汽車零部件模塊化裝配作業(yè)分析應(yīng)用研究

李紅彬，宋萍萍（.陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 700；.陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 700）

汽車零部件模塊化裝配作業(yè)分析應(yīng)用研究

李紅彬1，宋萍萍2
（1.陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710022；2.陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710022）

摘 要：針對汽車制造企業(yè)部件模塊化裝配過程提升效率和降低作業(yè)成本問題，通過對SQ公司的汽車零部件分裝作業(yè)案例研究，采用了方法研究、作業(yè)分析、聯(lián)合作業(yè)分析以及“取消、合并、重排、簡化”（ECRS）分析方法，并提出了汽車零部件模塊化發(fā)展路徑。研究結(jié)果表明，該方法減少了生產(chǎn)作業(yè)人員配置和作業(yè)場所面積，降低人力資源成本、場地成本等總體作業(yè)成本14.93%；減少了汽車零部件分裝作業(yè)重排、平行作業(yè)，分裝作業(yè)周程，提升操作人員的作業(yè)負(fù)荷平衡水平，提升作業(yè)效率42.87%。

關(guān)鍵詞：汽車制造；方法研究；作業(yè)分析；ECRS

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.10.013

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)10-29-04

引言

汽車制造業(yè)因其涉及鋼鐵、電子、化工等領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)帶動性強(qiáng)，已是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)之一。正是因其覆蓋的產(chǎn)業(yè)鏈廣、零部件構(gòu)成復(fù)雜、組織協(xié)調(diào)要求高的特點，零部件的供應(yīng)鏈管理、物流組織是汽車主機(jī)廠的重要環(huán)節(jié)。于20世紀(jì)80年代，以第一汽車制造廠為代表的國內(nèi)汽車制造企業(yè)紛紛學(xué)習(xí)、引進(jìn)、實施國外系列先進(jìn)的生產(chǎn)管理模式比如豐田生產(chǎn)方式（Toyota Production System，簡稱TPS）[1]，供應(yīng)鏈管理模式比如供應(yīng)商管理庫存（Vendor Managed Inventory，簡稱VMI）[2]，物流組織模式比如循環(huán)取貨模式（Milk-Run，簡稱MR）[3-5]、干線運(yùn)輸?shù)?。同時，國內(nèi)也有大量的汽車制造管理模式的相關(guān)研究成果[6-9]。然而，從汽車零部件模塊化供應(yīng)的角度開展研究的相關(guān)成果卻極少。以重卡商用車二類底盤（8×4）為例，其車身、車架、動力總成、懸架、電氣等部件的散件零部件數(shù)量達(dá)到1.1萬個左右，但是通過模塊化供應(yīng)的方式，將汽車制造企業(yè)的總裝配工藝環(huán)節(jié)的零部件數(shù)量降低至3980個。但是，同一個零件會有不同的型號，一個主機(jī)廠即使現(xiàn)有發(fā)動機(jī)、變速箱、車架、車身等大件采取模塊化供應(yīng)的方式后，仍然會有7萬余個零件號。因此，繼續(xù)推進(jìn)其它零部件模塊化，對降低汽車制造企業(yè)的管理復(fù)雜度、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。

1、汽車零部件模塊化路徑與模塊化裝配成本控制

1.1 汽車零部件模塊化路徑

從1886年汽車發(fā)明之日起，以發(fā)動機(jī)為代表的模塊化就在汽車領(lǐng)域?qū)嵺`著。但是，“模塊化”概念、理論在1997年才由Baldwin和Clark提出[10]。汽車零部件的模塊化實踐，需要從廣度和深度兩個角度來認(rèn)識。汽車零部件模塊化的廣度是指汽車零部件模塊化種類，比如發(fā)動機(jī)（包括供氣系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)）、離合器、變速箱、車橋、車輪、車身、車架等的模塊化。汽車零部件模塊化的深度，是指模塊化裝配、物流、采購、開發(fā)、設(shè)計，從模塊化裝配到設(shè)計，汽車零部件模塊化程度逐漸加深，這也是汽車零部件模塊化發(fā)展的路徑。以重卡商用車為例，汽車零部件模塊化發(fā)展路徑見圖1。其中，范圍1內(nèi)部件價值高、生產(chǎn)裝備復(fù)雜、勞動密集性強(qiáng)，多是以獨立法人或依附于主機(jī)廠的獨立生產(chǎn)單元進(jìn)行模塊化設(shè)計、開發(fā)、采購、物流、裝配。范圍2內(nèi)的零部件，模塊化程度最低，這類零部件就其價值而言約占整車價值的三分之一。對于范圍2內(nèi)的汽車零部件模塊化路徑仍需從裝配、物流、采購、開發(fā)、設(shè)計逐步推進(jìn)模塊化。

