脈動式機(jī)車組裝生產(chǎn)線探討

程偉

摘? 要： 本文介紹了脈動式組裝生產(chǎn)線在航空業(yè)的應(yīng)用和推廣，探討將機(jī)車組裝從“人動車不動”的工位節(jié)拍生產(chǎn)模式，調(diào)整為脈動式機(jī)車組裝生產(chǎn)線的可行性。

關(guān)鍵詞： 組裝;脈動;工位;節(jié)拍

一、航空業(yè)脈動式組裝線簡介

飛機(jī)組裝脈動生產(chǎn)線是介于固定站位裝配與連續(xù)移動裝配之間的一種裝配生產(chǎn)線形式，其典型特征是產(chǎn)品移動時(shí)不進(jìn)行裝配作業(yè)，裝配作業(yè)進(jìn)行時(shí)產(chǎn)品不移動。因?yàn)檫@種生產(chǎn)線上不同工作區(qū)內(nèi)的飛機(jī)都是按照統(tǒng)一的時(shí)間間隔完成工作后，移動到下一個(gè)工作區(qū)的，很像是人類血液的脈動，故而得名。最初由波音公司于2000年在阿帕奇直升機(jī)的制造中應(yīng)用了脈動式組裝線，2006年建成波音717的連續(xù)移動式組裝配線。后來又在波音737的組裝中應(yīng)用，并且有了大量的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和報(bào)道。

飛機(jī)組裝脈動生產(chǎn)線，改變了傳統(tǒng)飛機(jī)裝配模式，借鑒了汽車工業(yè)先進(jìn)高效的流水線作業(yè)方式，使飛機(jī)以固有的節(jié)拍移動，操作人員則在固定區(qū)域進(jìn)行裝配作業(yè)。通過對現(xiàn)有生產(chǎn)資源的合理規(guī)劃和整合，它可以有效地提高飛機(jī)組裝裝配效率、改善產(chǎn)品裝配質(zhì)量，并能降低工人勞動強(qiáng)度、改善裝配現(xiàn)場操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)低成本、高質(zhì)量和快速響應(yīng)制造。目前組裝脈動式生產(chǎn)線已經(jīng)成為航空業(yè)組裝的主要作業(yè)方式。以美國洛馬公司為例，其生產(chǎn)的最新一代F35戰(zhàn)斗機(jī)采用脈動組裝線生產(chǎn)，在2018年生產(chǎn)了91架F35戰(zhàn)斗機(jī)，相對2017年產(chǎn)量提升了40%，同時(shí)計(jì)劃2019年產(chǎn)量再次提升40%。

二、機(jī)車組裝工位制節(jié)拍化生產(chǎn)模式簡介

中車集團(tuán)大力推行精益制造思想，在作業(yè)中鼓勵各公司按照工位制節(jié)拍化組織生產(chǎn)。工位制節(jié)拍化生產(chǎn)是以豐田拉動式生產(chǎn)為指導(dǎo)，以保證生產(chǎn)節(jié)拍為目標(biāo)，通過運(yùn)用精益生產(chǎn)的工具方法，達(dá)到提高效率、提升品質(zhì)、穩(wěn)定作業(yè)、有序生產(chǎn)的管理效果，具體含義是指以工位為作業(yè)組織單元，按照節(jié)拍化均衡生產(chǎn)的方式，以流水式作業(yè)組織生產(chǎn)。

廣機(jī)公司組裝車間機(jī)共有10個(gè)組裝臺位分步在廠房南北兩側(cè)分布，南北側(cè)2側(cè)各5個(gè)臺位東西向依次排開。每個(gè)臺位采用4個(gè)支撐墩支撐機(jī)車車體，機(jī)車所有車上作業(yè)工作固定在臺位上完成，臺位布局示意見圖1。因業(yè)務(wù)調(diào)整，南1臺位用于和諧機(jī)車C6修專用臺位，南2臺位用作和諧機(jī)車C6修管排組裝、物料緩存區(qū)，其余8個(gè)臺位用于C5修組裝作業(yè)。

