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        某電泵裝配廠生產線的改善及方案的評價

        2016-11-01 11:06:57昋莉婷葛安華
        工業(yè)工程 2016年4期
        關鍵詞:關聯(lián)度生產線工人

        昋莉婷,葛安華

        (東北林業(yè)大學 工程技術學院,黑龍江 哈爾濱 150040)

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        某電泵裝配廠生產線的改善及方案的評價

        昋莉婷,葛安華

        (東北林業(yè)大學 工程技術學院,黑龍江 哈爾濱 150040)

        以某企業(yè)電泵裝配生產線為研究對象,分別采用價值分析技術、“一個流”技術以及工作研究技術分析了企業(yè)現(xiàn)有生產線中存在的問題,提出了以上3種改善技術各自的改善方案。為了比較3種技術對該企業(yè)生產線的改善效果,運用TOPSIS法和灰色關聯(lián)度法對改善方案進行綜合評價,得出了“一個流”技術對該企業(yè)生產線改進取得的效果最佳,其次為工作研究技術,最后為價值分析技術的結論。

        價值分析; 一個流; 工作研究; 改善; 評價

        價值分析技術、“一個流”技術和工業(yè)工程中的工作研究技術是改善生產線、提高生產系統(tǒng)效率的主要技術,然而采用多種技術手段進行生產線的改善往往不僅不易取得預期的效果,有時還會帶來嚴重的混淆和困擾。向雷等[1]以工業(yè)工程理論為基礎對某企業(yè)裝配生產線進行改進,實現(xiàn)了提高效率、提高產能的目的。董鵬等[2]在精益思想指導下改進企業(yè)原有生產線并取得了明顯的效果。國內外其他學者也對企業(yè)生產線的改善與設計進行了大量的研究,然而對于改善過程中所涉及到的具體技術研究甚少。因此為保證以最小的精力投入獲得最佳的改善效果,應選擇對本企業(yè)生產線最合適的改善技術,以此為指導改善生產線。本文選擇常用的3種生產線改善技術進行分析,通過綜合評價確定3種技術的改善效果。

        1 改善技術介紹

        1.1價值分析技術

        價值分析將作業(yè)者活動分為3類:

        1) 很明確能創(chuàng)造價值的步驟,如產品的加工過程[3];

        2) 不創(chuàng)造價值,但在現(xiàn)有技術下是不可避免的活動如裝卸、檢驗等[3];

        3) 不創(chuàng)造價值,可以立即取消的步驟[3]。

        對于生產中的活動,可利用價值分析技術找出創(chuàng)造價值與不創(chuàng)造價值的環(huán)節(jié),取消第3類活動,減少第2類活動。

        1.2“一個流”技術

        “一個流”生產是在準時制生產方式(在需要的時間按照需要的數(shù)量取得需要的產品[4])的基礎上由企業(yè)首先提出的。

        “一個流”生產要求將生產線設計成“U”型,這種布置與傳統(tǒng)生產線的不同之處在于:前者的操作者在線內作業(yè),一個操作者可能操作幾個工序[5]。“U”型生產線上操作工人數(shù)計算方法如下:

        工人數(shù)=工序作業(yè)時間之和/節(jié)拍時間。

        在此基礎上可通過各工序的時間確定每位操作工人的工作內容。

        “一個流”生產要求生產同步,整個生產活動按統(tǒng)一的流水節(jié)拍進行。

        “一個流”生產要求現(xiàn)場實行“5S”管理?!?S”管理源于日本企業(yè)廣泛采用的現(xiàn)場管理方法,它通過開展以整理、整頓、清掃、清潔和素養(yǎng)為內容的活動,對生產現(xiàn)場中的生產要素進行有效管理[6]。

        “一個流”生產要求遵守零浪費原則。

        “一個流”生產要求遵守內部用戶原則。

        每道工序是前道工序的客戶,是后道工序的供應商,每位操作工人應該確保提供合格的產品。整個工作過程無需再設立質量檢驗環(huán)節(jié)。

        1.3工作研究技術

        在對存在問題分析基礎上,利用ECRS(取消、合并、重排、簡化)四大原則,結合動作經(jīng)濟原則進行改進[7]。

        動作經(jīng)濟原則要求減少動作數(shù)量、雙手同時進行動作、縮短動作距離、輕松動作。

        2 現(xiàn)狀及存在的問題

        某企業(yè)主要從事電泵的生產,其中組裝是整個電泵生產過程中最關鍵的過程。該企業(yè)產品組裝車間共有12條相同的流水生產線,呈“一”字型排布,每條裝配線上有13個工位,配置操作工人27人,每天工作8 h,工資80元/d,日產量810臺,客戶需求量800臺/d,生產節(jié)拍為36 s,現(xiàn)采用秒表測時法測得每道工序的時間,改進前組裝流程程序圖如圖1所示。

