基于价值流图析VSM的丰田精益生产管理
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1 概述
价值流是当前产品通过其基本生产过程所要求的全部活动，在价值流中材料流、信息流并行流动，形成一系列相互衔接的活动，它使那些为服务和满足顾客而进行的彼此衔接的工作活动成为一个不可分割的整体。
价值流图析是从供应商到顾客的整个生产过程，用一组特定的符号表示出现状图中的材料流和信息流，然后对关键的部分进行优化，通过拉动和平顺化流程画出一个价值流的“未来状态”作为改善的目标，是价值流分析的主要工具。通过未来价值流状态图设计一个精益价值流，来尽量消除生产过程中的不增值活动，从而降低成本，加快顾客的反应速度，提升企业竞争力。
价值流图析应用的基本步骤为：选定产品系列，绘制价值流现状图，绘制可预期的价值流未来图，最后制定相应的工作计划。很明显，绘制整个的价值流现状图以及合理设置未来图是设计精益物流的关键。
2 R企业价值流现状分析
R企业是一个生产铝合金铸造件的汽车零配件制造企业，其产品根据不同的金属含量和生产工艺，主要分为发动机支架、支撑臂、和壳体类铸造件三大类，三种产品所占比例基本相同。本文选择发动机支架作为所要研究的产品系列，发动机支架主要包括不同的A和B两种型号的发动机右下支架，两种支架每月客户的需求量分别是8000件和6000件。发动机支架的生产流程为：熔化→浇铸→切割→车进行转运，根据企业的实际情况，绘制出企业内部的材料流、信息流以及在制品库存，得到企业当前的价值流图(见图2)。图中各个符号含义如下：C/T-周期时间，C/O-换型时间，T-每班有效工作时间，各工位间的右向箭头表示推动生产，两种信息流用不同方式的细线箭头表示(折线表示电子方式，直线为纸张方式)，图下方的时间线分别为各工位的实际操作时间和工位间库存的等待时间。其中库存的平均等待时间(天)=库存量/(每天的有效工作时间/节拍)，例如浇铸和切割工位间的库存等待时间为(640+160)/(28800×2/124)=1.7d。
由图2可以看出，R企业采用的是一种典型的推动生产方式，生产完全按照预测进行。由于预测的偏差以及顾客需求的不确定性，所以经常会出现无法按计划生产的现象，使车间生产管理模式在生产布局上形成在制品库存。材料从上游生产阶段流出，进入中间的在制品存储区，然后进入下游生产阶段。虽然各种在制品库存的功能是为以保证产品的连续生产起调节作用，但是，由于各个信息孤岛的存在，致使各种库存不但不能起到协调生产、保证生产连续性的作用，反而适得其反，给产品的质量管理、
成本管理、劳动生产率、对市场的反应能力等方面带来极其不利的影响，同时也造成巨大的浪费。一件产品需要25.9d的时间才能交付到顾客手中，而其中的增值时间仅仅只有412s，占全部时间的0.02％．这个数字说明了在当前价值流中存在巨大的浪费——不增值活动，因此，要通过消除价值流中的浪费，设计一条更加合理的价值流，找到并立即消除不必要且不增值活动，并努力减少必要但不增值的活动，才能使R企业的价值流增益。
3 设计R企业价值流未来图
企业中在制品库存数量大，各个工序间缺少信息流通，上游工序推动下游工序生产，所以减少在制品数量，缩短生产周期，使各工序做到按需生产，是改进价值流的关键所在。
1)生产节拍
节拍是产线上出产两件相同的产品所间隔的时间，生产节拍应该是根据顾客的需求来确定，即节拍实际上是由顾客来制定的。对于R企业的发动机支架产品，其生产节拍为：
生产节拍=每月有效工作时间/顾客需求量=30×16×3600/14000=123.4s，取124s，也就是说，顾客以124s一件的速率购买发动机支架，R工厂必须以124s／件的速度生产出产品，这个数字不含因故障造成的停机、不同产品之间的换型时间或者生产不合格品。工厂可以缩短生产节拍的时间，以此来处理因机器故障等原因引起的停顿。
2)连续流动与拉动相结合的生产过程
连续流动是指每次生产一件产品，而且每件立即从一个过程传递到下一个过程，中间没有停顿。发展连续流动可以消除工序间的大量在制品库存，将各个制造单位的信息孤岛连接在一起，是一种最高效的生产方式。
对浇铸、切割和打磨工序间发展连续流需要注意的是浇铸完的半成品由于温度较高，无法立即进行加工，要进行冷却才能够进行切割。在浇铸后设置一个容量为20的先进先出通道，即每个工件都有40分钟(20×120=2400s)的冷却时间，而切割工序按照正常节拍(120s)取货。平衡后三道工序的操作时间均小于并接近节拍时间，可以发展连续流动。
