汽車涂裝車間PVC手工區(qū)域人員優(yōu)化

田孟轍 劉峰 王飛 楊寶祥 杜尚 張海波

摘要：從生產(chǎn)線人員優(yōu)化的重大意義出發(fā)，詳細(xì)介紹了某汽車制造廠涂裝車間PVC生產(chǎn)線手工區(qū)人員布局現(xiàn)狀，生產(chǎn)線人員優(yōu)化策略、優(yōu)化方法及優(yōu)化產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線人員優(yōu)化策略的深入分析，確定以PVC刷膠點(diǎn)優(yōu)化作為人員優(yōu)化的主要方法。因此，具體探討了刷膠點(diǎn)產(chǎn)生的原因、PVC機(jī)器人程序優(yōu)化方法、PVC刷膠點(diǎn)優(yōu)化流程方法，通過(guò)各工位實(shí)際刷膠點(diǎn)數(shù)量與作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行對(duì)比，找到影響人員優(yōu)化結(jié)果的瓶頸工位。對(duì)瓶頸工位刷膠點(diǎn)數(shù)量及位置進(jìn)行優(yōu)化，有效降低了瓶頸工位刷膠點(diǎn)數(shù)量。應(yīng)用HCO工時(shí)分析法對(duì)刷膠點(diǎn)優(yōu)化前后的瓶頸工位工時(shí)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)刷膠點(diǎn)的減少能夠很大程度降低瓶頸工位工時(shí)，因此根據(jù)生產(chǎn)線產(chǎn)能狀況對(duì)幾個(gè)工位工作負(fù)荷進(jìn)行重新平衡分配，取消了發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、行李艙蓋、主地板右側(cè)等三個(gè)工位，實(shí)現(xiàn)每班次減少3人的生產(chǎn)線人員優(yōu)化目標(biāo)，大大降低了車間運(yùn)營(yíng)成本，顯著提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：人員優(yōu)化；增值操作；PVC刷膠點(diǎn)；瓶頸工位

隨著汽車工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)突飛猛進(jìn)的蓬勃發(fā)展，以及巨大的客戶市場(chǎng)對(duì)汽車制造廠產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量提升的迫切要求，再加上生產(chǎn)車間對(duì)精益管理和成本節(jié)約的標(biāo)準(zhǔn)逐年提高，需要對(duì)噴漆車間PVC手工區(qū)域人員的工作負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)平衡與優(yōu)化。人員優(yōu)化的實(shí)施能夠更加深刻地體現(xiàn)先進(jìn)工藝技術(shù)對(duì)生產(chǎn)線自動(dòng)化率提升的貢獻(xiàn)；人工操作的減少，有助于穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，避免人員誤操作產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷；生產(chǎn)線人員減少可以降低人力資源成本，起到節(jié)約公司支出的作用；生產(chǎn)線效率的整體提升能夠?qū)崿F(xiàn)單位時(shí)間內(nèi)更多的產(chǎn)出和各車型生產(chǎn)柔性化的需求[1]。因此，PVC手工區(qū)域人員優(yōu)化能夠在提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升客戶滿意度，助力降本增效方面發(fā)揮重要作用，為企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展持續(xù)提供不竭動(dòng)力。

PVC生產(chǎn)線手工人員布局

PVC生產(chǎn)線手工人員共有22人，分布在三個(gè)區(qū)域：預(yù)涂膠、車身手工、車底手工。其中預(yù)涂膠2人，車身手工14人，車底手工6人。預(yù)涂膠包括前后2個(gè)工位；車身手工包括車頂左右、左右瞎槍嘴、左右門邊、左右尾燈、機(jī)艙左右、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、行李艙蓋及左右擦車共14個(gè)工位；車底手工包括主地板左右、左右后輪罩、左右前輪罩共6個(gè)工位。具體布局如圖1所示。

圖1 PVC生產(chǎn)線手工人員布局

PVC生產(chǎn)線手工人員優(yōu)化策略

首先對(duì)生產(chǎn)線各工位工作時(shí)間和工位利用率進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有作業(yè)指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查。通過(guò)加工人操作細(xì)節(jié)識(shí)別動(dòng)作中的浪費(fèi)并在未來(lái)優(yōu)化過(guò)程中消除浪費(fèi)。對(duì)消除浪費(fèi)后的凈工作量進(jìn)行工作負(fù)荷的平衡，有效提升各工位利用率[2]。最后，將線平衡后各工位標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)范化并培訓(xùn)加工人，使更新后的標(biāo)準(zhǔn)具有可執(zhí)行性和持續(xù)性。

