某公司POS機(jī)裝配線(xiàn)平衡改善研究

摘 要：本文將某公司的生產(chǎn)運(yùn)作與管理作為研究對(duì)象，通過(guò)使用工業(yè)工程的方法，規(guī)范其生產(chǎn)過(guò)程，簡(jiǎn)化其生產(chǎn)流程，提高其生產(chǎn)效率，降低其生產(chǎn)成本，為該公司生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化和進(jìn)一步的產(chǎn)能提升提供了基礎(chǔ)。首先，本文對(duì)該公司的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，找出問(wèn)題并深入分析，從宏觀(guān)角度用“ECRS”方法對(duì)工序進(jìn)行調(diào)整。其次，通過(guò)雙手作業(yè)分析對(duì)瓶頸工序進(jìn)行改善，縮短生產(chǎn)周期，最后，基于改善效果制定了新的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)。最終瓶頸工位耗時(shí)減少了35%，線(xiàn)平衡率提升了20.1%，產(chǎn)能提高了33.6%，達(dá)到較為明顯的改善效果。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)工業(yè)工程；ECRS；線(xiàn)平衡率；秒表時(shí)間研究

中圖分類(lèi)號(hào)：F 27" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

工業(yè)工程在我國(guó)制造業(yè)的應(yīng)用前景十分廣闊。工業(yè)工程的某些技術(shù)往往不需要或只需要很少的投資就能達(dá)到立竿見(jiàn)影的效果，帶來(lái)巨大收益。這十分符合我國(guó)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和生產(chǎn)方式，也能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)和目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。目前，我國(guó)許多企業(yè)均設(shè)有獨(dú)立的工業(yè)工程部和IE師崗位，這些企業(yè)的管理方式都比較先進(jìn)高效且規(guī)范，其經(jīng)濟(jì)效益也在行業(yè)中名列前茅。

戴琳琳[1]以某公司的汽車(chē)門(mén)線(xiàn)為研究對(duì)象，運(yùn)用程序分析、流程分析、模特法等方法對(duì)瓶頸工序提出改善，提高生產(chǎn)效率和線(xiàn)平衡率。賀金英等[2]應(yīng)用5W1H和ECRS方法，對(duì)電力機(jī)車(chē)線(xiàn)槽的設(shè)施布局進(jìn)行改善，減少了等待和移動(dòng)，提高了生產(chǎn)效率，使布局相對(duì)合理化。梁亞敏[3]介紹了工藝流程分析、線(xiàn)平衡和人機(jī)作業(yè)分析的意義。張辰鵬等[4]闡述了工業(yè)工程技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)管理中的意義，并介紹了5s管理的應(yīng)用實(shí)例。孟英晨等[5]用仿真技術(shù)、5W1H和雙手作業(yè)分析對(duì)流水線(xiàn)線(xiàn)平衡進(jìn)行了改善。蔣昊等[6]通過(guò)提出和回答“人、機(jī)、料、法、環(huán)”方面的問(wèn)題對(duì)HF企業(yè)進(jìn)行了布局優(yōu)化、流程程序優(yōu)化和作業(yè)程序優(yōu)化，改善了生產(chǎn)狀況。MARDAMSHINI.G等[7]介紹了柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元中的工業(yè)工程和數(shù)控機(jī)床操作員、運(yùn)輸機(jī)器人、自動(dòng)化貨架存儲(chǔ)和數(shù)控機(jī)床的功能。DUNCANWENDY等[8]介紹了在制藥教育行業(yè)中工業(yè)工程方法的應(yīng)用。王曉燕等[9]介紹了人機(jī)作業(yè)分析的應(yīng)用實(shí)例。王紅等[10]使用工業(yè)工程基本方法對(duì)企業(yè)裝配線(xiàn)進(jìn)行了改善。

本文綜合應(yīng)用上述研究中的部分改善方法，并且在改善后，通過(guò)秒表時(shí)間研究制定了新的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，彌補(bǔ)了上述研究中只有改善而沒(méi)有進(jìn)行后續(xù)研究的不足。

1 某公司生產(chǎn)線(xiàn)改善分析

1.1 工序測(cè)時(shí)

經(jīng)查閱歷史資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，此作業(yè)周期為120s，觀(guān)測(cè)次數(shù)應(yīng)為20次，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)時(shí)先進(jìn)行速度評(píng)定得出正常時(shí)間，再乘以寬放率計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。將員工操作失誤或客觀(guān)因素造成的異常值剔除后，對(duì)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，計(jì)算每個(gè)員工操作20次的平均值，測(cè)時(shí)結(jié)果見(jiàn)表1。

