基于精益生产的现场改善方法研究

大连理工大学硕士学位论文摘 要生产现场是企业直接创造效益的场所，是企业所有信息的原始发源地，也是各种问 题萌芽产生的场所，现场管理水平的高低可以直接反映出企业经营情况的好坏。现场改 善是现场管理的深化，它以增进顾客满意为目标，使用持续改善理论对生产现场的人员、 设备、物料、作业方法、生产环境等各生产要素进行持续的改善，实现各生产要素的合 理配置，从而减少生产过程中的浪费，降低生产成本，提高生产效率和产品质量，对企 业提髙自身油竞争力具有十分重要的意义。本文首先研究了精益生产的相关理论，分析了精益生产的特点及其优越性，论述了 其理论体系中的持续改善思想，阐述了“改善”的含义，为现场改善打下“精益”的理 论基础，并论述了现场改善的重要意义。然后对现场改善理论进行了研究，重点分析了现场改善的方法，对现有的现场改善 方法进行了总结和扩充，详细研究了各方法的功能、特点、实施步骤及使用的时机 B接下来，本文针对目前现场改善方法相互孤立，不成体系的状况，结合企业需求， 对现有方法进行整合，建立了基于精益生产的现场改善方法体系，包括 5S 管理、定置 管理、设备布局优化、作业分析、作业测定以及生产线平衡等，并提出了体系中各部分 的功能及其相互之间的联系。最后，以大连冰山集团冷冻机股份有限公司和大连实德集团赛德隆电器有限公司为 例，对上述方法体系进行了应用研究研究结果表明，使用该方法体系可以有效地改善 作业地的作业条件，降低物料搬运成本，提高现场作业者与设备的人机交互效率，减少 作业过程中的各种浪费，均衡工作地负荷，提高生产线的生产效率关键词：精益生产；现场；改善基于精益生产的离散制造企业现场改巻研究Research on Floor Improvement Methods Based on LPAbstractProduction floor is the field that enterprises can create benefits directly; it is the cradle of infonnation; and itfs also the site coming forth all kinds of problems. Floor management level may reflect the corporations operation status. Floor improvement can deepen floor management, and aim at enhancing clientsJ satisfaction. With improvement theory, floor personnel, equipment, materials, working methods and production environment are refomied to realize reasonable deployment so as to reduce waste in the producing process, debase the production cost and advance the efficiency and quantity, which is meaning for corporation to enhance its competition itself.First of all, this paper researches lean productin theory, analysizes its characteristics and superiority, discusses persisting improvement thought, expounds the signification of improvement, and whats more, the rtleanw theory basis and important meaning of floor improvement are discussed too.Secondly, floor improvement theory is researched, which emphatically analysizes its methods, summarizes and extends existing methods. Furthermore, this paper still detailedly investigates functions, features, implementary steps and using occasions of each method.Ajfterword, this paper aimed