吳兆磊 劉金龍 叢 磊

（1.山東科技大學(xué)，山東 青島 266590；2.山東唐口煤業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧 272055）

煤礦機(jī)修廠作為煤礦生產(chǎn)保障服務(wù)單位，負(fù)責(zé)全礦機(jī)電設(shè)備的維修、零配件加工等。隨著智慧礦山的推進(jìn)，煤礦機(jī)械化水平不斷提高。因設(shè)備的更新?lián)Q代和維修技術(shù)更替，導(dǎo)致機(jī)修廠設(shè)備維修壓力逐漸增大。為適應(yīng)煤礦現(xiàn)階段的發(fā)展，機(jī)修廠傳統(tǒng)粗放的生產(chǎn)管理模式急需改善。價(jià)值流圖（Value Stream Mapping，VSM）分析是豐田精益生產(chǎn)系統(tǒng)下的一種使整個(gè)復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程的價(jià)值流可視化的系統(tǒng)分析方法，可以有效幫助管理層識(shí)別生產(chǎn)過(guò)程中的浪費(fèi)和不增值活動(dòng)，結(jié)合精益生產(chǎn)相關(guān)的改善方法，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的持續(xù)改善[1]。目前在價(jià)值流應(yīng)用的領(lǐng)域中，制造業(yè)占據(jù)比例較大，但在礦山企業(yè)機(jī)修廠的應(yīng)用成果相對(duì)較少。

本文將價(jià)值流圖分析方法應(yīng)用到煤礦機(jī)修廠維修車(chē)間精益改善研究中，結(jié)合魚(yú)骨圖分析工具識(shí)別設(shè)備維修過(guò)程中存在的浪費(fèi)及非增值環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)因果矩陣分析得到關(guān)鍵影響因素。針對(duì)車(chē)間布局不合理、人才育成機(jī)制不完善、零件供應(yīng)不及時(shí)、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平低等問(wèn)題，利用SLP 方法、庫(kù)存管理、6S 及目視化管理、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)等精益工具和方法進(jìn)行精益改善，效果良好。

1 維修車(chē)間生產(chǎn)現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

1.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

煤礦機(jī)修廠維修車(chē)間維修設(shè)備種類(lèi)繁雜，主要維修水泵、開(kāi)關(guān)、電機(jī)等設(shè)備。因開(kāi)采任務(wù)重、井下環(huán)境惡劣、工人操作不當(dāng)?shù)仍?，?dǎo)致設(shè)備故障頻繁，維修頻次高。車(chē)間現(xiàn)有維修能力無(wú)法滿(mǎn)足井下需求，常常采用加班的方式完成維修任務(wù)。通過(guò)帕累托圖分析如圖1，對(duì)車(chē)間設(shè)備的維修數(shù)量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，選定水泵維修作為分析重點(diǎn)。

圖1 車(chē)間1～7 月主要維修設(shè)備帕累托分析圖

1.2 繪制車(chē)間價(jià)值流現(xiàn)狀圖

水泵維修流程內(nèi)容包括入庫(kù)、檢測(cè)、除銹、拆解、更換葉輪、補(bǔ)修中段、更換密封圈、軸承維護(hù)、組裝、驗(yàn)收等工序。根據(jù)測(cè)量得到的水泵維修各流程數(shù)據(jù)，繪制價(jià)值流現(xiàn)狀圖如圖2。

價(jià)值流圖時(shí)間軸上的時(shí)間分別代表了維修過(guò)程中的增值時(shí)間和非增值時(shí)間。增值時(shí)間（TVA）：實(shí)際有效作業(yè)時(shí)間即所有工序的維修周期之和。非增值時(shí)間（TNVA）：除了維修時(shí)間以外的所有時(shí)間。時(shí)間軸凹下去的部分表示水泵維修過(guò)程各工序的維修時(shí)間，凸起部分表示水泵維修過(guò)程的等待、搬運(yùn)等非增值時(shí)間[2]。增值比（VR）則是增值時(shí)間占維修周期時(shí)間的比例，反映了維修過(guò)程生產(chǎn)增值能力。增值比的計(jì)算公式如公式（1）：

