基于价值流图的L企业供应链分析.doc

基于价值流图的L企业供应链分析针对L印刷机械厂生产线论述了应用价值流图技术进行生产现场系统改善的过程。首先根据该厂生产线现状和价值流图的符号，以可视化的方式描述生产线的现 状。区分了生产中增值和非增值的环节。最后对生产线按连续流等精益原则改造。绘制出了未来状态图，帮助管理者拟定未来的改善方案。中国加入WTO后，将我国的企业推入到与世界级企业同台竞争的大舞台，企业如何应对这种挑战呢?运用精益思想是中国企业目前最佳的选择，因为它追求 的是人的观念的更新，过程的不断完善，企业潜能的充分发挥。而价值流图技术是实施精益生产的一个可视化的系统分析工具，可以指导人们科学地发现问题。系统 化地改善问题。本文以L印刷机械厂生产线为例，应用价值流图技术找出了该厂生产线中所存在的设施布置、搬运、等待、设备不足等制约产能的瓶颈问题，结合工 业工程的方法改善问题，解决了企业所面临的困境，证明了精益思想和价值流图的作用，值得其它企业推广使用。1 价值流图 价值流图技术脱胎于精益生产，这种工具关注产品的整个生产流程，也就是产品在整个工厂内的流动过程，运用标准化的图形来描述整个生产流。价值流图的分析通 常能够帮助管理人员发现价值流中出现的各种浪费，包括库存、不合理的搬运及运输等。同时通过对价值流图的分析。管理人员能够根据企业的实际情况建立未来的 目标价值流图。通过对当前生产体系的变革。来实现目标价值流图中绘制的远景。可使整个生产体系的浪费得到不断地消除，生产体系中的物料流和信息流更加顺 畅，生产效率更高，能源、人工、原材料等的投入更少，资金的周转速度更快，从而使企业进入一个更加良性循环的运作环境当中。2 L企业供应链流程图及现状分析 L印刷机械厂是一家生产印刷包装设备的中外合资公司。该公司采用的是单件价值较高的小批量生产方式及“两头在内，中间在外”的运作模式自主研发，主要 零部件自行生产、自行组装；非主要零部件的生产实行外包。由于产品品种较多，L公司的生产模式为推式生产。由销售部根据订单及销售预测来制定生产计划，这 种生产方式带来大量的库存以及较长的生产交货期(Lead Time)。L公司的生产装配顺利与否很大程度上取决于零部件供应商与外协单位能否及时提供相应零件。如果供应链各环节无法协调一致，那么L公司在装配时 就会遇到生产延迟甚至停滞的问题。产品线复杂，供应链管理困难，供应链反应速度较慢等等是当前公司面临的首要问题。其次是周转资金紧张。企业在快速发展的 过程中，采购原材料的资金逐步增加而对产成品资金回收迟缓，导致工厂现金流减少，资金吃紧，特别是由于在制品库存量大，资金积压现象比较严重。因此，进 行生产管理流程的内部优化是一项急需进行的工作。 L公司的车间生产线流程可用图1网状供应链流程来表示。图1 网状供应链流程图3 绘制现状价值流图3.1 现状价值流图绘制步骤 根据图1生产流程，按以下步骤绘制L公司内部的价值流图。 (1)从物流的终点开始绘制。绘制价值流图首先应该针对某个产品流，从产品流的最末端客户开始绘制。从客户处开始向上游工序逐步实现，至供应商为止。 在实际生产过程中，L公司内部的生产流程归为五大功能块：粗加工、数控加工、热处理成型、人工装配和功能测试工序。每个功能块内部组成独立的生产线，其中 功能测试工序是直接与客户相联系的工序，产品在最终的功能测试完成之后，就进行包装并根据发运计划发送给客户。 (2)分析研究整个物料流中的信息流传递的方式。整个价值流中的信息流表示的是产品需求量信息的传递方式。L公司所有的生产工序都通过计划科来制定工序内 部的生产排程。而该公司的采购、生产、装配、提货等主要生产相关活动的信息沟通与信息反馈存在一定程度的缺失，由于每个工序的生产都必须根据工作令来安 排，各个工序的生产并不同步。需要用缓冲库存来连接。同时，整个公司的生产需求又是通过生产订单向公司的计划部门下达的。订单每个月下达一次，然后计划科 根据该月的生产订单制定生产计划，下达到每个工序。 (3)研究每个功能块的详细情况。对于某种产品，用CTi(Cycle Time)表示它通过某一道工序的标准工时，而C/T表示这个功能块中零件所需要的总加工工时。零件在某一个工位上加工时。不仅仅要考虑其标准工时，还要 考虑其人工工时WCTi(Worker Cycle Time)与机器工时MCTi(Machine Cycle Time)。如WCTl，MCTl分别表示第一道工序的人工工时和机器工时。对于一些工序来说。生产完毕一批产品之后，如果要切换成生产另外一种产品，必 须进行换模的工作。因此还需要记录工序的换模时间C/O(Changeover)、废品率RW(Rework)等信息。 如人工装配功能块分为四道工序： 压接工序：工人先将待加工工件装上夹具，并夹紧、固定，然后启动机器，机器自动进行加工，加工结束后零件自动弹出，掉入储物篮中，WCTI=10s，MCTI=30s。 割板工序：工人先将待加工工件装上夹具并固定。然后启动机器，机器运行结束后不能自动弹出零件，必须由工人来松开夹具，取下零件。因此，WCT2分为两部分，装夹零件耗时10s，卸下零件耗时lOs，WCE刍-20s，MCT2=10s。 主轴装配工序：安装夹具和组装零件20s，卸下夹具5s，WCT3=25s，MCT3=105s。 面板装配工序：该工序为完全人工操作，故WCT4=100s，MCT4=O。 由此可知四道工序的总加工工时CT=300s，由于供货商不能及时提供零件，使得产品在每道工序之前都必须在缓冲库存区中等待数小时，造成产品交货期长达一周。3.2 现状价值流图分析 现状价值流图(图2)如实地记载了L公司物料流和信息流的传递过程、物料流增值过程与非增值过程之间的比例、物料流非增值过程。图中三角形表示库存，例如 在数控加工过程的前面有3天的原材料库存。图的上部描述信息流，生产计划部门根据预测订单和每日送货要求制定每周生产计划下达到每一个过程。按月预测量通知供应商厂进行原材料生产，由传真组织发货。从现状价值流图可以看出，工厂当前实行的生产方式是一种按预测进行的“推动”式的单件生产。这种“推动”式的 方式存在显而易见的浪费是：为保证不中断对顾客的供应，过程之间不得不保持较大数量的库存；其它的浪费还有人员负荷不满、设备完好率低、换模时间长、过多 的搬运、缺陷率高等。图2中最下面的数字表示，物料由进入工厂到变成产品的生产周期长达2个月，而实际用在增值加工的时间仅5小时。基于这样的现状价值流 图可以非常容易地对生产体系的现状进行分析，找出有利于物料流增值的最佳方式，然后对生产体系进行纸上的改进，从而形成目标价值流图。4 绘制未来价值流图4.1 未来价值流图改造原则 在未来价值流图的绘制过程中，同样应该遵循实际改善中的一些原则： (1)按照节拍时间生产：首先应根据L公司最大产能，算出工人平均工时，并以这个时问作为平衡点，对工序的工时进行平均分配。其次根据去年的订单需求，推 算出生产节拍。最后根据节拍调整生产线的周期时间。如在高峰期，L公司的D型号产品每月产量为10台即3天就要生产1台成品，而一台D型号产品又需要4件 撑挡小板零件。所以，在扣除发黑工艺所需要的两天时间后，实际在L公司内的生产要求为一天八小时之内要完成4件撑挡小板的落料、铣工和钳工等工艺。 (2)尽量采用连续流生产方式：印刷机的装配总工时长，无法实现连续增值，但装配单元(如主轴、附件装配)可采用连续生产方式，这样可便于公司安排日生产 计划，从而解决客户需求多样化与按订单生产的矛盾。以一台印刷机的生产周期作为一个时间段，将每个工作日按CT分成若干时间段。再按已确定的订单写成“看 板”。装配车间内的每个工作人员都能见到“看板”(精益生产的可视控制)。此外，减少取料时间，将组装所需材料放置附近，紧邻装配车间，可起暂存库的作 用：人力配备可根据订单需求变动，在淡季时，减少工人数量，可延长生产周期，在旺季时，增加工人，可增加单位时间产量，即利用人数来平衡节拍，从而达到柔 性生产的目的。