        目前該裝配線上工序、人員安排不合理,作業(yè)現(xiàn)場物流、人流混亂,這些因素導致生產線平衡率僅為68.59%(生產線平衡率=各工序時間總和/( 節(jié)拍×工位數(shù)))[8],產品質量難以保證、車間事故頻繁發(fā)生。

        針對現(xiàn)有生產線存在的問題尋找改善途徑,運用價值分析技術找出裝配生產線中非增值的工作過程,進行改善得到方案1;運用“一個流”技術進行改善,平衡生產線,得到方案2;運用工作研究技術找出不合理處予以改進得到方案3。改善后各選擇其中(共有12條產線)1條生產線試行,其余9條生產線仍按原方法運作。

        3 生產線的分析改善

        3.1價值分析

        電泵組裝過程主要由3個方面構成。

        1) 組件裝配過程,這是產品組裝必須存在的過程,屬于完全創(chuàng)造價值的活動。

        2) 質量保證方面,包括檢驗及粘貼各種標識的過程,這是產品組裝過程中必不可少的過程,但是其不直接創(chuàng)造價值,應盡量減少。

        3) 電泵組裝過程中不創(chuàng)造價值,可被視為“浪費”的活動,諸如“等待”這樣的過程,通過改進裝配生產線予以取消。

        第13項工作“手拉焊接線檢驗”是為了檢驗焊接工人是否焊接牢固,由多次試驗發(fā)現(xiàn):在工人熟練掌握焊接技術的條件下,一次焊接就能保證焊接質量[9]。通過培訓使其成為熟練工人,取消焊接后的檢驗工序。

        在第34、35項工作過程中,在“質量安全標識上”設有“警告標識”的內容,取消“警告標識粘貼”這項工序。改進后所需時間為5 s。

        在整個產品組裝過程中,“傳送”的次數(shù)較多,每次運輸?shù)木嚯x較長,由流程圖可知傳送多達12次,距離長達23.1 m。耗時較多,同時占用廠房空間。通過現(xiàn)場觀察可知,工位間距離保持2 m之內設備及工人均可正常工作,現(xiàn)將傳送距離超過2 m的工位上的設備重新布置,使與上一個工位的設備保持2 m的距離。

        圖1 電泵組裝流程程序圖

        第28項工作內容“等待”的產生是由于只有待泵體表面的漆風干后才能進行第30項工作內容“安裝提手”過程,現(xiàn)在噴漆設備附近安裝小風扇,使其快速風干,避免等待的浪費。

        以上分析根據(jù)價值分析標準可知第34項工作內容及整個組裝過程中的“傳送”都屬于第2類活動,不直接創(chuàng)造價值,但是經(jīng)過改進可以減少?!笆掷附泳€檢驗”及噴漆后的“等待”屬于第3類活動,通過改進直接消除。

        采用價值流分析技術改善后,生產線平衡率為69.67%,較先前提高1.08%,周程時間縮短38.4 s,產品在線上傳送距離減少了2.2 m,生產線長度也隨之減少,線上設備排列更加緊湊,生產線上所需工人比原來減少2人。

        3.2“一個流”分析

        通過分析發(fā)現(xiàn)可以將“警告標識粘貼”、“質量安全標識粘貼”、“條形碼粘貼”這3道工序合并為“粘貼工序”,合并后所需時間為6 s。

        為排除裝配過程中的浪費,噴漆后的“等待”過程應該被取消,現(xiàn)在“噴漆”設備附近安裝風扇用于油漆的風干。

        取消對焊接質量的檢驗過程,規(guī)定操作工人在焊接時保證焊接質量,為下一道工序提供合格裝配品。

        現(xiàn)將生產線按產品原則排列,產品原則布置也稱裝配線布置、流水線布置或對象原則布置,是一種根據(jù)產品制造的步驟安排設備或工作過程的方式[10]。

        通過計算可知生產線上所需操作工人數(shù)為9人,根據(jù)工序時間及人員數(shù)量分配工作內容,并將生產線呈“U”型布置,得到操作工人的作業(yè)任務分配表和作業(yè)時間圖,如表1,圖2所示。

