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        航天電子單機(jī)流水線生產(chǎn)模式研究

        2014-12-23 11:34:34
        科技視界 2014年2期
        關(guān)鍵詞:電裝高級工工步

        董 振

        (上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院,中國 上海200240)

        1 問題的提出

        航天電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜、技術(shù)含量高、質(zhì)量要求高、檢測環(huán)節(jié)多且所有物料實行批次號、序列號管理。生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化水平不高,作業(yè)層基本仍以技術(shù)工人配以工裝工具手工操作為主,車間調(diào)度主要任務(wù)是將產(chǎn)品按照模塊進(jìn)行工作量分解后下發(fā)給相應(yīng)的工人,然后按照以往經(jīng)驗周期流轉(zhuǎn)產(chǎn)品進(jìn)入下一道工序。[1]

        這種簡單、粗放的生產(chǎn)模式與當(dāng)今要求快速響應(yīng)的科研任務(wù)形勢格格不入。如何在工藝路線設(shè)計、生產(chǎn)、流轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程管理,在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下盡可能縮短工期,成為企業(yè)今后生存發(fā)展和爭取更多科研生產(chǎn)任務(wù)所必須解決的現(xiàn)實問題。

        本文以某單位電裝車間產(chǎn)品流水線生產(chǎn)模式改造為背景。該車間產(chǎn)品主要包括:電纜網(wǎng)、電控機(jī)柜和電子單機(jī)三大類。其中電子單機(jī)由于對人員素質(zhì)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)工序等方面的要求均遠(yuǎn)高于其它兩類產(chǎn)品,故在此以電子單機(jī)作為具體研究對象。

        通過對傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的總結(jié)歸納,車間目前存在的主要問題如下:[2-3]

        (1)對各工序的作業(yè)時間未進(jìn)行定量采集、整理。因此管理人員無法對產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行計算并制定車間具體作業(yè)計劃;

        (2)傳統(tǒng)模式的產(chǎn)品裝配過程存在的等工、工位間流轉(zhuǎn)和返工等客觀增加產(chǎn)品制造周期及生產(chǎn)成本的環(huán)節(jié);

        (3)傳統(tǒng)生產(chǎn)線平衡度較低,各工位負(fù)荷不均衡,經(jīng)常出現(xiàn)等工現(xiàn)象,產(chǎn)品生產(chǎn)效率低下。

        當(dāng)然導(dǎo)致車間出現(xiàn)以上問題的因素很多,歸根結(jié)底是因為沒有在對生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行定量信息采集的基礎(chǔ)上進(jìn)行各工序間的整合管理,從而出現(xiàn)工序、甚至是部套級的作業(yè)負(fù)荷不均衡,由此造成工作效率低、制造成本高的不利局面。

        本文主要目的旨在以單子單機(jī)的生產(chǎn)過程為例,運用工業(yè)工程相關(guān)理論知識,通過分析工序作業(yè)時間,實現(xiàn)典型產(chǎn)品的工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化、時間標(biāo)準(zhǔn)化、操作標(biāo)準(zhǔn)化,進(jìn)而為建立高效可靠的電裝生產(chǎn)線提供科學(xué)的依據(jù)。

        2 傳統(tǒng)生產(chǎn)流程分析[4-7]

        以某型號天線驅(qū)動控制器為例,整個工藝過程包括15道工序:(1)準(zhǔn)備;(2)焊接電連接器;(3)焊接轉(zhuǎn)接插排;(4)整機(jī)布排線;(5)準(zhǔn)備;(6)元器件預(yù)熱;(7)元器件搪錫;(8)元器件成型;(9)印制板焊接;(10)單板調(diào)試;(11)整機(jī)裝焊;(12)整機(jī)調(diào)試;(13)粘貼熱敏電阻;(14)整機(jī)調(diào)整;(15)單機(jī)封蓋。工藝流程圖如圖1所示。

        圖1 典型電子單機(jī)工藝流程圖

        另外根據(jù)目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀,產(chǎn)品各道工序的質(zhì)量保證主要依靠技術(shù)工人具備相應(yīng)的技能水平。目前車間工人技能水平與所能從事的產(chǎn)品對應(yīng)關(guān)系如下表1所示。各技能等級人員數(shù)量的分布呈金字塔形,即初、中級水平人員數(shù)量多,高水平人員數(shù)量相對較少。

        表1 技術(shù)工人等級和產(chǎn)品關(guān)系對照表

        車間結(jié)合以往生產(chǎn)實際經(jīng)驗,采用若干組合工序作為一個工作站,調(diào)度人員負(fù)責(zé)產(chǎn)品在工作站之間的流轉(zhuǎn),形成如表2所示的生產(chǎn)流程。

        根據(jù)圖1計算單機(jī)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式作業(yè)時間分布如圖2:

        圖2 傳統(tǒng)工藝流程時間分布圖

        由表2和圖2可以看出該生產(chǎn)模式存在以下不足:

