電腦主板生產(chǎn)車間現(xiàn)場分析與改善

陸 娟，王周玉，王景峰

(1.東北林業(yè)大學工程技術學院，哈爾濱150040;2.大慶鉆探工程公司鉆技一公司，黑龍江大慶163000)

隨著經(jīng)濟體制改革的不斷深入，企業(yè)所面臨的市場競爭越來越激烈，不斷變化的市場環(huán)境給企業(yè)經(jīng)營帶來巨大的壓力，這種壓力在制造業(yè)中表現(xiàn)的尤為明顯。如何降低成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)、提高效益已經(jīng)成為企業(yè)亟待解決的問題［1］?，F(xiàn)場改善通過合理的人員配置和各種方法的使用，使企業(yè)以較小的投入或成本獲得更佳的經(jīng)濟效益。企業(yè)通過現(xiàn)場改善，可以增強凝聚力和競爭力;通過持續(xù)改善，可以獲得高品質(zhì)產(chǎn)品，使得企業(yè)在同行業(yè)中保有競爭優(yōu)勢。因此現(xiàn)場改善對企業(yè)尤其是制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義［2－4］。本文從某公司電腦主板生產(chǎn)Ⅱ車間的現(xiàn)場實際狀況出發(fā)，詳細闡述了如何應用現(xiàn)場改善的方法解決生產(chǎn)實際問題，達到預期目標，本文所應用的改善方法對同類企業(yè)也有借鑒作用。

1 主板生產(chǎn)車間現(xiàn)狀分析

該公司電腦主板生產(chǎn)Ⅱ車間有一條生產(chǎn)線，稱為DIP產(chǎn)線，呈U型布置。該產(chǎn)線的主要生產(chǎn)過程是插件和補件，插件是將那些不能在上一階段貼裝的零件插到PCBA上的過程;補件是檢測過錫爐后的PCBA存在哪些不良，并進行修理，再將那些不能過錫爐的機構(gòu)件組裝到PCBA上，具體生產(chǎn)過程如圖1所示。該產(chǎn)線共有22個工位，其中除了取治具、壓合、5D－X－ray 3個工位有2名操作人員以外，其余19個工位均為1人操作，共25個產(chǎn)線工人，工位的工作內(nèi)容以手工操作為主。

1.1 DIP產(chǎn)線存在問題分析

同一條生產(chǎn)線上，若各工序不能互相配合，某些工序有等待時間而某些工序又過于繁忙，這種現(xiàn)象就是產(chǎn)線不平衡［5］。產(chǎn)線不平衡會造成勞動力和設備能力的極大浪費，使有效產(chǎn)出降低，因此企業(yè)必須盡力保證生產(chǎn)線處于平衡狀態(tài)［6］。生產(chǎn)線平衡的基本做法是:對生產(chǎn)線的全部工序進行平均化，調(diào)整作業(yè)負荷，以使各作業(yè)時間盡可能相近［7］。

在對生產(chǎn)線進行巡線時，發(fā)現(xiàn)DIP產(chǎn)線某些工位作業(yè)員空閑時間過多，出現(xiàn)等待的現(xiàn)象，經(jīng)過多次觀察發(fā)現(xiàn)此種情況一直存在，有必要對其進行改善。

圖1 DIP段生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of DIP

1.1.1 作業(yè)時間測定

采用秒表測時法對DIP產(chǎn)線的22個工位進行時間測定，連續(xù)測30次，所得數(shù)據(jù)采用6S法則剔除異常值，計算平均時間，再根據(jù)一定的寬放率計算標準時間，計算公式如下:①正常時間=觀測時間×評定系數(shù);②標準時間=正常時間× (1+寬放率)［8］。將標準時間作為每個工位的操作時間。測定及計算過程需遵循如下說明:

(1)評比系數(shù)根據(jù)作業(yè)員的作業(yè)熟練程度來定義，這里評比系數(shù)為1。

(2)根據(jù)具體作業(yè)內(nèi)容，參照寬放率給定標準，設定該產(chǎn)線所有工位的寬放率為5%。

(3)觀測次數(shù)為30次。

(4)每個單元時間只是純作業(yè)時間，過程中如果有作業(yè)的停頓要排除在觀測時間之外。比如:作業(yè)過程中與其他人談話，造成作業(yè)停頓;作業(yè)過程中核對材料，造成作業(yè)停頓。

根據(jù)各工位的標準時間，繪制DIP產(chǎn)線平衡圖，如圖2所示。由此可見，該產(chǎn)線的各工位作業(yè)時間差別較大，生產(chǎn)資源分配不合理，需要重新進行分配，以達到平衡生產(chǎn)線的目的。

圖2 改善前產(chǎn)線平衡圖Fig.2 Streamline balance graph before improvement

1.1.2 產(chǎn)線平衡率的計算

根據(jù)1.2.1中計算的標準時間，計算產(chǎn)線平衡率，過程如下:

(1)生產(chǎn)線節(jié)拍的計算。產(chǎn)線中最長的工序時間就是節(jié)拍 (Cycle time，簡寫成 CT)［1］。該產(chǎn)線22個工位中，工作時間最長的是5D－Xray工位，為172.0s，即CT=172.0s。

