適應(yīng)多種產(chǎn)品并行的生產(chǎn)線優(yōu)化布局

黃汕、高志城、趙新穎 /北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所

目前，北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所燃?xì)馐聵I(yè)部承擔(dān)包括多種液壓、機(jī)電產(chǎn)品在內(nèi)的單機(jī)及系統(tǒng)總成生產(chǎn)調(diào)試任務(wù)。近年來，以實(shí)際交付數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，事業(yè)部年均任務(wù)量均有較大幅度的遞增，導(dǎo)致原有的裝配、調(diào)試生產(chǎn)線日益緊張，因此，現(xiàn)有的生產(chǎn)布局模式無(wú)法有效適應(yīng)未來多種產(chǎn)品大批量的生產(chǎn)任務(wù)，必須對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化調(diào)整。

面對(duì)日益增長(zhǎng)的科研生產(chǎn)需求，現(xiàn)有裝配、調(diào)試生產(chǎn)布局已面臨瓶頸問題，無(wú)法適應(yīng)多種產(chǎn)品并舉的生產(chǎn)形勢(shì)，且主要包括新形勢(shì)下的多種產(chǎn)品并行生產(chǎn)需求，工序間周轉(zhuǎn)路徑不合理，負(fù)載設(shè)備增多導(dǎo)致的試驗(yàn)場(chǎng)地緊缺，試驗(yàn)場(chǎng)地劃分不明確等4個(gè)方面問題。因此，事業(yè)部?jī)?yōu)化布局以精益生產(chǎn)、提升產(chǎn)能為目標(biāo)，力求在生產(chǎn)過程中達(dá)到最有效、最經(jīng)濟(jì)的銜接，同時(shí)配合研究所推進(jìn)MES 信息化建設(shè)，以期實(shí)現(xiàn)高效、實(shí)時(shí)、快捷的生產(chǎn)及信息流傳遞，確保生產(chǎn)有序順暢進(jìn)行。

一、工作與實(shí)踐

1.優(yōu)化工藝布局設(shè)計(jì)原則

一是并行原則。適應(yīng)多種產(chǎn)品并舉的生產(chǎn)形勢(shì)，根據(jù)當(dāng)年任務(wù)生產(chǎn)規(guī)模和未來幾年可預(yù)期生產(chǎn)綱領(lǐng)目標(biāo)，進(jìn)行多品種、大批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。

二是效率原則。工作場(chǎng)地內(nèi)的組成盡量合理區(qū)劃、協(xié)調(diào)配置，優(yōu)化工序流轉(zhuǎn)路徑，提高生產(chǎn)效率。

三是節(jié)約原則。充分挖掘現(xiàn)有場(chǎng)地能力，對(duì)新增大量用于性能調(diào)試的負(fù)載試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行有效規(guī)劃和布置。例如，將原有單一工位負(fù)載臺(tái)優(yōu)化為可同時(shí)實(shí)行多臺(tái)產(chǎn)品測(cè)試的多工位負(fù)載設(shè)備。

四是均衡原則。按照產(chǎn)品實(shí)物大小規(guī)劃裝配區(qū)域，在U 形布局的規(guī)定區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)某一類型產(chǎn)品的全部裝配功能。

五是柔性原則。結(jié)合生產(chǎn)車間MES 建設(shè)，實(shí)現(xiàn)裝配工作臺(tái)多功能化，靈活調(diào)配各產(chǎn)品生產(chǎn)，減少大量半成品占用工作臺(tái)的狀況。

2.生產(chǎn)線布局規(guī)劃實(shí)施

（1）裝配生產(chǎn)車間

裝配生產(chǎn)線承擔(dān)事業(yè)部全部伺服單機(jī)產(chǎn)品裝配和伺服系統(tǒng)產(chǎn)品的總成清理交付工作。隨著機(jī)電產(chǎn)品的不斷增加，改變以往以液壓為主的生產(chǎn)布局模式，按照零件—組件—整機(jī)—系統(tǒng)的流水線作業(yè)模式，充分利用車間橫向路徑，設(shè)置以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為劃分依據(jù)的新型生產(chǎn)作業(yè)模式，有效提升產(chǎn)品生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)效率。根據(jù)對(duì)事業(yè)部承擔(dān)產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，新型生產(chǎn)布局特點(diǎn)主要為新增或優(yōu)化以下生產(chǎn)區(qū)域：

