霍霖

摘要：本文以某公司線盒生產(chǎn)系統(tǒng)為研究對(duì)象，借助精益生產(chǎn)中的SMED將車床的換產(chǎn)時(shí)間從58′31″減小到29′51″，減幅達(dá)49%，大大減少了停機(jī)浪費(fèi)。在此基礎(chǔ)上又根據(jù)“最小批量法”優(yōu)化了生產(chǎn)批量，使改善后的排產(chǎn)更均衡、生產(chǎn)更靈活。

關(guān)鍵詞：換產(chǎn)時(shí)間;SMED;均衡生產(chǎn)

Abstract： This article takes the wire box production system of a company as the research object， and with the help of SMED in lean production， it reduced the changeover time of lathe from 58′31″to 29′51″， with a reduction of 49%， which greatly reduced the waste of downtime. On this basis， the production batch was optimized according to the "minimum batch method" to make the improved production scheduling more balanced and more flexible.

Key words： changeover time;SMED;balanced production

1? 換產(chǎn)時(shí)間與SMED

換產(chǎn)時(shí)間是指因從事?lián)Q產(chǎn)動(dòng)作，而使生產(chǎn)線或設(shè)備停止生產(chǎn)的時(shí)間，即前一批次最后一個(gè)合格零件與下一批次第一個(gè)合格零件之間的間隔時(shí)間。換產(chǎn)時(shí)間不增加產(chǎn)品價(jià)值，屬于應(yīng)該盡量減少的因素。

SMED起源于20世紀(jì)50年代的日本，是新鄉(xiāng)重夫先生在日本豐田公司中首創(chuàng)的一套應(yīng)對(duì)多批少量、降低庫(kù)存、提高生產(chǎn)系統(tǒng)快速反應(yīng)能力的有用技術(shù)。它曾幫助豐田企業(yè)將1000噸沖床的換模時(shí)間由4小時(shí)降到9分鐘。這一技術(shù)指出所有的轉(zhuǎn)變或啟動(dòng)都能夠而且應(yīng)該少于10分鐘。SMED的關(guān)鍵點(diǎn)在于將轉(zhuǎn)換作業(yè)分為兩大塊：內(nèi)部作業(yè)和外部作業(yè)。筆者在此基礎(chǔ)上又加入了一項(xiàng)浪費(fèi)作業(yè)。

內(nèi)部作業(yè)：是指必須在停機(jī)狀態(tài)下才能進(jìn)行的操作。它占用停機(jī)時(shí)間，是SMED改善的關(guān)鍵對(duì)象。具體做法為盡量將內(nèi)部作業(yè)轉(zhuǎn)化為外部作業(yè)，并將其減小到最低限度;

外部作業(yè)：是指能在機(jī)器運(yùn)行的過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行的操作。對(duì)這類作業(yè)的處理原則為：盡可能在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中完成這些動(dòng)作，盡可能不占用停機(jī)時(shí)間;

浪費(fèi)作業(yè)：是指與換產(chǎn)作業(yè)無(wú)直接關(guān)系的動(dòng)作，如尋找，無(wú)謂的走動(dòng)……這些是必須要消除的，可以通過(guò)5S管理得到解決。

通過(guò)區(qū)分三種作業(yè)，然后將內(nèi)部作業(yè)盡可能轉(zhuǎn)化為外部作業(yè)，并消除其中的浪費(fèi)作業(yè)即可實(shí)現(xiàn)快速換產(chǎn)。

2? 公司情況簡(jiǎn)介

該零配件公司生產(chǎn)3種不同線盒：A型線盒，B型線盒和C型線盒。A型和B型線盒的生產(chǎn)流程如圖1所示，C型線盒的生產(chǎn)流程與A、B類似，但需要在第一步車工之前加入切削工序。各工序的加工時(shí)間和換產(chǎn)時(shí)間如表1所示。

3? 目前存在的問(wèn)題

當(dāng)前，該公司的線盒生產(chǎn)系統(tǒng)主要存在如下問(wèn)題：

3.1 臨時(shí)插單現(xiàn)象嚴(yán)重? 該公司采用的排產(chǎn)方式為：根據(jù)月訂貨量制定月生產(chǎn)計(jì)劃，然后按照傳統(tǒng)的生產(chǎn)排程方法進(jìn)行分段生產(chǎn)。雖然這種方法可以節(jié)省換產(chǎn)時(shí)間，但會(huì)造成在一定時(shí)期內(nèi)，先生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品供過(guò)于求，而其他產(chǎn)品雖然有需求，卻長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法供應(yīng)。在這種排產(chǎn)方式下，臨時(shí)插單和更換產(chǎn)品生產(chǎn)的現(xiàn)象比較頻繁，嚴(yán)重?cái)_亂了正常的生產(chǎn)秩序。

