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邯郸钢铁集团公司2014届普通高校毕业生实习论文论文题目：钢轨精整区域质量改善理论探究姓 名：沈 超专业名称：工业工程实习单位：大型轧钢厂型钢精整车间大型轧钢厂 钢轨精整区域质量改善理论探究钢轨精整区域质量改善理论探究摘要：本文运用精益生产改进工具，在分析了钢轨精整区域的现状以及存在的问题后，主要针对生产线如何减少浪费、提升效率方面进行了分析与改进。在分析改进过程中，从车间生产现状着手，运用价值图、时间分析、流程分析等工具确定钢轨精整区域的价值流现状图，以精益生产所提供的观念为架构，收集衡量其问题的信息，分析改善流程与要素，提出了改善方法与改善方案，对钢轨精整区域质量改善理论做了初步探究。关键词：钢轨，价值流图，流程分析Abstract: This paper utilizes Improvement tools of Lean Production , being Based on the analysis of the current situation and problems of the rail finishing area , Mainly for the production line to reduce waste and improve the efficiency of the analysis and improvement . In the process of analysis and improvement, the value flow chart of the whole region of the rail is determined by means of the tools of value, time analysis and process analysis. With the concept of lean production as the framework, the collection of information to measure the problem, analyze the improvement process and the elements , the improvement method and the improvement scheme are proposed, and the theory of the improvement of the quality of the rail is also made.Key Words:Rail , Value flow chart , Process analysis目录第一章 生产现场状况分析11.1生产布局分析11.2生产工序分析21.3分析绘制当前价值流图41.4基于当前价值流图的生产流程分析5第二章 制定质量改善方案72.1精益价值流准则72.2生产现场质量改善72.2.1利用ECRS原则分析现有产线流程72.2.2利用生产线平衡原理实现“一个流”生产82.2.3增加本地自动送钢模式优化各工站间信息流动92.3加强设备的维护保养102.3.1设备故障发生的规律102.3.2加强设备维护保养措施10第三章 结论与建议113.1结论113.2建议11参考文献12 I第一章 生产现场状况分析钢轨精整区域接收矫后台架的轧件，通过矫后台架钢轨输出辊道输送到钢轨检测中心，钢轨检测中心对钢轨进行涡流探伤、超声波探伤，超声波探伤不合格的钢轨需进行二次探伤。端部平直度不合格的钢轨需用双向压力矫直机补矫，而检测合格的钢轨经质检判定后移送到四条锯钻加工线进行锯钻定尺加工。钢轨精整区域在现有的生产模式下，各工段间布局是按传统的模式进行的，比较宽松的站与站之间布局，站与站之间设立缓存库存区，路线较长的物流，流动批量较大，几乎在每个工站都有在制品堆积的状况。