王庭兵

(西安交通大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710049)

0 引言

核電廠安全級控制系統(tǒng)主要由現(xiàn)場控制站、安全顯示站、網(wǎng)關(guān)站、工程師站等組成，以上各系統(tǒng)由一些基礎(chǔ)模塊部件組成，如基礎(chǔ)背板、信號輸出模塊、信號輸出模塊、擴(kuò)展模塊、通信模塊、控制模塊、調(diào)理模塊等。不同模塊執(zhí)行不同的功能，如數(shù)據(jù)采集、邏輯處理、運(yùn)算，轉(zhuǎn)換、隔離、信號分配等，是執(zhí)行功能的核心部件。無論涉及何種模塊，組裝都是必須完成的過程，是儀控產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的必經(jīng)環(huán)節(jié)，只有模塊裝配完成后，才能在不同的功能控制柜上發(fā)揮相應(yīng)的作用。模塊裝配的效率會(huì)直接影響整個(gè)項(xiàng)目的供貨進(jìn)度，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下提高模塊裝配效率是生產(chǎn)環(huán)節(jié)提質(zhì)增效的重要手段。

1 PDCA循環(huán)法概述

PDCA是解決問題的一種重要工具和方法，主要包括4個(gè)階段：

(1)P階段(Plan，計(jì)劃階段)。計(jì)劃職能包括目標(biāo)和方針的確定，以及活動(dòng)實(shí)施計(jì)劃的制訂。

(2)D階段(Do，執(zhí)行階段)。根據(jù)已知的信息進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和工程實(shí)施。

(3)C階段(Check，檢查階段)。包括4C管理：Check(檢查)，Communicate(溝通)，Clean(清理)，Control(控制)，根據(jù)上一階段的設(shè)計(jì)和實(shí)施情況對過程和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)視和測量，并報(bào)告結(jié)果。

(4)A階段(Action，處理階段)。包括2A：Act(執(zhí)行，對總結(jié)檢查的結(jié)果進(jìn)行處理)，Aim(按照目標(biāo)要求行事，如改善、提高)。

2 計(jì)劃階段

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查

某核電項(xiàng)目工程樣機(jī)包含控制機(jī)柜40臺(tái)，涉及模塊種類30種，數(shù)量5000余張。由于該項(xiàng)目有嚴(yán)格的工程時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求，在模塊裝配工藝復(fù)雜、產(chǎn)品數(shù)量眾多、種類復(fù)雜、人員有限、時(shí)間緊迫的情況下，按工程節(jié)點(diǎn)完成全部模塊裝配十分重要，因此在此過程中急需提高工作效率。

對該工程樣機(jī)中模塊裝配耗費(fèi)時(shí)間較多的模塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表1。

表1 某工程樣機(jī)模塊裝配時(shí)間統(tǒng)計(jì)

項(xiàng)目計(jì)劃要求在5個(gè)工作日內(nèi)完成任務(wù)，該模塊需要安排18人進(jìn)行裝配，人力耗費(fèi)較大。綜上所述，問題的癥結(jié)是模塊裝配效率低。

2.2 目標(biāo)設(shè)定

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，以提高模塊裝配效率為突破點(diǎn)。經(jīng)調(diào)查，當(dāng)前該模塊的組裝效率為28min/塊；設(shè)定目標(biāo)，將該模塊裝配時(shí)間縮短為≤10min/塊。

2.3 要因確認(rèn)

為了確認(rèn)模塊裝配在各個(gè)工藝環(huán)節(jié)對裝配時(shí)間的影響因素，針對問題癥結(jié)開展原因收集，按照生產(chǎn)制造五要素5MIE(人、機(jī)、料、法、環(huán))的影響因素，采用頭腦風(fēng)暴法，列出可能對生產(chǎn)裝配效率產(chǎn)生影響的原因，采用統(tǒng)計(jì)分析、測量數(shù)據(jù)對比、現(xiàn)場實(shí)踐操作、現(xiàn)場環(huán)境模擬和試驗(yàn)、觀察操作方法等手段對末端原因進(jìn)行逐一分析和確認(rèn)，具體如下。

2.3.1 人員配置情況

全年人員招聘計(jì)劃為4人，實(shí)際到崗人數(shù)為4人，完成率100%，人員招聘計(jì)劃按時(shí)完成。全年生產(chǎn)裝配員工共計(jì)38人，離職人數(shù)為2人，占比5.2%，不影響總體生產(chǎn)進(jìn)度安排。

