昋莉婷,葛安华

(东北林业大学 工程技术学院，黑龙江 哈尔滨 150040)



某电泵装配厂生产线的改善及方案的评价

昋莉婷,葛安华

(东北林业大学 工程技术学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

以某企业电泵装配生产线为研究对象，分别采用价值分析技术、“一个流”技术以及工作研究技术分析了企业现有生产线中存在的问题，提出了以上3种改善技术各自的改善方案。为了比较3种技术对该企业生产线的改善效果，运用TOPSIS法和灰色关联度法对改善方案进行综合评价，得出了“一个流”技术对该企业生产线改进取得的效果最佳，其次为工作研究技术，最后为价值分析技术的结论。

价值分析; 一个流; 工作研究; 改善; 评价

价值分析技术、“一个流”技术和工业工程中的工作研究技术是改善生产线、提高生产系统效率的主要技术，然而采用多种技术手段进行生产线的改善往往不仅不易取得预期的效果，有时还会带来严重的混淆和困扰。向雷等[1]以工业工程理论为基础对某企业装配生产线进行改进，实现了提高效率、提高产能的目的。董鹏等[2]在精益思想指导下改进企业原有生产线并取得了明显的效果。国内外其他学者也对企业生产线的改善与设计进行了大量的研究，然而对于改善过程中所涉及到的具体技术研究甚少。因此为保证以最小的精力投入获得最佳的改善效果，应选择对本企业生产线最合适的改善技术，以此为指导改善生产线。本文选择常用的3种生产线改善技术进行分析，通过综合评价确定3种技术的改善效果。

1　改善技术介绍

1.1价值分析技术

价值分析将作业者活动分为3类：

1) 很明确能创造价值的步骤，如产品的加工过程[3]；

2) 不创造价值，但在现有技术下是不可避免的活动如装卸、检验等[3]；

3) 不创造价值，可以立即取消的步骤[3]。

对于生产中的活动，可利用价值分析技术找出创造价值与不创造价值的环节，取消第3类活动，减少第2类活动。

1.2“一个流”技术

“一个流”生产是在准时制生产方式(在需要的时间按照需要的数量取得需要的产品[4])的基础上由企业首先提出的。

“一个流”生产要求将生产线设计成“U”型，这种布置与传统生产线的不同之处在于：前者的操作者在线内作业，一个操作者可能操作几个工序[5]。“U”型生产线上操作工人数计算方法如下：

工人数=工序作业时间之和/节拍时间。

在此基础上可通过各工序的时间确定每位操作工人的工作内容。

“一个流”生产要求生产同步，整个生产活动按统一的流水节拍进行。

“一个流”生产要求现场实行“5S”管理。“5S”管理源于日本企业广泛采用的现场管理方法，它通过开展以整理、整顿、清扫、清洁和素养为内容的活动，对生产现场中的生产要素进行有效管理[6]。

“一个流”生产要求遵守零浪费原则。

“一个流”生产要求遵守内部用户原则。

每道工序是前道工序的客户，是后道工序的供应商，每位操作工人应该确保提供合格的产品。整个工作过程无需再设立质量检验环节。

1.3工作研究技术

在对存在问题分析基础上，利用ECRS(取消、合并、重排、简化)四大原则，结合动作经济原则进行改进[7]。

动作经济原则要求减少动作数量、双手同时进行动作、缩短动作距离、轻松动作。

2　现状及存在的问题

某企业主要从事电泵的生产，其中组装是整个电泵生产过程中最关键的过程。该企业产品组装车间共有12条相同的流水生产线，呈“一”字型排布，每条装配线上有13个工位，配置操作工人27人，每天工作8 h，工资80元/d，日产量810台，客户需求量800台/d，生产节拍为36 s，现采用秒表测时法测得每道工序的时间，改进前组装流程程序图如图1所示。

目前该装配线上工序、人员安排不合理，作业现场物流、人流混乱，这些因素导致生产线平衡率仅为68.59%(生产线平衡率=各工序时间总和/( 节拍×工位数))[8]，产品质量难以保证、车间事故频繁发生。

针对现有生产线存在的问题寻找改善途径，运用价值分析技术找出装配生产线中非增值的工作过程，进行改善得到方案1；运用“一个流”技术进行改善，平衡生产线，得到方案2；运用工作研究技术找出不合理处予以改进得到方案3。改善后各选择其中(共有12条产线)1条生产线试行，其余9条生产线仍按原方法运作。

3　生产线的分析改善

3.1价值分析

电泵组装过程主要由3个方面构成。

1) 组件装配过程，这是产品组装必须存在的过程，属于完全创造价值的活动。

2) 质量保证方面，包括检验及粘贴各种标识的过程，这是产品组装过程中必不可少的过程，但是其不直接创造价值，应尽量减少。

3) 电泵组装过程中不创造价值，可被视为“浪费”的活动，诸如“等待”这样的过程，通过改进装配生产线予以取消。

第13项工作“手拉焊接线检验”是为了检验焊接工人是否焊接牢固，由多次试验发现：在工人熟练掌握焊接技术的条件下，一次焊接就能保证焊接质量[9]。通过培训使其成为熟练工人，取消焊接后的检验工序。

