基于精益生產方式的快速換模技術在S公司F生產線的提升研究

焦泳銓 黃麗 童小龍 周真丙

摘要：為滿足日益增長的客戶交付問題，提高汽車腳墊制造公司的生產效率，在保證質量、控制成本的基礎上，本文運用精益生產中的快速換模技術（SMED），對S公司F生產線的換模流程進行改善，從作業流程、作業動作、生產工具使用等角度來研究如何快速縮短換模的時間。結果表明，F生產線切換的總時間由原來的97min減少至40.5min，換模速度提升了59%。實現了保證生產品質、降低生產成本、減少換模損失以及提高生產效率的目的。

Abstract： In order to meet the increasing customer delivery problem and improve the production efficiency of automobile foot pad manufacturing company， on the basis of ensuring quality and controlling cost， this paper uses the Single Minute Exchange of Die （SMED）， in lean production to improve the die exchanging process of F production line of S company， and studies how to shorten the die exchanging time quickly from the angles of operation flow， operation action and production tool use. The results show that the total switching time of F production line is reduced from 97 minutes to 40.5 minutes， and the conversion speed is increased by 59%. The purpose of ensuring production quality， reducing production cost， reducing die exchanging loss and improving production efficiency is realized.

關鍵詞：精益改善;快速換模法;生產效率提升

Key words： lean improvement;SMED;production efficiency improvement

中圖分類號：F273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）36-0284-03

0? 引言

隨著國內外工業的迅速發展，小批量 、多品種 、訂單式的市場需求導致產品的生命周期越來越短，客戶對產品的質量、價格、交付期等方面的要求也在不斷的提升。現有的生產方式和作業流程難以滿足現有產能節拍提升的要求，故需要公司盡可能降低產品生產成本，在保證產品質量的前提下提高產品競爭力。S公司F生產線現階段換模效率低，并且幾個重要工序仍然采用傳統的手工作業方式，對產品成本、產品質量和生產效率造成了一定的影響。由此可見生產線的改造已經迫在眉睫，快速換模技術作為一種有效的工具通過降低作業轉換時間，減少批量大小，提高工作效率[1]，應用于S公司F生產線改造，取得了明顯的效果 。

1? 快速換模法

快速換模（SMED）是在精益生產中必不可少的一種技術，該技術在日本及歐洲地區早已經得到廣泛的應用[2-3]，是指在生產過程中，由于產品更換等原因需要結合IE的方法將換模時間縮短的一種改善方法。本文在前人研究的基礎上，對S公司F生產線換模過程進行實例研究，探討了 SMED 技術對注塑類生產車間換線過程的應用改善[4]。根據該企業現有的快速換模優化體系，結合注塑線的生產加工特點，從流程改善和技術改進兩方面出發，對換模過程進行分析優化，制定出標準的換模作業流程，以達到提高換線效率，規范操作過程，提高整體設備工作效率的目的。

2? S公司F生產線現狀分析

F生產線是公司的主力生產線，其生產線產能會直接導致企業經濟效益的高低。現階段F生產線生產的產品中最為重要的是型號為888的產品，該產品需求量大，占用資源最多，因此對型號888的產品進行生產跟蹤，收集數據并整理。由于F生產線是孤島式生產，產線切換時間過長，所以整個生產效率低下并造成嚴重的資源浪費。在對F生產線進行實時實地地調查后，得到F生產線生產現狀信息如下：

F生產線人員及設備分布情況：如表1所示，1-11注塑生產單元用于生產產品888，12-23注塑生產單元用于生產其他型號的產品，在生產過程中，會根據生產計劃對1-11注塑機生產單元進行換模操作，使產品生產能按時完成。

S公司F生產線注塑車間目前的換型整體流程如圖1所示。

根據現場觀察記錄，對整個換型作業流程各工序進行時間統計并確定內外部作業屬性，如表2所示。

根據表2可知，總換型時間是97min，其中內部作業時間是73min，外部作業時間是24min，在停機時這段作業時間可以不需要進行，在停機前就準備就緒，能夠達到減少換型時間的目的。

3? 快速換模（SMED）改善

根據對現有換型時間的調查，由于外部作業時間是不必要的時間，現對其進行削減，為此利用 5W1H 及 ECRS方法[5]對外部作業時間進行優化改進。

由表2中可以看出，外部作業共24min，包括：通知質檢確認產品并將剩余原料還回倉庫、拉取行車、將卸下的模具運走、尋找新模具并運至注塑機旁共四道工序。運用5W1H法提問技術對四項外部作業進行原因分析如表3所示。

根據5W1H法提問技術對換模外部作業時間進行研究分析，對外部作業時間提出以下改進措施：

①布置工位作業系統，F生產線在生產產品最后階段可提前安排送料員去倉庫領原料，同時通知巡檢員到產線進行檢驗，合格后簽板。

②設置產線模具放置區，提前將每天需要換模的產線對應的模具找出并放置在產線的模具放置區內，一般一臺機每天換模一次或幾天換模一次，這樣可以縮短換模停機時間。

③對模具架進行目視化信息管理，對每一模具架進行編碼，將模具進行定置放置并錄入系統，減少找尋時間，同時也能加強對模具的管理。根據對換模時間的梳理得到如表4所示的換模內部作業時間。

