某公司電視支架總裝線流程優(yōu)化與效益分析

姜金德，許國銀，余興平

（1.南京曉莊學(xué)院商學(xué)院，江蘇 南京 211171；2.常州嘉瑞電器有限公司，江蘇 常州 213115）

1 引言

生產(chǎn)線的優(yōu)化是企業(yè)核心競爭力的體現(xiàn)。某公司作為一家制造型企業(yè)，長期為來自瑞典的全球最大家具和家居用品零售商IKEA提供電視支架產(chǎn)品，面對消費(fèi)者需求多樣化、產(chǎn)品生命周期逐漸縮短、產(chǎn)品技術(shù)水平不斷升級等競爭壓力，企業(yè)需要快速、高效的生產(chǎn)出符合要求數(shù)量和質(zhì)量的產(chǎn)品，以提高市場競爭力。而生產(chǎn)線作為制造企業(yè)的第一現(xiàn)場，在滿足客戶需求方面發(fā)揮著舉足輕重的作用，企業(yè)若想在市場競爭中獲得優(yōu)勢地位，離不開生產(chǎn)線在提高效率、降低成本、減少浪費(fèi)等方面的持續(xù)改善。

通過生產(chǎn)線布局、流程的優(yōu)化能夠提高生產(chǎn)線的效率。文獻(xiàn)［1］基于流程程序分析對注塑機(jī)底箱裝配的流程、工藝、生產(chǎn)線平衡及布局提出改進(jìn)方案，取得了顯著的優(yōu)化效果；文獻(xiàn)［2］對某汽車零配件企業(yè)裝配車間布局、工序活動等進(jìn)行了優(yōu)化，并運(yùn)用witness仿真模擬驗(yàn)證了優(yōu)化的有效性，使車間布局不合理、人員及設(shè)備利用率較低等問題有了較好的解決方案。其中，對于生產(chǎn)線不平衡問題，文獻(xiàn)［3］通過模特法及秒表測定法識別出某公司汽車空調(diào)管路生產(chǎn)線的瓶頸工位，借助人機(jī)聯(lián)合分析法對相關(guān)工位的作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行重新分配，改善了生產(chǎn)線的平衡，提高了產(chǎn)能；文獻(xiàn)［4］針對發(fā)動機(jī)預(yù)裝線的不平衡而導(dǎo)致的生產(chǎn)效率低的問題建立了優(yōu)化模型，并通過仿真軟件對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證；文獻(xiàn)［5］在對離合器裝配線進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)流程分析、生產(chǎn)線平衡分析的基礎(chǔ)上提出了改善生產(chǎn)線平衡的方法，并通過改善前后的數(shù)據(jù)對比驗(yàn)證了改善的效果。而對于工序中存在的浪費(fèi)問題，文獻(xiàn)［6］運(yùn)用工業(yè)工程的相關(guān)技術(shù)方法對S公司汽車裝配流水線中的班組和裝配制動管工位的工時進(jìn)行優(yōu)化，使相關(guān)工位的負(fù)荷率從72.13%上升至96.88%；文獻(xiàn)［7］運(yùn)用生產(chǎn)流程分析、秒表測時等對某企業(yè)注塑車間機(jī)臺布局與生產(chǎn)流程進(jìn)行了全面優(yōu)化；文獻(xiàn)［8］針對K公司的長彈簧生產(chǎn)過程，運(yùn)用工業(yè)工程的ECRS原則對生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程工藝、生產(chǎn)線布局以及生產(chǎn)線的平衡進(jìn)行了改善，使產(chǎn)能得到了提升，減少了生產(chǎn)過程中的一些浪費(fèi)。

這里在學(xué)者們已有研究成果的基礎(chǔ)上，深入到工序內(nèi)容，以“動作-工序-工作地”為主線對某公司電視支架總裝線進(jìn)行詳細(xì)的分析和優(yōu)化，以降低裝配線節(jié)拍、改善工序同期化、提高裝配線的產(chǎn)能；對增加了工作地而導(dǎo)致的人工成本增加情況，找到了日產(chǎn)量的盈虧平衡點(diǎn)，并對改善后因產(chǎn)能的增加和單位產(chǎn)品人工成本的降低而給企業(yè)增加利潤的情況進(jìn)行了分析。

