研院所下屬的試驗工廠生產(chǎn)管理模式中，為上級所屬科研院所提供快速反應(yīng)的試驗件產(chǎn)品，滿足科研院所實現(xiàn)“設(shè)計、試制、試驗、分析改進設(shè)計”的快速迭代設(shè)計需求。本文是一次通過“優(yōu)化加工流程，縮短生產(chǎn)周期”的方式按期完成某試驗件試制生產(chǎn)任務(wù)的總結(jié)，也是精益生產(chǎn)管理思想在試制生產(chǎn)過程中應(yīng)用的經(jīng)驗總結(jié)，證明了精益生產(chǎn)思想和工具在試驗件深度定制型試驗工廠生產(chǎn)組織管理中的生命力，為后續(xù)開展精益生產(chǎn)探索了一條道路。

1 任務(wù)背景和需求

試驗工廠承接了上級主管生產(chǎn)部門下達的一種某型整流葉片試驗件的試制生產(chǎn)任務(wù)，該任務(wù)是某項測試基礎(chǔ)試驗關(guān)鍵部件，試驗任務(wù)周期緊張，受到上級主管部門的高度關(guān)注。因是測試基礎(chǔ)試驗，行業(yè)內(nèi)沒有成熟試驗規(guī)范可以指導(dǎo)借鑒，顯得試驗件設(shè)計員設(shè)計技術(shù)儲備不足，從做出試驗件設(shè)計決定到試驗件設(shè)計出圖的時間緊張，根據(jù)試驗需要，試件的最終狀態(tài)與某渦輪導(dǎo)向器工作要求一致，而加工周期要求十分緊迫。由于設(shè)計思想要求和生產(chǎn)周期的制約，該整流葉片選用材料從未在以往的葉片零件上應(yīng)用過，此材料高溫性能良好，機械加工性能較差；葉片結(jié)構(gòu)為葉身型面是空間自由曲面，葉形內(nèi)部有一處空心通道，葉片兩端除安裝邊外還有進出氣接嘴結(jié)構(gòu)，葉身表面需進行額外處理。因科研任務(wù)急需，迫切需要在試驗節(jié)點前拿到試驗件成品，進行基礎(chǔ)測試試驗。

任務(wù)需求是要在周期內(nèi)完成試驗件生產(chǎn)，實現(xiàn)設(shè)計意圖，確保某基礎(chǔ)試驗的測試工作順利進行，保證型號研制的周期節(jié)點。試驗件生產(chǎn)不同于批產(chǎn)零部件的生產(chǎn)，沒有批產(chǎn)件從開始就有詳細的生產(chǎn)作業(yè)計劃、成熟的工藝技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)，試驗件，特別是這次生產(chǎn)任務(wù)，工藝技術(shù)也是一次摸索，生產(chǎn)作業(yè)安排也是一次全新的探索，任務(wù)需求周期又很緊，此時引入并實踐精益生產(chǎn)管理思想和工具，一方面，希望能夠優(yōu)化生產(chǎn)工作流程，按期完成生產(chǎn)任務(wù)；另一方面，也通過精益生產(chǎn)實踐使員工熟悉、掌握精益管理工具，認識、領(lǐng)會精益生產(chǎn)精神，在今后的工作中應(yīng)用實踐精益管理，摸索試驗工廠深度定制模式下的精益生產(chǎn)管理道路。

2 技術(shù)路線

整流葉片試驗件的工藝技術(shù)路線分為焊接前和焊接后兩大部分。

焊接前的葉片主體部分工藝技術(shù)路線為：開始→下料→粗銑→熱處理→半精銑→→→→→（10余道工序）。此時加工出葉片的主體部分和兩端接嘴部分。

焊接后的工藝技術(shù)路線為：組合焊接→→→→→→→→→→表面處理→終檢（20余道工序）。

從技術(shù)路線可以看出，整個葉片試驗件的生產(chǎn)工序復(fù)雜，涉及普通機械加工、數(shù)控機械加工、電加工、噴涂、焊接等多道工序多個工種，零件周轉(zhuǎn)頻繁，在加工過程中需要進行控制的環(huán)節(jié)繁多且重要。

