發(fā)動機分裝線生產(chǎn)效率改造提升設計研究

黃志鵬

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

1 緒論

1.1 國課題來源及研究背景和意義

汽車發(fā)動機作為一部汽車的靈魂，它的裝配效率和穩(wěn)定性是企業(yè)首先關注的。但是目前汽車產(chǎn)能影響主要來自于發(fā)動機分裝線裝配效率低，無法有效滿足主線車輛發(fā)動機裝配生產(chǎn)。為此我們特地從總裝車間分裝發(fā)動機流水線現(xiàn)場出發(fā)，通過一系列設備改造和工藝優(yōu)化以消除流水線上各種浪費，不斷提升生產(chǎn)運行效率。通過該流水線人員、工藝、設備、工具、機運效率、物料放置等方面的優(yōu)化，提升了發(fā)動機分裝線組裝發(fā)動機的生產(chǎn)能力[1]，以獲得主線高效的生產(chǎn)運行效率。

1.2 分裝線生產(chǎn)效率研究進展和應用領域

發(fā)動機的分裝線主要是以裝配操作工為主的流水生產(chǎn)線，關鍵的擰緊、加注工位采用自動化設備進行裝配或加注，發(fā)動機、壓縮機的擰緊、變速箱螺栓擰緊、發(fā)動機吊裝等[1]。生產(chǎn)效率我們一般取決于整線的流水線生產(chǎn)節(jié)拍，在總裝車間，生產(chǎn)節(jié)拍在56s 左右。自動工位的節(jié)拍一般控制在50s 左右，以便為了更好銜接主線節(jié)拍。

2 發(fā)動機分裝線構造原理及特點概述

2.1 發(fā)動機分裝線構造及工作原理

發(fā)動機分裝線運行效率提升改造計劃應用在總裝車間發(fā)動機分裝工段，通過對發(fā)動機環(huán)行線裝配工藝優(yōu)化改善，人員配比優(yōu)化改善，工具、設備與物料放置改善等，將有效提高分裝線發(fā)動機輸送能力。其分裝線裝置基本結構圖1 所示。

銜接機構裝置構造如下。①運行原理：a.料框的推送和回收；b.SPS 輸送線將物料料盒輸送到發(fā)動機組裝線；c.根據(jù)工作節(jié)拍反復工作運行。②機械系統(tǒng)帶動采用電機驅動皮帶，皮帶裝有自動漲緊機構，升降機使用電機驅動，料盒定位裝置將框輸送到固定位置[2]。③機電系統(tǒng)采用PLC 程序控制，光感檢測，空框回收和推送。

2.2 發(fā)動機分裝線運行特點

（1）輸送效率高。物料在流水線輸送機的機槽內(nèi)呈整體流動，因而較小的機槽空間可以輸送大量的物料，設備的外形尺寸也相應較小。

（2）能源消耗低。該機構借助托盤進行輸送，輸送鏈與托盤無磨擦運動。在同等輸送量和較長距離的情況下，電力消耗比皮帶輸送機低約40%。

（3）設備故障低。輸送鏈采用導軌驅動，鏈條采用合金鋼熱處理加工制成，其正常使用壽命20 年以上，運行中故障率低。

（4）該自動化機構裝置構造簡單，拆裝方便，應用廣泛。

3 發(fā)動機分裝線生產(chǎn)效率提升改造

3.1 工藝及人員優(yōu)化對生產(chǎn)效率的提升

流水線在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要的角色，影響生產(chǎn)效率的原因是多方面的，提高流水線運行效率的方法有很多。但對流水線影響較大的是操作人員和裝配工藝，裝配工藝存在浪費是很多現(xiàn)代企業(yè)都存在的問題[3]。常常通過人員及工藝優(yōu)化以消除流水線的浪費現(xiàn)象。

3.1.1 工藝優(yōu)化對生產(chǎn)效率的提升

優(yōu)化流水線第一站是工藝的優(yōu)化，將操作工藝進行調整并重新編排。以下是優(yōu)化分裝工段2 個崗位等待浪費案例，共消除2個崗位等待時間18s。

通過規(guī)范化的工藝標準來指導操作，使員工能夠更加促進生產(chǎn)流程，提高工作效率，堅持不斷改善工藝布局，去尋求最合理高效的工作方式。

3.1.2 人員優(yōu)化對生產(chǎn)效率的提升

優(yōu)化流水線第二站是人員的優(yōu)化，為了更好的消除分裝線崗位員工操作完后的等待浪費，分裝工段在核對了各崗位工藝配比后，共進行6 次較大人員優(yōu)化改善，其中設計工藝優(yōu)化并撤銷崗位改善共有6 個紅圈崗位。在撤銷6 個人員操作崗位后，原操作崗位通過工藝調整和工藝互換到剩下其余31 個操作崗位，降低工段HPV。為公司節(jié)約金額近100 萬元。

