S公司冰箱總裝配線的平衡優(yōu)化研究

王恒雷

(山東科技大學(xué)，山東 青島 266590)

工業(yè)工程方法與理念對我國制造業(yè)的發(fā)展起到很大的指導(dǎo)作用，幫助很多企業(yè)節(jié)約了成本，提高了效率。制造業(yè)中最關(guān)鍵的是裝配流程，裝配在產(chǎn)品生命周期中具有不可忽視的地位，裝配過程質(zhì)量決定著產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，在制造業(yè)生產(chǎn)過程中，裝配過程約占40%左右的勞動，而裝配成本占據(jù)總成本的50%。冰箱是家庭生活中不可或缺的電器之一，具有巨大的市場潛力，競爭激烈。生產(chǎn)企業(yè)需提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，以提高企業(yè)競爭力。如何針對不同的裝配流程，從人、機、料、法、環(huán)五個要素進行分析，找出其中的不足并運用工業(yè)工程方法進行解決是促進企業(yè)發(fā)展的主要途徑。

1 S公司現(xiàn)狀分析

1.1 S公司裝配線

S公司是一家生產(chǎn)冰箱的企業(yè)，其業(yè)務(wù)流程包括原材料采購、零部件生產(chǎn)、組裝、銷售環(huán)節(jié)。企業(yè)有一條主要裝配線及數(shù)條支線，本研究只針對主要裝配線進行研究。主要裝配線包含整個流程，在場地有限的條件下，需要與傳統(tǒng)裝配線配合，并將半成品由一樓提升至二樓。

S公司的裝配線具體流程如圖1所示。

圖1 S公司裝配線工序流程Fig.1 Assembly line process flow of S Company

1.2 工序時間分析

工序是一個(或一組)工人在一個工作地(如一臺機床)對一個(或若干個)勞動對象連續(xù)完成的各項生產(chǎn)活動的綜合，是組成生產(chǎn)過程的最小單元[1]。通過對裝配線30 d的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，得到了各工序?qū)嶋H時間與標(biāo)準(zhǔn)時間，如表1所示，作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)差如圖2所示。

表1 裝配線標(biāo)準(zhǔn)時間、實際時間與標(biāo)準(zhǔn)差Tab.1 Assembly line standard time, practical time and standard deviation

圖2 作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)差Fig.2 Standard deviation of operation time

根據(jù)制造業(yè)對關(guān)鍵工序的定義，選擇耗時最長的工序為瓶頸工序。通過以上數(shù)據(jù)可以看出，第三道工序固定壓機不但作業(yè)時間最長，其作業(yè)時間穩(wěn)定性也最差，所以裝配線流程的瓶頸工序為固定壓機，時間為94.9 s，次瓶頸工序為吹氮接管，時間為90.59 s。

1.3 裝配線平衡分析

裝配線平衡又稱為工序同期化，是對于裝配流水線，在給定流水線的節(jié)拍后，求出裝配線所需工序的工作地數(shù)量和用工人數(shù)最少的方案，是針對某一條流水線，在人數(shù)、工序等確定的情況下，找出一個合理的節(jié)拍，令整個流水線處于均衡生產(chǎn)的狀態(tài)。

裝配線是否平衡一般通過兩個指標(biāo)來表示：一是平衡率。它是衡量生產(chǎn)線的重要指標(biāo)，它的數(shù)值與生產(chǎn)線狀態(tài)成正相關(guān)，數(shù)值越大表示生產(chǎn)線的運行越順暢。二是平滑指數(shù)。它是衡量生產(chǎn)線各工序時間相近程度的指標(biāo)，它的值與生產(chǎn)線的狀態(tài)成負(fù)相關(guān)，指數(shù)越小表示生產(chǎn)線各工序作業(yè)時間越均衡。

1.3.1 平衡率

要確定生產(chǎn)線是否平衡，平衡率是必不可少的。平衡率的計算公式如式(1)所示[2]。

(1)

式中：PL表示平衡率，Ci表示各工位作業(yè)時間，Cm表示瓶頸工序，n表示工位數(shù)。

該裝配線的平衡率為：

該裝配線的平衡損失率達到66.4%，這表明該裝配線性能較差，需要改善，以達到均衡生產(chǎn)。

1.3.2 平滑指數(shù)

平滑指數(shù)的計算公式如式(2)所示[3]。

(2)

