基于LOB技術(shù)的Ⅱ型玩具車裝配線設(shè)計(jì)及UPH提升研究

摘 ?要： 本文主要研究Ⅱ型玩具小車裝配線的平衡以及UPH的提升。通過(guò)對(duì)小車結(jié)構(gòu)的深入了解，結(jié)合產(chǎn)品布置原則進(jìn)行工序劃分，同時(shí)畫出網(wǎng)絡(luò)圖;然后結(jié)合網(wǎng)絡(luò)圖設(shè)計(jì)出初次裝配Ⅱ型玩具小車的方案，運(yùn)用連續(xù)測(cè)時(shí)法對(duì)初次設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行測(cè)時(shí)，對(duì)初次設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行LOB及UPH分析，初次設(shè)計(jì)的平衡率未達(dá)到0.8以上;其次利用5W1H提問(wèn)技術(shù)提問(wèn)，ECRS進(jìn)行合并、重排、簡(jiǎn)化、消除，結(jié)合常速影像進(jìn)行粗略分析，運(yùn)用動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則，同時(shí)對(duì)瓶頸工序進(jìn)行動(dòng)素分析，減少不必要的動(dòng)作，設(shè)計(jì)出另一套裝配方案，運(yùn)用連續(xù)測(cè)時(shí)法測(cè)時(shí)，進(jìn)行LOB及UPH分析，LOB達(dá)到0.8以上以及UPH有明顯提高，方案可行;最后對(duì)再設(shè)計(jì)方案制定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間，同時(shí)進(jìn)行初次設(shè)計(jì)與再次設(shè)計(jì)平衡效果評(píng)比。

關(guān)鍵詞： LOB;5W1H;ECRS四原則;動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則;UPH

中圖分類號(hào)： TP391. 41 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.05.047

本文著錄格式：趙朝文. 基于LOB技術(shù)的Ⅱ型玩具車裝配線設(shè)計(jì)及UPH提升研究[J]. 軟件，2019，40（5）：239248

【Abstract】： This paper mainly studies the balance of assembly line of type II toy car and the improvement of UPH. Through a thorough understanding of the structure of the car， combining with the principle of product layout， the process division is made， and the network diagram is drawn at the same time. Then the scheme of initial assembly of type II toy car is designed based on the network diagram， and the scheme of initial design is measured by continuous time measurement method. The LOB and UPH analysis of the scheme of initial design is carried out. The balance rate of the initial design is not more than 0.8; secondly， the 5W1H is used to measure the time of the scheme of initial design. Questioning technology， ECRS merges， rearranges， simplifies， eliminates， combines with the constant speed image to carry on the rough analysis， uses the action economy principle， simultaneously carries on the motion element analysis to the bottleneck procedure， reduces the unnecessary movement， designs another set of assembly plan， uses the continuous time measurement method to measure the time， carries on the LOB and UPH analysis， the LOB achieves 0.8 above and the UPH has the obvious enhancement， the plan is feasible; Finally， the standard operating time of the redesign is worked out， and the balance effect of the initial design and redesign is evaluated.

【Key words】： LOB; 5W1H; Four principles of ECRS; Principle of motion ecnomy; UPH

0 ?引言

目前，在大多數(shù)企業(yè)中，工業(yè)工程方法得到了廣泛的使用，其改善方法簡(jiǎn)單易懂，改善效果顯著。但是在問(wèn)題的提出、解決以及分析中企業(yè)使用工業(yè)工程方法時(shí)的主觀因素占了很大部分，因此在改善中相關(guān)管理人員的主觀因素非常重要，這就要求相關(guān)管理人員要有相當(dāng)豐富的工業(yè)工程管理經(jīng)驗(yàn)和相當(dāng)扎實(shí)的工業(yè)工程理論知識(shí)。本次研究Ⅱ型玩具小車主要采用工作研究，主要包括作業(yè)測(cè)定和方法研究?jī)纱蠹夹g(shù)，概括地說(shuō)工作研究的內(nèi)容包括：尋找有效的工作方法，減少過(guò)程的浪費(fèi)、工作標(biāo)準(zhǔn)化、制定工作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間;在工作研究當(dāng)中，常用的有5W1H提問(wèn)技術(shù)、ECRS四大原則、動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則以及方法研究所涉及的程序表等[8]。

