工業(yè)工程在傳送帶制造中的應(yīng)用

黃大坤

摘 要：在傳送帶生產(chǎn)制造中，有其特有的加工工藝和模式，有別于常見的機(jī)械加工生產(chǎn)模式。本論文將著重介紹，應(yīng)用工業(yè)工程系統(tǒng)性理論和方法，在這特殊生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用;解決車間倉儲面積過大、導(dǎo)致成本過高;車間布局不合理，倉儲設(shè)施設(shè)備效率低下;生產(chǎn)流水線不平衡，瓶頸工序延誤產(chǎn)品交貨期等問題。

關(guān)鍵詞：倉儲設(shè)施設(shè)備改進(jìn);車間布局優(yōu)化;流水線平衡分析

中圖分類號：F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0085-04

1 研究背景

本文改善研究對象為傳送帶著名制造廠商，在前期調(diào)研中發(fā)現(xiàn)：生產(chǎn)制造有別于傳統(tǒng)的機(jī)械加工生產(chǎn)模式，其主要特點有：（1）物流配送鏈：海外原材料卷料進(jìn)口——國內(nèi)加工制造——客戶，且主營的TC龍帶訂單交貨期小于等于2天;（2）產(chǎn)品品種多，進(jìn)口原材料均為產(chǎn)品形狀為3-4m長卷圓筒包裝;（3）生產(chǎn)主要工藝流程為：裁切——丈量打齒/打磨——熱壓接著——噴碼——質(zhì)檢——包裝等工序，其中在裁切和丈量打齒/打磨工序有特殊的返料環(huán)接。

基于上述特點，要求在生產(chǎn)制造中需具備：合理的車間布局、一定量的產(chǎn)品庫存?zhèn)湄浖斑m應(yīng)產(chǎn)品包裝特點的存儲設(shè)施設(shè)備，和高效均衡的生產(chǎn)流水線以滿足客戶交期。

通過工業(yè)工程工作研究后發(fā)現(xiàn)，主要的問題有三方面問題：（1）倉庫配送時效不能滿足生產(chǎn)計劃要求。主要表現(xiàn)在：現(xiàn)有廠區(qū)庫存容量不足，外倉與車間距離較遠(yuǎn)，生產(chǎn)時需要耗費(fèi)大量時間配送。（2）車間倉庫布局不合理，車間內(nèi)物料流轉(zhuǎn)效率低下。主要表現(xiàn)在：1）生產(chǎn)周轉(zhuǎn)場地不足和缺少合適的物流設(shè)備，影響物料在工位間正常流轉(zhuǎn);2）因物料供應(yīng)不及時引起產(chǎn)線臨時性停線;3）主要產(chǎn)品TC系列龍帶交期為3天，滿足不了客戶2天交期需求。

2 基本構(gòu)思

基于現(xiàn)有的生產(chǎn)問題，首先運(yùn)用工業(yè)工程工作研究對車間倉儲設(shè)施設(shè)備、車間布局和流水線平衡等方面重新評估分析，找出瓶頸所在并制定改善方案;其次，逐步實施改善方案;最后通過實踐驗證方案的合理性。改善過程中運(yùn)用庫存容量、蜂窩損失和通道損失理論對倉儲空間利用率進(jìn)行分析，制定優(yōu)化改善方案;同時對現(xiàn)有生產(chǎn)流水線平衡率進(jìn)行分析，通過觀察記錄操作流程，運(yùn)用工序——時間圖，結(jié)合流程分析，找到瓶頸工序制定改善方案，并逐步落實改善方案。

3 改善過程

3.1 倉儲設(shè)施設(shè)備和車間布局優(yōu)化改進(jìn)

現(xiàn)有車間布局參見圖1，倉庫儲存方式有兩種，一種為廠區(qū)貨架存儲方式，另一種則采用在廠區(qū)外租用場地零散存放方式。帶來的問題是：首先，物料為散放存放，物料活性系數(shù)為0，導(dǎo)致物料配料效率較低。其次，外倉與廠區(qū)距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致物料配送時效較低。最后，小物料儲存區(qū)與高位貨架儲存區(qū)占地較大，導(dǎo)致前段裁切工位物料周轉(zhuǎn)空間不足，延誤訂單準(zhǔn)時投產(chǎn)，同時給搬運(yùn)操作帶來不安全隱患。

結(jié)合圖1，現(xiàn)有車間倉儲設(shè)施設(shè)備為高位貨架和小物料貨架，其中“小物料存儲區(qū)”共計4個貨架，用于裁切和丈量打齒/打磨工位返料存儲;高位貨架共計4排，每排高位貨架共5列×5層，共計25個存儲單元，每個儲存單據(jù)存放2卷物料?，F(xiàn)有車間4個高位貨架庫存容量為：

S（庫存容量）=T（存儲單元數(shù)）×P（存儲數(shù)量/存儲單元）[1]

