本文是一篇工生产管理论文，本文针对NY公司高压电气机柜生产线进行精益生产的优化研究。运用作业测定与价值流对生产线的现状进行描述，发现生产线存在非增值时间过长、生产平衡率低、产能不足三个方面的问题。
1绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
随着改革开放与工业化进程的持续推进，制造业为驱动中国国家经济发展、提高国民收入、科技创新水平和参与国际竞争做出了不可替代的重要贡献。2021年，中国制造业增加值规模达31.4万亿，占GDP比重达27.4%，自2010年以来，我国制造业增加值已连续12年世界第一。“十四五”规划纲要提出“深入实施制造强国战略”，为中国制造业高质量发展奠定了主流基调。根据GB/T4754—2017国民经济行业分类，电气行业是31个制造行业的重要组成，到2021年其市场规模已达1000亿元。相对于其他制造业，电气行业低壁垒，产品多样化的特点吸引了大量民营企业涌入。然而，由此带来的问题也是显而易见的。电气行业在中高端市场的资源垄断下，低端市场已趋近于饱和，行业整体高质量发展受到阻碍。因此，在这种市场失衡和脱节的局面下，保障民营电气企业获得竞争优势和提高其技术经济效益，促使其朝中高端市场转移，对推动电气行业高质量发展进而推进中国制造业升级至关重要。
精益生产作为一种高效的生产管理策略，能够有力地解决生产流程中存在的问题，进而提高生产效率并降低企业的生产成本。如今，越来越多的企业已经认识到精益生产在生产线优化方面的重要作用，并在生产过程中积极实施精益生产策略，将其视为提升企业整体竞争力的有效途径。
NY公司作为民营电气企业，专注于生产高低压电气机柜。为了推动企业高质量发展，并更好地满足客户需求，NY公司需对其生产线实施精益生产优化。本研究选取NY公司高压电气机柜生产线作为研究对象，针对生产过程中存在的非增值时间过长、生产平衡率低、产能不足等问题，运用精益生产的相关理论来设计优化方案，从而提高生产线的生产效率以及企业的产能。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 精益生产理论溯源与应用
精益生产（Lean Production）起源于日本丰田公司的生产模式（TPS）[1]。在20世纪50年代，丰田英二带队赴美学习福特经验，将福特汽车的生产线管理、标准化流水作业、设备改造、人员培训等生产方式引入日本。但是当时的丰田生产和市场环境和福特有很大不同，设备落后、工人素质低下、管理缺乏、市场需求多样化导致即使采用了福特的生产方式，效果也未能达到预期，出现过度生产、过度库存、不良品等问题。20世纪40年代大野耐一进入丰田汽车观察执行“准时化生产”，他首先通过对生产线的整体观察，发现生产线上存在大量的浪费，并使用现场管理和改善技术来消除这些浪费，从而提高生产线的效率。为此，他还提出了一些关键的概念，如“看得见的管理”，“标准化”和“连续改善”，这些概念都已成为精益生产的核心思想[2]。随后几十年里丰田公司通过持续改进和创新逐渐形成新的生产模式，并使其在东石油危机爆发后，一举成为世界上最大的汽车公司。随着“丰田生产”，在全球范围内普及逐步， 20世纪90年代在日美贸易战的大背景下，由麻省理工学院多位专家前往丰田深度调研，并在《改变世界的机器》这本著作，正式提出“精益生产”（lean production, LP）的概念。
国外对精益生产的研究主要可以划分为两条路径，一是对精益生产理论体系的补充和完善。Amasaka提出了21世纪制造业新的JIT管理技术原则，包括硬件系统和软件系统，将原始TPS系统也需要分为TMS、TDS、TPS三个系统，并着重介绍了新JIT在丰田公司的实践[3]。Smalley在创建LevelPull中展示了如何通过实施精益生产控制系统来推进精益制造转型，通过简单的英语编写、清晰的问答格式和图表、价值流图和关键公式的支持，引导读者实现过程[4]。Czabke等人的研究记录了美国和德国二级木制品公司采用精益思维管理方法的实施案例，研究发现精益思维可以提高利润和运营效率，同时应用于营销流程可以改善客户服务和满意度，案例中面临的主要挑战与沟通有关，因此重要的是让所有员工了解并接受精益思维及其好处[5]。
2 理论方法概述
2.1 精益生产概念定义
2.1.1 精益生产定义
精益生产是一种系统化的生产方式，旨在通过对生产环节进行规划和优化来实现最佳经济效益[38]。其目标是通过消除浪费、缩短生产周期、降低库存、降低生产成本来提高企业的产能和质量[39]。与传统大批量的生产方式相比，精益生产更注重产品产线品种多样化，要求产线高柔性，高效率。因此产线不再是简单机械性操作，而是侧重于准时化和自动化两大支柱。同时精益生产能够在供应链环节中进行协调，有效控制企业库存和成本。企业要想进行精益化转型，就必须坚持“消除浪费”的思想，寻找企业产线现存浪费问题，以适合的方式路径，确定企业价值流程，建立完整的精益生产改善模式。
