鄭璇ZHENG Xuan；吳鴻宇WU Hong-yu；趙龍基ZHAO Long-ji；劉洋LIU Yang

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），北京 100080）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)的制造業(yè)不斷迅猛發(fā)展，在瞬息萬(wàn)變的行業(yè)變革中，企業(yè)能否不斷提高自身生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中至關(guān)重要。其中，家電行業(yè)也正面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，要想在同行業(yè)中保持生存活力乃至長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，家電類(lèi)產(chǎn)業(yè)迫切需要對(duì)自身生產(chǎn)管理、生產(chǎn)效率、創(chuàng)新能力、成本控制等方面進(jìn)行有效把控[1]。而作為工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域最初始也是最基本的問(wèn)題，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行平衡性改善能夠?qū)ζ淦髽I(yè)內(nèi)部生產(chǎn)進(jìn)行合理調(diào)配，消除生產(chǎn)過(guò)剩、作業(yè)間不平衡導(dǎo)致的效率損失[2]。

本文以X 公司的65F6 機(jī)型生產(chǎn)線為研究對(duì)象，在對(duì)生產(chǎn)線的現(xiàn)狀運(yùn)用工業(yè)工程相關(guān)方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，借助生產(chǎn)線平衡的相關(guān)理論并運(yùn)用ECRS 原則提出優(yōu)化方案，同時(shí)結(jié)合FLEXSIM 仿真軟件對(duì)改進(jìn)前、后的生產(chǎn)線進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，以驗(yàn)證方案的合理性。

1 生產(chǎn)線現(xiàn)狀

X 公司作為一家傳統(tǒng)的制造企業(yè)，其生產(chǎn)線作業(yè)方案制定主要是按照工藝方式與作業(yè)順序，工位安排與產(chǎn)線布局粗糙，不同工作站之間作業(yè)時(shí)間相差較大，不同作業(yè)單元的工人勞動(dòng)強(qiáng)度懸殊，由此導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。基于此原因，對(duì)X 公司目前生產(chǎn)線進(jìn)行平衡性改善研究，提高生產(chǎn)線平衡率、重新規(guī)劃工作站提高產(chǎn)量，降低成本。

1.1 生產(chǎn)工藝流程

X 公司的65F6 機(jī)型生產(chǎn)線主要分為機(jī)型模組生產(chǎn)線與整機(jī)生產(chǎn)線，機(jī)型模組共包括33 道工序，整機(jī)生產(chǎn)線包括29 道工序，主要簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程如圖1、圖2 所示。

圖1 模組工藝流程圖

圖2 整機(jī)工藝流程圖

1.2 生產(chǎn)線時(shí)間測(cè)定

工序作業(yè)時(shí)間是生產(chǎn)線平衡率的衡量依據(jù)，可以根據(jù)工序時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的差異尋找出瓶頸工序[3]。現(xiàn)利用作業(yè)測(cè)定中的秒表測(cè)時(shí)法確定65F6 機(jī)型模組、整機(jī)各工序的作業(yè)時(shí)間。X 公司規(guī)定的統(tǒng)一寬放率為13.6%。（圖3、圖4）

圖3 改善前模組各工序作業(yè)時(shí)間

圖4 改善前整機(jī)各工序作業(yè)時(shí)間

1.3 計(jì)算生產(chǎn)線平衡率

生產(chǎn)節(jié)拍的計(jì)算方式如下：

其中：CT：生產(chǎn)線節(jié)拍；TW：總工時(shí)；Q：在制品數(shù)量[4]。

由公式（1）計(jì)算出原始狀態(tài)下的生產(chǎn)線平衡率，裝OC工序工位數(shù)為81：

這意味著在65F6 機(jī)型的生產(chǎn)過(guò)程中，有36.45%的時(shí)間由于當(dāng)前生產(chǎn)線的布置不平衡損失掉了。

2 結(jié)合Flexsim 的生產(chǎn)線分析

2.1 Flexsim 仿真建模搭建與運(yùn)行

最基礎(chǔ)生產(chǎn)線平衡性改進(jìn)需要選定一個(gè)目標(biāo)生產(chǎn)節(jié)拍，對(duì)生產(chǎn)線上的各個(gè)作業(yè)單元的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，選出超出目標(biāo)節(jié)拍的工序并對(duì)其進(jìn)行分析改進(jìn)即可。本文擬用Flexsim 仿真軟件搭建該產(chǎn)線的仿真模型，并根據(jù)模型運(yùn)行結(jié)果選取目標(biāo)工序。

根據(jù)仿真模型搭建步驟以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)布置情況搭建初始生產(chǎn)線仿真模型，如圖5 所示。

圖5 初始生產(chǎn)線仿真模型

2.2 仿真模型有效性分析

仿真模型中，每月的彩電生產(chǎn)量為54543 臺(tái)，以平均每月工作30 天計(jì)算，日產(chǎn)量為1818 臺(tái)；實(shí)際生產(chǎn)中，平均每天的彩電生產(chǎn)量為1650 臺(tái)，每日誤差為9.241%，符合誤差要求。（1818-1650）/1818×100%=9.241%

