基于流程程序分析及節(jié)拍平衡的起動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線改善

滕云輝 陸志強(qiáng)

摘 要：本文應(yīng)用方法研究的流程程序分析方法，以V公司起動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線總裝流程為研究對(duì)象，對(duì)起動(dòng)機(jī)的制造過程進(jìn)行詳細(xì)的分析，找出制造過程中的各種浪費(fèi)及生產(chǎn)線的瓶頸工位。運(yùn)用工業(yè)工程的各類工具對(duì)經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)的各類浪費(fèi)及瓶頸提出改進(jìn)方案，從而達(dá)到減少浪費(fèi)，平衡各工位負(fù)荷，使生產(chǎn)線效率大幅提升的效果。

關(guān)鍵詞：方法研究;流程程序分析;生產(chǎn)線平衡;工業(yè)工程

中圖分類號(hào)：TH186 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）23-0067-04

0 引言

汽車起動(dòng)機(jī)是民用汽油動(dòng)力乘用車上不可或缺的部件，其作用是在汽車發(fā)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)使其到達(dá)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速的一個(gè)零部件。近十多年以來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。市場(chǎng)對(duì)乘用車的需求量越來越大。隨之而來的是各家整車廠對(duì)汽車起動(dòng)機(jī)需求量的快速增長(zhǎng)。基于市場(chǎng)的龐大需求，進(jìn)幾年越來越多的國(guó)內(nèi)外汽車部件制造廠商進(jìn)軍國(guó)內(nèi)起動(dòng)機(jī)市場(chǎng)，并不斷擴(kuò)大自己的產(chǎn)能。

V公司是一家以汽車動(dòng)力系統(tǒng)用電機(jī)為主要經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品的合資公司，其中起動(dòng)機(jī)是V公司重要的業(yè)務(wù)模塊之一。為了滿足整車廠對(duì)起動(dòng)機(jī)日益增長(zhǎng)的需求，V公司近年來設(shè)計(jì)、投資、引進(jìn)了數(shù)條不同制造商的生產(chǎn)的起動(dòng)機(jī)總裝生產(chǎn)線，以提高起動(dòng)機(jī)的產(chǎn)能。

伴隨著乘用車市場(chǎng)的不斷升溫，汽車零部件行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也越發(fā)激烈，隨之而來的是各大整車企業(yè)對(duì)零部件的價(jià)格越發(fā)的敏感。V公司起動(dòng)機(jī)的價(jià)格壓力也是日益倍增。制造成本居高不下以及人員成本的不斷增長(zhǎng)成為了V公司產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的最大障礙。在實(shí)際生產(chǎn)過程中V公司也發(fā)現(xiàn)，不同生產(chǎn)線的投入產(chǎn)出比有較大的差距，低效率產(chǎn)線造成的浪費(fèi)引起了公司內(nèi)部的高度關(guān)注。而如何將已有的投入產(chǎn)出并不理想的生產(chǎn)線通過導(dǎo)入精益生產(chǎn)的理念進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、改造從而提升效率，也被公司提上了日程。

精益生產(chǎn)的概念來源于豐田生產(chǎn)方式（Toyota Production System，TPS）。TPS萌芽于20世紀(jì)50年代，豐田公司創(chuàng)始人豐田喜一郎在吸收了福特生產(chǎn)方式的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，由大野耐一等人經(jīng)過二十年的改造、創(chuàng)新和發(fā)展。并在此過程中有機(jī)結(jié)合了美國(guó)的工業(yè)工程和現(xiàn)代管理理念。最終形成的精益生產(chǎn)的概念[1]。為了能在控制成本的同時(shí)獲得更多的業(yè)務(wù)，利用精益生產(chǎn)的工具，改造效率低下的生產(chǎn)線就顯得格外的重要。高效率生產(chǎn)線節(jié)省下的制造成本將會(huì)使公司生產(chǎn)的起動(dòng)機(jī)在保證甚至提高質(zhì)量的同時(shí)售價(jià)更加的低廉，從而為公司贏得更大的市場(chǎng)份額及經(jīng)濟(jì)效益。

