豪凱公司生產(chǎn)效率提升的研究

李峰

（湖北汽車工業(yè)學院 機械工程學院，湖北 十堰 442002）

豪凱公司生產(chǎn)效率提升的研究

李峰

（湖北汽車工業(yè)學院 機械工程學院，湖北 十堰 442002）

簡要闡述了工業(yè)工程的基本方法和特征，以豪凱公司為例，結合實際，從工作研究方法、5W1H提問技術、設備OEE技術、SPC質量統(tǒng)計分析技術等方面詳細分析企業(yè)生產(chǎn)過程，通過分析企業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了生產(chǎn)車間中的問題點，最后利用工業(yè)工程技術提出了提高生產(chǎn)效率的改善方案，實踐證明改善效果明顯。

工業(yè)工程；生產(chǎn)車間；OEE

十堰豪凱工貿(mào)有限公司是一家以生產(chǎn)汽車緊固件為主的民營企業(yè)，擁有沖壓車間和機加工車間，包含沖床、拋丸機、儀表車床、鉆床、滾絲機等主要工藝設備60余臺（套），主要產(chǎn)品有汽車緊固件墊圈、螺母、螺栓等。產(chǎn)品生產(chǎn)流程即先下料，然后在沖壓流水線上進行沖壓，軋制成墊圈、螺母、螺栓等外形毛坯，最后把沖壓好的緊固件毛坯送到機加工車間進行加工，達到加工精度。隨著市場競爭越來越激烈，公司急需提高生產(chǎn)效率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期。針對上述問題，提出了應用工業(yè)工程技術提高企業(yè)產(chǎn)能和降低成本的解決方案。改善過程中，先用OEE測量及分析技術對現(xiàn)狀進行把握，再用工作研究技術、5W1H分析技術和SPC質量控制技術找出解決方案。

1 OEE測量分析及改善對策

設備綜合效率（OEE）是一種簡單實用的生產(chǎn)管理工具，是衡量企業(yè)機床設備生產(chǎn)效率的重要指標，也是對現(xiàn)狀把握的一個重要生產(chǎn)管理指標。對機加工設備進行OEE測量，把握豪凱公司加工車間現(xiàn)狀，找到生產(chǎn)效率低、成本高的問題點。

1.1 機加車間OEE測量

1）停機原因的確定 根據(jù)車間實際情況確定生產(chǎn)車間設備所有可能停工的原因，并用英文字母表示，建立停工原因分類表，如表1所示。

表1 停工原因分類表

2）制作每日OEE數(shù)據(jù)記錄表并進行測量 對機加工車間60臺機床進行編號，并抽樣觀測。觀測時間段為8：00～12：00，14：00～18：00，連續(xù)觀測20個工作日。對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計匯總，得到每臺機床設備的OEE數(shù)值，部分數(shù)據(jù)如表2所示。

以3號機床為例，7月10日生產(chǎn)產(chǎn)品81ZBIE-01022時機器的運行情況為

時間開動率=（當天的總工作時間-停工總時間）/總工作時間×100%=（480-58）/480=88%

良品率=（當天產(chǎn)量-不良品件數(shù)）/當天產(chǎn)量× 100%=（609-91）/609×100%=85%

性能開動率=節(jié)拍×產(chǎn)量/開動的總時間× 100%=（41/60）×609/（480-58）×100%=99%

OEE=時間開動率×良品率×性能開動率=88%× 85%×98%=73%

由每日OEE生產(chǎn)數(shù)據(jù)可得機加工車間所有機床設備的平均時間開動率為82%、性能開動率為85%、良品率為92%、綜合效率為64%，說明公司的設備利用率較低，這也是該公司產(chǎn)品制造成本偏高的原因，亟待改善。

表2 每日OEE生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯總表（部分）

1.2 綜合利用率低下的原因分析及解決方案

對機加工設備所測數(shù)據(jù)進一步分析，可知機加車間生產(chǎn)率低的主要原因是設備停工多、開動率低，廢品率較高。對測量結果中的停機原因進一步分析，可知調試時間占總停機時間的33%、換刀時間占18%、設備故障時間15%，由此可見這3個因素是影響設備時間開動率的主要因素。下面利用工業(yè)工程的5W1H技術對這些因素做進一步分析，尋找改善對策。

1）換型調試時間和換刀時間損失大 主要原因是業(yè)務水平低，導致?lián)Q型調試時間和換刀時間長。改善對策即利用工業(yè)工程動作研究技術制定換型調試和換刀標準作業(yè)指導書，編制員工培訓、上崗考評管理辦法等培訓文件和教材，組織開展OJT培訓，加大對員工培訓力度，提高換型業(yè)務水平，提高設備OEE。

