生產(chǎn)線平衡方法在水泵轉(zhuǎn)子裝配線改善中的應(yīng)用研究

宗方芳

(1.同濟(jì)大學(xué) 機(jī)械與能源工程學(xué)院,上海 200092; 2.上海電氣上重碾磨特裝設(shè)備有限公司,上海 200245)

生產(chǎn)線平衡方法在水泵轉(zhuǎn)子裝配線改善中的應(yīng)用研究

宗方芳1，2

(1.同濟(jì)大學(xué) 機(jī)械與能源工程學(xué)院,上海 200092; 2.上海電氣上重碾磨特裝設(shè)備有限公司,上海 200245)

以工業(yè)工程的作業(yè)測(cè)定和方法研究為基礎(chǔ)，用生產(chǎn)線平衡技術(shù)對(duì)排污泵轉(zhuǎn)子裝配生產(chǎn)線進(jìn)行改善.通過(guò)制作工作流程動(dòng)作時(shí)間觀測(cè)表和山積圖，確定改善方向；綜合運(yùn)用作業(yè)ECRS原則、動(dòng)作分析和作業(yè)分析構(gòu)建改善方案；對(duì)作業(yè)工位進(jìn)行合并重組，采用U型布局的生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)減少操作人員數(shù)量及提高生產(chǎn)線空間利用率的目的.

工業(yè)工程；生產(chǎn)線平衡 ；轉(zhuǎn)子裝配線；生產(chǎn)線改善

裝配線是將零部件按照工藝路線有序組裝成產(chǎn)品的一種生產(chǎn)組織形式[1-2]，具有高質(zhì)量、高效益、低成本的特點(diǎn)，在企業(yè)中應(yīng)用廣泛.但是，裝配線的平衡一直是各國(guó)學(xué)者積極探討的問(wèn)題.經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前生產(chǎn)線平衡問(wèn)題的主要解決方法有工業(yè)工程法、啟發(fā)式算法、數(shù)學(xué)分析法、仿真優(yōu)化法4類(lèi).其中，工業(yè)工程法因其能合理有效地解決生產(chǎn)線平衡問(wèn)題而得到了廣泛應(yīng)用.

工業(yè)工程(IE)是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理和社會(huì)學(xué)，對(duì)人、機(jī)、物料、能源和信息組成系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改善的一門(mén)工程學(xué)科，形成于20世紀(jì)初泰勒等人進(jìn)行的科學(xué)管理運(yùn)動(dòng)[3-4].

本文將基礎(chǔ)工業(yè)工程方法的程序分析、動(dòng)作分析和作業(yè)測(cè)定研究運(yùn)用到水泵轉(zhuǎn)子裝配線中，結(jié)合作業(yè)ECRS ( Eliminate,Combine,Rearrange,Simplify)原則[5-6]，在不增加新投入的前提下，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化，提高企業(yè)生產(chǎn)效益.

1 生產(chǎn)線平衡技術(shù)

作業(yè)測(cè)定和方法研究是工業(yè)工程的基礎(chǔ)技術(shù).秒表時(shí)間研究是進(jìn)行作業(yè)測(cè)定的主要方法，即利用電子計(jì)時(shí)器或秒表，對(duì)作業(yè)工序進(jìn)行直接、連續(xù)的觀測(cè)，并記錄下來(lái)，加上政策允許的寬放時(shí)間，制定完成工作所需的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，減少空閑時(shí)間.方法工程包含程序分析、作業(yè)分析及動(dòng)作分析.在實(shí)際應(yīng)用中，作業(yè)測(cè)定通常要與方法研究相結(jié)合.其具體步驟如下：①將方法研究的作業(yè)分析、動(dòng)作分析與秒表時(shí)間研究相結(jié)合，做出生產(chǎn)線現(xiàn)有工作流程的時(shí)間觀測(cè)表；②將工作流程的時(shí)間觀測(cè)表轉(zhuǎn)換為可視化的山積圖；③對(duì)生產(chǎn)線平衡率及瓶頸時(shí)間進(jìn)行分析，確定改善方向；④綜合運(yùn)用ECRS原則與作業(yè)分析、動(dòng)作分析，制定改善方案[3-4].