廣機(jī)公司結(jié)合精益生產(chǎn)思想，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)的實(shí)際狀況，設(shè)計(jì)了工位節(jié)拍，在現(xiàn)場推行“人動車不動”工位節(jié)拍化生產(chǎn)，并組織進(jìn)行物料配送。該生產(chǎn)模式下，機(jī)車車體從機(jī)車總成工位進(jìn)入組裝車間，先進(jìn)行變壓器組裝臺位安裝變壓器（如有），然后進(jìn)入組裝臺位固定不動，作業(yè)人員、物料配送、生產(chǎn)管理以臺位為核心不斷流轉(zhuǎn)。通過工位節(jié)拍劃分，拉動上工序不斷推進(jìn)。相比于傳統(tǒng)的多臺位固定式站位組裝生產(chǎn)模式，由于采用了精益生產(chǎn)拉動式管理理念，在生產(chǎn)資源配置上，以更少的人員、工藝裝備實(shí)現(xiàn)了更高的產(chǎn)出。同時(shí)，由于劃分了工位節(jié)拍化，工位交接時(shí)有質(zhì)量卡控，通過產(chǎn)品組裝過程質(zhì)量的控制保證了產(chǎn)品的終端質(zhì)量。但采用“人動車不動”工位節(jié)拍化生產(chǎn)模式，先對與產(chǎn)品流動的連續(xù)流水線來說，現(xiàn)場管理仍然存在以下困難：

1、目視化程度低

精益生產(chǎn)要求每個(gè)工位的生產(chǎn)六要素信息等各項(xiàng)表單均在在現(xiàn)場展示，由于固定式站位區(qū)域有限，無法將各工位的表單分開展示，不能第一時(shí)間找到需要的信息。

2、工藝裝備配置難

由于工位作業(yè)人員作業(yè)區(qū)域不固定，工裝工具不能在工位旁邊定置，只能集中定置在班組休息區(qū)。每天作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員需浪費(fèi)時(shí)間取用工具。其次，工藝裝備不能按照作業(yè)內(nèi)容而是按照人員配置，增加了工藝裝備的支出。采用自動化、智能化工藝裝備時(shí)，不能每個(gè)臺位配置，需帶著裝備從定置區(qū)到各臺位作業(yè)。

3、物流配送困難

物流配送需根據(jù)每天作業(yè)內(nèi)容，將每個(gè)工位的物料配送到各個(gè)臺位，物流配送路線每天都在變化。

三、脈動式機(jī)車組裝線的構(gòu)建

國外的經(jīng)驗(yàn)證明，在飛機(jī)等復(fù)雜裝備的生產(chǎn)中，采用移動式（或脈動式）裝配線是毋庸置疑的。但是從理論上說，傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)過細(xì)分工的裝配線是不適合復(fù)雜裝備生產(chǎn)的。解決這一矛盾的主要方法是：采用精益制造原則和方法;將裝配作業(yè)均衡地分解到適當(dāng)規(guī)模的不多的幾個(gè)站位上完成;采用柔性化和大規(guī)模定制生產(chǎn)方式和生產(chǎn)設(shè)備。這種生產(chǎn)模式一方面貼合組裝車間實(shí)行的工位節(jié)拍化生產(chǎn)要求，另一方面又可實(shí)現(xiàn)“車流人不流”生產(chǎn)模式，便于降低現(xiàn)場管理難度，提高現(xiàn)場目視化率和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)率，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。

脈動式組裝線同樣是按照工位節(jié)拍化運(yùn)行，在構(gòu)建脈動線前，首先應(yīng)設(shè)計(jì)工位節(jié)拍。工位節(jié)拍的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足客戶需求的基礎(chǔ)上，并考慮實(shí)際生產(chǎn)能力。以和諧機(jī)車C5修的組裝作業(yè)為例，機(jī)車從組裝到落車，物料齊全的情況下，組裝周期為3天。廣機(jī)公司組裝車間有10個(gè)工作臺位，可搭建3條脈動線，每天最多組裝完成3臺車，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出廣機(jī)公司年度250臺車的生產(chǎn)任務(wù)需求。同時(shí)考慮10個(gè)臺位在廠房南北兩側(cè)東西向布置，機(jī)車應(yīng)在一側(cè)東西向移動，因此構(gòu)建一條3工位的脈動線即可滿足生產(chǎn)任務(wù)需求，另一側(cè)5個(gè)臺位用于異常時(shí)臨時(shí)存車。

下面以組裝廠房南側(cè)3個(gè)臺位為例，簡述脈動線的運(yùn)作與管理。

3.1 脈動式機(jī)車組裝生產(chǎn)線的運(yùn)作流程：

機(jī)車空車體進(jìn)入組裝廠房的工作流程如下：

機(jī)車總成臺位→變壓器安裝臺位（如有）→南3臺位→南4臺位→南5臺位→機(jī)車總成工位落車

機(jī)車在南3臺位完成組裝工位1作業(yè)內(nèi)容，在南4臺位完成組裝工位2作業(yè)內(nèi)容，在南5臺位完成組裝工位3作業(yè)內(nèi)容。