        1)計劃調(diào)度系統(tǒng)為保證生產(chǎn)計劃節(jié)點,將單機(jī)的三塊印制板同時分配給三名高級工,每人前期的工具預(yù)熱準(zhǔn)備和元器件搪錫、成型等準(zhǔn)備工步顯得重復(fù)。

        2)因為三塊印制板裝焊繁瑣程度不同,通常情況下電裝結(jié)束的先后順序為切換板——供電板——CPU板,而工作站5的調(diào)試順序則是供電板——CPU板——切換板。因此產(chǎn)品會在此工作站出現(xiàn)等工現(xiàn)象,使之前節(jié)省出的時間形成浪費。

        3)在工序2、3、4、6的工作站均需要配置一名高級工,即使有一人兼崗工序6,單機(jī)生產(chǎn)過程中仍然有三名高級工的需求,在發(fā)揮人工技能效率方面較顯奢侈。

        表2 電子單機(jī)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式分析表

        3 優(yōu)化流水線生產(chǎn)模式

        3.1 優(yōu)化方案

        在通過對傳統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)模式進(jìn)行工步細(xì)分和統(tǒng)計測定各工步作業(yè)時間的基礎(chǔ)上,根據(jù)生產(chǎn)實際對各作業(yè)元素可進(jìn)行必要的簡化重組,本方案優(yōu)化內(nèi)容分析如下:

        1)由于繼電器焊接與電連接器、轉(zhuǎn)接插排的焊接方式相似,故將該工步納入工作站1作為非靜電敏感電裝作業(yè)工作站。

        2)對表2工序2、3、4中的相似工步內(nèi)容進(jìn)行合并作為一個獨立工序,安排一名電裝中級工在此工序作業(yè),作為元器件前處理工作站。

        3)將三塊印制板的元器件釬焊等工步合并作為一個獨立工序,保持一名電裝高級工的配置,作為靜電敏感元器件裝焊工作站。

        優(yōu)化后的單機(jī)流水線生產(chǎn)模式如表3。

        根據(jù)圖1工藝流程圖計算電子單機(jī)優(yōu)化后的作業(yè)時間分布,如圖3。

        表3 電子單機(jī)優(yōu)化生產(chǎn)模式分析表

        圖3 優(yōu)化后工藝流程時間分布圖

        3.2 優(yōu)化效果比較

        3.2.1 定性比較

        首先,從圖2與圖3的工藝流程時間分布圖可以明顯看出,優(yōu)化剔除了調(diào)試環(huán)節(jié)的等工現(xiàn)象,時間節(jié)省3小時。其次,三塊印制板的電裝由3名高級工并行生產(chǎn)變成完成1名高級工和1名中級工的串行生產(chǎn),減少占用2名高級工。再次,從質(zhì)量控制角度,將關(guān)鍵的印制板電裝相對集中作業(yè)有利于保證其品質(zhì)和原始記錄的一致性。

        3.2.2定量比較

        計算兩種生產(chǎn)模式的生產(chǎn)線負(fù)荷率、平衡延遲率等指標(biāo)對優(yōu)化效果進(jìn)行比較評價。[4]

        其中:P表示流水線節(jié)拍,Z表示工作站數(shù)量,∑t表示總作業(yè)時間。

        表4 流水線優(yōu)化前后效果比較

        4 結(jié)論

        在對電子單機(jī)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行工步細(xì)化、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和確定額定工時等工作的基礎(chǔ)上,結(jié)合實際生產(chǎn)過程中遇到的等工、產(chǎn)品品質(zhì)一致性不佳等問題,運用流水線作業(yè)思想,對單機(jī)電裝調(diào)試過程進(jìn)行了重組優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果顯示:單件產(chǎn)品工藝流程總時間明顯縮短,消除了過程中的等工現(xiàn)象,提高了高技能人員的勞動效率,使得單機(jī)流水線生產(chǎn)模式的實際運用效果得到一定程度的優(yōu)化和改善。

        [1]巴杰,伍書劍.航天型號多項目資源調(diào)度方法研究[J].宇航學(xué)報,33(10):1552-1556.

        [2]《運籌學(xué)》教材編寫組.運籌學(xué)[M].3 版.北京:清華大學(xué)出版社,2005:213-233.

        [3]陳寶林.最優(yōu)化理論與算法[M].2 版.北京:清華大學(xué)出版社,2005:452-459.

        [4]樊迅,闞樹林,邊瀟.電抗器裝配生產(chǎn)線的作業(yè)分析與平衡研究[J].機(jī)械制造,49(557):83-86.

        [5]曾敏剛,李雙.電源適配器生產(chǎn)現(xiàn)場改善與裝配線平衡[J].工業(yè)工程,13(6):117-122.

        [6]劉穎,靳志宏.多品種小批量生產(chǎn)環(huán)境下表面貼裝生產(chǎn)線的平衡優(yōu)化[J].大連海事大學(xué)學(xué)報,38(2):87-90.

        [7]李同正,楊才君,孫林巖.混流裝配線平衡和排序問題研究綜述[J].河南科學(xué),30(7):900-906.

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