本文在對精益生產、價值流圖析理論進行了解的基礎上，以B公司汽車前排座椅作為研究對象，對目前生產過程中的客戶需求、物流、信息流等數據進行收集整理，繪制現狀價值流圖，通過應用價值流圖析及相關精益生產的方法，優化了生產流程，改善了生產布局，消除了大量庫存及等待的時間，使生產周期和生產效率都有顯著改善，基本實現了改善前制定的精益生產目標。

關鍵詞：精益生產;價值流圖;工業工程;汽車前排座椅

TheOptimization And Improvement Of A Production System Based On Value Stream Map

Zhang Feng

(AVICHARBIN AIRCRAFT INDUSTRY GROUP CO.,LTD Postcode:150066  Email:345436021@qq.com )

Abstract:Value StreamMapping Analysis is an effective tool for identifying waste. We can identifythe existing production process waste by using this tool effectively. Then weneed to combine the related theories and methods of Lean production andIndustrial Engineering to improve waste areas and finally eliminate waste.

This paper is on the basis of understanding Bcompany lean manufacturing and value stream mapping. In the paper, we collectedthe data, drawed the current value stream map, through the application of valuestream mapping and related method of lean production, we have optimizedproduction process, improved production layout, eliminated a lot of inventoryand wait time, and improved the lead time and efficiency significantly.Finally, the goal of lean production made before has been completed basically.

Keywords: lean production; value streammap;Industrial Engineering;automobile front seat

1 前言

隨著制造業生產方式從傳統意義上大批量的生產方式向精益生產的方式轉變，眾多企業紛紛把價值流圖析技術作為實施精益生產的一個有效的工具^[1]。因為通過價值流分析并繪制價值流圖的方法,可以幫助企業考慮整個產品價值流的流動，而不是只考慮孤立的過程。運用精益思想和 IE 方法將價值流中凸現出來的不增值的活動進行消除或改進，以達到消除浪費、降低成本，提高企業競爭力的目的^[2]。那么，到底價值流圖分析怎樣應用在實際生產中呢？企業如何提高生產效率呢？本文結合工業工程的理論和方法，以價值流圖析為研究工具、以某公司座椅為研究對象，收集與生產相關的人員、機器、物料、方法、環境因素，對各相關因素進行分析，繪制現狀價值流圖，識別當前生產當中的浪費，提出并實施一個完整的精益生產改善方案，提高精益生產的指標，從而達到了提高企業綜合競爭力的目的。

2 研究理論和方法

2.1  價值流圖析技術

精益生產之父大野耐一認為：生產能力=無效浪費+有效產出。有效的產出是企業生產和生存的基本，是提高產出效率的根源所在；浪費是指消耗了企業的資源但是卻沒有創造價值的一系列活動，無效的浪費不但大量的消耗了企業的資源，而且沒有給企業帶來利潤，企業產生浪費的主要原因是過量生產、大量庫存和多余的生產動作等^[3]。精益生產的目標是盡善盡美和精益求精，永無止境的追求零切換浪費、零庫存、零浪費、零不良品、零故障、零停滯和零災害的七個終極目標^[4]。

在提煉出精益生產理論后，精益生產理論的研究者們又在總結精益企業大量實踐經驗的基礎上，概括出“精益思想”的五個原則：（1）正確地確定特定產品的價值（Value）。（2）識別產品的價值流。（3）使價值不間斷地流動，創造無中斷、無繞道、無回流、無等待、無廢品的增值活動流。（4）按顧客的需求拉動生產。使顧客精確的在他們需要的時間得到需要的東西。（5）不斷消除各層次的浪費，精益求精，不斷完美。通過盡善盡美的價值創造過程為用戶提供盡善盡美的價值。精益思想通過及時反饋把浪費轉化為價值的努力，提供了一種使工作做得比較令人滿意的方法。