2 分析、優(yōu)化方法

2.1 流程程序分析法

以某個生產(chǎn)流程為對象，通過詳細(xì)分析和記錄整個過程所涉及的具體工序內(nèi)容，提出更合理、更有效的工藝流程的分析方法［9］。

2.2 裝配線平衡

也稱工序同期化?？梢允菍τ诮o定裝配流水線的節(jié)拍后，求出所需工序的工作地數(shù)量和所用工人最少的方案；也可以是對于生產(chǎn)特定產(chǎn)品的裝配線，給定工作地數(shù)量，求出使流水線節(jié)拍最小的配置方案。裝配線時間平衡方法的具體步驟如下：

2.2.1 確定流水線的節(jié)拍

式中：T—生產(chǎn)周期；q—生產(chǎn)周期所對應(yīng)的產(chǎn)量。

2.2.2 計算流水線上需要的最少工作地數(shù)

式中：ti—第i道工序的單件完成時間。

2.2.3 組織工作地

按“保證各工序之間的先后順序、每個工作地分配到的工序作業(yè)時間之和不能大于節(jié)拍、各工作地的作業(yè)時間盡量接近或等于節(jié)拍、使工作地數(shù)目盡量少”原則組織工作地。

2.2.4 計算工作地時間損失系數(shù)εL、平滑系數(shù)SI

式中：Tei—工作地i的作業(yè)時間；Temax—各工作地中作業(yè)時間的最大值。

2.3 優(yōu)化后產(chǎn)量的盈虧平衡點(diǎn)計算

對總裝線的流程程序分析和裝配線平衡后，總裝線的工作地數(shù)量可能會發(fā)生變化，進(jìn)而帶來人工成本的變化，在這一前提下，總裝線的日產(chǎn)量至少達(dá)到多少才能使單位產(chǎn)品人工成本不增加，這就是決策者需要考慮的盈虧平衡點(diǎn)產(chǎn)量。

式中：Q0、W0、C0、n0和Q1、W1、C1、n1—總裝線改善前、后每天的產(chǎn)量、人工成本、單位產(chǎn)品的人工成本和裝配線作業(yè)人員數(shù)量；人工工資為200元/（人·天）。

3 電視支架總裝線的流程優(yōu)化

對該公司生產(chǎn)的PHW200L型號電視支架產(chǎn)品，運(yùn)用取消、合并、調(diào)整、簡化（ECRS）原則進(jìn)行總裝線工藝流程程序分析［8，10］，分析中使用的符號，如表1所示。

表1 工藝流程表使用的符號Tab.1 Symbols Used in Process Flow Sheet

3.1 PHW200L電視支架裝配流程現(xiàn)狀

PHW200L電視支架產(chǎn)品的總裝流程主要包括組裝調(diào)節(jié)槽鋼等八個工序，采用作業(yè)測定的方法［6，8］測量計算出每道工序的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時間，如表2所示。

表2 PHW200L電視支架總裝工藝流程表（改善前）Tab.2 PHW200L TV Bracket Assembly Process Flow Chart（Before Improvement）

對上述的工序進(jìn)一步細(xì)化到動作，對于其中可能存在的不必要、不增值動作，可根據(jù)工位調(diào)整和動作合并來縮減。

經(jīng)對各工作地所耗用工時比較發(fā)現(xiàn)，各個工作地之間的工時存在差異，且A工作地耗時最長（74s），為瓶頸工序，考慮10%的放寬放率，則總裝線的節(jié)拍為r=74×10%=81.4（S/PCS），由（1）式得總裝線單位小時的產(chǎn)量q0==44（PCS）；由式（2）得最小工作地數(shù)Smin=5，實(shí)際工作地數(shù)為6；由式（3）、式（4）得工作地時間損失系數(shù)εL=28%、平滑系數(shù)SI=45.85。可見各工作地的操作時間差別較大、時間波動大、損失多、平衡率差，員工易產(chǎn)生抱怨、怠工等消極情緒［11］。

