侯 蕊，尹 紅，胡小星

(昆明理工大學機電工程學院，云南 昆明 650500)

隨著智能手機、平板電腦等電子產(chǎn)品市場需求的快速發(fā)展，給電容屏生產(chǎn)企業(yè)帶來了巨大的發(fā)展空間與前景的同時，也使得電容屏生產(chǎn)企業(yè)之間的競爭日益激烈，同時由于相關電子產(chǎn)品的價格在不斷下降，電容屏產(chǎn)品同樣也面臨著降價壓力。在電容屏生產(chǎn)線中，企業(yè)一般采用細分化后的各工序，雖然降低了作業(yè)難度，提高了作業(yè)效率，但同時也出現(xiàn)了一些問題，如:各工序節(jié)拍不平衡，作業(yè)人員工作情緒不高，員工流動性較大，影響生產(chǎn)線管理和生產(chǎn)穩(wěn)定性等[1]。為了解決因生產(chǎn)線各工序間節(jié)拍不一致而影響生產(chǎn)線作業(yè)效率提高的問題，就必須對生產(chǎn)線各工序的作業(yè)內容進行進一步分析和研究，通過作業(yè)測定和動作分析，對各工序的作業(yè)內容進行合理的分配調整和整合，使各工序之間的生產(chǎn)節(jié)拍時間趨于一致，進而提高生產(chǎn)線的平衡率[2－3]。生產(chǎn)線平衡優(yōu)化即對生產(chǎn)線中的全部工序進行均衡化，調整各工序作業(yè)負荷，以使作業(yè)時間盡可能相近。生產(chǎn)線平衡優(yōu)化技術是生產(chǎn)流程設計及作業(yè)標準化中最重要的方法體系[4]。

1 eM－Plant仿真軟件介紹

eM－Plant仿真軟件的發(fā)展歷史已有20多年，它是以色列Tecnomatix公司開發(fā)的面向對象的圖形式集成建模軟件，它的前身是SIMPLE++(Simulation in Production Logistics and Engineering Programmed in C++)，主要用于生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)過程建模與仿真的軟件系統(tǒng)，是處于仿真軟件行業(yè)地位領先的軟件之一，也是少數(shù)幾種支持面向對象的仿真軟件之一。用戶通過eM－Plant仿真軟件對所要研究的生產(chǎn)系統(tǒng)進行建模和運行仿真，通過仿真可以對生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)狀況、設備和人員的利用率以及生產(chǎn)線的瓶頸工序等進行分析和優(yōu)化，進而不斷消除生產(chǎn)線中瓶頸工序，使得生產(chǎn)線各工序間的負荷更為合理平衡，最終提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率[5]。

2 電容屏后段生產(chǎn)線現(xiàn)狀分析

a.電容屏生產(chǎn)流程。

圖1 電容屏生產(chǎn)線流程

以一般電容屏的生產(chǎn)為例，其生產(chǎn)工藝分為前、后段兩個流程。電容屏生產(chǎn)線流程如圖1所示[6]，圖中:1至11為電容屏前段生產(chǎn)線流程;12至27為電容屏后段生產(chǎn)線流程。本文以V公司電容屏后段生產(chǎn)線為主要研究對象。

b.電容屏生產(chǎn)線存在的問題。

通過在電容屏后段生產(chǎn)車間的工作和觀察，發(fā)現(xiàn)電容屏生產(chǎn)線在改善前生產(chǎn)線主要存在以下問題:電容屏生產(chǎn)線的各工序節(jié)拍不平衡;作業(yè)人員工作情緒不高、員工流動性較大，影響生產(chǎn)線管理和生產(chǎn)穩(wěn)定性;原材料來料問題主要表現(xiàn)在原材料到貨時間問題和原材料質量問題兩個方面。

基于以上問題，本文主要從生產(chǎn)方面對生產(chǎn)線進行分析改善。

c.電容屏生產(chǎn)線改善前相關數(shù)據(jù)。

根據(jù)原有的生產(chǎn)相關數(shù)據(jù)資料，對該電容屏后段生產(chǎn)線改善前的相關人員、設備、工時、產(chǎn)能等進行匯總(見表1)。

表1 改善前各工序的工時統(tǒng)計表

依據(jù)上述數(shù)據(jù)和生產(chǎn)線平衡率的相關計算公式，可以計算出改善前該生產(chǎn)線的平衡率及平衡損失率:

產(chǎn)品總加工時間=各工序的節(jié)拍時間總和 =∑Ti=28.51s;