3.2 成品庫(kù)存過(guò)高? 為了滿足客戶的需求變化，公司不得不維持較多的成品庫(kù)存。大量的庫(kù)存不僅占用過(guò)多倉(cāng)庫(kù)空間，增加庫(kù)存成本，而且占用了大量資金。

3.3 預(yù)裝工件庫(kù)存過(guò)高? 為了保證緩沖庫(kù)存一直可用，公司將預(yù)裝工件的庫(kù)存量維持在一個(gè)月的需求量。然而，據(jù)統(tǒng)計(jì)，用于預(yù)裝的原材料和采購(gòu)件占線盒制造成本的40%，這同樣造成了庫(kù)存浪費(fèi)和資金占用問(wèn)題。

3.4 設(shè)備負(fù)荷不均衡? 公司常常會(huì)出現(xiàn)以下情況：某一時(shí)期，工人常常加班，機(jī)器不停運(yùn)轉(zhuǎn)，而在接下來(lái)的時(shí)間里，員工卻沒(méi)什么工作，閑置現(xiàn)象嚴(yán)重。

以上四個(gè)問(wèn)題即目前該生產(chǎn)系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題。綜合來(lái)看，無(wú)論是排產(chǎn)計(jì)劃不合理造成的插單頻繁，為應(yīng)對(duì)顧客需求變化保持的較高成品庫(kù)存，還是為維持連續(xù)生產(chǎn)保持的較高預(yù)裝工件庫(kù)存，生產(chǎn)計(jì)劃安排不合理造成的設(shè)備負(fù)荷不均衡等，它們本質(zhì)上都源于生產(chǎn)的不均衡。因此，該公司目前面臨的真正問(wèn)題是生產(chǎn)不均衡問(wèn)題。而均衡生產(chǎn)“多品種，小批量”的生產(chǎn)特性，導(dǎo)致與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，該方式換產(chǎn)的頻率大大增加，如果不以快速換產(chǎn)為前提，就會(huì)產(chǎn)生極大的停機(jī)浪費(fèi)。因此，要解決線盒生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)前的問(wèn)題，首先要做到快速換產(chǎn)。

4? SMED的應(yīng)用

通過(guò)觀察換產(chǎn)過(guò)程，筆者發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境混亂，在換產(chǎn)過(guò)程中，工人常常因找不到要用的工具和圖紙而耽誤時(shí)間，而且有時(shí)候工人找到用具后還要檢測(cè)其準(zhǔn)確性，調(diào)整基準(zhǔn)等;另外，有些工作本可以在停機(jī)前提前進(jìn)行，而工人卻總是等到機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)后才開(kāi)始著手處理等等，這一系列因素導(dǎo)致了換產(chǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

根據(jù)表1，可以發(fā)現(xiàn)，目前，換產(chǎn)的瓶頸工序?yàn)檐嚬?，其換產(chǎn)時(shí)間為60分鐘，明顯高于其他工序的換產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SMED（single minute exchange of dies）所提倡的所有的轉(zhuǎn)變都能夠而且應(yīng)該少于10分鐘的原則。

下面，筆者就運(yùn)用SMED工具對(duì)車工的換產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行改善。在應(yīng)用SMED之前，筆者首先收集了換產(chǎn)期間的數(shù)據(jù)。

一般情況下，收集換產(chǎn)數(shù)據(jù)最好的辦法是現(xiàn)場(chǎng)錄像。通過(guò)錄像，可以詳細(xì)記錄工人在換產(chǎn)期間的所有動(dòng)作和時(shí)間。但是限于客觀條件，筆者只能采用現(xiàn)場(chǎng)觀察的方法。

筆者對(duì)車工的換產(chǎn)過(guò)程共進(jìn)行了4次觀察。在第一次觀察過(guò)程中，筆者主要針對(duì)車工在換產(chǎn)期間的工作內(nèi)容進(jìn)行了記錄。在后3次觀察中，筆者主要采用秒表測(cè)時(shí)的方法記錄了各項(xiàng)工作花費(fèi)的時(shí)間。觀測(cè)結(jié)果如表2所示。

搜集完換產(chǎn)期間的數(shù)據(jù)后，接下來(lái)區(qū)分內(nèi)外部作業(yè)，并依據(jù)SMED的改善要點(diǎn)進(jìn)行改善。為了更好的實(shí)施SMED，本文參考了SMED的一些常用原則，如表3所示。

對(duì)照表3，可以對(duì)換產(chǎn)作業(yè)作如表4所示改善。

改善后的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)如表5所示。

改進(jìn)前后的效果對(duì)比如表6所示。

改善后，車工的換產(chǎn)停機(jī)時(shí)間為29′51″，相比改善前降幅為49%。由于改善后車工的換產(chǎn)停機(jī)時(shí)間仍為該生產(chǎn)線的瓶頸，因此，目前暫不需要對(duì)其他工序的換產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行改善。

