某電泵裝配廠生產(chǎn)線的改善及方案的評價

昋莉婷,葛安華

(東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

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某電泵裝配廠生產(chǎn)線的改善及方案的評價

昋莉婷,葛安華

(東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

以某企業(yè)電泵裝配生產(chǎn)線為研究對象，分別采用價值分析技術(shù)、“一個流”技術(shù)以及工作研究技術(shù)分析了企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)線中存在的問題，提出了以上3種改善技術(shù)各自的改善方案。為了比較3種技術(shù)對該企業(yè)生產(chǎn)線的改善效果，運(yùn)用TOPSIS法和灰色關(guān)聯(lián)度法對改善方案進(jìn)行綜合評價，得出了“一個流”技術(shù)對該企業(yè)生產(chǎn)線改進(jìn)取得的效果最佳，其次為工作研究技術(shù)，最后為價值分析技術(shù)的結(jié)論。

價值分析; 一個流; 工作研究; 改善; 評價

價值分析技術(shù)、“一個流”技術(shù)和工業(yè)工程中的工作研究技術(shù)是改善生產(chǎn)線、提高生產(chǎn)系統(tǒng)效率的主要技術(shù)，然而采用多種技術(shù)手段進(jìn)行生產(chǎn)線的改善往往不僅不易取得預(yù)期的效果，有時還會帶來嚴(yán)重的混淆和困擾。向雷等[1]以工業(yè)工程理論為基礎(chǔ)對某企業(yè)裝配生產(chǎn)線進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了提高效率、提高產(chǎn)能的目的。董鵬等[2]在精益思想指導(dǎo)下改進(jìn)企業(yè)原有生產(chǎn)線并取得了明顯的效果。國內(nèi)外其他學(xué)者也對企業(yè)生產(chǎn)線的改善與設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的研究，然而對于改善過程中所涉及到的具體技術(shù)研究甚少。因此為保證以最小的精力投入獲得最佳的改善效果，應(yīng)選擇對本企業(yè)生產(chǎn)線最合適的改善技術(shù)，以此為指導(dǎo)改善生產(chǎn)線。本文選擇常用的3種生產(chǎn)線改善技術(shù)進(jìn)行分析，通過綜合評價確定3種技術(shù)的改善效果。

1　改善技術(shù)介紹

1.1價值分析技術(shù)

價值分析將作業(yè)者活動分為3類：

1) 很明確能創(chuàng)造價值的步驟，如產(chǎn)品的加工過程[3]；

2) 不創(chuàng)造價值，但在現(xiàn)有技術(shù)下是不可避免的活動如裝卸、檢驗(yàn)等[3]；

3) 不創(chuàng)造價值，可以立即取消的步驟[3]。

對于生產(chǎn)中的活動，可利用價值分析技術(shù)找出創(chuàng)造價值與不創(chuàng)造價值的環(huán)節(jié)，取消第3類活動，減少第2類活動。

1.2“一個流”技術(shù)

“一個流”生產(chǎn)是在準(zhǔn)時制生產(chǎn)方式(在需要的時間按照需要的數(shù)量取得需要的產(chǎn)品[4])的基礎(chǔ)上由企業(yè)首先提出的。

“一個流”生產(chǎn)要求將生產(chǎn)線設(shè)計(jì)成“U”型，這種布置與傳統(tǒng)生產(chǎn)線的不同之處在于：前者的操作者在線內(nèi)作業(yè)，一個操作者可能操作幾個工序[5]。“U”型生產(chǎn)線上操作工人數(shù)計(jì)算方法如下：

工人數(shù)=工序作業(yè)時間之和/節(jié)拍時間。

在此基礎(chǔ)上可通過各工序的時間確定每位操作工人的工作內(nèi)容。

“一個流”生產(chǎn)要求生產(chǎn)同步，整個生產(chǎn)活動按統(tǒng)一的流水節(jié)拍進(jìn)行。

“一個流”生產(chǎn)要求現(xiàn)場實(shí)行“5S”管理。“5S”管理源于日本企業(yè)廣泛采用的現(xiàn)場管理方法，它通過開展以整理、整頓、清掃、清潔和素養(yǎng)為內(nèi)容的活動，對生產(chǎn)現(xiàn)場中的生產(chǎn)要素進(jìn)行有效管理[6]。