手工操作主要由三部分構(gòu)成：增值操作、必要非增值操作和浪費(fèi)。增值操作指從客戶的角度，直接為產(chǎn)品增加價(jià)值的工作。必要非增值操作指不為客戶直接創(chuàng)造價(jià)值，但為維持正常生產(chǎn)必須進(jìn)行的操作。浪費(fèi)指工作或使用材料沒(méi)有為產(chǎn)品增加價(jià)值。需要通過(guò)避免浪費(fèi)和相應(yīng)的活動(dòng)來(lái)增加增值操作的比例[3]。

對(duì)于PVC手工操作來(lái)說(shuō)，增值操作主要包括手工涂膠和手工刷膠。必要非增值操作主要包括濕膠目視檢查、清潔手工槍嘴、在擦膠紙上備膠。浪費(fèi)主要包括走動(dòng)和返工兩大類操作。其中PVC返工有三種主要表現(xiàn)形式：清除機(jī)器人殘膠、墜膠；清除手工涂刷膠殘膠墜膠；裝焊問(wèn)題（焊縫大、裝焊膠多）導(dǎo)致的刷膠。必要非增值操作和浪費(fèi)雖然不能直接為產(chǎn)品增加價(jià)值，卻是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，因此，這部分工作時(shí)間幾乎不可降低。從優(yōu)化增值操作時(shí)間的角度出發(fā)，考慮減少手工涂膠或刷膠操作，進(jìn)而降低瓶頸工位的工位利用率。如果減少手工涂膠操作，為保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到工藝要求，機(jī)器人涂膠工作負(fù)荷勢(shì)必增加，且存在新建機(jī)器人的投資需求，不利于生產(chǎn)成本的降低。因此，可以從優(yōu)化手工刷膠數(shù)量及位置入手，減少加工人手工操作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)降低瓶頸工位利用率和工位線平衡的目標(biāo)。

PVC刷膠點(diǎn)產(chǎn)生的原因

PVC刷膠主要有五個(gè)方面原因，如圖2所示。其中機(jī)器人節(jié)拍限制造成的刷膠可以通過(guò)增加機(jī)器人數(shù)量來(lái)優(yōu)化，但往往需要進(jìn)行設(shè)備等方面的投資，帶來(lái)生產(chǎn)成本的提升。所以，往往通過(guò)優(yōu)化機(jī)器人涂膠程序，消除機(jī)器人噴涂過(guò)程中不必要的空行程來(lái)降低工作時(shí)間。同時(shí)，適當(dāng)提升機(jī)器人噴涂過(guò)程中必要空行程的加速度及速度，把各機(jī)器人涂膠工作負(fù)荷進(jìn)行重新分配與再平衡，逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)器人工作時(shí)間的降低與刷膠點(diǎn)的優(yōu)化。裝焊問(wèn)題造成的PVC刷膠可以通過(guò)減小裝焊板材尺寸、調(diào)整折邊工藝及降低裝焊膠填充量來(lái)優(yōu)化?？傃b干涉造成的刷膠可以通過(guò)PVC機(jī)器人程序調(diào)整，降低PVC膠本身或搭接位置的厚度來(lái)優(yōu)化。作業(yè)指導(dǎo)書及腐蝕防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求的刷膠點(diǎn)是不可以取消的，如果取消會(huì)對(duì)車身質(zhì)量狀態(tài)造成嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生密封不良、外觀不良、總裝干涉等風(fēng)險(xiǎn)。因此，可以從優(yōu)化機(jī)器人工作時(shí)間、反饋裝焊車間優(yōu)化裝焊問(wèn)題及優(yōu)化總裝干涉問(wèn)題出發(fā)降低PVC刷膠點(diǎn)數(shù)。

圖2 PVC刷膠點(diǎn)產(chǎn)生原因

PVC機(jī)器人程序優(yōu)化方法

PVC機(jī)器人程序優(yōu)化有五種常用方法，如圖3所示。其中增加新膠是應(yīng)用最為廣泛，也是最行之有效的方法。在刷膠位置增加新膠首先有利于密封性的提升，其次避免了單條膠厚度增加導(dǎo)致的外觀不良及總裝干涉風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 PVC機(jī)器人程序優(yōu)化方法

PVC刷膠點(diǎn)優(yōu)化流程方法

PVC刷膠點(diǎn)優(yōu)化工作遵循標(biāo)準(zhǔn)流程方法，如圖4所示。在PVC刷膠點(diǎn)優(yōu)化流程方法中，影響優(yōu)化結(jié)果的關(guān)鍵步驟是機(jī)器人涂膠程序優(yōu)化和涂裝/總裝質(zhì)量測(cè)試。因?yàn)槌绦騼?yōu)化策略和效果將直接影響肥皂水吹試和總裝安裝測(cè)試結(jié)果，一旦發(fā)生密封不良或安裝干涉，則需要重新進(jìn)行程序優(yōu)化。因此，機(jī)器人程序優(yōu)化成為整個(gè)刷膠點(diǎn)優(yōu)化流程的核心要素。

