考慮屠宰特征的生產效率改善研究*

□ 劉依涵，石 芳，趙凱迪

(南京農業大學 工學院，江蘇 南京 210000)

1 引言

我國豬肉消費水平穩居世界第一，隨著貿易全球化，國外進口生豬的競爭勢力隨之增強，歷史最高進口數量高達162萬噸[1]。增加國內生豬消費比例，提高生產效率，降低生產成本是關鍵。屠宰業是勞動密集型產業，勞動力成本占生產成本比例較大。伴隨著生產環節成本的下降空間越來越小，促使部分企業已經把目光轉移到企業物流的精益化[2]。企業物流可分為采購物流、廠內物流、銷售物流、退貨物流、廢棄物回收物流[3]。廠內物流管理是精益生產的重要組成部分,同時精益思想對廠內物流管理具有指導意義[4]。本文對某屠宰企業物流加工中心進行實地調研，基于精益生產、廠內物流、物流設備等概念，以低成本、低勞動力、高效率生產為目標，通過模擬仿真法對屠宰加工業廠內物流進行優化研究。

2 模型構建

2.1 生產線平衡模型

該企業的生產線由于各工序作業時間不同，導致作業負荷不均衡，在制品在生產線上發生等待，物料流通不順暢，而生產線平衡是一種對生產線上的全部工序進行平均，調整作業負荷，使各作業時間盡可能相近的管理手段[5]。

第一步：測量生產線節拍

通過對生豬加工流水線上各工序的作業時間進行多次測量取平均值如下圖所示。

圖1 生產節拍折線圖

第二步：仿真模擬

通過witness仿真軟件從以下兩個方面進行模擬：①縮短瓶頸工序所需時間，即投入資金購買新設備，提高在“劈半”工序的作業能力；②分解瓶頸工序的動作，將其部分工作內容移至其前后的工序中去執行。“劈半”作為該生產線的瓶頸工序，該動作僅需一步完成，無法對其進行分解，因而嘗試在該環節增加一個工作人員，即增加該工序的冗余。

表1 優化各工序繁忙率對比表

另一方面，從非瓶頸工序耗時較短的工序入手，用ECRS分析法，通過取消不必要的動作、合并可合并的單元格、調整加工工序的順序。將對生豬“從下向上”和“從上向下”開膛破肚合并為一個工序，“胴體檢查”和“復查”合并為一個工序，將“去頭”移至“預摘頭”一次完成。

第三步：結合人因工程討論

精益生產方式認為作業現場就像一個相互影響的系統，環境會影響工人的注意力，當工人的注意力被外界影響分散時，將會引起工人操作的標準程度下降，生產線產生波動，從而影響生產線的平衡性。該生產車間存在以下幾個問題不符合人因作業：

①噪聲超標，通過一段時間的噪聲測量，該生產車間為穩態噪聲，平均值達到89db，作業人員長期在此環境下工作會造成聽閾位移，使得聽力損失；

②作業環境局部的空氣溫度、濕度、氣流速度和設備構成了對作業者產生影響的微氣候。作業環境潮濕加上夏天溫度較高時，工人需要長時間在此高溫高濕的作業環境下工作，換氣量不足；

③生產工具、半成品隨意擺放。生產現場工具運輸的小車隨處亂放，過道兩邊堆滿了空貨架，只留出一個小車通過的寬度，在100多米長的過道僅支持物料的單向搬運。

2.2 物流搬運設備模型

本模型以生產效率、廠內設備現狀、生產規模為考慮因素，多角度的分析出最優優化方法，再以材料承載力、豬肉重量、出貨速度等制約因素，探究方案的可行性。本研究主要基于機械設計方法理論，首先列出改進計劃，在考慮廠內設備現狀和生產規模的前提下，設計出合理的機械結構，再運用ANSYS軟件進行有限元分析，綜合分析出材料的最大承載力，再結合豬肉重量與出貨速度，得出總體設計方案。

