电池制造企业精益生产流程改善案例
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某电池生产企业(以下简称H)是一家以生产镍氢电池为主的制造企业，企业管理规范。近几年来，面对激烈的行业竞争和多变的市场环境，H企业在快速响应市场、满足客户需求方面，却表现得越来越力不从心。一方面，企业每月有20％～30％的订单不能按时出货，工人长期加班，生产能力表现得严重不足；另一方面，企业的成品库存却堆积如山，而且随着原材料价格的不断攀升，企业靠低劳动力成本获得的利润也在不断被侵蚀。如何在不增加大量投资的情况下，解决成品堆积与出货延迟的矛盾，同时充分发掘企业的生产潜能，提高资本的周转率，是H企业及国内大多数中小生产企业目前面临的问题。
我国企业在学习国外经验，研究
精益生产并进行实施的过程中取得了一定的成果，但是相对于自动化程度较高、制造水平先进的国外企业，国内企业全面推行精益生产的成功例子并不是很多。精益生产在我国的推广还需要结合国内企业自身特点，在企业实践的基础上形成适合我国企业的理论体系。
本文从企业
价值流的角度，结合企业实践，通过对企业整体及各车间内部的生产流程现状分析，识别生产流程中存在的问题，使用精益工具对企业生产流程进行改善，并在生产周期、库存等方面对改进效果进行了验证和对比。
1 企业生产现状分析
1.1 企业现状价值流分析
价值流是每个产品通过其基本生产工序所需要的包括增值和不增值的全部过程。从产品的价值流出发研究企业的现状，着眼企业的整体生产流程，而不是仅仅优化局部。
H企业主要生产A，AA，AAA 3个系列的电池，有制片(正负极)、卷绕、封口和化成4大流程，分别在独立的车间完成。通过对企业生产数据的现场调查和测定，选取AA产品系列(约占总产量的70％)绘制企业现状价值流图(如图1所示)，对H企业的生产现状进行整体分析。
说明：L／T为生产周期；C／O为换产调整时间；Vptime为机器
可靠性。
现状价值流图显示了H企业目前的生产运行状况。H企业采用典型的批量生产、批量转运的生产方式。从现状价值流图中可以清晰看到H企业生产方式存在的主要问题有：
a．生产与客户需求脱节。
除包装车间按照客户订单生产外，其余车间均根据生产控制(
PMC)部门的每日
生产计划和库存信息进行预测性生产，由于客户订货需求波动较大且小批量订单占30％，PMC部门很难对客户需求进行预测，准确性只有50％，导致企业在大量生产客户不需要的东西。虽然仓库内有650万pcs的成品库存，客户需要的某些型号的电池还是缺货。
b．库存积压严重。
车间之间各自作为孤岛运作，忽略下游工序的实际需要，只根据各自计划进行生产，通过批量转运推动物料流动，造成半成品在车间内的大量积压。积压的库存占用了企业大量的资金。
c．生产周期过长。
电池的增值加工时间为32．08天，而整个生产周期长达120．08天，非增值时间占26．7％，大量的时间浪费在工序之间的等待中。过长的生产周期使得企业的按时交货能力变得薄弱。
1.2 车间内工艺和设施布置分析
企业现状价值流图显示正极制片和封口车间的生产周期分别为4 200s和2400s，远远长于其他车间的生产周期。分析发现，造成这种现象的原因之一是这2个车间的生产工序数较多；另一个主要原因是车间内部工艺路线和生产设施布置不合理，生产过程中存在大量人员、时间和物料浪费。以封口车间为例，现对其工艺路线和生产设施设置进行为分析。
封口车间现场生产采用“流水线”的布置方式(如图2所示)，员工面向传送带移动方向操作，每个工序布置15个工位。经现场观测发现，传送带并没有起到平衡生产、控制节拍的作用，只起到运输物料的作用，部分工位物料堆积严重，部分工位空闲度很高，现场生产线只是一条“假流水线”。经测定，生产线平衡率为65.7％，人均占地面积为1.45m2／人，生产线上平均在制品数量为100个注碱白板(电池容器，每白板装18颗电池)，人均效率为194pcs／L／h。
生产流程精益改进方案
根据上述分析，将企业目前生产流程中存在的问题分为车间内部流程问题和企业整体生产流程问题，利用生产单元实现车间内部流程精益改进优化，并在车间之间建立“连续流程”，实现整个价值流的优化，并采用拉动式生产控制方式，缩短交货期。
2.1 建立生产单元
单元生产方式是由几个人组成的生产小组从事全部复杂工程，生产出完整产品，适用于一些有较多手工操作、机器自动化程度不高的生产。单元生产方式灵活性高，强调粗分工，调整灵活，生产周期短。面对小批量、多品种的生产要求时，流水线是通过频繁换线来达到目的，此时流水线会相对显得比较吃力。而单元可以灵活安排，比如大批量时，几个单元做一种系列的产品；小批量时，一个单元做一种系列的产品。
以封口车间建立生产单元过程为例，首先对生产线上各工序进行秒表时间测定，得到各工序的操作时间。
a．工序分析和工序合并。
