L公司后橋裝配線作業(yè)系統(tǒng)測量與分析

李軍 李翔宇 蔣順利 范炳毅

1 桂林信息科技學院 商學院，廣西 桂林 541004；2 桂林電子科技大學 北海校區(qū)，廣西 北海 536000；3 桂林電子科技大學 商學院，廣西 桂林 541004

L公司專注于經(jīng)濟型微型汽車的發(fā)動機、零部件和專用車業(yè)務，是本省的龍頭企業(yè)，其車橋廠主打產(chǎn)品如圖1所示。CN100系列產(chǎn)品是公司的核心業(yè)務。隨著車橋產(chǎn)品技術的逐漸成熟和汽車行業(yè)的快速發(fā)展，CN100系列后橋產(chǎn)品市場需求迅速增加。為滿足市場需要，進一步提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和效益，本文以該企業(yè)生產(chǎn)的CN100系列后橋產(chǎn)品作為研究對象，采用IE方法進行秒表時間測量研究，主要是想調查現(xiàn)行作業(yè)的一手數(shù)據(jù)資料，為公司全面實施精益生產(chǎn)模式打好基礎。

圖1 CN100系列后橋產(chǎn)品圖

1 后橋裝配線現(xiàn)狀描述

L公司車橋廠后橋裝配A線是總裝車間內(nèi)一條典型的后橋產(chǎn)品裝配流水生產(chǎn)線。采取三班制式生產(chǎn)，典型產(chǎn)品為CN100，線體工作站數(shù)為19個。

后橋裝配A線的布局如圖2所示。圖2中S1、S2、…、S19為裝配線的工作站編號，由于后橋產(chǎn)品左右對稱的特性，因此產(chǎn)品在進行裝配生產(chǎn)時也會有左右對稱安裝的情況。其中，圖2中S5、S6、S7、S14、S16、S18屬于雙邊裝配操作的工作站，P1、P2、…、P26為后橋裝配工位編號，每個工位由1名員工進行作業(yè)，共26名作業(yè)人員。CN100系列后橋具體的作業(yè)流程及作業(yè)人數(shù)如表1所示。

圖2 后橋裝配線布局圖

表1 后橋裝配線作業(yè)流程

由于后橋裝配線各工位劃分細致且工位關系較為復雜，對于后橋產(chǎn)品來說，通用的全自動設備難以完成細致復雜的裝配作業(yè)，因此該裝配線目前仍主要以手工作業(yè)為主。在后橋產(chǎn)品進入量產(chǎn)穩(wěn)定期后，根據(jù)客戶所提供的市場需求，裝配線的產(chǎn)能也要歷經(jīng)多次調整。在現(xiàn)行的工位配置及作業(yè)方式下，裝配線中工位間的作業(yè)時間存在較大的差異，在目前產(chǎn)能可以滿足客戶需求的情況下，其產(chǎn)能矛盾尚不明顯。但隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，CN100系列后橋的市場需求也會進一步增加，將導致裝配線產(chǎn)能矛盾越來越突出。瓶頸工位產(chǎn)能不足，導致在規(guī)定的上班時間內(nèi)量產(chǎn)計劃無法達成，而相對有的工位卻產(chǎn)能富余，會產(chǎn)生閑置浪費現(xiàn)象。由于裝配線上工位間節(jié)拍不均衡，致使裝配產(chǎn)能不能整體得到提升[1-2]。因此，我們需要借助IE中的作業(yè)測定方法對此進行分析，為企業(yè)下一步的改善提供依據(jù)。

2 后橋裝配線作業(yè)測定技術

針對后橋裝配線實際情況，選取攝影機、秒表為主要計時工具，進行測量、分析和檢查后橋裝配線各工位作業(yè)時間。研究的具體步驟為：

1)收集資料。按作業(yè)測量方法要求有：標準作業(yè)手法、產(chǎn)品或零部件數(shù)據(jù)、設備及工藝參數(shù)、作業(yè)人員素質信息、作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境等。

2)劃分作業(yè)單元。通過作業(yè)單元的劃分，以便于對某一作業(yè)進行觀測和分析，使作業(yè)疲勞寬放時間的確定更為合理，標準時間的制定更為精確。

3)確定觀測次數(shù)。誤差界限法作為一種統(tǒng)計學中常用的方法，一般定出可靠度為95%，誤差為±5%的置信度標準的觀測次數(shù)，其計算公式如下：