第一步：明確計劃

在對目標廠內生產效率進行分析的過程中發現，有部分問題是由于機械方面布置不合理所導致。進一步調查與研究發現，該生產線大部分設備已經更新換代為最先進的加工設備，但仍有部分地方由于改進難度大，自動化設備費用高等原因，沒有最大化提高企業生產的效率，可從小型機械入手，以小型機械來輔助廠內綜合設備的運轉，達到提高效率的目的。

在對各個階段比較分析后，得到目標廠內出貨口有進行改進的必要。其問題主要集中在，豬肉出貨時需要從廠內掛鉤由人工搬運到車內，再轉掛到車內掛鉤上，這種純人工轉掛方法有幾點弊病:①工人勞動強度大；②耗用人力；③衛生狀況不佳;④裝車效率低。因此，我們將目標設定為設計一種可行的小型工具，用以輔助工人裝車，能達到提高效率，減少人力的目的。該小型工具要求為材料易于獲得，價格經濟性，耐用且不會對酮豬進行污染。

第二步：方案設計

針對改進目標，改進方案主要集中在以下兩方面：第一種是對掛鉤的改進。假定掛鉤能承載足夠重量的豬肉，設計出一種可用于車內與廠內的通用掛鉤，嘗試可用該掛鉤直接從廠內轉運到車內，無需進行人工搬運。第二種是對軌道進行改進，軌道的改進主要是延長軌道到車內，可通過某種方式將廠內延伸軌道轉掛到車內固定軌道，達到轉運目的。

從改進目標出發，依據各項改進需求，對可能的改進方案進行評估。第一種改進方案，不能滿足需求。原因主要集中在以下兩方面：一方面為該掛鉤既要用于廠內生產線懸掛，又要用于車內運輸懸掛。生產線懸掛的目標為足夠牢靠，不易掉落；車內運輸懸掛目標為便于運輸，更加穩定。兩者需求不同，因此不能使用同一種掛鉤。另一方面為，該掛鉤若要投入使用，則廠內所有掛鉤，包括但不局限于軌道都需要改進，違背了經濟性原則。綜上，該方案不合理。第二種改進方案，符合各項使用要求，且滿足經濟性、環保性，因此該方案初步合理。

本研究方案初步擬定為對出貨口軌道進行改進，使軌道可以伸向車內，在可能的情況下不消耗人力或減少人力。方案要求設計出的軌道能足夠承載生豬的重量，初步設定使用期限為8～10年。軌道材料依據現有情況，以廠內軌道材料為準，選用鉻軸承鋼。

第三步：技術設計

本方案對機械的設計主要為軌道整體布局，軌道具體形狀等細化結構，已經依照廠內現有軌道進行設計。以下為從整體視角得到的改進前后軌道布局。

改進前出貨口軌道如圖2所示：出貨口處連接一條廠內運輸軌道A，運輸車內有四條掛鉤軌道B、C、D、E,軌道A所在直線處于B、C軌道之間。

圖2

改進后出貨口軌道如圖3所示：為了使軌道A上的白條肉能直接掛到軌道B、D上，在軌道A上設置兩條分流軌道M、N。軌道M、N所在直線分別處于軌道B、D和C、E之間，并將軌道A、M、N延長一米使之能進入運輸車內。

圖3

3 模型驗證分析

3.1 生產線優化結果分析

該企業通過對加工工序進行調整和作業環境的改善，從仿真的結果看到縮短瓶頸工序的作業時間能有效的降低瓶頸工序的繁忙率，同時提高了非瓶頸工序的繁忙率。通過對加工工序進行合并調整后，工作人員的數量發生變化，工作人員由原來的12人減少為9人，生產平衡率提高到了64.48%，在提高生產率的同時，優化生產線上的人員分配，減少之前由于工序時長不平衡導致的人力的浪費。

