精益發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線布局的評(píng)估方法

鐘安飛 趙建平 黎沙

【摘 要】為了避免因生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和布局原因而影響生產(chǎn)線的運(yùn)行效率和成本，可以在生產(chǎn)線布局的設(shè)計(jì)期間引入精益生產(chǎn)指標(biāo)。根據(jù)與其他生產(chǎn)線設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，確定需要改進(jìn)的項(xiàng)目，通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)線布局、設(shè)備類型及優(yōu)化工藝和人員配置，滿足精益生產(chǎn)的要求，減少“七大浪費(fèi)”。

【關(guān)鍵詞】精益布局；浪費(fèi)；產(chǎn)能項(xiàng)目；孤島；設(shè)備利用率

【中圖分類號(hào)】U468.23 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）11-0055-03

0 引言

我國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)2015年銷(xiāo)量增長(zhǎng)已經(jīng)明顯放緩，步入成熟的新階段。自主品牌的市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò)40%。在此新的階段，汽車(chē)企業(yè)只能通過(guò)高的產(chǎn)品質(zhì)量和合理的成本控制保持市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。精益生產(chǎn)是以消除一切浪費(fèi)和追求精益求精和不斷改善為目標(biāo)。去掉生產(chǎn)環(huán)節(jié)中一切無(wú)用的東西，每位員工及其崗位的安排必須是增值的，撤掉一切不增值的崗位。精簡(jiǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理中一切不產(chǎn)生附加值的工作，以最優(yōu)的品質(zhì)、最低的成本及最高效率應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求做出最迅速的響應(yīng)。

現(xiàn)代主機(jī)廠的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)能項(xiàng)目生產(chǎn)線主要包含發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線和缸體、缸蓋、曲軸加工線。自主品牌的生產(chǎn)線的布局主要還是以傳統(tǒng)的按功能組織排布，例如所有的沖壓工序、焊接工序、油漆工序分門(mén)別類地布局，存在生產(chǎn)線不緊湊造成員工步行時(shí)間和響應(yīng)長(zhǎng)，整線設(shè)備利用率不均衡、生產(chǎn)效率低、人員利用率不足等浪費(fèi)。精益生產(chǎn)主張按產(chǎn)品和產(chǎn)品族進(jìn)行分組，結(jié)合產(chǎn)量分析， 確定是專線生產(chǎn)還是共線生產(chǎn)，以及確定選用的設(shè)備類型。而生產(chǎn)的布局和工作要素的分配，以及設(shè)備的選型，則要充分考慮顧客節(jié)拍時(shí)間（Takt Time），即顧客拉動(dòng)產(chǎn)品的速度。為了指導(dǎo)項(xiàng)目期間生產(chǎn)線的布局設(shè)計(jì)，建立生產(chǎn)線布局精益指標(biāo)的評(píng)估方法。查找生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的瓶頸和優(yōu)化項(xiàng)，通過(guò)生產(chǎn)優(yōu)化生產(chǎn)線工藝、提高設(shè)備自動(dòng)化程度和合理配置人員等，降低因生產(chǎn)線布局設(shè)計(jì)不合理造成的浪費(fèi)。

1 孤島

孤島的評(píng)估是為了確保生產(chǎn)線運(yùn)行后，如果生產(chǎn)線產(chǎn)生故障，班組長(zhǎng)能夠在要求的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)到達(dá)需要幫助的工位。其目的如下：{1}保持根據(jù)需求重新平衡工作量的能力。{2}確保班長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)響應(yīng)的時(shí)間，保持生產(chǎn)流暢性。孤島是識(shí)別工廠單獨(dú)操作的員工數(shù)量。孤島僅統(tǒng)計(jì)周期性工作人員和團(tuán)隊(duì)相互分開(kāi)的數(shù)量。

產(chǎn)生孤島的原因：{1}成員之間被自動(dòng)站隔離。{2}班組長(zhǎng)響應(yīng)任意工位暗燈的時(shí)間超過(guò)0.3個(gè)單件工時(shí)，任意2個(gè)工位之間的距離要小于0.46 m×ATT（實(shí)際單件工時(shí)），生產(chǎn)線布局原則上不允許有孤島的存在。

