布局改善在三角窗生產單元中的應用

□ 文 王林

布局改善在三角窗生產單元中的應用

□ 文 王林

合理的布局改善對于整個單元的工業工程研究占有非常重要的地位。正確的布局改善措施，可降低作業時間，從而提升整條生產線的平衡性，進而節省作業空間。

以三角窗生產單元的布局改善為實例，本文探討了布局改善的分析，方案的選擇，平衡率的影響。優化之后，生產平衡率、周程時間以及在制品庫存的水平都有了明顯的改善。

現狀的確定及主要問題

布局改善能對生產單元的設備、工裝及器具的位置進行優化，達到更好的生產效果及平衡率。然而，如何進行布局才能優化平衡率呢？隨便搬弄顯然不對，無目的的改動還會產生更多不確定性。所以，對于現狀的把握顯得尤為重要。

判斷布局是否合理主要由四個方面來考量：目標流程的生產能力、等待時間分析、操作員移動分析以及過程在制品的庫存情況；步驟分為四步：1.計算周程時間Cycle Time(下文中用CT表示)及目標生產能力：首先需要了解CT的現狀和與目標的差距。2.累計等待時間分析：如果操作員工累計等待的時間過高，則說明布局存在不合理性，尚有優化的空間；3.對操作員工進行移動分析：同樣，如果操作員工的累計移動時間過高，也說明了布局的可優化性，因為等待和過度移動都是浪費的一種體現；4.觀察過程在制品的庫存情況：通過對過程在制品庫存情況的觀察和分析，可以很方便地得出整個單元生產過程中的節拍和關鍵點。同樣，也可以對布局的優化起到指導作用。

對布局進行分析

布局改善的方案多種多樣，在本文中，我們主要針對具體的三角窗生產單元進行相關探討。

AA公司的三角窗生產單元初始布局如下圖1所示，員工移動分析如圖2所示。

確的布局改善措施，可降低作業時間，從而提升整條生產線的平衡性，進而節省作業空間。

圖1：AA公司某三角窗生產單元初始布局

我們從圖1及圖2所示初始狀態可以發現，由于生產單元布局的不合理，設備及工裝的距離達到2.5m，造成了大量的操作工作業移動距離及時間——在每個工序周期中，每個操作工都需要移動17.7m,花費時間17.7秒。同時，原始布局也造成了很大的空間浪費，生產單元的總鋪開長度為7.4m,鋪開，總單元鋪開面積74m2。

由此，對于布局的改善，我們可以對于移動浪費進行優化。

確定改善的方案

在上節指導思想下，在改善計劃上，列出了3個方案進行比較：

方案1：仍然使用傳送帶裝置，對烘箱、原料架及工作臺進行重組。

圖3：改進方案1

采用該方案，使設備及工裝的距離由2.5m縮短至.6m，每個工序周期中操作工的移動距離和時間也減少至7.6m及7.6s，生產單元的總鋪開長度由7.4m減少至6.6m。

方案2： 不使用傳送帶，在注塑工序員工與后續工序員工之間加一個在制品暫存架，使注塑機左右2側的后續工序員工與暫存架連接，取消注塑工序員工的旋轉工作臺。

圖4：改進方案2

采用該方案，使設備及工裝的距離由2.5m縮短至m，每個工序周期中操作工的移動距離和時間也減少至5.8m及5.8s，生產單元的總鋪開長度由7.4m減少至6.3m，單元總鋪開面積減少至63m2。

方案3： 同方案2不使用傳送帶，但是不使用在注塑工序員工與后續工序員工之間加一個在制品暫存架的方式，也不取消注塑工序員工的旋轉工作臺，而是使注塑機左右兩側的后續工序員工與注塑工序員工的工作臺直接連接，將工作臺做成平面狀態，作為產品流通。

圖5：改進方案3

采用該方案，使設備及工裝的距離由2.5m縮短至1.6m，每個工序周期中操作工的移動距離和時間也減少至7.6m及7.6s，但是生產單元的總鋪開長度由7.4m減少至5.8m，單元總鋪開面積減少至58m2。

總結上節三個優化方案，我們發現：

圖6：方案對比矩陣

如圖可見，除了在設備工裝距離的因素，其余三個考量因素方案二均是最佳。而且在相對更重要的周程時間上，方案二更是有很大優勢。所以，方案二是相對最合適的方案，既可以大量較少操作員工的移動距離及時間，也能相對減少單元的占用面積，提高面積產能。合理的布局可以使整個單元的生產更流暢、平衡性更好，而且減少浪費；更主要的是，好的布局往往使工作人員操作起來更為舒暢。

作者系上海交通大學機械與動力工程學院工程碩士研究生