at the status that floor improvement methods are isolated and immethodical one another integrates present methods, combined with corporation demands. The method system of floor improvement based on LP is founded, which includes 5S management，fixation management，optimization of equipment layout，work analysis, work measurement and manufacturing line balancing* Moreover，functions of each part and relations of one another are brought forward-Finally, such method system is put into effect in Dalian Bingshan Refrigeration Co, Ltd and Sidelong electrical international (China) Co,Ltd Research results shows that this system can amend work conditions of the work place lower material handling cost, elevate mutual cffiecency of workers and equipment, reduce kinds of waste in work process, balance load of work place and increase the efficiency of production Hue-Key Words： Lean Production； Floor； Improvement独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名 ： 日 期 :此 ： 乂大 连 理 工 大 学 学 位 论 文 版 权 使 用 授 权 书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。作者签名: 导师签名：大连理工大学硕士学位论文1 绪 论1.1 论 文 研 究 背 景随着世界经济全球化和多元化的发展，市场也逐渐从卖方市场向买方市场转变。面 对着复杂多变的个性化市场需求，各国企业都感受到前所未有的巨大的竞争压力。在“规 模经济”向“范围经济”演化的大背景下，目前世界加工制造业也在逐步尝试由传统的 大量生产、批量生产方式向多品种小批量生产方式转化。企业之间的竞争也不再是单纯 的价格竞争，而是表现为以产品设计、质量、成本、交货时间、对顾客需求的反应速度、 售后服务、供应链等为中心的综合实力的竞争很显然.传统的大规模生产模式下的管 理思想和管理手段己不能满足目前生产实际的要求，因此各制造企业纷纷把目光投向了 更适用于小批量、多品种、低消耗的生产管理模式精益生产 61.1.1 精益生产的提出精益生产起源于丰田生产方式。二十世纪中期以后，在对美国汽车大量生产方式进 行深入研究的基础上，日本丰田公司逐步创立了一种全新的多品种、小批量、低成本、 高效率、低消耗的生产方式即丰田生产方式（TPS) 凭借这一先进的生产方式， 曰本汽车在 20 世纪 70 年代的石油危机中脱颖而出，迅速占据了美国汽车市场，使曰本 度超过美国，成为世界第一汽车制造大国，年产量达到1300 万辆，占世界汽车总产 量的 30%以上，为了研究日本汽车成功的奥秘，1985 年初，在麻省理工学院（MIT)的提议下，以 该学院的 16 名著名教授为核心，成立了“国际汽车计划（IMVP) w。这是一个汇集了 14 个国家，53 名汽车产业研究人员的国际研究网络。他们耗资 500 万美元，用了 5 年 的时间对近 90 个汽车生产厂进行了调研，经过对比分析，在 1990 年他们出版的著作改 变时间的机器一书中首次提出了 “精益生产”的概念，并对其思想和内涵作了全面的 描述，认为它能够广泛使用于各个制造行业，将成为未来 21世纪制造业的标准生产方 式。1.1.2 精益生产理论综述1.1.2.1 精益生产的概念及特点精益生产（Lean Production)按照美国生产及库存管理协会（AP1CS)的定义是： 一种在整个企业范围内以降低在所有生产活动中各种资源（包括时间）的消耗，并使之最小化的生产哲学。