董 振

（上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院，中國 上海200240）

1 問題的提出

航天電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜、技術(shù)含量高、質(zhì)量要求高、檢測(cè)環(huán)節(jié)多且所有物料實(shí)行批次號(hào)、序列號(hào)管理。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化水平不高，作業(yè)層基本仍以技術(shù)工人配以工裝工具手工操作為主，車間調(diào)度主要任務(wù)是將產(chǎn)品按照模塊進(jìn)行工作量分解后下發(fā)給相應(yīng)的工人，然后按照以往經(jīng)驗(yàn)周期流轉(zhuǎn)產(chǎn)品進(jìn)入下一道工序。[1]

這種簡單、粗放的生產(chǎn)模式與當(dāng)今要求快速響應(yīng)的科研任務(wù)形勢(shì)格格不入。如何在工藝路線設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、流轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程管理，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下盡可能縮短工期，成為企業(yè)今后生存發(fā)展和爭取更多科研生產(chǎn)任務(wù)所必須解決的現(xiàn)實(shí)問題。

本文以某單位電裝車間產(chǎn)品流水線生產(chǎn)模式改造為背景。該車間產(chǎn)品主要包括：電纜網(wǎng)、電控機(jī)柜和電子單機(jī)三大類。其中電子單機(jī)由于對(duì)人員素質(zhì)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)工序等方面的要求均遠(yuǎn)高于其它兩類產(chǎn)品，故在此以電子單機(jī)作為具體研究對(duì)象。

通過對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的總結(jié)歸納，車間目前存在的主要問題如下：[2-3]

（1）對(duì)各工序的作業(yè)時(shí)間未進(jìn)行定量采集、整理。因此管理人員無法對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行計(jì)算并制定車間具體作業(yè)計(jì)劃；

（2）傳統(tǒng)模式的產(chǎn)品裝配過程存在的等工、工位間流轉(zhuǎn)和返工等客觀增加產(chǎn)品制造周期及生產(chǎn)成本的環(huán)節(jié)；

（3）傳統(tǒng)生產(chǎn)線平衡度較低,各工位負(fù)荷不均衡，經(jīng)常出現(xiàn)等工現(xiàn)象，產(chǎn)品生產(chǎn)效率低下。

當(dāng)然導(dǎo)致車間出現(xiàn)以上問題的因素很多，歸根結(jié)底是因?yàn)闆]有在對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行定量信息采集的基礎(chǔ)上進(jìn)行各工序間的整合管理，從而出現(xiàn)工序、甚至是部套級(jí)的作業(yè)負(fù)荷不均衡，由此造成工作效率低、制造成本高的不利局面。

本文主要目的旨在以單子單機(jī)的生產(chǎn)過程為例，運(yùn)用工業(yè)工程相關(guān)理論知識(shí)，通過分析工序作業(yè)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)典型產(chǎn)品的工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化、時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化、操作標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而為建立高效可靠的電裝生產(chǎn)線提供科學(xué)的依據(jù)。

2 傳統(tǒng)生產(chǎn)流程分析[4-7]

以某型號(hào)天線驅(qū)動(dòng)控制器為例，整個(gè)工藝過程包括15道工序：（1）準(zhǔn)備；（2）焊接電連接器；（3）焊接轉(zhuǎn)接插排；（4）整機(jī)布排線；（5）準(zhǔn)備；（6）元器件預(yù)熱；（7）元器件搪錫；（8）元器件成型；（9）印制板焊接；（10）單板調(diào)試；（11）整機(jī)裝焊；（12）整機(jī)調(diào)試；（13）粘貼熱敏電阻；（14）整機(jī)調(diào)整；（15）單機(jī)封蓋。工藝流程圖如圖1所示。

圖1 典型電子單機(jī)工藝流程圖

另外根據(jù)目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀，產(chǎn)品各道工序的質(zhì)量保證主要依靠技術(shù)工人具備相應(yīng)的技能水平。目前車間工人技能水平與所能從事的產(chǎn)品對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表1所示。各技能等級(jí)人員數(shù)量的分布呈金字塔形，即初、中級(jí)水平人員數(shù)量多，高水平人員數(shù)量相對(duì)較少。

表1 技術(shù)工人等級(jí)和產(chǎn)品關(guān)系對(duì)照表

車間結(jié)合以往生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用若干組合工序作為一個(gè)工作站，調(diào)度人員負(fù)責(zé)產(chǎn)品在工作站之間的流轉(zhuǎn)，形成如表2所示的生產(chǎn)流程。

根據(jù)圖1計(jì)算單機(jī)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式作業(yè)時(shí)間分布如圖2：

圖2 傳統(tǒng)工藝流程時(shí)間分布圖

由表2和圖2可以看出該生產(chǎn)模式存在以下不足：

1）計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)為保證生產(chǎn)計(jì)劃節(jié)點(diǎn)，將單機(jī)的三塊印制板同時(shí)分配給三名高級(jí)工，每人前期的工具預(yù)熱準(zhǔn)備和元器件搪錫、成型等準(zhǔn)備工步顯得重復(fù)。