2.3 瓶頸工位及過(guò)剩工位分析

仿真系統(tǒng)運(yùn)行至設(shè)定時(shí)間后即可自動(dòng)結(jié)束運(yùn)行，并生成數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的瓶頸工位分析直接對(duì)作業(yè)時(shí)間進(jìn)行分析，此類(lèi)分析方式存在的問(wèn)題是沒(méi)有考慮實(shí)際作業(yè)中不同工序之間的互相影響，由圖6 可以看出，加工率和工序時(shí)間不成嚴(yán)格正比關(guān)系。

圖6 作業(yè)時(shí)間與占有率對(duì)比

因此本文以每月30 天，將模型運(yùn)行2678400 秒，選取仿真結(jié)果中加工率較高且與其他工序加工率差別較大的前八道工序以及靠后的五道工序作為改進(jìn)目標(biāo)，具體如表1、表2 所示。

表1 設(shè)備加工率前十的工序名稱(chēng)及加工率

表2 設(shè)備加工率后五的工序名稱(chēng)及加工率

2.4 瓶頸原因分析

通過(guò)各工序工時(shí)測(cè)量以及輸出線平衡圖的分析，可以知道影響線平衡的工位在于加工下面殼、固定燈支撐、裝OC、套紙箱工位。從人員、物料、機(jī)器、方法以及環(huán)境究其原因分析，但由于人員、環(huán)境與機(jī)器的改善成本較高，且主要改善方面應(yīng)是人力部門(mén)與動(dòng)力部門(mén)，故本次改善不考慮人員與機(jī)器的因素。

2.4.1 材料的因素

面殼作為產(chǎn)品的外部質(zhì)量體現(xiàn)，要避免出現(xiàn)外觀不平整或者和變形的情況。T 公司產(chǎn)品的面殼大都由公司下注塑廠生產(chǎn)，質(zhì)量檢驗(yàn)大都為員工觀察檢驗(yàn)，易出現(xiàn)檢驗(yàn)失誤狀況。但對(duì)65F6 機(jī)型的面殼進(jìn)行查驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)并無(wú)規(guī)格與質(zhì)量的差異。故排除物料原因[5]。

2.4.2 方法的因素

生產(chǎn)過(guò)程中的好作業(yè)方法能夠降低員工操作難度，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。但不恰當(dāng)?shù)纳a(chǎn)方法除了拉低生產(chǎn)效率以外，還會(huì)對(duì)操作者的身體造成一定傷害。從人因工程的角度來(lái)說(shuō)，這是不人性的[6]。

企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)工序排位時(shí)，往往是依據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)與人數(shù)兩個(gè)因素，有時(shí)并未完全考慮到前后工序影響以及各工序作業(yè)內(nèi)容的平衡。這樣就容易出現(xiàn)前后工序相互干擾以及部分工位作業(yè)內(nèi)容過(guò)多生產(chǎn)節(jié)奏較慢，而另一部分工位操作員等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。生產(chǎn)線的很多工序安排并不合理，例如，固定燈支撐工序作業(yè)內(nèi)容是取燈支撐*16、放置燈支撐*16、放燈條*3，作業(yè)人數(shù)5 人，由于作業(yè)內(nèi)容過(guò)多導(dǎo)致后續(xù)工位等待時(shí)間較長(zhǎng)。

分析以上問(wèn)題，導(dǎo)致X 公司生產(chǎn)線不平衡的主要因素有產(chǎn)線中工序安排不合理、生產(chǎn)線不平衡等。

3 基于傳統(tǒng)工業(yè)工程方法的生產(chǎn)線平衡改善

3.1 生產(chǎn)線局部改善

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的觀察，工序裝擴(kuò)散板，裝膜片，點(diǎn)燈檢查工位布置完全不符合工廠對(duì)于各工位作業(yè)空間的規(guī)定，裝膜片工位與點(diǎn)燈檢查工位員工作業(yè)間隔過(guò)小，作業(yè)空間嚴(yán)重不足，在作業(yè)時(shí)經(jīng)?；ハ嘀萍s，拖緩生產(chǎn)線生產(chǎn)速率，需要進(jìn)行改善。通過(guò)觀察，裝膜片與點(diǎn)燈檢查作業(yè)人員在同一側(cè)作業(yè)，作業(yè)空間較小而造成相互影響。而裝擴(kuò)散板工位作業(yè)空間較大，考慮將點(diǎn)燈檢查工位移至對(duì)側(cè)裝擴(kuò)散板工位旁，增加人員作業(yè)空間，減少人員作業(yè)時(shí)的相互影響，降低等待浪費(fèi)。

3.2 針對(duì)瓶頸工位、過(guò)剩工位的改善

在利用時(shí)間測(cè)定對(duì)X 公司生產(chǎn)線目前存在的問(wèn)題進(jìn)行分析后，運(yùn)用ECRS 四大改善原則，并結(jié)合動(dòng)作經(jīng)濟(jì)性原則以及其他生產(chǎn)線平衡理論，改善瓶頸工位、提高過(guò)剩工位飽和度，從而提高產(chǎn)線綜合平衡率與生產(chǎn)率。

