美軍裝備精益維修案例分析

2008-08-12 15:29:14      劉義樂
  多年來,在美軍國防部所屬的維修企業(yè)內部,一直在嘗試著采用成熟的商業(yè)管理工具改進裝備的維修過程。
  
  1 美軍對精益理論的認識過程
  
  精益(lean production)理論來自于美國麻省理工學院對豐田生產方式的考察和總結,基本目標是使企業(yè)以較低的投入獲得極高的生產率、產品質量和生產柔性。其核心思想是“消滅一切浪費”,并且在這一核心思想的指導下創(chuàng)造出一系列的管理技術與方法。
  
  美軍在運用“精益”思想改進裝備維修過程時,把“精益思想”的發(fā)展和應用分為三個階段。第一階段,稱為“學術精益”,此階段大多通過制造領域(豐田公司)案例來解釋精益和精益生產的概念,精益生產,只是一個和大批量生產相對應的術語,是制造業(yè)歷史中一種最具現代意義的生產模式,其研究的主要對象是生產過程。
  
  為了在其他領域推廣精益生產的概念和經驗,使之成為一種放之四海皆準的行動指南,研究者們對精益生產理論又進行了高度總結和概括,并補充了大量其他行業(yè)的案例,提出了“精益思想的基本原則”?;緝热菔荹2]:從顧客的角度而不是從企業(yè)或職能部門的角度來研究什么可以產生價值(價值);按整個價值增值的行為來確定供應、生產和配送產品中所必須的步驟和活動(價值流);創(chuàng)造無中斷、無繞道、無等待、無回流的價值增值活動(流動);及時創(chuàng)造僅有顧客拉動的價值(拉動);不斷消除浪費、追求盡善盡美。
  
  美軍把這一階段的精益理論稱為“理想的精益”,它反映了人們對推廣成功經驗到所有部門和行業(yè)的愿望。理想精益的價值是激勵學術精益工具的不斷更新,以適應在非制造領域推廣時所面臨的一些挑戰(zhàn)。理想精益的基本目標——“消除職員行為中沒有增加價值的浪費行為”,成為管理的基本原則。
  
  理想精益理論的研究過程中,提出了一系列的新工具和技術的集合,當把這些精益工具通過剪裁應用到一個新的行業(yè)或者過程以后,就會形成一個精益項目,或者精益實踐。精益實踐,簡單地說,就是把理想化的精益思想,應用到現實世界的一個可以應用精益化思想的過程管理中。近年來,隨著精益思想的普及和精益理論體系的日趨完善,出現了大量關于“精益企業(yè)”“精益物流”等帶有其他行業(yè)背景的精益實踐。豐田公司所創(chuàng)造的精益生產,同樣也只是這種精益實踐的一個普通案例而已。
  
  2 國防部對精益維修的探索
  
  多年來,在美軍國防部所屬的維修企業(yè)內部,一直在嘗試著采用成熟的商業(yè)管理工具改進裝備的維修過程。這些改進有的由企業(yè)自發(fā)開展,有的以國防部下達任務的方式開展。盡管國防部已經注意到了這種潮流,但一直缺乏宏觀的戰(zhàn)略導向和長遠的資源建設規(guī)劃。近幾年來,國防部對維修企業(yè)開展的裝備維修過程改進項目調研時發(fā)現,精益理論已經成為一個很受歡迎的工具。因此,國防部選中精益工具箱作為維修過程改進效果的中心支持工具,希望借助精益理論全面改進裝備的維修過程。
  
  美軍認為,在國防部維修行動中采用的精益實質上是一種帶有創(chuàng)新性的實踐精益。因為裝備的維修同企業(yè)大規(guī)模的生產有很多不同點,同時,國防部對武器裝備進行的有組織、有計劃的維修行為也不能完全等同于商業(yè)的生產過程,一些在精益理論中常用的方法和工具可能需要改進,一些活動的內容需要進行剪裁,創(chuàng)造出適應于“國防部維修組織體系結構的精益實踐——精益維修[1]”。
  
  通過對精益維修進行的專題研討和案例交流,國防部希望解決以下7 個問題:(1)精益思想對國防部的裝備維修企業(yè)而言,意味著什么?(2)怎樣應用精益理論產生更多的效益?(3)需要對哪些資源進行投資和改進;(4)該發(fā)布怎樣的政策方針進行引導?(5)期望得到哪些好處? (6)如何度量該理論的應用是否成功?(7)如何在該理論應用過程中加強國防部和維修企業(yè)之間的有效溝通?
  