式中，SI表示平滑指數(shù)，Ci表示各工位作業(yè)時間，Cm表示瓶頸工序，n表示工位數(shù)。

經(jīng)計算，該裝配線平滑指數(shù)為：

可以看出，該裝配線的平衡性較差，亟需對裝配線進行改善。

2 裝配線平衡優(yōu)化

2.1 ECRS改善

針對整個裝配線流程作業(yè)時間差距過大的情況，利用ECRS方法對現(xiàn)有流程進行改造。根據(jù)現(xiàn)場觀察及與交流，確定以下工位可以進行改善：固定壓機這一工位的工作可以進行拆分，將放置固定螺絲和墊圈的工作放到固定電源線的工位，降低固定壓機25 s工作時間。電氣接線工作進行拆分，將其中的調(diào)線工作轉(zhuǎn)移至焊接工序，降低電器接線工位15.7 s工作時間。將安裝壓機閥門工序與抽空工序合并，將刷POP工序與固定食品筐工序合并，將電檢與檢漏工序合并。

改善完成后可以看出瓶頸工序轉(zhuǎn)移，吹氮接管成為主瓶頸工序，固定壓機成為次瓶頸工序[4]。改善前工序時間圖如圖3所示，改善后結(jié)果如圖4所示。

圖3 改善前工序時間圖Fig.3 Time of working procedure before improvement

圖4 改善后裝配線工序時間圖Fig.4 Assembly line working procedure time after improvement

2.2 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書改善

標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)是在對作業(yè)系統(tǒng)調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)行作業(yè)方法的流程程序和操作作業(yè)進行分解，以科學(xué)技術(shù)、規(guī)章制度和實踐經(jīng)驗為依據(jù)，以安全、質(zhì)量、效益為目標(biāo)，對作業(yè)過程進行改善，使人-機-料有效配合，從而形成一種優(yōu)化的作業(yè)程序，逐步達到安全、準(zhǔn)確、高效、省力的作業(yè)效果。標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書(SOP)是對標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)過程的固化，形成對員工書面形式的行為標(biāo)準(zhǔn)。一份完整且合理的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書不僅可以規(guī)范生產(chǎn)流程，還能夠?qū)φ麄€公司的生產(chǎn)與運作產(chǎn)生積極影響。標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書的精髓是把一個崗位必要做的工作進行流程化和精細化，使任何一個人處于該崗位上，經(jīng)過合格培訓(xùn)后都能快速勝任該崗位。企業(yè)做SOP的根本目的是為了提髙管理運營能力，使企業(yè)獲得更大的效益[5]。

重新規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書有很多益處：在重新規(guī)范的過程中，先對員工進行調(diào)查，將一些優(yōu)秀、新穎的操作方法和經(jīng)驗保留下來，形成標(biāo)準(zhǔn)文件，同時將錯誤的作業(yè)方式去除，通過不斷更新的方式提高了作業(yè)指導(dǎo)書的合理性。圖文并茂，員工可以快速掌握正確操作，規(guī)范整個生產(chǎn)過程。再出現(xiàn)問題時，能夠快速追本溯源，找到問題源頭進行處理。通過觀察，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場6S管理不到位，尤其是有些工位標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書已經(jīng)丟失，包括吹氮接管工序，工人技能的學(xué)習(xí)全靠“老帶新”，不合理的動作傳給了新人，導(dǎo)致工位作業(yè)時間偏離標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時間且穩(wěn)定性差。

針對吹氮接管工序，重新對工序進行動作分析，按照新的流程圖制作了新的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書。對吹氮接管工序重新進行標(biāo)準(zhǔn)工時測定[6]，結(jié)果如表2所示，裝配線流程時間如圖5所示。

表2 吹氮接管工序時間改善前后對比Tab.2 Comparison of nitrogen pipe blowing process time before and after improvement

圖5 最終裝配線工序時間圖Fig.5 Ultimate assembly line working procedure time

2.3 全員生產(chǎn)維護改善(TPM)

自動化和智能化是制造業(yè)裝配的理想效果與目標(biāo)，但目前大部分制造業(yè)的裝配過程還沒有達到這個目標(biāo)，裝配過程與設(shè)備息息相關(guān)，因此設(shè)備的維護與保養(yǎng)是保障企業(yè)生產(chǎn)效率的重要一環(huán)。設(shè)備維護的重要方法是全員生產(chǎn)維護(TPM)。

