男襯衫生產流水線模塊化優(yōu)化設計

宋瑩，丁乙烜

(遼東學院 服裝與紡織學院，遼寧 丹東 118003)

隨著服裝產業(yè)信息化、智能化的快速發(fā)展，服裝企業(yè)需對服裝生產流水線進行優(yōu)化設計，實現高速、高效及低成本生產，從而在激烈的市場競爭中立于不敗之地[1]。服裝生產流水線的模塊化生產作為一種快速反應的新興生產組織形式，在服裝生產加工過程中，通過將傳統(tǒng)工序流程中相同或相近的作業(yè)形式、作業(yè)部位及作業(yè)設備重新編排，以模塊為生產單位劃分服裝生產工序，實現服裝生產流水線的優(yōu)化重組，提高生產線平衡率[2]。 目前關于服裝模塊化生產的研究已取得一定的成果。李克兢等[3]通過驗證流水線平衡率的數學模型，對生產流水線進行優(yōu)化設計，開發(fā)出服裝流水線高效快速反應系統(tǒng)。劉紅曉[4]基于網絡定制特點，將男襯衫的款式進行模塊化設計，幫助企業(yè)實現差異化生產。張曼等[5]在研究現有流水線生產模式的基礎上，提出面向大批量服裝生產的模塊化制造系統(tǒng)的重組構想，以高效低成本的特點實現了產品系統(tǒng)的柔性制造。蘇軍強等[6]通過分析傳統(tǒng)的服裝傳輸方式，提出了以模塊為單元的加工組合構想，并總結出模塊傳輸系統(tǒng)的關鍵技術及其優(yōu)勢。BALDWIN C Y等[7]以標準模塊單元為基礎，將性質與工序相近的模塊相互轉換，根據不同需求組合成新產品。上述研究從多角度對模塊化服裝生產進行了分析，但缺乏與服裝企業(yè)實際應用的結合，實踐成效尚未得到充分論證。文中與丹東市某服裝企業(yè)合作，選取該企業(yè)即將實際投入生產的一款男襯衫為研究范例，從產品部件及生產工序入手，對男襯衫的生產流水線進行模塊設計，優(yōu)化重組瓶頸工序，從而實現模塊化生產流水線的優(yōu)化設計，提高生產平衡率。

1 流水線生產平衡率

1.1 生產平衡率的定義

服裝生產平衡率也稱服裝生產編制效率(E)，用來表示服裝生產流水線中作業(yè)工序的分配平衡程度，是評價流水線規(guī)劃管理水平的重要指標。服裝生產流水線的生產平衡率越高，說明該流水線的同步化程度越高，生產效率也越高。通常一條生產流水線平衡率達到85%以上才屬于有效的編制效率[8],編制效率低于該值的生產線不具備投入生產的條件，生產平衡率的具體評判標度見表1[9]。

表1 生產平衡率評判標度

1.2 生產平衡率的計算

影響流水線生產平衡率的主要因素包括流水線單件產品的標準總加工時間(T)、流水線作業(yè)節(jié)拍(TP)、流水線瓶頸節(jié)拍(即該流水線中用時最長的工序時間)(TB)及流水線中作業(yè)人員數N。其中:流水線作業(yè)節(jié)拍(TP)的計算公式為

TP=T/N;

流水線生產平衡率(E)的計算公式為

E=TP/TB。

如果一條服裝生產流水線中存在兩個或以上瓶頸節(jié)拍，則按最大瓶頸節(jié)拍計算該生產流水線的生產平衡率。當流水線不存在瓶頸節(jié)拍時流水線生產平衡率(E)的計算公式[10]為

E=T(N×TP)。

2 男襯衫工藝信息及模塊劃分

2.1 男襯衫工藝信息

選取某服裝企業(yè)即將實際投入生產的一款男襯衫為研究對象，該男襯衫具體款式如圖1所示。衣身門襟設有6粒扣，左前身設有胸袋，后衣身有托肩、褶裥，領子為方形襯衫領，平底擺，袖口設有開衩。對該款男襯衫進行工序拆分，得到男襯衫工藝流程，具體如圖2所示。

圖1 男襯衫款式Fig.1 Style of man's shirt

2.2 男襯衫模塊劃分

2.2.1產品部件模塊 根據男襯衫的款式特征，可將其產品部件劃分為衣身、袖子及領子3個一級模塊，其中衣身模塊可以細分為前衣身、后衣身、托肩、里襟襯、門襟襯、口袋與袋口襯7個二級模塊；袖子模塊可細分為袖片、袖頭、袖頭襯、大袖衩、大袖衩襯、小袖衩與小袖衩襯7個二級模塊；領子模塊可細分為翻領、翻領襯、領座與領座襯4個二級模塊，具體模塊劃分如圖3所示。