在第34、35项工作过程中，在“质量安全标识上”设有“警告标识”的内容，取消“警告标识粘贴”这项工序。改进后所需时间为5 s。

在整个产品组装过程中，“传送”的次数较多，每次运输的距离较长，由流程图可知传送多达12次，距离长达23.1 m。耗时较多，同时占用厂房空间。通过现场观察可知，工位间距离保持2 m之内设备及工人均可正常工作，现将传送距离超过2 m的工位上的设备重新布置，使与上一个工位的设备保持2 m的距离。

图1　电泵组装流程程序图

第28项工作内容“等待”的产生是由于只有待泵体表面的漆风干后才能进行第30项工作内容“安装提手”过程，现在喷漆设备附近安装小风扇，使其快速风干，避免等待的浪费。

以上分析根据价值分析标准可知第34项工作内容及整个组装过程中的“传送”都属于第2类活动，不直接创造价值，但是经过改进可以减少。“手拉焊接线检验”及喷漆后的“等待”属于第3类活动，通过改进直接消除。

采用价值流分析技术改善后，生产线平衡率为69.67%，较先前提高1.08%，周程时间缩短38.4 s，产品在线上传送距离减少了2.2 m，生产线长度也随之减少，线上设备排列更加紧凑，生产线上所需工人比原来减少2人。

3.2“一个流”分析

通过分析发现可以将“警告标识粘贴”、“质量安全标识粘贴”、“条形码粘贴”这3道工序合并为“粘贴工序”，合并后所需时间为6 s。

为排除装配过程中的浪费，喷漆后的“等待”过程应该被取消，现在“喷漆”设备附近安装风扇用于油漆的风干。

取消对焊接质量的检验过程，规定操作工人在焊接时保证焊接质量，为下一道工序提供合格装配品。

现将生产线按产品原则排列，产品原则布置也称装配线布置、流水线布置或对象原则布置，是一种根据产品制造的步骤安排设备或工作过程的方式[10]。

通过计算可知生产线上所需操作工人数为9人，根据工序时间及人员数量分配工作内容，并将生产线呈“U”型布置，得到操作工人的作业任务分配表和作业时间图，如表1，图2所示。

表1　改进后操作工人作业任务分配

图2　改进后操作者作业时间图

成立“多能化作业员培训小组”，依据工作内容对操作工人进行培训，实现“一人多岗”，作业标准化。

进行以上改进后要在装配车间实行“5S”管理。首先将电泵装配现场中暂时不用或者无法使用的设备、工夹具等清除；其次将需要的物品分门别类摆放整齐。在设备附近摆放操作必要的工具、夹具、量具，并使用标示牌标明放置物品的名称和作用；每天规定操作工人下班前清扫工作现场的灰尘、油污等，保证机器和工装夹具的整洁；实行了前“3S”后将其深入，做到不制造浪费，不破坏前“3S”的成效；最后成立“5S”培训小组培养作业人员遵守现场规章制度的意识。

该企业采用“一个流”技术分析改善电泵装配生产线后生产线平衡率达到93.99%，由图2可知操作者作业负荷基本均衡。操作时间较原来缩短8 s，整个装配过程连续、不停滞，无等待、不良品、人员、物料及其他形式的浪费，装配现场环境得到明显改善。

3.3工作研究分析

经现场观察，在第9项工作“安装热保护器”处存在“独臂式”作业，该道工序的操作工人右手一直持住气动工具不动，左手先拿热保护器放好，接着再用左手拿两颗自带垫片的螺丝并将其放好，整个安装过程都是左手在动。现将气动工具放置于热保护器安装设备旁固定货架处，便于拿取。操作者进行安装工作时左手拿热保护器，同时右手拿起自带垫片的螺丝，右手放好螺丝时拿起气动工具，使两只手负荷平衡。工人双手动作协调，才不容易疲劳[11]。

第27项工作是由“烘干”及“喷漆”两部分组成，“烘干”是为了烘干泵体上的水，然而后续的“喷漆”又会使泵体表面变湿，现在喷气装置旁安装风扇烘干喷漆前后的水，取消喷漆前的烘干，改进后该项工作所需时间减少为15 s，同时又避免了喷漆后的30 s等待时间。

质量安全标识粘贴、警告标识粘贴、条形码粘贴的工作内容和工作方法是相同的，现将这三道工序合并为一道，由一个工人来完成。合并后所用时间为6 s。

在第17项工作“试气压检验”中，操作工人首先要进行试气压容器的组装，之后进行试气压工作，现安排容器组装的工作在生产线外进行，线上进行试气压检验的操作工人使用预先组装好的容器。经过改进，这道工序所需时间为27 s。

第19项工作为“吹水”，该工序是为了避免试气压后的水滴影响喷漆效果，专门由一位工人负责用嘴将试气压后的水吹干，现安排工人拿小风扇吹干，避免俯身用嘴吹。改进后工序时间变为5 s。