在无法采用连续流生产的地方使用超市和看板来控制拉动，如牙排定位凸轮工序间夹杂着于外协单位处进行的二次加工或热处理工艺这样适宜采用 超市和看板形成拉动信号系统。 (3)尽量只在一道工序上接受生产计划：运用超市拉动系统和连续流生产单元之后，生产计划的下达过程就会发生变化。在现状图中，每个生产功能块的生产执行 过程是各自为政的，每个生产功能块都不知道自己的下游工序需要什么产品也不知道需要产品的数量和种类，因此，每个功能块的生产活动都是直接受到生产计划 部门的指挥。接到生产计划之后，再生产计划中安排的产品，因此在生产体系内部，生产非常容易出现过量生产、库存堆积等情形。这些情形都是应该在未来价值流 图中避免出现的。 (4)尽量应用均衡生产的理念：均衡生产要求公司能快速换模来应对市场上顾客的不同需求。因此在绘制未来价值流图的过程中除了实现让整个生产体系快速增 值之外，还必须保证生产体系有一定的柔性。均衡生产方式建立之后，生产体系生产的产品就是整个产品组合中的各个产品交替完成的。4.2 绘制未来价值流图的研究 根据前述的几个原则。综合公司生产体系中的具体情况，选择不同的生产信息传递方式i(生产看板、超市或者生产计划)和物料流动方式(超市、FIFO管道或者缓冲库存)，以现状价值流图为基础，绘制L公司的未来目标价值流图。 在未来的价值流图中，每个功能块内部都采用连续流生产方式，生产计划下达到人工装配工序。人工装配工序和最后的功能测试工序之间采用FIFO管道连接，这 样功能测试岗位就不需要接收单独的生产计划了，只需要根据先进先出的法则接收来自上道工序的产品就可以了。另外，人工装配工序和前道工序之间通过超市和看 板来连接，前道工序同样也不需要接收单独的生产计划，只需要根据后道工序的生产看板来严格为超市补货就可以了。 在未来价值流图中，L公司的主要原材料库存也以超市的形式存在，并且设置供应商看板，当原材料库存中的物料被消耗掉了之后，仓库中会自动产生供应商看板， 产生原材料需求信息，原材料需求信息传递到生产计划部门之后形成供应商订单，向供应商订货。在未来价值流图中，订货的周期大大缩短。图3 L公司功能块的未来价值流图5 结束语 由现状图与未来价值图对比可见，未来价值流图3中各个功能块之间已经不再用缓冲库存来连接。产品的增值加工时间仍为5小时，但产品的制造周期大大减少，降 低到7.5天。未来价值流图为制定实现精益生产方式的计划提供了基础。但是真正实施还需要周密的计划和大量的工作。价值流图方法本身并没有提供结构化的方 法，而仅仅提供了一些经验性的指导原则，因此，价值流图方法的应用，还必须借助有相当经验的管理人员来进行。参考文献：1 Mick Rother，Rick HarrisCreating Continuous FlowMLean Enterprise Institute，USA，20012 Wardi，YMelamed，B.Continuous flow models：modeling，simulation and continuity propertiesJDecision and Control，1999，1(1)：34-393 邓修权，齐二石精益生产方式拉动生产系统设计程序的研究J工业工程与管理，2005，5(5)：27-29浅谈铸造企业节能措施能 源短缺已成为当今世界的重大问题之一，各国对能源问题都给予了极大的关注，合理利用能源，降低能耗被列为经济发展的重大课题。我国目前能源的利用水平远低 于发达国家，节能工作基础还很薄弱，节能潜力很大。目前我国机械产品消耗的能源占全国总能源的65。而铸造行业是国民经济中耗能较多的行业之一，占机械 工业总耗能的2530，能源平均利用率为17，铸造生产的能耗约为发达国家的2倍。我国每生产1吨合格铸铁件的能耗为550700 kg标准煤，国外仅为300400kg；每生产1吨合格铸钢件的能耗为8001000kg标准煤，而国外为500800kg；我国铸件重量比国外平 均重1020，加工余量大13倍；我国铸钢件工艺出品率平均为50，国外达70。