1.2 改善前線(xiàn)平衡

線(xiàn)平衡分析方法的步驟：要找到瓶頸工位及其時(shí)間，計(jì)算現(xiàn)行方案的線(xiàn)平衡率，以初始數(shù)據(jù)為改善的基礎(chǔ)，改善過(guò)程中進(jìn)行對(duì)比，觀(guān)察效果。

根據(jù)測(cè)試的數(shù)據(jù)，對(duì)比生產(chǎn)節(jié)拍，找到全過(guò)程的瓶頸工序，參考現(xiàn)實(shí)情況使用ECRS進(jìn)行工位調(diào)整，并對(duì)其進(jìn)行改善，如公式（1）、公式（2）所示。

生產(chǎn)線(xiàn)平衡=各工序時(shí)間合計(jì)/（瓶頸工時(shí)×合計(jì)人數(shù)）" " " " （1）

產(chǎn)能=每天工作時(shí)間/[瓶頸工時(shí)×（1+寬放率）] （2）

根據(jù)表1，可知瓶頸工位為員工7，即D15、D16工序10.86s，次瓶頸為員工10，即D37、D39工序。因?yàn)閱T工2會(huì)隨時(shí)幫助員工1的工作，因此不算做瓶頸。根據(jù)公式（1），初始線(xiàn)平衡率為125.33/（12.5×16）=62.67%，根據(jù)公式（2），產(chǎn)能為8×60×60/12.5=2304（件/天）。由于前期處理數(shù)據(jù)時(shí)已經(jīng)乘過(guò)寬放率，因此應(yīng)用公式時(shí)不再特別標(biāo)明。

1.3 工序調(diào)整

先從宏觀(guān)入手，使用ECRS方法對(duì)工序進(jìn)行調(diào)整，觀(guān)測(cè)初始工時(shí)表，發(fā)現(xiàn)由于員工2的操作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，員工3和員工4操作時(shí)間很短，導(dǎo)致他們等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此去掉員工4，將員工4的導(dǎo)電泡棉貼附的工作分配給員工3，后置攝像頭裝配的工作分配給員工5，以此平衡作業(yè)時(shí)間，節(jié)約成本。

同時(shí)，員工14的作業(yè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而員工15作業(yè)時(shí)間很短，作業(yè)時(shí)間差異過(guò)大導(dǎo)致員工15等待的時(shí)間較長(zhǎng)，因此使用ECRS法進(jìn)行調(diào)整，將員工14的中殼鎖附安排給員工15，消除等待，提高效率。

在調(diào)整后，員工3和員工5的作業(yè)時(shí)間分別為6.14s和8.48s，員工14和員工15的作業(yè)時(shí)間分別為7.48s與6.83s，工序調(diào)整后總時(shí)間為122.9s，瓶頸工位耗時(shí)12.5s，員工人數(shù)減至15人，平衡率為122.9/（12.5×15）=65.55%，比之前提升了2.88%。

1.4 瓶頸改善

瓶頸工序會(huì)產(chǎn)生很多的不良影響，工序的先后關(guān)系會(huì)影響后續(xù)工序進(jìn)度；工序間的平行關(guān)系會(huì)影響產(chǎn)品配套情況。根據(jù)木桶原理，生產(chǎn)線(xiàn)的最大產(chǎn)能并不是取決于作業(yè)速度最快的工位，而是取決于作業(yè)速度最慢的工位，而且最快與最慢時(shí)間的差距越大，產(chǎn)能損失就會(huì)越大。因此，為了減少產(chǎn)能損失，提高線(xiàn)平衡率和生產(chǎn)效率，需要對(duì)瓶頸工序進(jìn)行雙手作業(yè)分析，分析結(jié)果如圖1所示。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題。1）左手持住次數(shù)過(guò)多。2）天線(xiàn)貼片需要圍繞支架貼一圈，每貼一面都要調(diào)整方向，消耗提問(wèn)技術(shù)考察時(shí)間。3）沒(méi)有雙手同時(shí)作業(yè)，不符合動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則。

改善后的瓶頸工序雙手作業(yè)分析如圖2所示。

在改善前，瓶頸工序的員工平均作業(yè)時(shí)間為12.5s，左手等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，動(dòng)作存在較多不合理。在改善后，瓶頸工時(shí)縮短為8.07s，有效節(jié)約了4.43s，新的工時(shí)從員工1到員工15分別為8.56s，12.51s，6.14s，8.48s，6.8s，8.72s，9.67s，7.24s，10.62s，6.44s，6.92s，6.8s，7.48s，6.83s，5.93s。

