模特分析法用于生產(chǎn)作業(yè)流程的再設(shè)計(jì)

張學(xué)龍，王軍進(jìn)

(桂林電子科技大學(xué)商學(xué)院，廣西桂林541004)

一、引言

生產(chǎn)作業(yè)流程是多個(gè)生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)的序列，經(jīng)過加工、運(yùn)送、裝配、檢驗(yàn)等一系列生產(chǎn)生產(chǎn)線活動(dòng)所構(gòu)成的路線其表現(xiàn)形式比較復(fù)雜。對生產(chǎn)流程優(yōu)化再設(shè)計(jì)的真正目的并不是對生產(chǎn)流程本身的改造，而是通過流程優(yōu)化形成獨(dú)特的并與其他企業(yè)相比略勝一籌的生產(chǎn)技術(shù)、組織管理、市場占有率等，以達(dá)到對流程的整合與簡化。繼日本豐田公司創(chuàng)造著名的“豐田生產(chǎn)方式”［1］之后，國內(nèi)外眾多學(xué)者針對不同的研究對象進(jìn)行了大量的案例研究。Womack等寫了介紹“豐田生產(chǎn)方式”的《改造世界的機(jī)器》一書，提出了作業(yè)測定法是生產(chǎn)線流程優(yōu)化的基本方法之一［2］。郭伏等使用作業(yè)測定技術(shù)通過案例研究制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)時(shí)間［3］。曾敏剛等以某企業(yè)電源適配器EA1xx型號產(chǎn)線為研究對象，通過模特法和秒表測時(shí)法測定流水線各工位的作業(yè)時(shí)間，找出了流水線上的瓶頸工位［4］。陶鵬等運(yùn)用工業(yè)工程的基本理論工作研究，對采伐聯(lián)合機(jī)作業(yè)進(jìn)行程序分析和作業(yè)測定，并測定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間［5］。張學(xué)龍運(yùn)用工序分析方法對GL公司核心產(chǎn)品的加工平面布局和生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化和再設(shè)計(jì)［6］。

本文以模特排時(shí)法為分析工具，以LJ公司的核心產(chǎn)品三極管生產(chǎn)測試線作業(yè)流程為分析對象，針對其生產(chǎn)作業(yè)流程測定工時(shí)，進(jìn)行優(yōu)化和再設(shè)計(jì)，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)流程和提高生產(chǎn)線平衡率。

二、LJ公司三極管生產(chǎn)測試線流程現(xiàn)狀分析

(一)三極管生產(chǎn)測試線作業(yè)流程現(xiàn)狀

LJ公司位于G市國家高新開發(fā)區(qū)信息產(chǎn)業(yè)園，注冊資金3 000萬元，是廣西區(qū)信息產(chǎn)業(yè)局重點(diǎn)招商引資項(xiàng)目，也是G市重點(diǎn)支持民營控股的信息網(wǎng)絡(luò)智能終端產(chǎn)品生產(chǎn)基地，一期占地面積45畝，二期軟件大廈面積60畝。公司主要以稅控機(jī)、外包軟件、SMT設(shè)計(jì)加工，系統(tǒng)集成、電子商務(wù)貿(mào)易為主營業(yè)務(wù)。長期以來生產(chǎn)經(jīng)營光通信、數(shù)字微波、超聲波系列和無線電半導(dǎo)體專用設(shè)備等。

三極管生產(chǎn)測試線的作業(yè)流程是在插件車間中將PCBA板指定位置插上指定元件，并把多余的元件腳剪掉，插完原件后要把4個(gè)電源接線孔短接線，通過手工焊接起來，待所有工序完成后，要對插件和焊接4處進(jìn)行終檢判斷是否合格。插件前要對板面進(jìn)行檢查。該生產(chǎn)作業(yè)線共有7個(gè)工序，分別為取板、元件卡入流焊架、插8個(gè)A元件、插6個(gè)B元件、剪腳、短接線、檢驗(yàn)測試等，其生產(chǎn)流程如圖1所示。

圖1 三極管生產(chǎn)作業(yè)線流程

表1 各工序動(dòng)作組合分析表

在圖1所示的三極管生產(chǎn)作業(yè)線流程分析中，各工序的詳細(xì)作業(yè)內(nèi)容分析如下:

(1)取板。操作員左手從工作臺(tái)取板，拿到身前持住，方向以方便插件為標(biāo)準(zhǔn)，并自由調(diào)整板面傾角，便于視線定位;右手從工作臺(tái)上取元件，依次插入相應(yīng)的位置(共要插6個(gè)元件)，雙手作業(yè)的范圍40cm。