根據(jù)ECRS 的改善順序，尋找可以取消的工序、簡(jiǎn)化作業(yè)內(nèi)容過(guò)多的工序、合并作業(yè)相近的工序、重排作業(yè)順序。根據(jù)工藝程序圖，運(yùn)用5W1H、ECRS 四原則進(jìn)行分析，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行如下改進(jìn)：

3.2.1 取消工序

取消2 條側(cè)雙面膠，改由供應(yīng)商投背板與海綿墊。

3.2.2 合并工序

①取消清潔擴(kuò)散板工藝，將擴(kuò)散板與裝膜片工位合并；

②合并插LB 線1 與插LB 線2 工位，將插LB 線2 中的防塵麥拉工藝移至反射片工位；

③將貼膠紙工位作業(yè)移至膠紙固定線工位，取消貼膠紙工位；

④由于后外觀檢查和前外觀檢查是并行關(guān)系，后外觀檢查人員作業(yè)時(shí)不影響前外觀檢查人員作業(yè)，故將后外觀、前外觀檢查工位合并，減少作業(yè)時(shí)間；

⑤取消貼條碼工位。由于將貼條碼移至放左右泡膠工位。

3.2.3 重排工序

固定燈支撐工位作業(yè)內(nèi)容過(guò)多，將該工位拆分為固定燈支撐1 與固定燈支撐2，每個(gè)工位2 人，每工位固定8個(gè)燈支撐。

3.2.4 簡(jiǎn)化工序

①降低膠框預(yù)加工中粘貼雙面膠的數(shù)量；

②由于套紙箱工位的線體寬度遠(yuǎn)大于紙箱寬度，員工套紙箱需要調(diào)整箱位置，故在線體上增加一段導(dǎo)軌，起到定位的作用，消除作業(yè)人員調(diào)整紙箱的動(dòng)作，消除工位瓶頸。

4 工業(yè)工程方法改善結(jié)果

4.1 作業(yè)單元平衡圖

由改善后工時(shí)測(cè)定統(tǒng)計(jì)表輸出改善后55F6 機(jī)型模組與整機(jī)的平衡圖分別如圖7，圖8。從平衡圖可知，模組與整機(jī)各工序作業(yè)時(shí)間最高為27.66s，過(guò)剩工位的作業(yè)情況更加趨于飽和，工序之間差異性明顯降低，作業(yè)內(nèi)容更加合理、工序數(shù)量較之前有也有較大改變，從整體上看，65F6機(jī)型生產(chǎn)線的瓶頸工序與過(guò)剩工序都得到良好的改善，整體生產(chǎn)線生產(chǎn)狀況更加趨于平衡。

圖7 模組改善后各工序作業(yè)工時(shí)

圖8 整機(jī)改善后各工序作業(yè)工時(shí)

平衡率分析：

由公式（2）可知改善后的平衡率為：

65F6 機(jī)型的生產(chǎn)線平衡效果已經(jīng)達(dá)到良，改善效果明顯。

4.2 仿真分析

基于改進(jìn)后的生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，重新搭建生產(chǎn)線仿真模型，對(duì)改善結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，改善后模型如圖9 所示。

圖9 改善后生產(chǎn)線仿真模型

運(yùn)行該模型，取每月30 天，將模型運(yùn)行2678400s 得改進(jìn)后生產(chǎn)線月產(chǎn)量由54543 臺(tái)提升至改善之后的79443 臺(tái)，產(chǎn)量提高了45.65%。機(jī)器的利用率大幅度提升。具體加工率分布如圖10 所示。

圖10 改進(jìn)前后生產(chǎn)線各工位加工率散點(diǎn)圖

4.3 分析結(jié)果

通過(guò)上述步驟，生產(chǎn)線主要改善如下：

①生產(chǎn)流程中操作工序得到減少。模組減少了2 步加工，整機(jī)減少了2 步加工，1 步檢查；

②瓶頸作業(yè)時(shí)間CT，改善前為38.57s，改善后為27.66s，降低了28%；

③生產(chǎn)線平衡改善前為62.55%，改善后為85.85%，提升了37%。

由圖10 可以看到，改善后工位的加工率分布從之前的集中分布于75～40%變?yōu)榱思蟹植加?5～50%，設(shè)備利用率大大增加，公司盈利能力得以提高?；诶碚摲治?，改善方案可行且改善效益明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以X 公司電視機(jī)生產(chǎn)線作為研究對(duì)象，選取65F6 機(jī)型分析生產(chǎn)線所存在的具體問(wèn)題。選取傳統(tǒng)工業(yè)工程方法對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行分析，為了解決生產(chǎn)線所存在的按工藝流程分布工作站所導(dǎo)致的各個(gè)工作站加工時(shí)間不平衡問(wèn)題，運(yùn)用Flexsim 仿真軟件搭建模型，進(jìn)行仿真分析，用傳統(tǒng)工業(yè)工程方法解決瓶頸問(wèn)題，最終達(dá)到均衡工作站作業(yè)負(fù)荷、提高生產(chǎn)效率，與生產(chǎn)線平衡率的目的。