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        基于標準工時的汽車半軸生產(chǎn)線優(yōu)化研究

        2018-12-20 05:49:32趙凱莉山西工程職業(yè)技術學院山西太原030009
        物流科技 2018年12期
        關鍵詞:半軸工時工位

        趙凱莉 (山西工程職業(yè)技術學院,山西 太原 030009)

        0 引言

        隨著現(xiàn)代化科學技術的進步,制造業(yè)競爭日益激烈。而標準工時則是衡量企業(yè)生產(chǎn)能力的關鍵數(shù)據(jù)。工時研究能夠?qū)ψ鳂I(yè)進行改善,提高人機利用率和生產(chǎn)線平衡率[1]。預定時間標準系統(tǒng)(Predetermined Time System,PTS)是目前國際上公認的制定標準操作的先進手段[2]。削減人工工時、減少浪費一直是車間管理中的核心工作[3]。如何運用標準化作業(yè)方法來確定標準工時,借此發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線中存在的問題,并進行優(yōu)化改進,使生產(chǎn)線平衡率顯著提高為本文研究的關鍵。

        1 標準工時理論基礎

        標準工時是在標準工作環(huán)境下,進行一道加工工序所需的人工時間。它來源于精益生產(chǎn)理論,精益生產(chǎn)的思想最早是由美國泰勒提出的,他被稱為“科學管理之父”,最先提出了精細化管理思想。后續(xù)吉爾布雷斯夫婦、魁克等也為此作出了巨大的貢獻。其共同點都是通過分析各種作業(yè)動作,以及考慮動作距離、難易程度、負荷大小,制定相應時間標準。標準工時的確定對于改進效果,提高生產(chǎn)率,降低浪費,為企業(yè)提供決策的數(shù)據(jù)依據(jù)。

        標準工時的制定方法常用的有秒表測量法、模特法、簡明工作因素法,還有預定動作時間標準法(MTM)、工作因素法(WF)等,除了這幾種以外,在實際中制定方法可以靈活應用。主要運用于效率管理、設備能力、人員及負荷計算、標準產(chǎn)能計算的依據(jù)、生產(chǎn)線平衡計算、工作方法的改善以及人工成本的計算等方面。

        本文采用秒表測時法,大致步驟為:獲取資料,劃分操作單元,確定觀測次數(shù),觀測,刪除異常值,計算正常時間,確定寬放時間,確定標準時間[4]。需要事先與被觀察者做好溝通,有針對性地解決問題[5],以保證結果精準。在觀測的同時,對操作者的工作效率和工作態(tài)度進行詳細的評定[6]。

        2 汽車半軸生產(chǎn)線的優(yōu)化

        2.1 生產(chǎn)線工藝現(xiàn)狀簡介

        本文以某汽車半軸生產(chǎn)線為例,半軸也叫驅(qū)動橋,半軸是差速器與驅(qū)動輪之間傳遞扭矩的實心軸,其內(nèi)端一般通過花鍵與半軸齒輪連接,外端與輪轂連接,如圖1。

        通過現(xiàn)場觀測,半軸生產(chǎn)線的標準工時現(xiàn)狀見表1。

        半軸生產(chǎn)線有五個工位組成,現(xiàn)場生產(chǎn)線分布狀況如圖2。工位一工人進行半軸上線段部鉆孔,工位二工人進行人工校直,工位三工人操作3臺車床進行車削,工位四工人進行端面鉆孔,工位五工人進行滾齒檢驗。各工位工人操作的具體內(nèi)容見表2。

        圖1 汽車半軸

        表1 半軸生產(chǎn)線標準工時現(xiàn)狀

        圖2 半軸生產(chǎn)線分布圖

        表2 各工位操作內(nèi)容統(tǒng)計表

        2.2 生產(chǎn)線標準工時現(xiàn)狀分析

        通過現(xiàn)場觀察和與工人溝通,將五個工位的操作分解為動作單元,并通過秒表計時法得到各動作單元操作時間表3。

        表3 各工位動作單元現(xiàn)場秒表計時記錄表

        表4是對安裝工作平臺的操作測時,首先應計算各個單元的平均值,但在求平均值之前,需要檢查分析并剔除觀測值內(nèi)的異常值。以工位一為例,五個測量值為24.6、24.9、25.6、23.9、24.6,單位(s),可求其平均值:

        標準差為:σ=0.61

        上限為:x+3σ=24.7+3×0.61=26.53

        下限為:x-3σ=24.7-3×0.61=22.87

        確定測量數(shù)值在區(qū)間 {22.87,26.53}的范圍內(nèi)均為正常值。如果有異常,需要剔除異常值,重新計算平均值。工位一數(shù)據(jù)無異常值。用同樣的辦法判斷其他四個工位,都無異常值。