5? 生產(chǎn)均衡化

經(jīng)過(guò)上述改善后，接下來(lái)就可以按照均衡生產(chǎn)的原則重新排產(chǎn)。實(shí)施均衡生產(chǎn)分為兩個(gè)階段：每月適應(yīng)和每日適應(yīng)。

在每月適應(yīng)階段，根據(jù)每個(gè)月的歷史訂貨情況制定月度生產(chǎn)計(jì)劃，然后按照總量均衡進(jìn)行人員、設(shè)備等生產(chǎn)要素的配置。

在每日適應(yīng)階段，在品種均衡的指導(dǎo)下進(jìn)行投產(chǎn)順序的確定，再根據(jù)每日的需求拉動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整。

結(jié)合本公司每月各種產(chǎn)品的需求情況，根據(jù)公式：

生產(chǎn)節(jié)拍=一天正常生產(chǎn)時(shí)間/一天生產(chǎn)量（1）

均衡化生產(chǎn)下各種產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍如表7所示（按每月工作25天，每天工作8小時(shí)）。

據(jù)此，從理論上說(shuō)，公司應(yīng)該按照每天生產(chǎn)15個(gè)線盒來(lái)配置人員、設(shè)備和材料等生產(chǎn)要素。然后按照先生產(chǎn)4個(gè)A，再生產(chǎn)3個(gè)B，最后生產(chǎn)8個(gè)C的排產(chǎn)計(jì)劃，按照32分鐘/件的節(jié)奏分別生產(chǎn)A、B、C型線盒。但是，需要指出的是，為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)批量與換產(chǎn)時(shí)間損失的關(guān)系，常常需要確定一個(gè)符合實(shí)際情況的生產(chǎn)批量。常用的方法有“最小批量法”和“經(jīng)濟(jì)批量法”。

當(dāng)采用“最小批量”決定生產(chǎn)批量時(shí)，批量大小的計(jì)算公式為：

δ：設(shè)備換產(chǎn)損失系數(shù)（與生產(chǎn)類型、零件大小有關(guān)）;tad：設(shè)備換產(chǎn)時(shí)間;t：?jiǎn)渭ば驎r(shí)間;Qmin：最小批量。

當(dāng)采用“經(jīng)濟(jì)批量”決定生產(chǎn)批量時(shí)，批量大小的計(jì)算公式為：

N：零件年產(chǎn)量;A：設(shè)備換產(chǎn)一次的費(fèi)用;c：?jiǎn)挝划a(chǎn)品的生產(chǎn)成本;i：產(chǎn)品單位庫(kù)存費(fèi)用率;Q*：經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)批量。

鑒于目前缺少“經(jīng)濟(jì)批量”公式中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，本文將采用“最小批量”法來(lái)確定目前公司各個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)批量。其中，設(shè)備換產(chǎn)時(shí)間損失系數(shù)可根據(jù)表8查得。

根據(jù)該表，該線盒生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備換產(chǎn)時(shí)間損失系數(shù)應(yīng)為0.08，由此便可根據(jù)公式（2）和公式（4）計(jì)算出改善前后的最小生產(chǎn)批量：

最后，根據(jù)均衡生產(chǎn)排產(chǎn)順序確定的根本原則，即優(yōu)先生產(chǎn)相互之間換產(chǎn)時(shí)間短的產(chǎn)品;對(duì)于兩組換產(chǎn)時(shí)間相同的產(chǎn)品，優(yōu)先考慮需求量比較大的產(chǎn)品，可以得到改善前后企業(yè)的不同排產(chǎn)方式。

改善前排產(chǎn)方式為：80C40B30A120C60B45A

改善后排產(chǎn)方式為：40C20A15B40C20A15B40C20A15B40C20A15B40C20A15B

顯然，改善后的排產(chǎn)方式更均衡，而且循環(huán)周期更短。

6? 總結(jié)

本文通過(guò)分析線盒生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)存的問(wèn)題，找到了問(wèn)題根源，即生產(chǎn)不均衡，為了使生產(chǎn)均衡化，筆者借助SMED對(duì)生產(chǎn)流程中的瓶頸工序——車工進(jìn)行了重點(diǎn)改善，通過(guò)快速換產(chǎn)，將車工的換產(chǎn)停機(jī)時(shí)間從58′31″減小到29′51″，減幅達(dá)49%，大大減少了換產(chǎn)停機(jī)浪費(fèi)。在此基礎(chǔ)上，筆者參照均衡生產(chǎn)的原則對(duì)產(chǎn)線進(jìn)行了重新排產(chǎn)，將最小生產(chǎn)批量從30降低到15，并改善了排產(chǎn)計(jì)劃，從而使生產(chǎn)更均衡，循環(huán)周期更短。

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