(1)

式中：Xi，試觀測的值；n，試觀測的次數(shù)；N，應該觀測的次數(shù)。

4)進行時間測量。連續(xù)測時法是其中最常用的基本方法。當每個作業(yè)單元結束時，觀測者讀出指針時間并記錄在相應的表格中，待觀測過程結束后，將兩個相鄰作業(yè)單元的終點時間相減，即求得作業(yè)單元的實際觀測時間。

5)計算觀測時間。通常采用“X-σ控制圖法”作為剔除異常值的方法。該方法建立在正態(tài)分布的基礎上，認為在平均值3σ以內(nèi)的觀測值為正常值，將偏離平均值3σ以外的觀測值判定為異常值，該方法通常稱為三倍標準差法[3-4]。

三倍標準差法對應的數(shù)學計算公式為：

(2)

(3)

在剔除觀測數(shù)據(jù)中的異常值后，可計算作業(yè)單元的算術平均值，以便進行后續(xù)工作。

6)評比觀測時間。實際作業(yè)過程中，作業(yè)者的速度或快于正常作業(yè)速度，或慢于正常作業(yè)速度。因此，對所觀測的實際作業(yè)時間進行修正，即：

正常作業(yè)時間=觀測時間×速度評定系數(shù)

速度評定系數(shù)即為所觀測的作業(yè)速度與正常作業(yè)速度的比值。

7)確定寬放時間。作業(yè)寬放時間沒有統(tǒng)一的標準，確定各作業(yè)時間的寬放率與各作業(yè)單元的作業(yè)人員、作業(yè)類型、作業(yè)性質及作業(yè)環(huán)境等有著密切的關系，要根據(jù)作業(yè)實際情況綜合判定寬放時間。

8)確定標準時間。

至此，通過上述秒表時間研究過程，即可確定所要測定的各作業(yè)單元的標準作業(yè)時間，各工位作業(yè)標準時間即為工位中包含的若干作業(yè)單元標準作業(yè)時間總和，如圖3所示。

圖3 標準時間構成

3 后橋裝配線工位作業(yè)時間測定

確定好后橋裝配線的作業(yè)流程及內(nèi)容后，利用秒表時間研究法在生產(chǎn)現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)的收集。在對工位進行時間分析時，根據(jù)現(xiàn)場實際的作業(yè)情況，我們將每個工位中所發(fā)生的作業(yè)要素分為增值作業(yè)(V)、非增值作業(yè)(N)、步行(W)和等待(I)等四種類型。則每個工位的標準作業(yè)時間即為上述四種類型作業(yè)時間總和：

工位標準作業(yè)時間(T)=增值時間(V)+非增值時間(N)+步行時間(W)+等待時間(I)

3.1 CQC-HZ-A01裝配特種螺栓進橋殼作業(yè)測定

下面以工位CQC-HZ-A01裝配特種螺栓進橋殼為例進行作業(yè)分析和作業(yè)測定為例。其主要步驟如下：

1)根據(jù)作業(yè)手法標準，將整個工位作業(yè)劃分為8個作業(yè)要素，并對其作業(yè)類型進行分類，具體見表2所示。

2)首先對工位的作業(yè)進行10次試觀測，以工位中的第一作業(yè)要素為例，10次試觀測的數(shù)據(jù)為1.8s、1.9s、1.8s、1.6s、1.9s、2.2s、1.9s、1.7s、2.1s、1.5s，取置信水平為95%，誤差要求控制在5%以內(nèi)，則：

代入式(1)得：

即至少應該觀測19次?，F(xiàn)將觀測人員分為2個小組，每組測定10次，共計20次，分別記錄觀測小組最終所測得的觀測值，并計算觀測平均值，如表2所示。

3)對各作業(yè)要素的觀測數(shù)據(jù)進行分析處理，剔除異常值。以第二作業(yè)要素為例，根據(jù)三倍標準差法的數(shù)學式(2)和(3)進行計算分析：

4)最后根據(jù)實際情況對各作業(yè)要素進行作業(yè)評定，并確定寬放時間，由此可計算出各作業(yè)要素的標準時間，裝配特種螺栓進橋殼工位作業(yè)標準時間即為各作業(yè)要素標準時間總和，如表2所示。