2）因?yàn)槿龎K印制板裝焊繁瑣程度不同，通常情況下電裝結(jié)束的先后順序?yàn)榍袚Q板——供電板——CPU板，而工作站5的調(diào)試順序則是供電板——CPU板——切換板。因此產(chǎn)品會(huì)在此工作站出現(xiàn)等工現(xiàn)象，使之前節(jié)省出的時(shí)間形成浪費(fèi)。

3）在工序2、3、4、6的工作站均需要配置一名高級(jí)工，即使有一人兼崗工序6，單機(jī)生產(chǎn)過程中仍然有三名高級(jí)工的需求，在發(fā)揮人工技能效率方面較顯奢侈。

表2 電子單機(jī)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式分析表

3 優(yōu)化流水線生產(chǎn)模式

3.1 優(yōu)化方案

在通過對(duì)傳統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)模式進(jìn)行工步細(xì)分和統(tǒng)計(jì)測(cè)定各工步作業(yè)時(shí)間的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際對(duì)各作業(yè)元素可進(jìn)行必要的簡化重組，本方案優(yōu)化內(nèi)容分析如下：

1）由于繼電器焊接與電連接器、轉(zhuǎn)接插排的焊接方式相似，故將該工步納入工作站1作為非靜電敏感電裝作業(yè)工作站。

2）對(duì)表2工序2、3、4中的相似工步內(nèi)容進(jìn)行合并作為一個(gè)獨(dú)立工序，安排一名電裝中級(jí)工在此工序作業(yè)，作為元器件前處理工作站。

3）將三塊印制板的元器件釬焊等工步合并作為一個(gè)獨(dú)立工序，保持一名電裝高級(jí)工的配置，作為靜電敏感元器件裝焊工作站。

優(yōu)化后的單機(jī)流水線生產(chǎn)模式如表3。

根據(jù)圖1工藝流程圖計(jì)算電子單機(jī)優(yōu)化后的作業(yè)時(shí)間分布，如圖3。

表3 電子單機(jī)優(yōu)化生產(chǎn)模式分析表

圖3 優(yōu)化后工藝流程時(shí)間分布圖

3.2 優(yōu)化效果比較

3.2.1 定性比較

首先，從圖2與圖3的工藝流程時(shí)間分布圖可以明顯看出，優(yōu)化剔除了調(diào)試環(huán)節(jié)的等工現(xiàn)象，時(shí)間節(jié)省3小時(shí)。其次，三塊印制板的電裝由3名高級(jí)工并行生產(chǎn)變成完成1名高級(jí)工和1名中級(jí)工的串行生產(chǎn)，減少占用2名高級(jí)工。再次，從質(zhì)量控制角度，將關(guān)鍵的印制板電裝相對(duì)集中作業(yè)有利于保證其品質(zhì)和原始記錄的一致性。

3.2.2定量比較

計(jì)算兩種生產(chǎn)模式的生產(chǎn)線負(fù)荷率、平衡延遲率等指標(biāo)對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行比較評(píng)價(jià)。[4]

其中：P表示流水線節(jié)拍，Z表示工作站數(shù)量，∑t表示總作業(yè)時(shí)間。

表4 流水線優(yōu)化前后效果比較

4 結(jié)論

在對(duì)電子單機(jī)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行工步細(xì)化、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和確定額定工時(shí)等工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程中遇到的等工、產(chǎn)品品質(zhì)一致性不佳等問題，運(yùn)用流水線作業(yè)思想，對(duì)單機(jī)電裝調(diào)試過程進(jìn)行了重組優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果顯示：單件產(chǎn)品工藝流程總時(shí)間明顯縮短，消除了過程中的等工現(xiàn)象，提高了高技能人員的勞動(dòng)效率，使得單機(jī)流水線生產(chǎn)模式的實(shí)際運(yùn)用效果得到一定程度的優(yōu)化和改善。

［1］巴杰，伍書劍.航天型號(hào)多項(xiàng)目資源調(diào)度方法研究[J].宇航學(xué)報(bào)，33（10）：1552-1556.

［2］《運(yùn)籌學(xué)》教材編寫組.運(yùn)籌學(xué)[M].3 版.北京：清華大學(xué)出版社，2005：213-233.

［3］陳寶林.最優(yōu)化理論與算法[M].2 版.北京：清華大學(xué)出版社，2005：452-459.

［4］樊迅,闞樹林,邊瀟.電抗器裝配生產(chǎn)線的作業(yè)分析與平衡研究[J].機(jī)械制造,49（557）:83-86.

［5］曾敏剛,李雙.電源適配器生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)改善與裝配線平衡[J].工業(yè)工程，13（6）：117-122.

［6］劉穎,靳志宏.多品種小批量生產(chǎn)環(huán)境下表面貼裝生產(chǎn)線的平衡優(yōu)化[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，38（2）:87-90.

［7］李同正，楊才君，孫林巖.混流裝配線平衡和排序問題研究綜述[J].河南科學(xué)，30（7）:900-906.