鄧義江

摘要：生產(chǎn)線平衡研究一直以來都是制造業(yè)生產(chǎn)車間提高生產(chǎn)效率的一項重要課題。文章以WH公司燃?xì)獠膳療崴鳟a(chǎn)品生產(chǎn)線為研究背景，通過改進(jìn)車間布局將總裝流水線和離散部裝生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行重組，使該生產(chǎn)線平衡率由改善前的65%提升到90.1%，從而達(dá)到改善效果。

Abstract： Production line balance research has always been an important issue in manufacturing production workshops to improve production efficiency. The article takes the production line of gas heating water heater products of WH company as the research background， and reorganizes the assembly line and the discrete part production area by improving the layout of the workshop， so that the balance ratio of the production line is increased from 65% before improvement to 90.1%， thus achieving the improvement effect.

關(guān)鍵詞：燃?xì)鉄崴魃a(chǎn)線;車間布局;生產(chǎn)線平衡率

Key words： gas water heater production line;workshop layout;production line balance rate

0? 引言

生產(chǎn)線平衡研究作為工業(yè)工程學(xué)科領(lǐng)域的一個重要課題已廣泛運(yùn)用于國內(nèi)各制造業(yè)。生產(chǎn)線平衡研究主要是為了減少生產(chǎn)時間上的浪費(fèi)，降低成本，提高質(zhì)量和生產(chǎn)率。[1]楊坤運(yùn)用工業(yè)工程方法對集裝箱后端框裝配線進(jìn)行分析，同時運(yùn)用Flexsim仿真軟件進(jìn)行改善從而提高了生產(chǎn)線平衡率。[2]劉雪豪采用動作研究和作業(yè)測定等方法對剎車助力器裝配生產(chǎn)線進(jìn)行研究從而提高了生產(chǎn)線平衡率。[3]周康渠通過秒表測時法和flexsim仿真技術(shù)對微耕機(jī)包裝線進(jìn)行合理排序，最終提高了該包裝線的生產(chǎn)線平衡率。李柯運(yùn)用0-1整數(shù)規(guī)劃模型通過Lingo軟件求出H公司生產(chǎn)線各工序的分配排布，減少工作站數(shù)量，進(jìn)而提高了生產(chǎn)線平衡率，提高了生產(chǎn)效率。[5]夏緒輝對再制造拆卸服務(wù)生產(chǎn)線運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化模型，并提出了一種改進(jìn)型教與學(xué)的優(yōu)化算法，對比該算法與遺傳算法以證明改進(jìn)型的算法能夠更有效的提高該類生產(chǎn)線的生產(chǎn)平衡率。[6]趙晏林運(yùn)用遺傳算法對某家具生產(chǎn)線進(jìn)行分析研究，通過MATLAB編程得出最優(yōu)生產(chǎn)線工序分布情況，從而降低生產(chǎn)節(jié)拍、提供生產(chǎn)線平衡率。[7]袁清和基于某煤礦主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)，運(yùn)用人機(jī)作業(yè)分析來降低瓶頸工序時間，將串行作業(yè)改為并行作業(yè)，降低作業(yè)人員的動作浪費(fèi)，最終提高生產(chǎn)線平衡率。[8]林珊對某裝配生產(chǎn)線運(yùn)用六西格瑪管理分析，從質(zhì)量管理的角度分析，從而提升生產(chǎn)線平衡率。[9]

以上文獻(xiàn)均利用了基礎(chǔ)工業(yè)工程方法、仿真軟件、算法模型進(jìn)行生產(chǎn)平衡率優(yōu)化。雖然國內(nèi)外眾多學(xué)者對于生產(chǎn)線平衡的優(yōu)化所采取的方法逐漸往算法，計算機(jī)仿真技術(shù)方向進(jìn)行研究，但是具體問題應(yīng)當(dāng)具體分析。仿真和算法由于生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜性，往往存在增加約束條件，將模型過于抽象而使得模型的計算結(jié)果未能滿足實際生產(chǎn)的需要。文章以WH公司燃?xì)鉄崴魃a(chǎn)線進(jìn)行研究背景，以車間布局實際情況角度出發(fā)，與車間管理部門和作業(yè)人員運(yùn)用基礎(chǔ)工業(yè)工程的方法來改進(jìn)生產(chǎn)線，從而提高生產(chǎn)線平衡率。

