高空作業(yè)平臺(tái)動(dòng)力電池裝配線效率提升

李飛 LI Fei

（山東建筑大學(xué)，濟(jì)南 250101）

0 引言

近年來，制造業(yè)企業(yè)“用工荒”、招人難日益突出，同時(shí)，“用工成本居高不下”也成為制造業(yè)企業(yè)面臨的一大難題[1]，基于此，制造業(yè)企業(yè)提升生產(chǎn)效率勢在必行。

精益生產(chǎn)是目前國內(nèi)廣泛推行的先進(jìn)生產(chǎn)管理模式，廣泛應(yīng)用于汽車、化工、電子和機(jī)械等行業(yè)，在降成本和提效率方面效果顯著。眾多研究者對精益生產(chǎn)在制造業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。于如月，徐志宏，郭紫雪[2]等運(yùn)用線平衡的方法對汽車座椅裝配線進(jìn)行優(yōu)化，產(chǎn)線節(jié)拍降低了16%，提升了生產(chǎn)效率，滿足了客戶需求。邱德元，賈華東[3]等運(yùn)用ECRS原則對托輪裝配線進(jìn)行線平衡優(yōu)化，產(chǎn)線節(jié)拍下降5min，產(chǎn)能提升45%。龐詩寧[4]變速器總裝配線平衡分析與改善中將線平衡方法與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，優(yōu)化后總裝配線的平衡效率由70.77%提升到86.2%。張力，張曉玲，蔣建軍[5]等將ECRS原則與啟發(fā)式算法相結(jié)合，對渦輪增壓器裝配線進(jìn)行線平衡優(yōu)化，使裝配線的平衡率由49.5%提升到了78.6%，使得勞動(dòng)強(qiáng)度降低和運(yùn)行時(shí)間最小化，提高了裝配線的的作業(yè)績效。徐杰[6]運(yùn)用ECRS原則對聚乙烯纖維企業(yè)牽伸線進(jìn)行優(yōu)化，線體平衡率提升了11.58%，年度節(jié)約費(fèi)用28800元。陳淋君[7]、馬銀忠[7]通過流程與動(dòng)作分析和線平衡優(yōu)化，將接觸器生產(chǎn)效率提升了36%。李必敏[8]運(yùn)用5W1H和ECRS原則等工具對S公司編織袋生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化，生產(chǎn)線平衡率由72.2%提升到88.31%。黃云笑[9]基于線平衡方法，結(jié)合ECRS原則對某企業(yè)生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)線平衡率從67.5%提升到91.7%，大大降低了由于工序不平衡導(dǎo)致的浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)線效率并節(jié)約了人力成本。趙培杰[10]，降皓鑒[10]通過線平衡改善，實(shí)現(xiàn)某車型電動(dòng)座椅滑軌裝配生產(chǎn)線平衡率提高7.5%，投料工時(shí)降低87.5%，達(dá)到降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的目的。

E公司作為新能源行業(yè)的一家新興企業(yè)，以儲(chǔ)能產(chǎn)品和動(dòng)力電池產(chǎn)品的研發(fā)、銷售與生產(chǎn)為主營業(yè)務(wù)，規(guī)劃年產(chǎn)能7.2Gwh，目前已投產(chǎn)儲(chǔ)能產(chǎn)品和工程機(jī)械動(dòng)力電池產(chǎn)品。本文針對E公司高空作業(yè)平臺(tái)280動(dòng)力電池（以下簡稱“高機(jī)280PACK”）裝配線產(chǎn)能不足的問題進(jìn)行研究，按照精益生產(chǎn)的“流動(dòng)”原則，運(yùn)用“單件流”、ECRS原則和線平衡方法，對高機(jī)PACK生產(chǎn)進(jìn)行流程分析、方法研究、工位細(xì)分和作業(yè)測定，平衡工位間作業(yè)時(shí)間，消除等待、動(dòng)作等浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提升。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 產(chǎn)品介紹

高機(jī)280PACK主要構(gòu)成部分包括箱體、模組、電器件、線束、銅排等，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 280PACK產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 生產(chǎn)現(xiàn)狀及問題分析

1.2.1 生產(chǎn)工藝

高機(jī)280PACK裝配作業(yè)內(nèi)容主要包括箱體預(yù)制、FAKRA連接器安裝、高壓連接器底座安裝、模組吊裝與固定、電器件安裝、線束綁扎、銅排安裝、EOL測試、上蓋安裝、氣密測試和動(dòng)態(tài)測試等，工藝流程見圖2。

圖2 280PACK裝配工藝流程

1.2.2 問題分析

①產(chǎn)能不足：根據(jù)年度計(jì)劃預(yù)測，每日產(chǎn)品需求120臺(tái)，計(jì)算出需求節(jié)拍（TT）為300s（按每日有效工作時(shí)間10h計(jì)），由裝配線各工位作業(yè)時(shí)間和人員配置（圖3）可知，目前產(chǎn)線實(shí)際節(jié)拍為425s，單班次（10h）產(chǎn)出85臺(tái)，無法滿足客戶需求。②線平衡率低：由圖3數(shù)據(jù)計(jì)算可知，裝配線平衡率為71%，工位之間不平衡，瓶頸工位（線束綁扎）作業(yè)時(shí)間長，存在較多等待浪費(fèi)。③人均效率低：單班次（10h）產(chǎn)出85臺(tái)，人員配置13人，每人每小時(shí)產(chǎn)出（UPPH）為0.65。