式中：VR 為增值比；TVA表示維修過(guò)程增值作業(yè)時(shí)間；TNVA表示維修過(guò)程非增值作業(yè)時(shí)間；TV表示維修過(guò)程總時(shí)間。

目前，機(jī)修廠一天工作時(shí)間為8 h。由圖2 可知，從水泵上井到維修出庫(kù)，水泵維修過(guò)程中增值時(shí)間為19.5 h，非增值時(shí)間為211 h，增值比為8.5%，增值比相對(duì)較低，說(shuō)明維修過(guò)程中存在較多的非增值作業(yè)，迫切需要對(duì)車(chē)間進(jìn)行精益改善。

圖2 車(chē)間水泵維修價(jià)值流現(xiàn)狀圖

1.3 車(chē)間價(jià)值流現(xiàn)狀問(wèn)題分析

為了更直觀地了解水泵維修流程中存在的問(wèn)題，利用魚(yú)骨圖分析工具從人員、設(shè)備、物料、方法、環(huán)境五個(gè)方面進(jìn)行因果分析如圖3。

圖3 車(chē)間設(shè)備維修效率魚(yú)骨圖分析

通過(guò)因果矩陣分析，組建專(zhuān)家小組：A 為分管領(lǐng)導(dǎo)、B 為機(jī)修廠廠長(zhǎng)、C 為班組長(zhǎng)、D 為維修工人，對(duì)影響因素按照相關(guān)性等級(jí)進(jìn)行打分，根據(jù)二八法則進(jìn)行篩選，得到影響車(chē)間設(shè)備維修效率的關(guān)鍵影響因素，見(jiàn)表1。

表1 設(shè)備維修效率影響因素因果矩陣分析

通過(guò)價(jià)值流現(xiàn)狀圖及因果矩陣分析，車(chē)間設(shè)備維修過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題：

（1）車(chē)間布局不合理

現(xiàn)有車(chē)間布局如圖4，存在多處不合理的地方：車(chē)間存放區(qū)有大量閑置設(shè)備堆積，不僅占用維修區(qū)域面積還影響車(chē)間整體美觀性；設(shè)備在維修過(guò)程中存在搬運(yùn)和等待浪費(fèi)，所有設(shè)備進(jìn)出庫(kù)只有一個(gè)物流通道，物流頻次高、距離遠(yuǎn)且搬運(yùn)過(guò)程中存在交叉迂回現(xiàn)象，造成較大的人力、電力資源浪費(fèi)[3]。

圖4 車(chē)間精益改善前布局圖

（2）人才育成機(jī)制不完善

機(jī)修廠車(chē)間工人趨于老齡化，大部分沒(méi)有受過(guò)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)。管理者缺乏精益管理意識(shí)，對(duì)人才管理重視不夠，缺少人才育成培訓(xùn)管理辦法及激勵(lì)機(jī)制[4]，各班組人員維修效率上差別比較大，工人積極性偏低。

（3）零件供應(yīng)不及時(shí)

車(chē)間現(xiàn)有材料倉(cāng)庫(kù)貨架較少，零件亂堆亂放，維修人員尋找時(shí)間平均長(zhǎng)達(dá)30 min，嚴(yán)重影響維修效率。車(chē)間沒(méi)有設(shè)置安全庫(kù)存且物料審批流程復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)因無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)需求，出現(xiàn)零件供應(yīng)不足或閑置零件堆積的情況，造成設(shè)備庫(kù)存增加，維修周期延長(zhǎng)。

（4）作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平低

不同設(shè)備維修時(shí)所用作業(yè)方法不同，每個(gè)維修工序?qū)θ藛T的技能水平和維修工具都有差異化要求。目前車(chē)間班組成員缺少標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)意識(shí)，工作隨意性強(qiáng)，設(shè)備維修過(guò)程中容易產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題，造成維修返工及材料浪費(fèi)。

