基于工業(yè)工程的產(chǎn)線效率改善研究

張建政 劉俊艷 楊佳衛(wèi)

摘要：本文以N企業(yè)裝配線為研究對(duì)象，根據(jù)工業(yè)工程基礎(chǔ)理論，利用ECRS方法對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行重組簡(jiǎn)化，解決產(chǎn)能過(guò)剩，工作量不飽和以及人員浪費(fèi)的問題，將生產(chǎn)線的平衡率由91.7%提高到99.0%;利用魚骨圖和人因工程等方法，對(duì)各工序進(jìn)行改善，編寫標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書以及人員標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定;后期通過(guò)人員培訓(xùn)，提高熟練度，滿足T.T時(shí)間。

Abstract： ?In this paper， the assembly line of N enterprise is taken as the research object. According to the basic theory of industrial engineering， the ECRS method is used to restructure and simplify the production process， to solve the problems of overcapacity， workload unsaturation and personnel waste， and to improve the balance rate of the production line from 91.7% to 99.0%. The fishbone drawing and human factors engineering methods are used to improve the process， prepare standard operating instructions and personnel standard setting; Later through personnel training， it improves proficiency and meets the T.T time.

關(guān)鍵詞：工業(yè)工程;ECRS;生產(chǎn)平衡率;人因工程

Key words： industrial engineering;ECRS;balance rate;human factors engineering

中圖分類號(hào)：TH181 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）15-0280-05

0 ?引言

隨著全球制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的轉(zhuǎn)移，中國(guó)制造業(yè)，尤其是中小企業(yè)生存壓力凸顯。論文所選N公司是勞動(dòng)力密集的中小型企業(yè);市場(chǎng)情況要求該類型企業(yè)能夠快速適應(yīng)產(chǎn)線變化，快速響應(yīng)，高效生產(chǎn)。學(xué)者們也對(duì)中小企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)做研究，馮磊[1]、黃鵬鵬[2]、甘衛(wèi)華[3]、羅穎洹[4]、王紅[5]、黃銳瓊[6]、高賀云[7]、等運(yùn)用經(jīng)典工業(yè)工程手法，對(duì)各種裝配性產(chǎn)線和各種流程的再造，減少浪費(fèi)，提高效率;杜戰(zhàn)其[8]、黃河[9]、王向銀[10]等圍繞作業(yè)人員的疲勞度，通過(guò)計(jì)算人體新陳代謝能量消耗，以及工作疲勞度，對(duì)作業(yè)人員的工作做研究和改善。工業(yè)工程管理技術(shù)對(duì)制造業(yè)降本增效有著非常明顯的作用，值得大力推廣，然而其在中小民營(yíng)企業(yè)中的應(yīng)用并不廣泛，本文對(duì)ADF產(chǎn)線做研究，運(yùn)用工業(yè)工程技術(shù)對(duì)生產(chǎn)效率進(jìn)行系統(tǒng)的改善，通過(guò)改善活動(dòng)達(dá)到人才育成的目的，增加企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的內(nèi)生動(dòng)力。

N公司的自動(dòng)輸稿裝置（Auto Document Feeder，ADF）是主要產(chǎn)品，但該產(chǎn)線存在產(chǎn)能過(guò)剩、等待浪費(fèi)等現(xiàn)象;故針對(duì)ADF線產(chǎn)能過(guò)剩、等待浪費(fèi)等問題運(yùn)用工業(yè)工程理論方法進(jìn)行改善，提高生產(chǎn)效率。

1 ?ADF產(chǎn)線生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

1.1 產(chǎn)線概況

ADF產(chǎn)品共有兩條產(chǎn)線，每條產(chǎn)線有12人;部品種類有190種;部品數(shù)量有327個(gè);組成5個(gè)大件;產(chǎn)線為組裝工作，整體組裝工藝較繁雜。

ADF產(chǎn)品滿足客戶需求的T.T工時(shí)為300s，工人的日工作時(shí)間為9.3小時(shí)，生產(chǎn)計(jì)劃為111臺(tái)/日。

ADF產(chǎn)線生產(chǎn)流程如圖1所示。各部件在工位上依次傳遞作業(yè)，前7工位進(jìn)行組裝，后5工位分別為檢查和捆包。物流人員從產(chǎn)線架的后方給每個(gè)工位供料。