圖4 PVC刷膠點(diǎn)優(yōu)化流程方法

各工位實(shí)際刷膠點(diǎn)數(shù)量與SWI對(duì)比

將PVC手工區(qū)各工位實(shí)際刷膠點(diǎn)數(shù)與作業(yè)指導(dǎo)書中的刷膠點(diǎn)數(shù)進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表1。將實(shí)際刷膠點(diǎn)數(shù)較多且存在優(yōu)化空間的工位確定為瓶頸工位。因此，將左尾燈、右尾燈、機(jī)艙左側(cè)、機(jī)艙右側(cè)、機(jī)蓋、主地板左及主地板右等7個(gè)手工工位定義為瓶頸工位并對(duì)各工位刷膠點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

瓶頸工位刷膠點(diǎn)優(yōu)化成果

經(jīng)過(guò)近4個(gè)月的PVC程序調(diào)整及涂裝/總裝測(cè)試等刷膠點(diǎn)優(yōu)化工作，各瓶頸工位刷膠點(diǎn)發(fā)生顯著減少，取得豐碩的優(yōu)化成果，見(jiàn)表2。這為各手工工位工作負(fù)荷平衡，工作量再分配及生產(chǎn)線人員定編優(yōu)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本輪優(yōu)化共計(jì)減少28個(gè)刷膠點(diǎn)，其中通過(guò)優(yōu)化機(jī)器人節(jié)拍時(shí)間及平衡各機(jī)器人工作負(fù)荷減少19個(gè)刷膠點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化機(jī)器人涂膠程序減少與總裝安裝干涉的5個(gè)刷膠點(diǎn)，裝焊通過(guò)優(yōu)化焊縫尺寸及涂膠工藝減少4個(gè)刷膠點(diǎn)。

為了最大程度實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶頸工位刷膠點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，涂裝充分發(fā)揮統(tǒng)籌聯(lián)動(dòng)、協(xié)調(diào)各方的關(guān)鍵作用，聯(lián)合裝焊和總裝對(duì)刷膠點(diǎn)產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，探討通過(guò)工藝調(diào)整進(jìn)行刷膠點(diǎn)優(yōu)化的可能性。涂裝和裝焊每周召開一次工程師工藝質(zhì)量問(wèn)題溝通會(huì)，對(duì)影響PVC機(jī)器人噴涂質(zhì)量的折邊縫隙大、焊縫搭邊小、裝焊膠溢出過(guò)多等問(wèn)題進(jìn)行討論，提出優(yōu)化方案并落實(shí)。涂裝制訂了詳細(xì)的總裝培訓(xùn)計(jì)劃，要求PVC段長(zhǎng)、工程師和班長(zhǎng)定期到總裝進(jìn)行相關(guān)工藝質(zhì)量知識(shí)的學(xué)習(xí)，在滿足總裝安裝需求的前提下進(jìn)行刷膠點(diǎn)優(yōu)化。

表2 各瓶頸工位刷膠點(diǎn)數(shù)量?jī)?yōu)化前后對(duì)比（單位：個(gè)）

工位 優(yōu)化前刷膠點(diǎn)數(shù) 優(yōu)化后刷膠點(diǎn)數(shù) SWI刷膠點(diǎn)數(shù)

左尾燈 16 13 12

右尾燈 17 15 12

機(jī)艙左 16 12 10

機(jī)艙右 12 11 11

機(jī)蓋 12 8 6

主地板左 15 8 10

主地板右 14 7 10

PVC手工區(qū)人員優(yōu)化分析

PVC手工區(qū)刷膠點(diǎn)的優(yōu)化直接帶來(lái)了各瓶頸工位工作時(shí)間和工位利用率的降低，為各工位工作負(fù)荷平衡和人員定編優(yōu)化創(chuàng)造了重要條件。

目前后蓋工位只有4個(gè)刷膠點(diǎn)，且后蓋工位和尾燈工位工作內(nèi)容在空間上較為接近，因此，當(dāng)左右尾燈成功進(jìn)行刷膠點(diǎn)優(yōu)化后，作為主要增值操作的刷膠工作大為減少，左右尾燈工位可以在不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍時(shí)間的要求下分別承擔(dān)后蓋左側(cè)和后蓋右側(cè)的刷膠操作，從而實(shí)現(xiàn)后蓋工位工作量再分配及工作人員定編優(yōu)化。

