S公司GM產品混流裝配線的組織設計

何芃果　高迎平

摘 要：現階段，S公司GM產品僅在裝配臺進行作業已經不能滿足市場的需求，亟待設計一條裝配線以提高產能。文章首先對產品進行分類，將工藝步驟最多、產品銷量最高的產品分類出來，選擇組織設計一條混流裝配線，并擇取代表產品進行研究；其次對代表產品運用模特分析、優先關系圖以及分支定界法等方法制定標準工時、整合工藝步驟、劃分工序等，使各工位的作業時間達到最理想狀態；運用生產比倒數法進行排產；最后對裝配線進行平面布局設計。

關鍵詞：混流裝配線；裝配線組織設計；代表產品研究

中圖分類號：F273 文獻標識碼：A

Abstract： At this stage， S company GM products only in the assembly station operations can not meet the needs of the market， the urgent need to design an assembly line to improve production capacity. First of all， the use of process path analysis and product quantity analysis will be the most technological steps， product sales of the highest product classification， select the organization design a mixed flow assembly line， and select the product on behalf of the study. Secondly， the standard working hours， the integration process steps and the division process are carried out on the representative products， such as the model analysis and the priority relation diagram and the branch and delimitation， so that the working time of each station can reach the ideal state. And then use the production than the reciprocal method for scheduling， given the method of reference. Assembly line on the gear box of the balance rate of 83%， the motor balance rate of 90%. Improve assembly efficiency.

Key words： mixed flow assembly line； assembly line balance design； representative product research

0 引 言

GM產品是S公司生產的主打產品，占有市場重要份額。GM產品也稱之為齒輪馬達，一共有E、W、M、V、N1、N2、G等7個系列42種齒輪箱，匹配的為80電機或者100電機。各系列產品見表1。

企業的銷售模式是依據客戶訂單下單時間進行生產，每周發貨兩次。產品的裝配主要是在裝配車間的工作臺進行，主要工序是：清洗→齒輪箱/電機裝配→對接→測試→噴漆→后裝→終檢→包裝，齒輪箱、電機的裝配為瓶頸工序，本文主要這針對這一環節進行研究。

1 存在問題

根據銷售部門提供的統計數據，GM產品在2012～2016五年期間的訂單數量與產品銷售量，持續增長，呈現良好態勢?？梢耘袛喈a品未來近幾年的市場需求情況是穩中有漲。

根據2016年的訂貨量上升趨勢來看，平均每天需要達到260臺左右的產量，而根據2016年的銷售量來看，只達到240臺左右。產品銷量不高的原因一方面是因為在裝配臺作業的傳統方式已經不能滿足市場需要；另一方面企業生產是依據客戶訂單順序分批進行生產。高需求量與低需求量產品不分主次的裝配。

因此，企業需要把市場需求量高的產品從其中分離出來，設計一條裝配線以提高生產效率，低需求量產品則按照原裝配臺的裝配方式進行生產。

2 產品分析

2.1 產品分類

首先通過工藝路徑分析進行產品分類，對42種產品的工藝路徑步驟[1]進行整理分析。當工藝步驟相似性大于80%時，把其歸為一類。E、G、N1、N2、V這五大類33種型號產品的工藝步驟相似性大于80%可以歸為第一大類，W、M這兩大類9種型號產品則可以歸為第二大類。產品相似性的分析不足以知道哪些產品是高需求量的，因此需要對產品的銷量進行分析。

2.2 產品數量分析

通過收集2016年3月1日到2016年8月31日銷售旺季的42種產品的銷售數據，計算各個產品的銷售比率與累計比率，并由此畫出排列圖，結果如圖1所示：

由圖1所示，在累積比率為0%～60%之間的A類產品是9種產品，在60%～85%之間的B類產品是8種產品。所以，一共是17種產品占總銷售量的80%，即40%的產品占總需求的80%。因此對這E16、E26、E56、V20、V60、E66、E46、V40、V30、E36、W38、N142、G15、N172、N182、W48、G75這17種產品建立一條混流裝配線。而對C類產品可考慮現有的作業單元繼續生產。

另外，從銷售部門得知產品是按照系列定價的，E、V、W、N1、G系列都屬于高定價產品，在分類出來的這17種產品高需求量與高售價的情況下建立一條裝配線是經濟的，能夠使企業獲得效益。endprint

3 裝配線的平衡設計

客戶對于這17種產品的需求量是較大的，并且經過企業戰略規劃的調整，會將銷售重點放在GM產品上，這17種產品除了零部件型號、尺寸不同之外，其裝配工藝具有相似性，裝配步驟可以歸屬為三類（詳見表2）。由于齒輪馬達的產品型號過多，求出所有型號的標準工時是不可能且沒有必要的，可從其中挑選出代表產品進行研究。E16-80、G15-80、W38-100屬于工序步驟較多、產品需求較高、售價較高的產品，可作為代表產品研究，進行裝配線的平衡設計。

3.1 齒輪箱裝配工藝路線

現有的裝配臺工藝不能滿足裝配線裝配工藝的要求，需要對現存裝配工藝重新劃分優化以適應裝配線的需求，產品優先順序圖如圖2至圖4所示：

3.2 馬達裝配路線

電機裝配工藝如圖5、圖6所示：

3.3 標準工時的制定

因為模特法的簡單實用，所以采用模特法[3]來計算各裝配元素的標準工時。以電機中定子的裝配為例進行分析，在裝配電機時，要求全部所需物料送達工人附近，裝配工人在裝配定子時，首先要轉身拿取定子，然后將定子放置在裝配臺合適的位置，接著在定子邊緣接縫處涂抹密封膠，取螺絲螺母放入接孔處安裝，用扭力扳擰螺絲至指示燈變綠。具體的模特分析過程如表2所示，完成該電機主體中的定子裝配所需的正常作業時間為490MOD，即1.05min。