在产品的生产过程中，熔化和热处理都必须以批量的形式进行，无法采用连续流动的方式进行。所以可以考虑引入超市拉动系统(参见图3)，所谓超市拉动系统，也就是在必须以批量形式进行生产的工序和下游工序之间设置一个超市系统，通过下游工序从“超市”中取货而对上道工序发出生产指令，通过“取货看板”和“生产看板”的流动来拉动生产，摆脱生产控制部门对这些批量生产工序通过对顾客工序进行预测而安排生产，由顾客工序从超市中取货来决定上游工序在何时生产，生产多少。
因此，在原材料处和发运处各设置一个超市系统，以此来拉动上游过程的进行，对于热处理，由于其每天的处理能力是1200件，并且批量相对较大(600件/次，12h)，因此在此处设置一个容量为600件的先进先出通道，如果通道状态为满，则发出指令，停止上游生产。
3)确定发运方式
发运一般有采用顾客拉动(JIT)和成品发运仓库两种方式，当顾客的需求变化难以预料或者生产过程的
可靠性不高的情况下。可采用建立成品仓库，存储一定量的成品库存，以这种方式进行发运以保证满足顾客需求。这种情况是通过仓库的发运来拉动价值流的流动。相反，当顾客需求稳定且生产过程可靠的情况下，可以采用JIT准时生产制进行生产。
目前产品交付顾客并不连续，故R企业不采用JIT模式，而采用成品发运仓库发运，通过仓库的发运来拉动价值流的流动。同时在原材料处、熔化工序后和发运处各没置一个超市系统，以此来拉动上游过程的进行，对于热处理，由于其每天的处理批量相对较大，因此在此处设置一个容量为600件的先进先出通道，如果通道状态为满，则发出指令，停止上游生产。
4)均衡生产和价值流启动
大多数生产部门都会愿意长期计划生产一种产品，由于没有产品换型，相对较为容易，但生产同一种产品难于满足目前顾客对产品的个性化要求。如果还要采取传统生产方式满足不同的顾客要求，就要为所有产品建立大量的成品库存一一这样可以在顾客需要的时候能够及时提供，因为每个过程对上游过程库存要求都是带有一定安全系数的，而且公司很难十分准确地预测顾客的下一个需求是什么。这就意味着大量的场地、资金、人员的占用和多余的搬运，维护、管理，而且长时间储存还会带来损坏、变质甚至报废等问题。
在制造业解决这个问题比较成功的方法就是均衡生产。均衡生产是一种多品种、小批量的生产方法，意味着在一段时间内均匀地安排不同产品的生产，产品在生产过程中各个阶段、从投料到最后完工人库，都能保证按计划、有节奏均衡地进行，要求在相同的时间间隔内，生产大致相同数量或递增数量的产品。均衡性有利于最充分地利用企业及其每个环节的生产能力、技术能力、物料供应能力和设备能力。均衡化生产也可以说是平均制造产品，使物流在各作业、工序之间均衡地流动。
对R企业来说，需要按照顾客需求的比例均匀生产A和B两种支架。工厂向客户发送的计划是每周发送3500件，其中2000件A，1500件B。均衡生产，则要求两种产品之间有频繁的换型，以500件/箱的包装来计算，则每周的生产顺序就可变为ABABABA，从单元角度来看，频繁换型并不是好事，但从价值流来看，这样的换型使整个价值流的制造周期、质量、成本和交付得到改善。此时，企业的均衡生产启动方式也转变为：生产控制部门将与顾客需求相对应的看板进行均衡，然后发到成品发运仓库，成品取出后产生的看板拉动上游工序进行生产，以这种方式进行混流均衡生产。
相应的价值流启动过程设置为“定拍取货”，即以160件的周转箱和124s的节拍时间，则该过程的定量为160×124≈6小时，那么意味着每6小时调整一次生产，对浇铸单元进行一次检查，看是否完成了既定的生产任务。如果没有完成，则要分析原因，采取调整对策；若完成任务，则下达新的生产指令。
设计的价值流未来状态如图4所示。通过均衡看板来拉动需求进行生产，并且在适当的地方设置了超市系统，通过下游的拉动使上游生产相应数量的产品。
可以看出，整个生产周期缩短至12.
8d，中间的在制品库存也相应减少到了一个更低的水平。虽然周转次数相比增加，但对于价值流的高效流动来说，是必要的(参见表1)。
在实施价值流工作计划的过程中，必须要时刻牢记对价值流进行改进中的原则——不要因为改进带来新的浪费，改进的目的是要从全局的角度消除浪费，实现整体精益是
精益生产所有过程的根本原则。
4 结束语
在整个工厂的生产过程中，存在着诸多的非增值活动，对于产品的顾客来说，非增值活动就意味着浪费。精益生产的核心思想就是消除一切浪费，时刻以顾客的需求为目标，来实现生产的合理安排。精益物流也就是通过消除生产和供应过程中的非增值的浪费，以减少备货时间，提高客户的满意度。正确认识价值流，将客户的需求作为价值流的动力，保证价值流的顺畅流动，不断改进，才能使企业始终保持高效的运行，实现企业的利益最大化。