(2)元件卡入流焊架。操作員首先將裝滿PCBA板的周轉(zhuǎn)箱從升降機(jī)上取下，放到工作臺(tái)上;其次從箱中取出PCBA板和檢查板面，對插錯(cuò)位號、浮高、傾斜的元件進(jìn)行檢查;然后檢查板底，主要檢查元件是否有折腳、未出腳等不良現(xiàn)象，如有不合格的則放到待修理箱待修理(物料員修理);最后將合格元件卡入流焊架。

(3)在CPBA板上插上8個(gè)A元件，插完后板放到周轉(zhuǎn)箱。

(4)在CPBA板上插上6個(gè)B元件，插完后板放到周轉(zhuǎn)箱。

(5)剪腳。把多余的零件腳剪掉，插完后板放到周轉(zhuǎn)箱。

(6)短接線。手工將相鄰的4個(gè)孔焊接起來，插完后板放到周轉(zhuǎn)箱。

(7)終檢。三極管最終檢驗(yàn)測試，合格品放入周轉(zhuǎn)箱，不合格品放到不合格品處待物料員檢修。

在對該生產(chǎn)作業(yè)線進(jìn)行實(shí)地觀察的工作抽樣中，發(fā)現(xiàn)整條生產(chǎn)加工作業(yè)節(jié)奏不穩(wěn)定，生產(chǎn)現(xiàn)場混亂，具體表現(xiàn)為:① 各個(gè)工序任務(wù)分配不均勻，工序存在冗余例，如工序2、5、7作業(yè)時(shí)間較其他工序嚴(yán)重偏短，可以考慮進(jìn)行合并;②作業(yè)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，通過現(xiàn)場觀察、分析發(fā)現(xiàn)操作人員操作方法不合理，多處出現(xiàn)單手作業(yè)和“手持住”等無效動(dòng)作。原件未按動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則合理擺放，原件距離較遠(yuǎn)(45CM)，工人取原件需要伸展上臂，造成左、右手操作不方便，延長了動(dòng)作時(shí)間，容易產(chǎn)生疲勞。

(二)生產(chǎn)測試線MOD法工時(shí)測定

在實(shí)地觀察過程中，針對各工序的作業(yè)內(nèi)容，使用模特排時(shí)法，對三極管生產(chǎn)測試線各個(gè)工序的工時(shí)進(jìn)行量測，動(dòng)作組合分析結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1所示，可得改善前的三極管各工序MOD值，如表2所示。

根據(jù)對當(dāng)前各工序MOD值進(jìn)行分析，從以下幾方面進(jìn)行改善實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線平整，具體思路如下:

(1)將插件過程中的單手作業(yè)改進(jìn)為雙手作業(yè);

表2 改善前的各工序MOD值

(2)重新劃分工作任務(wù)，將任務(wù)較重的工序進(jìn)行重新分配，增加工序操作人員，或減少次要的操作;

(3)對時(shí)間較短，作業(yè)相似或者不會(huì)相互干擾的的操作進(jìn)行合并;

(4)通過適用雙層物料架把雙手的操作范圍由M4，調(diào)整到M3;

(5)去掉多余的動(dòng)作。

三、生產(chǎn)作業(yè)線優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)線工時(shí)測定的數(shù)據(jù)，將工號位1，3，4中查元件的單手操作，改成雙手操作，板持手中改為放到桌子上。通過雙層元件架子，把元件分兩層將雙手操作距離由M4改變?yōu)镸3。同時(shí)1～7工序號的待加工PCBA板放置位置由M4改變?yōu)镸3，由于周轉(zhuǎn)箱體積較大占空間大，不宜放在工作臺(tái)上，以免影響雙手的操作。改善后各工序的MOD值如表3所示。

表3 雙手操作改善后的各工序MOD值

從表3中可以看出，經(jīng)過改善后仍存在頸瓶工序5和冗余工序2。首先平整頸瓶工序5，經(jīng)計(jì)算可知工序5的時(shí)間為具體措施為在工序5增加1個(gè)工人，把單工序變成雙工序，工序5改進(jìn)后的操作流程圖和各工序MOD值分別入表4和表5所示。

從表5所示，該生產(chǎn)作業(yè)線仍不平整，存在頸瓶工序3和冗余工序2，所以要進(jìn)一步改進(jìn)。改進(jìn)的措施為工序2的工人幫助工序3的工人把板放好在桌子上，減輕工序3工人的工作量，因此工序2和3的雙手操作流程如表6和表7所示。

改進(jìn)工序2和工序3后，得到各工序MOD值如表8所示。

表4 工序5改進(jìn)后的操作流程

表5 改善工序5后的各工序MOD值

從表8可以看出，經(jīng)過連續(xù)改善，各工序的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基本較為接近，因此可認(rèn)為該生產(chǎn)作業(yè)線較為平衡，計(jì)算的結(jié)果對比(按企業(yè)實(shí)際情況選擇寬放率值為29%)如表9所示。

