顧 曦,唐秋華

(武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院,湖北武漢,430081)

合理的車間設(shè)施布置可以使各種在制品和零部件以較高的效率在工廠里流動(dòng),從而縮短制造周期,降低生產(chǎn)成本。目前,車間布局優(yōu)化主要運(yùn)用系統(tǒng)布局規(guī)劃(systematic layout planning,SLP)方法對(duì)所研究系統(tǒng)的位置選擇、平面布置、物流分析、物料搬運(yùn)方式及運(yùn)輸工具的選擇等進(jìn)行具體的規(guī)劃與設(shè)計(jì),使各生產(chǎn)要素和子系統(tǒng)按照工業(yè)工程的要求得到合理的配置和布局,以組成高效率的生產(chǎn)集成系統(tǒng)[1]。

與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系ISO9000相比,ISO9001 2008版中特別加入了質(zhì)量過程控制的相關(guān)規(guī)定。質(zhì)量過程控制系統(tǒng)就是在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),工藝、機(jī)加工、裝配及檢驗(yàn)人員通過設(shè)計(jì)優(yōu)化、技術(shù)改進(jìn)、精密檢驗(yàn)等一系列技術(shù)手段將影響產(chǎn)品質(zhì)量的不確定因素和產(chǎn)品質(zhì)量缺陷減少到最低程度[2]。

目前,在我國(guó)中小型制造企業(yè)中存在大量機(jī)加工和裝配流程相混合的生產(chǎn)車間,這類車間通常采用與生產(chǎn)過程緊密結(jié)合的質(zhì)量檢測(cè)方法,以控制前期采購或加工的零部件質(zhì)量,并保證最終成品的整體性能。因此,面向質(zhì)量過程控制的車間布局規(guī)劃研究,是提高企業(yè)生產(chǎn)效率和管理水平、引導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變的一個(gè)重要課題。

1 研究背景

某機(jī)電有限公司的風(fēng)機(jī)車間主要生產(chǎn)客戶定制的供空調(diào)使用的交流離心風(fēng)機(jī)和大型軸流風(fēng)機(jī),有052、068、074、137等多個(gè)系列。每種風(fēng)機(jī)都是由定子組件、轉(zhuǎn)子組件和裝配組件3個(gè)部分構(gòu)成。該車間包含了從外購件檢驗(yàn)與組裝、零部件機(jī)加工到成品裝配等一套完整的工藝流程,前期的零部件質(zhì)量直接影響后期的裝配流程和成品質(zhì)量[3]。該車間的生產(chǎn)模式是典型的多品種小批量生產(chǎn),通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),其生產(chǎn)中存在以下問題:①車間物流與生產(chǎn)節(jié)奏不合拍,生產(chǎn)線不平衡;②車間物流不暢,物流路線交叉阻塞;③工序配合檢測(cè)不理想,需要提高檢測(cè)次數(shù),從而導(dǎo)致成本投入過高;④檢驗(yàn)反饋不及時(shí),在出現(xiàn)質(zhì)量事故以后會(huì)浪費(fèi)后續(xù)加工資源。

針對(duì)上述問題,本文擬采取兩個(gè)步驟對(duì)該車間布局進(jìn)行優(yōu)化,首先改進(jìn)面向質(zhì)量過程控制的生產(chǎn)工藝流程,然后運(yùn)用SLP分析方法改造車間布局。

2 面向質(zhì)量過程控制的生產(chǎn)工藝流程改進(jìn)

在目前多品種小批量的生產(chǎn)模式中,產(chǎn)品質(zhì)量不具備概率分布的統(tǒng)計(jì)特征[4]。機(jī)電產(chǎn)品的許多精確質(zhì)量特性值(如零件的尺寸、硬度、抗壓強(qiáng)度等)需要以質(zhì)量特性指標(biāo)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)值作為判斷產(chǎn)品批合格與否的依據(jù),這大大增加了質(zhì)檢工作量。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,風(fēng)機(jī)車間實(shí)施了覆蓋整個(gè)生產(chǎn)流程的全面質(zhì)量管理,但是仍然存在以下問題:

