基于優(yōu)先原則的電子產(chǎn)品生產(chǎn)線優(yōu)化

王昀睿

(西安科技大學(xué)機械工程學(xué)院，西安 710054)

0 引言

蘇州某電子產(chǎn)品公司，主要為各電子制造商提供產(chǎn)品組件，產(chǎn)品與技術(shù)涵蓋液晶顯示器、液晶一體計算機、投影機等領(lǐng)域，公司有A5、A7、B1等多條插件生產(chǎn)線。由于市場前景較好，公司訂單量非常飽滿，但通過對2014年該企業(yè)A5生產(chǎn)線產(chǎn)量的統(tǒng)計與分析發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)線計劃產(chǎn)量大多數(shù)情況下都沒有完成，經(jīng)過分析這中間有企業(yè)由于生產(chǎn)線設(shè)備的老化、員工的不良操作習(xí)慣等不斷出現(xiàn)的新問題，也有本身存在沒有被發(fā)現(xiàn)的舊問題，這些都影響企業(yè)的生產(chǎn)能力。購買新設(shè)備擴大生產(chǎn)線必定需要較大投資，因此想通過對生產(chǎn)線的優(yōu)化，來提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，增加產(chǎn)量。

生產(chǎn)線優(yōu)化方面國內(nèi)外已經(jīng)有較廣泛的研究，本次在對生產(chǎn)線優(yōu)化中，主要是根據(jù)優(yōu)先順序原則來完成，相對普通的優(yōu)化方法能進一步提高生產(chǎn)線的效率［1-2］。首先畫出目前生產(chǎn)線各工位的相互位置及工序優(yōu)先順序圖，統(tǒng)計出各工位作業(yè)內(nèi)容及時間，再基于優(yōu)先原則對各工位的作業(yè)重新進行分配，使優(yōu)化后的生產(chǎn)線平衡率得到改善，產(chǎn)量得以提高，達到企業(yè)預(yù)期的目標(biāo)。

1 生產(chǎn)線現(xiàn)狀

A5生產(chǎn)線的主要工作是對PCB主板進行集成電路的完善，即插件操作，本條生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品都是裝在MASK里面的四塊小板子，形成四連板，然后在四連板上進行插件作業(yè)，生產(chǎn)工位排列如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)工位排列示意圖

每一工位是一個工序，包含作業(yè)內(nèi)容如表1。

表1 各工位作業(yè)內(nèi)容

1.1 確定生產(chǎn)線瓶頸工序

為了保證取樣觀測的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，采用秒表時間研究法。秒表時間研究是作業(yè)測定技術(shù)中的一種常用方法，也稱“直接時間研究-密集抽樣”。它以生產(chǎn)過程中的工序為研究對象，在一段時間內(nèi)，按照預(yù)定的次數(shù)利用秒表連續(xù)不斷地觀測操作者的作業(yè)，然后以此為依據(jù)計算該作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)時間，這是進行生產(chǎn)線優(yōu)化過程中常用的一種方法［3］。經(jīng)過初步測試生產(chǎn)線16道工序的作業(yè)周期大約為3min，確定觀測次數(shù)為17次，對整個生產(chǎn)線16個工序的插件過程在現(xiàn)場進行17次觀測記錄，計算出各工位的平均時間Ti，確定整個生產(chǎn)流程中作業(yè)時間最大的工序為瓶頸環(huán)節(jié)即當(dāng)前節(jié)拍，再計算各工位的空閑時間和工序負荷率如表2所示?？臻e時間是指設(shè)備或人在工作時間內(nèi)沒有進行正常作業(yè)而空余的時間，在一個流程內(nèi)各工序的作業(yè)時間存在差異，瓶頸工序的作業(yè)時間是最長的，其它工序與瓶頸作業(yè)之間就存在有空閑時間［4-5］。

表2 各工位平均時間、空閑時間和工序負荷率

由統(tǒng)計分析可見，該生產(chǎn)線的瓶頸環(huán)節(jié)為工位7，作業(yè)時間14.57s，即節(jié)拍時間。表2中，空閑時間=瓶頸環(huán)節(jié)的時間 －Ti，工序負荷率 =(Ti/節(jié)拍)%［6-7］。

