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精益造船——日本造船模式研究

2006/4/20    来源:《船舶工程》    作者:张明华  黄胜      
关键字:精益生产  船舶  造船模式  先进制造技术  
通过对日本造船模式的研究,提出了精益造船模式,用有造船特征的精益生产理论,详细论述了造船生产过程中的精益生产方法,介绍了一种可供我国造船企业借鉴的现代造船模式。

    1、引言

    1995年5月,中船总公司第二次缩短造船周期会议对现代造船模式做了如下定义:"以统筹优化理论为指导,应用成组技术原理,以中间产品为导向,按区域组织生产,壳舾涂作业在空间上分道、时间上有序,实现设计、生产、管理一体化,均衡、连续地总装造船"。这一论述对现代造船模式作了很好的诠释。但是在将近十年的时间里,我国船厂与世界先进造船企业的差距依然很大,在许多方面依然是"形似"不是"神似",即在实现现代造船模式的方法、途径和机理上仍然有许多需要提高的地方。

    仔细观察日本制造企业,可以发现,几乎所有的制造业,无论是汽车、飞机、化工、计算机、家具,还是造船,其生产模式都惊人地相似,运作原理也基本相同。许多国家的学者对日本制造业(特别是丰田汽车公司)的生产模式进行了研究,认为以丰田汽车公司为代表的生产模式是迄今为止世界上最先进、制造成本最低的生产模式,并把它定义为精益生产模式(Lean Production System)。精益生产模式是目前世界上最先进的生产模式之一,它的成功掀起了精益管理的热潮,精益管理思想已经给各类制造业带来了巨大的进步,精益生产理论适用于所有制造企业。日本造船业比汽车业发展更早更快,汽车业在 20 世纪 60 年代才达到国际水平[1],而造船业早在 1956 年就已经成为世界第一[2]了。在发展过程中,造船业的生产模式与其它制造业相互取长补短,共同发展了今天的日本精益生产模式。

    笔者认为,日本的造船模式是当今世界上最先进的造船模式,只要认真研究和学习日本造船业的生产模式,一定会对发展和提升我国造船企业的生产力水平起到积极的推动作用。

    2、精益造船模式介绍[3~5]

    精益生产模式是满足市场和客户要求,获取更高利润的方法和途径。它旨在通过全员的激励和努力,优化生产组织结构,去掉一切无效(不增值)的生产过程和环节,通过减少生产过程中的一切浪费来缩短生产周期,提高生产效率,降低生产成本,保证生产质量,从而获得好的产品利润。

    "精益造船"就是以精益生产模式造船。

    2.1 产品价值链(Product Value Chain)分析

    精益造船把产品生产全过程分成两大部分:一部分为有效时间(Value Added Time);另一部分为无效时间(Non-Value Added Time)。传统造船模式中的无效时间远远多于有效时间。

    产品生产的全部意义是为了满足客户的需要。从满足客户需要的角度考虑,有效时间是客户需要的,无效时间是客户不需要的。因此,任何生产过程中产生无效时间的现象就是浪费。丰田汽车公司把生产过剩、次品、库存、人和物移动、过度加工、运输及人和物等工 7 种现象描述为无效时间内产生的浪费。仔细分析船体制作过程(见图1),可以清楚地看到,任何无效时间都会造成生产停顿,产生浪费。传统的造船模式往往注重提高作业加工的生产效率,精益造船模式更注重于缩短无效时间,减少中间环节的浪费,从而大大缩短生产周期。这种主要通过缩短无效时间来缩短造船周期、提高造船效率、保证造船质量和降低造船成本的思想被称为"精益造船思想"。


图1 船体制作过程有效和无效时间分析

    2.2 单件流水作业(One-Piece Flow)

    为了扩大生产,传统造船模式追求设备利用率组织批量生产。生产准备时间长和在制品库存多是组织批量生产的特征,生产过剩就成为必然。造船生产的最大浪费就是生产过剩。精益造船让每一个部件和中间产品做到连续不断地生产,按客户(内部和外部)的要求按时完成生产,不提前,也不拖后。把相同类型的中间产品一件一件地连续不断地组织传送带式的生产流程,称为单件流水作业。组织单件流水作业,做到连续不断生产,实行零库存管理,就可以减少生产过剩。