3 生產(chǎn)加工流程優(yōu)化實施

接到任務(wù)后，試驗工廠先用傳統(tǒng)生產(chǎn)組織模式先行演練了一次生產(chǎn)過程，在生產(chǎn)預(yù)演中發(fā)現(xiàn)，按照傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，要想在短期內(nèi)交付合格數(shù)量的合格產(chǎn)品，全部數(shù)量的試驗件投產(chǎn)，組織全部力量加班生產(chǎn)，一道工序完成經(jīng)檢驗合格后再開始下一道工序生產(chǎn)，實際生產(chǎn)時間累計，算上節(jié)假日的不休息，需要的周期過長，這期間需要工藝技術(shù)方案順暢，各項保障服務(wù)工作給力，不允許存在顛覆性的技術(shù)更改和反復(fù)，而這種生產(chǎn)周期是當時的生產(chǎn)任務(wù)所不能允許的，需要制定出一套切實可行的全新的生產(chǎn)組織計劃，并按計劃嚴格排產(chǎn)，優(yōu)化生產(chǎn)流程，才能有效地縮短加工周期，滿足科研生產(chǎn)任務(wù)需求。

3.1 制訂對策

為了保證生產(chǎn)交付周期，主管領(lǐng)導(dǎo)和計劃調(diào)度員、工藝技術(shù)員、質(zhì)量控制員經(jīng)過周密的討論研究后一致認為，需要打破常規(guī)的試驗件葉片生產(chǎn)加工思路，引入精益思想，從人、機、料、法、測等影響生產(chǎn)的各方面因素想辦法，優(yōu)化生產(chǎn)流程，縮短加工周期，最大程度減少加工過程中的非增值時間和動作、行為，謀求按照任務(wù)節(jié)點完成生產(chǎn)試制任務(wù)，保證型號研制、試驗順利進行。

3.2 組建團隊

為了按期完成任務(wù)，試驗工廠決定按項目管理的方式進行一次生產(chǎn)組織管理試驗。首先組建了項目團隊。項目管理團隊由精益工程師、主責領(lǐng)導(dǎo)、主責工藝員、主責調(diào)度員、質(zhì)控員、外協(xié)員和設(shè)備操作員共同組成。團隊成員精練，各責任崗位人員都是經(jīng)驗豐富、一專多能，能夠在團隊內(nèi)相互補位。項目團隊由精益工程師總負責，從工藝、排產(chǎn)優(yōu)化、工裝設(shè)計、總體策劃、刀具選用、數(shù)控程序編制、方案優(yōu)化等多方面引入并實施精益管理思想和工具；主責調(diào)度員接受過精益班組長培訓(xùn)，負責把精益工具應(yīng)用到計劃排產(chǎn)、實物轉(zhuǎn)運、外協(xié)生產(chǎn)申請等方面；質(zhì)控員負責質(zhì)量關(guān)鍵點的識別與質(zhì)量控制，組建了QC小組，通過分析人機料法環(huán)測等多方面因素，提高產(chǎn)品質(zhì)量；主工藝員負責工藝編制、工裝設(shè)計、數(shù)控加工程序編制等方面的技術(shù)工作，是整個項目完成的技術(shù)支持；主責領(lǐng)導(dǎo)從總體把握時間，對內(nèi)對外協(xié)調(diào)聯(lián)系等方面提供支持。endprint

3.3 價值流分析，確定改善要素

項目實施引入的第一個精益管理工具是價值流分析。在嚴格準確地預(yù)估了工序的加工工時基礎(chǔ)上，從價值流分析入手，分析了制約生產(chǎn)交付期的所有瓶頸因素，找到了影響加工時間節(jié)拍的數(shù)控銑工序等瓶頸工序，影響加工節(jié)拍時間且不增值的三坐標檢驗工序，組合夾具拼裝的等待工序時間等增值或非增值時間過長，整體生產(chǎn)組織流動顆粒度較過粗，關(guān)鍵設(shè)備占用周期過長等問題點，提出著重在減少等待時間、拓寬加工瓶頸、提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和均衡生產(chǎn)減少加班等四個改善要素方面做文章，形成了預(yù)期價值流。從價值流分析中找出影響產(chǎn)品交付周期的問題點后，針對問題提出了四個方面的改善要素，如表1所示：

3.4 制定改善措施和計劃

為了達到預(yù)期價值流圖的效果，針對改善要素，運用精益管理思想和工具中的“流動”“拉動”思想，提出了五項措施，分別是：確定批次，分批加工周轉(zhuǎn)；變推動為拉動，在合適位置設(shè)置“超市”；利用社會資源，補充單位能力不足；設(shè)計夾具，減少多軸設(shè)備占用；程序、參數(shù)優(yōu)化，節(jié)約工序時間，如表2所示。在表2中落實了責任人，確定了完成時間。

通過對改善措施的詳細分解，項目團隊制定了五項具體實施措施，分別為：措施1：確定批次，分批加工周轉(zhuǎn)；措施2：變推動為拉動，在合適位置設(shè)置“超市”；措施3：利用社會資源，補充單位能力不足；措施4：設(shè)計夾具，減少多軸設(shè)備占用；措施5：程序、參數(shù)優(yōu)化，節(jié)約工序時間。

