基于工業(yè)工程理論改善客車總裝混合生產(chǎn)車間的研究

張聰炳，徐春江，周良國

（江西博能上饒客車有限公司，江西上饒334000）

基于工業(yè)工程理論改善客車總裝混合生產(chǎn)車間的研究

張聰炳，徐春江，周良國

（江西博能上饒客車有限公司，江西上饒334000）

由于新能源全承載客車生產(chǎn)的需求，公司需要一條全承載式客車生產(chǎn)線。公司把原來的一條客車

總裝生產(chǎn)線改造為全承載生產(chǎn)線，并依據(jù)工業(yè)工程的理論重新布置生產(chǎn)車間，使總裝車間既能滿足傳統(tǒng)車的生產(chǎn)也能滿足新能源車的生產(chǎn)。通過車間重新布置，物料運(yùn)輸時(shí)間節(jié)約38%，產(chǎn)能提升60%。

工業(yè)工程理論；客車總裝；混合生產(chǎn)；車間布置

客車有種類多、車身長的特點(diǎn)，往往一種生產(chǎn)線布置方式難以流暢地生產(chǎn)出全部車型，通常包括了生產(chǎn)校車、城市客車、團(tuán)體車等。隨著新能源車的推廣，以及需要更多的空間來布置動(dòng)力電池等原因，推動(dòng)了全承載車型的生產(chǎn)，骨架采用封閉環(huán)結(jié)構(gòu)，安全性也更高，目前是高級客運(yùn)客車采用的主流型式[1-3]。但由于全承載的格柵式客車沒有專用的底盤，導(dǎo)致很多工位都必須調(diào)整，總裝線調(diào)整量大，難點(diǎn)在底盤安裝各工位上。我司為適應(yīng)市場需求，通過改造總裝車間的一條全承載生產(chǎn)線，使總裝車間能組織多種不同生產(chǎn)形式車型的生產(chǎn)，混合生產(chǎn)能力得到提高，實(shí)現(xiàn)了總裝車間柔性生產(chǎn)的目標(biāo)。

1 總裝混合車間分析及存在的問題

本文說的總裝混合車間是指存在全承載生產(chǎn)線、非全承載生產(chǎn)線或半承載生產(chǎn)線等兩條或多條不同生產(chǎn)組織形式的總裝車間，它們的生產(chǎn)組織方式是不同的，車間必須進(jìn)行重新布置。目前我司改善前有兩條生產(chǎn)線，一條是校車、城市客車生產(chǎn)線，另一條是團(tuán)體車生產(chǎn)線。改善后將團(tuán)體車生產(chǎn)線改成全承載新能源生產(chǎn)線，在沒有全承載新能源車訂單的情況下，它也可以迅速變成團(tuán)體車、校車等傳統(tǒng)車的生產(chǎn)線。改善后總裝車間柔性生產(chǎn)能力得到了提升。

校車、城市客車與團(tuán)體車的總裝混合車間兩條生產(chǎn)線雖然生產(chǎn)了大量不同品種的車型，但總裝線上工位基本相同，絕大多數(shù)都是內(nèi)飾件，只是尺寸大小有區(qū)別，都可以通用。而這些車與全承載式客車混合生產(chǎn)，由于全承載生產(chǎn)的組織有其特殊的地方，它沒有專門的底盤車間，需要將底盤件放置在總裝生產(chǎn)線的前端完成，如果量小，按原來的生產(chǎn)組織勉強(qiáng)可行，但效率低；如果批量化，則必須有一條專門的生產(chǎn)線來保證它的生產(chǎn)，將底盤安裝集中到總裝線的前幾道工序，先合攏車身，需要進(jìn)行生產(chǎn)工藝調(diào)整[4-5]?？梢姼纳频闹攸c(diǎn)就在原來的總裝車間中如何安排好全承載車的生產(chǎn)布置，滿足全承載和非全承載兩類車型的混合生產(chǎn)。

總裝車間安排的底盤工位大致如下：前橋總成安裝→后橋總成安裝→發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器總成的安裝→傳動(dòng)軸安裝→變速器操縱機(jī)構(gòu)安裝→轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)安裝→制動(dòng)系統(tǒng)安裝→燃油供給系統(tǒng)安裝[6-7]。

我司現(xiàn)在的混合車間總體上采用將生產(chǎn)一、二線分開到車間兩邊，分別生產(chǎn)校車、城市客車、團(tuán)體車與全承載新能源車，中間作為兩種不同組織形式的物料堆放區(qū)，物料可以靈活轉(zhuǎn)換，這樣布置柔性較好。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)和同行經(jīng)驗(yàn)，全承載總裝配工藝流程與傳統(tǒng)車型相比，多了上、下高架車中間5個(gè)工位用于底盤件的安裝。