  3 美軍裝備精益維修的典型案例
  
  美軍之所以選中精益工具箱作為維修過程改進效果的中心支持工具,因為國防部對所屬的裝備維修部門和企業(yè)進行調研時發(fā)現,大多數裝備維修部門都開始有意識地應用精益思想來改進裝備維修過程。這里對其中幾個典型的案例進行分析。
  
  3.1 海軍陸戰(zhàn)隊的精益后勤
  
  3.1.1 目標確定和工具的選擇
  
  海軍陸戰(zhàn)隊是美軍重要作戰(zhàn)力量之一,擁有陸軍的絕大多數地面裝備。海軍陸戰(zhàn)隊希望借助精益思想,在維修企業(yè)和供應商之間,沿著價值流的形成過程,建立一種頻繁的、小規(guī)模的隨機補給機制,或者說建立一種拉式系統(tǒng),實現精益后勤的目標。

[page]  海軍陸戰(zhàn)隊后勤司令部把精益后勤的度量指標確定為:(1)增加裝備的可用度和完好性;(2)實現裝備維修的更大的敏捷性,具備快速適應戰(zhàn)場情況和改編的能力;(3)減少裝備的全壽命周期費用,力爭使采辦費用減少28%,使用費用減少12%,后勤保障費用減少60%。為了同時滿足上述三個目標,需要在其后勤保障體制內建立一個跨越企業(yè)范圍的裝備全壽命周期管理系統(tǒng)。
  
  海軍陸戰(zhàn)隊精益后勤的實施過程中,有很多可用的工具和備選方案。如基于能力的維修、承包商后勤保障、點到點運輸服務、6δ技術、供應鏈理論、約束理論、ISO9000 認證、精益生產、全資產可視化等。經過評審,1998 年Albany 維修中心開始用精益思想和約束理論進行裝備維修過程的改進;2003 年1 月,Barstow 維修中心借鑒Albany 的經驗,也開始應用精益思想和約束理論改進裝備過程。
  
  3.1.2 組織實施過程
  
  在確定目標和選定工具以后,落實組織機構是保證實施精益后勤的首要任務。Barstow維修中心首先與地方咨詢公司合作,擬訂了一個精益維修的實施計劃,成立了由基地司令部牽頭的精益團隊;然后在維修中心范圍內組織了對相關人員精益思想的培訓。
  
  在精益工具應用方面,以水壓車間為模板,利用6S 技術進行了現場布局整理、清潔和優(yōu)化,從修理車間地面上移走多余的零件;利用工作流技術停止了車間起先實行的多任務并行流程,規(guī)劃了單一任務流程;利用關鍵線路優(yōu)化技術,計算維修流程中的生產節(jié)奏和緩沖時間;對于有規(guī)律的庫存消耗,實行直接的銷售商供應。
  
  經過一年左右的探索和規(guī)劃后,維修中心以該車間的經驗為基礎,建立了精益維修的標準操作程序,然后以簡報的形式分發(fā)給維修中心所有的車間,由這些車間根據自身的情況精益團隊提供的指南制定自己的精益計劃,并形成定期匯總的制度,各個車間都要定期總結他們如何精益思想在車間內開展的工作。
  
  3.1.3 實施效果
  
  精益思想給海軍陸戰(zhàn)隊的裝備維修帶來了巨大的變化。根據Essex基地的數據統(tǒng)計,美海軍陸戰(zhàn)隊的主要裝備在實施精益維修后都有了大幅縮短。表1[2]是當前部分裝備的在修時間變化情況。
  
  Essex 基地還對MK48、LAV—25 兩種車型的在修時間進行了長期的跟蹤和統(tǒng)計。圖1圖2 分別顯示了從2000 年開始,到2003 年MK48 在修時間分布和人力工時的消耗分布情況,圖3、圖4 則顯示了LAV—25 在修時間分布和人力工時的消耗分布情況。從這些圖形中也可以看出,精益維修給海軍陸戰(zhàn)隊帶來的效益。
  