生產(chǎn)線的節(jié)拍時間=最長工序節(jié)拍時間=maxTi=2.24s;

3 建模與仿真分析

a.系統(tǒng)建模與參數(shù)設置。

根據(jù)電容屏生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程，其改善前的仿真模型如圖2所示。按照eM－Plant仿真軟件要求，進行相關參數(shù)設置。

圖2 電容屏生產(chǎn)線改善前的仿真模型

b.仿真分析。

通過仿真模型對電容屏生產(chǎn)線單班(工作時長10.5h)實際作業(yè)過程進行了模擬，并對單班工作時間內各工序的作業(yè)情況進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，利用瓶頸分析器分析生產(chǎn)線的瓶頸工序。

改善前各個工序的工作狀態(tài)分析如圖3所示。

圖3 改善前各工序的工作狀態(tài)柱狀圖

如圖3所示，SP21(貼正面1∶1膜)和SP22(貼背面1∶1膜)兩個工序一直處于工作狀態(tài)，其之前所有的工序都出現(xiàn)不同程度的堵塞，說明貼正背面1∶1膜工序加工時間比其前面工序的時間都要長，所以導致前面工序的堵塞;而其后工序出現(xiàn)不同程度的等待，說明貼正背面1∶1膜后面的工序生產(chǎn)時間較其短，所以會產(chǎn)生生產(chǎn)等待。由此可見，該生產(chǎn)線不平衡，貼正背面1∶1膜工序為該生產(chǎn)線的瓶頸工序。

4 改善過程及效果分析

a.確定新的生產(chǎn)節(jié)拍。

根據(jù)公司的訂單要求，電容屏生產(chǎn)線生產(chǎn)量需要達到40kpcs/d，公司生產(chǎn)線實行的是兩班制生產(chǎn)方式，每班的工作時間為10.5h，根據(jù)原有的生產(chǎn)相關數(shù)據(jù)資料可知，每班的產(chǎn)量為20kpcs/d，計算出電容屏生產(chǎn)線目標節(jié)拍時間為:生產(chǎn)線目標節(jié)拍=生產(chǎn)線總加工時間/生產(chǎn)線所需產(chǎn)出量=10.5×60×60/(20×1000)=1.89s。所以以1.89s為各工序加工時間的上限，對生產(chǎn)線進行平衡分析，對于加工時間大于節(jié)拍時間的工序必須進行分析改善，使電容屏生產(chǎn)線作業(yè)時間少于節(jié)拍時間。

b.過程分析與改善。

通過將電容屏生產(chǎn)線的各工序作業(yè)時間與目標節(jié)拍時間比較可知，貼正面1∶1膜、貼背面1∶1膜以及覆積水膜的作業(yè)時間都超出了目標節(jié)拍時間，因而需對貼1∶1膜、覆積水膜工序進行改善分析。

(1)貼1∶1膜改善分析。

對貼1∶1膜做細分之后，可以很容易地發(fā)現(xiàn)，貼1∶1膜的時間主要是花在貼膜的過程中，因為貼膜過程為手工作業(yè)完成，很容易因人為原因導致貼偏。因貼偏造成的不良現(xiàn)象，不僅浪費工時，而且每天還造成大量膜的浪費，故針對貼偏問題需對貼膜的過程加以分析改善。

貼偏的原因主要是膜較柔軟，在貼的時候容易存在間隙而產(chǎn)生氣泡，因此考慮對貼膜治具進行改進，增加真空吸附治具進行貼膜。通過改善后，貼背面1∶1膜的工時從改善前的22.36s縮短到現(xiàn)在的17.93s，總共節(jié)省工時 4.43s，縮短了貼 1∶1膜的時間，提高了該工序的作業(yè)效率;同時貼膜工序中的貼偏、氣泡等不良現(xiàn)象得到了相應的改善，提高了工序良率。

不足之處:在對貼背面1∶1膜的改善過程中，因為將在背面1∶1膜上貼撕手工序移至貼背面1∶1膜之后，即在成品背面上再貼撕手，通過作業(yè)測定，之前貼撕手的標準工時為1.67s/pcs，之后在成品上面貼撕手的標準工時為3.50s/pcs，每貼一撕手要多花1.83s，這是因為將成品從吸塑盒中拿出來貼完撕手后，需再將剩余撕手放入吸塑盒中。