加入WTO后我们面临着一个竞争激烈的铸件市场。因此，大力 抓好节能增效是我国铸造行业增强竞争力的重要措施。 铸造企业的节能是一项系统工程，首先应该从增强员工的节能意识人手，强化科学管理，建立健全能耗管理体制，对现有工艺和设备实施节能技术改造，推广新工 艺、新技术、新设备，提高自主创新能力，系统节能、技术节能和管理节能并举，进而提高能源利用率，促进节能工作向纵深发展。 1、深入宣传教育，增强节能意识 我们知道意识的能动作用，不仅在于人们通过实践取得正确的认识，更集中地表现在以正确的认识为指导来能动地改造世界。一个企业节能工作要想取得成效，首先 要对全体职工深入宣传教育，从根本上解决对节能重要性的认识。铸造企业可以动用自办电视节目、报纸、广播、板报、局域网、企业网站、召开研讨会、设置宣传 画、标语牌等多种手段，深人持久地进行节能宣传教育。通过组织节能演讲和节能知识竞赛活动使全体职工普遍对节能的重要性有明确认识，树立节能光荣、浪费可 耻，时时处处讲节约的风尚，使节能工作步步深化。 2 、强化科学管理，突出节能重点 管理也是生产力，管理也是效益。节能工作能否取得成效，关键之一是靠管理。在企业管理中各铸造厂应认真执行企业节约能源管理升级、定级的暂行规定，把 节能工作列入目标管理，各级领导要高度重视，坚持做到三个同时(即策划生产工作时同时策划节能工作；总结生产工作时同时总结节能工作；检查生产工作时同时 检查节能工作)。把生产工作与节能工作并驾齐驱，任务指标与管理双管齐下，强化管理，指标分解，严格考核。加大节能指标的考核力度，建立节能专项奖励基 金，节能奖分配与生产任务、节能指标的完成情况挂钩，实行“多节多奖，少节少奖，不节不奖，浪费受罚”的分配原则。引入ERP(Enterprise Resource Planning)企业管理模式，采用均衡生产管理法和透明化生产管理法，避免工序之间的浪费。 3、 采用新工艺、新技术，加强节能技术改造 节能工作很重要的一条就是依靠技术进步，采用新工艺、新技术、新设备，用节能的铸造工艺设备替代、淘汰老、旧、杂等高耗能产品。 (1)铸造工艺设计方面 铸铁件的工艺设计采用均衡凝固理论与有限补缩原则，可以大大减少缩孔、缩松的废品缺陷；飞边冒口与传统冒口相比，可节约铁水，提高工艺出品率 1530，且易于清理，生产稳定可靠。在铸造工艺设计中引入CADCAMCAE技术，不但提高了工作效率，而且还可以优化铸造工艺。如华铸 CAE系统它以铸件充型、凝固过程数值模拟技术为核心对铸件的成型过程进行工艺分析和质量预测，协助工艺人员完成铸件的工艺优化工作，增进科学决策，减少 经验依赖，预测铸件缺陷(夹渣、卷气、冷隔、浇不足、缩孔、缩松)，优化铸造工艺，降低毛料消耗，提高工艺出品，提高铸件质量，缩短试制周期。 (2)砂处理方面 采用STD型斗提机替代老式D型带式斗提机，机械故障率低，成倍提高生产率。由于采用现代化高效率的斗式提升机，使砂处理工部布局产生了革命性的变化塔 式布置。省去了输送的皮带机，工艺设备可以直接衔接，使总体布局紧凑、工艺过程更合理。FMESl8型转子混砂机采用中心设置圆周线速度18ms的长圆 柱形大直径转子，行星式三刮板围绕转子连续供料特别充分，高效率混匀，运行可靠，维护简单，型砂性能好，转子功率与刮板功率之比为2：1，综合成本最低。 采用机电一体化自动检测仪在线检测型砂性能，配合自动控制系统实现全自动智能配砂。 (3)熔炼方面 熔化工部能耗占铸件生产总能耗的70左右。冲天炉熔化过程采用微机控制可节约焦炭1015，并可获得纯净的铁水和合适的过热温度；采用冲天炉专用 的高压离心鼓风机，与用罗茨风机相比节电5060；冲天炉熔炼时采用富氧送风，预热送风，脱湿送风等，可以提高熔化率，节约焦炭。另外，利用冲天炉 余热，以热水形式回收冲天炉物理热用于生活，可使余热回收率达到80；中频炉的双联熔化能源费用约为冲天炉熔化和中频炉熔化费用的80左右。