裝甲車輛行動零部件裝配精益研究

徐新樂，孫 林，蘇 震，張曉華，金 陽，劉 芳，趙全建

(1.中國兵器工業(yè)新技術(shù)推廣研究所，北京 100089) (2.重慶鐵馬工業(yè)集團(tuán)有限公司，重慶 400050)

精益生產(chǎn)的核心理念就是減少浪費(fèi)。通常工業(yè)企業(yè)中的浪費(fèi)主要包括7種類型：搬運(yùn)浪費(fèi)、庫存浪費(fèi)、動作浪費(fèi)、等待浪費(fèi)、過量生產(chǎn)浪費(fèi)、過度工藝?yán)速M(fèi)以及不良品浪費(fèi)[1]，有效消除這些浪費(fèi)，會給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。如何利用精益思想對企業(yè)進(jìn)行改進(jìn)，需要根據(jù)企業(yè)自身實(shí)際，通過分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施等步驟逐步開展。

Y公司是一家從事裝甲車輛等特種車輛生產(chǎn)制造的企業(yè)，其中車輛行動零部件裝配生產(chǎn)線是Y公司履帶車輛產(chǎn)品都有的工段。履帶車輛行動部件主要由側(cè)減速器、主動輪、托帶輪、誘導(dǎo)輪、負(fù)重輪等組成[2]，其裝配工藝特點(diǎn)是：1)零部件數(shù)量多，且非標(biāo)件多，很多零部件質(zhì)量大，裝配時需要吊裝輔助工具；2)零部件的裝配精度要求越來越高[3]。因此，改進(jìn)裝配工藝不僅可提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，而且對提高產(chǎn)品性能及可靠性意義重大。

1 裝配生產(chǎn)線工藝流程

裝甲車輛行動零部件裝配生產(chǎn)線工藝流程如圖1所示。

圖1 裝甲車輛行動部件裝配生產(chǎn)線工藝流程圖

其中，工藝流程1、2步為生產(chǎn)線工序1，主要將上一道工序完成的車體吊上行動零部件裝配生產(chǎn)線，并完成車體的清理，拆卸上一道工序所需的蓋板A，為車輛行動部件裝配做準(zhǔn)備；工藝流程3、4步為工序2，主要裝配行動零部件B和C；工藝流程5、6、7步為工序3，主要裝配行動零部件D、E和F；工藝流程8、9步為工序4，主要裝配行動零部件G和H；工藝流程10、11步為工序5，主要裝配行動零部件I和J；工藝流程12、13步為工序6，主要裝配行動零部件K，并將裝配好行動零部件的車輛吊運(yùn)至下一道工序。

本文根據(jù)裝配生產(chǎn)線工藝流程分析，對裝配生產(chǎn)線的作業(yè)過程進(jìn)行細(xì)分，以裝配1臺裝甲車輛行動零部件時間為生產(chǎn)節(jié)拍T，記錄工藝流程每一步檢查、測量、搬(吊)運(yùn)、裝配、等待過程時間占生產(chǎn)節(jié)拍比例。根據(jù)記錄計(jì)算、整理出相關(guān)數(shù)值，最終計(jì)算出的作業(yè)時間占比記錄如圖2所示。

圖2 生產(chǎn)線改進(jìn)前各工序作業(yè)時間平衡分布圖

圖2為生產(chǎn)線改進(jìn)前各工序作業(yè)時間平衡分布圖[4]，其縱坐標(biāo)為每道工序占生產(chǎn)節(jié)拍T1的比例，則目前裝甲車輛行動零部件裝配生產(chǎn)線的平衡率W1[5]為：

裝配生產(chǎn)線平衡損失率U為：

U=1-W1=1-59.7%=40.3%

裝甲車輛行動零部件裝配生產(chǎn)線工序1和工序6作業(yè)時間相對較短，工序5裝配時間長，導(dǎo)致裝配生產(chǎn)線平衡損失率達(dá)到40.3%。因此，整條裝配生產(chǎn)線在平衡問題上還存在著很大的改善空間。

2 裝配生產(chǎn)線平衡問題分析

裝甲車輛車體是由不同厚度的鋼板焊接而成，尺寸誤差比機(jī)床加工的零部件大，零部件裝配時需要適時調(diào)整裝配位置，使其滿足車輛綜合裝配工藝要求。要想滿足裝配工藝要求，就得分析裝配生產(chǎn)線平衡問題。

工藝現(xiàn)狀分析：1)目前作業(yè)是班組制，即班組中每個成員都要在幾個工序工作，行走時間長。2)因?yàn)榱悴考^重，加之吊運(yùn)工具少，安裝時工人勞動強(qiáng)度大。目前的措施就是班組人員輪流進(jìn)行安裝工作，其他人員則閑置或休息。3)所有較重的零部件都需要行車進(jìn)行吊運(yùn)裝配，而行車上下、左右移動的誤差較大，因此裝配時還需要用人力來移動零部件，造成裝配時間長。

物流現(xiàn)狀分析：1)零部件都要從零部件庫中提取，每次只能取一件零部件；2)吊運(yùn)零部件時只有2臺行車可用，裝配地點(diǎn)相對集中，行車不能把幾個零部件同時吊運(yùn)至車體旁，需要依次吊運(yùn)；3)有些零部件外形不規(guī)則，行車吊運(yùn)時不好抓取。

質(zhì)量現(xiàn)狀分析：坦克是對稱驅(qū)動，特別是履帶車輛，車輛兩邊的軸、輪等需要對稱裝配。因此，裝配這些零部件時必須測得相對準(zhǔn)確的位置數(shù)據(jù)，以確保零部件裝配后滿足工藝要求。目前極度缺乏高效的測量手段，采用的還是傳統(tǒng)的拉線式測量。

