精益生產(chǎn)方式下的整流化在裝配車間的應(yīng)用

黃禹程

（中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所， 四川 成都 610036）

引言

精益生產(chǎn)模式（TPS）是日本企業(yè)學(xué)習(xí)西方IE工程技術(shù)，經(jīng)過改良的豐田生產(chǎn)方式[1]，其核心是消除一切無效勞動和浪費(fèi)，通過不斷降低成本、提高質(zhì)量、增強(qiáng)生產(chǎn)靈活性、實(shí)現(xiàn)無廢品和零庫存等手段確保企業(yè)在市場競爭中的優(yōu)勢。

電子制造業(yè)中，電子產(chǎn)品生命周期短，更新?lián)Q代快，產(chǎn)品種類繁多，特別是對于眾多科研院所來說，其業(yè)務(wù)性質(zhì)決定了產(chǎn)品多為“訂貨型”[2]——即以客戶需求為前提的小批量、多品種生產(chǎn)。而裝配車間生產(chǎn)是一種典型的離散型生產(chǎn)過程。生產(chǎn)線多釆用工藝專業(yè)化布置，產(chǎn)品生產(chǎn)需要按照工藝流程，在嚴(yán)格的質(zhì)量控制下進(jìn)行生產(chǎn)。隨著任務(wù)量的提升，生產(chǎn)管理復(fù)雜，多品種任務(wù)之間的計劃協(xié)調(diào)，資源競爭難度加劇，急需通過精益生產(chǎn)改善，提升裝配生產(chǎn)產(chǎn)線柔性及計劃保障能力。

1 整流化應(yīng)用背景及現(xiàn)狀分析

1.1 什么是整流化

整流化生產(chǎn)，一個流是指將作業(yè)場地、人員、設(shè)備按產(chǎn)品類別配置，按照一定的作業(yè)順序，產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)單件流動，從毛坯投入到成品產(chǎn)出的整個制造加工過程，零件始終不停滯、不堆積、不超越，按節(jié)拍一個一個流動。按生產(chǎn)所需，從第一個工序直至最后一個工序的整個過程中，各個工序的產(chǎn)品都處于同時流動著的生產(chǎn)模式，其目的是盡最大限度排除亂流、分流以及引發(fā)的半成品庫存[3]。

生產(chǎn)周期包含正常生產(chǎn)組織時間和異常停滯時間，本文主要針對正常生產(chǎn)組織所用的時間進(jìn)行分析、改善。而正常生產(chǎn)時間=加工時間+工序間的等待時間，工序能力的提升主要依賴于多能工培養(yǎng)、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)和工藝優(yōu)化等手段，本文主要研究和改善在整流化思想下的工序間的平衡、生產(chǎn)組織方式和計劃排產(chǎn)模式的優(yōu)化。

1.2 改善前狀態(tài)分析

該企業(yè)裝配環(huán)節(jié)涵蓋SMT、微組裝、模塊及整機(jī)鉗電裝工作，車間布局除SMT建有2條機(jī)貼生產(chǎn)線外，其余區(qū)域按照工種布局，每一工種由2～4個小組組成。產(chǎn)品投產(chǎn)時，計劃安排及生產(chǎn)組織需要根據(jù)工藝卡片，在各個工種小組間流轉(zhuǎn)。

圖1是某產(chǎn)品生產(chǎn)工序推動的組織方式圖。完成該產(chǎn)品的生產(chǎn)需要6個工序，涉及微組裝（A組、B組）、電裝（C組）和鉗裝（D組）3個工種。

圖1 某產(chǎn)品生產(chǎn)工序推動的組織方式圖

可以看出，按工種布局問題有3點(diǎn)。

1）以工序推動，計劃信息點(diǎn)多，管控困難。某產(chǎn)品需要在4個小組間，完成5次交接，相應(yīng)的產(chǎn)品生產(chǎn)等待，班組內(nèi)部的任務(wù)排產(chǎn)與分配也需要5次完成，浪費(fèi)了時間。

2）工序間亂流、分流情況普遍，理論上工序作業(yè)可由該工種人員組成的小組中任意一人承擔(dān)，但實(shí)際生產(chǎn)中由于每次裝配的人員不同，造成生產(chǎn)組織的不確定性及產(chǎn)品質(zhì)量的差異。

3）工序內(nèi)單人作業(yè)，產(chǎn)品任務(wù)整批流轉(zhuǎn)，人員技能要求高，產(chǎn)品生產(chǎn)周期長。表1是該產(chǎn)品生產(chǎn)工序時間表。以某批次20套該產(chǎn)品為例，任務(wù)由單人承擔(dān)，在不考慮班組任務(wù)分派的等待時間下，加工時間=20×（300+45+39+260+290+38）=19 440（min），按照每天工作7.5 h計算，此時該產(chǎn)品首套交付時間與整批交付時間相同，需要43.2天。這顯然難以滿足日益激烈的市場化競爭。

表1 某產(chǎn)品生產(chǎn)工序時間表

2 改善對策分析

2.1 工藝布局的調(diào)整與優(yōu)化

調(diào)整工藝布局，就是要打破原有以工種為班組的車間布局，將多工種進(jìn)行整合，按照產(chǎn)品類型組建“U型”或“一型”生產(chǎn)線，成立生產(chǎn)線班組，使產(chǎn)品可以在較小范圍內(nèi)有序流動。同時，將相鄰工序無限地靠近，以縮短產(chǎn)品在各工序間轉(zhuǎn)運(yùn)、傳遞的時間。采用此方法，可以簡化任務(wù)分派模式，車間計劃僅需1次任務(wù)分派，通過班組內(nèi)任務(wù)排產(chǎn)完成產(chǎn)品裝配，免去了班組間的任務(wù)排產(chǎn)等待時間。