瓶頸工序改善后平衡率為119.14/（10.62×15）=74.79%，比之前提升了9.24%，產(chǎn)能為8×60×60/10.62=2711（件/天），比之前提升了17.7%。

2 制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

在完成所有改善后，需要按照秒表時(shí)間研究流程，對(duì)整條流水線(xiàn)重新測(cè)時(shí)。為了保證觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性，需要在不被操作者察覺(jué)到的情況下進(jìn)行測(cè)時(shí)，便于取得時(shí)間研究的成功。

以工序一為例進(jìn)行時(shí)間研究。對(duì)工序一進(jìn)行劃分操作單元，見(jiàn)表2。

為確定觀(guān)測(cè)次數(shù)，此處采用d2值法。d2值系數(shù)見(jiàn)表3。

若要求觀(guān)測(cè)誤差在5%內(nèi)，則取可靠度95%，觀(guān)測(cè)次數(shù)的計(jì)算過(guò)程如公式（3）所示。

（3）

式中：R為極差；X為觀(guān)測(cè)的平均值； 為觀(guān)測(cè)的總和；n'為應(yīng)觀(guān)測(cè)次數(shù)；n為實(shí)觀(guān)測(cè)次數(shù)。

試觀(guān)測(cè)10次，各單元的操作時(shí)間見(jiàn)表4。

取可靠度為95%，查d2值系數(shù)表，觀(guān)測(cè)10次，可得各單元d2值系數(shù)為3.078，將各單元數(shù)據(jù)分別代入公式（3），得到a單元應(yīng)觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)，計(jì)算過(guò)程如下。

同理，nb'≈13次，nc'≈16次。要選取觀(guān)測(cè)次數(shù)最大的值作為最后的觀(guān)測(cè)次數(shù)，即需要觀(guān)測(cè)16次才能滿(mǎn)足精度要求。

測(cè)試時(shí)選用周程測(cè)時(shí)法，又稱(chēng)為差值測(cè)時(shí)法。此方法適用于單元很小且周期很短的作業(yè)，因此非常適合此流水線(xiàn)。這種方法每次只記錄兩個(gè)單元的時(shí)間值，然后去掉一個(gè)單元。此工序共有a、b、c這3個(gè)操作單元，以第一次測(cè)時(shí)和計(jì)算為例。操作過(guò)程如公式（4）～公式（6）所示。

A=a+b=5.45s （4）

B=b+c=6.25s （5）

C=c+a=3.48s （6）

設(shè)X=a+b+c，則2X=2（a+b+c）=15.18s，X=7.59s。

進(jìn)一步計(jì)算得出：a=X-B=（7.59-6.25）s=1.34s；b=X-C=（7.59-4.48）s=4.11s；c=X-A=（7.59-5.45）s=2.14s。

重復(fù)測(cè)時(shí)和計(jì)算16次，a單元數(shù)據(jù)：1.34、1.21、1.45、1.27、1.65、1.33、1.38、1.45、1.23、1.89、1.22、1.31、1.42、1.28、1.27、1.34。計(jì)算平均值X為1.38。

標(biāo)準(zhǔn)偏差α為0.17，正常值為X±3α，超出限制的視為異常值，應(yīng)將其剔除。

管制上限：X+3α=1.38+3×0.17=1.89；管制下限：X-3α=1.38-

3×0.17=0.87。

沒(méi)有異常值，全部保留，a單元的實(shí)際操作時(shí)間為1.38s。

整理有效數(shù)據(jù)，求出各單元的觀(guān)測(cè)時(shí)間的平均值，即為該單元的實(shí)際操作時(shí)間。重復(fù)以上步驟，計(jì)算b單元的實(shí)際操作時(shí)間為4.24s，c單元的實(shí)際操作時(shí)間為2.16s。工序1的實(shí)際操作時(shí)間為7.78s。按照這個(gè)方法可得出15道工序的全部實(shí)際操作時(shí)間。

正常時(shí)間是指以正常速度完成一項(xiàng)作業(yè)或操作單元所需的時(shí)間。由于測(cè)時(shí)過(guò)程可能存在干擾和意外，因此不能直接將測(cè)定的時(shí)間當(dāng)作正常時(shí)間。接下來(lái)需要對(duì)操作者的作業(yè)速度進(jìn)行評(píng)定，用評(píng)定系數(shù)修正觀(guān)測(cè)時(shí)間的平均值，將測(cè)時(shí)計(jì)算的觀(guān)測(cè)時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)合理的正常時(shí)間。評(píng)定作為一種評(píng)價(jià)或判斷的技術(shù)，是指時(shí)間研究的人員將觀(guān)測(cè)時(shí)操作者的操作速度與理想速度（正常速度）作比較，將實(shí)際操作的時(shí)間調(diào)整到平均熟練工人的正常速度的基準(zhǔn)上。計(jì)算方法：正常時(shí)間=觀(guān)測(cè)時(shí)間×評(píng)定系數(shù)。