受廠房建設(shè)計(jì)劃和投資決策等影響，我司部分廠房并沒有完全按照當(dāng)初廠房設(shè)計(jì)院布置要求建設(shè)和布置，導(dǎo)致我司的車間位置布置和物料流通不是很合理，在原來訂單少于1000輛的產(chǎn)量的情況下，勉強(qiáng)維持，效率較低。隨著新能源車訂單的爆發(fā)，原來存在的問題徹底爆露。全承載車型無法流暢組織生產(chǎn)。就總裝車間來說，改善前的平面布置如圖1所示，存在以下問題：

圖1 改善前生產(chǎn)車間布置圖

1）生產(chǎn)線布置。兩條生產(chǎn)線布置在這個(gè)總裝車間的上方兩跨21 m寬度內(nèi)，工作線為7 m，共用通道7 m，這個(gè)通道包括了人流、物流，工作時(shí)十分擁堵，影響生產(chǎn)節(jié)拍；倉庫位于左下方，占據(jù)兩跨21 m，易造成物料運(yùn)輸距離較長，產(chǎn)生無效價(jià)值，且線上物料混雜不清、責(zé)任不明等問題；試制車間位于右下方，試制車通常問題較多，經(jīng)常中斷，導(dǎo)致整個(gè)車間非常雜亂和擁擠。

2）物流。車間倉庫為圖1中門以左的區(qū)域，平時(shí)卸貨貨車從中門進(jìn)入，占據(jù)通行通道；中門以右下方兩跨的區(qū)域包括了乘客門、三合板、座椅、圍欄的分裝區(qū)和試制車間，試制車通常問題較多，經(jīng)常中斷，非常雜亂和擁擠。

3）分裝區(qū)布置。原來分裝區(qū)不夠細(xì)化，只有座椅、圍欄、乘客門安裝、儀表臺(tái)、三合板的裁剪區(qū)等，其他如風(fēng)道、頂板及邊板、地板革都是在生產(chǎn)線上現(xiàn)裁，且具體到分裝區(qū)的料、工具、半成品的擺放都不符合工業(yè)工程最少移動(dòng)、少做無價(jià)值動(dòng)作、保持流暢的原則。這樣的生產(chǎn)線按正常飽和人力工作，一天生產(chǎn)5輛，節(jié)拍約為96 min，效率較低。在以前訂單不多的情況下可以運(yùn)作，但對單一車型的大批量來說是不適合的。

4）難以適應(yīng)全承載車型的生產(chǎn)。全承載車型要求底盤安裝也要融進(jìn)總裝線，包括管路與閥、前橋、后橋、發(fā)動(dòng)機(jī)與輪胎等，且大部分的安裝方式是從下往上安裝的，需要用工裝托起到一定高度適合工人的安裝；空調(diào)工位不能再在準(zhǔn)備工位或扣合工位；底盤件必須有專門的區(qū)域分裝和放置；需要提供布置新生產(chǎn)線所的必需的設(shè)備。

2 基于工業(yè)工程理論的現(xiàn)場布置與改善

根據(jù)工業(yè)工程的工作研究（方法研究和作業(yè)測定）、生產(chǎn)線平衡、人機(jī)工程學(xué)、搬運(yùn)與布置等方法，以問題為向?qū)?、統(tǒng)籌全局、領(lǐng)導(dǎo)支持、全員參與、從內(nèi)部入手、規(guī)范管理、持續(xù)改進(jìn)的原則組織現(xiàn)場改善布置小組，對生產(chǎn)車間存在的問題一一專項(xiàng)解決[8]。改善后的車間平面布置如圖2所示。

圖2 改善后生產(chǎn)車間布置圖

2.1 生產(chǎn)線重新布置

應(yīng)用工業(yè)工程的工作研究和生產(chǎn)線平衡的方法進(jìn)行。工作研究應(yīng)用“取消（E）、簡化（C）、合并（R）、重排（S）”的原則，不斷對工作方法進(jìn)行改善；生產(chǎn)線平衡是通過對生產(chǎn)線的各個(gè)工序進(jìn)行增減，調(diào)整作業(yè)負(fù)荷或工序，以使各工位作業(yè)時(shí)間盡可能相近[9]。