依据ECRS(Eliminate Combine Rearrange Simplify，即取消、合并、重排、简化)原则，将整个工艺流程中的工序由细分工合并成粗分工：滚槽工序结束后直接将电池放人注碱白板内，取消排电池这道多余工序；滚槽1人操作，当放满4板电池，则给单元1，再放满4板电池，给单元2，以这种方式交替生产；挑极耳、插针筒、注碱、离心下碱，拆针筒合并为1人操作；点焊由2人操作；放面片1人操作；拔板1人操作；采用已改装的自动压帽设备，取消压帽岗位；2个单元共用封口机，每个单元有1名封口机的操作员。
b．人机分析。
为提高设备利用率，将2个单元合并生产，由2人共同操作注碱机，之后每人各自使用本单元内的离心下碱机，在计算这一合并工序周期时间的时候必须进行人机分析(如图3所示)。
由图3的人机分析可知，若以操作4个白板为1个周期，则1个周期所用的时间为41+12+42+25=120(s)。1个白板有18颗电池，由此可知，加工1颗电池的周期时间C／T=120／72=1.67(s)。
每个单元的生产周期见表2。
c．设置转运批量。
从滚槽出来到封口机之前的全部工艺过程，都以注碱白板为电池的载体，根据离心下碱机每操作一次要放入4个白板，规定离心下碱工序以4个白板为一个转运批量，其他工序均以1个白板为转运批量，经观察，单元内平均在制品数量可以控制在6个白板内。
d．单元布局图。
根据工艺流程的设置，整个布局安排成U型布局。布局比流水线紧凑，物料传递由手传到手，同时实现了流水线不可能实现的情况——头尾工序的操作员互相帮忙。生产单元布局如图4所示。
采用单元生产方式后，封口车间的生产周期缩短为600s，人均效率提高到261pcs／人／h，生产线平衡率为87.7％，人均占地面积为1.27m2／人。
在制片车间同样建立生产单元后，生产周期由4200s缩短到2400s，人均效率由176pcs／人／h提高到190pcs／人／h，人均占地面积由1.07m2／人减少到0.91m2／人，生产线平衡率由38.1％提高到68.9％。
2.2 建立“连续流程”
车间内部生产流程优化后，需要解决车间之间库存堆积，企业整个生产周期长的问题。通过在车间之间建立“连续流程”，改变各车间独立生产的模式，将上下游车间的生产连续起来。
根据精益原则重新设计了各车间之间生产及物流系统：
a．生产方式。
打破车间之间界限，以生产单元为基本生产单位，根据产能匹配原则，将2个制片单元，1个7人卷绕小组，1个封口单元纳入1个“连续流”系统。企业内建立多个“连续流”系统，每个系统可以单独生产不同型号产品。系统内设置3条最大容量为6000pcs的“管道”，即各工序之间的缓冲区，采取先进先出(FIFO)模式，各工序的生产节奏由其下游工序拉动和控制。缓冲区是指示上游工序是否继续生产的“看板”，缓存区的库存达到6 000pcs时，上游工序停止生产。整个系统每小时成品电池的产出量取决于本时间段内生产效率最低的工序。
b．物料流动。
每班配置一名搬运工，由搬运工负责各工序间的物料转运，每小时转运一次，每次转运约2000pcs(相当于每小时各工序产量)。每转运一批物料，都有一张标签跟随这批物料共同流动，标签按物料的加工时间顺序编号，缓存区堆积多于一批物料时，车间先加工编号小的物料，保证先进先出。当某一缓冲区库存达到6000pcs上限时，停止从上游工序到此缓冲区的物料搬运。
2.3 建立拉动式生产控制方式
要避免生产客户不需要的产品，就要避免用预测来安排生产计划，应将各生产流程与下游顾客连接起来控制生产。由于包装是直接面对顾客的工序，所以PMC部门将要生产的产品数量和种类要求下达到包装部门，整个生产过程由包装车间来控制节拍。上游车间的生产通过包装车间的拉动，根据生产看板来决定生产什么，何时生产。由于顾客对产品需求的波动很大，相邻两周的同一型号电池的需求量可以相差将近2倍。在这种情况下，如果生产完全依照顾客需求的变化，随时进行调整，会对生产造成很大的波动。所以在包装车间之前建立成品超市来缓解这种波动，减小生产过程的不稳定性。
在制片到化成之间建立连续流程后，各工序的生产节奏由制片决定，所以设立制片为“定拍工序”。成品超市将更平衡的需求信息通过“生产看板”对制片工序发出生产指令，取消了PMC部门根据预测分别下达计划的生产控制模式。
3 未来价值流图和改善方案效果分析
通过对企业的现状价值流和未来价值流进行对比，可以发现企业的生产周期大幅缩短，库存水平下降，同时生产方式由之前的计划性批量生产转变为面向顾客的连续生产，在应对市场变化方面更具备灵活性，改善前后的对比数据见表3。
4 结束语
通过对企业生产流程改善效果分析和生产现场运行情况的调查，发现应用精益思想和价值流图析、工序分析等手段对企业流程进行改进后，企业面对的交货表现差、库存资金周转困难以及生产能力不足的问题得到了有效缓解，企业对市场变化的适应性有了显著的提高。