李明輝，石宇強(qiáng)，蔡炳萬，鄭露萍

LI Ming-hui, SHI Yu-qiang, CAI Bing-wan, ZHENG Lu-ping

（西南科技大學(xué)，綿陽 621010）

0 引言

我國是世界包裝制造和消費(fèi)大國，包裝制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，然而隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，市場競爭的進(jìn)一步加劇，包裝制造業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。“質(zhì)量、效率、交貨期、成本”等各項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)化成為提升競爭力的關(guān)鍵因素。

中小包裝企業(yè)是我國包裝行業(yè)的主體，包裝產(chǎn)品質(zhì)量低，專業(yè)化水平低，多屬于勞動(dòng)密集型的加工廠，因此運(yùn)用工業(yè)工程(IE)方法優(yōu)化其質(zhì)量、成本、效率等制造系統(tǒng)指標(biāo)，推行精益生產(chǎn)對(duì)于提升其競爭力具有重要意義。

IE理論方面，齊二石教授等國內(nèi)專家學(xué)者在分析我國工業(yè)工程應(yīng)用實(shí)際及“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”的工業(yè)化發(fā)展模式的基礎(chǔ)上提出了“IE+IT”的理念與方法[1]，強(qiáng)調(diào)工業(yè)工程及企業(yè)信息化是制造企業(yè)提升競爭力的最有效手段。

本文通過IE實(shí)踐認(rèn)為，IE+IT的實(shí)質(zhì)是：IE改善過程的IT化，即在做傳統(tǒng)IE改善（如工作研究、設(shè)施規(guī)劃、人因工程等方面）中，借助于相關(guān)的分析軟件及IT工具不但能提高IE推行效率，還能保證分析結(jié)果以及方案設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性；對(duì)現(xiàn)代IE方法（如運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程、系統(tǒng)建模與仿真等）更需要有相關(guān)的輔助決策分析軟件。

1 實(shí)例研究

下面以某包裝制造企業(yè)的EPE生產(chǎn)系統(tǒng)為例進(jìn)行實(shí)證研究，對(duì)所提出的IE+IT優(yōu)化方法進(jìn)行驗(yàn)證。

1.1 對(duì)企業(yè)車間生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析

根據(jù)表1，圖1、圖2對(duì)車間生產(chǎn)進(jìn)行初步分析，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品加工周期為19328s，其中包含大量的搬運(yùn)時(shí)間與加工等待。同時(shí)產(chǎn)品物料重復(fù)搬運(yùn)現(xiàn)象嚴(yán)重，搬運(yùn)次數(shù)占總活動(dòng)次數(shù)的55%。

圖1 各活動(dòng)時(shí)間占比分布

圖2 各活動(dòng)次數(shù)占比分布

圖3 達(dá)寶易軟件動(dòng)作分析

圖4 工時(shí)分布山積表

圖5 產(chǎn)能分布

圖6 數(shù)據(jù)錄入

進(jìn)一步分析，使用達(dá)寶易軟件分別對(duì)切割、沖壓、挑花、粘合、包裝工序進(jìn)行工時(shí)統(tǒng)計(jì)，繪制山積表并計(jì)算產(chǎn)能如圖5所示。發(fā)現(xiàn)該車間的瓶頸工位為沖壓&挑花工位，其產(chǎn)能僅為5922件/天，而其上游切割工位產(chǎn)能為28893件/天，相差懸殊，存在大量在制品等待。

圖7 Flexsim深加工現(xiàn)場仿真

本次仿真中，仿真周期與實(shí)際生產(chǎn)周期相差800秒，模擬誤差4%，仿真數(shù)據(jù)具有參考值，可作為改善前基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用于改善后評(píng)價(jià)。