1? 企業(yè)現(xiàn)狀及問題分析

WH公司是國內(nèi)A股上市公司，公司成立于1993年8月，已發(fā)展成為國內(nèi)熱水器、廚房電器、熱水系統(tǒng)專業(yè)制造龍頭企業(yè)，在順德、中山、高明、合肥等地?fù)碛衅叽笊a(chǎn)制造基地，占地面積超過100萬平方米，年產(chǎn)能超過1500萬臺。B廠區(qū)成立于2014年5月主要包括兩用爐總裝車間和配件事業(yè)部，隨著煤改氣政策的實施兩用爐的市場需要也在逐漸增加，同時激烈的市場競爭使產(chǎn)品的利潤空間越來越小，公司必須在增加產(chǎn)能的基礎(chǔ)上通過降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量來應(yīng)對市場的變化。

公司的兩用爐產(chǎn)品具有多種規(guī)格，其中B202燃?xì)獠膳療崴髟谒袩崴飨盗挟a(chǎn)品中最具有代表性，該款產(chǎn)品的裝配工藝成熟，訂單數(shù)量最多，最具有代表性，所以本文選擇B202燃?xì)鉄崴鞯纳a(chǎn)流程進(jìn)行研究，對裝配過程中的物料流和信息流進(jìn)行分析和改善。兩用爐主要由總裝生產(chǎn)線和部裝生產(chǎn)線組成，其中總裝生產(chǎn)線是自動化流水線，部裝生產(chǎn)線是手工操作，原材料零件一部分直接由倉庫運(yùn)輸?shù)娇傃b生產(chǎn)線，一部分運(yùn)輸?shù)讲垦b生產(chǎn)線經(jīng)人工組裝完成后通過物料車運(yùn)送到總裝生產(chǎn)線旁的固定工作站，本文針對總裝車間的總裝生產(chǎn)線和部裝生產(chǎn)線進(jìn)行研究?？傃b線包括以下工序：①裝底框總成，膨脹水箱;②裝空氣箱組件，風(fēng)壓開關(guān)，燃燒器總成，燃燒室組件;③裝排煙罩組件，主換熱器總成，燃燒室蓋板，風(fēng)機(jī)接頭，采暖回水、出水管組;④裝脈沖點火器固定板，插風(fēng)機(jī)線、極限溫控器和風(fēng)壓開關(guān)線;⑤裝膨脹水管組件，底托盤組件;⑥插風(fēng)壓管，裝循環(huán)水泵，比例閥總成;⑦裝水泵出水管組，進(jìn)氣管管組，脈沖點火器總成，校緊螺母;⑧裝空氣箱右側(cè)板總成，插線;⑨插線，裝限流環(huán)，裝電控盒總成;⑩固定電源線，接地線，扎線;11氣密性檢測;12裝采暖供水管，壓力表，卡式溫度探頭，空氣箱左側(cè)板，校緊螺母;13綜合檢測;14裝空氣箱蓋板，防塵蓋，膠粒，套外殼總成;15點防拆漆，貼電路圖，裝電控盒后蓋，外殼總裝;16電氣檢測;17清潔;18貼標(biāo)簽，外觀檢測;19包裝。部裝線包括以下工序：20外殼部裝;21水泵部裝;22主換器部裝;23燃燒器組件部裝;24燃燒室部裝，燃燒室蓋板部裝;25顯示盒部裝;26蓋板部裝，左右側(cè)板部裝;27排煙罩組件部裝;28空氣箱部裝。通過對總裝線和部裝線的各工序進(jìn)行測定工時，將兩類生產(chǎn)線各工序工時匯總后如表1所示。