(2)平衡率的計算。平衡率的計算公式為:平衡率=［各工序時間總和/(工位數(shù)×CT)］ ×100%。通過計算將各工序時間相加得到各工序時間總和為2780.8 s，則平衡率 =2780.8/22×172.0×100%=73.48%，不平衡率=1－73.48%=26.52%。由此可見，生產(chǎn)過程中有26.52%的時間被浪費，需要采取手段提高平衡率。

1.1.3 能力過剩工位分析

鎖機構(gòu)件一 (16工位)工時為70.4 s，清潔BGA(17工位)的工時為71.5 s，刮散熱膏 (18工位)的工時為85.4 s，壓散熱片 (19工位)73.8 s，鎖機構(gòu)件VI(22工位)82.3 s。這5個工位的作業(yè)時間均遠遠小于CT=172.0 s，屬于能力過剩工位，是導致產(chǎn)線不平衡的主要因素，需要重點分析。另外，產(chǎn)線的CT是5D－Xray(14工位)的172.0 s，是所有工位中耗時最長的一個工位，屬于瓶頸工位，如果能夠采取一定的手段將其生產(chǎn)時間有效縮短，將減少整個產(chǎn)線的生產(chǎn)時間。但是，該工位現(xiàn)有操作人員2人、額定操作人員2人，已經(jīng)達到所需操作人員的極限，故不能通過增加人員的方法減少其生產(chǎn)時間;而通過增加設備來減少生產(chǎn)時間的方法不僅經(jīng)濟可行性有待商榷，而且一個工件在該工位的生產(chǎn)時間是確定的，并不會因為增加設備而使單個工件在一臺設備上的加工時間縮短，即CT是不會改變的，增加設備只會減少在制品的積壓，本文不做考慮。

1.2 現(xiàn)場管理問題分析

該公司電腦主板生產(chǎn)Ⅱ車間的生產(chǎn)現(xiàn)場主要存在問題如下:

(1)在取治具工位，由于零件的擺放不合理，不僅不便于操作人員的拿取，也不利于現(xiàn)場環(huán)境的整潔。

(2)FAE測試桌桌面雜亂，物品擺放沒有條理，操作人員在進行作業(yè)時，要有尋找時間，存在浪費現(xiàn)象，需要進行改善。

(3)生產(chǎn)現(xiàn)場人員眾多，由于分工不同導致信息傳遞不及時的現(xiàn)象時有發(fā)生，造成生產(chǎn)現(xiàn)場的一片混亂，不利于生產(chǎn)效率的提高。

(4)車間現(xiàn)場物品放置雜亂無章，沒有固定的放置位置，導致材料、零部件、工裝、夾具和量具等現(xiàn)場物品碰傷、擠壓變形的現(xiàn)象時有發(fā)生。既影響產(chǎn)品的質(zhì)量，也不利于生產(chǎn)效率的提高。

(5)過錫爐治具量產(chǎn)已3 a，部分治具已老化和損壞，為了防止生產(chǎn)過程中造成產(chǎn)品不良，故需對治具進行重新評估，購買新的治具，以保證生產(chǎn)的順利進行。

2 主板生產(chǎn)車間現(xiàn)場改善及效果評價

利用“5W1H”提問方法結(jié)合“ECRS”原則，對問題工位進行改善，提高生產(chǎn)線平衡率。通過5S、目視管理、定置管理的實施，不僅可以減少操作人員的疲勞度，同時也可以改善現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，一定程度上可提高整個車間的生產(chǎn)效率。

2.1 生產(chǎn)線平衡問題改善

對于能力過剩的16、17、18、19和22工位，由于其生產(chǎn)時間遠遠小于CT，故利用“5W1H”結(jié)合“ECRS”原則，通過提問的方式，對其進行取消、合并、重排和簡化，達到生產(chǎn)線平衡的目的。由于16、17、18和19這4個工位都屬于鎖機構(gòu)件，所以將它們進行兩兩合并?？紤]到工序的前后銜接關系，將鎖機構(gòu)件一與清潔BGA合并成一個工位，由1人進行操作;將刮散熱膏與壓散熱片合并，由1人進行操作。這樣可以精簡人力，減少在線WIP站，減少動作與時間的浪費。因為22工位與這4個工位沒有直接關聯(lián) (直接的前后銜接關系)，且如果是16、17、18、19和22工位中的任意3個工位合并，其生產(chǎn)時間都會超過CT=172.0s，所以22工位不能與其它工位合并，仍舊獨立存在。經(jīng)過上述改善后，工位數(shù)由22減少到20，作業(yè)人數(shù)有原來的25人減為23人，精簡人力2人。再次利用秒表測時法對各工位的時間進行測定，并進行1.1.1中的處理，得到如圖3所示的改善后的產(chǎn)線平衡圖。

