基于IE在汽車底盤裝配的應(yīng)用

朱鑫彥，李余生，刁 雄，張 倩，孫 佳，唐 娟

（1.成都理工大學(xué) 管理科學(xué)學(xué)院，成都 610059；2.西南科技大學(xué) 制造學(xué)院，綿陽(yáng) 621010；3.富士康科技集團(tuán)，深圳 518000）

0 引言

汽車制造業(yè)的發(fā)展標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的高低，面對(duì)國(guó)外汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，要想有效地提升我國(guó)汽車制造業(yè)的發(fā)展，最佳的方法就是采用工業(yè)工程方面的技術(shù)、方法和手段等結(jié)合信息技術(shù)對(duì)生產(chǎn)線等進(jìn)行加工改善。目前，有很多汽車制造業(yè)已認(rèn)識(shí)到工業(yè)工程（Industrial Engineering, IE）在生產(chǎn)流水線方面應(yīng)用的重要性。本文針對(duì)某公司（下文H公司）汽車底盤裝配車間生產(chǎn)流水線的周期較長(zhǎng)現(xiàn)狀，采用工業(yè)工程的方法和技術(shù)對(duì)裝配生產(chǎn)線進(jìn)行流程分析和改善，并制定合理的工作時(shí)間，以提高裝配生產(chǎn)效率，同時(shí)降低生產(chǎn)成本[1]。

1 汽車裝配車間及底盤裝配線現(xiàn)狀

1.1 汽車裝配車間現(xiàn)狀

H公司的汽車總裝配車間有3條大的裝配線（一次內(nèi)飾線、二次內(nèi)飾線和底盤裝配線）以及3條小的裝配線（油箱總成分裝線、后橋分裝線和動(dòng)力總成分裝線）。其中，油箱總成分裝線、后橋分裝線和動(dòng)力總成分裝線最終匯入底盤裝配線，一次內(nèi)飾線和底盤裝配線最終匯入二次內(nèi)飾線[2]。其總裝車間的生產(chǎn)流程如圖1所示：

圖1 汽車總裝工藝流程圖

據(jù)測(cè)算，各裝配線的生產(chǎn)周期如表1所示。

從表1可以看出，底盤裝配線的生產(chǎn)周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他幾條線的生產(chǎn)周期。底盤裝配線成為提高汽車生產(chǎn)效率的瓶頸工序，因此本文主要針對(duì)底盤裝配線進(jìn)行研究。

1.2 底盤裝配線現(xiàn)狀

根據(jù)底盤裝配工藝的要求，裝配線主要是產(chǎn)品原則的布置方式，整個(gè)裝配線劃分為22個(gè)工位，主要進(jìn)行打VIN碼；裝前、后橋；裝前、后減震器；裝動(dòng)力總成、消聲器總成；車輪裝配以及底盤參數(shù)調(diào)整等安裝工序。由于車型和選裝配置的多樣性，無(wú)法統(tǒng)一為單節(jié)奏生產(chǎn)，為了保證生產(chǎn)的柔性，裝配線生產(chǎn)組織為間斷傳送方式，目前產(chǎn)量35-40臺(tái)，由于混線生產(chǎn)節(jié)拍基本4-5臺(tái)/小時(shí)左右，也即每?jī)尚r(shí)，傳送帶工作一次，下線8-10臺(tái)車。通過(guò)對(duì)整個(gè)裝配流程的觀察，發(fā)現(xiàn)汽車底盤裝配線存在著長(zhǎng)時(shí)間停滯，裝配線各工位的生產(chǎn)能力嚴(yán)重不平衡。因而對(duì)其裝配線的平衡問(wèn)題及進(jìn)行方法研究和時(shí)間研究是很重要的[3]。

表1 各裝配線生產(chǎn)周期對(duì)比表 單位：min

2 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)分析及改善

要解決平衡問(wèn)題，首先對(duì)各工位的作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)規(guī)范、作業(yè)程序等進(jìn)行具體分析，然后找到改進(jìn)方法與措施。根據(jù)主裝配線22個(gè)工位以及3條輔助分裝線的作業(yè)順序，其汽車底盤裝配線的生產(chǎn)流程和工藝程序圖如圖2、圖3所示。

圖2 底盤裝配流程

圖3 底盤裝配工藝程序圖

車底盤裝配流程圖2和底盤裝配工藝程序圖3來(lái)繪制改善前的汽車底盤裝配操作內(nèi)容如圖4所示。

圖4 汽車底盤裝配作業(yè)流程程序—改善前

由改善流程分析可知，加工和搬運(yùn)次數(shù)較多，加工19次，搬運(yùn)18次，搬運(yùn)距離187米。在整個(gè)生產(chǎn)流程中，只有加工是有價(jià)值的，其他的搬運(yùn)、等待、延遲不產(chǎn)生價(jià)值，屬于無(wú)價(jià)值活動(dòng)，應(yīng)盡量避免或減少。針對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題，運(yùn)用“5W1H”技術(shù)、“ECRS”四大原則和上面的改進(jìn)分析表進(jìn)行分析，改善后的裝配流程如圖5所示。

由改善后的流程程序可得，底盤裝配的加工次數(shù)減少了5次，搬運(yùn)次數(shù)減少了3次，等待次數(shù)減少了4次，最終縮短搬運(yùn)距離121米，節(jié)約時(shí)間1960s。

圖5 汽車底盤裝配作業(yè)流程程序—改善后

3 汽車底盤待測(cè)工序標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的建立

3.1 確定觀測(cè)次數(shù)及測(cè)時(shí)