根據文獻關于寬放的選取，再結合電機裝配的實際情況，分別選取私事寬放4%，疲勞寬放6%，程序寬放8%，特別寬放5%，政策寬放7%，共計30%。由于正常作業時間和寬放率，可得定子的標準工時為1.05×1+30%=1.37min。

從在總結E16、W38、G15齒輪箱的原有工藝步驟的基礎上，進行過程分析，重新擬定裝配步驟，以適應設計的裝配線作業。

新齒輪裝配工藝步驟圖和新馬達裝配工藝步驟圖如圖7和圖8所示：

由此能夠得出，裝配一臺齒輪箱的標準時間為15.42min，裝配一臺電機所需要的平均時間為16.91min。

3.4 裝配線平衡

3.4.1 裝配線節拍與工位數

3.4.2 理論最少工作站數

理論最少工作站數是指依據裝配線的理論節拍而確定的，要滿足產能要求而必須具有的工作站數量。理論最少工作站數的計算公式為：

由結果可知，齒輪最少工作站不能少于9個，電機工作站不能少于10個。

3.4.3 劃分工序

在不影響正常作業的前提下，考慮拆分或消除其步驟，使每個工作地分配到的小工序作業時間之和既不能大于節拍，也應該盡量接近或等于節拍，同時使得工作地數目盡可能少。因此考慮采用分支定界法劃分工序。對齒輪、馬達裝配工藝步驟的劃分如圖9和圖10所示：

根據圖9、圖10齒輪箱和馬達所劃分的工位與工作內容，整理后如表3、表4所示：

計算得齒輪箱的平衡率為83%，馬達的平衡率為90%。裝配線平衡率100%是一種理想的情況，在現實情況下，特別是存在手工裝配的情況下，裝配線平衡率不可能達到100%。如果裝配線平衡率在80%～90%，裝配線是在科學管理的原則下進行生產運作。齒輪箱與馬達所達到的平衡率表明工序劃分、工作負荷的劃分是科學合理的，說明裝配線平衡效果優良[4]。

3.4.4 安排投產順序

17種產品的工藝步驟相似，通過上述分析可以分為三類。因此安排投產順序依然可以使用上述代表產品E16、W38、G15的方法進行探討。企業訂單雖然不是固定的，但企業可以根據每日訂單的具體數量使用生產比倒數法進行排產。

利用生產比倒數法排產的計算過程如下：

首先求出3種型號齒輪箱數量和2種不同型號馬達的最大公約數，齒輪箱為13，馬達為78，計算出齒輪箱和馬達的生產比分別為：

E16：W38：G15=7：6：5，7+6+5=18，則E16、W38、G15的生產比倒數分別為：1/7、1/6、1/5，排產序號為生產比之和，每次投產順序選擇最小的數，每確定一個排產就在原來分數的基礎上分子加1，就能得到所需要的投產順序。計算過程如表5所示：

齒輪箱的最終計算結果為：E16，W38，G15，E16，W38，G15，E16，W38，G15，E16，W38，G15，E16，W38，E16，W38，E16，G15同樣的可以得到電機的投產順序，80電機：100電機=2：1，2+1=3，計算過程如表6所示：

馬達的最終計算結果為：100，80，100。

類似的，當確定其他型號產品的日需求量，可以使用生產比倒數法求得其他型號產品的投產順序。

由上述分析可知，混流裝配線的設計，使得裝配線的節拍有所降低，裝配線的平衡率得到了提高。

4 裝配線平面布局

由于GM產品分為齒輪和電機兩部分，因此裝配線的布局形式也分為齒輪區和電機區。因為S公司裝配車間的空間大，裝配線的布局形式選擇直線型。因為17種產品中最大的齒輪箱箱體根據以上分析，可確定儀表臺主體裝配線的具體布局形式。由于齒輪箱主體一般為640mm×420mm×380mm，馬達主體一般為435mm×200mm×120mm，裝配線每個工位長1m，因此，每條裝配線長為10m，齒輪箱和電機輸送線均寬60mm，工具臺寬0.3m。由于在齒輪馬達裝配過程中物料較多，為了避免因物料較多而導致裝配區物料混亂，每個工位均配備一個料架用于物料擺放。裝配線的整體平面布局形式如圖11所示：

5 結束語

通過對代表產品的研究，對裝配線進行組織設計：使用模特分析法進行標準工時的研究、優先順序圖重新整合裝配工序，使用分支定界法重新劃分工序，對各個工位的作業元素進行分配，使各工位的作業量趨于均衡，降低裝配線的節拍，同時可以減少裝配線的工位數，再應用生產比倒數方法排產，能夠根據每天的訂單需求量對不同的產品進行排產，最后對裝配線進行平面布局設計。通過對裝配線的研究，使得齒輪箱體裝配線的平衡率為83%，馬達裝配線的平衡率為90%，有助于提高裝配線的生產效率。

參考文獻：

[1] 李文. 基于工藝尺寸路徑圖的工藝路線優化[D]. 太原：太原科技大學（碩士學位論文），2011.

[2] 吳迪. 精益生產[M]. 北京：清華大學出版社，2016.

[3] 易樹平，郭伏. 基礎工業工程[M]. 北京：機械工業出版社，2007.

[4] 陳心德，吳忠. 生產運營管理[M]. 北京：清華大學出版社，2005.endprint