        表4 各工位操作時間記錄表

        通過前期現(xiàn)場考察,確定出該生產(chǎn)線的熟練程度為比較熟練A2(熟練系數(shù)=0.13)、努力程度為B1(努力系數(shù)=0.1)、環(huán)境為良好C(環(huán)境系數(shù)=0.02)、一致性為平均D(一致性系數(shù)=0)。

        根據(jù)公式可以計算出:評比系數(shù)=0.13+0.10+0.02+0=0.25。

        正常工時計算方法為:正常工時=觀測時間×(1+評比系數(shù))。

        通過計算,可以獲得四個工位的正常工時,如表5所示:

        表5 各工位正常工時統(tǒng)計表

        在制定標準工時的過程中除了需要加入評定系數(shù),同時還要考慮到寬放時間的影響。本生產(chǎn)線的1、2、4、5四個工位,耗費大量的人力和時間,人工較為繁重。根據(jù)現(xiàn)場觀察以及查取資料,得出了以下的評定系數(shù)以及工位所占權重。

        根據(jù)表6,計算得到整體寬放率為27%。

        表6 各工位評定系數(shù)表 單位:%

        標準工時為正常工時與寬放時間之和,由此得到半軸上產(chǎn)線目前的標準工時,見表7。

        表7 各工位標準時間表

        裝配線平衡是衡量生產(chǎn)線工序水平的重要指標之一,裝配生產(chǎn)線平衡率越高,則生產(chǎn)線發(fā)揮的效能越大[7]。

        根據(jù)表7,通過標準時間進行平衡率計算,計算公式為:

        其中:Si為工位個數(shù);CT指瓶頸工序的時間;Ti指每個工位的時間;m為工位次序。

        通過現(xiàn)場觀測,第三道工序是3臺機床同時工作,第5道工序是6臺機床同時工作,最終得到第四道工序為瓶頸工序耗時103.38秒。

        根據(jù)公式計算:平衡率=(39.24+29.21+210.19/3+103.38+249.30/6)/5×103.38=54.84%

        同樣也可以計算出該生產(chǎn)線的損失率=1-平衡率=1-54.85%=45.16%

        該生產(chǎn)線的平衡率為54.84%,處在50%~70%之間,平衡率較低,改進的空間較大。

        2.3 瓶頸工序的分析與改善

        (1) 初步改善

        采用ECRS四大原則對半軸生產(chǎn)線進行分析。ECRS分析即取消(Eliminate)、合并(Combine)、重排(Rearrange) 和簡化(Simplify)分析,它常用于生產(chǎn)工序優(yōu)化,以減少不必要的工序、達到更高的生產(chǎn)效率。

        取消(Eliminate)——必要性原則,考慮作業(yè)要素能完成什么,完成的有否價值?是否必要動作或作業(yè)?為什么要完成它?該作業(yè)取消對其它作業(yè)或動作有否影響。

        合并(Combine)——可能性原則,如果工作或動作不能取消,則考慮能否可與其他工作合并,或部分動作或工作合并到其它可合并的動作或作業(yè)中。

        重排(Rearrange)——重新排列原則,對工作的順序進行重新排列。

        簡化(Simplify)——簡化原則,指工作內(nèi)容和步驟的簡化,亦指動作的簡化,能量的節(jié)省。

        根據(jù)上述表格發(fā)現(xiàn)工位四為整條生產(chǎn)線的瓶頸工位,需要對其進行改善,通過計算處理后得到第四道工位應該增加一臺機床,計算得新標準工時為51.67秒。結合ECRS四項原則分析后發(fā)現(xiàn),改進后生產(chǎn)線的平衡率=66.15%仍然很低,需進一步進行優(yōu)化改進。

        (2) 進一步改善

        進一步分析,對工位五進行改善研究,通過對工位五的機床數(shù)目由原先的6臺依次往下減一臺,得出表8。

        表8 工位五改善研究數(shù)據(jù)變化統(tǒng)計表

        最后發(fā)現(xiàn)當工位五的機床數(shù)目穩(wěn)定在4臺的時候平衡率最高為72.09%,由54.84%提高至72.09%,提高了17.25%。

        (3) 改善結果分析

        對改善的結果進行分析得到表9。

        表9 改善結果表

        3 結束語

        隨著各種先進技術的出現(xiàn),傳統(tǒng)制造業(yè)正面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。削減浪費,降低成本,提高生產(chǎn)率稱為企業(yè)最為關注的問題。本文通過對某汽車半軸生產(chǎn)線現(xiàn)場觀測,制定標準工時,從而發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線中的問題,并進行了優(yōu)化改進,為其他企業(yè)的優(yōu)化提供了參考。而對于生產(chǎn)線的改善是無止境的,下一步應從其他方面入手更深一步進行優(yōu)化,特別是各道工序之間如何縮短物料搬運時間值得很好的研究,使企業(yè)的利潤得到最大化。

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