1.2 改善思路

深加工車間現(xiàn)狀分析完成后，將問題分析匯總?cè)缦拢唧w思路形成如圖8所示。

圖8 改善思路圖

運(yùn)用工序重排的方法設(shè)立挑花工位以均衡負(fù)荷，并運(yùn)用人因工程進(jìn)行工作臺(tái)設(shè)計(jì)；

結(jié)合合并簡化原則對(duì)沖壓刀模進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2 改善過程

2.1 設(shè)立挑花工作臺(tái)

2.1.1 確定思路

針對(duì)以上問題，利用頭腦風(fēng)暴與5W1H（表1）結(jié)合，明確改善思路：

固定挑花工人，實(shí)現(xiàn)沖壓與挑花并行作業(yè)，減少不必要加工等待；

應(yīng)用動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則，促使工人雙手同時(shí)反向作業(yè)，設(shè)定工位U型布局；

利用人因工程，設(shè)計(jì)挑花工位工作臺(tái)，降低工人疲勞程度、提高效率；利用重力原則采用斜槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取消作業(yè)間搬運(yùn)；成品及廢料統(tǒng)一集裝，取消工人收集整理，減少重復(fù)搬運(yùn)。

2.1.2 確定尺寸

按照上述思路，結(jié)合人因工程，確定工位各尺寸（表2），完成工位設(shè)計(jì)方案一與方案二，并用CAD繪制如圖9、圖10所示。

表1 5W1H提問

表2 工位各尺寸

圖9 方案一

圖10 方案二

3.1.3 效果評(píng)估

方案設(shè)計(jì)后，運(yùn)用MOD法分別對(duì)方案一、方案二進(jìn)行改善后操作時(shí)間分析，得到模特分析表3、表4。從表中可看出改善后方案一用時(shí)4.51秒，與改善前7.23秒相比，效率提高37.62%；方案二用時(shí)4.77秒，效率提高34.02%。若只考慮效率提高，方案一較優(yōu)。

3.1.4 方案對(duì)比

實(shí)際生產(chǎn)中，最終方案的實(shí)施并不僅僅考慮效率提高，還必須綜合考慮成本、員工舒適度等方面。運(yùn)用系統(tǒng)工程中層次分析法對(duì)兩種改善進(jìn)行評(píng)價(jià)，過程如下：

邀請車間主任、車間工人一起選取評(píng)定指標(biāo)；

根據(jù)評(píng)定指標(biāo)，按照層次分析法構(gòu)建遞階層次模型圖，如圖11所示。

表3 方案一模特分析表

表4 方案二模特分析表

圖11 層次分析法構(gòu)建遞階層次模型圖

參考車間主任意見，協(xié)同車間工人對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重設(shè)立，得到判斷矩陣表5。

表5 判斷矩陣

根據(jù)判斷矩陣表5，計(jì)算合成權(quán)重，得到方案評(píng)定表6。

表6 方案評(píng)定表

根據(jù)方案評(píng)定表，選定方案一為實(shí)施方案。

3.3 改善效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過整體改善之后，對(duì)整個(gè)車間運(yùn)用Flexsim（圖12）仿真結(jié)合實(shí)際改善效果，繪制改善后產(chǎn)能分布圖13、加工等待時(shí)間對(duì)比圖14、搬運(yùn)等待時(shí)間對(duì)比圖15，并匯總改善效果如表7所示。

圖12 改善后效果仿真

圖13 產(chǎn)能分布

圖14 加工等待對(duì)比圖

圖15 搬運(yùn)等待對(duì)比圖

表7 改善前后效果對(duì)比匯總（單位：秒）

4 結(jié)論

本文利用傳統(tǒng)IE和計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合的方法，即IE+IT的有效結(jié)合，優(yōu)化了中小包裝企業(yè)生產(chǎn)工藝流程，規(guī)范了人員操作，提升了人機(jī)利用率、產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，進(jìn)而提升了車間總體效率，從而實(shí)現(xiàn)中小包裝企業(yè)管理的實(shí)時(shí)化、精細(xì)化和可視化，提升綜合管理水平和競爭力。

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