陳梁、梁鋒

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州 545007）

0 引言

據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局近10 年數(shù)據(jù)，我國汽車制造業(yè)的產(chǎn)量總體呈現(xiàn)先升后降的趨勢，中國汽車制造業(yè)銷售利潤率整體亦呈下滑趨勢。汽車企業(yè)為保持和提高有效競爭力，必須全方面降本增效。白車身制造是汽車制造的基礎(chǔ)，通常由一系列模塊化分總成生產(chǎn)線，按一定的時(shí)空邏輯順序聯(lián)結(jié)起來，以便完成復(fù)雜的裝配和加工工序。在整個(gè)制造過程中，無論是裝配加工，還是人員定額、質(zhì)量監(jiān)控、能源消耗及工位布置等，無一不與時(shí)序（Timing）相關(guān)。精準(zhǔn)的時(shí)序控制，可確保各模塊化的工序之間協(xié)調(diào)一致，精準(zhǔn)配合，提高生產(chǎn)效率，是汽車制造企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的決定性變量。因此，關(guān)于時(shí)序的研究及應(yīng)用相當(dāng)重要。

當(dāng)前，白車身制造正快速從純手工時(shí)代邁向基于自動(dòng)化設(shè)備的人機(jī)協(xié)作時(shí)代，人機(jī)交互復(fù)雜的裝配工位涉及大量人與自動(dòng)化設(shè)備的交互。該類工位工作內(nèi)容繁多，電氣邏輯控制復(fù)雜，安全防護(hù)等級強(qiáng)，通常是對應(yīng)模塊化生產(chǎn)線瓶頸工位。本研究選取某車型某生產(chǎn)線的其中一個(gè)人機(jī)交互復(fù)雜裝配焊接工位，基于關(guān)鍵鏈思想和工具對其時(shí)序進(jìn)行優(yōu)化分析。

1 裝配工位常用時(shí)序分析方法

1.1 經(jīng)驗(yàn)判斷法

經(jīng)驗(yàn)判斷法是指工程技術(shù)人員根據(jù)工程歷史資料，憑借自己或團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)、知識和綜合判斷能力，對某些動(dòng)作對象的時(shí)序發(fā)展趨勢做出判斷性預(yù)測的方法。

1.2 專家評估法

專家評估法不同于經(jīng)驗(yàn)評估法，是在缺乏歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和原始資料的情況下，通過各領(lǐng)域的專家，利用專業(yè)的知識預(yù)測對象發(fā)展變化過程。但因主觀因素占主導(dǎo)地位，其結(jié)果往往具有局限性的，很難做出精確判定，在實(shí)際時(shí)序分析中使用頻率不高。

1.3 秒表法

秒表法是指在一段時(shí)間內(nèi)，利用秒表或影像分析工具，對作業(yè)對象工作要素做出的連續(xù)觀測、記錄和分析研究。然后通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和一定的寬放規(guī)則，確定出該對象的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。秒表法只需組織專業(yè)工時(shí)人員、工藝人員或經(jīng)驗(yàn)豐富的工人進(jìn)行測量，簡單易用、無需特別學(xué)習(xí)或訓(xùn)練，在我國一般制造業(yè)應(yīng)用廣泛。應(yīng)用秒表法時(shí)間測試如表1 所示。

表1 秒表法時(shí)間測試案例

1.4 MTM 預(yù)定工時(shí)系統(tǒng)法

近年，越來越多的企業(yè)采用預(yù)定時(shí)間動(dòng)作系統(tǒng)法對量產(chǎn)車型的裝配工時(shí)進(jìn)行分析計(jì)算[1]。MTM 是預(yù)定時(shí)間動(dòng)作系統(tǒng)(PTS，Predetermined Motion-Time Standard)的代表方法[2]，是指實(shí)施某項(xiàng)特定工作所需要的時(shí)間依賴于所選定的工作方法，即“方法確定時(shí)間”，而時(shí)間是方法的函數(shù)[3]。應(yīng)用MTM 法賦值表案例如表2 所示。