(2)覆積水膜改善分析。

改善前覆積水膜作業(yè)主要是通過手工進行覆膜，因成品是雙面覆膜，覆膜過程中要進行對位及翻轉作業(yè)，作業(yè)時如果不注意的話很可能造成成品掉落，導致成品劃傷及電容屏的功能不良。正因如此，覆膜工站所需的人員較多，且作業(yè)效率很難提升。同時手工覆積水膜的效果也不是很好，所覆的膜與成品接觸不嚴密，很容易掀起，甚至脫落。因此考慮采用機臺覆膜方式對電容屏進行覆膜，從公司的閑置物品中找來一臺之前生產(chǎn)電阻屏時所用的覆膜機，因該覆膜機在覆膜的時候是兩面積水膜上下同時進行的，可減少重復動作，提高作業(yè)效率。

經(jīng)過作業(yè)測定，用覆膜機覆1pcs成品的作業(yè)時間是3.73s;若2人作業(yè)，相當于1人作業(yè)時間增加1倍為7.46s，這比手工覆膜覆 1pcs的時間15.79s縮短了8.33s。同時用覆膜機覆膜，使得膜與成品之間的接觸更為緊密，一般不會出現(xiàn)掀起和脫落的情況，這也保證了覆膜的效果。

c.改善后數(shù)據(jù)。

改善后的電容屏后段生產(chǎn)線各工序的工時統(tǒng)計見表2。

表2 改善后各工序的工時統(tǒng)計表

依據(jù)上述數(shù)據(jù)和生產(chǎn)線平衡率的相關計算公式，可以計算出改善后該生產(chǎn)線的平衡率及平衡損失率:

產(chǎn)品總加工時間=各工序的節(jié)拍時間總和= ∑Ti=27.55s;

生產(chǎn)線的節(jié)拍時間=最長工序節(jié)拍時間=maxTi=1.88s;

由上述計算結果可知，電容屏后段生產(chǎn)線在改善后的平衡率為91.59%，較改善前生產(chǎn)線平衡率79.55%提高了12.04%，生產(chǎn)線每日產(chǎn)能提高了6200pcs，生產(chǎn)線每日直接作業(yè)人員減少了6人，每日直接節(jié)省資金為3800元。

d.改善后仿真分析。

改善后各個工序的工作狀態(tài)分析如圖4所示。

圖4 改善后各工序的工作狀態(tài)柱狀圖

由圖4可知，改善后生產(chǎn)線工序之間的堵塞和等待現(xiàn)象得到明顯的改善。通過對電容屏生產(chǎn)線貼正背面1∶1膜和覆積水膜作業(yè)工序的改善，縮短了工序加工作業(yè)時間，提高了生產(chǎn)線的平衡率、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)良率。

5 結束語

通過對V公司電容屏后段生產(chǎn)線的改善，使得電容屏生產(chǎn)線平衡率、產(chǎn)能、生產(chǎn)效率及產(chǎn)品良率等都有顯著的提高，從而降低了生產(chǎn)成本，滿足了客戶訂單需求。同時提高了公司電容屏產(chǎn)品在市場中的競爭力，對公司后續(xù)的持續(xù)改善及發(fā)展具有重要的作用和意義。

目前對V公司電容屏生產(chǎn)線的改善只是從基礎的IE方法方面進行研究，還存在許多不足之處。對生產(chǎn)線平衡改善是一個持續(xù)進行的過程，只有通過對生產(chǎn)線不斷的研究和分析，才能使生產(chǎn)線的平衡率、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品良率得到不斷提升，使得生產(chǎn)成本不斷下降。在未來對生產(chǎn)線平衡的研究中還可從IE方法在電容屏生產(chǎn)線平衡中的進一步運用、流水線生產(chǎn)模式的導入、快速換模、縮短生產(chǎn)線機種切換時間等方面進行進一步的改善。

[1] 羅振璧，朱耀祥，張書橋.現(xiàn)代制造系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004.

[2] Richard J Mayer.IDEF3 Process Description Capture Method Report[R].Los Angeles:United States Air Force Armstrong，1995.

[3] Bowman E H.Assembly line balaneing by linear programming[J].Operations Researeh，1960(8):385－389.

[4] 姚海鳳，馮勛省，郭丁俊.基于eM－Plant的汽車零部件生產(chǎn)線平衡技術的仿真研究[J].物流技術，2010(6):114－120.

[5] 施於人，鄧易元，蔣維.eM－Plant仿真技術教程[M].北京:科學出版社，2009.

[6] 胡小星.基于IE方法的電容屏生產(chǎn)線平衡研究[D].昆明:昆明理工大學，2013.