表2 工位作業(yè)及時間分析表

3.2 各工位作業(yè)分析及時間研究

同理可對其他各工位的作業(yè)要素進行分析，并測得標準作業(yè)時間。如表3～表5為后橋裝配線上各工位作業(yè)要素分析及時間研究結果。

工位編號：CQC-HZ-A01，工位作業(yè)要素分析及時間研究如表3所示。

表3 CQC-HZ-A01工位作業(yè)分析及時間研究

工位編號：CQC-HZ-A02，為半軸油封作業(yè)，包含8個作業(yè)要素，作業(yè)時間共計39.0 s，該工位作業(yè)要素分析及時間研究如表4所示。

表4 CQC-HZ-A02工位作業(yè)分析及時間研究

工位編號：CQC-HZ-A19，工位名稱：后橋總成下板簧線，作業(yè)要素為11個，共用時41.9 s，工位作業(yè)要素分析及時間研究如表5所示。

表5 CQC-HZ-A19工位作業(yè)分析及時間研究

同理，CQC-HZ-A03～CQC-HZ-A18R工位，計算方法與此類似，為節(jié)省篇幅，此處省略了其詳細的分析、計算過程，最后直接給出了各工位作業(yè)的標準時間，具體如表6所示。

4 平衡前后橋裝配線各工位作業(yè)數(shù)據(jù)分析

對后橋裝配線各工位時間研究所測得的數(shù)據(jù)按照不同作業(yè)類型時間進行分類匯總，如表6所示。26個工位作業(yè)時間總計為1 083.7 s，工位中等待時間共53.0 s，作業(yè)中有閑置浪費現(xiàn)象。其中工位中最長作業(yè)時間為60.0 s，最短作業(yè)時間為30.0 s，兩者相差達30.0s，所以后橋裝配線存在嚴重的不平衡問題。

表6 平衡前后橋裝配線時間研究數(shù)據(jù)匯總表

根據(jù)裝配線平衡率公式，可計算出現(xiàn)行裝配線配置下平衡率P為：

裝配線的平滑系數(shù)為：

一般要求生產(chǎn)線的平衡率達到85%以上，平滑系數(shù)在10以下比較好。由計算的P和SI判斷，目前L公司后橋裝配線配置及作業(yè)并沒有在科學管理的原則下進行管控，對于裝配線的不平衡問題，還沒有用IE的方法主動挖掘和解決[5]，有30.5%的作業(yè)工時被浪費，故目前后橋裝配線尚有較大的改進空間。

根據(jù)平衡前所測得的后橋裝配線數(shù)據(jù)，可繪制出后橋裝配線平衡狀態(tài)圖，如圖4所示。從平衡狀態(tài)圖可直觀看出工位CQC-HZ-A11、CQC-HZ-A04等作業(yè)時間較長，嚴重影響到后橋裝配線的平衡，制約了后橋裝配線的整體產(chǎn)能，故在后續(xù)的精益生產(chǎn)改善活動中，要以此發(fā)現(xiàn)的問題為依據(jù)進行系統(tǒng)優(yōu)化。

圖4 平衡前后橋裝配線平衡

5 結語

針對L公司CN100系列產(chǎn)品后橋裝配線上的26個工位實際作業(yè)情況，采用秒表測時法，深入生產(chǎn)現(xiàn)場觀察、測量、分析和計算，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行的生產(chǎn)線平衡率僅為69.5%，平滑系數(shù)達19.5，工時浪費嚴重。從后橋裝配線平衡狀態(tài)圖中，顯示CQC-HZ-A11、CQC-HZ-A04等為瓶頸工位，與其他工位對比，發(fā)現(xiàn)后橋裝配線各工位間節(jié)拍差異較大，處于嚴重的不均衡狀態(tài)，因此必須進行改善。建議改善首先以后橋裝配線平衡墻為切入點，對其瓶頸工位進行局部優(yōu)化，消除作業(yè)等待閑置浪費，使生產(chǎn)節(jié)拍得到一定程度的降低[6]；然后再對各工位中的作業(yè)要素重新進行分配，經(jīng)過設計調整，按精益生產(chǎn)的追求目標使后橋裝配線基本實現(xiàn)一個流的生產(chǎn)。作為國內(nèi)最具發(fā)展?jié)摿Φ某擞密嚬?，應堅持管理改革和精益?chuàng)新，不斷提高汽車裝配生產(chǎn)效率和效益，才能使公司成為具有綜合競爭實力、國際化的汽車工業(yè)公司。