表6 工序2雙手操作流程

表7 工序3雙手操作流程

表8 改善工序2和3后的各工序MOD值

表9 改善前后的結(jié)果對比

從表9可以看出，改善后的效果比較明顯，周程時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)縮短，生產(chǎn)線平衡率大幅提升，日產(chǎn)量提升較大，同時(shí)人員利用率也得到了提高。

四、標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)測定的應(yīng)用分析

(一)標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)測定

在以上重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)作業(yè)線的基礎(chǔ)上，運(yùn)用工時(shí)測定方法分析LJ公司核心產(chǎn)品三極管生產(chǎn)作業(yè)流程，可制定合理可行的生產(chǎn)計(jì)劃方案。工時(shí)測定的對象是電路板三級管的切底邊工序，電路板中的三級管元器件是在生產(chǎn)中最基本且需求量的元件。運(yùn)用MOD分析法和工時(shí)測定方法對當(dāng)前LJ公司三級管元器件的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)進(jìn)行實(shí)地測定，只是依靠經(jīng)驗(yàn)估算。由于經(jīng)驗(yàn)的不確定性估算出來的數(shù)據(jù)和實(shí)際操作不一定相吻合，所以要通過實(shí)地測定制定標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)。

三極管中切底邊工序的主要任務(wù)是把電鍍好的塑封排管切去底邊成為單粒三極管，使用的主要工具有切底刀、細(xì)紗手套、塑料盒。該工序工藝的規(guī)范要求:①引線底邊切割整齊和平整，長度符合要求;②切割后的三極管腳不能有明顯的毛刺和彎勾。

該工序的基本操作步驟如下:

(1)將某批次的排管倒入工作臺(tái)上;

(2)將一片排管整齊平放在切邊刀規(guī)定的位置上;

(3)將刀平整均勻壓下，檢查斷口是否平整無誤，不平整時(shí)要調(diào)節(jié)平整;

(4)檢查切底后三極管質(zhì)量，將塑封、切崩、切邊等質(zhì)量不合格管選出，放入廢品盒中;

(5)重復(fù)(2)～(4)步驟，將整批排管切完;

(6)將分開成單只的三極管按品種和批次裝入塑料盒，并做好標(biāo)識(shí)。

根據(jù)該工序的基本操作步驟可知，在測量工序時(shí)間時(shí)，只要將步驟(1)～(4)和(6)所用時(shí)間加總，即可得到每件排管切底邊的時(shí)間，其工藝流程如圖2所示。

圖2 三極管切底邊工藝流程圖

在圖2所示的三級管切底邊工藝流程圖中，工序周期時(shí)間即將排管放入切邊刀規(guī)定的位置上，均勻壓下刀，檢查切口是否平整無誤，檢查切底后的三極管質(zhì)量并將廢品放入廢品盒，再將單個(gè)三極管放入塑料盒中并做好標(biāo)識(shí)最后加上準(zhǔn)備時(shí)間。在時(shí)間測定時(shí)，由于均勻壓下刀具和檢查切口是否平整無誤這兩個(gè)要素聯(lián)系緊密時(shí)間間隔短，可以合并成一個(gè)時(shí)間測量要素。雖然倉庫離生產(chǎn)車間很近(直線距離約50米)，但是領(lǐng)料過程中要辦理領(lǐng)料登記手續(xù)且每次的批量不大常在1 500個(gè)以下，若一次領(lǐng)料過多，會(huì)造成切底邊工作臺(tái)待加工品等待時(shí)間過長，同時(shí)影響工人的正常操作，原料保管也不方便。因此，在該工序工時(shí)測定時(shí)，領(lǐng)料時(shí)間也需計(jì)算在內(nèi)。三極管切底邊各工序流程的工時(shí)測定記錄如表10所示。

根據(jù)表10中的工時(shí)測定數(shù)據(jù)，三極管切底邊的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間計(jì)算過程如下:

Step1:計(jì)算準(zhǔn)備時(shí)間T準(zhǔn)，領(lǐng)料員從車間到倉庫領(lǐng)料整個(gè)過程的時(shí)間為5min，領(lǐng)料總個(gè)數(shù)為1200個(gè)，分配到單件的準(zhǔn)備時(shí)間 T準(zhǔn)=10×60/1200=0.5s。

Step2:計(jì)算操作員的工作周期時(shí)間 T周=36.23+0.5=36.73s。

Step3:設(shè)定操作員的績效評價(jià)系數(shù)A%=105%。

Step4:計(jì)算操作員的正常作業(yè)時(shí)間T正=T周×A%=36.73 ×105%=38．57s。

Step5:考慮操作員的生理需要、工作疲勞、意外機(jī)器故障、停工待料等因素，確定寬放比率B%=15%。

表10 三極管切底邊工時(shí)測定記錄表

Step6:計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，T標(biāo)=T周×(1+B%)=38.57 ×1．15=44．36s。