人員優(yōu)化：66905（年人均工資/人）×6（人）×3（班次）=1204290（元）。

人員優(yōu)化是工藝優(yōu)化最終的效果和體現(xiàn)，人員優(yōu)化給企業(yè)節(jié)約了很多成本。

3.2 工具及設備改進對生產(chǎn)效率的提升

一個企業(yè)的設備和工具使用率關系到企業(yè)直接產(chǎn)能的輸出。通過對現(xiàn)有裝配線影響整線運行的主要工具進行改造，流程優(yōu)化和定期養(yǎng)護等措施才能確保流水線保持平穩(wěn)運行。

3.2.1 工具改進對生產(chǎn)效率的提升

在分裝工段裝配過程中，我們常常容易發(fā)現(xiàn)員工裝配零部件時，操作速度受某一使用工具限制，導致裝配效率低下，易產(chǎn)生崗位瓶頸。這需要我們?nèi)∵M一步制定一套合理、精確的裝配工藝流程，配備了齊全的裝配工具及相關設備。以下是分裝工段做的工具改進。

（1）焊接分裝線發(fā)動機支撐腿，減少員工更換發(fā)動機支腿操作時間，把支腿區(qū)分機型后把左右支腿焊接在一起，更換支腿時只需要更換前后兩個支腿就能完成整個支腿的更換，減少員工8s 操作時間，如圖2 所示。

圖2 支撐退改善

（2）前氧傳感器安裝工具改進，減少員工操作時間8s，如圖3所示。

圖3 工具改進

通過工具的改進，提高員工工作效率，有效消除工段內(nèi)部人員操作瓶頸，降低員工操作強度。

3.2.2 設備改進對生產(chǎn)效率的提升

發(fā)動機分裝線設備改進優(yōu)化是一個不斷完善的過程，下面就以發(fā)動機分裝線以年產(chǎn)40 萬臺發(fā)動機裝配線改造為例，對設備改造等方面的優(yōu)化和改進進行詳細介紹。

對發(fā)動機分裝線SPS 上料自動化改善，對分裝線改造SPS自動化上下料輸送線，使輔線與主線較好的銜接，并取代人工上料和回收空箱，減少3 名普工（三班次）如圖4 所示。

圖4 SPS 上料輸送線改善

節(jié)約效益：48000 元/人×3（班次）=144000（元）。

通過對設備機構的改進，有效消除了線旁員工來回轉身拿取工具和物料時間的浪費，有效提升了生產(chǎn)效率和造車品質。

3.3 機運改造及產(chǎn)能提高對生產(chǎn)效率的提升

設備運行及生產(chǎn)效率高低在車間生產(chǎn)過程中占據(jù)著非常重要的位置，設備構造簡單，機構運行無故障是很多企業(yè)所共同追求的目標。而且，要兼顧生產(chǎn)操作人員的操作習慣。提高流水線設備的運行效率，離不開穩(wěn)定、有效的機運保障。

3.3.1 機運改造對生產(chǎn)效率的提升

通過對工藝參數(shù)的分析以及對關鍵工位的托盤運行節(jié)拍進行改進，對分裝B 線和分裝D 線等工位運行參數(shù)采取緊密聯(lián)動控制，提升分裝線整體運行效率。以下是對發(fā)動機分裝線發(fā)動機托盤間距改造，機運時間由10s 減少到8s；節(jié)拍時間由49s 減少到47s（含機運時間）；發(fā)動機線緩沖存量增加3 臺，效能提升了4.4%，如圖5 所示。

圖5 發(fā)動機托盤間距改造

提升流水線設備在生產(chǎn)中的使用效率，企業(yè)的流水線設備才能真正的提高運行效率！

3.3.2 產(chǎn)能提高對生產(chǎn)效率的提升

優(yōu)化是生產(chǎn)能力提升的方式，通過工藝的編制將原有產(chǎn)能及節(jié)拍進行有效提升，則需要優(yōu)化平衡工藝和設備一系列協(xié)同等來滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求。經(jīng)過產(chǎn)能提升后，裝配產(chǎn)能也由56JPH 提升至65JPH，且分裝線生產(chǎn)效率由86%增長到97%，如圖6 所示。

