面向中小型制造業生產線改善方案設計及研究*

王佳林 孫江宏

(北京信息科技大學機電工程學院，北京100192)

目前，精益生產思想已應用于我國各制造業，生產線平衡是其核心思想之一，即最大限度降低在制品數量、減少生產過程浪費，提高生產效率[1]。通過運用工業工程(industrial engineering，IE)技術與方法，對生產流程進行設計和改造，在保證產品質量的前提下提高生產能力尤為重要。調研發現，我國傳統制造業中有85%的中小型企業作業方式粗獷，生產狀況不容樂觀，生產線效率低下，不平衡問題嚴重；10%的企業通過運用一定的IE技術進行改造，生產能力明顯提升；5%的企業大力推廣IE技術，具備強大的技術團隊，產能充足，效益可觀。因此，對數量龐大、產能不足、作業方式粗獷的中小型制造企業生產線進行合理改善，提升自身競爭力具有重要意義[2-3]。

通過研究發現，我國傳統家電制造企業存在生產效率低制造成本高生產過程浪費嚴重等問題，許多企業入不敷出，尤其是冰箱制造行業，大部分企業正面臨生死存亡的關鍵時期[4]。為改變這種現狀，本文提出一種基于IE方法的生產線改善標準流程，對企業生產流程設計及改造提供借鑒，幫助企業選擇合理的改善方案，提高生產效率。并以Z公司冰箱生產線為例，根據流程對其進行改善，改善過程注重以人為本、減少浪費、提升效率。

1 標準流程設計

對生產線進行設計與改善，首先掌握企業目前生產狀況，了解生產線加工工藝及工藝分布；然后采用“5W1H”提問技術：What、Why、When、Where、Who、How，與“ECRS”原則：取消、合并、重排、簡化，對生產系統中人、機、料、法、環進行分析[5-6]，找到目前生產線的問題所在；最后針對問題，結合企業現狀，制定合適的改善方案。改善過程要求由大及小，由面及點，從生產線布局到勞動者動作分析過程[7]，逐步實現精細化，直到取得良好的效果，改善流程如圖1 所示。

2 現狀分析

Z公司是一家以生產商用冰箱為主的輕型裝備制造企業，通過對Z公司冰箱生產線數月調研，發現生產效率低下、員工冗雜、現場布置不合理、存在瓶頸工位等問題。其生產線平面布置圖如圖2所示，工藝流程如圖3所示，工位作業現狀如表1所示。

根據表1工作作業時間，可得生產線平衡率為

式中：P表示生產線平衡率，Ti表示第i工位作業時間，生產節拍取工位最長作業時間，用C表示，N表示工位數。

表1 各工位作業現狀

假設每天有效工作時間為8 h，則目前生產線日產量為：8×60×60/1309=22(臺)。

根據實際記錄，三工位作業時間較長，限制生產效率，是整條生產線的瓶頸工位，工作內容主要包括領料、安裝控制器、安裝端子、安裝燈組、連接線路等。因此，運用圖 1 標準流程對生產系統人、機、料、法、環進行提問分析，并采用“ECRS”原則找到問題所在，通過提問方式來精簡作業；再運用流程程序分析法，根據圖2工藝流程，將加工工藝分為加工、檢查、搬運、等待、儲存五種狀態并對作業過程進行詳細記錄，見表 2。

表2 改善前連接線路作業流程程序分析表

從分析過程可以看出，作業過程中員工移動距離較多，大部分移動距離均是往返于工位與物料架之間，時間浪費嚴重另外，該工位作業動作過多且繁瑣，包括兩個耗時工序：連接線路與檢查線路。最終確定生產線空間布置與員工的作業方式存在問題。

3 改善方案設計

以瓶頸工位為研究對象，綜合考慮生產線每個工位作業情況，通過改善生產線布置，使各工位銜接更加合理，提高生產線柔性及設備利用率；然后對瓶頸工位的作業內容進行取消、合并、重排及簡化，達到精簡作業的目的。

3.1 空間布置改善

(1)將生產線改為U型布置，各工位分布在生產線內測。(2)每個工位增加一個操作臺，便于工人放置工具。(3)所有工位通過共用物料架的方式提高設備利用率，方便工位之間協作。

企業生產方式為彈性生產，當任務量較多，可酌情增加作業人員；當任務量較少，一工位員工可同時兼顧六工位，既有利于提高員工技能，同時能夠降低生產成本，提高工人效率。經過上述改善，縮短員工往返于物料架的距離，減少移動距離；操作臺的增加，工作更加方便，降低了動作復雜程度，減少拿取工具和零件的時間浪費，生產效率得到提高。改善后生產線布局如圖4所示。

3.2 作業流程改善

在對生產線空間布置進行改善的基礎上，結合流程程序分析表，對操作單元逐個分析，即利用取消、合并、重排、簡化減少操作單元數量，降低作業復雜程度，使員工動作之間銜接更加合理。分析與改善過程如下。

(1)取消1、5、10、12、17、21、25、37、42作業單元。將物料架空間布置改進之后，取消了員工在原來兩個物料架之間的走動，縮短了員工移動距離。(2)合并3、8、12、14、19、23、27作業單元。增加操作臺之后，可一次性將工具和零部件由物料架帶回操作臺，放在操作臺上，相較于之前，節省5次往返時間。(3)為減小員工負擔，將檢查線路工作分配給六工位員工，在冰箱下線之前進行檢查工作。(4)將五工位與四工位對換，與四工位員工共同完成接線工序，培養員工多項技能，提高工作效率。

4 改善效果評價

經過上述改善，各工位作業時間均有所減少，三工位員工作業單元數量由53個減少到34個，移動距離由55 m減少到13 m，整個作業過程耗時由1 309 s減少到636 s。工位之間銜接更加順暢，減少了工時浪費，減輕了員工負荷，提高設備利用率。改善后的工位作業情況如表3所示。

表3 改善后工位作業時間統計

改善前后工位時間對比如圖5所示，工位作業時間更加趨于均衡，消除了瓶頸工位。

計算生產線平衡率：

=79.1%

單日最大產能=8×60×60/798=36(臺)

改善后生產線平衡率提高了26 %，單日最大產能提高了14臺，提升接近原產能的64 %，改善方案取得了良好的效果。

5 結語

本文提出一種基于IE方法的生產線改善標準流程，并以Z公司冰箱生產線的為例，針對生產問題，運用“ECRS”分析技術與流程程序分析法對瓶頸工位進行分析；然后在生產線空間布置上進行改善；最后精簡員工作業流程，減少浪費。該方案最終得到了企業認可，在企業中得以實施，取得了良好的成效。本文的改善思想與流程對類似中小型家電制造企業的生產線優化具有一定的參考意義。