刷膠點(diǎn)優(yōu)化工作的完成，使機(jī)蓋工位的刷膠點(diǎn)數(shù)量由優(yōu)化前的12個(gè)降低至優(yōu)化后的8個(gè)，而與機(jī)蓋工位工作區(qū)域相鄰近的機(jī)艙左側(cè)和機(jī)艙右側(cè)刷膠點(diǎn)數(shù)也比優(yōu)化前有所降低，這就為機(jī)艙左右工位分別承擔(dān)機(jī)蓋兩側(cè)的刷膠操作提供了可能，從而在機(jī)艙左右兩側(cè)工位利用率與刷膠點(diǎn)減少前幾乎相同的條件下對(duì)機(jī)蓋工位工作人員定編進(jìn)行優(yōu)化。

主地板左右兩側(cè)的刷膠工作與機(jī)艙尾燈工位不盡相同，主要體現(xiàn)在主地板工作區(qū)域較為寬廣，涵蓋車體整個(gè)底盤所有位置。因此，主地板工位由于刷涂不同位置造成的人員走動(dòng)時(shí)間及目視檢查整個(gè)底盤區(qū)域機(jī)器人涂膠質(zhì)量的時(shí)間大為增加。通過(guò)刷膠點(diǎn)優(yōu)化大幅降低主地板刷膠工作負(fù)荷，在人員走動(dòng)時(shí)間和目視檢查時(shí)間幾乎未減少的條件下對(duì)主地板右側(cè)工位人員定編進(jìn)行優(yōu)化。

研究對(duì)比了人員定編優(yōu)化前后PVC手工線工位布局圖，如圖5所示。分析測(cè)量了刷膠點(diǎn)優(yōu)化前后及工位優(yōu)化后工作時(shí)間，如圖6所示。根據(jù)工位工作時(shí)間和PVC生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍時(shí)間計(jì)算出刷膠點(diǎn)優(yōu)化前后及工位優(yōu)化后工位利用率，如圖7所示。

圖5 PVC手工線工位優(yōu)化前后布局對(duì)比

圖6 PVC手工線瓶頸工位優(yōu)化前后工作時(shí)間對(duì)比

圖7 PVC手工線瓶頸工位優(yōu)化前后工位利用率對(duì)比

PVC手工區(qū)人員優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)PVC手工線車身及車底區(qū)域的刷膠點(diǎn)優(yōu)化及操作人員工作負(fù)荷平衡與重新分配，成功實(shí)現(xiàn)車身手工區(qū)機(jī)蓋、后蓋及車底手工區(qū)主地板右側(cè)工位編制的取消。對(duì)比了工位編制優(yōu)化前后工位數(shù)量和人員數(shù)量，見(jiàn)表3。

表3 優(yōu)化前后工位數(shù)量和人員數(shù)量對(duì)比（單位：個(gè)）

區(qū)域 工位數(shù) 人員數(shù)

優(yōu)化前 優(yōu)化后 優(yōu)化前 優(yōu)化后

預(yù)涂膠 2 2 4 4

車身手工 14 12 28 24

車底手工 6 5 12 10

手工工位編制的取消直接帶來(lái)工位數(shù)量和人員數(shù)量的變化。車身手工區(qū)減少機(jī)蓋和后蓋2個(gè)工位，車底手工區(qū)減少主地板右側(cè)1個(gè)工位。在涂裝車間雙班運(yùn)行模式下，每個(gè)工位有2個(gè)人員定編，按照每個(gè)人員定編28.9萬(wàn)元人民幣/年的綜合人工成本計(jì)算，每年節(jié)約人工成本28.9萬(wàn)元×2×3=173.4萬(wàn)元。

結(jié)語(yǔ)

PVC手工線已經(jīng)順利完成瓶頸工位的確定，刷膠點(diǎn)優(yōu)化，各工位工作負(fù)荷重新平衡與分配，工位定編優(yōu)化等過(guò)程。在現(xiàn)有設(shè)備條件，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)環(huán)境下最大程度優(yōu)化了生產(chǎn)線人員配置，從節(jié)約人力資源支出的角度降低了車間運(yùn)行成本。

車身手工區(qū)雖然已取消機(jī)蓋和后蓋2個(gè)工位，但增加刷膠操作的機(jī)艙和尾燈工位利用率較高，加工人工作負(fù)荷較大。需要對(duì)尾燈、機(jī)艙工位刷膠點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，減少加工人工作負(fù)荷。

車底手工區(qū)主地板工位雖然已完成刷膠點(diǎn)數(shù)最大限度的優(yōu)化，但人工目視檢查機(jī)器人涂膠時(shí)間依然較長(zhǎng)，未來(lái)可以考慮引進(jìn)視覺(jué)系統(tǒng)自動(dòng)檢查機(jī)器人涂膠狀態(tài)。前后輪罩工位的刷膠點(diǎn)數(shù)依然較多，未來(lái)將同裝焊和總裝合作對(duì)前后輪罩刷膠點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，同側(cè)前后輪罩有望合并為同一工位。

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