1 ?Ⅱ型玩具小車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

Ⅱ型玩具小車的三維圖及局部圖，對(duì)Ⅱ玩具小車進(jìn)行組裝，其組裝結(jié)構(gòu)圖如圖1、圖2所示。

Ⅱ型玩具小車樹狀結(jié)構(gòu)圖[1]如圖3所示。

2 ?初次設(shè)計(jì)Ⅱ型玩具小車裝配工藝規(guī)程

2.1 ?Ⅱ型玩具小車裝配步驟

按照產(chǎn)品布置原則[2]，結(jié)合Ⅱ型玩具小車的樹狀結(jié)構(gòu)圖，可將其裝配步驟分配如下，同時(shí)測(cè)出一次裝配的時(shí)間。

結(jié)合以上分析，根據(jù)緊前工序，畫出Ⅱ型玩具小車的裝配網(wǎng)絡(luò)圖[2]如圖4所示。

2.2 ?初次設(shè)計(jì)Ⅱ型玩具小車裝配的方案

結(jié)合表1以及圖4，運(yùn)用后續(xù)工作較多的任務(wù)及裝配的銜接性進(jìn)行初次設(shè)計(jì)方案如表2所示。

由一次簡(jiǎn)單裝配可知，裝配一臺(tái)Ⅱ型玩具小車所用時(shí)間為16分鐘24.5秒;查文獻(xiàn)[3]中觀測(cè)次數(shù)確定標(biāo)準(zhǔn)表可知，觀測(cè)次數(shù)須大于8次，本次取觀測(cè)次數(shù)為20次，這樣所測(cè)數(shù)據(jù)更為科學(xué)、合理。

2.3 ?初次設(shè)計(jì)方案LOB及UPH分析

對(duì)于流水線操作來(lái)說(shuō)，其UPH取決于瓶頸工作地;由附表1知，工作地1為瓶頸;結(jié)合表3可知，則初次設(shè)計(jì)的Ⅱ型玩具車裝配流程的UPH即為 ?29臺(tái)。

2.4 ?最少工作地?cái)?shù)目

根據(jù)初次設(shè)計(jì)的方案所進(jìn)行Ⅱ型玩具小車裝配，由附表1可知瓶頸為工作地1，用時(shí)122.385秒，即此次所取 ， ;可求：

故最少工作地?cái)?shù)為7。

3 ?再次設(shè)計(jì)Ⅱ型玩具小車裝配工藝規(guī)程

3.1 ?再次設(shè)計(jì)前分析

通過(guò)初次設(shè)計(jì)方案的結(jié)果可知，其平衡率達(dá)不到0.8以上，因此需要對(duì)初次設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行改進(jìn)，采用5W1H提問(wèn)技術(shù)和ECRS原則[3]等方法進(jìn)行作業(yè)改善。

對(duì)于UPH的提升，本次的設(shè)計(jì)中主要采用降低節(jié)拍的方式，在盡可能減少工作地的情況下，提高作業(yè)的均衡度。平衡率的提高及UPH 的提升具體方法如下所示。

1）通過(guò)5W1H提問(wèn)技術(shù)，運(yùn)用ECRS四原則進(jìn)行取消、合并、重排、簡(jiǎn)化：

（1）工作地1為瓶頸，可以將一部分工作分配給工作地3。同時(shí)在工作地4進(jìn)行車箱與底盤相連，但是由于這個(gè)環(huán)節(jié)用時(shí)較短，可調(diào)整一部分在此工作地。

（2）工作地4、6、7相對(duì)用時(shí)較短，可以合并成兩個(gè)工作地或者根據(jù)其他工作地操作情況進(jìn)行重新分配;同時(shí)考慮到工作地5中組裝好的方向盤對(duì)座位與連接板1、連接件1相連時(shí)的影響，如圖6。故需將工作地5中座位組裝及連接部分重新分配。

（3）駕駛室側(cè)板與后下連接件相連用時(shí)較長(zhǎng)，可將工作地8、9的部分工作內(nèi)容進(jìn)行重新分配，減少操作者的疲勞。

（4）對(duì)分配好的工作進(jìn)行重排，重新排列工作地，總體的裝配順序應(yīng)該按照由下向上、由里向外進(jìn)行重新分配，保證裝配的順序銜接性。