1.2 汽車零部件模塊化裝配成本控制

模塊化（設(shè)計、開發(fā)、采購、物流、裝配）是縮短產(chǎn)品迭代時間、降低生產(chǎn)制造組織復(fù)雜度的重要手段。圖1范圍2內(nèi)的零部件模塊化第一步即模塊化裝配，對降低主機(jī)廠的生產(chǎn)成本、降低管理復(fù)雜度、提升質(zhì)量管理效率等仍具有較大的價值。范圍2內(nèi)的模塊化裝配成本構(gòu)成上包括了裝配人員工資、裝配設(shè)備工具折舊、作業(yè)場地、裝配電力/壓縮空氣/水等能源資源消耗等。從這些成本構(gòu)成來看，合理的裝配方法決定了模塊化裝配人員配置、裝配設(shè)備工具、能源消耗成本。因此，范圍2內(nèi)的汽車零部件成本控制主要是基于IE工作研究的方法研究、作業(yè)分析技術(shù)、ECRS技術(shù)等。

2、方法研究體系與作業(yè)分析技術(shù)

方法研究是工作研究的內(nèi)容之一，運(yùn)用各種分析技術(shù)對現(xiàn)有工作（加工、制造、裝配、操作、管理、服務(wù)等）方法進(jìn)行詳細(xì)的記錄、嚴(yán)格的考察、系統(tǒng)的分析和改進(jìn)，設(shè)計出最經(jīng)濟(jì)、最合理、最有效的工作方法，從而減少人員、機(jī)器的無效動作和資源的消耗，并使犯法標(biāo)準(zhǔn)化的一系列活動[11]。其中，工作研究是工業(yè)工程（IE）體系中最重要的基礎(chǔ)技術(shù)，是從泰勒的“時間研究”和吉爾布雷斯的“動作研究”發(fā)展而來。1936年隨著泰勒研究會和美國工業(yè)工程學(xué)會的合并，兩者分別重點研究的“時間研究”、“動作研究”內(nèi)容逐步融合，形成了方法研究（Method Study）。1940s“時間研究”更名為“作業(yè)測定”（Work Measurement）。方法研究和走也測定統(tǒng)稱為“工作研究”（Work Study），方法體系如圖2所示[12]。

作業(yè)分析就是通過調(diào)查、記錄現(xiàn)有生產(chǎn)流程的某一工序中，作業(yè)者、作業(yè)對象、作業(yè)工具、作業(yè)現(xiàn)場布置的現(xiàn)狀，針對特定研究對象，選擇性的人—機(jī)作業(yè)分析圖、聯(lián)合操作圖、雙手操作圖等工具，分析現(xiàn)有作業(yè)中存在的不經(jīng)濟(jì)、不合理、不科學(xué)的作業(yè)，并通過5W1H、ECRS等方法，對現(xiàn)有作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到工序排列最佳、平衡作業(yè)人員負(fù)荷、提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本等目的。其中，人—機(jī)作業(yè)分析用于1人操作1臺機(jī)器或1人操作多臺機(jī)器的機(jī)械作業(yè)分析。聯(lián)合作業(yè)分析，用于多個作業(yè)人員作業(yè)于一項工作場合的分析。雙手作業(yè)分析，用于1人操作過程中的左右手負(fù)荷平衡分析。

3、SQ公司汽車零部件模塊化分裝作業(yè)