機(jī)電裝配區(qū)。將原部分單機(jī)產(chǎn)品裝配區(qū)和部分系統(tǒng)產(chǎn)品裝配區(qū)調(diào)出，作為新研制機(jī)電產(chǎn)品裝配區(qū)域，原機(jī)電區(qū)域作為某些成熟產(chǎn)品專用。

系統(tǒng)裝配區(qū)（液壓產(chǎn)品）。液壓類系統(tǒng)裝配區(qū)主要承擔(dān)伺服燃?xì)庖簤耗茉串a(chǎn)品的裝配工作。按照目前實(shí)際使用情況調(diào)減部分工作臺(tái)，總體改為南北向分區(qū)，由東向西依次為不同系統(tǒng)產(chǎn)品裝配區(qū)布局。

單機(jī)裝配區(qū)（液壓產(chǎn)品）。改變?cè)械囊蛔质缴a(chǎn)流程，2 組工作臺(tái)組成U 字布局，以同類產(chǎn)品就近裝配為原則，相鄰2 組工作臺(tái)組成某種產(chǎn)品裝配區(qū)。規(guī)劃后，每大類單機(jī)裝配區(qū)可同時(shí)開展多種產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)任務(wù)。

線邊庫(kù)區(qū)。將原工裝區(qū)的貨架和工裝柜搬遷，設(shè)置線邊庫(kù)區(qū)及配套工作臺(tái)，以承擔(dān)半成品、物料的管理和配送功能。在平面區(qū)域緊張的現(xiàn)狀下，充分利用層高的空間優(yōu)勢(shì)設(shè)置高層貨架及配套工作臺(tái)，承擔(dān)工裝架和部分周轉(zhuǎn)包裝箱的存放功能。

信息化及MES 布局。隨著研究所及事業(yè)部信息化建設(shè)的不斷深入發(fā)展，事業(yè)部已全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)紙化辦公。在每條生產(chǎn)線的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，均配置1 臺(tái)可供連接MES 系統(tǒng)的生產(chǎn)用電腦，負(fù)責(zé)接收每日生產(chǎn)安排，包括對(duì)生產(chǎn)任務(wù)的分發(fā)、領(lǐng)取、延期、掛起、提交等功能；隨同生產(chǎn)任務(wù)的下達(dá)，可接收與此任務(wù)相關(guān)的工藝文件、質(zhì)量跟蹤冊(cè)，便于員工按章作業(yè)；可連接有保密資質(zhì)的攝像設(shè)備，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全方位多媒體記錄。

（2）調(diào)試生產(chǎn)車間1

結(jié)合可回收式中央氦吹控制系統(tǒng)的能力改進(jìn)及氦吹工位的增建工作，使氦吹試驗(yàn)設(shè)備達(dá)到產(chǎn)能的最大化，明確調(diào)試生產(chǎn)車間1 的測(cè)試大廳以液壓類產(chǎn)品生產(chǎn)為主，將原有部分機(jī)電類產(chǎn)品調(diào)至調(diào)試生產(chǎn)車間2 的測(cè)試大廳（保留部分液壓產(chǎn)品）。同時(shí)，在中部區(qū)域合理規(guī)劃部分場(chǎng)地為臨時(shí)性研究型試驗(yàn)區(qū)域，以便為后續(xù)發(fā)展提供技術(shù)儲(chǔ)備。

按照生產(chǎn)工序合理性的原則，最大程度降低布局改造對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)進(jìn)度的影響，經(jīng)規(guī)劃，將結(jié)構(gòu)相近的部分產(chǎn)品集中布局，即合理利用中部大廳南側(cè)原先的設(shè)備周轉(zhuǎn)區(qū)域，集中規(guī)劃布置新增液壓產(chǎn)品的負(fù)載和能源設(shè)備。

