基于價值流圖的注塑車間精益改善研究

盧旭 朱玉杰

摘? 要：應用價值流圖分析L公司注塑車間產品不良率高、換型時間長、現場管理混亂和注塑加工時間長等問題。應用潛在失效模式與后果分析、快速換型、10S管理、ECRS原則和人機作業分析等技術對產品質量、換型時間、生產現場和注塑加工進行精益改善。Valeo連接器交貨周期由22 d縮短至8.35 d，平衡率由35.7%提高至50.2%，不良品率由10%降至2%，換型時間由81.5 min縮減至45 min，注塑加工時間由28.5 s縮短至13 s，提高注塑機OEE 15.5%，現場秩序得到改善。

關鍵詞：精益改善；價值流圖；潛在失效模式與后果分析；快速換型；10S管理

中圖分類號：TQ320.8? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）10-0155-06

Abstract： The problems of high defect rate， long changing time， disordered management and long processing time in injection molding workshop of L company were analyzed with value stream mapping（VSM）.This paper applies potential failure mode and effects analysis （FMEA）， single minute exchange of die（SMED）， 10S management， ECRS principle and man-machine joint operation analysis to make lean improvement（kaizen） to product quality， mold change time， production site and injection molding process. The delivery cycle of Valeo connector is shortened from 22 days to 8.35 days， the balance rate is increased from 35.7% to 50.2%， the reject rate is reduced from 10% to 2%， the mold change time is reduced from 81.5 min to 45 min， the injection molding processing time is reduced from 28.5 s to 13 s， the injection molding machine OEE 15.5% is improved， and the field order is improved.

Keywords： kaizen; value stream mapping （VSM）; potential failure mode and effects analysis （FMEA）; single minute exchange of die （SMED）; 10S management

《中國制造2025》目標指明，大力推行精益生產、質量診斷、質量持續改進等先進生產管理模式，體現制造業強國的特征，提升制造業整體素質[1]。精益生產[2]對于中國制造業競爭力的增強具有積極作用，價值流圖[3-4]是精益生產中的一種視覺化分析工具。隨著精益生產在企業的普及和應用，國內越來越多的制造企業認識到價值流管理的重要性，并逐步在企業開展和實施價值流管理。

潛在失效模式及后果分析（FMEA）技術廣泛地應用于航空、航天等軍用系統的研制中，現己普及到汽車、電子和醫療設備等民用產品。20世紀80年代，FMEA技術被引入我國，應用于航空、航天和電子等領域，國內對FMEA的研究始于2000年，而且研究內容多集中于FMEA與其他方法的集成應用[5-6]。

1? 注塑車間生產現狀與問題分析

1.1? 現狀價值流圖

L公司是以產品和模具研發為核心，以先進的模具開發、精密沖壓和注塑等制造技術為支撐，為汽車領域客戶提供連接器的電子塑膠企業。注塑產品有配件，采用一次或多次成型。以Valeo連接器為主要研究對象，生產數據見表1。

Valeo連接器的加工工藝如圖1所示。

Valeo連接器現狀價值流圖如圖2所示。

1.2? 注塑車間問題分析

1.2.1? 產品不良率高

注塑產品種類多達上百種，產品體積較小，通常重量不超過100 g。質量部門統計結果顯示，Valeo連接器的不良率為10%，即平均每100模出現10模不良品，該產品質量問題分析如圖3所示。

通過現場調查和分析，具體問題如下。①各部門控制質量各自為政。②控制質量方法未標準化。③處理問題的優先級不明確，措施執行不到位。④控制質量方法亟需與國際接軌。⑤控制質量有待向源頭深入。

圖1? Valeo連接器工藝程序圖

1.2.2? 換型時間長

注塑車間每天生產十幾種產品，因此出現頻繁換型的情況。立式機換型約80 min，由于各機器換型時間長，且換模技術員不足，需要采取措施以壓縮換型時間。通過現場調查和價值流圖分析，具體問題如下。①人員配合不到位。②模具緊固方式效率低。③模具存放環境不佳。④模具故障率高。⑤修模技術不成熟。

1.2.3? 現場管理混亂

通過現場調查，發現具體問題如下。①沒有明確區分必要品與非必要品。②必需品沒有明確標識。③沒有按時打掃機器衛生。④清潔區域無責任劃分，無固定人員、區域和時間。⑤良品和不良品沒有明顯的標識加以區分，出現混裝。⑥操作員手指套不按要求穿戴。

1.2.4? 設備綜合效率低

L公司注塑車間配有立式機30臺，操作員的緊缺程度嚴重，而立式注塑機的設備綜合效率并不高。結合價值流圖分析，問題如下。①立式機的設備綜合效率低，主要因為操作員作業時間長，機器需等待操作員。②操作員緊缺，每臺機器配備1名操作員，人機作業不均衡。

2? 改善方案的實施

2.1? FMEA技術控制質量

產品的不良形式種類較多，如漏裝襯套、高低PIN、襯套包膠、飛邊、澆口殘余過高及堵孔等。針對注塑車間產品不良率高、事后控制質量、采取措施優先級不明確等問題，應用FMEA技術，成立FMEA小組，從源頭控制質量。

FMEA小組應用頭腦風暴法，討論注塑生產過程潛在的失效模式，評定注塑生產失效模式的嚴重度（S，1≤S≤10）、頻度（O，1≤O≤10）和探測度（D，1≤D≤10）的分數，對嚴重度超過8分或風險值（RPN，1≤RPN≤1 000）超過90分的失效模式采取控制措施，再次評定嚴重度、頻度和探測度的分數，直到嚴重度控制在8分以內或風險值控制在90分以內。FMEA小組對注塑生產潛在失效模式和后果分析見表2。