存儲單元數(shù)T=4×5列×5層=100個，P（存儲數(shù)量/存儲單元）=2個/存儲單元，庫存容量S=100×2=200卷。

依據(jù)生產(chǎn)計劃歷史數(shù)據(jù)得知：進(jìn)口物料維持在400卷到450卷之間，顯然現(xiàn)有庫存容量不能滿足計劃存儲需求;運(yùn)用蜂窩損失和通道損失分析，計算高位貨架空間損失。

其中E（H）為空缺系數(shù)，La為通道損失，Wa為通道寬度;d為堆貨深度。

E（H）=[2]

E（H）==×（++…++0）=0.45

La=Wa/（Wa+2d）[2]=3m/（3m+2X5m）≈0.23

蜂窩損失=E（H）X（1-La）[2]=0.45X（1-0.23）≈0.35

空間總損失=La+E（H）[2]=0.23+0.35=0.58

經(jīng)過上述計算可以得出：高位貨架空間利用率不足且浪費(fèi)較大;綜合庫存容量可以得出：現(xiàn)有高位貨架庫存滿足不了計劃存儲要求，高位貨架空間存在很大改善空間。

基于上述結(jié)論，對現(xiàn)有高位貨架布局和存儲方式重新設(shè)計。在優(yōu)化高位貨架存儲方面：結(jié)合存儲物料為長卷圓筒的包裝特點，改善方案為：將原有橫向放置改為插入式縱向放置。將之前利用庫存橫向空間放置，改為利用庫存縱向空間放置，提升高位貨架單位庫存容量，進(jìn)而擴(kuò)大整體庫存容量。

改善方案實施中主要措施是：拆除現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)高位貨架，選用30cm厚度的中密度板作為隔板，將層間距從第一層到第五層，依次調(diào)整為1.5m、1.4m、1.3m、1.2m、1m，滿足物料堆放原則，即越大越重的物料放置在最低層，反之則其然;通過改善后，重新計算庫存容量。

S（庫存容量）=T（存儲單元數(shù)）×P（存儲數(shù)量/存儲單元）[1];存儲單元數(shù)P=3排×5列×6層=90個，P（存儲數(shù)量/存儲單元）=5個/存儲單元（按照最大卷料尺寸計算）;庫存容量S=90×5=450卷。

綜上計算得出：改善后的庫存容量，滿足計劃庫存容量400卷到450卷之間的存儲需求。

優(yōu)化高位貨架布局方面：依據(jù)改善后的庫存容量和通道損失，現(xiàn)有4排高位貨架通道損失較大;其改善方案和措施為：在保持單位庫存數(shù)量不變的情況下，4排高位貨架整合為3排，靠墻放置?！靶∥锪洗鎯^(qū)”4排小貨架，與左右靠墻的高位貨架背對背放置（參見圖2）;改善后重新計算蜂窩損失和通道損失;其中E（H）為空缺系數(shù)，La為通道損失，Wa為通道寬度;d為堆貨深度。

E（H）=[2]

E（H）==X（++…++0）≈0.48

La=0（高位貨架均靠墻放置，無通道）<0.23（改善前）

蜂窩損失=E（H）X（1-La）[2]=0.48X（1-0）=0.48

空間總損失=La+E（H）[2]=0.48+0=0.48<0.58（改善前）

經(jīng)過上述計算可以得出，重新對高位貨架優(yōu)化布局后，降低了的通道損和空間總損失，提高貨架空間利用率;另外，對車間倉庫中間高位貨架的拆除，將低位貨架和高位貨架順次靠墻放置，空出中間區(qū)域（參見圖2），便于裁切工位及時投產(chǎn)，同時提高操作的安全性;更重要的是：通過上述對布局優(yōu)化改善，將外倉物料全部搬移到廠區(qū)內(nèi)，縮短物料配送距離、提高配送效率。

現(xiàn)有車間布局中：丈量打齒/打磨工位，由于考慮到部分帶子（寬度：長度<4.2）接著后不能翻轉(zhuǎn)，需要接著前噴碼，故將噴碼工位設(shè)置在丈量打齒/打磨工位附近，便于噴碼。另外一部分帶子，則依據(jù)工序位置，順次流轉(zhuǎn)。這樣從圖1中可以得知，丈量打齒/打磨工位、噴碼工位與接著工位之間，物流線路存在迂回和交叉。在實際生產(chǎn)過程中研究發(fā)現(xiàn)，操作人員頻繁走動于三個工位之間操作生產(chǎn)，時常有訂單因來不及噴碼積壓物料形成瓶頸，延誤訂單交期。

解決瓶頸其改善方案為：在丈量打齒/打磨工位，將現(xiàn)有座式噴碼機(jī)改用手持式噴碼機(jī)，現(xiàn)有座式噴碼機(jī)移到打齒工序前，接著工序后（參見圖2）。從圖2得出，改善后的物流走向滿足物流的“2個避免原則”即避免迂回和交叉[2];改善后通過對實際操作發(fā)現(xiàn)：本次改善滿足部分帶子在丈量打齒/打磨工位噴碼的工藝需求，也確保半成品在生產(chǎn)流動中不再迂回、交叉。