1.2 產(chǎn)線問題分析

1.2.1 產(chǎn)線工時(shí)測(cè)定

在改善之前，對(duì)這條生產(chǎn)線進(jìn)行觀測(cè)與分析，12個(gè)工位用時(shí)依次為244s、242s、244s、248s、242s、264s、243s、244s、241s、242s、247s、270s;其中第6工位和第12工位耗時(shí)較長(zhǎng)。工時(shí)如圖2所示。

由工時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)知，ADF產(chǎn)線存在以下問題：

①產(chǎn)能過(guò)剩。

改善前，各工序沒有達(dá)到的T.T時(shí)間300s，且相差較大。按照目前現(xiàn)狀安排生產(chǎn)，造成生產(chǎn)過(guò)剩，因該企業(yè)訂單主要來(lái)自于總裝廠，訂單數(shù)不會(huì)增多，不能通過(guò)增加訂單的方法來(lái)減少產(chǎn)能過(guò)剩;故需要進(jìn)行工序流程重組減少這一現(xiàn)象。

②現(xiàn)有工人超過(guò)必要數(shù)。

經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得總工時(shí)2900s，12人配置的平均工時(shí)248s。目標(biāo)T.T工時(shí)300s，生產(chǎn)必要人數(shù)=2900/300=9.7≈10人;目前12人參與生產(chǎn)活動(dòng)，可以優(yōu)化掉2名工人，用于支援其他產(chǎn)線。

③庫(kù)存浪費(fèi)。

通過(guò)工序生產(chǎn)節(jié)拍計(jì)算分析得，第1，2個(gè)工序，第1個(gè)工序的完成時(shí)間244s，是第2個(gè)工序的到達(dá)時(shí)間，第2個(gè)工序的服務(wù)時(shí)間為242s，即無(wú)需等待，直接服務(wù)完畢;第2，3工序，第2工序242s為到達(dá)時(shí)間，第3工序?yàn)?44s為等待時(shí)間，需等待2s，（242/2）+1=122件。也就是說(shuō)當(dāng)?shù)?個(gè)工序完成第122件半成品后第3工序的工作臺(tái)會(huì)累計(jì)兩件半成品;以此類推，第3，4工序，（244/4）+1=62件;第4，5工序，無(wú)半成品堆積;第5，6工序，（242/22）+1=12件;第6，7工序，無(wú)半成品堆積;第7，8工序（243/1）+1=244件;第8，9工序無(wú)半成品堆積;第9，10工序（241/1）+1=242件;第10，11工序（242/5）+1=49.4件;第11，12工序（247/23）+1=11.7件。

從上述分析中可以看出，第5、6工序間和第11、12工序間大約每生產(chǎn)12個(gè)產(chǎn)品就會(huì)累積半成品1次。該公司的一天產(chǎn)量是111件，111/12=9.25。一天會(huì)累積9件產(chǎn)品，產(chǎn)生積壓資金為8299*9=74691元。

④產(chǎn)線不平衡。

基于ADF產(chǎn)線的平衡率如下：

工站數(shù)N=12，瓶頸工序時(shí)間CT=270s

由圖2得各工序總和

=244+242+244+248+242+264+243+244+241+242+270+247=2971s

即ADF產(chǎn)線改善前的平衡率為91.70%。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)查得，行業(yè)的平衡率需規(guī)劃到95%以上，經(jīng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)討論研究認(rèn)為，ADF產(chǎn)線需要做產(chǎn)線平衡，進(jìn)行工序優(yōu)化，同時(shí)解決產(chǎn)能過(guò)剩的問題，以提升效率、效益。

1.2.2 魚骨圖分析

為進(jìn)一步找到解決問題的根源，采用魚骨圖的方法進(jìn)行分析，如圖3所示。

從人、機(jī)、料、法、環(huán)5個(gè)方面進(jìn)行分析，確定真因?yàn)橐韵铝N。

①清潔動(dòng)作不標(biāo)準(zhǔn)。在第7工位的作業(yè)員對(duì)ADF的大蓋進(jìn)行酒精擦拭除污時(shí)，會(huì)下意識(shí)的將整個(gè)表面擦拭，造成動(dòng)作浪費(fèi)，從而對(duì)生產(chǎn)效率造成影響。

②檢查未標(biāo)準(zhǔn)化。在第6工位作業(yè)員對(duì)開合異音確認(rèn)時(shí)，作業(yè)員會(huì)進(jìn)行3～5次的異音確認(rèn)，帶來(lái)時(shí)間的浪費(fèi)。