3.1 作業(yè)分析對象選擇

SQ公司是中國重卡商用車行業(yè)前四企業(yè)，擁有汽車制造沖壓、裝焊、涂裝、總裝完整的四大工藝。其中，部件分裝業(yè)務(wù)按照執(zhí)行主體不同分為SQ總裝廠、其下零部件子公司、物流公司三類，共計38類分裝的部件。分布在總裝工藝聯(lián)合廠房內(nèi)部分裝的部件種類共計24大類，其中發(fā)動機(jī)、線束是由其零部件子公司分裝，平衡軸也即將外包給零部件子公司分裝。因此，本文的部件分裝作業(yè)分析對象范圍就是由SQ公司自己分裝的21類部件。21類部件按照分裝場地及設(shè)備類型分為三類，獨立分裝區(qū)域、流水線分裝、總裝線旁分裝，部件分裝布局均是按照兩條總裝線來布置?？傃b工藝聯(lián)合廠房內(nèi)共布置兩條汽車二類底盤裝配線，單線節(jié)拍6分鐘，每種零部件分裝均與單線節(jié)拍相協(xié)調(diào)。

根據(jù)作業(yè)分析對象選擇原則，將滿足以下四個條件之一的作業(yè)作為研究對象，整個生產(chǎn)過程中的瓶頸環(huán)節(jié)或工序、成本最高的工序、質(zhì)量不穩(wěn)定的工序、勞動強(qiáng)度最大的工序。圖1范圍2內(nèi)的汽車零部件由于模塊化裝配設(shè)備和工具是通用小型設(shè)備，因此在模塊化裝配作業(yè)成本中，分?jǐn)傇诿恳患系某杀緲?gòu)成上，人力成本占比最大（約70%）。從SQ公司自行分裝的21類部件人員構(gòu)成來看（詳見表1），保險杠分裝作業(yè)人員單班6人，雙班12人，是作業(yè)人員最多的部件，因此，本文將保險杠分裝作為作業(yè)分析的對象。

表1　SQ公司分裝作業(yè)明細(xì)及人員配置

3.2 作業(yè)方法現(xiàn)狀記錄

SQ公司民用重卡品牌共4種（A、F、M、X），其中A、M兩種品牌保險杠的分裝業(yè)務(wù)由其零部件子公司分裝，僅F、X兩種品牌的保險杠在總裝配車間兩個獨立分裝區(qū)。F、X兩種品牌保險杠涉及的散件種類（零件號數(shù)量）達(dá)到161種，單班6人（兩個區(qū)域各3人）分裝，分別供應(yīng)總裝配線一線和二線。兩個分裝區(qū)域的分裝作業(yè)按照相同的作業(yè)方法進(jìn)行分裝。本文以最復(fù)雜、涉及零件最多的F品牌車輛的保險杠分裝作為研究對象。

觀測方法：由于作業(yè)時間相對較長，為便于反復(fù)觀測，通過攝像方式對總裝配二線的保險杠分裝作業(yè)進(jìn)行了記錄。在攝像前，需征得操作人員的同意，在攝像期間，不與操作人員交談、溝通，以避免干擾操作人員，導(dǎo)致記錄的作業(yè)方法和時間與正常狀態(tài)下的差異。

觀測次數(shù)：觀測時間主要用于作業(yè)改善，觀測次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)按照表2來確定[11]。保險杠分裝作業(yè)單件分裝一個周程的時間為5.25分鐘/件，確定觀測次數(shù)為10（不含）至15次，本文觀測次數(shù)為12次，保險杠分裝作業(yè)方法和作業(yè)時間觀測結(jié)果如圖3所示。

表2　觀測次數(shù)確定標(biāo)準(zhǔn)

3.3 作業(yè)分析

從保險杠分裝作業(yè)方法來看，由于是3人在同一場所進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，因此，保險杠分裝作業(yè)分析適合采用聯(lián)合作業(yè)分析方法。根據(jù)記錄的作業(yè)方法，保險杠分裝聯(lián)合作業(yè)圖如圖4所示（左側(cè)為當(dāng)前作業(yè)方式）。

保險杠分裝以9個部件作為一個批次，由3人進(jìn)行分裝，作業(yè)周程2832秒，平均每件分裝時間為5.3分/件，可以適應(yīng)總裝配線單線6分鐘/輛的生產(chǎn)節(jié)拍。工人甲、工人乙、工人丙的時間利用率分別為68.01%、95.97%、99.79%。保險杠分裝作業(yè)統(tǒng)計分析詳見圖4。

3.4 作業(yè)方法改進(jìn)

