生產(chǎn)線的平衡及優(yōu)化研究

張于賢+陳亞茹

摘要： 本文描述了水龍頭基本的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)的工藝過程，將水龍頭的生產(chǎn)方式由原來的離散型生產(chǎn)變換成以流水線的方式連續(xù)生產(chǎn)，并重新對水龍頭的組裝方式以及組裝工序進行了優(yōu)化。計算出每個工位最佳的人員配比，使生產(chǎn)線平衡率盡可能地提高，經(jīng)過一系列的分析及優(yōu)化，生產(chǎn)線平衡率由原來的75.57%提高到了84.81%。

Abstract： This paper describes the basic structure of faucet and its production process. It transforms the production mode of faucet from discrete production into continuous production by pipeline， and re-assembled way and assembly process are optimized. The optimum proportion of the personnel for each station is calculated， so as to improve the production line balance rate as much as possible. After a series of analysis and optimization， the balance rate of the production line increased from 75.57% to 84.81%.

關(guān)鍵詞： 生產(chǎn)線平衡；生產(chǎn)效率；流程程序分析

Key words： production line balance；production efficiency；process analysis

中圖分類號：F273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）08-0241-03

0 引言

生產(chǎn)線平衡是對生產(chǎn)線的全部工序進行平均化，調(diào)整作業(yè)負荷，使作業(yè)時間盡可能采用相近的手段與方法[1]。生產(chǎn)線平衡對于提高作業(yè)人員的工作效率、降低成本、減少在制品、提高生產(chǎn)應(yīng)變能力、實現(xiàn)柔性生產(chǎn)具有重要的意義，通過生產(chǎn)線可以綜合應(yīng)用到程序分析、動作分析、規(guī)劃分析、搬運分析、時間分析等全部IE手法，提高全員綜合素質(zhì)。

生產(chǎn)線平衡的目標主要包括兩方面：減少物質(zhì)、能源、時間和資金的占用與浪費；降低生產(chǎn)成本，降低員工的疲勞度，減少遭受損傷和工傷的概率。

我們都知道，增加資金投入與提高資源的利用率都能提高系統(tǒng)效益，但對于一個已經(jīng)進入了穩(wěn)定期的企業(yè)來說，產(chǎn)品的銷量往往已經(jīng)受到市場的限制，繼續(xù)增加資本投入會產(chǎn)生產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象，此時提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本則是提高企業(yè)效益的最佳選擇。

1 生產(chǎn)率平衡的參數(shù)

1.1 節(jié)拍與瓶頸工序

工序的“節(jié)拍”（Cycle time），指的是兩個連續(xù)完成相同的產(chǎn)品的時間間隔。在生產(chǎn)流程的設(shè)計過程中，如果該產(chǎn)線的產(chǎn)能是規(guī)定的，那么能不能完成這個產(chǎn)能就要考慮這個生產(chǎn)流程的節(jié)拍了。如果節(jié)拍越大，那么完成一個產(chǎn)品的時間就越長，標準產(chǎn)能就越低，如果節(jié)拍越小，說明完成一個產(chǎn)品的時間就越短，說明標準產(chǎn)能就越高。

“瓶頸”（Bottleneck），生產(chǎn)過程中節(jié)拍最慢的一個工序?！捌款i”工序決定著整個生產(chǎn)過程的速度，影響著整個流水線的產(chǎn)能。流水線的改善要針對瓶頸工序，只有針對瓶頸工序的改善，整個流水線的速度才會提高，如果是針對其他，而不是瓶頸工序的改善，只會讓產(chǎn)品在瓶頸工序積壓得更多?！捌款i”工序的改善，可從動作改善，也可以通過增加人員配比，使每個工序每完成一個產(chǎn)品的時間更短，每個工序的時間盡可能的相近[4]。

1.2 生產(chǎn)率的計算

生產(chǎn)線平衡率以百分率的形式來表示：

企業(yè)現(xiàn)場管理所追求的最高境界是使生產(chǎn)流水線達到“一個流”生產(chǎn)，“一個流”生產(chǎn)是指生產(chǎn)線內(nèi)部相臨上下兩道工序之間的在制品在數(shù)量上任何時候都不超過緊前工序的裝夾數(shù)量，在運動狀態(tài)上是不間斷的、不超越的、不落地的運動過程。通常而言，生產(chǎn)率在50%～60%之間的生產(chǎn)線屬于粗放型生產(chǎn)線，生產(chǎn)率處于70%～85%之間的生產(chǎn)線屬于有人為干涉生產(chǎn)平衡的生產(chǎn)線，真正實現(xiàn)科學(xué)管理的生產(chǎn)線，其平衡率將會達到85%以上[3]。通常認為，當生產(chǎn)線平衡率達到85%以上時，已經(jīng)基本能夠?qū)崿F(xiàn)“一個流”生產(chǎn)。

2 水龍頭生產(chǎn)線分析

H公司是一家生產(chǎn)硅膠材料的公司，其主要產(chǎn)品有兩種：陶瓷芯水龍頭（也叫快開式水龍頭）和隔膜系水龍頭（也叫慢開式水龍頭），在這里選擇了四分快開式接駁嘴水龍頭進行研究。