采用加料 机、炉料预热装置等先进的配套工艺设备对于减少加料时间、缩短熔化周期、提高中频电炉生产率、降低能耗的作用是非常明显的。在高功率密度的中频炉上作用更 显著。 (4)造型、制芯方面 目前，国内几种造型工艺的能耗对比分别为：湿型1；自硬砂型1214；粘土砂烘干型35。因此，粘土砂湿型工艺是当前砂型铸造中耗能最低的工艺方 法，对于铸件品种规格少、批量大的中小铸件，根据铸件的特点可分别选用效率较高的气冲造型、静压造型、垂直分型和水平分型的无箱造型等工艺方法；用自硬砂 造型工艺代替粘土砂干型工艺，减少了用于砂型干燥的能耗，同时也提高了铸件的尺寸精度，降低了铸件表面粗糙度；采用冷芯盒制芯工艺、自硬砂造芯工艺代替油 砂造芯工艺和粘土砂烘干造芯工艺；铸钢件、球墨铸铁件的生产，应大力推广保温冒口和发热冒口，提高钢液和铁液的补缩率。 (5)落砂清理及热处理方面 在相同的生产率下，采用抛丸清理设备比采用喷丸清理设备可节能60左右；采用电液压清砂，比水力清砂可节电80，比人工风铲清理耗电量减少90。部 分灰铸铁件、球墨铸铁件可不经热时效处理而直接使用，可节省铸件热时效时消耗的能量。大型和特大型铸件可采用VSR振动时效代替热时效去除铸件应力，比常 用的热时效可节能80以上。可锻铸铁锌气氛快速退火工艺，具有退火周期短、石墨化速度快、铸件质量高等综合经济效益，可使常规退火时间缩短 1223，并可使可锻铸铁牌号提高一个级别，可节约或降低煤耗50以上。采用耐火纤维改造现有工业炉窑(热处理炉、加热炉、保温炉等)，可以减少 炉衬的散热损失和蓄势损失，节能2040。 4 、结束语 综上所述，节能对铸造企业来讲是非常重要的，也是每个企业应积极采取的一种增效措施。我国已连续五年稳居世界铸件总产量第一位，但在产品质量、生产设施、 企业规模、生产效率、能耗、环保等诸多方面还有很大差距。我国虽是铸造大国，但不是铸造强国。因此，我们要在新的挑战面前抓住机遇，在更为激烈的市场竞争 中获得可持续发展，就必须高度重视节能降耗工作。要在总结以往节能经验的基础上，结合实际制定切实可行的节能目标和措施；正视与世界发达国家、先进企业之 间的差距，在努力学习、引进先进节能技术、装备的同时，加强自主开发能力，立足科学发展，着力自主创新；深化企业系统节能与工艺技术节能的结合，促进企业 的可持续发展。节能工作任重道远，每个企业都应该积极行动起来，节约每一吨煤、每一度电，为建设节约型社会做出贡献，实现“铸造强国之梦”。先进制造技术在铸造企业的应用先进制造技术AMT，是指制造业不断地吸收机械、电子、信息、材料及现代管理技术的相关最新成果，并将其综合应用于制造业的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷生产，取得很好经济效果的制造技术的总称。制造业是国民经济和综合国力的重要支柱，各国政府都非常重视制造业的发展。上世纪80年代末期， 美国率先提出了先进制造技术(AMT，AdvancedManufacturing TechnoIogy)。随后欧洲、日本以及新兴工业国家相继响应。我国于1995年将其列为提高工业质量及效益的重点开发推广项目。在各国的重视下，先 进制造技术的应用迅速开展，并且迅猛地扩展到了制造业的上游产业铸造业，其重要组成部分CAD、CAE、CAM在铸造企业应用日益广泛。 先进制造技术AMT，是指制造业不断地吸收机械、电子、信息、材料及现代管理技术的相关最新成果，并将其综合应用于制造业的全过程，实现优质、高效、低 耗、清洁、敏捷生产，取得很好经济效果的制造技术的总称。CAD(Computer Aided Design)即计算机辅助设计，是以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、分析和技术文档编写、产品数据管理(PDM，Product Data Manage)等设计活动的总称。