3 裝配生產(chǎn)線工藝流程精益改進(jìn)設(shè)計(jì)

針對以上問題，運(yùn)用精益生產(chǎn)的理念和工具，對裝甲車輛行動零部件裝配生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

3.1 裝配生產(chǎn)線工藝流程輸入輸出因子分析

將檢查、測量、搬(吊)運(yùn)、裝配、等待工藝流程輸入輸出因子從微觀上進(jìn)行分析，得到檢查、測量、搬(吊)運(yùn)、裝配、等待工藝流程輸入輸出因子表，見表1。

表1 工藝流程輸入輸出因子表

從表1中可以看出，生產(chǎn)線浪費(fèi)的主要類型是搬運(yùn)浪費(fèi)與等待浪費(fèi)，反映到生產(chǎn)線實(shí)際作業(yè)中就是工藝和物流問題。對這些問題進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，如圖3所示。

圖3 生產(chǎn)線問題分析統(tǒng)計(jì)

從圖3可以看出，工藝問題超過半數(shù)，占總因子的60.0%，物流問題達(dá)到32.8%。從深層次來講，工藝問題與物流問題更多是因?yàn)閳龅卣?、作業(yè)工具不足造成的，尤其是作業(yè)工具更是問題產(chǎn)生的核心。因此，解決這些問題的關(guān)鍵是解決作業(yè)工具問題。

3.2 裝配生產(chǎn)線工藝流程精益改進(jìn)設(shè)計(jì)

工藝改進(jìn)：生產(chǎn)線工藝改進(jìn)的重點(diǎn)是按照工藝流程改善原則ECRS(eliminate取消、combine合并、rearrange調(diào)整順序、simplify簡化)[6]進(jìn)行分析、改善。首先針對工序2～6零部件裝配工藝問題，在車體兩邊分別配置零部件抓取裝置和智能提升裝置，降低安裝工人的勞動強(qiáng)度，提高工作效率；其次調(diào)整工序順序，將車輛裝配工序按照零部件裝配順序一字分布，使裝配生產(chǎn)線流動起來；三是合并對稱裝配工序，將原來需要對稱裝配的零部件單邊順序裝配合并為對稱兩邊同時裝配，減少測量時間，提高裝配效率；四是簡化工人分工，使其分工相對固定，減少工人的行走時間，明確工人職責(zé)。

改進(jìn)生產(chǎn)線上的物流是工藝改進(jìn)的前提，為生產(chǎn)線配置相應(yīng)的作業(yè)工具是工藝改進(jìn)的關(guān)鍵。改進(jìn)前車輛裝配在車間一個空場地進(jìn)行，工序沒有布局，基本上哪里有空位車體就放在哪里裝配；所有較重的零部件都得依靠行車從零部件庫中吊裝、配送。

為此，物流做了以下幾方面的改進(jìn)：

1)所有工序旁均配置有線邊車，車輛裝配前將多臺車輛所需的零部件裝在線邊車上，并將其推至生產(chǎn)線相應(yīng)工序前。

2)沿一字生產(chǎn)線搭建了無橫梁自立式桁架，并在桁架上配置了懸浮式智能提升系統(tǒng)。該系統(tǒng)配置了抓取工裝，不僅可使操作人員能很輕松地抓取較重的零部件，而且可以輕松移動、吊裝零部件，并將其準(zhǔn)確移動至安裝位置，徹底解決了過去只能依靠行車抓取、移動、吊裝零部件的窘態(tài)。

3)零部件裝配時，配置數(shù)字化的擰緊裝置，使得零部件的固定更易達(dá)到工藝要求。

4)裝甲車輛車體移動采用了RGV(rail guided vehicle)形式，工序之間轉(zhuǎn)換更加高效、便捷。車輛裝配前由行車吊運(yùn)至工序1后，其他工序之間車輛的移動均由RGV完成。

3.3 裝配生產(chǎn)線精益改進(jìn)效果

生產(chǎn)線經(jīng)過上述的工藝與物流精益改進(jìn)后，最明顯的效果是大大減少了搬運(yùn)浪費(fèi)和等待浪費(fèi)。首先，生產(chǎn)線裝配工藝更清晰、更簡潔，工人們分工明確，作業(yè)不交叉；其次，線邊車與RGV的配置，既減少了零部件的搬運(yùn)時間，又減少了裝配等待時間；第三，助力舉升裝置大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率；第四，智能扳手的應(yīng)用極大地提高了零部件裝配質(zhì)量一致性，確保了工藝質(zhì)量的可靠性。

表2為裝配生產(chǎn)線精益改進(jìn)前后各工序時間占比。

表2 生產(chǎn)線改進(jìn)前后作業(yè)時間占比

圖4為改進(jìn)后的各工序作業(yè)時間平衡分布圖，其平衡率W2為：

圖4 生產(chǎn)線改進(jìn)后各工序作業(yè)時間平衡分布圖

式中：T2為改進(jìn)后的生產(chǎn)節(jié)拍。

4 結(jié)束語

Y公司采用精益思想改進(jìn)裝甲車輛行動零部件裝配生產(chǎn)線后，各工序作業(yè)時間平衡率得到明顯改善，其裝配生產(chǎn)線平衡率由改善前的59.7%提高到改進(jìn)后的74.7%，且大大降低了工人的勞動強(qiáng)度。精益改進(jìn)后雖然班組人員沒有減少，但人員勞動強(qiáng)度降低、作業(yè)效率得到提升，而且生產(chǎn)效率明顯改善，由原來每天1臺提高至每天2臺，生產(chǎn)效率改善率為100%。