3.5 改善措施實施和成果

根據(jù)改善措施和計劃，項目團隊首先分析了各工序加工時間甘特圖如圖1所示。根據(jù)試驗工廠的生產(chǎn)特點和習慣，計算出每天最關(guān)鍵和瓶頸的工序在葉片銑加工葉形工序，其產(chǎn)能現(xiàn)最多生產(chǎn)2.5片，通過延長工作時間的辦法能提高到每天完成4片，但長期一個操作者加班不是辦法，所以應(yīng)用了多能工的手段，在相應(yīng)的熟練工人中挑選一名，重點對設(shè)備操作加以培訓(xùn)，同時根據(jù)操作者經(jīng)驗和相關(guān)工藝操作要求，編制了該工序的標準操作指導(dǎo)書。如此操作仍不能有效縮短加工周期，于是運用精益管理思想，把每日的工作任務(wù)顆粒細化，以工作日完成量為劃分工作任務(wù)的標準，同時兼顧其余的生產(chǎn)任務(wù)，考慮能夠充分發(fā)揮操作者能力的工序時間為生產(chǎn)節(jié)拍，確定日工作量為8片，每天都開始新的工序加工。變推動為拉動，看板以轉(zhuǎn)運箱的形式體現(xiàn)：每箱裝8片葉片，每片葉片都附帶一本流水卡片，記錄在當前工序的加工質(zhì)量信息。各操作者只看到在本道工序應(yīng)該加工的工序要求和當天需要完成的一箱待加工件，當天的工作任務(wù)當天就加工、檢驗完畢，發(fā)生返修或工序超差當天處理完，由調(diào)度員運到下一道工序。在葉片銑工序、熱處理工序設(shè)置緩存超市，控制葉片加工的流速，形成了新的生產(chǎn)工序時間甘特圖如圖2所示。

確定批次，分批加工周轉(zhuǎn)和變推動為拉動，合理設(shè)置超市的措施和成果如圖3所示：

由于試驗工廠的生產(chǎn)體制和習慣，操作者一般都是日班制，操作者長期以來從事科研性質(zhì)的生產(chǎn)，個人技能技巧絕活多，經(jīng)驗豐富，但人員少、設(shè)備少，缺乏大量生產(chǎn)任務(wù)且長期加班的能力，而且在保證葉片試驗件生產(chǎn)任務(wù)的同時，還需要隨時準備應(yīng)付其余科研生產(chǎn)任務(wù)，所以，項目組對葉片試驗件生產(chǎn)工序加以甄別，把其中技術(shù)含量較低、容易形成社會化生產(chǎn)的工序提揀出來，采用工序外包的形式充分利用社會加工力量，同樣按批次拉動式管理。社會力量的合理運用充分緩解了廠內(nèi)的加工壓力，節(jié)省了加工周期，也保證了同期進行的幾項緊急任務(wù)的順利完成。利用社會資源的效果如圖4所示：

針對葉片試驗件加工工序中的另一個瓶頸工序：五軸銑加工葉片兩端及其安裝焊接處，項目團隊充分發(fā)揮技術(shù)人員的聰明才智，引入了精益生產(chǎn)中的快速換模的理念，設(shè)計了快速轉(zhuǎn)位工裝如圖5所示。在三軸數(shù)控銑上一次裝夾葉片，加工完一側(cè)后，僅需旋松螺釘、拔銷、轉(zhuǎn)位、插銷、緊固五個動作，即可開始進行下一個工位的數(shù)控加工。這充分緩解了五軸銑床的加工周期矛盾，同時也開拓了技術(shù)員的設(shè)計思路，相繼設(shè)計了磨床用工裝，可以實現(xiàn)一次裝夾、平磨三個加工表面，同時還可以給線切割作加工定位用；為了提高組合車削加工效率，設(shè)計了車床加工用工裝，如圖6所示。通過撤掉一個定位塊的方式節(jié)省空間，可以一次裝夾18片葉片，實現(xiàn)了最大效率的車削加工。到了最后葉形數(shù)控銑的加工工序，通過設(shè)計數(shù)控銑葉身夾具，把需要五軸聯(lián)動的數(shù)控銑變成定軸三軸聯(lián)動數(shù)控銑，這樣又發(fā)掘了一臺帶數(shù)控分度盤的高速銑床參與葉身銑削，增加了設(shè)備能力。