針對(duì)以上原因，通過(guò)以下例子進(jìn)一步說(shuō)明：假設(shè)一般班組人員為4～6名。如果一個(gè)班組被分成4個(gè)和2個(gè)，班組人員在一定的距離內(nèi)，不管之間的距離有多近都認(rèn)為是孤立的。

例子1：假設(shè)團(tuán)隊(duì)成員數(shù)量為4人，實(shí)際單件工時(shí)=60 s，工位布局如圖1所示。因此，班長(zhǎng)最大步行距離=0.46 m×60 sec（ATT）=27.6 m；員工1（TM#1）和員工4（TM#4）的直接距離必須小于≤27.6 m。但圖1中，員工1和員工4的距離57.5 m>27.6 m，則生產(chǎn)線產(chǎn)生孤島需要結(jié)合整個(gè)生產(chǎn)線通過(guò)工藝調(diào)整和設(shè)備選型，消除該孤島。

例子2：假設(shè)團(tuán)隊(duì)成員數(shù)量為4人，實(shí)際單件工時(shí)=60 s，工位布局如圖2所示。最大步行距離=0.46 m×60 sec（ATT）=27.6 m；員工1（TM#1）和員工4（TM#4）的直接距離=20.7 m；20.7 m<27.6 m，因此在這個(gè)例子中，班長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間不是產(chǎn)生孤島原因。但是，員工4（TM#4）陷在2個(gè)自動(dòng)站之間。如果優(yōu)化生產(chǎn)線的節(jié)拍或工作內(nèi)容，班組的工作內(nèi)容需要重新平衡，第四名員工無(wú)法重新分配工作，會(huì)降低人員利用率。因此，這個(gè)例子里面就產(chǎn)生了一個(gè)孤島，原因?yàn)闊o(wú)法重新平衡工作。

2 設(shè)備利用率

設(shè)備利用率是部門(mén)內(nèi)所有設(shè)備的節(jié)拍除以設(shè)備數(shù)量和實(shí)際單件工時(shí)。設(shè)備利用率指標(biāo)反映設(shè)備使用時(shí)間和可用時(shí)間的比例。它的本質(zhì)是設(shè)備的節(jié)拍與時(shí)間單件工時(shí)的對(duì)比。設(shè)備利用率，即設(shè)備的投資效率。結(jié)合各自工廠的實(shí)際情況并參考國(guó)際精益設(shè)計(jì)布局的經(jīng)驗(yàn)，在項(xiàng)目前期設(shè)定設(shè)備利用率的指標(biāo)。進(jìn)行生產(chǎn)線布局的設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要該指標(biāo)確定設(shè)備數(shù)量和平衡各加工設(shè)備的工作內(nèi)容。比如，上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司（簡(jiǎn)稱SGMW）根據(jù)GM各工廠的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合自身的情況把機(jī)加工設(shè)備利用率設(shè)定為85%，裝配的設(shè)備利用率為90%。公式如下：

設(shè)備利用率（%）=■

例子3：假設(shè)生產(chǎn)線由5個(gè)工位串聯(lián)組成，節(jié)拍如圖3所示。

總設(shè)備的節(jié)拍=45+50+30+32+50=207 sec；設(shè)備數(shù)量=5；ATT=60 sec；部門(mén)設(shè)備的利用率=（207sec/（5machines×60sec））×100=69%。

3 人力資源利用率

隨著我國(guó)人力成本的持續(xù)增加，合理地分配和安排生產(chǎn)線員工的工作已經(jīng)成為各公司的重要工作。人力資源利用率是計(jì)算和評(píng)估操作員的操作情況。它等于操作員的工作時(shí)間除以操作員的可用時(shí)間。周期性和非周期性的員工需要分別計(jì)算。通過(guò)計(jì)算人力資源利用率，可以指導(dǎo)生產(chǎn)線布局的優(yōu)化，通過(guò)工藝整合和優(yōu)化及提高生產(chǎn)線的自動(dòng)化率等方法，提高人員的利用率，減少人力成本浪費(fèi)。比如，SGMW針對(duì)于周期性員工的利用率設(shè)定的目標(biāo)為87%，非周期性員工的人力利用率為90%。公式如下：