1.1生产布局分析钢轨生产线设计生产38kg/m， 42kg/m， 50kg/m， 60kg/m， 75kg/m钢轨，这些产品由于设计尺寸等存在差异，导致其检测仪器、标准亦存在差异，但由于这些产品的生产工艺基本相同，根据过去一年产品投入生产的状况来分析， 50kg/m和60kg/m钢轨产品生产工艺（如图1.1所示）最具有代表性，属于大批量生产且订单较为连续的产品，因此选取50kg/m钢轨作为精益生产研究的对象，有利于生产流程的改进和推广。图1.1 钢轨精整区域生产流程图钢轨从矫后台架开始到成品产出入库，主要经过NDT检测，镜面检测，尺寸及平直度检测，锯切及钻孔，翻钢，捆包，入库等工段。车间的布局就决定了物流的动线，而在当前生产车间布局，从投入原材料到产出成品，整个流程不是一个持续流。矫后台架以及12#分钢台架属于车间的缓存库存区，经过矫直和NDT探伤后的钢轨在此堆积。正是因为现有在制品堆积，造成生产中的问题不能得到及时呈现，产品质量信息不能得到及时反馈，进而增加了不良品成批产生的隐患和产品返工时间。生产布局如图1.2所示。图1.2 钢轨精整车间生产线布局图1.2生产工序分析从产品的生产工艺流程来看，其制造过程主要由NDT检测、压力补矫、镜面检测、锯钻定尺、打捆等几个工站构成，各个工站间由矫后台架、分钢台架以及辊道连接，其中每个工站又由若干个操作工序构成。例如锯钻机床工位包括信息传递以及操作界面信息录入、入口侧辊道定位、钢轨西侧切头及钻孔、头部废料倒料斗、钢轨定尺、锯切及钻孔、测量孔距、孔高及定尺长度、淬火台架收钢等工序组成，每个工位的作业任务由两位工人来完成。以50kg/m钢轨锯切25m成品现在正常生产状态下为例，其生产操作工序共有18个。表1.1 工序名称及工作时间表工序序号工序名称工序时间（秒）1信息传递以及录入602入口侧辊道定位103钢轨西侧切头及钻孔464头部废料倒料斗125A段钢轨定尺296锯切及钻孔46续表1.17测量孔距、孔高及定尺长度1208淬火台架收钢159B段钢轨定尺2910锯切及钻孔4611淬火台架收钢1512C段钢轨定尺2913锯切及钻孔4614淬火台架收钢1515D段钢轨定尺2916锯切及钻孔4617淬火台架收钢1518尾部废料倒料斗12从生产工序流程分析，锯钻机床具有较高的自动化水平，除了第1和第7工序外，均在自动模式下完成。通过现场分析，工序之间的信息依靠对讲机进行传递，由于所选对讲机的频道单一，故在信息实时性效果方面差强人意；又由于口音、吐字等方面的因素，会造成需要不断重复而形成时间上的浪费甚至造成信息传递有误导致生产或安全事故发生。在连续生产的情况下，为了保证钢轨锯切的准确度，在现有的设备技术条件下要求每三支钢轨检测一次钢轨的孔距、孔高及定尺长度。此项措施在保证成品质量的同时，却造成了系统的非故障短暂停机，一定程度上会拖慢生产节奏，造成时间上的浪费。根据生产工序和工序流程的逻辑关系，钢轨生产工位作业如表1.2所示。表1.2 生产工位作业表工位序号工位名称工作时间（秒）操作员人数16#锯钻切头6022NDT检测20033镜面检测4锯钻定尺60025淬火台架收钢7026翻钢打捆3工序能力指数（CP或CPk），是指工序在一定时间里，处于控制状态(稳定状态)下的实际加工能力。产品质量就是工序中的各个质量因素所起作用的综合表现。对于任何生产过程，产品质量总是分散地存在着。若工序能力越高，则产品质量特性值的分散就会越小；若工序能力越低，则产品质量特性值的分散就会越大。CA(Capability of Accuracy)值，即为制程准确度，衡量实际平均值与规格中心值之一致性。基于现场采集的数据信息，计算系统的CA值、CP值。具体计算结果如下所示。通过对生产任务单、锯切记录数据整理分析，可知每班组每班次锯切钢轨数量为245。在现有工作状态下根据生产工位作业表计算理论条件下每班组每班次最大钢轨锯切数量为42（每班工作时间以7小时计；每3根钢轨需测量一次孔距、孔高及定尺长度；每20根钢轨更换一次钻头刀片），即：假设在三西格玛标准（393.32）生产制造水平下每台锯钻机床锯切钢轨数量为403。