(1)質(zhì)檢工作量大。7個(gè)車間現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員負(fù)責(zé)對(duì)風(fēng)機(jī)的所有零部件以及風(fēng)機(jī)裝配的全面質(zhì)量檢測(cè)。在檢測(cè)周期為20 min的情況下,質(zhì)檢人員數(shù)量嚴(yán)重不足。

(2)分工不明確?，F(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員的工作內(nèi)容包括零部件加工精度測(cè)量、裝配精度測(cè)量、性能測(cè)量、數(shù)量統(tǒng)計(jì)以及員工操作規(guī)范檢查等。質(zhì)檢人員不斷地進(jìn)行著內(nèi)容不同的統(tǒng)計(jì)測(cè)量工作,接受大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),容易出現(xiàn)差錯(cuò)。

(3)質(zhì)檢層次單一。由于質(zhì)檢人員不足,工作類型復(fù)雜,沒有精力對(duì)獲得的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析,質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的有效性不足。

因此,結(jié)合風(fēng)機(jī)車間多重質(zhì)檢的質(zhì)量控制特點(diǎn),本文提出將固定點(diǎn)檢驗(yàn)和流動(dòng)檢驗(yàn)相結(jié)合、質(zhì)量檢驗(yàn)和生產(chǎn)流程相結(jié)合以及按產(chǎn)品的性質(zhì)和多重質(zhì)檢的不同目的為出發(fā)點(diǎn)的調(diào)整型質(zhì)量檢驗(yàn)方案。按照質(zhì)檢目的和檢驗(yàn)對(duì)象的性質(zhì)制定不同的質(zhì)量檢測(cè)手段,包括如下4種類型[5]:

(1)一般檢驗(yàn):在流水線上設(shè)置測(cè)量?jī)x器,或由生產(chǎn)者在生產(chǎn)過程中進(jìn)行測(cè)量,以彌補(bǔ)質(zhì)檢人員數(shù)量的不足。

(2)輔助檢驗(yàn):由加工或者裝配員工自檢,配合專職質(zhì)檢人員進(jìn)行周期性巡檢。

(3)關(guān)鍵檢驗(yàn):專職質(zhì)檢人員以較高精度或者特殊的測(cè)量工具進(jìn)行調(diào)整型抽樣檢驗(yàn),并配以加工工序自身的檢驗(yàn),以保證每道工序的誤差都在允許的范圍以內(nèi)。

(4)特殊檢驗(yàn):在生產(chǎn)過程質(zhì)檢的基礎(chǔ)上,由專業(yè)的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)人員運(yùn)用相應(yīng)的質(zhì)量分析手段,對(duì)其采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理,為生產(chǎn)決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

結(jié)合質(zhì)檢的風(fēng)機(jī)車間生產(chǎn)流程如圖1所示。

3 車間布局規(guī)劃

結(jié)合質(zhì)量控制單元,運(yùn)用SLP法對(duì)該風(fēng)機(jī)車間重新進(jìn)行布局規(guī)劃。通過生產(chǎn)和非生產(chǎn)物流分析,從工作流程的連續(xù)性、物料搬運(yùn)強(qiáng)度、質(zhì)檢的頻繁程度、質(zhì)檢的及時(shí)性、生產(chǎn)的配合程度等幾個(gè)方面入手,建立作業(yè)單位的相互關(guān)系,繪制作業(yè)單位的面積相關(guān)圖。根據(jù)國(guó)際慣例,用符號(hào)A、E、I、O、U、X表示關(guān)系等級(jí),其中A為最緊密,其余等級(jí)的緊密程度依次降低,各等級(jí)的系數(shù)值分別取4、3、2、1、0、-1[6]。

3.1 作業(yè)單位生產(chǎn)物流關(guān)系分析

該風(fēng)機(jī)車間主要生產(chǎn)052、068、074、137等4個(gè)系列的風(fēng)機(jī)。通過對(duì)產(chǎn)品加工、組裝等階段及各個(gè)工藝路線的分析,計(jì)算出每個(gè)工藝過程中各工序加工前的工件單件重量及產(chǎn)生的廢料重量,得到如表1所示的風(fēng)機(jī)日產(chǎn)量與物件搬運(yùn)重量。根據(jù)專業(yè)將車間劃分為如表2所示的5類14個(gè)工區(qū)。