在調(diào)試生產(chǎn)車間1 的東部區(qū)域，保留北側(cè)某液壓產(chǎn)品負(fù)載設(shè)備，同時(shí)向東延伸測(cè)試工位，將原先南側(cè)液壓產(chǎn)品調(diào)整至新增延伸工位上。由于液壓產(chǎn)品均需進(jìn)行高壓氦吹驗(yàn)收測(cè)試，在此調(diào)整后，可共同使用地面氦吹測(cè)試工位相關(guān)工裝及設(shè)備，便于生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)度和實(shí)施。南側(cè)全部為預(yù)留新產(chǎn)品調(diào)試負(fù)載設(shè)備用地。新增1 臺(tái)單機(jī)用電磁振動(dòng)臺(tái)，改變以往單機(jī)振動(dòng)驗(yàn)收試驗(yàn)需前往調(diào)試生產(chǎn)車間2 相關(guān)區(qū)域進(jìn)行的不利方式，將全部調(diào)試生產(chǎn)驗(yàn)收工序全部集中于調(diào)試生產(chǎn)車間1 完成，縮減產(chǎn)品工序周轉(zhuǎn)時(shí)間造成的浪費(fèi)。

調(diào)試生產(chǎn)車間1 西部區(qū)域?yàn)閷Ｓ梅辣O(shè)計(jì)，用于某產(chǎn)品調(diào)試和超高壓氦氣源驗(yàn)收試驗(yàn)工位，同時(shí)設(shè)置液壓產(chǎn)品點(diǎn)火試驗(yàn)用專用工位。

根據(jù)調(diào)試班組分工情況，在中部及東部區(qū)域另設(shè)置2 個(gè)獨(dú)立的單機(jī)能源產(chǎn)品氦吹驗(yàn)收專用區(qū)域，明確調(diào)試驗(yàn)收職能范圍。

（3）調(diào)試生產(chǎn)車間2

以相似結(jié)構(gòu)產(chǎn)品相鄰排列為基本原則，將調(diào)試生產(chǎn)車間2 按照液壓（單機(jī)產(chǎn)品）、機(jī)電產(chǎn)品劃分不同的生產(chǎn)單元。北側(cè)為批生產(chǎn)及在研階段液壓類產(chǎn)品的單機(jī)調(diào)試區(qū)域，中部及南側(cè)布置機(jī)電類產(chǎn)品的調(diào)試設(shè)備。

基于機(jī)電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各產(chǎn)品在設(shè)計(jì)新型負(fù)載設(shè)備時(shí)改變以往以單工位負(fù)載臺(tái)為主的模式，新增部分雙工位、四工位負(fù)載臺(tái)。此種方式極大地節(jié)約了生產(chǎn)面積，合理利用空間環(huán)境，降低了操作人員的勞動(dòng)時(shí)間及強(qiáng)度，有效提高了單位時(shí)間調(diào)試驗(yàn)收效率。

二、實(shí)踐效果

自生產(chǎn)線優(yōu)化布局改進(jìn)以來，各試驗(yàn)設(shè)備按照合理原則進(jìn)行布局，最大化利用空間優(yōu)勢(shì)；優(yōu)化了裝配、調(diào)配工序周轉(zhuǎn)路徑，降低了工序間周轉(zhuǎn)時(shí)間；各功能區(qū)域職能明確，更加貼近現(xiàn)有實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)，不僅顯著提高了效率，保障了科研生產(chǎn)進(jìn)度，而且降低了質(zhì)量隱患發(fā)生概率。

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，2016－2017 年事業(yè)部各項(xiàng)科研生產(chǎn)指標(biāo)完成情況，其中裝配線總成交付出廠開箱合格率為100%，備附件齊套率為100%，產(chǎn)品多余物問題數(shù)為0，車間按計(jì)劃節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)率為100%。與2017 年相比，2016 年單套產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短35%以上，全員勞動(dòng)生產(chǎn)率年增長(zhǎng)50%以上，2017 年人均工時(shí)完成2300 小時(shí)以上。