偏差=42（1-93.32%）=2.80563CA=CP=计算结果显示：CA值为3，远大于1，说明过程实际生产能力距离理论目标值很远，有很大的改善提升空间。CP值为0.6，远小于1，说明实际生产过程波动较大，需要加强生产过程中对各个工序的管控。1.3分析绘制当前价值流图价值流是指从原材料转变为成品、并给它赋予价值的全部活动，包括从供应商处购买的原材料到达企业，企业对其进行加工后转变为成品再交付客户的全过程，企业内以及企业与供应商、客户之间的信息沟通形成的信息流也是价值流的一部分。而本文重点介绍钢轨在精整区域这个阶段的价值流图析和生产流程流改进过程。价值流图析的含义是：跟踪产品生产的物料流和信息流中仔细画出每个过程，以便于看清顾客的需求情况及节拍Takt，然后询问每一个工序并画出当前价值流状态图，继而进一步描绘出我们所希望的价值流的“未来状态”图，为了实现精益生产，企业必须从顾客的需求出发，顾客需求是价值流的源头，是驱动企业生产的原动力。在价值流现状图的绘制中，为使流程图简化并易于理解，把当中的一些活动和信息以特定的符号来表示据以上统计的生产信息及作业要素的先后顺序，绘制出产品钢轨精整区域生产的价值流现状图。如图1.3所示。图1.3钢轨精整区域的价值流现状图1.4基于当前价值流图的生产流程分析本文将针对精益生产中的七种浪费利用PIWTQMP 调查表（见表1.3.3）对产品当前价值流图进行分析。对钢轨精整区域段生产流程进行分析，发现许多浪费。表1.3 PIWTQMP 调查表。序号调查项目调查分析重点1生产(production)是否过量生产?是否制造过多，生产过度?2库存(Inventory)原材料、成品库存是否过多?在制品是否过多?3等待(Waiting)是否存在等待原材料、半成品?等待维修?4运输(Transport)是否重复运输?运输时间是否过长?5质量(Quality)产品质量是否下降?反工率是否上升?6动作(Motion)员工是否按要求作业?动作是否重复?7过程(process)操作是否必要?流程操作是否有价值?在生产、库存、等待方面，车间因为生产线布局等原因，造成在制品较多、半成品堆积的状况频繁出现。要解决现行产线的问题，需要从以下方面解决。通过现场数据、信息采集并深入分析，发现钢轨精整区域生产流程中存在以下问题。在生产过程中，各工站间经常存在制品库存堆积，尤其矫后台架以及12#分钢台架尤为明显，甚至在钢轨输送辊道上也会发生在制品滞留现象。例如在现有生产流程及生产状况下，锯钻机床达不到准时化生产，不能及时消化经NDT检测后的钢轨，尤其在生产节奏不顺的情况下会造成大量的在制品堆积在12#分钢台架。在制品库存过多会导致了上游轧钢工序轧制品质不能得到及时监控，不良品的成批产生现象也容易发生，这样就导致了过程控制困难，并且造成原材料的大量浪费，因此不良质量成本会上升，进而导致了生产成本的提高。在生产过程中，工站间存在辊道权限切换繁琐复杂的问题，尤其是在使用压力补矫的时候问题尤为突出。辊道权限需要在12#台、压力补矫、镜面检测和据钻机之间反复切换，造成等待浪费，影响生产节奏。生产线布局存在不合理的地方，在镜面检测和锯钻机两工序之间没有设立缓冲库存区，使得二者在输送辊道使用方面存在冲突，一个工位工作的同时令一个工位必须处于等待状态，造成其他工位等待浪费，使得生产流程不顺。在现有的生产状况下，矫后台架、12#分钢台架、淬火收集台架均可实现自动收钢，但各工站间送钢缺少必要的自动化程序，需要进行手动送钢，甚至需要在下一站工序操作人员的提示钢轨位置的情况下带钢。增加了生产过程中的无效时间，非增值时间，使得完成一个产品的周期时间增加。第二章 制定质量改善方案根据第一章对生产现场状况问题的分析，可以发现以下的改进机会：改变生产模式，实现一个流生产；做到生产线平衡，提高生产效率。