2.2.2工藝模塊劃分 在服裝工藝模塊的劃分過程中，獨立產品部件模塊的工序，根據工序性質及順序，對其工藝進行模塊重組；根據模塊化服裝生產的需求，每個工藝模塊內至少包含2個獨立工序。在男襯衫產品部件模塊的基礎上，按照男襯衫的縫制工藝流程進一步劃分出縫制工藝模塊，及模塊中各部位工序的生產信息，具體見表2。通過表2可知，衣身模塊的總工時為286 s，袖子模塊的總工時為275 s，領子模塊的總工時為181 s，連接模塊的總工時為571 s；男襯衫的單件產品加工時間T為1 313 s，已知該企業(yè)日生產時間為8 h，日生產計劃為820件，可得出該流水線的節(jié)拍TP為35 s，流水線所需工人數為38人。

圖2 男襯衫工序Fig.2 Flow chart of man's shirt

圖3 男襯衫模塊劃分Fig.3 Module division of man's shirt

3 男襯衫流水線模塊化優(yōu)化

3.1 模塊化設計方法

文中不同于傳統(tǒng)的以整個流水線為單元進行優(yōu)化設計的方式，采用模塊為單元，對流水線各部位工序進行優(yōu)化重組。

在相同模塊中存在需要拆分或兼顧組合的工序，且工序之間為并列性質時，相關工序之間可忽略序號先后，根據實際生產需要進行工序拆分或兼顧組合。例如衣身模塊中的4，5，6號工序在性質上屬于并列工序，在5號工序沒有作業(yè)之前，可以將4和6號工序進行組合。相同的模塊內存在不同的加工部件時，在滿足相同部件內各工序先后順序的前提下，同時要確保各部件之間的正確作業(yè)順序。例如在連接模塊中的12，13號工序，在12號工序沒有開始作業(yè)的情況下，13號工序不能與34號工序進行組合作業(yè)。在此基礎上，當相同模塊中的工位和工序經過重新編制組合后，如出現標準生產時間少于流水線節(jié)拍的現象，可將該工位和工序的浮余時間兼顧到存在瓶頸節(jié)拍的工位和工序中，從而減少或降低流水線的瓶頸節(jié)拍數量與時間，避免產品積壓。

表2 男襯衫工藝模塊劃分及信息

3.2 模塊優(yōu)化結果及驗證

根據服裝生產線模塊化優(yōu)化設計的原則和方法，以模塊為優(yōu)化單元，對男襯衫的生產加工工序進行重新編制和兼顧組合。各模塊優(yōu)化后的工序工位分配見表3。

以衣身模塊為例，通過表3可知，男襯衫流水線的衣身模塊經過優(yōu)化設計后作業(yè)人數為8人，模塊節(jié)拍TP為36 s；衣身模塊中的瓶頸節(jié)拍TB為37 s；模塊的流水線生產平衡率為97.3%。領子模塊經過優(yōu)化設計后作業(yè)需求人數為5人，模塊節(jié)拍TP為36 s，模塊瓶頸節(jié)拍TB為37 s，模塊生產平衡率E為97.3%；袖子模塊經過優(yōu)化設計后作業(yè)需求人數為8人，模塊節(jié)拍TP為34 s，模塊瓶頸節(jié)拍TB為36.5 s，模塊生產平衡率E為93.2%；同理可得出，連接模塊經過優(yōu)化設計后作業(yè)需求人數為16人，模塊節(jié)拍為35 s，模塊瓶頸節(jié)拍為37 s，模塊生產平衡率為94.6%；男襯衫流水線作業(yè)人數共為37人，比優(yōu)化之前減少1人。

表3 優(yōu)化后的工序工位分配

4 結語

1)以模塊為單元對流水線進行優(yōu)化，可以減少人員的流動與設備調整距離和時間；

2)對男襯衫各工藝模塊重新編制后，衣身模塊與領子模塊的生產平衡率均為97.3 %，袖子模塊及連接模塊的生產平衡率分別為93.2%和94.6%，屬于高效流水線編制；

3)以模塊為單位對男襯衫流水線進行優(yōu)化設計可以節(jié)約作業(yè)人數、消除工序瓶頸、避免制品積壓，最終實現提高生產效率的優(yōu)化目標。