2）故障停機時間長 主要原因是機床不穩(wěn)定故障較多，且維修人員數(shù)量少，當同時多臺機床有故障時忙不過來。改善對策即增加1名維修人員，機床小故障、小問題操作員自己維修，大問題、大故障保全人員來維修，加大對員工和保全人員的設備維護能力培訓，培訓內容包括理論培訓和實際操作，并制定故障維護標準指導書。

3）機床調整時間損失大 主要原因是機床精度穩(wěn)定性低，機床CPK工藝能力低，調整次數(shù)多，工人調整熟練度低。改善對策即測試所有機床的工藝能力，根據(jù)各工藝能力大小安排機床加工相應精度的零件，減少調整時間，減少廢品率；通過培訓減少員工調整參數(shù)的時間。

4）零件檢驗造成機床停機時間長 主要原因是檢具大部分為通用檢具，檢測時間長。改善對策即制作專用檢具，提高檢查效率。

2 廢品率較高原因分析及改善對策

2.1 測試各機床工藝能力、合理匹配加工設備

造成廢品率較高的主要原因是部分機床工藝能力不夠，雖然有些機床型號完全一樣，但工藝能力差別大，企業(yè)沒有對各機床工藝能力進行測試，一些精度相對較高零件在工藝能力相對較低的機床上加工容易造成廢品。改善對策即對每臺機床進行工藝能力測定，確定每臺機床的工藝能力系數(shù)。

以54號機床為例，加工的主要是螺帽，螺帽尺寸公差為22.1～21.8mm。CPK測定方法如下：1）按順序加工200個螺帽，并對每個螺帽尺寸進行檢測并記錄；2）利用SPSS質量分析軟件對所測數(shù)據(jù)進行分析，繪制出直方圖和控制圖，得到該組零件的均值和標準差，進一步得到該機床的工藝能力指數(shù)CPK。對繪制的直方圖和控制圖進行分析和判斷：

T=Tu-Tl=0.3mm

式中：Tu為最大極限尺寸，22.1mm；Tl為最小極限尺寸，21.8mm。

CPK=T/（6σ）=0.3/（6×0.083）=0.6＜1

計算可得：過程能力指數(shù)CPK為第4級，過程能力嚴重不足，相當一部分零件的尺寸不在公差范圍內，廢品率較高，主要原因是機器設備精度不夠、工藝能力較低，造成廢品率較高，改善對策為根據(jù)該機床的工藝能力安排加工精度較低的零件。

用同樣方法測試機加工車間其他機床的工藝能力，根據(jù)各機床工藝能力系數(shù)，反推出各機床能夠加工零件的精度和公差，結果匯總如表3所示。

過程能力CPK按標準1計算各機床加工公差范圍。如表3中3號磨床，過程能力CPK按標準1計算時，該機床能夠加工的零件公差為0.108mm，即該機床不能加工公差小于0.108mm的緊固件零件。根據(jù)各機床工藝能力，加工精度較高的零件應安排在工藝能力較高的機床上加工，加工精度較低的零件應安排在工藝能力較低的機床上加工。機床精度與零件精度等級相匹配，可減少零件廢品率。合理安排設備如表4所示。

表3 各機床加工精度表

表4 各機床適合加工零件

2.2 提高零件精度的改善措施

從現(xiàn)場觀察可知，零件廢品率較高的原因還與其它因素有關：機床保養(yǎng)、維護較差；現(xiàn)場凌亂，臟亂差，噪音大，光線照明強度不夠；操作工的檢測工具千分尺沒有校準裝置，同一個零件不同千分尺測得值不一樣，缺少標準量塊；對異常情況處理不夠到位，即出現(xiàn)廢品且超差不大時，工人不重視，檢驗人員檢驗不嚴。改善措施如下：加強TPM設備保全，保證機床使用壽命和精度；改善車間的工作環(huán)境，提高現(xiàn)場5S水平；對合格品和不良品進行嚴格區(qū)分，每一道工序建一個不合格品物料箱，用于不合格品存放；對于異常情況，要查出異因，采取措施，保證消除，納入標準，不再出現(xiàn)；每一道工序放置一個標準量塊，員工每加工1 h，在標準量塊上校正千分尺；建立質量目視管理圖板，對每周質量問題進行圖表顯示和跟蹤；每個工位機床建立一個點圖跟蹤表，監(jiān)控質量，預防廢品；對工藝能力較低的機床提高抽檢頻率，對工藝能力較高的機床減少抽檢頻率；加強質檢員的職業(yè)素養(yǎng)，并安排員工不時抽查；每臺機床建一個標識碼和工藝能力質量數(shù)據(jù)庫，跟蹤和存儲加工質量，便于分析和提高。