設(shè)計工裝夾具的措施和效果如圖7所示：

針對葉片試驗件加工中的多道數(shù)控銑工序，項目組的技術(shù)人員和操作者采用了程序、參數(shù)優(yōu)化的方法，向精益生產(chǎn)的七大浪費開戰(zhàn)：編制了標準操作指導(dǎo)書，規(guī)范生產(chǎn)過程中的動作以減少動作浪費，同時提高一次合格率減少返修浪費；通過重新刃磨刀具的方式減少資源、資金的浪費，通過優(yōu)化道路軌跡，提高加工參數(shù)，減少工序內(nèi)的浪費，通過多能工的培養(yǎng)和使用，提高設(shè)備利用時間，等待時間的浪費。在程序、參數(shù)優(yōu)化方面所做的工作效果如圖8所示：

4 成果總結(jié)

經(jīng)過全體團隊成員的努力，在計劃期限內(nèi)終于完成了全部葉片加工任務(wù)的機械加工部分。葉片試驗件從機械加工到機械加工結(jié)束，實現(xiàn)了在任務(wù)規(guī)定周期內(nèi)完成了核心機整流葉片試驗件的生產(chǎn)，有力保證了試驗的順利進行。通過踐行“優(yōu)化生產(chǎn)流程，縮短加工周期”的精益管理，固化了如下成果：（1）實踐了“流”理念：達到一定數(shù)量的產(chǎn)品，可以流動生產(chǎn)，按加工節(jié)拍分批；（2）學(xué)會了掌控：周密、靈活的計劃指導(dǎo)并行作業(yè)；（3）建立了標準：標準操作指導(dǎo)書指導(dǎo)關(guān)鍵、復(fù)雜工序的生產(chǎn)；（4）發(fā)散了思維：設(shè)計多用夾具解決多軸設(shè)備數(shù)量瓶頸；（5）節(jié)省了成本：重磨刃具降低刀具采購總成本；（6）增加了效益：對比單位切削體積價格評價刃具性價比；（7）形成了習慣：制定標準操作書。

5 結(jié)語

科研院所下屬的試驗工廠，從職能定位的角度就是為科研需要提供快速的實物和服務(wù)，滿足科研、試驗進度的急需。因此，試驗工廠的生產(chǎn)模式必然是深度定制模式下單件、小批、更改頻繁，進度周期緊張、技術(shù)難度不確定的試驗件試制生產(chǎn)。如何將生產(chǎn)任務(wù)需求與試驗工廠內(nèi)的生產(chǎn)組織模式相契合，用精益生產(chǎn)管理模式組織生產(chǎn)，發(fā)揮精益管理工具的作用，促進試驗件試制生產(chǎn)的快速、便捷、低成本、高效率，是試驗工廠乃至科研院所面臨的一個問題。本文從實踐的角度，根據(jù)試驗工廠的實際生產(chǎn)特點，運用了價值流圖分析，實施了批量流、標準操作指導(dǎo)書、快換工裝、多能工、拉式生產(chǎn)、標準緩沖（超市）等精益生產(chǎn)管理工具，最終順利按用戶要求提供了相應(yīng)數(shù)量的合格產(chǎn)品，證明了精益生產(chǎn)思想和工具在試驗件深度定制型試驗工廠生產(chǎn)組織管理中的生命力，為后續(xù)開展精益生產(chǎn)探索了一條道路。在整個加工任務(wù)的完成過程中，生產(chǎn)中也暴露了一些問題。這些問題經(jīng)過項目團隊成員的討論，認為需要在下一步的工作中加以改善和解決：（1）計劃制定要詳細、周密且能夠適應(yīng)性調(diào)整；（2）執(zhí)行計劃要嚴肅嚴格，想盡辦法；（3）批量生產(chǎn)前必須先做工藝性試驗，確保工藝方案可行；（4）工藝盡可能提前介入試驗件設(shè)計，改善產(chǎn)品的工藝性；（5）外協(xié)產(chǎn)品周期控制要有手段、有方法；（6）充分溝通，取得領(lǐng)導(dǎo)支持；（7）管理人員的素質(zhì)水平要求高；（8）項目的成功依靠所有參與者的通力合作。

在今后的工作中，一定要先制定好各項應(yīng)急預(yù)案，在嚴格執(zhí)行計劃的前提下，更加靈活地按預(yù)案處理突發(fā)問題，盡量提前實施工藝介入設(shè)計，完善產(chǎn)品工藝性，加強溝通和合作，依靠團隊的力量和智慧解決生產(chǎn)中的問題，滿足客戶需求，用實際的快速反應(yīng)支持型號研制工作。

作者簡介：王博（1980-），男，遼寧人，中航工業(yè)沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所工程師，研究方向：機械加工。

（責任編輯：王 波）endprint