綜上所述，可將各個(gè)工作地調(diào)整如下圖所示。

圖7的處理，將工作地1中序號(hào)3內(nèi)容轉(zhuǎn)移;圖8的處理，將工作地5中序號(hào)13的內(nèi)容轉(zhuǎn)移，同時(shí)將工作地6中序號(hào)17的內(nèi)容轉(zhuǎn)移;圖9的處理，將工作地5中序號(hào)14的內(nèi)容轉(zhuǎn)移，同時(shí)將工作地7的內(nèi)容轉(zhuǎn)移重排;圖10的處理，將工作地5中序號(hào)15的內(nèi)容轉(zhuǎn)移重排，同時(shí)將工作地8中序號(hào)21的內(nèi)容拆分轉(zhuǎn)移，將工作地9中序號(hào)22的內(nèi)容轉(zhuǎn)移重排。

2）常速影像動(dòng)作分析

通過(guò)對(duì)初次設(shè)計(jì)的裝配工藝流程攝影，把影像進(jìn)行再現(xiàn)，采用常速影像動(dòng)作，運(yùn)用粗略分析[3]，其分析結(jié)果如下：

（1）工作地1用時(shí)最長(zhǎng)，為瓶頸，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)工序等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

（2）由于操作者不是專業(yè)人員，操作時(shí)速度上不一致。

（3）在組裝過(guò)程中存在連續(xù)、重復(fù)的動(dòng)作，在某些工位需要對(duì)螺釘、螺母進(jìn)行多次裝配，在作業(yè)過(guò)程中，操作人員基本上都是先用手把螺母擰如螺釘一部分，緊接著再利用扳手、螺絲刀進(jìn)行擰緊，一個(gè)一個(gè)重復(fù)前面的操作，重復(fù)拿取工具，導(dǎo)致了不必要的重復(fù)動(dòng)作。

（4）工具擺放位置不合理、不便于在操作中拿取，同時(shí)部分零件擺放也不合理。

（5）在組裝前后車輪時(shí)存在不必要的動(dòng)作，此處的操作人員通常是先把車軸組裝進(jìn)去，然后在把塑料圈、輪轂、車輪組裝進(jìn)去。

（6）在組裝底架與后車輪連接件2、后連接件1相連時(shí)，由于空間過(guò)于小的原因，組裝方式可以改進(jìn)，組裝駕駛室側(cè)板與后上、前上、前下連接件相裝配時(shí)存在同樣的情況。

（7）操作人員在作業(yè)過(guò)程中，由于姿態(tài)的原因，部分操作者的操作不順暢。

3）動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則[3]

對(duì)以上存在的問(wèn)題，結(jié)合動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則，采用減少動(dòng)作數(shù)、雙手同時(shí)作業(yè)、縮短動(dòng)作距離、輕快動(dòng)作進(jìn)行作業(yè)，進(jìn)行相應(yīng)的改善，改善如下：

針對(duì)常速影像動(dòng)作分析問(wèn)題（3）;對(duì)于可以改善的工作地，采用先把需要組裝的全部螺母用手?jǐn)Q如螺釘，然后再拿取工具進(jìn)行操作，一個(gè)一個(gè)擰緊。從而減少了拿取工具的次數(shù)，縮短一定的時(shí)間。

針對(duì)常速影像動(dòng)作分析問(wèn)題（4）;采用作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)布置，把扳手放在操作臺(tái)的左上角，把螺絲刀放在操作臺(tái)右上角，這樣有利于作業(yè);把需要的零件放在操作臺(tái)的中間位置、并且按照作業(yè)順序放置，如圖11、12。

針對(duì)常速影像動(dòng)作分析問(wèn)題（5）;對(duì)于這一問(wèn)題，采用先在車軸一頭安裝塑料圈、輪轂、車輪，再把車軸安裝進(jìn)去，進(jìn)行操作，如圖13、14;減少了動(dòng)作數(shù)、同時(shí)縮短了多次移動(dòng)距離。