③等待浪費(fèi)。1）第12工位作業(yè)員在用抽風(fēng)機(jī)抽空封裝袋里的空氣時(shí)，因時(shí)間把握不好，長(zhǎng)時(shí)間按動(dòng)抽風(fēng)機(jī)開關(guān)，造成10s的等待，機(jī)器和人的工作在這10s內(nèi)是無(wú)效工作的;2）在ADF產(chǎn)線的第5工位和第11工位，有后面工位待完成的現(xiàn)象，在生產(chǎn)12臺(tái)后造成在制品的堆積， 造成斷線問題，并讓第5和第11工位的作業(yè)員放松自己的工作強(qiáng)度，拉動(dòng)整個(gè)產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍;3）由于作業(yè)員的失誤，造成部件的掉落或表面出現(xiàn)不影響質(zhì)量的毛刺，作業(yè)員需要按動(dòng)產(chǎn)線警示，整條產(chǎn)線將會(huì)停止下來(lái)，保證了質(zhì)量的同時(shí)，也增加了產(chǎn)線的工時(shí)，造成等待浪費(fèi)。

④計(jì)時(shí)設(shè)備操作易產(chǎn)生誤差。企業(yè)的計(jì)時(shí)設(shè)備，每個(gè)工位的作業(yè)員需要在作業(yè)開始時(shí)，按動(dòng)計(jì)時(shí)器按鈕，開始計(jì)時(shí)，作業(yè)完成時(shí)，在按動(dòng)一次按鈕，結(jié)束計(jì)時(shí)，當(dāng)作業(yè)員忘記按動(dòng)任何一次的按鈕時(shí)，會(huì)對(duì)管理層造成較大的誤差，給管理和決策上帶來(lái)困難，影響決策的效率。

⑤工位工時(shí)小于T.T工時(shí)。整條ADF的產(chǎn)線都小于T.T工時(shí)，作業(yè)員的作業(yè)強(qiáng)度低，產(chǎn)能過(guò)剩，造成資源的浪費(fèi)，以及公司效益的損失。

⑥員工休息時(shí)間少。ADF產(chǎn)線的一些作業(yè)員，作業(yè)內(nèi)容耗時(shí)較多，需要加大作業(yè)強(qiáng)度來(lái)配合整條產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，員工對(duì)公司沒有太多歸屬感，人員流動(dòng)大，無(wú)形中增加了人員的應(yīng)解聘成本和培訓(xùn)成本。

2 ?ADF產(chǎn)線改善方案

2.1 改善思路

文章針對(duì)以上原因進(jìn)行系統(tǒng)的改善。通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析、魚骨圖分析，以及研究團(tuán)隊(duì)定的第一階段改善目標(biāo)，改善方案以產(chǎn)線平衡，減少產(chǎn)能過(guò)剩為目的，首先圍繞產(chǎn)線平衡從ECRS方法著手拆分合并工序，并對(duì)針對(duì)個(gè)別工序進(jìn)行動(dòng)作分析;同時(shí)對(duì)新的工序流程進(jìn)行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定;并做人因工程改善提高人的作業(yè)效率;這樣從工序節(jié)拍、產(chǎn)能穩(wěn)定、人員效率、作業(yè)效率方面系統(tǒng)的進(jìn)行第一階段改善。（圖4）

2.2 基于ECRS流程再造

在封裝工位中，更換大功率的抽風(fēng)機(jī)，并接入可編程式時(shí)間繼電器，使作業(yè)員按動(dòng)一下就可以讓抽風(fēng)機(jī)連續(xù)工作4秒，提高工作效率。2）通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線的 ECRS 平衡，使得工序內(nèi)容和工序時(shí)間都有了相應(yīng)的調(diào)整如圖5所示。以前六工位為例：

①E：取消第6和的作業(yè)內(nèi)容，包括貼標(biāo)簽、涂氟水、裝配組裝線以及相關(guān)的組裝和捆包作業(yè);

②C：將取消的工作內(nèi)容合并到相鄰工序中，例如，將貼標(biāo)簽合和裝配組裝線合并到并到第五工位，將第五工位上的組裝TOP半成品放到第四工位等;

③R：對(duì)整條ADF產(chǎn)線的作業(yè)按照標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)進(jìn)行重排，在不超過(guò)T.T工時(shí)的條件下，將作業(yè)內(nèi)容重排;

④S：簡(jiǎn)化一些多余的動(dòng)作和作業(yè)內(nèi)容，如①中的清潔動(dòng)作。如圖5所示。

瓶頸工序的時(shí)間也相應(yīng)縮短，工序更加合理，平衡率提高，產(chǎn)能不過(guò)剩。去掉第6和第12工位，使實(shí)際工時(shí)接近T.T工時(shí)，也符合生產(chǎn)規(guī)劃的10人作業(yè)。