CAE(Computer Aided Engineering)即计算机辅助工程，是用计算机辅助求解复杂工程、工艺设计或产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、三维多体接触、液体流 动、热传导、微观组织、弹塑性力学性能等，以及结构、工艺性能优化设计等问题的一种近似数值分析方法。CAM(Computer Aided Manufacturing)即计算机辅助制造，是在机械制造业中，利用电子数字计算机通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配、检测 和包装等制造过程。 以上概念和内涵尚在在不断发展中。按国际计算机辅助制造组织的广义定义，计算机辅助制造包括企业生产信息管理、计算机辅助设计和计算机辅助制造(狭义)三部分。1 CAD、CAE、CAM在铸造企业的应用 CAD、CAE、CAM在铸造企业经历了由初端到高端的应用历程。在初端，CAD代替画图板作平面绘图，CAM仅用来自动编程。目前，CAD、CAE、 CAM进入了高端应用，相互结合使用，覆盖了绘图出图、工艺设计、模具制造、机械加工、实时控制、以及数据管理等(图1)。相关的应用软件或系统有 solidWorks、Unigraphics(UG)、SolidEdge、ProEngineer(ProE)、MDT、IDEAS、 CAXA、Mastercam、Cimatron、CADRA、AutoCAD、ZWCAD、MAGMA、PROCAST、FTSTAR、 SmarTeam等。图1 CAD、CAM、CAE在铸造企业的应用示意图 (1)绘图出图。由三维绘图得到的三维模型是整个后续应用工作的基础。三维模型能直观地显示零件形状结构，准确地提供重心、重量等零件基本参数，以及支持快速的平面出图。 (2)工艺设计。利用CAE等制定、优化铸造工艺和热处理工艺等，是CAE在铸造企业应用的核心。首先利用CAD绘制包含冒口、冷铁等工艺信息的三维工艺 模型，然后将其连同其他分析数据输入CAE完成前处理、开始CAE分析。通过后处理将分析结果生成形象的图形，如金属液充型、温度场、缩松(孔)、应力、 应变、微观组织分布图等。由此预测质量缺陷，指出工艺改进依据，从而提高工艺设计水平，减少工艺研发成本，缩短产品开发周期。据美国科学研究院工程技术委 员会测算，CAE可提高产品质量515倍，增加工艺出品率25，降低工程技术成本1330，降低人工成本520，增加技术设备利用率 3060，缩短产品设计和试制周期3060，增加分析问题广度和深度的能力3.03.5倍。 (3)工装设计。铸造工装如砂箱、卡具等是制定生产工艺的基本条件；工装设计是否合理关系到工艺执行的成败。借助于CAD、CAE，可从工装的使用开始“ 自顶向下”地进行工装设计，如通过计算机模拟砂箱组装进行工艺匹配性测试，来确定砂箱的最佳设计方案。这样基于人机交互设计的工装包含了各种使用需求信 息，从根本上保证了工装的可靠、安全、实用，杜绝了大型工装试制带来材料浪费和风险，节约了成本，提高了设计效率。 (4)加工制造。在三维模型的基础上，利用CAM完成刀具路径、刀位文件确定以及刀具轨迹仿真、NC代码生成等，配合数控加工中心，实现模具制造、铸件加 工的全数字化交互设计及制造。由此带来的高速加工技术在简化生产工序、减少后续工作量、提高加工效率、提高表面质量等方面效果彰显，极大地提高了产品质 量，降低了生产成本，缩短了生产周期。 (5)数据管理。产品数据管理软件(PDM)对大量数字化数据的跟踪管理、安全存储、检索查询等提供了完整的解决方案。它对产品市场需求、设计与制造信息 及其更改历程、甚至售后服务等数据进行统一有效的管理。基于PDM可实现并行工程，提高产品设计效率，支持全面质量管理，实现人、过程、技术的平衡。 (6)实时控制。如应用计算机网络实现实时熔炼控制、热处理炉温控制等，这些属于广义的CAM。2 铸造企业应用CAD、CAE、CAM的重要意义 铸造业