竭盡超，莫湘蕓

工業(yè)工程（IE）在機加工精益生產中的應用

竭盡超，莫湘蕓

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545000）

工業(yè)工程思維是用系統工程學及管理學的思想方法對組織系統的功能結構和界面進行分析、設計、優(yōu)化,以達到低成本、高效率的目標。文章運行工業(yè)工程方法，確定發(fā)動機機加工線的生產改進方向。通過數據統計，結合生產線的工位圖、線平衡圖、排列圖、動作分析等信息，有針對性的制定具體的、可執(zhí)行的措施，用以降成本、提效率，從而從根本上上提升企業(yè)市場競爭力。

工業(yè)工程；機加工；精益生產；工藝優(yōu)化

引言

工業(yè)工程（Industrial Engineering 簡稱IE），是將人、設備、物料、信息和環(huán)境等生產系統要素進行優(yōu)化配置，對工業(yè)等生產過程進行系統規(guī)劃與設計、評價與創(chuàng)新，從而提高工業(yè)生產率和社會經濟效益專門化的綜合技術，且內容日益廣泛。汽車工業(yè)在各國經濟發(fā)展中，均起著重要支柱作用，而其中的發(fā)動機制造技術以加工精度嚴格、過程能力要求高著稱，精益生產思想貫徹期間。

本文結合發(fā)動機工廠機加工缸蓋線生產的實際情況，通過IE方法分析生產數據，將降低成本、提升生產效率作為目標，在攻關的過程中總結經驗并進行推廣。通過對缸蓋線的人、物料、設備、能源以及信息成本構成進行分析，其中物料成本占據34.8%，人工成本占據30.2%，能源成本、設備成本、信息成本共占35%，根據二八定律，優(yōu)先對物料成本、人工成本進行分析并查找機會改善。

1 改進方向——物料成本

1.1 基于IE思維的統計分析

通過柏拉圖分析法，對返修數據進行次數分布統計，將問題的原因所在和優(yōu)次關系指出。統計分析發(fā)現缸蓋密封結合面壓傷/麻點為返修問題的第一位，占比87.6%。

1.2 確認改進方向

為查找底面壓傷/麻點的原因，通過IE思維的流程分析，對缸蓋底面壓傷進行分類處理，將缸蓋底面劃分為6個區(qū)域，統計最近兩周的壓傷位置分布如圖1。

圖1 缸蓋底面壓傷/麻點分布區(qū)域圖

通過以上位置，并結合缸蓋加工工藝分析，判定壓傷原因為：加工后的殘留切削屑附著在機床夾具和滾輪上，導致工件壓傷。

1.3 改進措施制定

1.3.1加工中心CNC鋁屑殘留解決

發(fā)動機缸蓋在加工凸輪軸孔時，因缸蓋底面與夾具平臺支撐面間隙較小，導致冷卻液流通性差，加工過程中產生的鋁屑不易排出，長時間生產過程中，平臺支撐面上極易殘留鋁屑導致工件落座不平與缸蓋底面壓傷。針對該種情況，對夾具增加仿形鏤空設計，如圖2，用以改善排屑能力。

圖2 缸蓋加工中心夾具底板改進前后對比

1.3.2輥道滾輪材質研究

缸蓋輸送輥道滾輪的原材質是鍍鉻不銹鋼，受鍍鉻層厚度、滾輪倒角等影響，易對缸蓋底面產生劃傷。通過驗證，改用聚甲醛材質，其是一種表現光滑、有光澤的硬而致密的材料，其強度高、剛度高、彈性好，且因其摩擦系數小，自潤滑性及耐磨性能都佳。

1.3.3凸輪軸孔加工刀具優(yōu)化，使其在加工中可以更好的斷屑和排屑

改善前刀具導條長度243.2mm，內冷孔數量為7個，內冷孔分散分布，導致內冷壓力分散；改善后刀具導條長度151mm，內冷孔數量為8個，內冷孔集中分布，促使內冷壓力集中，加工后殘余切削屑易被沖出，如圖3所示。

圖3 凸輪軸孔刀具內冷結構改進

1.3.4主動清除缸蓋水道內鋁屑堆積狀況

缸蓋水腔結構復雜且內壁粗糙，鋁屑等雜質易殘留附著在內壁上，在運輸過程中掉落至夾具和輥道滾輪上，因振動脫落到缸體缸蓋連接面上，導致底面劃傷及長缸體試漏不合格等問題。團隊設計制造自動震料設備，如圖4，用以震蕩出缸蓋水道內殘留的鋁屑。