  3.2 AN/SLQ-48 型水雷癱瘓系統(tǒng)的精益維修實踐
  
  AN/SLQ-48 水雷癱瘓裝備(Mine Neutralization Vehicle, MNV)是美國休斯公司制造的復仇者級水雷反制艦中的一種遙控車輛,車上裝有高解析度高頻主動偵雷聲納,首尾各裝一部低光度電視攝影機、掃雷刀及爆破裝置,通過一條長1070 米的通信電纜施放入水,可偵測、識別、標定和癱瘓部分水雷,并能夠以水力發(fā)動機提供動力,將爆破裝置放置于水雷附近。該裝置采用基于狀態(tài)的維修和緊急維修相結合的方式進行修理,由Texas 的MNV 修理廠專門負責。
  
  該修理廠首先對所修的AN/SLQ-48MNV 進行了FMEA 分析,總結出導致該裝備出現災難性故障的主要故障模式包括電纜短路或者被海水污染、液壓系統(tǒng)被海水污染、車內高壓或者低壓軟管失效、印刷電路板功能失效(只要有一塊電路板失效,整個MNV 都不能工作)、命令控制單元或者電力分布單元失效。
  
  在此基礎上,修理廠利用精益思想對修理過程進行了如下改進:在車間級的組織層面上,利用工作流技術規(guī)劃了流線型的工作線路;在裝備和部件的庫存方面,利用計算機輔助維修系統(tǒng)改進和跟蹤備件的入庫清單,減少庫存;在備件的存放方式上,根據常用備件的可用度,利用零件顏色標志法區(qū)分不同MNV 所用的部件,同時按照MNV 的型號分別放置備件,減少不增加任何價值的零件搜尋時間。
  
  于需要更多的修理空間,該工廠利用精益基本原則,優(yōu)化了車間布局,實現了2 個臺位上一次同時修理3 個裝備的目標,使空間利用率和生產能力提高了33%,同時減少了工人維修過程中沒有增加任何價值的800 米移動距離。利用精益思想優(yōu)化車間布局前后的效果如圖5[3]所示。Texas的MNV修理廠通過開展精益維修后,按照聯合艦隊維修手冊規(guī)定的生產指數計算方法,其生產能力增加了25%,如圖6 所示;對備件的控制和跟蹤能力增加了25%;空間利用率提高了33%,同時提高了對工人的勞動效率。
  
[page]  3.3 空軍后勤司令部基地級維修的精益轉化過程和案例
  
  鑒于精益理論在空軍各個維修基地的廣泛應用,空軍后勤司令部希望通過對裝備維修保障目標的分解和基地級維修未來狀態(tài)的規(guī)劃,引導各維修基地向著精益維修的方向轉化,同時利用精益工具把裝備的生產和生產保障過程集成在一起。
  
  3.3.1 精益環(huán)境下的空軍維修目標陣列
  
  任何一個兵種建設的最終目標都是為了滿足戰(zhàn)爭的需要,空軍的建設同樣也要服務這一目標。為了達到這個最終目標,空軍希望在保持現有使用保障費用不變的前提下,裝備的可用度提高20%,并把它作為自己的二級目標。然后,此目標在更低層次上,分解為空軍維修基地的目標和車間以及維修人員的關鍵維修指標,所有層次的指標上下對應,形成了空軍在精益環(huán)境下的維修目標陣列,如圖7 所示[4]。
  
  該目標陣列左面所列出的指標或者目標,反映了各個層面作為一個系統(tǒng)時,在保障外部客戶需要方面的效能,右邊的指標集中于在滿足系統(tǒng)內部自我管理和自我評估的效能。目標陣列不僅顯示了不同層次的行動和目標之間的關系,而且在同一個層次上,還同時列出了系統(tǒng)的外部效能和內部效能。良好的系統(tǒng)運行要平衡兩個效率之間的關系,保證任何一個目標的優(yōu)化絕不能以犧牲另一個目標為代價。通過這個目標陣列,每一個雇員都可以清楚在保證國家戰(zhàn)爭需要方面自己的貢獻和責任。
  
  3.3.2 基地級維修的未來狀態(tài)和實施方法
  
  基地級維修的未來狀態(tài)被分為四個方面的特征:人員、過程、結構和技術,四個方面的未來狀態(tài)如表2 所示。其中,人員的集中點在于人的需求上,包括文化、交流、培訓、報酬和榮譽;過程將通過一系列的技術和工具使精益轉換變得更加容易和自然;結構描述了維修組織中人員相互之間的關系,權威的位置以及工作怎么做,在哪里做?技術將為方便的持續(xù)改進提供支撐作用??哲娋S修基地所做的每一件事情都將使整個基地向著未來的狀態(tài)前進。
  