本文以V公司的一條汽車起動(dòng)機(jī)總裝生產(chǎn)線為研究對(duì)象，應(yīng)用方法研究的分析技術(shù)對(duì)該生產(chǎn)線進(jìn)行分析、改造，使各生產(chǎn)資源科學(xué)地配置，合理地布置和安排，優(yōu)化了整條生產(chǎn)線的平衡率，提升了生產(chǎn)效率[2]。方法研究是指對(duì)現(xiàn)有的或擬定的工作（加工、制造、裝配、操作）方法進(jìn)行系統(tǒng)的記錄和嚴(yán)格的考查，作為開發(fā)和應(yīng)用更容易、更有效的工作方法以及降低成本的一種手段[3]。

1 流程程序分析

流程程序分析是工業(yè)工程中最基礎(chǔ)的也是最重要的一種分析方法。它以產(chǎn)品或零件地制造全過程為研究對(duì)象，為了更清晰的描述工藝流程的各個(gè)步驟，流程程序分析把工位的基本活動(dòng)劃分為加工、檢查、搬運(yùn)、等待和儲(chǔ)存等五種狀態(tài)加以記錄并進(jìn)行逐項(xiàng)分析（引用）[4]。

流程程序分析由兩大工具組成：流程程序圖和流程程序圖表。流程程序圖由操檢驗(yàn)、搬運(yùn)、暫存、儲(chǔ)存五種符號(hào)構(gòu)成。這五個(gè)符號(hào)的圖例及其表示的意義（見表1）如下。而流程程序圖表是指在實(shí)際工作中，使用事先設(shè)計(jì)好的流程圖表。此種圖表是將這五種符號(hào)印在表格中，分析記錄時(shí)，只需將各工位進(jìn)行的基本活動(dòng)記錄下來并按照發(fā)生的順序用直線將符號(hào)連接起來[5]。

2 起動(dòng)機(jī)總裝生產(chǎn)線的程序分析

本文以汽車起動(dòng)機(jī)總裝生產(chǎn)一號(hào)線為研究對(duì)象。應(yīng)用流程程序分析找出流程中的各種浪費(fèi)和不合理現(xiàn)象，針對(duì)這些浪費(fèi)及不合理的流程提出改善方案，以達(dá)到提升生產(chǎn)線效率的目的。

2.1 轉(zhuǎn)子生產(chǎn)流程

V公司起動(dòng)機(jī)總裝一號(hào)線的工序主要有安裝減速機(jī)構(gòu)、裝驅(qū)動(dòng)齒輪、壓卡圈、齒輪參數(shù)檢測(cè)、裝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、裝中蓋、充磁及裝定轉(zhuǎn)子、打開關(guān)，裝后蓋及卡圈、裝罩殼緊固件、打螺栓螺母、性能測(cè)試、外觀檢測(cè)打包等工位組成。由于此條產(chǎn)線設(shè)計(jì)投產(chǎn)年限較早，因此其設(shè)計(jì)理念較落后，產(chǎn)線存在效率低、自動(dòng)化程度低、操作人員多、布局不合理等一系列的問題。希望能通過對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線狀態(tài)的研究，找尋有關(guān)方面的改進(jìn)突破口，從而使此生產(chǎn)線提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

此產(chǎn)線生產(chǎn)的起動(dòng)機(jī)的大致結(jié)構(gòu)見如圖1及圖2所示。

圖3所示為此起動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線改善前的布局圖。

此布局圖顯示產(chǎn)線布局的同時(shí)也反映了現(xiàn)場(chǎng)大致的生產(chǎn)工藝流程。為了能夠得到更詳細(xì)的工藝流程我們對(duì)各個(gè)工序進(jìn)行細(xì)化，得到了如表2所示的工序表。

按照此工序表使用作業(yè)測(cè)定的方法測(cè)定并記錄每道工序的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間，并查找和測(cè)定生產(chǎn)過程中其他項(xiàng)目如在制品庫(kù)存數(shù)量、搬運(yùn)距離、操作人員數(shù)量等的實(shí)際參數(shù)。把實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)信息記錄到如表3中。

2.2 問題分析

通過產(chǎn)品工序流程程序分析表的統(tǒng)計(jì)及分析，目前生產(chǎn)線的可以發(fā)現(xiàn)有以下幾點(diǎn)主要的浪費(fèi)：