2 車(chē)間改善方案

2.1 車(chē)間布局及物流路徑優(yōu)化

依據(jù)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)法（SLP）對(duì)維修車(chē)間進(jìn)行精益布局優(yōu)化[5]。將各工作單元間的相互接近性程度根據(jù)密切程度由高到低劃分為A、E、I、O、U 5個(gè)等級(jí)，分析物流與作業(yè)單位相互關(guān)系，最后進(jìn)行綜合相關(guān)性分析，科學(xué)規(guī)劃各區(qū)域?qū)嶋H所需面積并繪制精益布局改善圖，如圖5 所示。具體改善方案如下：（1）將開(kāi)關(guān)、電機(jī)存放區(qū)相互對(duì)調(diào)，避免交叉搬運(yùn)；（2）將2 號(hào)門(mén)打開(kāi)以供維修設(shè)備出入庫(kù)；（3）將水泵維修區(qū)放置在靠近壓力機(jī)的位置，表2 為改善前后搬運(yùn)效率對(duì)比；（4）清理無(wú)用設(shè)備，增大維修區(qū)面積；（5）增加員工教學(xué)區(qū)，為后期員工培訓(xùn)提供教學(xué)地點(diǎn)。從圖中可以看出，車(chē)間改善后布局更加合理，設(shè)備交叉繞行現(xiàn)象得到大幅度改善，縮短了搬運(yùn)距離及行車(chē)運(yùn)行時(shí)間，搬運(yùn)過(guò)程更加流暢。

圖5 車(chē)間精益改善后布局圖

表2 改善前后數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2 完善人才育成機(jī)制，提高工人積極性

針對(duì)機(jī)修廠人才育成機(jī)制不完善、工人工作積極性較低的情況，具體改善方案如下：（1）面向管理層開(kāi)展精益人才管理培訓(xùn)，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)標(biāo)先進(jìn)，建章制度；（2）制定工人技能育成表，由班組長(zhǎng)負(fù)責(zé)，根據(jù)目前班組所欠缺的工作技能以及工人掌握的技能情況，開(kāi)展OPL 單點(diǎn)課活動(dòng)，讓專(zhuān)業(yè)化水平高的工人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解，同時(shí)在車(chē)間學(xué)習(xí)區(qū)設(shè)置人才育成綜合目視看板，表現(xiàn)優(yōu)秀者評(píng)選為“月度之星”進(jìn)行公示獎(jiǎng)勵(lì)；（3）推行提案改善活動(dòng)，提高全員參與水平，鼓勵(lì)員工從身邊小工具、小方法入手，不斷開(kāi)展創(chuàng)新活動(dòng)，提高員工積極性。

2.3 建立精益?zhèn)}庫(kù)，縮短設(shè)備交付周期

針對(duì)零件供應(yīng)不及時(shí)、車(chē)間環(huán)境差等問(wèn)題，結(jié)合庫(kù)存管理、人因工程、6S 管理和目視化管理對(duì)車(chē)間材料倉(cāng)庫(kù)及作業(yè)環(huán)境進(jìn)行深入分析，對(duì)不符合規(guī)范的地方進(jìn)行整改，具體實(shí)施方案如下：

（1）建立精益化零部件材料倉(cāng)庫(kù)。對(duì)材料倉(cāng)庫(kù)開(kāi)展6S 管理，首先進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)的整理、整頓工作，填寫(xiě)《物品使用頻率表》，根據(jù)二八原則對(duì)需求量大的零件重點(diǎn)管理；增加零件貨架，制作零件標(biāo)識(shí)牌并選定責(zé)任人。建立零件超市，并由超市庫(kù)存的計(jì)算公式[6]：超市庫(kù)存=單位零件需求量×補(bǔ)貨時(shí)間×（1+安全系數(shù)），得到超市容量，通過(guò)超市拉動(dòng)控制零件供應(yīng)；設(shè)置安全庫(kù)存，通過(guò)“紅黃藍(lán)”三色存儲(chǔ)量控制方式，紅色代表低庫(kù)存補(bǔ)足，黃色代表高庫(kù)存停儲(chǔ)，當(dāng)超市庫(kù)存達(dá)到20%時(shí)，提交物料申請(qǐng)，這樣零件供應(yīng)波動(dòng)就不會(huì)影響到設(shè)備的維修過(guò)程，有效解決零件供應(yīng)問(wèn)題，縮短設(shè)備交付周期。

