生產線均衡改進研究

楊潔丹,湯鐵裝,李衛榮 ,劉偉光

(東莞宜安科技股份有限公司,廣東東莞523662)

1 引言

3065立柱是宜安科技的重要產品之一,因其加工環節少,設備布置較集中,生產重復性較高,是較理想的精益生產切入點之一。如何對3065立柱產品生產線進行優化配置,提高3065立柱生產線均衡率,縮短生產周期,為實施精益生產方式奠定基礎,成為宜安科技面臨的重要問題。

生產線平衡是對生產線的全部工序進行平均化,調整作業負荷,以使作業時間盡可能采用相近的技術手段與方法。它是生產流程設計及作業標準化中最重要的一種方法,其目的是通過平衡生產線使現場生產線更加流暢,實現生產線之間及生產線內部各工序作業時間平衡化,消除瓶頸環節。生產線的均衡性是生產型企業所追求的指標,企業中通常用均衡率這一量化指標來評價一條流水線的均衡性高低,公式如下：

其中CT(Cycle Time)是指生產線作業周期的工序時間,簡稱周期時間。在量值上等于最長工序的作業時間(Pitch time)。從生產線平衡率的定義可見,生產線的各個工序之間的作業時間平均與否直接影響到生產過程的整體效率,特別是其他工序時間與CT值應該盡量一致。

2 3065立柱生產線現狀分析

2.1 3065立柱生產線改進前生產能力分析

目前,3065立柱生產線機器設備有400T壓鑄機1臺,自動進刀鉆孔若干臺,去披峰拉線1條,自動拋丸機 1臺。清洗槽及烘干機各 1條。生產3065立柱需要經過壓鑄成型、去披峰、鉆沉頭孔、噴丸前披峰、噴丸、鉆底孔、攻牙、鉆孔、攻牙、清洗、烘干、檢查、包裝等工序,具體加工流程見圖1。

圖1 3065立柱具體加工流程圖

每工序具體加工能力及組織安排見表1。

表1 3065立柱生產工序加工能力

2.2 3065立柱生產周期分析

目前3065立柱生產周期較長,本文以加工500件1個批次為例,根據利特而法則進行計算,公式如下：

生產周期=存貨數量×生產節拍.

存貨數量是每個生產批次生產數量。宜安科技目前仍采用傳統的批量生產模式,如果每個批次生產500件,則每個工序間的存貨數量就是499件。生產節拍是每個工序的加工時間。流程中瓶頸工序的加工時間決定著節拍時間。在3 065立柱生產流程中,披峰工序每件加工時間是 45s,加工時間最長,是瓶頸工序,則生產流程的節拍時間為45s。根據公式計算得：生產周期=存貨數量×生產節拍=499×45=22 455s≈6.2h。

2.3 生產線平衡分析

根據表1 3065立柱生產線各工序作業時間及人數可得：各工序時間總和=23+315+90+15+8+5+40+40+3+14+60+15=633h,生產線平衡率=

從計算數據可以看出,該制造流程的平衡率很低,一般情況下,當生產線的平衡率在50%～60%之間的時候,進行的是一種較粗放式生產;當生產線的平衡率在60%～70%之間的時候,存在人為去平衡生產線的因素,但并沒有解決一些深層次問題;當生產線的平衡率在70%～85%之間的時候,對生產線的管控基本上是在科學管理的原則下進行的;當生產線的平衡率在85%以上的時候,可以認為生產線基本上實現了“一個流”生產。當前的3065立柱生產線仍處在粗放式生產狀態,生產線平衡率有很大的提升空間。如圖2所示,橫軸代表3065立柱各道工序,縱軸表示的是每道工序的作業時間,圖3則直觀地反映出了各工序的作業能力及整條生產線的平衡狀況。

圖2 3065立柱各工序時間柱狀圖

2.4 改進前的魚刺圖分析

圖3 3065立柱改進前的魚刺圖分析

(1)搬運路線過長。目前3065立柱加工路線為壓鑄車間(壓鑄成型)→后加工車間(拉線)→自動機加部(鉆沉頭孔)→后加工車間(拋丸)→噴涂車間 。整個流程搬運距離大約為210m,存在兩個來回搬運的現象。

(2)缺少批量控制,在制品積壓嚴重。受傳統大批量推式生產的弊端的限制,計劃部門接到市場部門的訂單通知,不分先后順序下達生產任務,造成生產部門任務繁重,壓鑄部把產品成型后整批的推到了后工序,由于產品種類多、批量大,后工序的加工能力有限,這樣就形成了大量的在制品等待加工。同是由于批量的限制,當整批量的產品加工完成后才會調運到下道工序,這樣也行成了大量加工后的待檢品。若以500件1個批量,則每個工序間至少有499件的積壓在制品。

(3)組織分工過細。后加工拉線部分,流水線作業人員分工過細,反而影響加工效率。以一件3065立柱去披峰加工周期為例。經過7人的分工協作后,加工周期為253s。根據現場測量實際加工時間為90s。有163s的時間浪費在取、放、傳送帶、等待來料等環節中。

(4)重復加工的浪費。目前的生產流程是去披峰后再鉆沉頭孔,但是鉆過沉頭孔后,沉頭孔周圍有大量毛刺,需要第二次去披峰作業。如果把工序調整為鉆沉頭孔后再去披峰,可以省掉第二次去披峰作業。