表2 MTM 法賦值表案例

2 關(guān)鍵鏈及其在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

2.1 關(guān)鍵鏈技術(shù)

關(guān)鍵鏈（Critical Chain）是一種基于約束理論（Theory of Constraints）的項(xiàng)目管理方法，其概念于1997 年在艾力· 高德拉特（Eliyahu Goldratt）的書《關(guān)鍵鏈》中被提出，主要被用于宏觀層面項(xiàng)目管理進(jìn)度計(jì)劃和控制[4]。關(guān)鍵鏈技術(shù)的應(yīng)用，可以通過調(diào)整、壓縮和集中安全余量以縮短工期，也可以在項(xiàng)目管理中準(zhǔn)確找到關(guān)鍵點(diǎn)，從而在總體進(jìn)展情況中做出系統(tǒng)的管理和控制。

2.2 關(guān)鍵鏈與關(guān)鍵路徑

在邏輯上，關(guān)鍵鏈?zhǔn)菑年P(guān)鍵路徑法的基礎(chǔ)上延伸提煉而來的，與確定關(guān)鍵路徑的方法類似，但在步驟上有所區(qū)別。關(guān)鍵路徑法是直接找出所有路徑中最長的作為關(guān)鍵路徑，而關(guān)鍵鏈在找出關(guān)鍵路徑前先考慮瓶頸資源及資源平衡，最后形成的最長的路徑作為關(guān)鍵路徑。關(guān)鍵鏈?zhǔn)琼?xiàng)目管理技術(shù)的最新發(fā)展之一，相對于PERT（Program Evaluation Technique）和CPM（Critical Path Method），其突出點(diǎn)在于大大縮短完工概率的工期估計(jì)、考慮資源約束下的進(jìn)度計(jì)劃、簡潔直觀的緩沖管理機(jī)制[5]。

3 白車身制造時(shí)序分析一般方法及其缺陷

3.1 時(shí)序分析的一般方法

通常情況下，工藝工程師根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)節(jié)拍（JPH）、BOP（Bill of Process）及BOE （Bill of Equipment）等約束條件，在GMS（Global Manufacturing System）、JIT（Just In Time）及CPM（Critical Path Method）等系統(tǒng)方法指引下，初步制定工藝流程。然后按照5W1H 法及ECRS（取消、合并、重排和簡化）四大準(zhǔn)則[6]，使用經(jīng)驗(yàn)判斷法、專家評估法、秒表法及MTM 時(shí)間預(yù)定系統(tǒng)等時(shí)間測量方法，對工藝流程及時(shí)序進(jìn)行分析與改善，把紛繁復(fù)雜的現(xiàn)場一步步分解為不可再分割的，或分割后不受控的動(dòng)作元素。

3.2 時(shí)序分析缺陷

利用白車身分析時(shí)序方法可得出部分動(dòng)作元素間的順序關(guān)系，但無法準(zhǔn)確定量給出各動(dòng)作元素間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。傳統(tǒng)方法把整體分解為個(gè)體，屬于分解思維，但未能從整體考慮內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)和關(guān)系，缺少系統(tǒng)思維，忽視重點(diǎn)資源約束的情況，未能優(yōu)先解決約束條件的限制。

4 基于關(guān)鍵鏈的人機(jī)交互復(fù)雜裝配焊接工位時(shí)序優(yōu)化實(shí)現(xiàn)

4.1 常用時(shí)序分析案例

某白車身生產(chǎn)線1 號工位設(shè)計(jì)節(jié)拍為40JPH，設(shè)計(jì)運(yùn)行效率為90%，即單工位CT（Cycle Time）時(shí)間為81.0 s、雙工位CT時(shí)間為162.0 s，是典型的人機(jī)交互復(fù)雜裝配焊接工位。業(yè)內(nèi)通常采用旋轉(zhuǎn)臺或雙滑臺規(guī)劃布局，本例采用雙滑臺布局（圖1）。按裝配工位常用時(shí)序分析方法得出的時(shí)序分析如表3。