TPM作為一種在生產(chǎn)現(xiàn)場針對設(shè)備管理應(yīng)用的改善活動，以4個“零”為目標(biāo)，即零停機、零廢品、零事故、零損失。其中，零停機是由于非計劃原因?qū)е碌脑O(shè)備停機時間為零，零廢品是消除由于設(shè)備因素產(chǎn)生的廢品，零事故是設(shè)備故障導(dǎo)致的事故為零，零損失是設(shè)備運行速度降低導(dǎo)致的損失為零。4個目標(biāo)的完成基于設(shè)備故障的發(fā)生，因此達成目標(biāo)的途徑是降低設(shè)備故障造成的影響[7]。

根據(jù)S公司裝配線設(shè)備故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況，一個月內(nèi)的故障時間達到25 h，按照一天8 h工作時間計算，故障時間占10%。故障類型可分為突發(fā)故障和漸發(fā)故障，其中突發(fā)故障影響時間和頻率占比較少，大約為5%，漸發(fā)故障占95%，針對漸發(fā)故障主要采取以下措施：

自主維護、定期維護和計劃維護。在TPM中，自主維護是員工的日常工作之一，定期維護和計劃維護是階段性檢查，三者相輔相成，共同形成維護體系。要形成自主維護點檢表、定期維護點檢表和計劃維護點檢表，自主維護點檢表如圖6所示，點檢人員按照點檢表進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時記錄，確定是否能自主處理，不能自主處理則要及時通知維修部門進行處理。

圖6 自主維護點檢表Fig.6 Check list of self-maintenance points

設(shè)備履歷。將所有維護過程中發(fā)現(xiàn)的問題都記錄在設(shè)備履歷上，在每個月的特定時間進行回顧，總結(jié)故障出現(xiàn)規(guī)律并加以警示，確定再出現(xiàn)時的解決思路和處置方式，人為因素導(dǎo)致的故障要進行處罰。

OPL單點課。單點課是將知識、經(jīng)驗、技能通過簡單明了的方式表達出來，使工作人員一看即懂，從而達到高效溝通、共享的目的。OPL活動作為TPM中現(xiàn)場訓(xùn)練和輔導(dǎo)的重要方法，不僅能進行知識、技巧、經(jīng)驗的傳遞，還能提升員工的參與意識和士氣。

3 效果評價

通過ECRS改善流程，重新指定了工序標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書，成功地將裝配線平衡率提高了16.9%，達到了50.5%，平滑指數(shù)降低了41%，到達40.5，作業(yè)時間穩(wěn)定性也有所提高。通過開展全員生產(chǎn)維護(TPM)活動，加強了設(shè)備管理，縮短了設(shè)備故障維修時間，故障時間由原來的25 h降低至17 h，結(jié)果如圖7所示。

圖7 改善效果對比Fig.7 Comparison of improved effect

4 結(jié)語

對S公司總裝配線進行調(diào)研，分析了運行狀況，找出其中的不足和瓶頸工序，針對流程不合理處，用ECRS法進行再造，重制了標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書，縮短了工序作業(yè)時間，提高了作業(yè)穩(wěn)定性[8]。開展TPM活動，可加強設(shè)備管理，降低設(shè)備故障造成的影響。但本研究主要是針對裝配線的初步改善，后續(xù)改善應(yīng)從以下幾方面入手：重視現(xiàn)場6S管理，將現(xiàn)有的6S標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)現(xiàn)場情況進行修改，制定考核標(biāo)準(zhǔn)。細化質(zhì)量檢查工作，如果出現(xiàn)質(zhì)量問題，追本溯源，及時找出解決辦法。推行市場化體系，做到每一項工作責(zé)任到人，形成獎懲制度規(guī)范，發(fā)揮激勵作用。鼓勵全員參與，橫向部門相互合作，共同開展活動。除了生產(chǎn)部門，需要人力資源、財務(wù)、后勤等部門共同協(xié)作，改進工作應(yīng)自上而下，決策人員應(yīng)樹立理念，形成約束力和行動力，促進改革工作的完成和持續(xù)開展。應(yīng)制定提案制度，集思廣益，提升員工的積極性，形成良性循環(huán)，促進企業(yè)更好地發(fā)展。