通過分析整體生產(chǎn)線布置和各工序物料的運(yùn)輸情況后，決定將試制車間搬出，疏通生產(chǎn)二線生產(chǎn)通道；將生產(chǎn)一線和二線分別布置在車間的上下兩邊跨，中間兩跨用來做臨時(shí)倉儲(chǔ)和分裝，便于物料的流轉(zhuǎn)和縮短生產(chǎn)節(jié)拍；調(diào)整檢修工位；單獨(dú)在下高架車后新增吊具用于空調(diào)的安裝工位，減少空調(diào)的安裝時(shí)間，保持生產(chǎn)線平衡；新增必要的底盤安裝工裝設(shè)備，選定出必須分裝的工位，相應(yīng)位置劃分了專用的分裝區(qū)等；改造地軌，臨時(shí)卸貨區(qū)放置到總裝線前端。

試制車間搬遷到另外的廠房，貫通總裝車間下邊一跨作為全承載生產(chǎn)線，改造過程中重新開一個(gè)檢測地溝和通道門，增加了生產(chǎn)線出口，使貨物通道和生產(chǎn)通道分開，增強(qiáng)物料運(yùn)輸能力。

初步統(tǒng)計(jì)，通過以上改造，正常工作情況下，一天能生產(chǎn)8輛，產(chǎn)能較原來提升60%。

2.2 倉庫與物流問題的解決

應(yīng)用工業(yè)工程的“布置和搬運(yùn)”原理，常用的改善方法有流程程序分析和線路圖分析。布置（Layout）簡單地說就是高效、系統(tǒng)地布置必需的機(jī)械、綜合配列原材料、零件倉庫、檢驗(yàn)場所、貨物的出入口等，以達(dá)到人和物流順暢的目的，有以下原則：統(tǒng)一原則、最短距離原則、物流順暢原則、利用立體空間原則、安全滿意原則、靈活機(jī)動(dòng)原則[10-11]。改善后的車間臨時(shí)倉庫放置在兩條生產(chǎn)線中間，縮短了物料的搬運(yùn)距離和原來兩條生產(chǎn)線物料混雜不清、責(zé)任不明的情況，利于提升工作效率，同時(shí)也便于物料耗材統(tǒng)計(jì)和工時(shí)管理。

初步統(tǒng)計(jì)，在同等送料條件下，從車間一側(cè)向另一側(cè)運(yùn)送物料（臨時(shí)倉儲(chǔ)通道與生產(chǎn)線通道的距離為21 m），與現(xiàn)在的從中間向兩側(cè)送物料（臨時(shí)倉儲(chǔ)通道與生產(chǎn)線通道的距離為13 m），不考慮原來物料干擾堵塞通道的影響，改善后僅運(yùn)料時(shí)間上就能節(jié)省約38%。取消在中門卸貨，臨時(shí)卸貨區(qū)放置到總裝線前端，且預(yù)留一個(gè)專用大門作為卸貨門，避免了與生產(chǎn)通道干擾，保證生產(chǎn)通道的暢通。

2.3 分裝區(qū)集中合理布置

綜合運(yùn)用工業(yè)工程的工作研究、生產(chǎn)線平衡、布置和搬運(yùn)原理，還是以人和物流順暢、縮短線上時(shí)間為原則，將需要分裝的零部件統(tǒng)計(jì)，并集中布置管理，平衡生產(chǎn)節(jié)拍，盡量分布到工位附近，方便后續(xù)運(yùn)輸?shù)缴a(chǎn)線相應(yīng)的工位上；各個(gè)分裝區(qū)里注意工人的工具、操作臺(tái)、成品與半成品的布置流轉(zhuǎn)。以座椅分裝區(qū)為例，座椅分裝區(qū)及分裝區(qū)域物流如圖3所示。使操作者的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，減少?zèng)]有價(jià)值的動(dòng)作和搬運(yùn)，減少作業(yè)時(shí)間，保持流暢，提高節(jié)拍流程。由于大部分內(nèi)飾集中在中間工位，因此將分裝區(qū)安排在中門靠右側(cè)區(qū)域，整個(gè)分裝區(qū)位置布置如圖3所示。

圖3 座椅分裝區(qū)及分裝區(qū)域物流圖

2.4 適應(yīng)全承載線的調(diào)整

據(jù)前述底盤工藝分析，全承載生產(chǎn)線前端至少要有5個(gè)工位及分裝區(qū)域，用作車身油漆后續(xù)工位，包括底盤分裝及線上安裝，包括準(zhǔn)備、管路與閥、前橋、后橋、發(fā)動(dòng)機(jī)與輪胎。由于全承載沒有專用底盤，所以底盤的操縱系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)的零部件需要從車身底下往上安裝。工位、設(shè)備的選擇依據(jù)工業(yè)工程的人機(jī)工程學(xué)原理進(jìn)行，通過工作器具、工作方式和工作環(huán)境的設(shè)計(jì)和改造，使得作業(yè)在效率、安全、健康、舒適等幾個(gè)方面的特性得以提高[12]。底盤安裝工藝的改變對現(xiàn)場工人的作業(yè)影響較大，通過走訪工人和技術(shù)協(xié)商，了解到了工人的作業(yè)習(xí)慣和作業(yè)過程中費(fèi)勞力的工序。因此設(shè)計(jì)購買了專用的工裝，包括高架車、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配小車、全承載前后橋裝配小車，托起高度在1.05～1.45 m，有利于工人的安裝習(xí)慣；新增長72 m長的1 m寬地軌，改造了單臂吊用于全承載車身的吊裝上高架車，新增了空調(diào)工位的吊裝設(shè)備，新增了必要的各類物料貨架等利于工人解放勞動(dòng)力的設(shè)備來保障生產(chǎn)。