3.2 車間流水線平衡優(yōu)化改進(jìn)

通過前期背景調(diào)查得知，TC龍帶成品交期為3天，滿足不了客戶2天交期需求。圖3和表1為TC龍帶在車間各工位，工時和操作人員數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

客戶要求交期為2天，合計16小時，訂單量為30條/2天，TC龍帶生產(chǎn)工序為7個。

單條的目標(biāo)時間TT1=可用生產(chǎn)時間/訂單量=（8hx 2day-1h）X60/30pcs=0.5h/pcs

由于TC龍帶是5條一起做，工位目標(biāo)時間TT2=5pcs/timeX0.5h/pcs=2.5h，平衡率計算：

流水線平衡P=∑單件工時T1/（瓶頸工時T2X工序數(shù)Q）[2]= 24h/（8hX7）≈42.86%

從上平衡率計算結(jié)果看出，改善前流水線效率較低，改善空間較大。結(jié)合圖4可以清楚得知，在裁切工位和丈量打齒工位，實際工時遠(yuǎn)大于目標(biāo)工時;同時在現(xiàn)場觀察還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)流水線在生產(chǎn)TC系列的產(chǎn)品時，裁切工位和丈量/打齒工序耗時最長占用的操作人員最多，需要將2個工位人員參與其操作，直接導(dǎo)致其他訂單暫停生產(chǎn)，無法正常流轉(zhuǎn)到后續(xù)工位，進(jìn)而延誤當(dāng)天訂單交付。綜合圖表數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場觀察，可以確定裁切工位和丈量打齒工位正是瓶頸所在。

對此，對裁切工位和丈量打齒工位操作流程和時間記錄，參見表2和表3。

從表2中看出，TC卷料在用SM600設(shè)備分條時占用大半時間。通過現(xiàn)場觀察，TC龍帶在裁切工位均用到SM3003和SM600裁切設(shè)備。由于TC龍帶原材料尺寸規(guī)格在：長度100m×寬度4m左右，需要將帶子分兩次裁切;第一次使用SM3003設(shè)備，將原材料帶子裁切寬度低于600mm左右;再由SM600設(shè)備按照客戶需求分切成20mm/25mm/30mm等尺寸規(guī)格;在使用SM600設(shè)備時，需要3人左右協(xié)助完成，分切好的帶子放入鐵框回收暫放;從表2中看出：分條工序占用時間過長，導(dǎo)致其他帶子無法使用SM600設(shè)備裁切，進(jìn)而延誤當(dāng)天交期;從表2結(jié)合現(xiàn)場觀察，此處正是裁切工序瓶頸所在。

從表3中看出，TC在訂單核對物料，丈量操作過程中占用大部分時間。結(jié)合現(xiàn)場觀察，由于龍帶分條后較長且散亂放置在鐵框內(nèi)暫存，人員需要按照訂單尺寸規(guī)格逐一找實物進(jìn)行匹配，費(fèi)時費(fèi)力。在丈量操作時，有2人在車間通道地面丈量共同完成，測量方式不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且占用車間通道，影響其他工位周轉(zhuǎn)。從表3結(jié)合現(xiàn)場觀察，確定地面測量方式是工序瓶頸所在。

基于上述兩個瓶頸工作研究判斷，運(yùn)用操作流程程序“四大原則——ECRS”[3]即取消、合并、重排、簡化，對瓶頸工序操作流程優(yōu)化改進(jìn)，方案見表4。

經(jīng)過上述改善后，重新對裁切工位、丈量打齒工位進(jìn)行操作流程分析和工時測量，參見表5和表6。

改善后產(chǎn)品交期為14.5h<16h客戶交期要求，并對重新計算流水線平衡率：

流水線平衡P=∑單件工時T1/（Max工時T2X工序數(shù)Q）[2]= 14.5h/（2.3hX7）≈90%>42.86%（改善前）。

通過對生產(chǎn)流水線的改善，提升產(chǎn)品交期滿足TC龍帶客戶需求，驗證改善設(shè)計方案可行性和合理性。

4 結(jié)語

本次優(yōu)化改善是充分運(yùn)用工業(yè)工程理論和方法，結(jié)合車間的實際情況進(jìn)行的;首先通過工作研究找到車間瓶頸所在，在此基礎(chǔ)上針對性提出改善方案，并進(jìn)一步落實到位;最后，通過對比改善后的結(jié)果，進(jìn)一步驗證精益生產(chǎn)方案的合理性和可行性;在此過程中，方案與相關(guān)員工進(jìn)行充分溝通和交流，并得到一些建設(shè)性的意見和建議，在此表示感謝！

參考文獻(xiàn)

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