2.1.1 價值流

價值流是一個產品或服務通過其生產工序所要求的全程活動，價值流包括了產品或服務增加價值和不增加價值的活動，包括了從產品最基本的原材料階段一直到產品交付顧客的全部過程，包括了從概念到投產的設計過程和從顧客要求到交付服務的信息交換過程。任何一個完整的價值流描述都應該包括以下兩個方面^[5]：物料流和信息流。

2.1.2價值流圖析

價值流圖析是幫助管理者將觀察到的生產流程中物料與信息流動的情況用簡圖描繪出來，對其進行分析找出浪費的原因，并應用精益生產原理方法提出改善方案，再對生產過程實施改進的系統技術。

2．2  繪制價值流圖的方法

2.2.1 5W1H分析法

5W1H 分析法也叫六何分析法，是一種思考方法，也可以說是一種提問技術。是對選定的項目、工序或操作，從原因（何因）、對象（何事）、地點（何地）、時間（何時）、人員（何人）、方法（何法）等六個方面提出問題進行思考^[6]。

 2.2.2 ECRS分析法

ECRS分析法，是工業工程學中程序分析的四大原則，用于對生產工序進行優化，以減少不必要的工序，達到更高的生產效率。ECRS，即取消（Eliminate）、合并（Combine）、重排（Rearrange）、簡化（Simplify）。運用ECRS四原則，即取消、合并、重組和簡化的原則，可以幫助人們找到更好的效能和更佳的工序方法。                                                                               

2.2.3工作研究

（1）工作研究（Work Study）是傳統工業工程中最基本、出現最早、應用最廣的一項作業優化技術^[7]。工作研究包括方法研究和作業測定兩大技術^[8]。

方法研究包括以下三個方法^[9]：工序分析、動作分析搬運和規劃在實際的應用。

（2）作業測定是指測定作業時間值和掌握各作業所需時間的方法。作業測定是由時間研究發展而來，與方法研究同時配合進行，或者可說是根據方法研究所確定的生產系統及工作方法，測定“多余的時間”要素及“無效的時間”要素等非生產部分，并進行削減，并作為以后管理計劃及控制的依據^[10]。作業測定方法主要可分為兩大類^[11]：直接時間測定法和間接時間測定法。

2.2.4生產線平衡

所謂生產線平衡，廣義的定義是指工程流動間或工序流動間負荷之差距最小，流動順暢，減少因時間差所造成之等待或滯留現象^[12]。狹義的定義是指對給定的傳輸速度和作業總量如何盡可能均衡地將裝配作業分配給沿線各作業站而不違反各作業元素執行先后順序限制并保證各站的總作業時間不超過規定的周期，即就是指為有效的達成預計的生產目標而對設備和人員做適當的調整^[13]。

生產節拍(Take Time，T.T)是指根據客戶訂單數量計算的每產出一個產品所需要的時間。在裝配線上，節拍就是相鄰兩個產品通過裝配線尾段的間隔時間。節拍是平衡生產線的依據，本質上生產節拍由客戶訂單數量決定，穩定的節拍有利于生產安排和人力物力的充分利用。

3 基于價值流圖的生產系統優化與改善在制造業中的實例

某公司座椅廠H 車間主要是生廠前排座椅。該公司一次性的采購較多，產的成品在公司的滯留時間較長，產品的交貨周期較長，生產車間各工序的生產線極不均衡，物流路線縱橫交錯，整個生產車間顯得雜亂無章。下面對該車間生產流程進行精益生產性研究。

3．1  生產工藝分析

座椅產品的生產工藝流程采用的是14工序20人流水線式生產，其主要制造過程包括椅墊裝配、椅靠裝配總成裝配。

3．2  生產布局圖

將 H 車間的現狀生產布局圖畫出，如圖1所示

從生產流程布局圖中可以發現“海綿庫”、“面料庫”離加工區距離都很遠，現場觀察也表現出混、亂、雜。經測量“面料庫”和“海綿庫”到加工地點的距離為30米，產品加工完之后放到“座椅成品庫”的距離為20米，原材料庫到原材料堆放點分別為15米和20米，由4名員工完成此5條物流作業。