針對已經梳理出來的內部作業，提出以下改善措施來對內部作業進行優化

改善。

①根據公司生產現狀可了解到，在進行換模工作時基本都是由一個人來完成。由于注塑機質量較重、體積較大，技工只能通過在注塑機周圍不停環繞走動來完成換模作業。精益改善首先是要對作業人員進行改善，根據實際情況對作業人員進行縮減。在此將換模作業更換為雙人聯合作業，這樣可以達到減小作業距離，縮短單次作業時間的目的。得到技工路線圖如圖2所示。

由單人作業更換為兩人聯合作業改善之后可以看出，技工走動路線大幅度減短，走動次數也明顯減少，提高了時間利用率。

②模具的提前預熱操作：由于模具的溫度是直接影響終制品的內在性能、表面光亮度、熔接線及其強度等重要因素。且提前預熱可以達到提高物料內部溫度的均一性，縮小物料與模具之間的溫差，提高物料流動性的均勻程度，從而降低模壓成型壓力的目的，所以如果沒有對模具進行提前預熱操作，模具則處于冷模的狀態，產品會出現流痕現象，模具的表面極易被劃傷，因此工序7和8不可取消，但可以用模溫機提前將擬換模具進行加熱處理，從而將內部作業改為外部作業。當換模時首先將模具運送并放置入到模具的預先加熱架中，然后打開模溫機對其進行加熱，在模具切換之前對模具溫度進行測量，從而可以達到了工藝設定的溫度。

③參數重置的改善：在更換摸具之后，下一步是要更改注塑機的成型參數，將其更換為符合的工藝參數。在此過程中，需要操作工人在完成上下模作業后對注塑機參數進行調試重置。在目前的作業流程中，操作工人是根據以往操作的經驗來輸入成型參數，如果工藝上出現了問題，那么就必須要重新調整參數，直至目視沒有工藝缺陷為止。由于在這個過程進行中缺乏作業標準化的文件，導致消耗大量的時間來調試參數，同時也會浪費更多的原材料。針對此問題，將設備調試的參數進行記錄，并制作標準化文件、即SOP作業指導書。SOP能夠使作業流程標準化，提升作業人員工作效率，同時能夠保證所生產產品質量。其具體內容為：當生產一種產品時，生產作業人員應記錄好已調的成型參數，再次生產該產品時，由操作工人調試出該產品的成型參數，并設置為標準參數。但如果存在缺陷，那么在限度范圍內進行細微調節。

④行車定位：以三定5S原則為指導，由前期調研可知生產現場物品擺放分布雜亂，而良好的目視化管理能達到生產物品的快速拿放的目的。經過觀察，工序5中機修工需要多次調整行車位置以保證模具位于注塑機的正上方，這樣才能達到準確將模具放入注塑機內的目的，經過測時得出現狀的工序用時為5min。解決方案為：在行車的軌道上對每臺注塑機的相應的位置進行標記，從而來減少放置模具時的調整和定位所需的時間。經過改善可以看出時間由改善前5min降低到改善后的3min，顯著縮短了行車定位的時間。

⑤改善方案的固化：在對換模流程進行優化后，運用ECRS原則對換模流程進行設計，得到新的改善方案如表5所示。

由此改善后換模作業方案我們可以看出，改善后注塑機從上下模作業到正常進行生產，時間由改善前的97min降低至40.5min，大幅度地縮短了換模作業的時間，減少了F生產線的換線損失，大大地提升了換模作業效率。

4? 結論

本文借助精益的思想，對S公司F生產線進行分析研究，挖掘出影響F生產線效率的相關問題，對換模作業等相關要素進行了仔細的分析，并進行問題優化改進。現得到以下結論：①在對當前國內外公司對精益生產的研究應用現狀進行統計分析后，我們發現了目前經濟全球化的不斷加劇，國內外企業競爭的勢態也在不斷加大，國內外企業都在不斷提高其企業核心競爭力，企業的生產管理方式開始進入持續改進的階段，增強了我們進行精益改善的急迫感。②對快速換模方法（SMED）進行了研究和運用。通過對換模現狀時間的分析研究，對換模現狀進行內外作業分類，并對外部作業進行刪減，同時對內部作業進行改善，優化內部換模作業時間，達到快速換模的目的，在換模時間改善前后的對比分析中可以看出，F生產線的換模時間由原來的97min減少至40min，換模速度提升了59%。

本文的主要創新點是對生產方式以及換模技術的改進，在本次優化改進過程中充分利用了人機聯合作業以及快速換模技術的優勢，有效提高了生產過程中的活動效率，并且達到了資源節省、提產能的目的，是S公司第一次使用快速換模技術挖掘生產流程中的換模問題并對其加以改進，為S公司快速換模技術在以后的生產實際中的應用做出鋪墊。

參考文獻：

[1]郝冠男.精益生產中的快速換模技術研究[J].湖南農機，2014.

[2]RODRIGUEZ-MENDEZ R，SANCHEZ-PARTIDA D，MAR-TINEZ-FLORES J L，et al. A case study： SMED & JIT methodologies to develop continuous flow of stamped partsinto AC disconnect assembly line in Schneider Electric Tlaxcala Plant[J]. Ifac Papersonline，2015，48（ 3） ： 1399-1404.

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[4]郝冠男，鄧立君.基于快速換模技術的生產線換線過程改善研究[J].現代制造工程，2019.

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