（1）在制品庫(kù)存太多，生產(chǎn)周期過長(zhǎng)。整個(gè)生產(chǎn)線的半成品達(dá)到了1620件，生產(chǎn)周期達(dá)到了43670秒（約12小時(shí)）。由于齒輪裝配作為一個(gè)分產(chǎn)線存在，造成中間庫(kù)存較多，及生產(chǎn)流轉(zhuǎn)周期較長(zhǎng)。另外中間庫(kù)存會(huì)造成物料混用等風(fēng)險(xiǎn)。（2）線平衡較差，瓶頸工位與一般工位之間的節(jié)拍差距較大，造成了瓶頸工位前的裝中蓋工位6秒的等待及裝罩殼緊固件工位9秒的等待，產(chǎn)線各工位間的不平衡及等待造成浪費(fèi)的情況較嚴(yán)重。（3）不必要的搬運(yùn)活動(dòng)的較多?？偟陌徇\(yùn)活動(dòng)距離為246米，使用手推車及液壓叉車進(jìn)行搬運(yùn)。搬運(yùn)距離過遠(yuǎn)，浪費(fèi)了時(shí)間與人力。（4）自動(dòng)化程度過低，一些簡(jiǎn)單的可以由機(jī)械可靠操作的工位和工步也都由人員進(jìn)行操作，人員成本遠(yuǎn)較高。

造成上述浪費(fèi)的主要原因有：

（1）庫(kù)存浪費(fèi)的原因?yàn)椋貉b減速機(jī)構(gòu)及裝驅(qū)動(dòng)齒輪工位作為線外獨(dú)立工位，生產(chǎn)安排會(huì)提早一個(gè)班次，將后續(xù)總裝整個(gè)班次的所需要的減速機(jī)構(gòu)總成庫(kù)存生產(chǎn)完畢。造成裝驅(qū)動(dòng)齒輪工位會(huì)備有整個(gè)班次的庫(kù)存，且至少存放一個(gè)班次時(shí)間，造成減速機(jī)構(gòu)有1152件的庫(kù)存數(shù)量和較長(zhǎng)的庫(kù)存時(shí)間。（2）線平衡造成等待浪費(fèi)的原因?yàn)椋荷a(chǎn)線設(shè)計(jì)不合理，節(jié)拍平衡的較差。瓶頸工位節(jié)拍與非瓶頸工位之間的差距較大，前三的瓶頸工位分別為：壓卡圈28秒、充磁及裝定轉(zhuǎn)子28秒及打螺栓螺母27秒。較之第四瓶頸工位性能測(cè)試的節(jié)拍24秒多了3至4秒。（3）搬運(yùn)浪費(fèi)的原因有兩個(gè)：第一是裝減速機(jī)構(gòu)與裝驅(qū)動(dòng)齒輪工位作為線外機(jī)沒有傳送帶與后線連接，需要人力搬運(yùn)20米將半成品轉(zhuǎn)運(yùn)到后線進(jìn)行裝配。第二是產(chǎn)線最后一個(gè)工位包裝完成后離開庫(kù)存區(qū)域較遠(yuǎn)有200米。每完成96件一箱的包裝后，需要外觀檢查及包裝人員使用液壓叉車轉(zhuǎn)運(yùn)到成品庫(kù)存去。而裝減速機(jī)構(gòu)與裝驅(qū)動(dòng)齒輪工位作為線外機(jī)沒有傳送帶與后線連接，需要人力搬運(yùn)20米將半成品轉(zhuǎn)運(yùn)到后線進(jìn)行裝配。（4）人力資源的浪費(fèi)主要有：定子充磁工位以、打螺栓螺母工位及性能測(cè)試工位作為工藝簡(jiǎn)單，可以較為簡(jiǎn)單的使用設(shè)備操作并控制質(zhì)量的工位。沒有進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)，浪費(fèi)了寶貴的人力資源。

3 運(yùn)用程序分析改善生產(chǎn)現(xiàn)狀

基于上述的分析結(jié)果，我們針對(duì)降低在制品庫(kù)存，優(yōu)化工藝流程設(shè)計(jì)，提高員工利用率等方面采用了ECRS原則即取消（Eliminate）、合并（Combine）、調(diào)整順序（Rearrange）、簡(jiǎn)化（Simplify）。通過對(duì)生產(chǎn)工序不斷優(yōu)化一實(shí)踐一分析一優(yōu)化，制定了如下改進(jìn)方案，來達(dá)到更高的生產(chǎn)效率[6]。

（1）裝減速機(jī)構(gòu)及裝驅(qū)動(dòng)齒輪兩個(gè)線外獨(dú)立工位，重新布局后直接合并至主線。使用傳送單鏈接后與主線并未一條生產(chǎn)線。由于節(jié)拍與主線接近，并不會(huì)造成節(jié)拍不平衡問題。且減少在制品庫(kù)存1152件以及不必要的搬運(yùn)。

