基于ED的直角接頭生產(chǎn)工藝流程優(yōu)化

甘婷婭+陸均媚+覃能祥+趙偉

【摘 要】針對某直角接頭生產(chǎn)工藝流程不合理的現(xiàn)狀，運用Enterprise Dynamics軟件， 根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，得知鏜孔是該工藝流程中的瓶頸工序，導(dǎo)致了工序間的擁堵現(xiàn)象。提出兩種改善方案，利用ED對改善前后的工藝流程進(jìn)行對比分析，改善方案明顯提高了生產(chǎn)線的平衡率。

【關(guān)鍵詞】工藝流程；生產(chǎn)線平衡；ED仿真

【Abstract】Pointing at the production processes of Right Angle Joint is unreasonable.Using the software called Enterprise Dynamics，and according to the date collected in the live to simulation.Konwing that boring a hole is the bottleneck，which results in the busy between the processes.Puting forward two improved programmes，and using ED to compare the production processes between before and after improvement.The improved programmes improve the balance rate of production line obviously.

【Key words】Production process； Production line balance； Enterprise Dynamics system simulation

0 引言

生產(chǎn)工藝流程，是指在生產(chǎn)過程中，勞動者利用生產(chǎn)工具將各種原材料、半成品通過一定的設(shè)備、按照一定的順序連續(xù)進(jìn)行加工，最終使之成為成品的方法與過程。其合理與否直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效益。因此，研究如何提高工廠生產(chǎn)工藝流程的合理性對提高整體生產(chǎn)效益有幫助。對于綜合、開放的生產(chǎn)工藝流程，從理論上進(jìn)行系統(tǒng)分析與優(yōu)化，其結(jié)果形式較為抽象，不能直觀看到優(yōu)化方案的具體運作過程，借助ED（Enterprise Dynamics）仿真軟件進(jìn)行生產(chǎn)工藝流程的分析和改善，給實踐提供理論基礎(chǔ)。

本文以某直角接頭生產(chǎn)過程為研究對象，通過收集相關(guān)數(shù)據(jù)，初步發(fā)現(xiàn)整個生產(chǎn)工藝流程存在很大的瓶頸時間，生產(chǎn)線的平衡率很低，效率也很低。通過對生產(chǎn)過程的ED仿真，進(jìn)一步確認(rèn)了生產(chǎn)線不平衡的事實。

針對如何提高其生產(chǎn)線的平衡率，降低瓶頸時間。結(jié)合工業(yè)工程方法理論和ED仿真，對其生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行了分析，提出生產(chǎn)工藝流程優(yōu)化方案，借助Enterprise Dynamics（DE）對優(yōu)化方案進(jìn)行了仿真，并就仿真結(jié)果與原始方案進(jìn)行了對比分析。

1 直角接頭生產(chǎn)現(xiàn)狀

某中小直角接頭生產(chǎn)制造企業(yè)，人工生產(chǎn)單個直角接頭加工工序和時間：車中徑（26秒）、滾絲（6.5秒）、鉆孔（21秒）、鏜孔（36秒）、去毛刺（8.8秒）、包裝（5秒）。其中，車中徑走刀1次，車完后需對其直徑進(jìn)行檢測。滾絲需要走刀4次，滾絲后需檢查其表面和螺紋，不得有嚴(yán)重的銹蝕及其他肉眼可見的缺陷，對于一些重要尺寸需進(jìn)行測量，要符合設(shè)計要求。鉆孔一次，鉆孔完需對其進(jìn)行簡單檢查，鏜孔4需走刀1次，鏜孔完需檢查其內(nèi)孔質(zhì)量，看是否有殘余裂紋、凹坑、螺旋刀印等缺陷。

從工序的工時分布可以看出，工時相差很大，容易產(chǎn)生半成品滯留和瓶頸時間，影響生產(chǎn)線的平衡，故工藝流程有改善空間。

生產(chǎn)線的不平衡，影響了生產(chǎn)效率，造成員工容易態(tài)度散漫，導(dǎo)致管理難度加大。

2 基于ED的生產(chǎn)流程分析

根據(jù)工廠的現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立ED建模如圖1所示。

Source表示原材料進(jìn)入入口，設(shè)置原材料的到達(dá)時間間隔為0s，第一個產(chǎn)品到達(dá)時間為第0s；Server表示產(chǎn)品加工過程中的各個工位；Sink表示產(chǎn)品輸出。根據(jù)實地調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合得到各個加工過程的加工時間的概率分布函數(shù)，再根據(jù)各分部函數(shù)對仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。