周期性人力利用率（%）=■

非周期性人力利用率（%）=■

變量定義：平均操作時(shí)間指操作員完成每個(gè)工作的平均總時(shí)間；這個(gè)時(shí)間是所有類型和模塊的加權(quán)平均值。實(shí)際單件工時(shí)是調(diào)整每個(gè)主線和分裝線的時(shí)間；這個(gè)時(shí)間與每個(gè)工位的節(jié)拍不一樣。實(shí)際單件工時(shí)是主線和分裝線的時(shí)間運(yùn)行速度。計(jì)劃工作時(shí)間指員工每班完成計(jì)劃工作的平均時(shí)間。可用工作時(shí)間指每班可用的工作時(shí)間。

周期性工作一般包含裝配線的大部分員工（發(fā)動(dòng)機(jī)、缸蓋、變速箱等）；給設(shè)備直接上料和下料；手動(dòng)包裝裝配工作；在放到外部容器前，從設(shè)備上下料檢查。此外，還包含一些附帶性的工作如移動(dòng)包裝。

非周期性工作一般包含上料補(bǔ)充滾道物料和非定期包裝工件；這些員工也可以完成其他的上、下料等工作。

4 工位利用率

工位利用率是計(jì)算主線和分裝線工作工位的比例。通過(guò)評(píng)估工位的利用率來(lái)評(píng)估生產(chǎn)線的工位布局?jǐn)?shù)量是否合理。減少生產(chǎn)線的占地面積，降低廠房的投資，減少班組長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間和物流配送時(shí)間等，其計(jì)算方法是主線或分裝線總的工作工位除以主線或分裝線的總工位。每個(gè)主線和分裝線分別計(jì)算這個(gè)值（主線Loop1、主線Loop2、缸蓋分裝線、閥體分裝線等）。SGMW的工位利用率指標(biāo)為28.8%。公式如下：

系統(tǒng)連接=系統(tǒng)緩存站+系統(tǒng)過(guò)程站

工位利用率（%）=■

5 增值工作

增值工作是計(jì)算周期性的工作中的增值時(shí)間比例。評(píng)估增值工作的比例的目的是為了辨識(shí)生產(chǎn)線的非增值時(shí)間。通過(guò)調(diào)整物流擺放布局、調(diào)整工藝和提高自動(dòng)化水平等措施提高增值時(shí)間比例，減少過(guò)度動(dòng)作浪費(fèi)和去掉不必要的工位設(shè)置，減少生產(chǎn)人員數(shù)量。根據(jù)SGMW前期生產(chǎn)線的布局設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工作的增值時(shí)間比例要求為55%。計(jì)算的公式如下：

增值工作（%）=■

變量定義：增值時(shí)間（增值時(shí)間比例通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化操作單獲得）；非增值時(shí)間（人工操作不增加產(chǎn)品價(jià)值，一般指步行、等待、獲取零件、檢查和工具維護(hù)等）。

6 其他

項(xiàng)目期間還評(píng)估每班直接操作員工的數(shù)量，所有輔助性員工的數(shù)量和工廠面積等。

7 總結(jié)

進(jìn)行新的生產(chǎn)線的布局設(shè)計(jì)，通過(guò)精益布局的各項(xiàng)指標(biāo)要求計(jì)算出項(xiàng)目的實(shí)際數(shù)值并與其他工廠進(jìn)行比較。對(duì)低于現(xiàn)有工廠指標(biāo)的，通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)線的工藝、設(shè)備選型及提高自動(dòng)化率等方法優(yōu)化布局。從而提高設(shè)備利用率和工位利用率，減少初期的設(shè)備投入，通過(guò)孤島的辨識(shí)提高生產(chǎn)線未來(lái)重新平衡的能力和班組長(zhǎng)的故障響應(yīng)速率?？傊谏a(chǎn)線的設(shè)計(jì)過(guò)程中，引入精益思想可以有效地減少“七大浪費(fèi)”。

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]