2.1.2 精益生产的八大浪费
精益生产的核心是消除浪费，对企业在日常生产经营中存在的各种浪费现象总结为八大浪费，旨在最大限度发现浪费，并且消除浪费[40]。
一是等待浪费。等待浪费是指在生产过程中，操作员工或机械设备所经历的空闲时间。这种浪费主要源于生产流程的缺陷、设备故障、人机协作不协调等因素。为减少等待浪费，企业需要优化生产流程、保持设备良好运行状态，并平衡人力资源分配。
二是搬运浪费。搬运浪费是指在生产过程中，原材料或半成品的频繁搬运所造成的时间损失。这种浪费主要源于生产车间流水线之间布局不合理。为降低搬运浪费，企业需优化生产车间布局，提高物料流动的效率。
三是加工浪费。加工浪费是指在生产过程中非必要的作业所导致的时间损失。产生此类浪费的主要原因是操作动作设计不合理或过于繁琐。为避免加工浪费，企业应优化作业流程，简化操作步骤。
2.2 传统精益生产改善方法与工具
2.2.1 价值流图分析法
（1）价值流图的定义
价值流图是用特定的符号、图标与文字对产品物流与信息流进行描述的工具。其目的是减少生产流程中的非增值的活动，从而有效帮助企业进行精益管理改善[41]。
（2）价值流图的绘制流程
绘制价值流图的主要流程包括选定研究产品、绘制产品现状价值流图、绘制未来价值流图、进行持续改善[42]。首先是选定研究产品，需对企业产量大、产值高的产品进行研究。其次是对现状绘制价值流图，需通过对公司生产车间现场观察，搜集车间的生产数据与生产布局等信息数据，通过与管理层的交流与沟通，得到供应商与客户的相关信息。再次是绘制未来的价值流图，应当依据理想状态来绘制价值流图，同时根据未来价值流程图制定改善方案。最后是持续改善，当企业的所有计划均被完成，且达到未来价值流图的标准时，应制定新一轮的价值流图改善计划，指导企业进行新一轮改善。持续改善也是精益管理的一个生产特点，企业在生产过程中，都需要制定一个未来价值流程图来引导企业进行持续改善[43-44]。
3 NY公司高压电气机柜生产线现状分析 ........... 20
3.1 NY公司概况 .............................. 20
3.1.1 NY公司组织架构情况 ........................... 20
3.1.2 NY公司高压电气机柜生产流程 ........................ 21
4 NY公司高压电气机柜生产线优化方案设计 ..................... 36
4.1 方案设计准备 .............................. 36
4.1.1 设计原则 ............................. 36
4.1.2 优化目标 ...................... 36
5 基于 FlexSim 仿真的生产线优化方案实施效果分析 ..................... 55
5.1 仿真模型基本描述 ........................... 55
5.2 改善前 FlexSim 仿真 ......................... 56
5.3 改善后 FlexSim 仿真 .................................. 60
5 基于FlexSim仿真的生产线优化方案实施效果分析
5.1 仿真模型基本描述
高压电气机柜生产线的仿真需要一个发生器（Source）产生临时实体，作为原材料库，为工段提供原材料；生产线上包括4个工段，用处理器（Processor）表示，加工原材料与半成品；工段之间暂存区，用来暂时存放在制品，用暂存区（Queue）表示；成品放置区域使用吸收器（Sink）表示。对应实体情况如表 5-1所示
改善前工段1、工段2、工段3、工段4的标准时间分别为25.92分钟、21.51分钟、22.07分、20.31分钟。改善后工段1的标准时间为22.38分钟，工段2的标准时间为21.42分钟，工段3的标准时间为21.58分钟，工段4的标准时间为21.90分钟。
6 结论与展望
6.1 研究结论
本文针对NY公司高压电气机柜生产线进行精益生产的优化研究。运用作业测定与价值流对生产线的现状进行描述，发现生产线存在非增值时间过长、生产平衡率低、产能不足三个方面的问题。针对问题产生的原因，设计对应的优化方案。运用传统精益生产方法，缩短非增值时间并减少瓶颈工序的操作时间，运用遗传算法将工段内的工序重新进行分配均衡工段操作。最后运用FlexSim仿真软件对改善前与改善后的效果进行对比分析，验证改善方案的可行性与有效性。研究结论如下：
（1）传统精益生产方法的优化分为看板管理与作业分析两个方面。首先是看板管理，通过引入看板系统，增加生产线的信息