“一個流”生產(chǎn)要求遵守零浪費(fèi)原則。

“一個流”生產(chǎn)要求遵守內(nèi)部用戶原則。

每道工序是前道工序的客戶，是后道工序的供應(yīng)商，每位操作工人應(yīng)該確保提供合格的產(chǎn)品。整個工作過程無需再設(shè)立質(zhì)量檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。

1.3工作研究技術(shù)

在對存在問題分析基礎(chǔ)上，利用ECRS(取消、合并、重排、簡化)四大原則，結(jié)合動作經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行改進(jìn)[7]。

動作經(jīng)濟(jì)原則要求減少動作數(shù)量、雙手同時進(jìn)行動作、縮短動作距離、輕松動作。

2　現(xiàn)狀及存在的問題

某企業(yè)主要從事電泵的生產(chǎn)，其中組裝是整個電泵生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵的過程。該企業(yè)產(chǎn)品組裝車間共有12條相同的流水生產(chǎn)線，呈“一”字型排布，每條裝配線上有13個工位，配置操作工人27人，每天工作8 h，工資80元/d，日產(chǎn)量810臺，客戶需求量800臺/d，生產(chǎn)節(jié)拍為36 s，現(xiàn)采用秒表測時法測得每道工序的時間，改進(jìn)前組裝流程程序圖如圖1所示。

目前該裝配線上工序、人員安排不合理，作業(yè)現(xiàn)場物流、人流混亂，這些因素導(dǎo)致生產(chǎn)線平衡率僅為68.59%(生產(chǎn)線平衡率=各工序時間總和/( 節(jié)拍×工位數(shù)))[8]，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證、車間事故頻繁發(fā)生。

針對現(xiàn)有生產(chǎn)線存在的問題尋找改善途徑，運(yùn)用價值分析技術(shù)找出裝配生產(chǎn)線中非增值的工作過程，進(jìn)行改善得到方案1；運(yùn)用“一個流”技術(shù)進(jìn)行改善，平衡生產(chǎn)線，得到方案2；運(yùn)用工作研究技術(shù)找出不合理處予以改進(jìn)得到方案3。改善后各選擇其中(共有12條產(chǎn)線)1條生產(chǎn)線試行，其余9條生產(chǎn)線仍按原方法運(yùn)作。

3　生產(chǎn)線的分析改善

3.1價值分析

電泵組裝過程主要由3個方面構(gòu)成。

1) 組件裝配過程，這是產(chǎn)品組裝必須存在的過程，屬于完全創(chuàng)造價值的活動。

2) 質(zhì)量保證方面，包括檢驗(yàn)及粘貼各種標(biāo)識的過程，這是產(chǎn)品組裝過程中必不可少的過程，但是其不直接創(chuàng)造價值，應(yīng)盡量減少。

3) 電泵組裝過程中不創(chuàng)造價值，可被視為“浪費(fèi)”的活動，諸如“等待”這樣的過程，通過改進(jìn)裝配生產(chǎn)線予以取消。

第13項(xiàng)工作“手拉焊接線檢驗(yàn)”是為了檢驗(yàn)焊接工人是否焊接牢固，由多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在工人熟練掌握焊接技術(shù)的條件下，一次焊接就能保證焊接質(zhì)量[9]。通過培訓(xùn)使其成為熟練工人，取消焊接后的檢驗(yàn)工序。

在第34、35項(xiàng)工作過程中，在“質(zhì)量安全標(biāo)識上”設(shè)有“警告標(biāo)識”的內(nèi)容，取消“警告標(biāo)識粘貼”這項(xiàng)工序。改進(jìn)后所需時間為5 s。

在整個產(chǎn)品組裝過程中，“傳送”的次數(shù)較多，每次運(yùn)輸?shù)木嚯x較長，由流程圖可知傳送多達(dá)12次，距離長達(dá)23.1 m。耗時較多，同時占用廠房空間。通過現(xiàn)場觀察可知，工位間距離保持2 m之內(nèi)設(shè)備及工人均可正常工作，現(xiàn)將傳送距離超過2 m的工位上的設(shè)備重新布置，使與上一個工位的設(shè)備保持2 m的距離。