它要求在设计、生产、供应链管理及客户关系等各个方面，发现井 排除所有的非增值行为。 1精益生产以人为本，以消除浪费为核心，以零库存、高柔性、零缺陷为目标，用最 经济的方式进行生产和制造，在客户需要的时候 4按客户需要的数量，使用最少的资源， 生产、提供客户需要的产品。它的实施大幅度减少了等待时间、作业切换时间、减少了 成品和在制品库存、降低了产品不合格率，缩短了产品生产周期，因而被誉为继手工业 生产方式、大量生产方式之后的第三个里程碑它与传统的大量生产方式在生产管理的 各个层面都有较大的区别，如表 U 所示：大迕理丨:大宁硕士学位论文1.1. 2. 2 精益生产方式的优越性与传统的大批量生产方式相比，精益生产方式的优越性主要体现在以下几方面 ：(1) 所需人力资源一一包括产品开发、生产系统，以及工厂的其他部门，与大量生 产方式下的工厂相比，最低能减至 1/2;(2) 新产品开发周期最低可减至 1/2 或 2/3;(3) 生产过程的在制品库存最低可减至大量生产方式下一般水平的 1/10;(4) 工厂占用空间最低可减至采用大量生产方式下的 1/2;(5) 成品库存最低可减至大量生产方式下平均库存水平的 1/4;(6) 产品质量缺陷可降低到原来的 1/3。1.1. 2.3 持续改善理论持续改善理论是精益生产方式下的一个重要理论，其涵义是：以超前的思维预见过 程中可能遇到的要素（包括特定的设计、作业方式以及与之相关的成本要素），并借助 先期规范制约的各种手段进行预期调整，同时结合相应的效果计量和评估方法，确保实 际过程以预期的低成本运作。 9“改善（KAIZEN) ”在日本企业里指的是通过企业全体员工的共同努力，不断发 现问题、分析问题和解决问题，使工作做得更好。同时适时调整、提高标准，巩固 KAIZEN 活动的成果，最终进入一种持续渐进改善的管理境界。 1()1持续改善的关键体现在“持续”二字。工作中必然存在很多大大小小的问题，解决 了目前的问题，就必然会有新的问题出现，因此必须要持续不断地进行改善活动。持续 改善理论认为，只要有问题就有进步的可能，经过改善活动的不断循环，企业的状况也 就会越来越好。“持续改善”与“创新”不同，它并不追求企业跳跃式的进步，而是从细微处着手， 以很少的表 1.1 精益生产与大量生产模式的比较 Tab. 1.1 compare of L? production and mass-production mode比较项目 精益生产方式 大最生产方式生产目标 追求尽善尽美 尽可能好工作方式 集成、多能、团队协作 专门化分工管理方式 权力中心下移 权力上层集中产品特征 面向用户、生产周期短 数量很大的标准化产品库存水平 追求零库存 大量缓冲库存产品质量 生产过程中保证质量，追求零缺陷检验部门事后把关返修率 很低 较高自动化 柔性自动化 刚性自动化生产组织 组织结构扁平 机构臃肿设计方式 并行设计 穿行设计供应商关系合作伙伴 竞争对手雇员关系 终身雇佣 随时解雇基 T 精益生产的离散制造企业现场改善研究投入进行小规模的、渐进的改善，通过不断积累推动企业的进步。而创新在实 际实施过程中，往往会造成企业的退步，且需要大量资金和技术的投入，因此从企业长 远利益考虑，采用持续改善的方法更加有利。1.2 现 场 改 善 的 意 义 及 国 内 外 研 究 现 状1.2.1 现场改善的意义生产现场是企业直接创造效益的场所，是企业所有信息的原始发源地，也是各种问 题萌芽产生的场所。企业向社会和市场提供的商品要通过生产现场制造出来，投入生产 的各种要素在生产现场转换成生产力。在生产制造过程中，现场汇集了计划、生产、销 售等各个环节的信息，同时也直接暴露出企业在生产效率、产品质量等各方面的问题。 从某种意义上说，生产现场是企业的主要战场之一，要实现现场的高效运转就必须对其 进行有效的现场管理。现场改善是现场管理的深化，是对现场管理中发现的问题有计划、分步骤地进行分 析和解决，是一个永无止境的优化过程，现场改善给企业带束的效益主要体现在以下几 个方面：(1) 有效地提高生产效率现场改善利用平准化设计、生产线平衡、人机联合作业分析、弹性工作人员配置等 方法，对生产过程进行系统的优化，去除不必要的工序，减少生产过程中的等待和停滞， 在此基础 h 合理配置作业人员数量，以提高设备的利用率和劳动力的利用率；另外，通基，精益生产的离散制造企业现场改善研究过改善工作地布局、改进搬运工具等方法，可以提高现场的物料搬运效率，加快价值流 的流动，从而在产品生产和物流效率两方面提高企业的生产效率。(2) 有效地降低企业成本这里的成本包括生产成本、库存成本、人力资源成本和管理成本等等。