針對(duì)常速影像動(dòng)作分析問(wèn)題（6）;采用先把一側(cè)的底架與后車輪連接件2、后連接件1相連，然后在組裝另一側(cè)，保證了操作空間，并且能夠輕松動(dòng)作，如圖15、16。針對(duì)組裝駕駛室側(cè)板與后上、前上、前下連接件相裝配時(shí)，采用相同的方式。

針對(duì)常速影像動(dòng)作分析問(wèn)題（2）;各個(gè)工作站操作者不熟練，可以在裝配前進(jìn)行多次裝配，保證操作熟練度。

針對(duì)瓶頸工序，以上ECRS原則已做處理。以及針對(duì)其他問(wèn)題，采用最適當(dāng)?shù)娜梭w部位動(dòng)作等。

總之，為了能夠達(dá)到預(yù)期目的，應(yīng)盡可能按照動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行作業(yè)。

4）動(dòng)素分析

根據(jù)初次設(shè)計(jì)裝配線的流程，針對(duì)瓶頸工作地進(jìn)行動(dòng)素分析。根據(jù)動(dòng)素分析的內(nèi)容，結(jié)合圖11，將初次設(shè)計(jì)裝配線流程的瓶頸工作地進(jìn)行動(dòng)素分析如附表2所示;同時(shí)結(jié)合圖12，將再次設(shè)計(jì)的對(duì)應(yīng)工作地進(jìn)行動(dòng)素分析如附表3所示。對(duì)初次設(shè)計(jì)和再次設(shè)計(jì)的動(dòng)素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較如下表所示。（注： 表示伸手、 表示握取、 表示移物、 表示拿住、 表示使用、 表示定位、 表示裝配、 表示延遲、 表示放開）[3]。

3.2 ?再次設(shè)計(jì)裝配線流程和LOB及UPH分析

通過(guò)對(duì)Ⅱ型玩具小車初次設(shè)計(jì)的分析，結(jié)合最少工作地?cái)?shù)，為了更好的得到平衡，減少操作者疲勞，采取接近最少工作地?cái)?shù)的原則，得再次設(shè)計(jì)的方案如表5所示。

4.3 ?寬放率的確定

私事寬放，在正常情況下，每個(gè)工作日中私事寬放時(shí)間約為正常時(shí)間的5%已足夠了[10];按照標(biāo)準(zhǔn)，裝配Ⅱ型玩具小車屬于輕松工作，一般為2%～5%，本次選取的私事寬放率為4%。

疲勞寬放，本次設(shè)計(jì)是在實(shí)訓(xùn)中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，都為男生操作，結(jié)合實(shí)訓(xùn)中心的環(huán)境等綜合條件，查書中表7-11[3]，疲勞寬放率取4%。

延遲寬放，其中包括操作寬放、機(jī)器干擾寬放、偶發(fā)寬放及政策寬放四種[3]。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況，取操作寬放率為1%、偶發(fā)寬放率為1%;其中無(wú)機(jī)器干擾寬放和政策寬放。

則裝配Ⅱ型玩具小車所占寬放率為10%。

4.4 ?標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

6 ?結(jié)論

本次對(duì)Ⅱ型玩具小車裝配線平衡設(shè)計(jì)以及產(chǎn)能提升研究中，通過(guò)對(duì)小車結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)分析，進(jìn)行裝配流水線的平衡設(shè)計(jì)，首次設(shè)計(jì)的裝配線的平衡率為72.4%，通過(guò)改善后的平衡率達(dá)到了93.5%，裝配線在平衡率上提升了21.1%;同時(shí)，首次設(shè)計(jì)的裝配線每天能夠達(dá)到的產(chǎn)能為205臺(tái)（UPH為29臺(tái)），改善后每天能夠達(dá)到的產(chǎn)能為253臺(tái)（UPH為36臺(tái)），則每日產(chǎn)能提高了48臺(tái)（UPH提升了大約7臺(tái)）;再次設(shè)計(jì)中裝配II型玩具小車標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為15分鐘2.6秒，其次裝配線負(fù)荷系數(shù)提高了0.227，裝配時(shí)間損耗系數(shù)降低了0.211。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)及研究分析，提供了更加合適的裝配線平衡設(shè)計(jì)的方法。

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