ECRS解決了產(chǎn)線的等待問題，還在一定程度上平衡了產(chǎn)線，減少在制品的堆積現(xiàn)象，還將未標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)作一起加入標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書，提高了作業(yè)員的工作強(qiáng)度，減少產(chǎn)能過(guò)剩，為員工正確操作提供指導(dǎo)。3）對(duì)作業(yè)員進(jìn)行流程再造后的培訓(xùn)時(shí)，同時(shí)培養(yǎng)作業(yè)員獨(dú)自處理簡(jiǎn)單異常的能力，在不會(huì)影響到質(zhì)量的前提下，將簡(jiǎn)單異常獨(dú)自處理。例如螺絲掉落，以及對(duì)大蓋毛刺的打磨，提高工作效率。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書

經(jīng)過(guò)流程再造后，為了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書的編寫，其中檢查工位的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書如圖6所示。

2.4 人因工程改善

影響效率的原因除了工作流程等問題，還有員工工裝、工作疲勞度的問題，此次改善項(xiàng)目同時(shí)圍繞員工工作效率進(jìn)行了工裝、休息時(shí)間的人因工程方面的改善。

2.4.1 設(shè)備改善

計(jì)時(shí)設(shè)備更換位光電感應(yīng)計(jì)時(shí)設(shè)備，端子1連接感應(yīng)人的設(shè)備，端子2連接感應(yīng)在制品的設(shè)備。當(dāng)同時(shí)感應(yīng)到人和在制品時(shí)，開關(guān)閉合，向數(shù)據(jù)收集器傳遞信號(hào)，信號(hào)收集器將數(shù)據(jù)在傳遞給電腦主機(jī)，經(jīng)過(guò)軟件的翻譯，展現(xiàn)出大量無(wú)異常的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，避免了人的誤觸，也避免了作業(yè)員的操作誤差帶來(lái)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，提高了管理效率。連接方式如圖7所示。

2.4.2 人員疲勞度改善

在工序重排后，因長(zhǎng)期站立工作，造成員工疲勞，為了緩解員工的疲勞強(qiáng)度，利用人因工程[11]合理安排工人的休息時(shí)間。

N公司的作業(yè)員所從事的工作，經(jīng)查表得RMR（相對(duì)能量代謝率）為5.0，基礎(chǔ)代謝率

作業(yè)員的平均體重為55kg（女性），身高160cm，年齡28歲左右，計(jì)算得基礎(chǔ)代謝率為0.867kcal/min。

根據(jù)相對(duì)能量代謝率

以及

代入，得到作業(yè)時(shí)的活動(dòng)代謝率為4.3335kcal/min。

根據(jù)德國(guó)學(xué)者muller的研究，一般人的耐力水準(zhǔn)為4kcal/min。如果工作時(shí)的能耗超過(guò)這一界限，工作者就必須消耗體內(nèi)的能量貯備，為了補(bǔ)充體內(nèi)的能量貯備，就必須在作業(yè)過(guò)程中，提供必要的休息時(shí)間。米勒假定標(biāo)準(zhǔn)能量貯備為24kcal， 要避免疲勞積累，則工作時(shí)間加上休息時(shí)間的平均能量消耗不能超過(guò) 4kcal/min。 據(jù)此可得以下公式：

作業(yè)時(shí)增加的能量消耗為C，工作日總工時(shí)為H，其中實(shí)際工作時(shí)間為TW=能量?jī)?chǔ)備耗盡時(shí)間，休息時(shí)間為TR。

TW=，得TW為72min，有

得到TR為6分鐘。

因此，每工作72min，休息6min，才能使作業(yè)員及時(shí)補(bǔ)充能量?jī)?chǔ)備，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，能更大的發(fā)揮員工的勞動(dòng)價(jià)值。

2.5 培訓(xùn)計(jì)劃

在改善的初期，因?yàn)樽鳂I(yè)員的不熟練操作，造成作業(yè)延誤，進(jìn)而使生產(chǎn)線出現(xiàn)斷線的情況。經(jīng)過(guò)3天的工時(shí)測(cè)量，每個(gè)工位的作業(yè)工時(shí)均超過(guò)T.T工時(shí)，如圖8所示。

針對(duì)上述改善的結(jié)果，在不影響月產(chǎn)量的條件下，對(duì)作業(yè)員進(jìn)行5天的不定時(shí)培訓(xùn)，培訓(xùn)計(jì)劃如下：