  在對精益維修的實現目標和基地級維修的未來狀態(tài)進行明確規(guī)劃的基礎上,空軍后勤司令部提出了精益維修的實施計劃,該實施計劃首先建立精益示范車間,利用集成的方式,對下列車間內容進行了標準化:維修過程、策略、培訓、度量和技術解決方案。然后通過自適應循環(huán),對上述內容進行螺旋式發(fā)展,并逐漸向其他車間、基地推廣。
  
  3.3.3 F-15 的精益維修過程
  
  實行精益維修前,F15 的維修一直采用多任務流程,所有待修的飛機都競爭同樣的有限資源,如工具、備件、技術人員和保障設備,并且對飛機的維修過程沒有一個標準的工作流程描述。
  
  F15 實行精益維修的目標是實現對所有機械技師的同步技術支持;穩(wěn)定飛機的在修天數,增強對交貨日期的預測性;改進維修過程和維修質量;建立對飛機維修過程中各種應急性額外工作的處理方法。
  
  為了實現上述目標,維修基地首先對F15 的現有維修過程進行了價值流分析,如圖8[8]所示。根據價值流分析的結果,確定了一年之內需要改進的事件列表以及這些改進事件的完成時間。改進過程中,所使用的工具包括了工作流技術、標準化工作、6S技術,現場教育;全面生產維護(total productive maintenance, TPM)等常見的精益維修工具集。
  
  經過一年的改進,F15 的在修時間從03 年120 天下降到04 年的111 天,下降了8%;一次性交工的準時率從42%提高到83%;提高了98%。下一步,維修基地將按照精益維修的思想,協調各個改進事件之間的關系,對改進效果進行集成,并形成自適應循環(huán)的標準化工作過程。
  
  4 美軍精益維修的實施特點
  
  通過上面的案例可以看出,美軍的裝備維修,除了技術先進以外,組織和管理觀念上也相當先進,尤其善于借鑒各種先進的管理思想,并結合裝備維修實踐進行改進。美軍開展的精益維修,有很多鮮明的特點。
  
 ?。?)注意到了裝備維修與大規(guī)模生產之間的差別。和精益生產比較,軍用裝備的維修目標、度量方法、組織實施過程,等宏觀規(guī)劃方面都有眾多約束條件,如必須在整個國家裝備管理體制下運行,計劃性和控制性較強。另外,在具體的技術細節(jié)上,F15 的部件修理過程價值流分析中,理論上的供應商被定義為故障裝備,而把修竣裝備作為客戶的需求,從而建立了一個由故障裝備和修竣需求共同作用的推拉系統(tǒng),這種價值流的定義方法顯然也具有鮮明的維修特色。
  
 ?。?)注重實效?!毒嫠枷搿穂5]的作者丹尼爾.T.瓊斯曾經說過,提出一種嶄新的管理理念并不是最困難的事情,最困難的事情而是在生活中去尋找那些按照這些理念運行的公司,并用他們的實際效果來證明這種理念。用事實和數據說話,是很多先進理念盛行世界的原因。本文收集的案例中,幾乎所有推行精益維修的美軍單位,都列舉了詳實的數據,證明了在裝備的維修領域推廣精益維修的可行性和效果。
  
  (3)充分發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢。F15 的部件修理過程價值流分析中,幾乎每一個管理行為和維修操作行為,都有與維修管理控制中心的信息流聯系。另外,為了證明精益維修的效果,案例中所列出的數據都是長達數年的歷史數據。無論是信息流對維修過程的控制還是數據的存儲,都說明了美軍在維修充分運用信息技術的優(yōu)勢。
  
  5 結束語
  
  精益維修的出現不僅代表了精益理論的日趨完善,也反映了人們對精益理論從實踐(精益生產)到理論(精益思想)再到實踐(精益企業(yè)、精益維修、精益物流)的認識過程。美軍在裝備維修領域開展精益維修的案例,不僅可以給我軍的裝備維修管理帶來觀念上更新,在具體的實施過程和方法選擇上,也具有一定的借鑒意義。
  
  

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