圖3 改善后的產(chǎn)線平衡圖Fig.3 Streamline balance graph after improvement

重新計算改善后的產(chǎn)線平衡率。平衡率=(各工序時間總和/(工位數(shù) ×CT)) ×100%=(∑ti/(工位數(shù) ×CT)) ×100% =2778.3/20×172.0×100%=80.76%，不平衡率=1－80.76%=19.24%。平衡率由原來的73.48%提高到80.76%，生產(chǎn)效率得到進一步提升。

2.2 現(xiàn)場管理問題改善

針對車間現(xiàn)場存在的問題，通過實施5S、目視管理和定置管理對其進行改善，具體改善方案如下:

(1)取治具時，由于原來治具的擺放凌亂，不便拿取;通過5S中整頓的實施［9］，將不同尺寸、規(guī)模的治具放置到不同的位置，可以有效減少作業(yè)時間。整頓前后效果如圖4所示。

(2)FAE測試桌的整理。通過5S中整理的實施，將要用的文件整理到文件夾內(nèi)，根據(jù)工程師工作習慣將常用的萬用表放于右上方，將小零件放于便于拿取的位置。整理前后效果如圖5所示。

(3)針對產(chǎn)線信息傳遞不暢問題，采用目視管理中的看板管理。生產(chǎn)線上用到看板有兩種:品質(zhì)看板和電子看板。品質(zhì)看板由班組長或品質(zhì)小組人員填寫，以便及時反映班組的作業(yè)情況和品質(zhì)不良情況，將異常情況及時反映給相關單位，從而進行相應的改善控制，減少返修的浪費，如圖6所示。電子看板用于及時反饋生產(chǎn)活動的信息，快速應變生產(chǎn)，準確的發(fā)布生產(chǎn)及運送工作指令使浪費最小化，如圖7所示。

(4)由于生產(chǎn)現(xiàn)場的物品擺放雜亂無章，采用定置管理，用黃線定位，將物品擺放在相應的位置上，方便作業(yè)員取用。改善后效果如圖8所示。

圖4 整頓前后對照Fig.4 Contrast before and after SEITON

圖5 整理前后對照Fig.5 Contrast before and after SEIRI

圖6 品質(zhì)看板Fig.6 Quality kanban

圖7 電子看板Fig.7 Electronic kanban

圖8 改善后的物品擺放Fig.8 Items placement after improvement

(5)治具評估。治具損壞，不但會使產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題，也會延誤交貨的期限，給客戶帶來不便，影響公司的信譽。治具所需數(shù)量的計算公式為:治具數(shù)量 =距離長度/(轉(zhuǎn)速*間隔時間/60)。治具需求數(shù)量計算說明如下:①DIP插件段人力規(guī)劃為4人，從第5站開始使用托盤治具，共4站需要托盤治具;②過錫爐治具長度為670 mm;③安排于DIP第5站放置過錫爐治具;④過完錫爐后，PCB需要放置在臺車上冷卻5PCS。過錫爐階段所需治具數(shù)量計算如表1所示。該階段所需治具為4+2+4+3+10=23個，即需更新治具23個。

表1 過錫爐治具需求數(shù)量計算說明Tab.1 The calculation of the demand quantity of tin furnace jig

2.3 改善效果評價

通過實施上述改善，使工位數(shù)由原來的22個減少為20個，精簡人力2人。以2000元/人·月計算，精簡人力前人工成本為25×2000=50000元/月，精簡人力后，人工成本為23×2000=46000元/月。每月節(jié)省人工成本50000－46000=4000元，那么一個季度節(jié)省的人工成本為3×4000=12000元，1年節(jié)省的人工成本為12×4000=48000元。平衡率由原來的73.48%提高到80.76%。同時由于5S、目視管理和定置管理的實施使得生產(chǎn)現(xiàn)場變得整潔一新，環(huán)境有所改觀，信息的傳遞更為流暢，為實現(xiàn)更高的目標“一個流”的生產(chǎn)奠定了良好的基礎。通過治具評估，對DIP產(chǎn)線所需治具進行了全方位更新，保證了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的順利進行。將改善前后的重要參數(shù)繪制成表格，進行對比，見表2。

表2 改善前后重要參數(shù)對比Tab.2 Parameters contrast before and after improvement

3 結(jié)論

生產(chǎn)現(xiàn)場是企業(yè)利潤的“第一生產(chǎn)場所”，可分為生產(chǎn)線和輔助設施兩個部分。除了生產(chǎn)線上的各工位的操作內(nèi)容安排是否合理、生產(chǎn)流程前后銜接是否得當外，現(xiàn)場安排是否合理、環(huán)境是否整潔、信息傳遞是否準確，都會對生產(chǎn)線流暢有一定的影響。本文通過運用工業(yè)工程中產(chǎn)線平衡的方法——工作研究和作業(yè)測定以及5S、目視管理和定置管理等現(xiàn)場管理方法對電腦主板生產(chǎn)車間進行現(xiàn)場改善，使其工人數(shù)減少、生產(chǎn)線平衡率提高、工位數(shù)減少，說明應用工業(yè)工程的方法對生產(chǎn)現(xiàn)場進行改善會收到良好的效果。

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