3 3065立柱生產線改進方案

3.1 生產瓶頸分析及改善措施

從圖1可直觀地看出,去披峰工序作業時間為45s,成為3065立柱生產線的瓶頸工序。去披峰工序主要工作是打磨、去披峰,其處理環節較多,需要對3065立柱整個表面毛刺進行處理。整個工序凈需求工作時間為90s,安排7人在拉線上分工作業。因工位間距較遠,拉線拉動速度較慢,會出現停工待料的現象。每工位都需經過去取料——作業——放料的動作。這個過程中形成了取料、放料、傳送帶傳送、等待來料等時間,這部分時間為無效作業時間,其動作不能增加產品的價值,應考慮去除。

披峰拉線轉換為工作臺,消除披峰工序的工位分工。每件去披峰作業在工作臺上由1人去完成,形成4個工作臺,1人負責打磨工位。這樣由5人組成了4個作業單元。生產效率有原來的7人45s 1件,提升為改善后的5人90s 4件,改善后平均22.5s 1件。效率提升一倍,減少2人。改善后瓶頸工序變為壓鑄、鉆沉頭孔和去披峰工序,各位22.5s。

3.2 程序分析及改進措施

(1)取消不必要的工作。3065立柱在后加工拉線做完披峰后被調運至自動鉆機部鉆沉頭孔,但鉆過沉頭孔后在孔口處會留下毛刺,因此需要一道去披峰作業。其原因是3065立柱第一道去披峰和鉆沉頭孔加工工序顛倒。改進后,其加工流程改為鉆沉頭孔后再去披峰,那么第二道去披峰作業是多余的工序,應考慮取消。

(2)合并(Combine)是將某些工序或動作合并,以減少處理的手續。在瓶頸分析中已經論述后加工拉線在對3065立柱去披峰作業時安排7人進行分工協作完成。一個凈需求工時90s的作業經過分工后需要253s才能完成。造成多余的去拿、去放、等待的浪費。改進后,3065立柱的去披峰作業只有1人完成,合并不必要的分工,達到減少人員,提高效率的目的。

(3)重排(Rearrange)是將工作臺和機器以及儲運處的布置從新調整,以減少搬運的距離。針對物料搬運路線過長,生產線中擺放著大量陳舊報廢機器問題。經調查發現,在自動進刀鉆床與拋丸機之間擺放著8臺報廢的鉆機,這8臺鉆機占據25m2的作業面積,造成作業空間的浪費。改進后,清除掉這8臺報廢機床,把去披峰作業臺移入。鉆沉頭孔后立刻去披峰。這樣消除了大量的不必要的搬運,搬運距離縮短了60m。

(4)簡化(Simp le)是用最簡單的設備代替復雜的設備。在自動進刀鉆床鉆3065立柱沉頭孔時,需要兩臺鉆床才能完成鉆孔作業。改進鉆床夾具后,實現在一臺鉆床上完成鉆四個孔的作業。簡化了去取物料、放物料的步驟,實施上述改進方案后3065立柱流程圖如圖4。

圖4 改進方案后3065立柱流程圖

實施改進后各工序工時及人員組織如表2所示。

表2 改進后各工序工時及人員組織

實施上述改進方案后各工序時間直方圖如圖5。

圖5 改進方案后各工序時間柱狀圖

3.3 改進前后對比分析

3.3.1 改進前后生產周期對比分析

改善后,生產線布局基本實現單元式生產線,但考慮到拋丸機和清洗作業一次加工的數量,搬運物料箱容量設置為54件。則加工500件3065立柱則需要10個批次,公式為：

生產周期=存貨數量×生產節拍×10.

存貨數量為每個批次間在制品的積壓量。改進后,3065立柱生產線生產批量為54件,則工序見的存貨數量為53件。生產節拍為改善后有3個瓶頸工序,分別是壓鑄、鉆沉頭孔和去披峰工序,各為22.5s。因此生產節拍時間為 22.5s,代入公式中得：生產周期=53×22.5×10=119 25s≈3.3125h。改善后總生產周期縮減了2.9h,降低了46.9%。生產線需求員工人數由 30人縮減為 26人,降低13.3%。

3.3.2 改善后生產線平衡率分析

改善后,3065立柱的生產線變成兩條單元式生產線在運行,但受到拋丸和清洗工序作業條件的限制,還無法實現單件流的生產。3065立柱生產線經過改善后,生產線總人數縮減至26人,瓶頸工序為壓鑄、鉆沉頭孔和披峰,各為22.5s。得總工序時間=22.5+90+112.5+26+30+40+40+40+11+30+40+15=497(s)。生產線平衡率==84.9%。改善后3065立柱生產線平衡率提升38%,為后續實施的精益生產做了充分的準備。

4 結語

生產線平衡的意義在于實現均衡生產,有利于保證設備、人力負荷平衡,從而提高設備和工時的利用率。均衡地進行生產有利于消除各種浪費,減少在制品,加速流動資金的周轉,從而降低生產成本。實現均衡生產綜合運用程序分析、時間分析、動作分析等基礎工業工程技術,不僅可達到提高企業生產效率的目的,而且能夠推動企業實現精益化管理。

[1]吳永程,徐克林.生產線平衡持續改善分析研究[J].精密制造與自動化,2008(3),61～64.

[2]孫建華,高廣章.程序分析法在生產線平衡中應用[J].機械設計與制造,2005(5),148～150.

[3]李志豪,楊曉英.發動機裝配線平衡問題的分析與改進[J].河南科技大學學報：自然科學版,2004,25(4)：28～31.

[4]郭 伏,張國民。工作研究在轎車裝配流水線能力平整中的應用[J].工業工程與管理,2006(2)：119～122.