（2）改善現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境。從人因工程學(xué)角度，為維修區(qū)域增加局部照明設(shè)備，重點(diǎn)設(shè)備降噪、降塵處理；制作定制化工具架，維修工具上架率由15%提升到95%，減少工具丟失和動(dòng)作浪費(fèi)。在整改過(guò)程中開(kāi)展“紅牌作戰(zhàn)”“定點(diǎn)攝影”“油漆作戰(zhàn)”等活動(dòng)，讓所有工人都參與其中，提高員工積極性和維修效率，增加員工的歸屬感。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)改善

標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)改善是將作業(yè)過(guò)程進(jìn)行流程化和精細(xì)化，使任何一個(gè)人在經(jīng)過(guò)合格培訓(xùn)后都能快速上崗[7]。針對(duì)目前車(chē)間設(shè)備維修作業(yè)方法未標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題，采用現(xiàn)場(chǎng)工作寫(xiě)實(shí)法和影像分析方法分析車(chē)間熟練工的作業(yè)方式，對(duì)作業(yè)時(shí)間和工序能力進(jìn)行測(cè)算，詳細(xì)明確維修過(guò)程，規(guī)范維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編制標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)圖冊(cè)。采用圖文并茂的形式，為維修人員提供直觀形象的維修標(biāo)準(zhǔn)，并在各維修加工區(qū)域設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)目視看板，便于工人參考學(xué)習(xí)。

3 精益改善效果評(píng)價(jià)

根據(jù)改善方案繪制出機(jī)修廠車(chē)間水泵維修價(jià)值流未來(lái)狀態(tài)圖，如圖6。對(duì)比改善前后價(jià)值流圖可以看出，維修車(chē)間經(jīng)過(guò)精益改善后水泵維修過(guò)程中搬運(yùn)效率提高了58.3%；打造精益化材料倉(cāng)庫(kù)，設(shè)置零件超市和安全庫(kù)存，零部件取用效率提高了43%，設(shè)備維修交付周期縮短38.9%；加強(qiáng)人才管理，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，提高了員工積極性和工作效率；價(jià)值增值比由8.5%提高到12%，改善效果顯著。

圖6 車(chē)間水泵維修價(jià)值流未來(lái)狀態(tài)圖

4 結(jié)論

本文以煤礦機(jī)修廠維修車(chē)間為研究對(duì)象，深入分析車(chē)間存在的問(wèn)題，以?xún)r(jià)值流圖分析為手段，綜合運(yùn)用多種精益工具和方法，從車(chē)間布局改善、人才育成、庫(kù)存管理、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)等方面進(jìn)行精益改善，縮短了設(shè)備交付周期，提高了增值比。由于篇張緊裝置按上述變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置及電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造后，經(jīng)安裝調(diào)試投入到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中。從2022 年1 月至今，下運(yùn)帶式輸送機(jī)及變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠，調(diào)速自動(dòng)張緊裝置實(shí)現(xiàn)了皮帶張緊自動(dòng)控制功能。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，對(duì)比之前，變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置應(yīng)用后減少皮帶張緊崗位工作人員2 人，下運(yùn)帶式輸送機(jī)有效利用時(shí)間提高22%，運(yùn)行期間皮帶無(wú)一起因張緊問(wèn)題導(dǎo)致的跑偏事故發(fā)生，預(yù)計(jì)每年可為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益35萬(wàn)元，應(yīng)用效果理想。