3.2 改善方案

為改善總裝線存在的不足，根據(jù)式（1）r=，要提高單位時間的產(chǎn)量，就需降低裝配線的節(jié)拍。對總裝線運(yùn)用ECRS原則采取了如下工序流程和工作地的改善方案：

A工序：“零件準(zhǔn)備時拆掉零件上包裝的泡沫棉、檢查零件、零件搬運(yùn)到相應(yīng)工作臺上”這三個動作可由物料員直接完成；在裝彈簧時，操作員可以用手來完成，因此可取消“拿鉗子和放鉗子到工作臺上”這兩個動作。改善前后的工序?qū)φ眨鐖D1 所示。

圖1 A工序流程改善分析對比圖Fig.1 Comparison Figure of Process A Process Improvement Analysis

改善后，A工序可節(jié)省工時34s，工序凈產(chǎn)能可由原來的（48.6～90）PCS/H。

B、D 兩個工序：B、D 兩個工序原為由一人完成的一個工作地，現(xiàn)調(diào)整為各由一人完成的兩個工作地。其中，B工序中也存在著同A工序類似的可由物料員完成的動作；另將“拿平口鉗、用平口鉗夾彈簧、裝彈簧、放平口鉗”這四個動作調(diào)整到D工序；取消“走到活動機(jī)板物料盒旁、走到測試工裝前”這兩個動作。改善前后的工作地對照，如圖2所示。

圖2 B、D工序流程改善分析對比圖Fig.2 Comparison Figure of Process A and B Process Improvement Analysis

改善后，B、D兩個工序增加1人，工作地工時大幅度降低，凈產(chǎn)能可由原來的（52.9～109.1）PCS/H。

同理：C工序改善后，可節(jié)省工時10s，工序凈產(chǎn)能可由原來的（69.2～85.7）PCS/H；E工序改善后，可節(jié)省工時12s，工序凈產(chǎn)能可由原來的（65.5～83.7）PCS/H；F工序改善后，可節(jié)省工時16s，工序凈產(chǎn)能可由原來的（60～81.8）PCS/H；G、H 工序仍作為一個工作地，除了對本工作地進(jìn)行提高效率的優(yōu)化外，還承接從F工序調(diào)整過來的部分動作，使得工作地工時增加了2s，工作地凈產(chǎn)能由原來的（85.7～81.8）PCS/H。經(jīng)上述調(diào)整優(yōu)化后，改善后的總裝線流程程序，如表3所示。

表3 PHW200L電視支架總裝工藝流程表（改善后）Tab.3 PHW200L TV Bracket Assembly Process Flow Chart（After Improvement）

由表3，改善后PHW200L 電視支架總裝線最后的兩個工作地耗時最長（44S），為瓶頸工序，考慮10%的寬放率，確定總裝線的節(jié)拍為r=44×10%=48.4（S/PCS）；由式（2）計算最小工作地數(shù)為6，實(shí)際工作地數(shù)為7；由式（3）、式（4）計算工作地時間損失系數(shù)εL=17.9%、平滑系數(shù)SI=16.91；裝配線單位小時的產(chǎn)量q1=

3.3 裝配線流程優(yōu)化前后對比

改善后總裝線的工作地由6個增加到7個（每個工作地1名作業(yè)人員），改善前和改善后的比較情況，如圖3所示。

圖3 PHW200L裝配線流程優(yōu)化前后對比圖Fig.3 Comparison Figure Before and After Improvement of PHW200L Assembly Line Time Balance

結(jié)論1：按“ECRS”原則對電視支架總裝線的流程程序優(yōu)化，增加一個工作地，總裝線的節(jié)拍由（81.4～48.4）S/PCS、時間損失系數(shù)由（28～17.9）%、平滑系數(shù)由（45.85～16.91），標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能由（44～74）PCS/H、人均產(chǎn)能由（58.7～84.6）PCS/D。