圖4 缸蓋自動震料機

2 改進方向——人工成本

2.1 基于IE思維的統計分析

2.1.1使用IE技術——工位布局圖

分析生產模塊操作員工分布，工藝布局現狀需要單模塊運行人員配置如下：班長2名，操作工8名，推拉工7名，如圖5。

圖5 生產線單模塊布局圖

2.1.2使用IE技術——線平衡分析

通過對非循環(huán)操作崗位，循環(huán)操作崗位工作量進行線平衡分析（目標非循環(huán)92%利用率，循環(huán)手動85%利用率），非循環(huán)操作崗位、循環(huán)操作崗位均存在工作不飽和情況，確定研究方向：①非循環(huán)操作崗位分析--（ECRS）②循環(huán)操作崗位操作內容分析--（動作分析）③孤島工位（精加工）--（自動化，投入經濟性分析）。

2.2 確定改進方向

①流程簡化：針對班長操作內容進行分類，簡化確認、審計表格，優(yōu)化問題分析頻次，簡化工作內容；②人機工程改善：對推拉崗位進行動作經濟性分析，減少員工在步行過程中分負重能力；③動作要素測量：針對推拉崗位，CMM操作崗位進行推拉要素測量，優(yōu)化相關步驟和動作；④線平衡：根據人機工程優(yōu)化、操作內容優(yōu)化后的工作內容，進行重新線平衡。

2.3 改進措施制定

2.3.1流程簡化（排列圖，ECRS）

以班長操作內容為例，使用排列圖分析，發(fā)現班長操作的內容較多部分在審計、數據、信息確認環(huán)節(jié)比較費時，確認信息表格、流程可存在優(yōu)化空間，實行操作記錄電子化可優(yōu)化。

圖6 班長崗位操作要素時間分布

2.3.2人機工程改善（動作分析）

圖7 各項操作示意圖

通過對10臺設備的推拉分析，發(fā)現推拉零件轉向抽屜時，推拉較其他工位費時長，長達15秒。按照員工操作的舒適程度（手能夠勾及范圍為510mm）員工需要將推動整個推拉抽屜230mm，將零件送至機床內部，動作幅度過大，不便于操作。所以將轉型抽屜改善為平臺板，工件在平臺板上完成姿態(tài)旋轉，優(yōu)化人機工程。

2.3.3動作要素測量并優(yōu)化

對1人2崗步行的經濟性進行分析，按人身高為1.70m實際測量走路步數，在結合粗加工單元加工實際情況，加工單元為長方形設備擺放（10臺設備均分2排，左右兩邊各5臺），因此為完成10臺設備推拉操作，員工存在3種可行的步行方案，經實測：

①U形步行方案：需100步，耗時64秒，長期實施員工反饋有頭暈感；②Z形步行方案：需116步，耗時74秒，長期實施員工反饋易疲勞；③蛇形步行方案：需77步，耗時38秒，長期實施后員工感受最佳。但蛇形方案實施前提是零件需要自動到達下一臺操作設備，為此設計重力下滑輥道輔助員工操作。

而對于孤島工位，通過設計機器人帶動抓手進行設備自動上下料加工，提升自動化的同時，減少人工成本。

2.3.4重做線平衡分析進行改善后驗證

為了將推拉工優(yōu)化，將兩個人的操作合并為一個人的操作，以員工習慣的走路路經，操作時間達218秒。動作主要為：步行，放行，抄碼，推拉。滿足1人兩崗的節(jié)拍要求（按85%利用率計算），符合目標節(jié)拍155秒內。

3 結束語

（1）機加工生產線精益改進項目，通過工業(yè)工程的多種分析方法，確定了物料成本、人工成本在精益改善中的優(yōu)先級。并以此為改善方向，運用工業(yè)工程思維角度，通過減少缸蓋鋁合金表面壓傷、清除水道內殘留切削屑、優(yōu)化工件推拉操作等措施的實施，解決生產前位問題，提升生產線效率、降低成本，增強企業(yè)市場競爭力。

（2）本次工業(yè)工程思維在生產線中的應用僅是一個起點，通過對現場實際問題的分析、定義及措施制定、實施，培養(yǎng)了工業(yè)工程意識，加深的對其理解，為以后的持續(xù)改進、新項目提供可靠思路參考。

Industrial Engineering (IE) in Machining the Application of Lean Production

Jie Jinchao, Mo Xiangyun

（SAIC-GM-Wuling Automobile Co., Ltd, Guangxi Liuzhou 545000）

Industrial engineering thinking is to use the thinking method of system engineering and the management of the organization system function structure and interface were analyzed, the design, optimization, in order to achieve the goal of low cost, high efficiency.This article run industrial engineering method to determine the engine machining line production improvement direction.Through data statistics, combining with the production line of graph, line balance, pareto chart, movement analysis, targeted formulate specific measures, executable, used to cost reduction and efficiency, so as to funda -mentally improve enterprise's market competitiveness.

Industrial engineering; Machining; lean production; Process optimization

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.042

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竭盡超（1986-），男，吉林長春人，本科，工程師，研究方向發(fā)動機制造工藝。