3．3  繪制當前價值流圖

3．3．1  目前狀態數據

（1）顧客需求信息

平均每月需求量：50856件/月，客戶拉動節拍：652件/班,，即 0.64分/件；

（2）原材料與成品庫存信息

原材料庫存數量：6000件，成品庫存數量：4800件

（3）運輸信息

運輸頻率：3天一次，原材料需運輸件數：6000件，成品需運輸件數：5868件；

（4）加工信息

椅靠裝配與椅墊裝配同步，且每次左右兩邊同進進行；

（5）員工工作時間信息

工作天數：26天/月，班次：3班/天，理論生產時間：8小時/班；非工作時間：每班均有30分鐘就餐的時候和2次15分鐘中間休息時間，每班計劃生產時間：7小時/班，即為420分鐘；

（6）生產工序信息

從3.1節可知，不包含半成品與成品運輸，可以將整個生產過程分為三個階段，分別是：椅墊裝配、椅靠裝配、總成裝配，，其各工序的信息如表1。

根據以上數據得出：一件產品總投入時間=椅墊裝配投入時間+椅靠裝配投入時間+總成裝配投入時間=8.73分

綜上可知從供應商到工廠，再由工廠到客戶生產一件產品所需時間=原材料入庫到上線滯留時間+椅墊裝配時間+椅靠裝配+經過椅靠裝配和椅墊裝配的半成品滯留時間+總成裝配+成品從下線到客戶滯留時=7606.81分。

3．3．2  繪制當前價值流圖

在繪制價值流的過程中，為了使價值流圖更加容易理解，下面把其中一些活動和信息用特定符號來表示，如表2所示。

從以上信息數據分析，畫出座椅的價值流現狀圖，如圖2所示。

3．4  當前價值流圖分析

針對精益生產中的八大浪費和對當前產品的生產流程進行分析,可以發現許多的浪費。（1）過量生產。

（2）過度庫存。

（3）作業人員不遵守 SOP（標準化操作手冊）。

（4）多余動作。

（5）物料擺放不整齊。

（6）生產線平衡率低。生產線平衡率=單件生產節拍之和/瓶頸節拍/工位數=79.52%，可見還有很大的改善空間。

4 繪制未來價值流圖

4.1  制定改進方案

按照精益生產的思想，遵循精益原則，通過實施價值流分析優化整個生產過程。運用工業工程的手法分析改進前的現狀價值流圖，初步確定改進方案，達到規劃縮短交貨周期、提高加工效率、減少員工數量和降低搬運物流量的目的。并繪制未來價值流圖，為實施改進方案找出從生產線布局到工藝改善的多方面多角度改善點。

根據以上情況，制定如下改進方案。

1．實現 JIT 生產，在準確的時間，準確的地點，交給客戶準確的產品，用來縮短交貨周期，減少庫存管理、運輸和折舊成本。

2．改變生產的平面布局，用來減少員工傳遞動作和減少運輸距離。

3．在滿足客戶需求前提下，縮減人員，合并相關工位。節約成本，提高生產線平衡率。

4.2  改進生產工序流程

4.2.1  運用5WIH技術分析生產工藝流程圖

運用 5W1H 技術對以上工序流程進行分析時，發現整條流水線有如下問題：

問：為什么要在流水線旁另外設置工作臺作業？

答：因為每個工序的節拍不一樣，導致流水線速度無法確定，必然要在流水線旁另外設置工作臺，才能讓每個工序有時間完成裝配。

問：這樣工人不斷的拿取、傳送會浪費大量時間，流水線上有20名工人，如果每個工人都有這些浪費動作的話，那么浪費時間將占到產品的標準時間很大一部分，在旁邊設置工作臺，是必須的嗎？