采用工作研究技术对作业过程进行优化，缩短了作业过程中的动作数目，减少了作业时间，降低了劳动强度，提高了劳动效率[12]。改进后装配生产线周程时间缩短57 s，装配线上操作工人减少2人，产线平衡率提高15.17%。

4　改善方案的评价

4.1评价方法的选择

本文评价对象为3种生产线改善方案，且各项评价指标对应的评价值都是可以量化的数字，在这种情况下应采用客观评价方法，在综合评价方法中TOPSIS法和灰色关联度法适用于客观评价，且二者都是应用灰色关联理论[13]。其中，采用TOPSIS法求解多目标决策问题非常有效[14]，然而决策过程中统计数据有限，波动性大，没有典型的分布规律，难以保证结果的正确性。灰色关联度法是衡量因素间发展趋势相似或相异程度的有效方法，但使用时在参考序列选择上主观性较强，缺少客观依据。

现结合以上两种方法进行方案的排序，采用TOPSIS法评价得到的最优方案作为灰色关联度法中的“参考序列”，弥补了两种评价方法各自的不足。

4.1.1逼近理想值排序法(TOPSIS)

用TOPSIS法进行综合评价的原理是：通过测度各评价对象的指标值与理想解和负理想解的相对距离来确定评价对象的综合得分，评价对象越接近理想解同时又远离负理想解，则评价对象的综合得分越高[15]。分析模型的建立步骤如下。

1) 设有n个评价对象，m个评价指标,

(1)

2) 对高优、低优指标进行同向化、归一化变换。

(2)

(3)

3) 归一化的矩阵其各列最大、最小值构成最优、最劣向量。

(4)

(5)

4) 第i个评价对象与最优、最劣值的距离分别为

(6)

(7)

5) 第i个评价对象与最优方案的接近程度为

(8)

4.1.2灰色关联度法

在系统发展过程中用关联度排序的结果确定主要影响因子，关联度大说明该因素是影响系统发展的影响因子，关联度小说明系统不受或少受此因素的影响。灰色关联分析模型的建立步骤如下。

4.2评价指标的选择

经过深入分析，现采用生产线平衡率、作业人员数量、流程时间、车间事故率、员工生产率、生产线使用面积、设备利用率、人工成本、管理者对现场环境的评分、操作工人对其工作满意度的打分这10项最主要的指标评价生产线改善方案。各个方案对评价指标的评价值如表2所示。

表2　各改造方案在评价指标下的评价值

4.3数据的处理

4.3.1TOPSIS法评价

按照TOPSIS法2求得标准化矩阵为

由TOPSIS法第三步求得最优、最劣向量分别为

表3　各改善方案排序表

4.3.2灰色关联度法评价

由以上评价结果可知，方案2为排序第1的装配生产线改造方案，以方案2为系统特征序列，使用灰色关联度法进行方案的评价。

关联度为

γ1=0.902 6, γ3=0.929 7。

由关联度的大小可判断方案3优于方案1。

4.3评价结果

以上两种评价方法对改善方案排序的结果是一致的，说明方案2对应的“一个流”技术对生产线改善后取得的效果最佳，其次为工作研究技术，最后为价值分析技术。

5　结束语

本文分别以价值分析、“一个流”及工作研究技术为指导思想，设计出3种不同的生产线改善方案，在此基础上选取评价指标，使用TOPSIS法、灰色关联度法对方案进行综合评价，利用Excel处理数据。最终评价结果说明方案2对应的“一个流”技术对生产线改进作用最大，其次为方案3对应的工作研究技术，最后为方案1对应的价值流技术。此外改善是永无止境的，只有通过锐意创新的精神，不怕一切艰难险阻才能将改善坚持到底[16]。

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Improvement and Evaluation of Electric Pump Assembly Production Line

GUI Liting, Ge Anhua

(Engineering and Technology College, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

As the production cost of products is increasingly emphasized by enterprises, the improvement of the production line has become a new focus in the business community. Taking the electric pump assembly production line as the research object, value analysis technique, "one-piece flow" technique and work study technique are used to analyze the existing problems in the production line. The improvement schemes of these three techniques are put forward. Then TOPSIS (technique for order preference by similarity to an ideal solution)and Grey Related Degree are used for evaluating the improvement schemes with the results of these three techniques compared. Finally the conclusion that "one-piece flow" technique is the best one to improve the enterprise's production line, then the work study, and last the value analysis, is drawn.

value analysis; one-piece flow; work study; improvement; evaluation

2016- 05- 09

黑龙江省出国留学基金资助项目(LC201407)

昋莉婷(1992-)，女，青海省人，硕士研究生，主要研究方向为工业工程.

葛安华(1961-)，男，山东省人，教授，主要研究方向为机械设计和工业工程.E-mail:874916206@qq.com

10.3969/j.issn.1007- 7375.2016.04.023

F273

A

1007-7375(2016)04- 0153- 08