    只要单件流水作业一出问题,就需要立即解决,否则生产就会停顿,直接影响后续生产。比如,传统造船的板材和型材加工都是成批量的。大量板材和型材加工完成后,存放在堆场里,然后按进度进行理料,再分类分批提供给构件装配、平面和曲面分段加工车间。精益造船模式的板材和型材都是在工场直接按构件装配平面和曲面分道切割加工的,然后再连续不断地提供给构件装配、平面分段和曲面分段流水线,这样不但节约了大量的堆放场地和理料时间,减少了在制品库存和资金占用,同时大大缩短了生产周期。由于连续不断的作业要求,今天切割加工好的材料,明天就用于装配和分段制作了。一旦有质量问题,也能马上反馈解决。在批量加工情况下,往往要一周后才会用到这批材料,才会发现质量问题。那时候,可能同样的质量问题已经在其它许多地方发生,后患无穷。单件流水作业的质量问题能够迅速反馈,马上解决,否则就会影响下道工序生产。这样,作业者就学会了思考,提高了发现和解决问题的能力,许多好的预防措施、生产组织形式、工作标准也就应运而生,生产效率随之大大提高。

    2.3 拉动计划体系(Pull System)

    传统造船模式通常由管理部门制定公司生产计划,然后层层下达计划,由下面制定具体的实施计划。这样的计划要求纵向到底、横向到边,从上到下、从前向后地推动,是推动计划体系(Push System)。推动计划体系要求计划策划人员必须熟悉全公司的情况和资源,否则计划就难以落实。一般情况下,计划工作很难做得非常具体和细致。这样,计划执行的随意性比较大,执行过程的控制比较难。

    单件流水作业需要按照客户需求建立从后向前、由下而上的拉动计划体系。由后道工序向前道工序提出订货计划,前道工序则严格按照后道工序的交货要求,不提前,也不拖后地安排生产。在单件流水作业生产线上,每一道工序既是生产者,又是客户;既需要满足下一道工序的交货要求,同时又需要向上一道工序提出订货要求。精益造船的单船生产是按照交船期和总体生产安排的要求,制定大合拢计划和分段制造计划。然后从大合拢计划和分段制造计划出发,按平面分段和曲面分段、涂装和预舾装、板材和型材、管子加工等等,按照拉动原理从后向前一级一级地由作业者制定各自的作业、物料和劳动力计划。然后由生产主管部门综合平衡,做到作业与物料计划、作业与劳动力计划的统一,最后汇总成全公司的年度和月度生产计划。

    2.4 JIT 生产和无缺陷施工(Just in Time and Built-in Quality)

    JIT 生产(Just in Time)和无缺陷施工(Built-in Quality)是精益造船模式的两个重要理念,是保证质量、成本和周期目标实现的根本。JIT 生产就是在需要的时候,按照需要的数量生产需要的产品。组织 JIT 生产的最大优点是可以大大减少人工和物资的浪费,没有库存,没有闲置劳动力。JIT 造船就是要组织单件流水作业生产线,运用成组技术和族制造原理,按照造船作业的阶段、类型和区域,组织柔性的相似的中间产品分道或流水的作业生产线,真正形成一件接着一件、按照生产节拍交付产品的传送带式生产。造船的板材加工、型材加工、管材加工、构件装配、平面分段和曲面分段的生产都可以组织单件流水作业,其中间产品可以按零部件和组件来划分,也可以按分段和托盘来划分。

    无缺陷施工就是要把所有的质量问题都消除在源头,这就需要实施造船精度管理和全员质量管理。谁做谁检查,谁做谁负责修复缺陷。要求作业者严格按作业标准一次作业合格,保证自检互检后的产品质量 100%合格,决不允许次品流入下道工序。无缺陷施工的最大优点是把质量问题消除在源头,可节约大量人工检验和缺陷返修成本。

    2.5 均衡生产和生产节拍(Level Production and Takt Time)

    为了保证连续生产,同时又能满足产品需求的节奏,需要组织均衡生产(Level Production),让生产处于一种稳定有序的状态当中,这就需要运用成组技术原理合理设计单件流水生产的作业量,计算出生产节拍(Takt Time)。生产节拍也称为客户需求周期(Customer Demand Rate),可以描述为总生产时间除以客户需求数量,表示生产客户的一个产品所需的平均必要时间:

责任编辑:江琦
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