圖1 雙滑臺布局

表3 常用時(shí)序分析表

由表3 可以看到，按常用時(shí)序分析方法可以識別、分解各動(dòng)作細(xì)節(jié)，對各動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間評估確定最優(yōu)值，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，分析結(jié)果與生產(chǎn)線實(shí)際運(yùn)行基本符合。但是以下問題不可忽視：分析結(jié)果時(shí)間為149.5 s，標(biāo)準(zhǔn)CT 時(shí)間為162.0 s，即稼動(dòng)率為92.28%，存在較大浪費(fèi)。時(shí)序分析表動(dòng)作之間銜接邏輯不明顯，據(jù)此難以評估動(dòng)作邏輯合理性，以及提出迭代優(yōu)化方案。

4.2 基于關(guān)鍵鏈的時(shí)序分析案例

本文基于相同的1 號工位提出基于關(guān)鍵鏈的時(shí)序分析方法，梳理動(dòng)作邏輯順序。由圖2 可以看出，從開始至結(jié)束一共有6 條路徑，分別是：A 路徑（①-②-⑩），B 路徑（①-②-⑤-⑥-⑧），C 路徑（①-②-⑤-⑥-?-?-?-?-?-?），D 路徑（①-③-④-⑦-?-?-?-?-?-?），E 路徑（①-③-④-⑦-⑨），以及F 路徑（①-③-?）。

圖2 基于關(guān)鍵鏈的動(dòng)作邏輯分析

通過計(jì)算各路徑的時(shí)間參數(shù)，可確定D 路徑（①-③-④-⑦-?-?-?-?-?-?）是關(guān)鍵路徑，其他5 條路徑是非關(guān)鍵路徑。人工路徑A、B、E 和F 的時(shí)間代數(shù)和小，占關(guān)鍵路徑時(shí)間代數(shù)和比例的21.4%～41.5%，說明這4 條路徑有非常多的時(shí)間冗余和較多的效率浪費(fèi)。關(guān)鍵路徑有多達(dá)10 個(gè)串聯(lián)動(dòng)作，邏輯時(shí)序剛性，上一個(gè)動(dòng)作結(jié)束，下一動(dòng)作才能開始，若把動(dòng)作調(diào)整為并行，則能夠縮短關(guān)鍵路徑的完工時(shí)間。

經(jīng)過優(yōu)化的動(dòng)作邏輯分析如圖3 所示。該方案通過把雙滑臺方案調(diào)整為單滑臺方案（圖4），可減少工人在2 個(gè)滑臺工位間的步行時(shí)間，取消動(dòng)作?。同時(shí)，充分利用在人機(jī)配合工位的特點(diǎn)，把涂膠動(dòng)作移至人工空閑時(shí)間進(jìn)行，在時(shí)間賦值時(shí)設(shè)為0。優(yōu)化后的動(dòng)作邏輯簡單明了，其關(guān)鍵路徑為①-②-⑤-?-?-?-?，在動(dòng)作時(shí)間不變的情況下大大縮短了關(guān)鍵路徑長度，并把人工路徑效率提升至70%左右。優(yōu)化后的時(shí)序分析如表4 所示。

圖3 優(yōu)化后的動(dòng)作邏輯分析

圖4 基于關(guān)鍵鏈優(yōu)化后的單滑臺布局

表4 基于關(guān)鍵鏈優(yōu)化后的時(shí)序分析表

5 結(jié)束語

本研究在常用時(shí)序分析方法的基礎(chǔ)上，基于關(guān)鍵鏈的思想、方法和工具，對白車身人機(jī)交互復(fù)雜裝配工序進(jìn)行時(shí)序邏輯重構(gòu)，考察其迭代優(yōu)化方案，取得良好的工藝成果和經(jīng)濟(jì)效益。