在數(shù)據(jù)測試的過程中，排除了一些較小的因素的影響，在建模仿真過程中假設(shè)：

1）在每道工序進(jìn)行時，用于堆放產(chǎn)品的空間是固定的；

2）一個工位對應(yīng)一個工人；

3）每一個產(chǎn)品都是在上一個工序完成后再進(jìn)行下一道工序。

進(jìn)行基于ED的模型仿真測試工作。觀測了車中經(jīng)、滾絲、鉆孔、鏜孔、清鐵屑和包裝這六個工位，將模型的運行時間設(shè)為6hours，運行100個周期。得到100個周期運行的平均結(jié)果統(tǒng)計如表1 所示。

由表1運行結(jié)果看，工序間忙閑率差別較大，其中鏜孔工序是瓶頸工序，導(dǎo)致了前三個工序的擁堵現(xiàn)象，造成了生產(chǎn)線上有大量制品堆積。車中經(jīng)工序是次瓶頸工序，加重了生產(chǎn)線的擁堵。

生產(chǎn)線平衡率=各工序時間總和/（瓶頸工序時間*工位數(shù)）*100%

人均產(chǎn)量=3600/（瓶頸工序時間*工位數(shù)） （個/h）

人均產(chǎn)量為16.7個/小時，生產(chǎn)線平衡率為49%，然而一個合格的生產(chǎn)線的平衡率應(yīng)該在80%以上。說明該企業(yè)目前生產(chǎn)線設(shè)計不合理，存在加大的改善空間（表1）。

3 基于ED的生產(chǎn)線優(yōu)化

該企業(yè)沒有專門的質(zhì)監(jiān)部門，在包裝外的每一道工序完成后進(jìn)行檢驗，再傳到下一工序，導(dǎo)致時間的浪費。針對工時相差較大這一缺陷，咨詢現(xiàn)場人員和管理人員后，優(yōu)化方案是將滾絲和清鐵屑、檢驗和包裝四個工序可以合并為一個工位的復(fù)合工序，并減少每一道工序的檢查時間，并加強和改進(jìn)現(xiàn)場生產(chǎn)管理。以下著重從改善工藝流程方面提出了兩種方案。

方案一：將滾絲和清鐵屑、檢驗和包裝四個工序可以合并為一個工位的復(fù)合工序的同時，裁掉多余工位的兩位員工。

方案一的仿真建?？蚣苋鐖D2所示。

按照方案一的ED模型仿真，觀測車中經(jīng)、鉆孔、鏜孔、復(fù)合四個工序，將模型的運行時間設(shè)為6hours，運行100個周期。得到這100個周期運行的平均結(jié)果統(tǒng)計如表2所示。

方案一的人均產(chǎn)量為42.1/小時，生產(chǎn)線平衡率為86%。與改善前的運行結(jié)果進(jìn)行對比，人均產(chǎn)量提升了152%，生產(chǎn)線平衡率也提高了37%，生產(chǎn)線達(dá)到良好平衡。各工位的堵塞率也都接近于零，說明工序間的在制品減少了，場地的占用減少了，生產(chǎn)線能夠比較流暢地運行。用人成本以及時間和場地的使用成本得到降低。

方案二：將滾絲和清鐵屑、檢驗和包裝四個工序可以合并為一個工位的復(fù)合工序的同時，多余工位的兩位員工分別增加一個車中經(jīng)工位和一個鏜孔工位，使用的是生產(chǎn)線上原有的閑置的兩臺車中經(jīng)車床和鏜孔車床。方案二的仿真建?？蚣軋D如圖3所示。

按照方案二的ED模型仿真測試。觀測兩個車中經(jīng)工序、鉆孔序、兩個鏜孔工序、復(fù)合工序共六個工位，將模型的運行時間設(shè)為6hours，運行100個周期。得到這100個周期運行的平均結(jié)果統(tǒng)計如表3所示。

方案二的人均產(chǎn)量為28.1個每小時，生產(chǎn)線平衡率為89%。與改善前的運行結(jié)果對比，人均產(chǎn)量提升了68%，生產(chǎn)線平衡率也提高了40%，總產(chǎn)量提高了19.5%，生產(chǎn)線達(dá)到良好平衡，時間浪費得到改善，生產(chǎn)效率得到提高。

4 結(jié)論

通過現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析得出某小企業(yè)直角接頭生產(chǎn)工藝流程存在不合理的地方，如生產(chǎn)線平衡率低，工位之間配合不良等問題。根據(jù)工業(yè)工程方法理論并結(jié)合ED仿真建模對直角接頭生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行分析和優(yōu)化，主要調(diào)整工序間的負(fù)荷分配使各工序達(dá)到能力平衡（作業(yè)時間盡可能相近）的技術(shù)手段與方法，消除時間瓶頸工序帶來的各種等待現(xiàn)象，提高生產(chǎn)線平衡率，提升生產(chǎn)和管理效率。

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[責(zé)任編輯：湯靜]