圖3 改善前各工位作業(yè)時(shí)間和人員配置圖

1.3 改善點(diǎn)分析

①瓶頸工位：工位1作業(yè)內(nèi)容為箱體預(yù)制和FAKRA連接器安裝，其中箱體預(yù)制包括貼底部保溫棉、支撐泡棉以及箱體外側(cè)防水標(biāo)貼等作業(yè)內(nèi)容，連接器安裝包括連接器線束整理、連接器固定等作業(yè)內(nèi)容。此工位作業(yè)內(nèi)容多、操作時(shí)間長。②作業(yè)時(shí)間超出需求節(jié)拍的其他工位：工位2作業(yè)內(nèi)容為模組吊裝、固定和高壓連接器安裝，其中模組吊裝需使用框架吊、電葫蘆和吊具工裝，需謹(jǐn)慎操作，防止模組與箱體發(fā)生碰撞；模組進(jìn)入箱體后，需將模組四角的長螺釘孔與箱體底部孔位對準(zhǔn)，高壓連接器底座安裝需要使用電動(dòng)螺絲刀進(jìn)行緊固。此工位作業(yè)內(nèi)容復(fù)雜、用時(shí)較長。工位4的作業(yè)內(nèi)容為線束對接、整理與綁扎，共需綁扎20個(gè)扎帶，數(shù)量較多，同時(shí)，2名員工操作時(shí)存在部分干涉。工位5的作業(yè)內(nèi)容為鋁排安裝，2人作業(yè)，每人安裝2個(gè)鋁排，共安裝4個(gè)鋁排，2人需交叉復(fù)檢，然后在記錄表上記錄檢驗(yàn)結(jié)果，復(fù)檢和記錄結(jié)果影響了該工位節(jié)拍。工位6的作業(yè)內(nèi)容為EOL測試，人工作業(yè)主要是把3根線束分別插接到設(shè)備和產(chǎn)品，線束上沒有明顯的標(biāo)識(shí)進(jìn)行區(qū)分，接線和切換產(chǎn)品類型時(shí)需要仔細(xì)對比才能區(qū)分，此部分操作存在優(yōu)化空間。工位9的作業(yè)內(nèi)容為動(dòng)態(tài)測試，該設(shè)備目前可同時(shí)測試6臺(tái)PACK包，需40分鐘才能測試完畢，設(shè)備測試能力無法滿足需求。

2 方案制定

2.1 改善方法

針對瓶頸工位和作業(yè)時(shí)間超出需求節(jié)拍的工位，基于線平衡方法，應(yīng)用5W1H分析法[11]對各工位作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行分析，明確改善方向、挖掘改善空間。運(yùn)用“ECRS”四原則[11]（即“消除、合并、重排、簡化”，首先考慮取消該工序，對不能取消的工序再考慮進(jìn)行合并、重排和簡化），以縮短作業(yè)時(shí)間、提升產(chǎn)線平衡率、效率和產(chǎn)能為目標(biāo)制定改善方案。

2.2 改善方案

運(yùn)用5W1H分析法和ECRS四原則對瓶頸工位（工位1）和作業(yè)時(shí)間超出需求節(jié)拍的其他非瓶頸工位（以工位4為例）進(jìn)行分析、改善，詳情見表1和表2。

表1 瓶頸工位分析表

表2 非瓶頸工位分析表（以工位4為例）

經(jīng)過系統(tǒng)分析與改善，具體改善方案見表3。

表3 280PACK裝配線改善方案

3 改善效果

通過對瓶頸工位及其他工位進(jìn)行作業(yè)分析，對瓶頸工位進(jìn)行作業(yè)內(nèi)容重排、增設(shè)工位，對其他工位分別進(jìn)行了作業(yè)內(nèi)容消除、操作方法簡化以及設(shè)備能力提升等改善，瓶頸工位即工位1箱體預(yù)制作業(yè)時(shí)間由425s下降至282s，其他改善工位作業(yè)時(shí)間均下降至需求節(jié)拍以下，改善后裝配線各工位作業(yè)時(shí)間和人員配置見圖4。

圖4 改善后各工位作業(yè)時(shí)間和人員配置圖

方案實(shí)施后，無論是從節(jié)拍、單班次產(chǎn)能，還是從每人每小時(shí)產(chǎn)出（UPPH）和線平衡率等方面各項(xiàng)指標(biāo)均比之前有了明顯改善，如表4所示。

表4 改善前后指標(biāo)對比

4 結(jié)語

本文選擇高空作業(yè)平臺(tái)動(dòng)力電池裝配線為研究對象，針對生產(chǎn)過程中存在的線體不平衡、產(chǎn)能不足等問題，運(yùn)用基礎(chǔ)工業(yè)工程中的線平衡、ECRS原則等方法，分析產(chǎn)線各工位間不均衡的影響因素，并制定針對性的改善方案，消除不均衡產(chǎn)生的等待浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線平衡率提升了22%，單班次產(chǎn)能提升了50.6%，最終達(dá)到均衡各工位作業(yè)時(shí)間、提高生產(chǎn)效率和滿足客戶需求的目的。