2.2? 快速換型

針對注塑車間換型過程中人員配合不佳、模具緊固方式效率低、行車叉車不匹配等問題，應用快速換型技術縮短換型時間。

2.2.1? 計算生產準備時間

切換過程分為內部作業和外部作業，內部作業是操作時必須停機才能進行的作業，比如模具和夾具的拆裝、更換。外部作業是在機器停機前后均可進行切換的作業。內部作業時間決定了切換時間，外部作業時間不影響切換時間。生產Valeo連接器的注塑機換型操作過程見表3，總時間為4 890 s。

2.2.2? 改善內作業

換模小組運用頭腦風暴法，使用“問題-原因-對策”的方式，確定改善內作業的最佳方法。①使用標準化工具。螺絲刀、扳手等各類工具配備標準化工具箱，根據大小型號分類，方便使用。②使用輔助工具。在外作業時間，將模具安裝在輔助夾具之上，在內作業時間就可以將模具快速安裝到機臺上。③使用功能性夾具和快速緊固件。采用的新型夾具類型有梨型孔、U型槽、C型墊片和劈開的螺紋，應用快速緊固件取代螺栓螺母緊固方式。④減少調整時間。使用標準程序，培訓架模工，力爭依賴于數值，而不是架模工的直覺；采用定位孔、銷、導軌和卡規等方式，減少使用拉尺、卡尺等需要調整的量具。

2.2.3? 改善外作業

改善外部作業，使用頭腦風暴法，具體問題具體分析。①使用點檢表。借助準備材料點檢表，列出換型作業過程需要的工具、部件以及需要的人員等。②使用模具記錄冊。換模前進行功能檢查，一個模具對應一本記錄冊，檢查模具、配件和夾具狀況是否良好、功能是否齊全。③改善模具存放環境。根據臥式和立式機進行模具分類存放，存儲模具環境保證恒溫、無水汽，定期檢查模具存放條件、模具狀態。④改進部件和工具的運輸。臥式機模具使用行車和小推車配合完場換模，立式機模具運輸小車根據機器大小和模具噸位來選擇，同樣都具備可升降、可轉向、帶滾軸的功能。⑤縮短有效架模時間。新的部件和工具必須在停機前運到現場，換下的部件和工具存放于工作現場，換模時只動手不動腳，杜絕不需要的移動。⑥定期維護模具。生產一定數量產品之后，清洗、保養模具。

表3? 注塑機換型步驟

2.3? 10S管理

針對生產現場管理混亂，應用10S管理提升現場秩序。10S管理是指對生產現場的人機料法環等生產要素進行有效的管理[7]。

2.3.1? 10S口訣

將10S管理的內容制成口訣，方便管理者、操作員使用，鼓勵公司所有人進行背誦，使10S管理方法深入人心，提升現場管理水平。10S口訣與對應事務見表4。

2.3.2? 推行10S委員會

推行10S管理經歷形式化、行動化和習慣化3個階段。從最初的形式上強制規范員工行為，到員工自覺按要求行動，使員工形成行動的習慣，最終成為企業文化。管理層、生產線線長、班長、操作員不僅需要將10S內容牢記于心，更重要的是將管理活動落實到行動中，建立推行10S委員會制度。

通過委員會制度，每周實施10S競賽，以科室為單位，進行委員會現場評分，實得分數前3名，發給獎金和通報表揚，第一名獎勵500元及通報表揚，第二名獎勵300元及通報表揚，第三名獎勵200元及通報表揚。第一名獲得“10S流動紅旗”，供其他各科參觀學習。培養員工良好10S習慣，是推行10S的最終目的，是成功推行10S的標志。

表4? 10S口訣表

2.4? 提升OEE

針對注塑機等待操作員導致設備性能開動率低的問題，根據ECRS原則[8]，取消、簡化、合并、重排生產程序，進行注塑生產流程再造，縮短Valeo連接器生產周期，提高機器性能開動率。

對于吹潔操作，裝備自動吹潔氣管，取消人工吹潔。在合模之前，自動吹潔，節省吹潔作業時間4 s。裝備電子眼檢測設備，進行智能化防錯，提高產品的合格率。對于操作員手工逐個埋端子耗費時間長的問題，開發承座治具，操作員將端子暫存于承座治具，一次將4枚端子埋入模具，減少頻繁埋入端子動作。

Valeo連接器生產過程是1人操作1臺轉盤式注塑機，注塑機轉盤上安裝2套模具，生產方式相當于“1人2機”生產方式，人機聯合作業分析如圖4所示?！?人2機”的生產方式，埋端子和吹潔操作時間較長，注塑機利用率較低，操作員負荷較大，生產能力較低。采用“2人2機”生產方式，應用承座治具埋端子，自動吹潔代替人工吹潔，有效提高設備利用率，合理減輕操作員負荷，生產能力得到提升。

3? 改善效果及評價

在注塑車間實施精益改善方案之后，改進效果明顯，如質量提高、交貨周期縮短、生產效率提升、員工積極性提高，具體改進效果見表5。

圖4? 人機聯合作業分析

表5? 改進效果統計

Valeo連接器未來價值流圖如圖5所示。

4? 結論

將精益工具和FMEA技術結合，解決注塑車間換型時間長、現場混亂、過程浪費和質量問題，提升L公司的注塑生產效率，提升企業競爭力?？偨Y了L公司注塑車間運用精益工具改善生產過程的成功經驗，豐富了精益生產在注塑行業的應用案例，為之后在注塑行業推廣精益生產提供參考。

參考文獻：

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