伴隨著制造業(yè)大環(huán)境的改變，企業(yè)的利潤(rùn)不斷被壓縮，要想獲得更多利潤(rùn)，必須從企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行改革.某水泵生產(chǎn)企業(yè)為提高經(jīng)濟(jì)效益，在企業(yè)內(nèi)部推行精益生產(chǎn)方式，應(yīng)用包括作業(yè)測(cè)定和方法工程的生產(chǎn)線平衡技術(shù)，對(duì)其排污泵轉(zhuǎn)子裝配線進(jìn)行改善.該轉(zhuǎn)子裝配線是排污泵整機(jī)裝配線的重要組成部分.對(duì)轉(zhuǎn)子裝配線進(jìn)行改善，可以提高排污泵整機(jī)裝配線的產(chǎn)能.

2 水泵轉(zhuǎn)子裝配線狀況

轉(zhuǎn)子裝配線現(xiàn)有7個(gè)工位，分別為壓轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子車(chē)削、轉(zhuǎn)子磨削(對(duì)應(yīng)磨床1和磨床2)、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡、手工配重、熱套軸承.該生產(chǎn)線共有7位操作人員.其中，轉(zhuǎn)子磨削工位設(shè)置2臺(tái)磨床，由2位操作人員進(jìn)行作業(yè)操作.由一年內(nèi)客戶(hù)訂單需求量確定的生產(chǎn)線節(jié)拍為107 s/臺(tái).

3 改善前作業(yè)流程時(shí)間觀測(cè)表

(1)作業(yè)分析： 制作裝配線布局圖.

(2)動(dòng)作分析： 將各作業(yè)工位分解成可測(cè)量的動(dòng)作單元.

(3)時(shí)間觀測(cè): 對(duì)各動(dòng)作單元進(jìn)行時(shí)間觀測(cè)，設(shè)定動(dòng)作觀測(cè)次數(shù)及觀測(cè)方法, 對(duì)瓶頸工位進(jìn)行詳細(xì)分析.

(4) 剔除不合格的測(cè)量數(shù)據(jù)，制作各工位動(dòng)作時(shí)間觀測(cè)表(表1).

表1 改善前作業(yè)流程時(shí)間觀測(cè)表

續(xù)表1

4 改善前作業(yè)流程時(shí)間

根據(jù)改善前工作時(shí)間觀測(cè)表制作的山積圖如圖1所示.

圖1 改善前作業(yè)流程時(shí)間山積圖

從圖1可以看出，轉(zhuǎn)子磨削工位與其他工位相比，用時(shí)過(guò)長(zhǎng)，達(dá)101 s.將轉(zhuǎn)子磨削工位的總時(shí)間(10 s)與生產(chǎn)線節(jié)拍(107 s)比較，前者小于后者，說(shuō)明現(xiàn)有生產(chǎn)線內(nèi)各工位的操作時(shí)間在節(jié)拍內(nèi).這表明生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力能夠滿(mǎn)足客戶(hù)需求.為了降低成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，需要從其他方面對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行改善.生產(chǎn)線改善的方向是減少作業(yè)人員數(shù)量，提高空間利用率.

5 運(yùn)用ECRS原則及作業(yè)分析、動(dòng)作分析制 定的改善方案

分析表1可知，工位3及工位6存在動(dòng)作浪費(fèi)(表1中已標(biāo)出陰影部分).不產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的浪費(fèi)在生產(chǎn)線內(nèi)是不允許存在的.根據(jù)設(shè)備安全操作規(guī)程“在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，操作人員不得離開(kāi)”的規(guī)定，可將工位3的動(dòng)作浪費(fèi)歸為輔助時(shí)間；工位6“坐在凳子上”動(dòng)作所消耗的時(shí)間也歸為輔助時(shí)間.故各工位的操作時(shí)間幾乎不存在動(dòng)作浪費(fèi).

針對(duì)操作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子磨削工位，將工位內(nèi)的2臺(tái)磨床分別放置在其他工位，再對(duì)其他工位進(jìn)行合并重組，降低轉(zhuǎn)子磨削工位的操作時(shí)間，調(diào)整各工位動(dòng)作內(nèi)容的操作時(shí)間，使各工位間的操作時(shí)間趨于均衡，同時(shí)縮短工位間的移動(dòng)距離，降低產(chǎn)品生產(chǎn)周期.

實(shí)施改善方案的具體做法為：將原“一”字型生產(chǎn)線按照U型進(jìn)行布局；將壓轉(zhuǎn)子軸與熱套軸承合并，組成新的壓轉(zhuǎn)子軸+熱套軸承工位，記為工位1；將轉(zhuǎn)子車(chē)削與轉(zhuǎn)子磨削的磨床1合并，組成新的轉(zhuǎn)子車(chē)削工位，記為工位2；原轉(zhuǎn)子磨削只留一臺(tái)磨床2，組成新的轉(zhuǎn)子磨削工位，記為工位3；轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡與手工配重合并，組成新的轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡工位，記為工位4.取消在制品堆放區(qū)與半成品放置區(qū)，在工位之間增加一個(gè)小型物料流轉(zhuǎn)平臺(tái)，加工中盡量做到一件流，以減少在制品堆積.