        表1 改進后操作工人作業(yè)任務分配

        圖2 改進后操作者作業(yè)時間圖

        成立“多能化作業(yè)員培訓小組”,依據(jù)工作內容對操作工人進行培訓,實現(xiàn)“一人多崗”,作業(yè)標準化。

        進行以上改進后要在裝配車間實行“5S”管理。首先將電泵裝配現(xiàn)場中暫時不用或者無法使用的設備、工夾具等清除;其次將需要的物品分門別類擺放整齊。在設備附近擺放操作必要的工具、夾具、量具,并使用標示牌標明放置物品的名稱和作用;每天規(guī)定操作工人下班前清掃工作現(xiàn)場的灰塵、油污等,保證機器和工裝夾具的整潔;實行了前“3S”后將其深入,做到不制造浪費,不破壞前“3S”的成效;最后成立“5S”培訓小組培養(yǎng)作業(yè)人員遵守現(xiàn)場規(guī)章制度的意識。

        該企業(yè)采用“一個流”技術分析改善電泵裝配生產線后生產線平衡率達到93.99%,由圖2可知操作者作業(yè)負荷基本均衡。操作時間較原來縮短8 s,整個裝配過程連續(xù)、不停滯,無等待、不良品、人員、物料及其他形式的浪費,裝配現(xiàn)場環(huán)境得到明顯改善。

        3.3工作研究分析

        經(jīng)現(xiàn)場觀察,在第9項工作“安裝熱保護器”處存在“獨臂式”作業(yè),該道工序的操作工人右手一直持住氣動工具不動,左手先拿熱保護器放好,接著再用左手拿兩顆自帶墊片的螺絲并將其放好,整個安裝過程都是左手在動?,F(xiàn)將氣動工具放置于熱保護器安裝設備旁固定貨架處,便于拿取。操作者進行安裝工作時左手拿熱保護器,同時右手拿起自帶墊片的螺絲,右手放好螺絲時拿起氣動工具,使兩只手負荷平衡。工人雙手動作協(xié)調,才不容易疲勞[11]。

        第27項工作是由“烘干”及“噴漆”兩部分組成,“烘干”是為了烘干泵體上的水,然而后續(xù)的“噴漆”又會使泵體表面變濕,現(xiàn)在噴氣裝置旁安裝風扇烘干噴漆前后的水,取消噴漆前的烘干,改進后該項工作所需時間減少為15 s,同時又避免了噴漆后的30 s等待時間。

        質量安全標識粘貼、警告標識粘貼、條形碼粘貼的工作內容和工作方法是相同的,現(xiàn)將這三道工序合并為一道,由一個工人來完成。合并后所用時間為6 s。

        在第17項工作“試氣壓檢驗”中,操作工人首先要進行試氣壓容器的組裝,之后進行試氣壓工作,現(xiàn)安排容器組裝的工作在生產線外進行,線上進行試氣壓檢驗的操作工人使用預先組裝好的容器。經(jīng)過改進,這道工序所需時間為27 s。

        第19項工作為“吹水”,該工序是為了避免試氣壓后的水滴影響噴漆效果,專門由一位工人負責用嘴將試氣壓后的水吹干,現(xiàn)安排工人拿小風扇吹干,避免俯身用嘴吹。改進后工序時間變?yōu)? s。

        采用工作研究技術對作業(yè)過程進行優(yōu)化,縮短了作業(yè)過程中的動作數(shù)目,減少了作業(yè)時間,降低了勞動強度,提高了勞動效率[12]。改進后裝配生產線周程時間縮短57 s,裝配線上操作工人減少2人,產線平衡率提高15.17%。

        4 改善方案的評價

        4.1評價方法的選擇

        本文評價對象為3種生產線改善方案,且各項評價指標對應的評價值都是可以量化的數(shù)字,在這種情況下應采用客觀評價方法,在綜合評價方法中TOPSIS法和灰色關聯(lián)度法適用于客觀評價,且二者都是應用灰色關聯(lián)理論[13]。其中,采用TOPSIS法求解多目標決策問題非常有效[14],然而決策過程中統(tǒng)計數(shù)據(jù)有限,波動性大,沒有典型的分布規(guī)律,難以保證結果的正確性?;疑P聯(lián)度法是衡量因素間發(fā)展趨勢相似或相異程度的有效方法,但使用時在參考序列選擇上主觀性較強,缺少客觀依據(jù)。

        現(xiàn)結合以上兩種方法進行方案的排序,采用TOPSIS法評價得到的最優(yōu)方案作為灰色關聯(lián)度法中的“參考序列”,彌補了兩種評價方法各自的不足。