1.2 改善前生產(chǎn)線參數(shù)的計算

2 基于工序優(yōu)先原則的生產(chǎn)線優(yōu)化

2.1 工序優(yōu)先(約束)圖的確定

對生產(chǎn)線進行優(yōu)化的過程中，應(yīng)該注意每項作業(yè)的前導(dǎo)及后置作業(yè)，也就是作業(yè)的優(yōu)先順序，后置作業(yè)必須在前導(dǎo)作業(yè)完成之后才可以開始，優(yōu)先順序相同的兩項作業(yè)可以相關(guān)調(diào)換位置。經(jīng)過前邊的時間研究工作，進一步理解了該產(chǎn)品16道工序之間的相互關(guān)系，圖2為整個工序的工序優(yōu)先(約束)圖。在工序優(yōu)先順序原則的基礎(chǔ)上，利用ECRS及5W1H技術(shù)對原各工序的作業(yè)進行進一步的分解、分析及優(yōu)化，找出可以合并和重排的工序，使生產(chǎn)線上各工序的時間趨于平衡［8-9］。

圖2 A5插件生產(chǎn)線工序優(yōu)先(約束)圖

2.2 生產(chǎn)線優(yōu)化過程

依據(jù)圖2的的工序優(yōu)先順序?qū)5插件生產(chǎn)線上各個工位的作業(yè)內(nèi)容逐項進行進行優(yōu)化。

①原生產(chǎn)線“瓶頸”工位時間為14.57s，為工序7，即插4個二極管(LED)和2個二極管(有極性帶散熱片。而由工序優(yōu)先圖可知它的下一道工序8可以與工序11進行替換，且工序11僅需9.72s，故可將工序8與工序11替換，之后將7(14.57s)中的一個二極管(LED)交給11(9.72s)的工人插上去，則7的時間減為12.02s，11的時間增為12.27s，則流水線瓶頸工序變?yōu)?4.13s，為工序14。

②工序13時間為9.31s，而工序14(14.13s)內(nèi)容為插花線4個，2個USB插座，可讓工序13的工人分擔(dān)一個USB插座，于是工序13時間增為11.82s，工序14時間減為 11.62s，此時生產(chǎn)線瓶頸工序變?yōu)?4.07s，為工序 8。

③工序8(14.07s)表示作業(yè)員插4個集成電路塊和2個熱敏電阻。工序8為工序9(9.35s)的優(yōu)先作業(yè)，可以讓工序9(9.35s)分擔(dān)一個熱敏電阻，此時8的工序時間減為11.7s，工序9的工序耗用時間增加為11.72s，此時瓶頸工序為工序 6，耗用時間為13.68s。

④由于工序6和工序15具有互換性，可以讓工序16(9.56)分擔(dān)工序6，則工序6的時間降為11.31s，工序16的耗用時間增加為11.93s。

⑤為了使各工位的時間均衡性提高，讓工序1的工人分擔(dān)一個熱敏電阻，工序1的時間增為9.59s，工序2的時間減為10.21s。

重排后的工序順序如圖3所示。

圖3 重排后的工序順序圖

2.3 優(yōu)化后的生產(chǎn)線平衡性分析

基于優(yōu)先原則對生產(chǎn)線進行優(yōu)化，將工位6和15、8和11進行了調(diào)換，再對各工序的內(nèi)容進行重排和合并［10］，可得到優(yōu)化后的各工位作業(yè)內(nèi)容，經(jīng)測試作業(yè)時間如表3所示。

表3 改善后各工位作業(yè)時間

對改善后每個工位所用的平均時間和各工位的工序負荷率進行統(tǒng)計和分析，各工位的負荷率如圖4示。

圖4 改善后A5線工位負荷顯示圖

改善后的瓶頸工序時間為13.01s，即生產(chǎn)節(jié)拍降低為13.01s，利用這組新數(shù)據(jù)再次計算:

各工位作業(yè)時間小計:∑Ti=182.63

按照生產(chǎn)線平衡的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則，生產(chǎn)線的平衡率在70% ～80%時，是急需要改善的;80% ～90%是比較合理和科學(xué)的，而根據(jù)優(yōu)化結(jié)果分析可知，87.74%的生產(chǎn)平衡率為良好，所進行的工序優(yōu)化過程是可行的。

3 結(jié)論

通過對標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的研究和分析得知生產(chǎn)工藝對提高整條生產(chǎn)線的效率有著至關(guān)重要的作用，針對進行插件作業(yè)的A5生產(chǎn)線經(jīng)常不能完成生產(chǎn)任務(wù)的狀況，運用時間研究、5W1H、ECRS等技術(shù)進行各工序特性分析，基于優(yōu)先原則對瓶頸工序和其他工序的作業(yè)進行改善，對其操作流程進行細致劃分、重排，形成新的操作流程。通過改善，使該生產(chǎn)線的平衡率由78.34%提高到87.74%，日產(chǎn)量由原來的5189件提高到5810件，生產(chǎn)率提高了11.97%，對改善目前完不成生產(chǎn)任務(wù)的狀況起到了明顯的作用，理論上該生產(chǎn)線一年可為企業(yè)多盈利約107.83萬元。

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