圖1　電泵組裝流程程序圖

第28項(xiàng)工作內(nèi)容“等待”的產(chǎn)生是由于只有待泵體表面的漆風(fēng)干后才能進(jìn)行第30項(xiàng)工作內(nèi)容“安裝提手”過程，現(xiàn)在噴漆設(shè)備附近安裝小風(fēng)扇，使其快速風(fēng)干，避免等待的浪費(fèi)。

以上分析根據(jù)價值分析標(biāo)準(zhǔn)可知第34項(xiàng)工作內(nèi)容及整個組裝過程中的“傳送”都屬于第2類活動，不直接創(chuàng)造價值，但是經(jīng)過改進(jìn)可以減少?！笆掷附泳€檢驗(yàn)”及噴漆后的“等待”屬于第3類活動，通過改進(jìn)直接消除。

采用價值流分析技術(shù)改善后，生產(chǎn)線平衡率為69.67%，較先前提高1.08%，周程時間縮短38.4 s，產(chǎn)品在線上傳送距離減少了2.2 m，生產(chǎn)線長度也隨之減少，線上設(shè)備排列更加緊湊，生產(chǎn)線上所需工人比原來減少2人。

3.2“一個流”分析

通過分析發(fā)現(xiàn)可以將“警告標(biāo)識粘貼”、“質(zhì)量安全標(biāo)識粘貼”、“條形碼粘貼”這3道工序合并為“粘貼工序”，合并后所需時間為6 s。

為排除裝配過程中的浪費(fèi)，噴漆后的“等待”過程應(yīng)該被取消，現(xiàn)在“噴漆”設(shè)備附近安裝風(fēng)扇用于油漆的風(fēng)干。

取消對焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)過程，規(guī)定操作工人在焊接時保證焊接質(zhì)量，為下一道工序提供合格裝配品。

現(xiàn)將生產(chǎn)線按產(chǎn)品原則排列，產(chǎn)品原則布置也稱裝配線布置、流水線布置或?qū)ο笤瓌t布置，是一種根據(jù)產(chǎn)品制造的步驟安排設(shè)備或工作過程的方式[10]。

通過計(jì)算可知生產(chǎn)線上所需操作工人數(shù)為9人，根據(jù)工序時間及人員數(shù)量分配工作內(nèi)容，并將生產(chǎn)線呈“U”型布置，得到操作工人的作業(yè)任務(wù)分配表和作業(yè)時間圖，如表1，圖2所示。

表1　改進(jìn)后操作工人作業(yè)任務(wù)分配

圖2　改進(jìn)后操作者作業(yè)時間圖

成立“多能化作業(yè)員培訓(xùn)小組”，依據(jù)工作內(nèi)容對操作工人進(jìn)行培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)“一人多崗”，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。

進(jìn)行以上改進(jìn)后要在裝配車間實(shí)行“5S”管理。首先將電泵裝配現(xiàn)場中暫時不用或者無法使用的設(shè)備、工夾具等清除；其次將需要的物品分門別類擺放整齊。在設(shè)備附近擺放操作必要的工具、夾具、量具，并使用標(biāo)示牌標(biāo)明放置物品的名稱和作用；每天規(guī)定操作工人下班前清掃工作現(xiàn)場的灰塵、油污等，保證機(jī)器和工裝夾具的整潔；實(shí)行了前“3S”后將其深入，做到不制造浪費(fèi)，不破壞前“3S”的成效；最后成立“5S”培訓(xùn)小組培養(yǎng)作業(yè)人員遵守現(xiàn)場規(guī)章制度的意識。

該企業(yè)采用“一個流”技術(shù)分析改善電泵裝配生產(chǎn)線后生產(chǎn)線平衡率達(dá)到93.99%，由圖2可知操作者作業(yè)負(fù)荷基本均衡。操作時間較原來縮短8 s，整個裝配過程連續(xù)、不停滯，無等待、不良品、人員、物料及其他形式的浪費(fèi)，裝配現(xiàn)場環(huán)境得到明顯改善。