①由生產(chǎn)經(jīng)理對(duì)作業(yè)員在培訓(xùn)室進(jìn)行為期一天的工序講解，對(duì)作業(yè)員進(jìn)行教導(dǎo)，并由線長(zhǎng)進(jìn)行操作演示與講解。

②修改標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書，讓作業(yè)員仔細(xì)閱讀，并與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合，進(jìn)行為期五天的現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)。

③進(jìn)行二次培訓(xùn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)出現(xiàn)的問題，做一匯報(bào)，指導(dǎo)作業(yè)員改正，并總結(jié)改善活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)與問題，為下次改善提供可參考性建議。

3 ?實(shí)施效果

3.1 產(chǎn)線平衡率

通過(guò)對(duì)具體工位的優(yōu)化，該工序得到了明顯改善，作業(yè)還是從第一工位開始，生產(chǎn)和搬運(yùn)方式不變，組裝活動(dòng)減少了一人，捆包活動(dòng)減少了一人，以T.T時(shí)間為準(zhǔn)其他的工位的多余工作內(nèi)容由相鄰工位完成，減少產(chǎn)能過(guò)剩。

改善后，各平均工時(shí)為297s，299s，289s，294s，295s，296s，295s，293s，294s，297s與接近T.T時(shí)間300s，工人等待時(shí)間減少，效率提升。如圖9所示。

由圖的數(shù)據(jù)計(jì)算生產(chǎn)平衡率：

改善后工站數(shù)N=10，瓶頸工序時(shí)間CT=299s

各工序總和=297+299+289+294+295+296+295+293+294+297=2949s

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線的 ECRS 平衡，使得工序內(nèi)容和工序時(shí)間都有了相應(yīng)的調(diào)整，瓶頸工序的時(shí)間也相應(yīng)縮短，工序更加合理，平衡率得到了提高。但是仍存在著改善的空間，有待后續(xù)進(jìn)一步研究改善。減去兩人，符合支援性生產(chǎn)特點(diǎn)，進(jìn)行多能工培訓(xùn)，支援其他產(chǎn)線。

3.2 改善效益

3.2.1 經(jīng)濟(jì)效益

雖然改善前N企業(yè)相較于同行已經(jīng)有較高的生產(chǎn)平衡率，但是持續(xù)改善才是精益之魂，要讓這一理念在企業(yè)中根深蒂固。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，產(chǎn)線平衡率從91.7%到99.0%，人員減少2人，2條產(chǎn)線共減少4人，進(jìn)行多能工培訓(xùn)，增加生產(chǎn)靈活性。

3.2.2 人員效益

通過(guò)改善，突出以人為本的理念，以柔性管理為前提，增加員工歸屬感，把員工的價(jià)值觀、事業(yè)成就感統(tǒng)一到工作上來(lái)。通過(guò)培訓(xùn)人員對(duì)工業(yè)IE知識(shí)的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)員工對(duì)精益生產(chǎn)的了解，傳承TPS的真諦，提高自身的綜合素質(zhì)，以適應(yīng)企業(yè)和人才自身發(fā)展的需要，達(dá)到改善育人財(cái)?shù)哪繕?biāo)。

4 ?總結(jié)

本案例主要針對(duì)由于企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)工時(shí)遠(yuǎn)小于T.T時(shí)間，造成產(chǎn)能過(guò)剩，工作量不飽和，以及人員等待浪費(fèi)等問題，利用魚骨圖分析產(chǎn)線，人因工程等方法，對(duì)各個(gè)工序進(jìn)行拆分重組，編寫標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書，及人員的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。后期再通過(guò)人員培訓(xùn)，使得員工加強(qiáng)操作熟練度，提高生產(chǎn)平衡率，滿足T.T時(shí)間。

通過(guò)這次實(shí)習(xí)，我們深刻體會(huì)了工業(yè)工程的核心思想“改善無(wú)止境”改善沒有最好，只有更好。不管企業(yè)的規(guī)模大小，都必須進(jìn)行持續(xù)改善，對(duì)于中小型企業(yè)，在收益較好的情況下，也必須進(jìn)行持續(xù)改善。逐步樹立起IE的理念，有效的利用IE方法，針對(duì)人員、效率等方面，給出科學(xué)的方案，不斷踐行，不斷發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)人員的完善，以及效率的提高。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：張建政（1980-），男，上海人，上海颯智智能科技有限公司，總經(jīng)理，博士，研究方向?yàn)闄C(jī)器人、人工智能。