答：不是必須的，可以將流水線改造成步進式。需要考慮的因素：流水線改造的投資和增加工裝夾具等。改善前后生產線布局如圖3。

4．2．2  運用ECRS原則改善產品的生產流程

生產流程程序圖是方法研究改進的一項最有力的工具，也是程序分析中的最重要、最基本的分析方法。它可以記錄產品或者零部件在整個制造和裝配過程中發生的操作、等待、檢驗、儲存和搬運等生產工序的內容，用于分析儲存、等待和拖動搬運隱藏成本的浪費。

本文運用 ECRS 原則對 QPZY 產品流程程序進行分析，識別出當前生產流程有多處改進之處。經過改善后的生產流程程序過程如表3。

注①：下劃線字體為改善點。

改善前后流水線的工藝流程圖如圖4。

4．2．3  改善前后生產流程效果評價

根據以上統計分析，經過對比分析，可以得出表4。

4.3  改進生產布局

1、改變庫存地點，減少搬運距離

從改善前生產流程布局圖中可以發現“海綿庫”、“面料庫”離加工距離都很遠，且物流路線與“靠頭裝配庫”和“座椅成品庫”相互交錯，其現場觀察也表現出混、亂、雜。通過現場分析，將庫存堆放地點加以改進。

2、生產布局總體改善

通過改善后的生產工藝布局和車間物流布局，減少了生產工序流程，節約了生產場地面積，物流路線更加合理，節省大量搬運距離，生產布局更加緊湊，達到了提高精益指標的目的。

結合4.2節改進生產工序流程和改變庫存地點，畫出總體改善之后的生產布局和工序流程圖，如圖5。

4.4  設計未來價值流圖

1、生產節拍的確定

為提高生產率，企業決定每周雙休。由3.3.1節目前狀態數據，得出：改善前后工作天數和節拍如表5所示。

2、確定是否需要安全庫存和緩沖存貨

3、確定是否需要建立產成品超市

4、原材料采購數量的改進

5、繪制未來價值流圖

根據以上設計理念,和對工藝流程、生產布局等方面的規劃,繪制出未來精益價值流圖，優化了生產流程，改善了生產布局，消除了大量庫存及等待的時間，使生產周期和生產效率都有顯著改善，基本實現了改善前制定的精益生產目標。如圖6所示。

5 總結

價值流就是將一種產品從原材料狀態加工成客戶可以接受的產成品的一整套操作過程，包括增值和非增值活動。價值流圖是一種使用鉛筆和紙的工具，用一些簡單的符號和流線從頭到尾描繪每一個工序狀態、工序間的物流、信息流和價值流的當前狀態圖，找出需要改善的地方后，再描繪一個未來狀態圖，以顯示價值流改善的方向和結果。價值流圖分析就是先對運作過程中的現狀進行分析，即對“當前狀態圖”進行分析，從顧客一端開始，首先了解顧客的需求情況和節拍，然后研究運作流程中的每一道工序，從下游追溯到上游，直至供應商。分析每個工序的增值和非增值活動，包括準備、加工、庫存、物料的轉移方法等，記錄對應的時間，了解分析物流信息傳遞的路徑和方法，然后根據分析情況來判別和確定出浪費所在及其原因，為消滅浪費和持續改善提供目標。最后根據企業的實際情況，設計出新的價值流程，為未來的運作指明方向。

通過價值流圖的繪制，將原本雜亂、生產效率低、庫存大等的某公司座椅廠H 車間改善為實現以精益生產為目標的現代化的車間，最終提高了企業的競爭力和服務質量。由此說明價值流圖析是一個很好的解決工具，它以價值流圖為工具，收集并繪制目前整個生產過程的物料流和信息流，分析物料流和信息流的傳遞方法和路徑，通過價值流圖析發現浪費根源，并且制定消除浪費的方案，改善相關的生產流程和生產布局，提高了精益指標，提高了企業的綜合競爭能力。