三、后續(xù)思路

現(xiàn)有科研生產(chǎn)布局模式仍需隨著預(yù)研及在研伺服產(chǎn)品種類的不斷增多而進(jìn)行實(shí)時(shí)的優(yōu)化和調(diào)整。在后續(xù)生產(chǎn)中，應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)持并行、效率、節(jié)約、均衡、柔性等原則，以科研生產(chǎn)效率最大化為目標(biāo)，不斷調(diào)整生產(chǎn)模式。

一是要考慮未來生產(chǎn)場(chǎng)地變化引起的模式調(diào)整。研究所依據(jù)總體規(guī)劃方案，已啟動(dòng)籌劃新建伺服產(chǎn)品生產(chǎn)廠房的相關(guān)工作。因此，在后續(xù)規(guī)劃中應(yīng)提早設(shè)計(jì)生產(chǎn)布局方案，在考慮現(xiàn)有不同生產(chǎn)階段產(chǎn)品的情況下，充分預(yù)估新產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展路徑，全面盤活新舊廠區(qū)的全部科研生產(chǎn)資源，使其既能保證各區(qū)域相對(duì)獨(dú)立、簡(jiǎn)便的生產(chǎn)模式，降低工序周轉(zhuǎn)需求，又能在需要時(shí)靈活調(diào)整生產(chǎn)布局，整合各類生產(chǎn)資源，形成區(qū)域間的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，以此確保按時(shí)、高效、保質(zhì)完成各項(xiàng)科研生產(chǎn)任務(wù)。

二是利用信息化手段科學(xué)排產(chǎn)。目前，在伺服產(chǎn)品生產(chǎn)中，如多任務(wù)交付節(jié)點(diǎn)的交織、各種生產(chǎn)資源和人力資源的矛盾沖突、任務(wù)生產(chǎn)節(jié)拍的設(shè)定等，都極大影響整個(gè)生產(chǎn)線的管理與運(yùn)行。通過研究基于模型的自主決策算法，構(gòu)建各種排產(chǎn)信息的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化采集和管理，使其具備智能排產(chǎn)和處理各種特殊情況的自主決策能力，充分利用現(xiàn)有資源，最大程度發(fā)揮生產(chǎn)能力，以體現(xiàn)科學(xué)管理創(chuàng)造效益的理念，進(jìn)而達(dá)到制作有效、可執(zhí)行的生產(chǎn)排程、排除計(jì)劃調(diào)度的人員風(fēng)險(xiǎn)、加快生產(chǎn)排產(chǎn)速度、提高企業(yè)生產(chǎn)決策支持的效果。

依據(jù)信息化排產(chǎn)手段，可進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工序間周轉(zhuǎn)流程，進(jìn)而促進(jìn)生產(chǎn)布局模式的再次深化調(diào)整。

三是以全流程柔性生產(chǎn)線為目標(biāo)進(jìn)行布局優(yōu)化。為適應(yīng)工業(yè)4.0 發(fā)展要求，著力研究全流程數(shù)字化制造技術(shù)，打通全流程內(nèi)原先相對(duì)閉塞的信息孤島，實(shí)現(xiàn)零件—元件—組件—單機(jī)—系統(tǒng)在制造過程的全部生產(chǎn)信息共享互通，需構(gòu)建數(shù)字化柔性裝調(diào)生產(chǎn)單元，并在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)布局模式，以適應(yīng)數(shù)字化工廠建設(shè)要求。

同時(shí)，應(yīng)積極學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)，靈活引入新型生產(chǎn)技術(shù)提高生產(chǎn)效率，并通過調(diào)研先進(jìn)制造設(shè)備，結(jié)合伺服產(chǎn)品自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，減少人工操作工序，提高自動(dòng)化裝配及測(cè)試驗(yàn)收所占比重。