其中車體安裝變壓器、進(jìn)入南3臺位、從南5臺位到機(jī)車總成工位落車使用天車吊運(yùn)。車體在工位間的移動，可以采用地面敷設(shè)軌道配合工藝轉(zhuǎn)向架方式或采用2臺萬向輪式液壓升降車配合2個(gè)整體支撐墩方式。在機(jī)車脈動式組裝先運(yùn)行初期，可采用天車吊運(yùn)的形式轉(zhuǎn)運(yùn)車體，進(jìn)行脈動式組裝線的驗(yàn)證。

3.2 脈動式機(jī)車組裝生產(chǎn)線的管理

3.2.1脈動線上工藝管理

脈動式機(jī)車組裝生產(chǎn)線節(jié)拍進(jìn)行劃分，節(jié)拍設(shè)計(jì)的基本原則如下：

1、各作業(yè)人員作業(yè)每個(gè)工位的作業(yè)時(shí)間不超過7小時(shí)（有效作業(yè)時(shí)間）;

2、同工種作業(yè)盡量集中在一個(gè)工位并按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)規(guī)范進(jìn)行作業(yè);

3、不同工種作業(yè)應(yīng)盡量避免交叉作業(yè)，減少作業(yè)間的相互干擾。

工藝技術(shù)人員在完成節(jié)拍設(shè)計(jì)后，需根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，不斷優(yōu)化節(jié)拍設(shè)計(jì)，完善標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書，提高工位生產(chǎn)均衡性和節(jié)拍兌現(xiàn)率。

3.2.2脈動線上人員管理

車間作業(yè)人員的管理應(yīng)確保脈動線作業(yè)人員基本固定，并能上能下。首先脈動線人員應(yīng)為多能工，確保每個(gè)人的工作時(shí)間飽滿、作業(yè)均衡;其次脈動線人員采用競爭上崗機(jī)制，每個(gè)考評周期強(qiáng)制淘汰末位員工，由具有多能工資質(zhì)的非脈動線人員補(bǔ)充;非脈動線人員在其它臺位完成小批量車型或新車試制。

3.2.3脈動線上工藝裝備管理

機(jī)車在工位間流動，每個(gè)工位所需的工藝裝備可明確定置在工位。按照員工作業(yè)內(nèi)容配置齊全作業(yè)工具，并定置在多功能工具箱中。多功能工具箱采用智能管理，與作業(yè)內(nèi)容綁定，只有接到生產(chǎn)派活的作業(yè)人員才可刷卡取用。由于作業(yè)內(nèi)容的區(qū)域固定，可在工位配置各種輔助設(shè)備或者智能設(shè)備，保證關(guān)鍵特殊工序的作業(yè)質(zhì)量。

3.2.4脈動線上物料配送

機(jī)車在工位間流動，每個(gè)工位所需的小部件物料可采用齊套化配送工裝按照時(shí)間需求定點(diǎn)定時(shí)配送，避免員工各地取用物料，減小時(shí)間浪費(fèi)。大部件采用AGV小車按時(shí)間需求定點(diǎn)定時(shí)配送，天車只需配合起吊安裝，避免的天車長距離轉(zhuǎn)運(yùn)物料造成等待浪費(fèi)和降低吊運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.5脈動線上質(zhì)量管控

機(jī)車在工位間流動，工位間的轉(zhuǎn)序需有上工位長提交完工清單機(jī)車方可轉(zhuǎn)運(yùn)，否則提請質(zhì)量、技術(shù)部門介入判斷是否轉(zhuǎn)運(yùn)，如不能轉(zhuǎn)運(yùn)應(yīng)將機(jī)車吊運(yùn)至備用臺位。重要節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵特殊工序要設(shè)置專檢項(xiàng)點(diǎn)或配置專檢工具，如HXD1型（深度國產(chǎn)化）機(jī)車的二系簧座到法蘭組件距離的專用測量工具，確保本工位作業(yè)質(zhì)量可靠且可控。

四、總結(jié)

廣機(jī)公司目前推行的“人動車不動”工位節(jié)拍化生產(chǎn)模式，相比傳統(tǒng)固定式站位式組裝生產(chǎn)線，在裝配效率、裝配質(zhì)量、管理效率均有了較大提高。但是相對于“車動人不動”的工位節(jié)拍化生產(chǎn)模式，在三現(xiàn)方面做得不夠好。通過航空業(yè)的脈動式組裝生產(chǎn)線，給我們做的榜樣和啟發(fā)，結(jié)合廣機(jī)公司目前的工位節(jié)拍化生產(chǎn)實(shí)際情況，本文對構(gòu)建脈動式機(jī)車組裝線提出了一個(gè)簡單的方案，可顯見的減少了等待天車、人員在走動、尋找物料的浪費(fèi)和勞動強(qiáng)度的降低，同時(shí)通過智能設(shè)備的應(yīng)用，可有效提高機(jī)車產(chǎn)品的可靠性和可追溯性。

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