        4.1.1逼近理想值排序法(TOPSIS)

        用TOPSIS法進行綜合評價的原理是:通過測度各評價對象的指標值與理想解和負理想解的相對距離來確定評價對象的綜合得分,評價對象越接近理想解同時又遠離負理想解,則評價對象的綜合得分越高[15]。分析模型的建立步驟如下。

        1) 設有n個評價對象,m個評價指標,

        (1)

        2) 對高優(yōu)、低優(yōu)指標進行同向化、歸一化變換。

        (2)

        (3)

        3) 歸一化的矩陣其各列最大、最小值構成最優(yōu)、最劣向量。

        (4)

        (5)

        4) 第i個評價對象與最優(yōu)、最劣值的距離分別為

        (6)

        (7)

        5) 第i個評價對象與最優(yōu)方案的接近程度為

        (8)

        4.1.2灰色關聯(lián)度法

        在系統(tǒng)發(fā)展過程中用關聯(lián)度排序的結果確定主要影響因子,關聯(lián)度大說明該因素是影響系統(tǒng)發(fā)展的影響因子,關聯(lián)度小說明系統(tǒng)不受或少受此因素的影響?;疑P聯(lián)分析模型的建立步驟如下。

        4.2評價指標的選擇

        經(jīng)過深入分析,現(xiàn)采用生產線平衡率、作業(yè)人員數(shù)量、流程時間、車間事故率、員工生產率、生產線使用面積、設備利用率、人工成本、管理者對現(xiàn)場環(huán)境的評分、操作工人對其工作滿意度的打分這10項最主要的指標評價生產線改善方案。各個方案對評價指標的評價值如表2所示。

        表2 各改造方案在評價指標下的評價值

        4.3數(shù)據(jù)的處理

        4.3.1TOPSIS法評價

        按照TOPSIS法2求得標準化矩陣為

        由TOPSIS法第三步求得最優(yōu)、最劣向量分別為

        表3 各改善方案排序表

        4.3.2灰色關聯(lián)度法評價

        由以上評價結果可知,方案2為排序第1的裝配生產線改造方案,以方案2為系統(tǒng)特征序列,使用灰色關聯(lián)度法進行方案的評價。

        關聯(lián)度為

        γ1=0.902 6, γ3=0.929 7。

        由關聯(lián)度的大小可判斷方案3優(yōu)于方案1。

        4.3評價結果

        以上兩種評價方法對改善方案排序的結果是一致的,說明方案2對應的“一個流”技術對生產線改善后取得的效果最佳,其次為工作研究技術,最后為價值分析技術。

        5 結束語

        本文分別以價值分析、“一個流”及工作研究技術為指導思想,設計出3種不同的生產線改善方案,在此基礎上選取評價指標,使用TOPSIS法、灰色關聯(lián)度法對方案進行綜合評價,利用Excel處理數(shù)據(jù)。最終評價結果說明方案2對應的“一個流”技術對生產線改進作用最大,其次為方案3對應的工作研究技術,最后為方案1對應的價值流技術。此外改善是永無止境的,只有通過銳意創(chuàng)新的精神,不怕一切艱難險阻才能將改善堅持到底[16]。

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        Improvement and Evaluation of Electric Pump Assembly Production Line

        GUI Liting, Ge Anhua

        (Engineering and Technology College, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

        As the production cost of products is increasingly emphasized by enterprises, the improvement of the production line has become a new focus in the business community. Taking the electric pump assembly production line as the research object, value analysis technique, "one-piece flow" technique and work study technique are used to analyze the existing problems in the production line. The improvement schemes of these three techniques are put forward. Then TOPSIS (technique for order preference by similarity to an ideal solution)and Grey Related Degree are used for evaluating the improvement schemes with the results of these three techniques compared. Finally the conclusion that "one-piece flow" technique is the best one to improve the enterprise's production line, then the work study, and last the value analysis, is drawn.

        value analysis; one-piece flow; work study; improvement; evaluation

        2016- 05- 09

        黑龍江省出國留學基金資助項目(LC201407)

        昋莉婷(1992-),女,青海省人,碩士研究生,主要研究方向為工業(yè)工程.

        葛安華(1961-),男,山東省人,教授,主要研究方向為機械設計和工業(yè)工程.E-mail:874916206@qq.com

        10.3969/j.issn.1007- 7375.2016.04.023

        F273

        A

        1007-7375(2016)04- 0153- 08

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