對于作業現場可以采用5S現場管理改善這一現狀：

①整理：撤掉生產過程不需要的東西，將一些暫時不用的貨架放入倉庫，待需要時再取出；

②整頓：按使用頻率放置工具，并貼上標識，讓工人能快速的找到需要的東西；

③清掃：經常清掃現場的臟物，防止生豬的丟棄物變質產生惡臭氣味；

④清潔：定期衛生檢查，采取防止污染，降低噪聲，增加車間的通風量，使現場整潔明亮為工人提供一個良好的工作環境；

⑤素養：對工作人員進行培訓，強化他們的工作技能，加強他們對自我重要性的認識，建立和諧融洽的工作環境，讓員工擁有歸屬感。

通過對生產線平衡率對瓶頸工序的調整、平衡和從符合人因的角度出發改善作業環境，可以解決瓶頸工序，對生產線五要素中人、物、環之間的關系進行改進，使各因素能及時穩定的工作，保證流水線工作的順暢，從而提高生產線平衡率，為企業創造更多的經濟效益。

3.2 搬運設備可靠性驗證

延長廠內軌道一米，使軌道A伸入運輸車內，并能夠保證伸出的軌道位于運輸車庫內部兩軌道之間，從廠房內軌道推入帶有白條肉的滑輪掛鉤停在軌道A上，同時軌道B和軌道C上掛有運輸車庫內部的滑動掛鉤。此時，兩位工人將運輸車庫內B,C軌道上的滑動掛鉤一側插入A軌道滑輪掛鉤上的白條肉中。

接下來兩位工人需將兩扇白條肉一起往前推，如此會使軌道A上的滑輪掛鉤從A上脫落，因為軌道A的前方是斷開的，所以A上的滑輪會從軌道內掉出，不再承擔白條肉的重量。此后，白條肉的重量就由軌道B和C上的滑動掛鉤來承擔了，其轉掛工作到此完成。當軌道A的滑輪從軌道中掉出來時，第三位工人應用手將滑輪掛鉤取下來放在一旁的收納盒中，如此便完成了軌道A上兩扇白條肉的出貨工作。

此時軌道B和C上的滑動掛鉤只有一側掛上了胴體，接著將軌道B、C上剛掛上白條肉的滑動掛鉤拉回至出貨口處，重復軌道A上肉的出貨過程，使軌道M、N上的肉完成出貨。依此循環，完成裝車工作后，軌道B、C上滑動掛鉤兩側都裝有白條肉，軌道D、E上滑動掛鉤一側裝有白條肉。由于車內一條軌道上滿載時可裝30頭豬的白條肉，按改進后的方法裝車最多可裝90頭豬的白條肉，滿足一輛車的出貨量。

為了探究出軌道的穩定性，運用了ANSYS軟件對軌道進行仿真模擬。假設伸出軌道長1m，一扇豬肉重35kg～50kg，軌道形狀為條型鋼，材料為鉻軸承鋼(GCr15)，其回火后的屈服強度為1667～1814 MPa。材料彈性模量為2.1*10^5Mpa，泊松比為0.3。

表2

通過對軌道強度的探究，得到軌道強度可同時承載3頭重量為50kg的豬肉，假如超出4頭，可能會造成軌道斷裂的情況發生。但此情況不對我們研究有影響，在實際操作中我們可以通過人工控制軌道上豬肉的數量，以此來保證軌道的穩定性。所以方案符合初步設想。

在現有改進方案下假設軌道上每次運輸兩扇豬，每次耗時30秒，裝一車豬肉預計耗時25分鐘，需3人進行操作。相較于改進前的50分鐘，節省時間約50%，節省2人。所以結果符合預期目標，能夠對工廠效率進行有效的提高。

4 結論

應用精益生產物流思想，綜合廠內物流、精益生產、搬運設備等概念，對某屠宰物流加工中心進行了精益改善研究。通過精益改善后，生產線效率提高了16.12%，節省人力2～5人，裝車搬運時間節省接近50%。實踐證明，生產線工序效率的小幅度提高對于整體產能有顯著影響。裝卸搬運設備的使用，使物流中心的機械化程度和作業效率都實現了提升[6]。屠宰業生產效率的提升不應局限于對先進設備的引進，從小的方面，以較低成本精益改善亦能提高企業產能增加企業利潤。