結(jié)論：人員配置到位，非要因。

2.3.2 人員培訓(xùn)情況

全年包括能力提升培訓(xùn)10次，項(xiàng)目產(chǎn)前培訓(xùn)2次，各類專業(yè)培10次，合計(jì)22次，參加人員比例約為98%。

結(jié)論：培訓(xùn)次數(shù)及參訓(xùn)人數(shù)均按計(jì)劃完成，非要因。

2.3.3 人員資格差異

生產(chǎn)裝配員工共38人，其中有技師職稱2人、高級工職稱6人，其余為中級工職稱。部分裝配員工為新入職的員工，由于技能還不熟練，對裝配效率有一定影響。通過統(tǒng)計(jì)和分析發(fā)現(xiàn)，此部分技能不熟練的員工占比較少(4～5人)。

結(jié)論：人員資格差異，非要因。

2.3.4 基礎(chǔ)設(shè)施配置

裝配模塊時(shí)，采用手動(dòng)流水作業(yè)，模塊裝配車間采用5臺(tái)防靜電桌配置成手動(dòng)流水線。該裝配車間共6條生產(chǎn)線，目前能滿足所有項(xiàng)目的模塊裝配需求。

結(jié)論：基礎(chǔ)設(shè)施配置不完善，非要因。

2.3.5 裝配和搬運(yùn)工具

操作人員采用的擰緊工具和轉(zhuǎn)運(yùn)工具(如手動(dòng)螺絲刀、尖嘴鉗、活動(dòng)扳手、小推車等)，在模塊裝配中對部分模塊裝配時(shí)需要緊固螺釘?shù)墓ば蜻M(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見表2。

表2 模塊裝配螺釘緊固工序及螺釘數(shù)量統(tǒng)計(jì)

通過觀察操作人員裝配和轉(zhuǎn)運(yùn)模塊的方法，經(jīng)過分析、統(tǒng)計(jì)、工時(shí)測算得出數(shù)據(jù)如下：①使用手動(dòng)螺絲刀拆除模塊螺釘?shù)钠骄鶗r(shí)間為10s/顆；②安裝和擰緊模塊螺釘?shù)臅r(shí)間為13～15s/顆；③使用通用防靜電箱轉(zhuǎn)運(yùn)模塊時(shí)，每個(gè)防靜電箱存放約20張3U模塊，每張模塊中間必須增加防靜電泡沫緩沖隔開，模塊存放和轉(zhuǎn)運(yùn)耗費(fèi)時(shí)間長；④在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，由于防靜電箱中的模塊未固定，容易出現(xiàn)移動(dòng)，產(chǎn)生碰撞，可能造成損壞，影響模塊質(zhì)量。

結(jié)論：裝配和搬運(yùn)工具不適用，是要因。

2.3.6 裝配工序不合理

安全級DCS系統(tǒng)中的功能模塊，在內(nèi)外部結(jié)構(gòu)及裝配流程方面具有不同的特點(diǎn)。根據(jù)對功能模塊裝配特點(diǎn)的分析，對該模塊的裝配工序及用時(shí)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，見表3。

表3 模塊裝配工序及工時(shí)統(tǒng)計(jì)

(續(xù))

對操作人員裝配模塊時(shí)進(jìn)行觀察、分析和工時(shí)測算，得出結(jié)論：加工工序的先后順序?qū)ρb配效率有較大影響。

結(jié)論：模塊裝配工序分工不合理，是要因。

2.3.7 缺少標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程

目前，模塊裝配根據(jù)不同的模塊結(jié)構(gòu)分別設(shè)置了不同的工藝流程，根據(jù)前面的模塊類型分類分別設(shè)置了三種工藝流程。這三種工藝流程對優(yōu)先級邏輯選擇模塊的裝配描述均較為籠統(tǒng)，且不夠詳細(xì)，裝配人員在裝配該模塊時(shí)，由于缺少該模塊的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程，對于某些細(xì)小的步驟理解不夠到位，裝配過程進(jìn)展緩慢。

結(jié)論：缺少標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程會(huì)直接影響裝配效率，是要因。

通過以上原因分析，最后確認(rèn)三個(gè)要因如下：①裝配和搬運(yùn)工具不匹配；②裝配工序不合理；③缺少標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程。