4 改善后總裝線盈虧平衡點(diǎn)產(chǎn)量及產(chǎn)能效益分析

由于改善后總裝線的工作地由6個增加到7個，增加了1名人工，因此需要對增加人工成本和提高效率下總裝線的日最低產(chǎn)量進(jìn)行決策，并對改善后的產(chǎn)能增加和單位產(chǎn)品人工成本降低為公司帶來的效益增加進(jìn)行分析。

4.1 改善后總裝線的盈虧平衡點(diǎn)產(chǎn)量

已知該公司總裝線采用一班8h 工作制，人工工資200 元/（人·天）。

4.1.1 改善前

總裝線上共有6名作業(yè)人員，單位小時的產(chǎn)量：

q0=44（PCS/H）

每天的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能：Q0=44×8=352件

每天的人工成本：W0=200×6=1200（元）

單位產(chǎn)品的人工成本：

4.1.2 改善后

總裝線增加了1個工作地，即共有7名作業(yè)人員，則每天的人工成本：

W1=200×7=1400（元）

根據(jù)式（5）的約束條件C1≤C0，當(dāng)C1=C0時，目標(biāo)函數(shù)：

即總裝線流程優(yōu)化、增加了1個人工成本后的日最低產(chǎn)量為410（PCS/8H）。。

結(jié)論2：改善后增加了1個人工成本，總裝線的日產(chǎn)量Q1至少為410件，才不至于較改善前增加單位產(chǎn)品的人工成本。

4.2 改善后總裝線的產(chǎn)能效益分析

改善后總裝線的日產(chǎn)能Q1=74×8=592件，將會從產(chǎn)能增加和單位產(chǎn)品人工成本降低兩方面給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。

4.2.1 產(chǎn)能增加方面

改善前產(chǎn)能Q0=44×8=352（件/天）

改善后產(chǎn)能Q1=74×8=592（件/天）

在售價不變的前提下，因產(chǎn)能的增加而使企業(yè)的利潤增加比率：

4.2.2 單位產(chǎn)品人工成本降低方面

單位產(chǎn)品的人工成本：

較改善前單位產(chǎn)品的人工成本降低：

ΔC=C0-C1=3.41-2.36=1.05（元）

降低百分比：

單位產(chǎn)品人工成本降低相當(dāng)于每天可給企業(yè)增加利潤：

ΔW0=1.05×592=621.6（元）

結(jié)論3：改善后總裝線日產(chǎn)能由352件增加到592件，售價不變的前提下，因產(chǎn)能的增加而使企業(yè)的利潤增加了68.2%；單位產(chǎn)品的人工成本比改善前降低了30.8%，相當(dāng)于每天可給企業(yè)增加利潤621.6元。

5 結(jié)語

運(yùn)用ECRS原則對PHW200L電視支架總裝線進(jìn)行流程程序分析和優(yōu)化，降低了總裝線的節(jié)拍、時間損失系數(shù)和平滑系數(shù)和，雖然由于增加了1個工作地而導(dǎo)致增加了1位人工，但是總工時得以降低，產(chǎn)能得以較大幅度的提高。經(jīng)過對改善后總裝線盈虧平衡點(diǎn)業(yè)務(wù)量及產(chǎn)能效益進(jìn)行分析：改善后，雖然增加了1個人工成本，但只要日產(chǎn)量不低于計算的最小值（minQ1=410件），單位產(chǎn)品的人工成本就不會增加；而由于改善后總裝線的實(shí)際日產(chǎn)能可以達(dá)到592件，單位產(chǎn)品的人工成本也得以大幅度降低，售價不變的前提下，因產(chǎn)能的增加和單位產(chǎn)品人工成本的降低將會顯著的增加企業(yè)的效益。由此可見，總裝線流程的合理優(yōu)化能夠有效的提高裝配線效率，即使增加一定的人工成本支出，只要日產(chǎn)量超過一定的數(shù)值，其產(chǎn)生的效益將大于增加人工成本的支出，這為制造型企業(yè)生產(chǎn)線流程優(yōu)化提供了決策參考。