圖6 產(chǎn)能及節(jié)拍提升

3.4 物料分類及零件放置對生產(chǎn)效率的提升

發(fā)動機裝配線應具有保證物流暢通，員工方便取料，物料的配比與崗位員工裝配工藝相匹配，裝配線必須確保物料消耗與主線裝配的對應關系及物料輸送和信息傳達。

3.4.1 物料分類對生產(chǎn)效率的提升

物料分類運送和存放對于裝配人員順利取料裝配有著緊密而重要的關系。員工是否能夠方便拿取物料而進行順利裝配，是影響流水線正常生產(chǎn)決定性因素。以下是對分裝工段SPS 自動上下線物料重新分類放置，員工投料來回行走只需10s，兩名員工共計減少10s 步行時間，如圖7 所示。

圖7 物料分類重組

通過對排序物料合理分類擺放位置，提高員工取料工作效率，減少員工步行時間，有效的提升了分裝線運行效率。

3.4.2 零件放置對生產(chǎn)效率的提升

除了對物料分類對生產(chǎn)效率有影響，零件的放置位置也是影響員工裝配的因素之一，員工是否能夠快速的拿取物料并裝配，重點在于員工取料的距離和方式。以下是重新規(guī)劃副車架擺放位置，減少員工取料的7s 步行時間和安全隱患，如圖8 所示。

圖8 零件放置重組

由此看出，物料的分類和放置位置對于影響流水線運行是至關重要的，管理者要善于發(fā)現(xiàn)類似問題，以減少員工操作時間，并有效提升工作效率。

4 發(fā)動機分裝線生產(chǎn)效率改造應用效果

4.1 發(fā)動機分裝線運行改造驗證

通過對發(fā)動機分裝線工藝及人員優(yōu)化改善、工具和設備改造、機運和效率提升、物料分類及零件放置改造等，讓流水線能夠實現(xiàn)所需功能的要求。并根據(jù)要求對運行改造效果進行驗證，對分裝流水線效率運行改造，初步得出了運行效率最終以操作者操作周期時間息息相關。以下是對各個崗位改造前后操作周期時間對比，結果如表1 所示。

從表1 中我們得知，在確保符合工藝操作規(guī)程符合規(guī)范情況下，對流水線相關操作工序及操作方式進行優(yōu)化和改造。分裝工段共31 名操作者的裝配周期時間在整體上有了明顯的縮短，這不僅有效消除了生產(chǎn)過程中不必要的浪費，同時也緩解了操作者勞動強度，提升裝配質量和生產(chǎn)效率。通過該方法，我們都夠能有效的消除和減少流水線上人員分配不合理，工藝編排不夠緊湊，操作者工作方式粗礦不夠密集等一系列問題，為公司避免了不必要的生產(chǎn)成本浪費。

表1 各工位操作者操作周期時間

4.2 發(fā)動機分裝線運行效率提升效果

通過發(fā)動機分裝線工藝規(guī)程的優(yōu)化和不斷完善，縮短裝配線裝配時間節(jié)拍，提高生產(chǎn)工作效率。從人員、工藝、設備、工具、機運效率、物料放置等方面做了相應改進和研究。在確保符合工藝操作規(guī)程符合規(guī)范情況下，對流水線相關操作工序及操作方式進行優(yōu)化和改造。使操作者的裝配周期時間在整體上有了明顯的縮短，有效的消除了分裝線工藝編排不合理現(xiàn)象，提高人員操作效率。同時，撤銷了流水線多余人員，降低工段HPV，有效提升了分裝線生產(chǎn)運行效率。

5 結語

本文以總裝車間發(fā)動機分裝工段實際運行的流水線為例，將發(fā)動機分裝線作為設計研究對象，從運行過程中發(fā)現(xiàn)的實際問題出發(fā)，用實地考察和反復試驗的方法，通過工藝、設備、人員、工具等改造，有力提升分裝線運行效率，消除了分裝線上操作者工藝不合理造成的浪費以及人員配比不均衡導致人員的浪費。避免企業(yè)過高的人力、物力成本。有效的提升了分裝工段流水線生產(chǎn)運行效率，運行效率的顯著的提升，消除了操作者多余操作步驟，為公司節(jié)省了人力和物力，共節(jié)約金額約150 萬多元。發(fā)動機分裝線生產(chǎn)運行效率的提升改造證明了該改造方式的合理性和實用性，對今后的其他基地生產(chǎn)車間應用具有重要的研究價值和指導意義。