2.4 對策制定

根據(jù)以上確定的三個(gè)要因，針對缺少標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程和裝配工序不合理，主要通過優(yōu)化當(dāng)前工藝流程、制定合理的流程，根據(jù)優(yōu)化以后的流程通過編制標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)指導(dǎo)書實(shí)現(xiàn)固化，同時(shí)對當(dāng)前的裝配和轉(zhuǎn)運(yùn)工具優(yōu)化選型。

3 執(zhí)行階段

制定對策表后，按照對策落實(shí)措施，具體做法如下。

3.1 進(jìn)行裝配工具調(diào)研

選取適用于模塊裝配螺釘擰緊力矩要求的工具，見表4。

使用扭力測試儀對選型的電動(dòng)工具進(jìn)行扭力測試，測試結(jié)果均達(dá)到扭力要求。

3.2 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)運(yùn)工具

對各類模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、測量尺寸，設(shè)計(jì)和制作對應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)工具。為了滿足模塊轉(zhuǎn)運(yùn)的高效率和庫房存放物料數(shù)量的最大化，根據(jù)現(xiàn)有貨架尺寸的要求對PCBA/模塊防靜電周轉(zhuǎn)箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后確定防靜電周轉(zhuǎn)箱尺寸為:長570mm×寬370mm×高300mm。

3.3 優(yōu)化工序

優(yōu)化設(shè)計(jì)工序，實(shí)現(xiàn)工序同步，減少等待時(shí)間，提高效率，如圖1所示。

該模塊配置裝配人員4人。A、B、C三道工序由員工甲、乙、丙3人同時(shí)開始加工，實(shí)現(xiàn)工序同步。待B、C工序完成后，D工序員工丁開始加工。由于D為該模塊裝配的瓶頸工序，耗時(shí)較多，因此在B、C工序部分完成時(shí)，將加工B、C工序的員工乙和丙調(diào)配到E和F、G、H、I、J工序進(jìn)行加工(E工序耗時(shí)為120s，F(xiàn)、G、H、I、J工序耗時(shí)為113s)，可以基本達(dá)到工序同步，同時(shí)完成裝配。D工序原材料(B、C工序的產(chǎn)品)待用盡時(shí)，再將乙和丙員工調(diào)配到B、C工序加工。如此進(jìn)行循環(huán)，直至完成整個(gè)裝配工作。

表4 螺釘擰緊工具及力矩要求對應(yīng)表

該生產(chǎn)模式借鑒精益生產(chǎn)中分割作業(yè)單元生產(chǎn)方式(分工作業(yè)+相互協(xié)助)，降低了生產(chǎn)資源的需求(如機(jī)器設(shè)備、工具、場地的投入)，生產(chǎn)柔性好，適合多品種、小批量式生產(chǎn)需求。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)流程建立

制作標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程和示意圖，并按照流程實(shí)施，記錄完成時(shí)間。

4 檢查階段

通過對策實(shí)施，對目前項(xiàng)目模塊生產(chǎn)的裝配時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過改進(jìn)，模塊裝配效率有較大提高，模塊裝配平均時(shí)間由之前的28min降到9.78min，裝配效率提高了65%，達(dá)到預(yù)期目的。

5 處理階段

通過本次改進(jìn)取得了一定的成果，在結(jié)合之前模塊裝配經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制定以下鞏固措施：

(1)將電動(dòng)扭力螺絲刀和扭力測試儀確定為模塊裝配標(biāo)準(zhǔn)工具，納入生產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)一管理，將模塊轉(zhuǎn)運(yùn)車和防靜電周轉(zhuǎn)箱形成標(biāo)準(zhǔn)化配置，形成模塊裝配的標(biāo)準(zhǔn)資源配置。

(2)培訓(xùn)操作人員使用標(biāo)準(zhǔn)化工具。在新的裝配工藝流程和方法下，裝配員工熟練使用工具，裝配效率維持在目標(biāo)值以上。

6 結(jié)語

PDCA循環(huán)管理法作為一種過程管理工具，在核電安全級儀控產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用和實(shí)踐，為保障項(xiàng)目的進(jìn)度和管控過程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等起到積極作用且效果良好。

在核電的儀控生產(chǎn)中，企業(yè)應(yīng)充分借鑒PDCA循環(huán)法的精髓，邊計(jì)劃、邊執(zhí)行、邊檢查、邊總結(jié)、邊改進(jìn)。采用PDCA循環(huán)法可有效改善生產(chǎn)方式，使項(xiàng)目推動(dòng)更加順暢，有效保障供貨節(jié)點(diǎn)，在核級儀控生產(chǎn)中得到了很好的實(shí)踐和應(yīng)用。