2.2 一個流的生產(chǎn)方式與標(biāo)準(zhǔn)在制品的確立

根據(jù)利特爾法則：Lead Time（周期時間）=存貨數(shù)量×生產(chǎn)節(jié)拍，那么顯然縮短周期的最佳方式是產(chǎn)品按照“一個流”的方式進(jìn)行生產(chǎn)，即產(chǎn)品在生產(chǎn)線內(nèi)做一個、傳送一個、檢查一個。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于工序能力不平衡，工藝時間要求不同等因素，無法做到真正的一個流，在工序銜接環(huán)節(jié)，就必然會有在制品保留。那么標(biāo)準(zhǔn)在制品的數(shù)量應(yīng)該怎么確定呢？一般來說，標(biāo)準(zhǔn)在制品數(shù)量=等待時間÷序節(jié)拍時間。以“烘烤—表貼—鉗裝—插裝”為例，烘烤工藝時間為24 h，節(jié)拍時間為3 h，則標(biāo)準(zhǔn)在制品數(shù)量=24÷3=8。但是以一天工作時間7.5 h算，每天最多消耗3個在制品，所以標(biāo)準(zhǔn)在制品應(yīng)該定位3個。

2.3 生產(chǎn)線平衡，節(jié)拍化生產(chǎn)

生產(chǎn)線平衡的目的是為了打破1人負(fù)責(zé)1個工序作業(yè)的生產(chǎn)組織模式，通過對工序作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行分析，統(tǒng)計作業(yè)時間，將時間統(tǒng)計結(jié)果轉(zhuǎn)化為山積表，以確定瓶頸工序（或作業(yè)），運(yùn)用ECRS（Eliminate取消，combine合并，rearrange重排，Simplify簡化）原則[4],對工序作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行平衡，提高生產(chǎn)效率。生產(chǎn)線平衡可分為工序間平衡和工序內(nèi)平衡兩種方式。

以某插箱模塊裝配的組織方式和計劃排產(chǎn)方式優(yōu)化為例，改善前的排產(chǎn)方式如表2所示。

表2 某插箱模塊工序時間表

平衡率=25.6÷（9×6）=47.4%；假設(shè)要生產(chǎn)某批次為12套的插箱模塊，在安排6個人的基礎(chǔ)上，以每天有效工作時間為7.5 h計算，則該批次生產(chǎn)完成所需要的時間為（25.6+9×11）/7.5=16.6天。

經(jīng)過工序平衡分析，通過多能工培訓(xùn)，將相鄰工種“鉗裝、插裝”，“鉗裝、整理”分別整合為一人作業(yè)，接線工序內(nèi)進(jìn)行工步拆分，進(jìn)行4人作業(yè)，平衡后的安排如表3所示。

表3 平衡后某插箱模塊工序時間表

工序平衡后的平衡率=25.6÷（4.5×6）=94.8%；假設(shè)要生產(chǎn)某批次為12套的插箱模塊，在同樣安排6個人的基礎(chǔ)上，以每天有效工作時間為7.5 h計算，則該批次生產(chǎn)完成所需要的時間為（25.6+4.5×11）/7.5=10.01天，周期時間較之前的16.6天縮短了36.7%，改善效果明顯。

3 措施實(shí)施及應(yīng)用效果

按照上述的3個對策，課題組在電裝車間的整流化建設(shè)中，首先調(diào)整車間工藝布局，將產(chǎn)品裝配所需的鉗裝、電裝工種整合為4條生產(chǎn)線，同時將質(zhì)量環(huán)節(jié)—檢驗(yàn)人員分配到生產(chǎn)線，實(shí)行跟檢制度，減少過程檢驗(yàn)要素。同時，對于具有一定批量的產(chǎn)品，向“一個流”生產(chǎn)方式靠近，工位中在制品始終保持1個，在相鄰工位設(shè)立數(shù)量為2的中間在制品作為節(jié)拍緩沖。最后，最關(guān)鍵的是建立以工藝員、計劃、班組長組成的整流化工序分解團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行工序作業(yè)內(nèi)容的提前拆分和標(biāo)準(zhǔn)化，確保工序能力的平衡性。

經(jīng)過整流化在該企業(yè)電裝車間的應(yīng)用，SMT生產(chǎn)線工序能力提升76.53%，鉗電裝配生產(chǎn)線工序能力提升21.81%，裝配周期由21.39天縮短到12.08天，減少43.53%，產(chǎn)品交付能力與改善前相比得到了較大的提高。

4 結(jié)語

精益生產(chǎn)思想已經(jīng)得到制造業(yè)越來越多企業(yè)的認(rèn)可，本文針對電子制造業(yè)，多品種、小批量、“訂貨型”的生產(chǎn)需求，提供了一種基于整流化思想的裝配車間工序能力提升方法。通過產(chǎn)線建設(shè)、一個流生產(chǎn)及生產(chǎn)線平衡，實(shí)現(xiàn)手工裝配中的產(chǎn)品順序流動。以某電子企業(yè)裝配車間改善案例進(jìn)行應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)了裝配周期縮短43.53%的效果。

同時應(yīng)該認(rèn)識到：“整流化”并不是實(shí)現(xiàn)車間改善的唯一方式，它是建立在標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)和多能工培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，以均衡化的任務(wù)拉動生產(chǎn)為前提而實(shí)現(xiàn)的一種高效的生產(chǎn)形式。它們?nèi)呷币徊豢桑挥腥诤县灤┥a(chǎn)管理的全過程，才能實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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