生產(chǎn)線平衡率是衡量產(chǎn)品整條生產(chǎn)線各個工位工作內(nèi)容分配是否合理的重要指標(biāo)，通常用生產(chǎn)線平衡率的高低來判斷是否需要改善。它的量化公式定義為：全部工作站時間總和Ti與瓶頸工作站節(jié)拍CT*工作站K的比值，其計算公式為：

2? 車間布局改善及效果分析

燃?xì)獠膳傃b車間的布局存在著一定的不合理現(xiàn)象，物流情況是，由供應(yīng)商供貨的原材料進(jìn)入原材料倉庫，原材料倉庫將不需要部裝的零件直接運(yùn)往總裝流水線，一部分由物料員運(yùn)送到部裝區(qū)，經(jīng)過部裝區(qū)加工以后放到特定的物流搬運(yùn)車，根據(jù)零部件的特點不一樣選用不同的運(yùn)輸設(shè)備，在由物料員運(yùn)送到相應(yīng)的總裝工位，其中存在著必要非增值搬運(yùn)的浪費(fèi)，由于存在中間在制品，部裝區(qū)員工生產(chǎn)過快就會造成大量的堆積，如果不能及時供應(yīng)總裝區(qū)相對應(yīng)的工位，就會對總裝區(qū)產(chǎn)生停線的影響。通過車間布局圖和工藝程序圖，該產(chǎn)品存在著7個部裝區(qū)也就是說存在著與之相對應(yīng)的7個總裝工位，因為總裝工位采用的是自動化流水線，所以有一道工序生產(chǎn)多余的產(chǎn)品或是缺料都會造成產(chǎn)線的停止。由于部裝區(qū)采用離散型手工人工操作臺，缺少標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)設(shè)備和條件，對于產(chǎn)品的質(zhì)量會造成一定的影響同時在搬運(yùn)過程中也會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。由于布局不合理同時也對工人的加工時間造成了影響，產(chǎn)生了一定量的浪費(fèi)。

經(jīng)過實際測量和數(shù)據(jù)表明總裝流水線左側(cè)具有將部裝區(qū)每個工位嵌入總裝流水線的空間條件，運(yùn)用“5W1H”和“ECRS”分析技術(shù)將離散部裝區(qū)的每個工位與對應(yīng)的總裝工位合并和調(diào)整排序。將離散型部裝生產(chǎn)區(qū)和總裝流水線合并以后，在原有總裝流水線19個工位增加了兩個總裝工位變?yōu)?1個工位，將部裝工位由原來的9個工位減少到4個工位，此4個部裝工位為總裝流水線中的8個工位提供半成品，其中有4個總裝工位與部裝工位是通過直線型流水線和單元的方式共建，這4個總裝工位與部裝工位之間由通道連接沒有搬運(yùn)。

對于瓶頸工序綜合檢測工位進(jìn)行分析。該工位主要是對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行全面的檢測，工作內(nèi)容多，需要人員與設(shè)備的共同配合來完成，對于檢測設(shè)備和檢測設(shè)備以前各個工位的操作加工設(shè)備都有嚴(yán)格的要求。對于綜合檢測工位前面的12個工位的一次產(chǎn)品合格率要求嚴(yán)格，一旦檢測出問題產(chǎn)品不僅增加了綜合檢測崗位的工作時間同時需要返工或者重組，影響產(chǎn)品質(zhì)量。對影響綜合檢測工位工時的因素進(jìn)行匯總，增加檢測時間的原因主要有檢測設(shè)備本身工作效率的因素，員工技能不夠熟練，產(chǎn)品質(zhì)量問題是最重要的影響因素其中包括供水能力不足、啟動故障、溫度傳感器不能正常工作、風(fēng)壓開關(guān)、風(fēng)機(jī)或排煙系統(tǒng)故障、顯示板故障、電源驅(qū)動故障等。