具体来说，拟制定以下改进方案：第一，利用ECRS原则分析现有产线流程，以减少不必要的工序，达到更高的生产效率；第二，利用生产线平衡原理尽可能实现“一个流”生产，提高生产效率；第三，加强设备的维护保养，尽可能消除设备故障。2.1精益价值流准则在精益生产中，要做的是使一道工序仅在下一道工序需要时才进行生产，将所有最终顾客回溯到原材料的过程连起来，形成一个没有迂回的连续流，这样可以获得最短的生产周期、最高的质量和最低的成本。改善过程根据精益生产的价值流分析，以下面七项原则为准则。准则1：按顾客节拍生产：使生产过程节拍与交付顾客节拍保持一致，实现准时化生产。准则2：尽可能地实现连续流：尽量消除和减少库存和等待，使生产过程连续进行。准则3：在连续流程无法向上游扩展时，建立一个超市来控制生产。准则4：下达订单到一个点，按顾客订单控制生产程序。准则5：在定拍工序，均衡地安排生产多种产品。准则6：持续地向定拍工序下达小批量的生产指令。准则7：在定拍工序的上游工序，建立“每天生产每种零件”的能力。2.2生产现场质量改善2.2.1利用ECRS原则分析现有产线流程ECRS分析法用于对生产工序进行优化，以减少不必要的工序，达到更高的生产效率。ECRS，即取消（Eliminate）、合并（Combine）、重组（Rearrange）、简化（Simplify）。取消首先考虑该项工作有无取消的可能性。如果所研究的工作、工序、操作可以取消而又不影响半成品的质量和组装进度，这便是最有效果的改善。合并就是将两个或两个以上的对象变成一个。如工序或工作的合并、工具的合并等。合并后可以有效地消除重复现象，能取得较大的效果。重排也称为替换。就是通过改变工作程序，使工作的先后顺序重新组合，以达到改善工作的目的。 简化经过取消、合并、重组之后，再对该项工作作进一步更深入的分析研究，使现行方法尽量地简化，以最大限度地缩短作业时间，提高工作效率。从价值流图和生产工序分析来看，每3钢轨检测一次钢轨的孔距、孔高及定尺长度，此项措施成生产系统非故障性短暂停机，一定程度上拖慢生产节奏，有悖于精益价值流第二个准则：尽可能地实现连续流：尽量消除和减少库存和等待，使生产过程连续进行。针对锯钻机床工位锯切质量检测工序拖慢生产节奏问题，采用取消的方式，从而使得锯切节奏连贯，且有效防止因现场停机发生意外事故。但检测锯切质量工序是保证钢轨锯切准确度、减少避免废品发生的必要措施，故在淬火收集台架收钢区域增加此工序，与倒角工序合并成一个工序，而且可以做到测量每支钢轨的锯切质量，同时要求相关岗位员工向锯切工位及时反馈钢轨锯切质量。经改善后，锯钻定尺的工作时间可减少40s，即560s。相应在现有工作时间下每台锯钻机床每班（每班工作时间以7小时计）锯切钢轨的理论数量提升为45支。2.2.2利用生产线平衡原理实现“一个流”生产生产线平衡就是对流程中的全部工站进行工作任务平均化，通过改变各工位的作业负荷量，达成各个工站的生产周期相同的效果。生产线平衡是作业流程标准化和生产流程设计所要考虑的两个最为关键的项目。生产线平衡的目的是让一个流和小单元生产的方法在现场生产管理中更好的得到应用。 钢轨精整区域生产线平衡是对生产线的全部工序进行负荷分析，通过调整工序间的负荷分配使各工序达到能力平衡(作业时间尽可能相近)的技术手段与方法，最终消除各种等待浪费，提高生产线的整体效率。因此，要衡量工艺总平衡状态的好坏，必须设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，以百分率表示。虽然各工序的工序时间长短不同，但如前所述，决定钢轨精整区域生产线作业周期的工序时间只有一个，即最长工序时间瓶颈工序时间。平衡率=(各工序时间总和)/(工站数*瓶颈工序时间)*100% 公式（2-1）根据公式2-1得出钢轨精整区域生产线的平衡率：平衡率=（3600*7/25/2+200）/（2*3600*7/25/2）*100%=69.8%现行生产状况下钢轨精整区域生产线的平衡率为69.8%，平衡率明显偏低。