表1 風(fēng)機(jī)日產(chǎn)量與物件搬運(yùn)重量Table 1 Daily output and weight of the object moved

表2 車間區(qū)域劃分Table 2 Zon ing of the workshop

根據(jù)車間工藝路線、風(fēng)機(jī)日產(chǎn)量和物件搬運(yùn)重量,對(duì)不包括質(zhì)檢區(qū)的作業(yè)單位搬運(yùn)作業(yè)對(duì)間的物流強(qiáng)度進(jìn)行匯總,如表3所示,并建立如圖2所示的作業(yè)單位物流關(guān)系。

表3 作業(yè)單位間的物流強(qiáng)度Table 3 Logistics strength between the operation units

圖2 作業(yè)單位的物流關(guān)系Fig.2 Logistics relationship between the operation un its

3.2 作業(yè)單位非生產(chǎn)物流關(guān)系分析

在非生產(chǎn)物流關(guān)系分析中,主要考慮質(zhì)量控制在生產(chǎn)工藝流程中的工作配合關(guān)系,質(zhì)檢區(qū)與車間其他區(qū)域的非生產(chǎn)物流關(guān)系如表4所示。

表4 作業(yè)單位的非生產(chǎn)物流關(guān)系Table 4 Non-logistics relationship between the operation units

3.3 作業(yè)單位綜合關(guān)系分析

由圖2和表4可以看出,該車間各作業(yè)單位之間的物流和非物流關(guān)系并不一致,為了確定各作業(yè)單位之間綜合關(guān)系的密切程度,將兩表進(jìn)行加權(quán)合并,物流關(guān)系和非物流關(guān)系的加權(quán)值均設(shè)為1,經(jīng)過處理后,該車間各作業(yè)單位的綜合關(guān)系如表5所示。

表5 作業(yè)單位的綜合關(guān)系Table 5 Comprehensive relationship between the operation units

3.4 車間布局方案

綜合上述分析,重點(diǎn)考慮綜合關(guān)系密級(jí)為A、E、I的作業(yè)區(qū)域,并結(jié)合車間各作業(yè)單位需要的面積和矩形的車間形狀,布置如圖3所示的作業(yè)單位面積相關(guān)圖。

根據(jù)車間作業(yè)單位面積相關(guān)圖,提出如圖4所示的車間布局方案。

從圖4中可以看出,由于考慮了質(zhì)量控制因素的影響,質(zhì)檢區(qū)(11、12、13區(qū))成為車間生產(chǎn)過程的核心。質(zhì)檢區(qū)將加工區(qū)和裝配區(qū)隔開,因此能夠更大程度地避免不合格產(chǎn)品進(jìn)入裝配線。同時(shí),在物理布局上,3個(gè)質(zhì)檢區(qū)相互接近,能提高其工作配合緊密度,質(zhì)檢流程在生產(chǎn)中能夠發(fā)揮更大的作用。該方案?jìng)?cè)重于對(duì)生產(chǎn)的全面控制,提高了車間生產(chǎn)的層次性。

圖3 作業(yè)單位面積相關(guān)圖Fig.3 Area relationship between the operation units

圖4 風(fēng)機(jī)車間布局方案Fig.4 Blower workshop layout scheme

4 結(jié)語

本文以某風(fēng)機(jī)車間為案例,在總結(jié)其生產(chǎn)中存在的問題基礎(chǔ)上,提出了與其生產(chǎn)工藝流程緊密結(jié)合的4級(jí)質(zhì)量控制措施,以保證最終成品質(zhì)量。然后,以SLP為工具,對(duì)車間生產(chǎn)過程中各個(gè)作業(yè)單位的物流與非物流關(guān)系進(jìn)行分析,結(jié)合作業(yè)單位需要的面積,提出最終的車間布局方案,該方案在實(shí)際應(yīng)用中獲得了良好的效果。同時(shí),面向質(zhì)量過程控制的車間布局規(guī)劃方法,對(duì)于我國(guó)中小型制造企業(yè)的車間布局優(yōu)化也有一定的指導(dǎo)意義。

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