6 裝配線改善方案的實(shí)施

經(jīng)過(guò)工位調(diào)整重組，轉(zhuǎn)子裝配線重新布局，僅4名工人即可完成操作(每個(gè)工位1人).表2為改善后工作流程的動(dòng)作時(shí)間觀測(cè)表.圖2為其對(duì)應(yīng)的山積圖.

表2 改善后作業(yè)流程時(shí)間觀測(cè)表

續(xù)表2

圖2 改善后工作流程作業(yè)時(shí)間山積圖

7 裝配線改善前、后的對(duì)比

改善前、后的轉(zhuǎn)子裝配生產(chǎn)線布局分別如圖3、圖4所示.

改善前轉(zhuǎn)子裝配線布局占用廠房的面積為91.8 m2，改善后為49.5 m2.改善后比改善前減少使用面積42.3 m2，空間利用率提升46%.

改善前裝配線的工位有6個(gè)，操作人員有7個(gè)；改善后的工位為4個(gè)，操作人員為4個(gè).改善后與改善前相比，工位數(shù)量減少2個(gè)，操作人員減少3個(gè).

圖3 改善前裝配線布局

圖4 改善后裝配線布局(U型布局)

8 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用工業(yè)工程技術(shù)和方法研究對(duì)排污泵轉(zhuǎn)子裝配線進(jìn)行改善，調(diào)整生產(chǎn)線布局，采用U型布局，對(duì)工位進(jìn)行合并及調(diào)整，使轉(zhuǎn)子裝配線工位數(shù)量減少2個(gè)，操作人員數(shù)量減少3個(gè)，空間利用率提高46%.該方法在降低企業(yè)成本，提高生產(chǎn)效率方面成效較為顯著.應(yīng)用這種生產(chǎn)線平衡方法對(duì)企業(yè)內(nèi)部其他生產(chǎn)線進(jìn)行改善，可進(jìn)一步優(yōu)化企業(yè)結(jié)構(gòu)，降低成本，對(duì)于水泵制造這種利潤(rùn)率不高的傳統(tǒng)制造業(yè)有著積極的意義.

[1] 賈大龍,沈麗華，韓玉啟,等. 應(yīng)用工業(yè)工程[M]．北京：兵器工業(yè)出版社,1993.

[2] 朱振杰.機(jī)械產(chǎn)品裝配線平衡問(wèn)題優(yōu)化研究[D]. 濟(jì)南:山東大學(xué),2010.

[3] 蔣國(guó)璋. 工業(yè)工程基礎(chǔ)[M]. 武漢:華中科技大學(xué)出版社,2010.

[4] 李 雷. 生產(chǎn)線平衡技術(shù)在自動(dòng)化裝配線改善中的應(yīng)用[J]. 襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2008,7(3):16-18.

[5] 薛 偉,蔣祖華，梁德豐，等.工業(yè)工程概論[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[6] 孫建華，高廣章，蔣志強(qiáng).生產(chǎn)線平衡的手段與方法研究[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化,2004,21(4):34-36.

Application of Production Line Balance Method for the Improvement of Pump Rotor Assembly Line

ZONG Fang-fang1,2

(1.School of Mechanical and Power Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China;2. Shanghai Electric SHMP Pulverizing & Special Equipment Co., Ltd, Shanghai 200245,China)

In this paper, the production line balance technology of industrial engineering operation measurement and method research is used to improve the production line of rotor pump rotor assembly. Through the creation of work flow action time observation table and mountain plot table, the direction of improvement is determined; Combining the operational ECRS principles and the combination of action analysis and job analysis, the improvement plan is constructed; Work stations are reorganized and using U-shaped layout for production line to achieve reduction of operating personnel and improve the space utilization of production line.

industrial engineering; line balance; the rotor assembly line; improve of the line

2017-01-16

宗方芳(1985-)，女，河南唐河人，碩士研究生，助理工程師，研究方向?yàn)橄冗M(jìn)制造技術(shù).

1006-3269(2017)02-0012-06

TP29

A

10.3969/j.issn.1006-3269.2017.02.004