為了得到科學(xué)的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，本文先試觀測(cè)10次，采用歸零法記錄得到前10次的數(shù)值，測(cè)得的數(shù)值如表2所示。

表2 前10次觀測(cè)數(shù)值表

文中采用誤差界限法，取可靠度為95%，精確度為5%，則實(shí)際觀測(cè)次數(shù)應(yīng)為：

結(jié)果取整，其觀測(cè)次數(shù)應(yīng)為24次，前面已經(jīng)記錄了10次，因此還需記錄14次。重新測(cè)時(shí)14次，記錄的數(shù)值如表3所示。

表3 后14次觀測(cè)數(shù)值表

3.2 剔除異常值

剔除異常值最常用的方法是三倍標(biāo)準(zhǔn)差法。重新測(cè)時(shí)后的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為：

3.開(kāi)展技術(shù)服務(wù)。糧食工程系為建設(shè)優(yōu)質(zhì)的食品安全檢測(cè)應(yīng)用技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心做了充足的準(zhǔn)備，成立了糧油食品科技教師工作室開(kāi)展企業(yè)技術(shù)服務(wù)工作，成立學(xué)生專業(yè)社團(tuán)-食檢精英社，培養(yǎng)創(chuàng)新型和高技能人才，并且開(kāi)展江西省糧食行業(yè)農(nóng)產(chǎn)品食品檢驗(yàn)員（原糧油質(zhì)檢員）職業(yè)技能培訓(xùn)。

數(shù)值小于40.3或者大于78.7的為異常值，應(yīng)予以剔除。上面24次測(cè)時(shí)的數(shù)值均在40.3～78.7之間，因此均為正常值。

3.3 確定評(píng)定系數(shù)

本例采用平準(zhǔn)化法來(lái)確定評(píng)定系數(shù)。通過(guò)觀查，被測(cè)者各評(píng)定因素的情況如下：

熟練系數(shù)良好C2=0.03

努力系數(shù)一般D=0.00

工作環(huán)境系數(shù)尚可E=-0.03

一致性系數(shù)尚可E=-0.02

因此評(píng)定系數(shù)為1+0.03+0.00-0.03-0.02=0.98

3.4 計(jì)算正常時(shí)間

正常時(shí)間是指以正常速度完成一項(xiàng)作業(yè)或操作單元所需的時(shí)間，它是在觀測(cè)時(shí)間的基礎(chǔ)上，用評(píng)定系數(shù)加以修正得到的。

3.5 確定寬放系數(shù)

寬放時(shí)間是指工人在作業(yè)時(shí)必不可少的停頓或休息。根據(jù)疲勞寬放的系數(shù)可由相關(guān)資料[4]查出。一般寬放率在20%左右是正常的，但由于汽車前振器的安裝其要操作人員彎腰操作，疲勞程度較大，所以本例取寬放率為25%來(lái)計(jì)算。

3.6 計(jì)算待測(cè)工序標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間=正常時(shí)間+寬放時(shí)間=正常時(shí)間×（1+寬放率）

將前面計(jì)算的結(jié)果帶入到上式中，得到的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)如下：

標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)=58.31×（1+25%）=72.8875≈72.9秒

4 汽車底盤裝配線作業(yè)改善前后效果對(duì)比

通過(guò)表秒時(shí)間研究將改善前后底盤裝配每個(gè)作業(yè)單元的時(shí)間進(jìn)行對(duì)比。改善前后操作情況的對(duì)比效果如表4所示。

表4 改善前與改善后的對(duì)比 單位：S

由表4可以看出，通過(guò)對(duì)底盤裝配作業(yè)進(jìn)行方法研究與作業(yè)改善后，作業(yè)數(shù)由55個(gè)減少到42個(gè)，作業(yè)總時(shí)間由原來(lái)的5492s減少到3532s，總共減少工時(shí)1960s?？偘徇\(yùn)距離由原來(lái)的187米減少到66米。

節(jié)約時(shí)間效果：節(jié)約時(shí)間/原作業(yè)時(shí)間=1960/5492×100%=35.7%。

通過(guò)本次改善，底盤裝配線的生產(chǎn)周期已由原來(lái)的89-96min降低為58.87min，與一次內(nèi)飾的生產(chǎn)周期57-62min大致平衡，底盤裝配線的生產(chǎn)節(jié)拍也從原來(lái)的12-15min降低至6.67min。這一系列數(shù)據(jù)可以看出，本次對(duì)底盤裝配線的改善不僅提高了底盤線的工作效率，縮短了底盤裝配周期，同時(shí)也縮短了整個(gè)汽車總裝的生產(chǎn)周期，提高了總裝車間每日的產(chǎn)能，最終為公司降低了生產(chǎn)成本。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)H公司汽車底盤裝配線的分析研究，優(yōu)化了裝配流程工藝路線，改善了加工工位和操作程序，縮短了H公司整個(gè)汽車底盤的裝配流程時(shí)間，節(jié)約了人工操作成本，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)流程線有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。

[1]Xu Zhiwei,Liu Yongxian.Mechanical production line simulation and Optimization analysis[J].Proceedings of the IEEE International Conference on Automation and Logistics.Qingdao,China September 2008:2925-2930.

[2]易樹(shù)平,郭伏.基礎(chǔ)工業(yè)工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

[3]Van Nickerk W P.Productivity and Work Study[M].New York:John Wiley&Sons,Inc,1982:295-302.

[4]席忠民.汽車總裝配線的作用時(shí)間研究[J].材料與工藝,1998,2:45-47.