此處的評(píng)定方法采用75分法，以75分為參考值，如果認(rèn)為操作者是以正常速度操作，那么評(píng)定為75分，評(píng)定系數(shù)為1。如果操作速度小于正常速度，那么評(píng)定系數(shù)小于1，例如60分，評(píng)定系數(shù)就是0.80。因?yàn)闇y(cè)量過(guò)程相對(duì)隱蔽，且次數(shù)較多持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，試驗(yàn)有足夠的樣本量。此處認(rèn)為操作者都以正常速度作業(yè)，評(píng)定系數(shù)都為1。

根據(jù)所學(xué)知識(shí)，要制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，合理的給定寬放率非常重要，但目前業(yè)界無(wú)法制定一種權(quán)威且標(biāo)準(zhǔn)，適用于各種情況且被廣泛接受的寬放時(shí)間，因?yàn)閷挿艜r(shí)間與個(gè)人特征、工作性質(zhì)和環(huán)境因素都有關(guān)系，而這些因素在不同人不同行業(yè)不同地區(qū)都有顯著差異，所以只能因地制宜，具體問(wèn)題具體分析。例如電子廠(chǎng)的總寬放率可能只有10%，而鋼鐵廠(chǎng)的總寬放率就可以達(dá)到35%。因此，雖然許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)寬放進(jìn)行了大量研究，但國(guó)際勞工組織仍沒(méi)有通過(guò)能確定寬放時(shí)間的任何標(biāo)準(zhǔn)?；谶@種情況，為便于員工關(guān)懷和時(shí)間研究，除非有非常特殊的情況，寬放率一律取10%。如公式（7）所示。

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間=正常時(shí)間×（1+寬放率） （7）

通過(guò)以上方法進(jìn)行時(shí)間研究，得出新的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，從員工1到員工15分別為8.56s，12.47s，6.33s，8.52s，7.4s，12.32s，8.48s，7.38s，7.14s，6.37s，6.84s，6.71s，9.35s，5.23s，6.04s。

根據(jù)新指定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，計(jì)算理論上的線(xiàn)平衡率為116.09/（9.35×15）=82.77%，比最初的線(xiàn)平衡率（62.67%）提升了20.1%，理論產(chǎn)能為8×60×60/9.35=3080（件/天），比最初產(chǎn)能2304（件/天）提高了33.6%以上。

3 結(jié)論

本文的研究有效提高了工時(shí)POS機(jī)手工線(xiàn)的線(xiàn)平衡率，同時(shí)也提高了產(chǎn)能和作業(yè)效率。對(duì)使用流水線(xiàn)生產(chǎn)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)平衡優(yōu)化、產(chǎn)能優(yōu)化是企業(yè)需要不斷提高的途徑。本文對(duì)工藝流程和瓶頸工序進(jìn)行改進(jìn)，并制定了新的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。最終瓶頸工位耗時(shí)減少了35%以上，線(xiàn)平衡率提升了20%以上，有效提高了生產(chǎn)效率和線(xiàn)平衡率，提高了產(chǎn)能，證明了改善的有效性。

制造業(yè)在社會(huì)發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，隨著科技進(jìn)步，社會(huì)發(fā)展，人民對(duì)美好生活的愿景不斷提高，對(duì)制造業(yè)也提出了更高的要求，這對(duì)各個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)是挑戰(zhàn)，也是機(jī)會(huì)。如果企業(yè)想要在如此激烈的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，就不得不持續(xù)改善和不斷優(yōu)化，敢于創(chuàng)新銳利進(jìn)取。該企業(yè)在未來(lái)的制造過(guò)程中，仍有極大的提升空間，隨著自動(dòng)化設(shè)備逐步引進(jìn)，產(chǎn)能還將有較大飛躍。未來(lái)只要不斷優(yōu)化作業(yè)流程，更加深入地探討理論聯(lián)系實(shí)際的方法，就可以有效提升生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：張正浩（2001—），男，漢族，甘肅蘭州人，碩士研究生，研究方向?yàn)樯a(chǎn)制造。

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