保險杠分裝作業(yè)方法改進(jìn)的主要目的是通過減少分裝作業(yè)人員，實現(xiàn)降低分裝作業(yè)成本。現(xiàn)有的人員配置總共6人，其中總裝1線保險杠分裝3人、2線3人。要實現(xiàn)減少作業(yè)人員的目的，依然按照現(xiàn)有獨立的分裝區(qū)進(jìn)行分裝情況下，每個分裝區(qū)域都要從3人減少至2人，但是，經(jīng)過作業(yè)重排后，獨立分裝區(qū)域，由2人進(jìn)行分裝，保險杠分裝作業(yè)周程將達(dá)到3699秒，單件作業(yè)時間為6.9分鐘，無法滿足總裝配線單線6分鐘/輛的生產(chǎn)節(jié)拍。因此，必須將保險杠分裝的兩個區(qū)域合并，總?cè)藬?shù)從6人可以降低到5人或者是4人，前提是必須滿足分裝區(qū)域合并后單件分裝的節(jié)拍控制到3分鐘以內(nèi)。

作業(yè)方法改進(jìn)，主要通過ECRS方法以及并行作業(yè)兩種途徑實現(xiàn)。在依然采取9件/批次情況下，保險杠分裝作業(yè)要從目前的5.3分鐘/輛降低至3分鐘/輛，時間差距較大，首先需要對現(xiàn)有操作方法進(jìn)行重排（Rearrange，簡稱R）。進(jìn)行重排滿足的基本條件，是現(xiàn)有作業(yè)方法中前后的每個操作不能出現(xiàn)相互干涉、分裝前后邏輯順序矛盾。通過對5人作業(yè)、4人作業(yè)順序進(jìn)行重排后，發(fā)現(xiàn)4人操作依然無法滿足總裝線的生產(chǎn)節(jié)拍要求，而5人作業(yè)則可以滿足此需求。改進(jìn)后的保險杠分裝5名操作人員的聯(lián)合作業(yè)圖見圖4（右側(cè)為改進(jìn)后作業(yè)方法）。

4、結(jié)論

（1）本文應(yīng)用聯(lián)合作業(yè)分析、ECRS等工業(yè)工程方法，降低部件分裝作業(yè)成本14.93%。其中，雙班作業(yè)人員從12人減少10人，人工成本降低10.8萬元/年；作業(yè)場地面積從252平方米減少至174，按照廠房月度租賃價格計算，減少場地租金1.782萬元/年。

（2）在保障雙線3分鐘/輛的生產(chǎn)節(jié)拍的情況下，將部件分裝作業(yè)周程從2832秒降低至1617秒，縮短2分15秒，提升作業(yè)效率42.87%。同時，提升了作業(yè)人員的負(fù)荷平衡水平。

（3）作業(yè)分析技術(shù)是企業(yè)科學(xué)、合理的配置生產(chǎn)崗位人員，推進(jìn)企業(yè)精細(xì)化的生產(chǎn)成本管控的重要方法。在我國重卡商用車行業(yè)已經(jīng)觸及發(fā)展的天花板、充分競爭、產(chǎn)品高度同質(zhì)化背景下，做好重卡產(chǎn)品的同時，向重卡后市場發(fā)展是重卡企業(yè)“開源”、實現(xiàn)差異化競爭的重要途徑[13]。而基于工業(yè)工程方法的企業(yè)精細(xì)化成本管控，是重卡企業(yè)“節(jié)流”、提升生存能力、提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力的重要途徑。

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Researchon the Operation Analysis of Modularity Assembling to Automobile Parts

Li Hongbin, Song Pingping
( 1. Shaanxi Hande Axle Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710022；2. Shaanxi Heavy-Duty Truck Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710022 )

Abstract:Aiming at improvingefficiency and decreasing operation costs of automobile parts assembling in automobile company, case study of automobile parts assembling operation was carried out in SQ Co. Ltd by Method Study, Operation Analysis, Gang Process Analysis and “ECRS” four Principles (Eliminate Combine Rearrange Simple). Route of modularity to automobile parts was proposed. The results indicate that operators and operating area were decreased by optimization of assembling method, operation cost was decreased by 14.93 percents, operating cycle was decreased and operating load level was improved by rearranging and concurrent operation, efficiency was improved by 42.87 percents.

Keywords:automobile manufacturing; method study; operation analysis; ECRS

作者簡介：李紅彬，就職于陜西重型汽車有限公司戰(zhàn)略發(fā)展部。

中圖分類號：U467.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-7988(2015)10-29-04