3.3工作研究分析

經(jīng)現(xiàn)場觀察，在第9項(xiàng)工作“安裝熱保護(hù)器”處存在“獨(dú)臂式”作業(yè)，該道工序的操作工人右手一直持住氣動工具不動，左手先拿熱保護(hù)器放好，接著再用左手拿兩顆自帶墊片的螺絲并將其放好，整個安裝過程都是左手在動。現(xiàn)將氣動工具放置于熱保護(hù)器安裝設(shè)備旁固定貨架處，便于拿取。操作者進(jìn)行安裝工作時左手拿熱保護(hù)器，同時右手拿起自帶墊片的螺絲，右手放好螺絲時拿起氣動工具，使兩只手負(fù)荷平衡。工人雙手動作協(xié)調(diào)，才不容易疲勞[11]。

第27項(xiàng)工作是由“烘干”及“噴漆”兩部分組成，“烘干”是為了烘干泵體上的水，然而后續(xù)的“噴漆”又會使泵體表面變濕，現(xiàn)在噴氣裝置旁安裝風(fēng)扇烘干噴漆前后的水，取消噴漆前的烘干，改進(jìn)后該項(xiàng)工作所需時間減少為15 s，同時又避免了噴漆后的30 s等待時間。

質(zhì)量安全標(biāo)識粘貼、警告標(biāo)識粘貼、條形碼粘貼的工作內(nèi)容和工作方法是相同的，現(xiàn)將這三道工序合并為一道，由一個工人來完成。合并后所用時間為6 s。

在第17項(xiàng)工作“試氣壓檢驗(yàn)”中，操作工人首先要進(jìn)行試氣壓容器的組裝，之后進(jìn)行試氣壓工作，現(xiàn)安排容器組裝的工作在生產(chǎn)線外進(jìn)行，線上進(jìn)行試氣壓檢驗(yàn)的操作工人使用預(yù)先組裝好的容器。經(jīng)過改進(jìn)，這道工序所需時間為27 s。

第19項(xiàng)工作為“吹水”，該工序是為了避免試氣壓后的水滴影響噴漆效果，專門由一位工人負(fù)責(zé)用嘴將試氣壓后的水吹干，現(xiàn)安排工人拿小風(fēng)扇吹干，避免俯身用嘴吹。改進(jìn)后工序時間變?yōu)? s。

采用工作研究技術(shù)對作業(yè)過程進(jìn)行優(yōu)化，縮短了作業(yè)過程中的動作數(shù)目，減少了作業(yè)時間，降低了勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率[12]。改進(jìn)后裝配生產(chǎn)線周程時間縮短57 s，裝配線上操作工人減少2人，產(chǎn)線平衡率提高15.17%。

4　改善方案的評價

4.1評價方法的選擇

本文評價對象為3種生產(chǎn)線改善方案，且各項(xiàng)評價指標(biāo)對應(yīng)的評價值都是可以量化的數(shù)字，在這種情況下應(yīng)采用客觀評價方法，在綜合評價方法中TOPSIS法和灰色關(guān)聯(lián)度法適用于客觀評價，且二者都是應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)理論[13]。其中，采用TOPSIS法求解多目標(biāo)決策問題非常有效[14]，然而決策過程中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有限，波動性大，沒有典型的分布規(guī)律，難以保證結(jié)果的正確性?；疑P(guān)聯(lián)度法是衡量因素間發(fā)展趨勢相似或相異程度的有效方法，但使用時在參考序列選擇上主觀性較強(qiáng)，缺少客觀依據(jù)。

現(xiàn)結(jié)合以上兩種方法進(jìn)行方案的排序，采用TOPSIS法評價得到的最優(yōu)方案作為灰色關(guān)聯(lián)度法中的“參考序列”，彌補(bǔ)了兩種評價方法各自的不足。

4.1.1逼近理想值排序法(TOPSIS)

用TOPSIS法進(jìn)行綜合評價的原理是：通過測度各評價對象的指標(biāo)值與理想解和負(fù)理想解的相對距離來確定評價對象的綜合得分，評價對象越接近理想解同時又遠(yuǎn)離負(fù)理想解，則評價對象的綜合得分越高[15]。分析模型的建立步驟如下。

1) 設(shè)有n個評價對象，m個評價指標(biāo),

(1)

2) 對高優(yōu)、低優(yōu)指標(biāo)進(jìn)行同向化、歸一化變換。

(2)

(3)

3) 歸一化的矩陣其各列最大、最小值構(gòu)成最優(yōu)、最劣向量。

(4)