2.3 專用檢具、量具改善

加工中采用的檢具主要是通用檢具，如游標卡尺，在使用過程中，由于自身因素或工人因素造成讀數(shù)不準，再以這種有偏差的數(shù)據(jù)對機床進行修正，會造成零件加工誤差。改善對策為購買標準塊用于校正量具，制作專用量具檢測復雜位置精度。改善前用通用量具測量球碗的半徑，測量效率低，精度不高。改善后采用專用量具檢測，效率提高，測量更加精確。測量方法如下：制作一個和球碗半徑一樣的半圓球，測量時，把半圓球表面涂上紅色，然后放入球碗內，旋轉幾圈后拿出，如果球碗內部均勻涂上紅色，說明球碗半徑符合要求，否則，說明球碗半徑偏大或者偏小，不符合要求。

2.4 總體改善效果

綜合上述措施改善后，設備的平均時間開動率為93%、性能開動率為91%、良品率為97%，設備綜合利用率OEE從改善前的64%提高到改善后的82%，改善效果明顯。

3 沖壓車間產(chǎn)能測量及效率改善

3.1 沖壓車間現(xiàn)狀

沖壓車間有2條沖壓生產(chǎn)線，生產(chǎn)各種螺母毛坯件，主要工序有高頻加熱、沖孔和擴孔，每條生產(chǎn)線上有5人，人員及機床的排布如圖1所示。

圖1 沖壓線工位布局圖

圖1 中，工位1的工序內容為“上料+高頻加熱”，即員工從料箱取料，放入高頻加熱管中進行加熱，便于后續(xù)沖床沖壓，所需時間為4 s；工位2的工序內容為“搬運”，即員工把從加熱管中滑出的棒料，放到?jīng)_床的工作臺旁邊，便于沖壓工人拿取，所需時間為2 s；工位3的工序內容為“上料+第1次沖壓”，即員工撿取工作臺上的加熱好的棒料，放入沖床模具中進行第1次沖壓，所需時間為4 s；工位4的工序內容為“搬運”，即員工把經(jīng)過第1次沖壓的在制品放到下1個沖床的工作臺旁邊，便于下1個沖床工人拿取，所需時間為2 s；工位5的工序內容為“上料+第2次沖壓”，即工位員工對在制品進行第2次沖壓。

據(jù)現(xiàn)有工藝方案，生產(chǎn)1個螺母的節(jié)拍為4 s，按每天1班、每班7 h，理論上每天可生產(chǎn)螺母6 300件，但沖壓線溫度高、噪音大、粉塵多、勞動強度大，經(jīng)常需要休息，因此實際每天的產(chǎn)能是4 200件，按5人計算，人均產(chǎn)能為840件。人均產(chǎn)能低，效率低。考慮人工成本，該沖壓生產(chǎn)線生產(chǎn)成本較高。

3.2 改善對策及效果

引入一種新的三工位自動沖床，其中1個工位為安裝工位，另外2個工位是沖壓工位，具體沖壓步驟為：1）自動上料機上料并進入高頻加熱管加熱，加熱好的棒料直接掉入沖床的安裝工位；2）三工位自動沖床第1個沖壓工位對加熱好的毛坯棒料進行第1次沖壓；3）三工位自動沖床第2個沖壓工位對加熱好的毛坯棒料進行第2次沖壓；4）沖壓好的成品掉入成品箱。改善后沖壓生產(chǎn)線見圖2。

圖2 改善后的沖壓線

改善后的沖壓生產(chǎn)線實現(xiàn)了完全自動化，無人值守加工，每次上班只需要保證自動上料機中有足夠棒料，即可維持生產(chǎn)。生產(chǎn)節(jié)拍為4 s，由于不需要員工，不需要考慮寬放和休息，每日可連續(xù)進行8 h生產(chǎn)，日產(chǎn)量達到7 200件，與改善前的日產(chǎn)量4 200件相比，產(chǎn)能提高70%。減少了占地面積，工人人工成本降為零，單件螺母制造成本極大降低。

4 總結

利用IE技術對豪凱公司各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行診斷，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場問題，提出改善方案。實施后的效果表明：利用IE技術和自動化技術，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，員工勞動強度降低，效果良好。

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Research on Improvementof Production Efficiency for HaokaiCompany

LiFeng

（SchoolofMechanical Engineering,HubeiUniversity ofAutomotive Technology,Shiyan 442002,China）

The basic method and characteristics of the industrial engineering were introduced.Taking Haokai Company as an example，the production process was analyzed from the aspects of the work studymethod,5W 1H check list,equipmentOEE technology,SPC quality statisticalanalysis technology and so on.The problems of the production shop-floor were found out by analyzing the detailed data. The suggestionson enhancing productivitywere put forward by applying the industrialengineering technique.The practice shows that the improvementeffect isobvious.

industrialengineering;production shop-floor;OEE

F273.4

：A

：1008-5483（2017）01-0069-04

2016-08-03

李峰（1970-），男，湖北十堰人，副教授，從事工業(yè)工程領域的研究。E-mail：lifeng_23@126.com

10.3969/j.issn.1008-5483.2017.01.016