为了提升平衡率采取以下措施。由于在镜面检测和锯钻机两工序之间没有设立缓冲库存区，使得二者在输送辊道使用方面存在冲突，一个工位工作的同时令一个工位必须处于等待状态，造成其他工位等待浪费，有悖于精益价值流的第三个原则：在连续流程无法向上游扩展时，建立一个超市来控制生产。而在现有的生产布局条件下，已不可能再在两工序之间建立超市来控制生产，故采取建立“虚拟超市”这一措施来控制生产，即：在四条锯钻线中，一号锯钻线正常按照原有方式正常生产；二号锯钻线镜面检测后将钢退回12#分钢台架供给3#、4#锯钻线锯切，且二号锯钻线不进行锯钻生产。如此改善后的平衡率如下：平衡率=3600*7/（39+39+24）+（3600*7/300+3600*7/24-600）/2+200/3*3600*7/（39+39+24=93.3%经以上研究，在现有生产布局条件下，一条NDT检测线、两条镜面检测线和三条锯钻线合理组合，线平衡率达到最优。2.2.3增加本地自动送钢模式优化各工站间信息流动在现有的生产状况下，工站间存在辊道权限切换繁琐复杂的问题，辊道权限需要在12#台、压力补矫、镜面检测和据钻机之间反复切换，各工站间送钢缺少必要的自动化程序，需要进行手动送钢，增加了生产过程中的无效时间，造成等待浪费。为了改善这一问题，在12#分钢台架到锯钻机床这段生产线增设自动送钢和辊道权限自动切换程序。在压力补矫投入使用时，增设12#分钢台架到压力补矫、压力补矫到镜面检测、镜面检测到锯钻机床的自动送钢程序模块，且在钢轨送到指定合适的位置时辊道权限自动切换到下一工站；在不使用压力补矫时，增设12#分钢台架到镜面检测、镜面检测到锯钻机床的自动送钢程序模块，且在钢轨送到指定合适的位置时辊道权限自动切换到下一工站。2.2.4 绘制未来价值流状态图根据以上章节的分析，绘制出未来价值流状态图如图2.1。图2.1钢轨精整区域的价值流现状图2.3加强设备的维护保养2.3.1设备故障发生的规律设备故障随时间变化的规律基本可以分为三个时期：初期故障期、偶发故障期和磨损故障期。在这三个时期中如果考虑故障发生的频率，那可以绘成如下曲线：图2.2 浴盆曲线这就是典型的“浴盆曲线”。从曲线可以看出，设备在投入使用初期故障较多，随着设备的不断磨合和维护经验的不断增加，故障频率逐步降低，并趋于稳定。随着时间的推移，由于疲劳、磨损、老化等原因，设备故障率开始上升。因此偶发故障期的长短取决于设备操作水平、维修维护保养水平的高低。同时这也决定着设备的使用寿命。2.3.2加强设备维护保养措施不断的提高设备维修维护人员的工作技能也是一个消除故障的有效方法，可以通过培训和实践缩短故障判断时间和提高检修质量。因此，不断的提高对设备的修理能力，可以有效的缩短“平均故障处理时间 MTTR”和延长“平均故障间隔时间MTBF”。为了达到提高修理能力和速度的目的，可以进行如下尝试：1）推行“操检合一”模式，在精整作业区NDT和锯钻机床生产岗位操作人员与维修人员形成小的工作团队，团结协作，出现问题事故团队成员共同分析、沟通，积极寻找解决问题方案。2）对设备操作和维修维护人员进行不断的培训，提高他们分析解决问题的能力和水平。3）加强机旁备件管理。对于易损件和重要的设备备品备件，要贮备足够的库存，以防止因备件短缺造成等待，同时放置在现场物流顺畅位置，减少由于备件造成的检修等待时间。第三章 结论与建议3.1结论本文运用精益生产改进工具，在分析了钢轨精整区域的现状以及存在的问题后，主要针对生产线如何减少浪费、提升效率方面进行了分析与改进。在分析改进过程中，从车间生产现状着手，运用价值图、时间分析、流程分析等工具确定钢轨精整区域的价值流现状图，以精益生产所提供的观念为架构，收集衡量其问题的信息，分析改善流程与要素，提出了改善方法与改善方案。通过对钢轨精整区域如何开展质量改善一系列问题的分析和探讨，本文得出的主要结论如下：通过ECRS原则分析现有产线流程，将锯钻机床工位锯切质量检测工序移至淬火收集台架收