现场改善通 过提高生产效率，减少生产过程中的浪费，从而降低生产成本；通过提高原材料的利用 率，和改善产品的工艺流程，降低原材料库存和成品、半成品库存，从而降低库存成本； 通过培养多能工，合理配置工作人员和改善工作地环境，充分挖掘人的潜力，达到降低 人力资源成本的目的；通过改善现场的管理流程和管理方法，使现场更加有序，从而降 低企业的现场管理成本。 (3) 有效地提高产品质量现场改善利用质量控制图等工具在生产进行的同时对产品质量进行实时的监控，以 保证及时发现生产过程中的质量问题。通过对现场环境、工艺要求、机器设备等的改善， 从根本上消除造成质量缺陷的隐患，从而达到提高产品的质量的目的。 t. 2. 2 国内外研究现状从泰勒的科学管理理论开始，人们就一直致力于生产现场的改善工作。小的改善累 积起来，推动人类社会从最早的手工生产发展到现在的柔性生产、大规模定制以至于敏 捷制造。在此过程中，现场改善理论也被不断充实完善，出现了一系列有效的改善理念 和改善方法。19 世纪末，吉尔布雷斯夫妇对生产过程中工人的动作进行了研究，并创立了动作分 析理论。理论通过对操作动作的分析和改善，去除不合理的、浪费的以及不安全的动作， 达到降低作业疲劳度、提高工作效率的目的。其中的“基本动作要素分析”和“动作经 济原则”等理论方法一直沿用至今。20 世纪 40 年代，美国通用电器公司的设计工程师麦尔斯首创了“价值工程（VE) ” 改善方法。后来这一方法被融入工作现场，形成了现场改善的 VE 理念 a它以“价值”、 “功能”和“成本”为研究对象，强调通过提升功能和降低成本，实现产品和工作价值 的提升。曰本学者经过 30 多年的实践总结，在 1986 提出了 “5S”的管理方法，它是通过对 现场中“物”这一要素所处的状态不断进行整理、整顿并形成制度习惯的现场管理活动， 它的实施在塑造企业形象、降低成本、改善现场条件等方面发挥了重要作用。5S 的提 出冲击了整个现场管理模式 t逐渐发展成为企业现场改善必须完成的基础任务基于精益生产的离散制造企业现场改善研究日本学者清水万里在工业工程 0E)的基础上创立了“定置管理”理论和方法，并 在定置管理入门一书中对其进行了系统的阐述。它侧重于研究生产现场中人、物、 场所之间的位置关系，追求各生产要素的最佳结合，达到提高工作效率的目的。20 世纪 80 年代末，为了应付来自日本的竞争，摩托罗拉公司的比尔史密斯和迈 克尔亨瑞等人提出了 “6质量管理”方法。其中 6 不单是一条统计术语一 -代表缺 陷率为百万分之 3.4 更是_种管理理念。它关注客户的满意度，强调过程思维和基 于数据的决策，主张事前预防和主动管理，通过团队合作对产品质量进行持续改善，以 达到 6目标。为了消除“清除瓶颈”、“6 等优化活动局限于局部的弊端，1998 年，迈克鲁斯和约翰舒克在他们的著作价值流图析中提出了价值流图的分析方法。它把价值 流定义为“产品通过其基本生产过程所要求的全部活动”，利用直观的图形工具对过程 中不增值的活动进行全面的优化改善。国内的现场改善研究目前处于起步阶段，还没有形成一个完整的体系，主要是总结 和模仿日本的“5S”管理、目视管理以及欧美的”管理等方法，鲜有理论创新。 然而中国的国情毕竟与国外不同，因此如何将现场管理理论精髓和我国的实际情况结合 起来，实现理论上的突破与创新，就成为眼下我们急需解决的一个问题。1.3 本 文 的 主 要 内 容本文首先对现场改善的方法展开研究，在此基础上，结合精益生产理论和方法，提 出了基于精益生产的现场改善方法体系，并论述了各方法的功能和相互之间的联系，然 后以企业为例对该方法体系进行了应用研究。具体内容如下：(1) 第一章，绪论。说明问题提出的背景，阐述精益生产理论，提出现场改善的重 要意义。(2) 第二章，研究现场改善的相关理论，详细研究了传统的现场改善方法，并基于 精益生产对其进行扩充，分析了各方法的作用及实施步骤、条件 9(3) 第三章，在上述理论分析的基础上，分析企业需求，提出基于精益生产的现场 改善方法体系，论述体系中各方法的功能及相互联系。(4) 第四章，结合企业实际情况，对提出的现场改善方法体系进行应用研究，包括： 5S 与定置管理在大冷二车间的应用，使用遗传算法对赛德隆冷加工线进行设备布局优 化，应用作业分析和作业测定方法对直缝焊接工序进行工作标准化，应用线平衡方法实 现总装线平衡等。(5) 结论，对本文研究的问题进行了总结。大迁理工大学硕士学位论文问题提出 理论研究 方法体系构建 实证研究 全文总结图 1.1 本文的总体结构本文的结构安排如下图所示:大连理工大学硕士学位论文2 现 场 改 善 的 相 关 理 论 研 究2.1 现 场 改 善 的 涵 义2.1.1 现场的概念现场是企业管理活动的缩影，企业的主要活动都是在现场完成的。通过一个企业的 现场管理水平，就能知道这个企业的整体管理水平，从而知道该企业的经营状况。现场 对于一个企业，特别是制造型企业来说具有很重要的意义。 11