（2）對(duì)于產(chǎn)線幾個(gè)平衡做的較差的工位做以下改進(jìn)：

壓卡圈工位將單工位壓機(jī)改為雙工位壓機(jī)，調(diào)整裝配工藝順序，使壓裝輪座卡圈及壓裝齒輪卡圈工序合并。從而使本工位節(jié)拍時(shí)間由28秒減少為22秒。

充磁及裝定轉(zhuǎn)子工位將定子充磁獨(dú)立為一個(gè)自動(dòng)工位，由班組長(zhǎng)進(jìn)行上料操作，并使用傳送帶將充磁并測(cè)試磁通量后的定子送至裝定轉(zhuǎn)子工位。原操作人員無需再進(jìn)行充磁這道工序。使本工位節(jié)拍由28秒減少為16秒。并消除了裝中蓋工位的等待。

打螺輪栓螺母工位進(jìn)行了自動(dòng)化改裝，使用多支電動(dòng)扭矩槍同時(shí)工作，替代了人工操作時(shí)只能一一鎖緊固件對(duì)時(shí)間的浪費(fèi)。將長(zhǎng)螺栓預(yù)緊工序改為由裝緊固件罩蓋工位進(jìn)行操作，通過平衡節(jié)拍消除了裝罩殼緊固件工位的等待，并增加了自動(dòng)鎖緊緊固件工位的可靠性。使由本工位節(jié)拍由改進(jìn)前的27秒變?yōu)?2秒，并減少一個(gè)操作人員。

（3）整個(gè)生產(chǎn)過程的搬運(yùn)有兩段，第一段是線外獨(dú)立設(shè)備到主線的搬運(yùn)，搬運(yùn)距離20米。第二段為裝配完成后搬運(yùn)到庫(kù)存區(qū)，搬運(yùn)距離為200米。兩段搬運(yùn)距離均造成較多的搬運(yùn)浪費(fèi)。通過合并線外獨(dú)立生產(chǎn)設(shè)備至主線消除第一段搬運(yùn)。通過生產(chǎn)線重新布局縮短第二段搬運(yùn)至150米。

（4）針對(duì)工藝較簡(jiǎn)單的操作工位進(jìn)行自動(dòng)化改造，使用自動(dòng)設(shè)備替代人員操作從而減少人員的浪費(fèi)。對(duì)充磁裝定轉(zhuǎn)子工位進(jìn)行拆分，變?yōu)樽詣?dòng)充磁以及手動(dòng)裝定轉(zhuǎn)子。減少節(jié)拍，改善線平衡。性能測(cè)試工位增加簡(jiǎn)單的上下料機(jī)器人，改造為自動(dòng)工位減少一個(gè)人員成本。

基于以上改善方案，我們對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行改造及重新布局，所有的調(diào)整后再次運(yùn)用對(duì)所有工序進(jìn)行測(cè)定，并使用流程程序分析圖對(duì)流程進(jìn)行細(xì)化和量化，以下就是改善后的產(chǎn)品流程程序表（見表4）。

按照新的工序流程程序表繪制出改善后的轉(zhuǎn)子生產(chǎn)線布局圖（見圖4）。

4 改善效果評(píng)價(jià)

改善后生產(chǎn)線所需要的人員從13人減少到11人，生產(chǎn)線瓶頸工位節(jié)拍由28秒壓縮至24秒，生產(chǎn)線的總的物流行程從322米減少到163米，在合并產(chǎn)線并取消一個(gè)中間庫(kù)存區(qū)域后，生產(chǎn)區(qū)域占地面積也從以前的262平方米降為211平方米。從產(chǎn)品工序流程程序表中我們還可以列出如下產(chǎn)品工序改善前和改善后的比較表（見表5）。

從表中我們可以看出，改善后的生產(chǎn)周期，在制品庫(kù)存得到了明顯的減少，生產(chǎn)線平衡率得到了改善，并減少了人員及搬運(yùn)的浪費(fèi)。生產(chǎn)線效率得到了較大的提升。

5 結(jié)語(yǔ)

通過本次生產(chǎn)線的改善案例，我們可以看出流程程序分析在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程改善，優(yōu)化工藝，提升生產(chǎn)線整體效益等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。本文采用的方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，在不給企業(yè)帶來過多的額外投入的情況下，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線效益的大幅度提升。

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