(5)

4) 第i個評價對象與最優(yōu)、最劣值的距離分別為

(6)

(7)

5) 第i個評價對象與最優(yōu)方案的接近程度為

(8)

4.1.2灰色關(guān)聯(lián)度法

在系統(tǒng)發(fā)展過程中用關(guān)聯(lián)度排序的結(jié)果確定主要影響因子，關(guān)聯(lián)度大說明該因素是影響系統(tǒng)發(fā)展的影響因子，關(guān)聯(lián)度小說明系統(tǒng)不受或少受此因素的影響。灰色關(guān)聯(lián)分析模型的建立步驟如下。

4.2評價指標(biāo)的選擇

經(jīng)過深入分析，現(xiàn)采用生產(chǎn)線平衡率、作業(yè)人員數(shù)量、流程時間、車間事故率、員工生產(chǎn)率、生產(chǎn)線使用面積、設(shè)備利用率、人工成本、管理者對現(xiàn)場環(huán)境的評分、操作工人對其工作滿意度的打分這10項(xiàng)最主要的指標(biāo)評價生產(chǎn)線改善方案。各個方案對評價指標(biāo)的評價值如表2所示。

表2　各改造方案在評價指標(biāo)下的評價值

4.3數(shù)據(jù)的處理

4.3.1TOPSIS法評價

按照TOPSIS法2求得標(biāo)準(zhǔn)化矩陣為

由TOPSIS法第三步求得最優(yōu)、最劣向量分別為

表3　各改善方案排序表

4.3.2灰色關(guān)聯(lián)度法評價

由以上評價結(jié)果可知，方案2為排序第1的裝配生產(chǎn)線改造方案，以方案2為系統(tǒng)特征序列，使用灰色關(guān)聯(lián)度法進(jìn)行方案的評價。

關(guān)聯(lián)度為

γ1=0.902 6, γ3=0.929 7。

由關(guān)聯(lián)度的大小可判斷方案3優(yōu)于方案1。

4.3評價結(jié)果

以上兩種評價方法對改善方案排序的結(jié)果是一致的，說明方案2對應(yīng)的“一個流”技術(shù)對生產(chǎn)線改善后取得的效果最佳，其次為工作研究技術(shù)，最后為價值分析技術(shù)。

5　結(jié)束語

本文分別以價值分析、“一個流”及工作研究技術(shù)為指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)出3種不同的生產(chǎn)線改善方案，在此基礎(chǔ)上選取評價指標(biāo)，使用TOPSIS法、灰色關(guān)聯(lián)度法對方案進(jìn)行綜合評價，利用Excel處理數(shù)據(jù)。最終評價結(jié)果說明方案2對應(yīng)的“一個流”技術(shù)對生產(chǎn)線改進(jìn)作用最大，其次為方案3對應(yīng)的工作研究技術(shù)，最后為方案1對應(yīng)的價值流技術(shù)。此外改善是永無止境的，只有通過銳意創(chuàng)新的精神，不怕一切艱難險阻才能將改善堅(jiān)持到底[16]。

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Improvement and Evaluation of Electric Pump Assembly Production Line

GUI Liting, Ge Anhua

(Engineering and Technology College, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

As the production cost of products is increasingly emphasized by enterprises, the improvement of the production line has become a new focus in the business community. Taking the electric pump assembly production line as the research object, value analysis technique, "one-piece flow" technique and work study technique are used to analyze the existing problems in the production line. The improvement schemes of these three techniques are put forward. Then TOPSIS (technique for order preference by similarity to an ideal solution)and Grey Related Degree are used for evaluating the improvement schemes with the results of these three techniques compared. Finally the conclusion that "one-piece flow" technique is the best one to improve the enterprise's production line, then the work study, and last the value analysis, is drawn.

value analysis; one-piece flow; work study; improvement; evaluation

2016- 05- 09

黑龍江省出國留學(xué)基金資助項(xiàng)目(LC201407)

昋莉婷(1992-)，女，青海省人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楣I(yè)工程.

葛安華(1961-)，男，山東省人，教授，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)和工業(yè)工程.E-mail:874916206@qq.com

10.3969/j.issn.1007- 7375.2016.04.023

F273

A

1007-7375(2016)04- 0153- 08