2.1 改進前的生產(chǎn)線生產(chǎn)能力分析

四分快開式接駁嘴水龍頭一共由11種零部件組成：閥桿、上瓷片、黑膠、主體、下瓷片、墊片、三爪、手柄、小藍圈、墊黑膠、接駁嘴。11個零部件分成7個工位進行組裝，組裝的7個工位如圖1所示。

單人操作各工序的加工能力如表1。

改善前每個工位單人操作的情況下各個工位工時分布圖如圖2。

目前水龍頭組裝生產(chǎn)的方式是典型的離散式生產(chǎn)模式，產(chǎn)品都是由許多不相同零部件組裝而成的，每一個零件的加工和裝配過程都是相互獨立。要想實現(xiàn)生產(chǎn)線平衡，就要協(xié)調(diào)控制各個零部件的生產(chǎn)進度，確保生產(chǎn)具有成套性。由以上的分析可知，工位四是該生產(chǎn)線的瓶頸工序

2.2 生產(chǎn)線平衡改進分析

2.2.1 流程程序分析

程序分析基本的工作流程有5個基本活動，加工、搬運、檢查、等待、存儲，由于該水龍頭的生產(chǎn)線路線長搬運次數(shù)多，對該問題采用“5W1H進行提問，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)以稱重計件的方式計算工錢，每個工位的產(chǎn)品都需要稱重再進入下一工位，如果能夠?qū)⒂嬎愎ゅX的方式改為計時，就能取消工位之間的搬運。

水龍頭組裝的流程程序圖如圖3。

改為以計時方式計算工錢后，取消搬運，減少3次等待時間，原來的35.72s降低到25s，搬運距離大幅度的降低，搬運距離從原來的13m減少到了現(xiàn)在的5m，搬運時間也從0.46s降低到0.24s，其流程程序圖如圖4。

2.2.2 作業(yè)分析

現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，工人的左手持住現(xiàn)象比較嚴重，左右手操作明顯不協(xié)調(diào)，且右手一直在做往復(fù)運動，調(diào)查發(fā)現(xiàn)這是員工的習(xí)慣問題，一般右手比較靈活。通過分析，三四工位若經(jīng)過一定的改進可以實現(xiàn)雙手操作，改進效果如表2所示。

左手動作從37個降到了21，總操作減少了56.76%；右手操作也從原來的37次減少到21次；左手動作減少了持住無效動作；左右手達到完全平衡，沒有獨臂式作業(yè)的存在；改善后工位四的操作時間從5.1s減少到3.8s。

2.2.3 人員配比方案

基于前面的作業(yè)分析和流程程序分析的的基礎(chǔ)上，對水龍頭的生產(chǎn)方式進行改善，將水龍頭的生產(chǎn)方式變換成以流水線的方式連續(xù)生產(chǎn)，用秒表測時法測出每一個工位完成一個工序所花的時間，算出一條流水線下每個工位的最佳人數(shù)之比，使生產(chǎn)線平衡率盡可能的提高。至少要達到80%；再根據(jù)流水線的形勢，按照計算出的人員配比，安排好人員的座位，操作方法，和協(xié)調(diào)好各工位的工作；最后根據(jù)員工的生產(chǎn)速度，計算出流水線流動的速度。得出改善后流水線的生產(chǎn)模式的每個工位的最佳人數(shù)比和在最佳人數(shù)配比下每個工位具體的操作時間如表3。

在這樣的比例每個工位完成一件產(chǎn)品所花的時間是最接近的。每條傳送帶的速度是0.005m/s，每段傳送帶的距離是1m長。傳送帶以0.005m/s的速度運行是為了避免每個工位的產(chǎn)品堆積在一起，有可能會掉落，所以讓產(chǎn)品散布在傳送帶上。

3 改善效果分析

經(jīng)過雙手作業(yè)分析改善后，瓶頸工位即第四個工位的操作時間從5.1s減少到3.8s。減少了25.5%的時間，通過流程程序分析，搬運距離大幅度的降低了。搬運距離從原來的13m減少到了現(xiàn)在的5m。搬運時間也從0.46s降低到0.24s組裝水龍頭的生產(chǎn)周期由原來的64.36s減少到52.12s，改善后的生產(chǎn)線平衡率如下：

按照流水線的形式進行組裝，在最佳的人數(shù)配比改善后的各個工位的工時分布圖如圖5所示。

4 結(jié)論

企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)線平衡能夠有效地提高設(shè)備與工時的利用效率，而且還有助于生產(chǎn)秩序和管理秩序的有效改善，更能夠為設(shè)備、人力的平衡提供保證，以確保生產(chǎn)安全與產(chǎn)品質(zhì)量；均衡生產(chǎn)更有助于節(jié)省企業(yè)的資源消耗，降低在制品庫存，從而加速企業(yè)流動獎金的周轉(zhuǎn)，達到降低生產(chǎn)成本的目的，實現(xiàn)生產(chǎn)線平衡，使企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)事半功倍。

參考文獻：

[1]孫建華，高廣章，蔣志強.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（04）：34-36.

[2]楊潔丹，湯鐵裝，李衛(wèi)榮，劉偉光.生產(chǎn)線均衡改進研究[J]. 綠色科技，2011（03）：180-183.

[3]孫建華，高廣章，蔣志強.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（04）：34-36.

[4]易樹平，郭伏.基礎(chǔ)工業(yè)工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.