基于生產(chǎn)線平衡的瓶頸改善研究

黃云笑

摘要：生產(chǎn)線是人和機器的有效組合，其包含的各道工序必須配合良好、柔性均衡，才能發(fā)揮應有的作用。本文以某企業(yè)生產(chǎn)線優(yōu)化方案為例，介紹生產(chǎn)線平衡基本概念，并針對其瓶頸工序進行識別與分析，結合精益生產(chǎn)ECRS手法進行改善，提升生產(chǎn)線效率。

關鍵詞：生產(chǎn)線平衡;瓶頸工序;ECRS

中圖分類號：F273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0178-02

1? 生產(chǎn)線相關概念

1.1 生產(chǎn)線定義

生產(chǎn)線作為基層制造系統(tǒng)，是生產(chǎn)過程在空間和時間上的合理組織形式，其性能對企業(yè)整個生產(chǎn)制造體系具有舉足輕重的作用。基本原理為“功能分解，空間上順序依次進行，時間上重疊并行”，根據(jù)相應產(chǎn)品的工藝順序?qū)ιa(chǎn)工位進行排列，并使產(chǎn)品按照設定的速度連續(xù)依次進行加工，直至作業(yè)完成。

1.2 節(jié)拍

節(jié)拍定義：生產(chǎn)線上連續(xù)出產(chǎn)兩個相同制品的時間間隔。

1.3 生產(chǎn)線平衡及平衡率計算

生產(chǎn)線平衡，對于特定的產(chǎn)品，確認好其生產(chǎn)節(jié)拍，根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍配置各工站的工作內(nèi)容，在保證工序之間先后順序的前提下，使各個工站分配到的工序時間盡量接近或等于節(jié)拍，且各工序的時間損失最少和比較均勻。

生產(chǎn)線平衡率是指將產(chǎn)線所包含的必要作業(yè)工序分配至各個工位的平均程度，是用來衡量生產(chǎn)線平衡的優(yōu)劣標準，生產(chǎn)線平衡率越高，說明生產(chǎn)線生產(chǎn)的越合理、高效，而提髙生產(chǎn)線平衡也是企業(yè)提升其生產(chǎn)能力及效率的重要方法之一。

1.4 瓶頸工序

“瓶頸”通常指一條生產(chǎn)線中生產(chǎn)節(jié)拍最慢的環(huán)節(jié)。廣義來講，瓶頸是指整個生產(chǎn)線中制約產(chǎn)出的各種因素的統(tǒng)稱，如具有最大負荷率的工序、產(chǎn)出綜合效能指標的最小值對應的設備、計劃期內(nèi)負荷高的工序、影響按時交貨程度最大的制造單元等等。生產(chǎn)線上存在的瓶頸工位，不僅限制了產(chǎn)品產(chǎn)出的速度，并且還會影響到其它工位生產(chǎn)能力的發(fā)揮。

1.5 空閑時間

空閑時間包含了人與設備的時間，是指生產(chǎn)系統(tǒng)在計劃的工作時間里沒有執(zhí)行有效工作任務的那段時間。當一條生產(chǎn)線中各個工序的節(jié)拍不均衡時，瓶頸工序以外的其它工序就會產(chǎn)生空閑時間。

2? 某企業(yè)生產(chǎn)線問題分析

2.1 產(chǎn)線工序介紹

該產(chǎn)線由三個作業(yè)員與一臺設備組成，工序內(nèi)容如下：

作業(yè)員A：①安放治具，將治具從AGV小車取出，正確放置于導軌上;②檢查，對電路板進行檢查，是否有漏銅、破損等情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常上報給組長或其他管理人員;③電路板安放：將檢查完后的電路板放置于治具上;將治具推動至下一工位。

作業(yè)員B：①按插件，將各插件按入相應的插件孔;②安放蓋板，將治具蓋板合上;③檢查有無浮高，檢查治具蓋板是否安放到位，插件是否安裝到位，有無浮高現(xiàn)象;無異常，移動治具，進入下工位。

設備作業(yè)：選擇性波峰焊，產(chǎn)品在設備中經(jīng)過一系列自動加工過程直至完成，治具被推出。

作業(yè)員C：①取下電路板，打開蓋板取下電路板，將電路板從治具中取出;②治具放入小車（AGV小車將治具送回初始位置）;③外觀檢測，對電路板進行外觀檢測是否存在漏焊、連錫和浮高等現(xiàn)象;④電路檢測，利用對應治具對電路進行電路檢測。

各工位時間如表1。

由表1可知，作業(yè)員C作業(yè)時間最長，明顯高于其他各工位的作業(yè)時間，將其作為當前生產(chǎn)線的瓶頸節(jié)拍。產(chǎn)線工作站的數(shù)量為4個，各個工站時間總和為143s，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算當前生產(chǎn)線的平衡率：