3 結(jié)束語

通過此次應(yīng)用工業(yè)工程理論開展全承載線改造帶來的車間重新布置，總裝車間的變化是巨大的：

1）產(chǎn)能提升。初步統(tǒng)計(jì)，正常工作情況下，一條線一天能生產(chǎn)8輛，較原來提升60%。隨著各方面更好地適應(yīng)新車間的布置和局部的合理調(diào)整，產(chǎn)能還將有大幅度提升。兩條生產(chǎn)線能滿足我司2016年產(chǎn)量翻番的目標(biāo)。

2）生產(chǎn)組織能力提高。理順了庫存和車間臨時(shí)庫存的關(guān)系，分裝區(qū)和生產(chǎn)線的關(guān)系，使倉庫、分裝區(qū)和生產(chǎn)線聯(lián)動(dòng)更加合節(jié)拍，減少了待料時(shí)間、無效搬運(yùn)時(shí)間、通道擁堵造成的耽擱時(shí)間等，僅物料純運(yùn)輸時(shí)間就可以節(jié)約38%。

3）員工素質(zhì)及科學(xué)理論應(yīng)用得到提升。管理者管理思路更加清晰，員工對流水線生產(chǎn)的節(jié)拍觀念更能理解，工業(yè)工程的生產(chǎn)組織理論得到實(shí)現(xiàn)，管理者實(shí)踐了工業(yè)工程的相關(guān)生產(chǎn)組織的理論。

4）凝聚力及影響力得到提升。車間的整體環(huán)境更整潔，布置更合理，車間流轉(zhuǎn)更流暢，使員工更有歸屬感和自豪感，增加了企業(yè)凝聚力。外來人員走在整齊有序、干凈清潔、流轉(zhuǎn)流暢的車間，更能肯定企業(yè)的管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量，口碑傳開，影響力自然得到提升。

[1]田志野.全承載客車總裝生產(chǎn)準(zhǔn)備的工藝研究[D].長春：吉林大學(xué)，2015.

[2]劉開春.客車車身設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[3]安學(xué)峰.某公交客車底架式全承載車身的設(shè)計(jì)與研究[D].長春：吉林大學(xué)，2010.

[4]盧曉莉.全承載式大客車的結(jié)構(gòu)及工藝分析[J].客車技術(shù)與研究，2010，32（1）：42-44.

[5]姚成，朱銘.全承載式客車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].客車技術(shù)與研究，2008，30（2）：13-16.

[6]吳志兆.半承載/全承載客車混線生產(chǎn)工藝[J].客車技術(shù)與研究，2014，36（4）：43-45.

[7]陳文弟.客車制造工藝技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2008.

[8]薛偉，蔣祖華.工業(yè)工程概論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[9]范中志.工業(yè)工程基礎(chǔ)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社2005.

[10]吳正彬.基于IE方法的客車生產(chǎn)現(xiàn)場改善研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2009.

[11]梁勤峰.豐田精益管理：現(xiàn)場管理與改善[M].北京：人民郵電出版社，2015.

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修改稿日期：2016-11-23

Research of Coach Mixed Assembly Workshop's Improvement Based on Industrial Engineering Theory

ZhangCongbing,Xu Chunjiang,Zhou Liangguo
（Jiangxi B-energyShangraoBus Co.,Ltd,Shangrao334000,China）

Because of the need of the new energy monocoque structure coach's production,the company needs a monocoque structure coach's production line.The company transforms an old traditional production line into a monocoque structure coach's production line,and on the basis of the industrial engineering theory rearranges the production workshop,sothat the workshop can meet not onlythe traditional coach's production bus alsothe newenergy monocoque structure coach's production.Through the rearrangement,the material transport time is saved by 38%,the coach's production capacityis increased by60%.

industrial engineeringtheory;coach assembly;mixed production;workshop arrangement

TH112；TH114

A

1006-3331（2017）03-0034-03

張聰炳（1985-），男，碩士；工程師；主要從事基建項(xiàng)目工藝研究及非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)與管理工作。