根據(jù)計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)時(shí)間，制定車間作業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃，當(dāng)兩個(gè)操作員為一組，每班組工作時(shí)間為8h，則每組日產(chǎn)量(個(gè))

(二)生產(chǎn)計(jì)劃改善分析

LJ公司在2014年M月的三極管訂單的總需求量為161 800個(gè)，需要切底邊的排管個(gè)數(shù)Np=161800/4=40 450(個(gè))(單個(gè)排管上共有4個(gè)三極管)。當(dāng)前LJ公司現(xiàn)有XS－QB001切邊機(jī)兩臺(tái)，操作員共4名，兩組日產(chǎn)量 NT=649×2=1 298(個(gè))，以現(xiàn)有生產(chǎn)能力生產(chǎn)所需三極管花費(fèi)總時(shí)間T總=40 450/1 298=31(天)，公司每月工作時(shí)間22天，M月前公司累計(jì)三極管庫存量6 000個(gè)，即剩余量N剩=6 000/4=1 500(個(gè))。該份需要完成切底邊任務(wù)量N=Np－N剩=40 450－1 500=35 450(個(gè))，需要生產(chǎn)時(shí)間1 298=28(天)。

為不影響插件生產(chǎn)車間的生產(chǎn)任務(wù)，切底邊組的生產(chǎn)計(jì)劃須在M月前把生產(chǎn)任務(wù)安排好，根據(jù)現(xiàn)有條件進(jìn)行分析，提出以下三種解決方案。

(1)業(yè)務(wù)外包，將超出生產(chǎn)車間任務(wù)的部分業(yè)務(wù)外包出去，初步估算外包成本為2 000元。

(2)切底邊組4名操作員M月份加班48小時(shí)，時(shí)間安排在下午下班后，非節(jié)假日加班要按照工人工資的1.5倍支付。切底邊組工人日平均工資為50元，加班增加的工資R=50×6×4×1.5=1 800(元)，此時(shí)成本的增量為1 800元。

(3)切底邊組4名操作員M月份調(diào)假6天，然后根據(jù)公司具體生產(chǎn)情況并結(jié)合職工個(gè)人意愿選擇適當(dāng)?shù)难a(bǔ)假時(shí)間，此時(shí)成本增量為0元。

由以上分析看出，工時(shí)測定方法進(jìn)一步優(yōu)化了LJ公司的生產(chǎn)作業(yè)流程，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)可以優(yōu)化公司的生產(chǎn)計(jì)劃。

五、結(jié)論

運(yùn)用MOD分析方法對LJ公司的產(chǎn)品三極管生產(chǎn)測試線作業(yè)流程進(jìn)行優(yōu)化和再設(shè)計(jì)，在雙手操作和人員利用率兩個(gè)方面提出了新的設(shè)計(jì)方案。新設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括:①運(yùn)用MOD分析分析方法計(jì)算核心產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)線平衡率，指出需要改善的問題點(diǎn);②運(yùn)用雙手操作分析、人員增加和提升人員利用率等措施，制定優(yōu)化方案;③優(yōu)化設(shè)計(jì)的新方案使得生產(chǎn)線平衡率提升了30%，日產(chǎn)能提升了267件;④標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)測定優(yōu)化了企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃的制定。因此，應(yīng)用模特分析法優(yōu)化設(shè)計(jì)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)線是企業(yè)流程優(yōu)化的重要方法之一，而生產(chǎn)作業(yè)線的設(shè)計(jì)水平直接影響生產(chǎn)能力，解決瓶頸工序進(jìn)而提高生產(chǎn)線生產(chǎn)能力是企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題。

［1］大野耐一．豐田生產(chǎn)方式［M］．謝克儉，李穎秋，譯．北京:中國鐵道出版社，2006．

［2］James P Womack，Daniel T Jones，Daniel Roos．The Machine that Changed the World［M］．New York:Simon ＆ Schuster Inc．，1990．

［3］郭伏，李森．作業(yè)測定技術(shù)應(yīng)用中的問題研究［J］．工業(yè)工程，2003，6(3):58－60．

［4］曾敏剛，李雙．電源適配器生產(chǎn)現(xiàn)場改善與裝配線平衡［J］．工業(yè)工程，2010，13(4):117－122．

［5］陶鵬，葛安華，張玉巧．采伐聯(lián)合機(jī)作業(yè)效率研究［J］．工業(yè)工程，2010，13(5):117 －120．

［6］張學(xué)龍．基于工序分析方法的企業(yè)生產(chǎn)流程優(yōu)化研究［J］．工業(yè)工程與管理，2012，17(1):41－45．