2.2 產(chǎn)線問題點分析

一般而言，當企業(yè)的管理水平與技術能力處于一個較理想狀態(tài)時，其產(chǎn)線的生產(chǎn)平衡率在90-100%之間，符合“一個流”生產(chǎn)的原則要求;企業(yè)生產(chǎn)平衡率在80-90%時，其制造系統(tǒng)中的工裝夾具、機器設備或工藝流程等方面就還有進一步改善的空間;而對于生產(chǎn)平衡率在60-80%的企業(yè)，則需要運用科學的管理方法對工藝、現(xiàn)場以及人員作業(yè)進行相應的改善。作業(yè)員A、B兩個工位的作業(yè)時間明顯較低，說明產(chǎn)品的在制品到達作業(yè)員A、B工位時，由于操作用時較少，工位的工人就有了空閑時間，這是不合理的現(xiàn)象。且該產(chǎn)線生產(chǎn)平衡率為67.5%，說明產(chǎn)線還存在著明顯的改善空間。

3? 生產(chǎn)線優(yōu)化改善方案

我們已經(jīng)了解生產(chǎn)線主要問題是作業(yè)員A、B空閑較大，而作業(yè)員C由于工序較多且操作復雜，其耗費時間長。下面就主要從作業(yè)工序調(diào)整和人員分工調(diào)整兩個方面對該產(chǎn)線進行改善。

在運用ECRS原則進行改善時，一般情況下，會取消對象，而對時間、場所和人員等進行合并或重排，對方式方法進行簡化。

取消（Eliminate）——取消是最優(yōu)的改善，取消全部或部分工序，或者考慮替代某些工序，實際上也屬于取消。取消作業(yè)員A工位的安放治具工序，改由水蜘蛛進行操作;取消作業(yè)員C的取下電路板、將治具放入小車工序，也改由水蜘蛛進行操作。取消后作業(yè)員A時間為13s，作業(yè)員C作業(yè)時間為35s。

合并（Combine）——對于兩個或多個無法取消的工序，特別是對于工序不平衡或者生產(chǎn)線上忙閑不均的情況，考察其是否能夠合并為一個工序。將取消部分工序后的作業(yè)員A，作業(yè)員B工位工序進行合并，由一名熟練的操作員完成上述操作，合并后該工位時間35s。

重排（Rearrange）——也稱為替換，即對不能取消或合并的工序，通過進行改變其工序過程或調(diào)整標準工序進行重新組合。檢查有無浮高是對按插件和安放蓋板是否到位的檢測，如不進行可能造成大量未操作到位的產(chǎn)品流入下一道工序，出現(xiàn)大量次品，同時對問題分析造成影響。

簡化（Simple）——工序在經(jīng)過取消、合并、重排后，在對其進一步研究分析，使現(xiàn)行工序過程更加簡化。

改善后各工位時間如表2。

經(jīng)ECRS調(diào)整后作業(yè)員1工位作業(yè)總時間為35s，選擇性波峰焊機作業(yè)時間依然為40s，作業(yè)員2工位作業(yè)工序總時間也為35s。選擇性波峰焊機工作時間40s為整條生產(chǎn)線最長作業(yè)時間，因此選擇性波峰焊線生產(chǎn)節(jié)拍為40s。計算改善后生產(chǎn)線的平衡率：

經(jīng)過調(diào)整，該產(chǎn)線工位從4個減少到3個，作業(yè)員由3個減少到2個;節(jié)拍時間由50s減少到40s，減少了10s。改善后的流程程序更加合理有效，通過導入水蜘蛛，削減了作業(yè)員不必要的工序并動作的強度，減緩了工作疲勞，減少了作業(yè)時間，提升產(chǎn)線效率;將原作業(yè)員A、B工位合并，減少了一名作業(yè)員以及不必要的等待時間，同時使作業(yè)工序更加連貫;改善后的線平衡率和改善前的線平衡率相比，從67.5%提升到91.7%，提升了24.2%，大大降低由于工序不平衡導致的浪費，提高了生產(chǎn)線效率并節(jié)約了人力成本。

經(jīng)過分析以及改善，該產(chǎn)線的生產(chǎn)平衡達到了91.7%，其管理水平與技術能力已屬于較理想狀態(tài)，符合“一個流”生產(chǎn)的原則要求。

4? 小結與展望

隨著市場的不斷變化與外部競爭的日益加劇，生產(chǎn)效率越發(fā)成為企業(yè)的賴以生存的根本，如何提升效益減少成本成為每個企業(yè)日思夜想的難題。在質(zhì)量為先前提，最少的投入獲取最大的效益是每個企業(yè)苦苦摸索追求的。企業(yè)在實行精益生產(chǎn)時不光要運用其中的一些工具和方法，更要重視精益生產(chǎn)理念本身，需要結合各部門、生產(chǎn)車間面臨的實際問題，切實開展精益文化宣導與培訓，建立完善的精益系統(tǒng)，并徹底貫徹執(zhí)行、跟進、堅持。

參考文獻：

[1]李成洋.精益生產(chǎn)在單件小批量生產(chǎn)企業(yè)中的應用研究[D].吉林大學，2015.

[2]劉利吉.加快發(fā)展我國SMT產(chǎn)業(yè)[J].世界電子元器件，2002.

[3]莊永華.精益生產(chǎn)在B公司的應用研究[D].蘇州大學，2014.

[4]張晨威.某裝配車間生產(chǎn)線平衡問題研究[D].沈陽工業(yè)大學，2017.

[5]Scholl A.Balance and sequence of assembly lines[M].Heideberg， Germany：Physica-Verl，1999.