通過收集、記錄、分析相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，造成綜合檢測崗位時間增多的原因主要有產(chǎn)品質(zhì)量一次性合格率低、檢測設(shè)備和加工設(shè)備效率低、工作人員相關(guān)技能薄弱，針對問題產(chǎn)生的原因采取針對性改善措施包括應(yīng)用全面質(zhì)量管理加強(qiáng)對產(chǎn)品重量的改善，采用全員設(shè)備維護(hù)提高機(jī)器設(shè)備利用率，加強(qiáng)對組織員工的培訓(xùn)提升操作能力和精益思想，改善后的瓶頸工位工作時間由原來的135秒減少為108秒。

綜上，將總裝生產(chǎn)線和部裝生產(chǎn)線合并調(diào)整后的工位工時與瓶頸工位改善后的工時進(jìn)行匯總，得出改善后工位信息情況如表2所示。

3? 結(jié)論

①改善前產(chǎn)品總裝生產(chǎn)線一共有19個工位、20名工業(yè)人員，各工位工時總和為1881秒，部裝區(qū)一共有9個工位、10名作業(yè)人員，各工位工時總和為600秒，總裝區(qū)和部裝區(qū)一共有28個工位各工位、30名作業(yè)人員，工時總和為2481秒，瓶頸工位工時為135秒。改進(jìn)前生產(chǎn)線平率為65.6%。②通過車間流水線布局改善和工藝流程重組、精益員工培養(yǎng)、設(shè)備全面維護(hù)等對企業(yè)進(jìn)行精益生產(chǎn)改善，改善后總裝流水線一共有21個工位、22名作業(yè)人員，部裝工位有4個、5名作業(yè)人員，一共25個工位27名作業(yè)人員，工時總和為2433秒，瓶頸工位工時為108秒。改進(jìn)后生產(chǎn)線平衡率為90.1%。③文章運(yùn)用改進(jìn)車間布局的方法來對WH公司燃?xì)獠膳療崴魃a(chǎn)線進(jìn)行改善研究，通過總裝生產(chǎn)線與部裝生產(chǎn)線的合并調(diào)整工位之間的距離來減少生產(chǎn)時間的浪費(fèi)，從而提高生產(chǎn)線平衡率，并最終提高了產(chǎn)能。且生產(chǎn)線平衡率達(dá)到了90.1%，說明該布局方式是具有科學(xué)性和合理性，證明了該方法對于WH公司的生產(chǎn)線改進(jìn)效果是很有效的。

參考文獻(xiàn)：

[1]易樹平.基礎(chǔ)工業(yè)工程[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]楊昆，任思達(dá)，李佳明，謝陳華.基于工業(yè)工程的集裝箱后端框裝配線的平衡[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2018，18（35）：140-144.

[3]劉雪豪，黃哲宇，王秀紅.剎車助力器裝配生產(chǎn)線平衡與動作研究[J].河南科技，2018（11）：56-59.

[4]周康渠，楊坤，游思琦.HTBS微耕機(jī)包裝線仿真與優(yōu)化[J].工業(yè)工程，2019，22（01）：79-84，107.

[5]李柯.基于0-1整數(shù)規(guī)劃的H公司生產(chǎn)線平衡率優(yōu)化研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（24）：143-144.

[6]夏緒輝，周萌，王蕾，曹建華.再制造拆卸服務(wù)生產(chǎn)線及其平衡優(yōu)化[J].計算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2018，24（10）：2492-2501.

[7]趙晏林，何曉艷，何潔.基于遺傳算法的家具生產(chǎn)線優(yōu)化設(shè)計[J].林產(chǎn)工業(yè)，2018，45（05）：59-64.

[8]袁清和，聶鵬輝，賈順，任大偉，于文濤.基于均衡生產(chǎn)的煤礦主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)關(guān)鍵工序效率優(yōu)化[J].工業(yè)工程，2018，21（02）：47-54.

[9]林珊.六西格瑪管理在裝配線平衡中的運(yùn)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2018（03）：186-187.