基于精益生产理念的精密仪器装配线改善

陆杰;周炳海

【摘 要】为减少生产过程中遇到的浪费现象,在精密仪器装配线上进行观察和记录工作状况,运用精益生产的工具和方法,从操作、工位和生产线平面布局等方面分析了存在的问题,根据取消、合并、重排和简化(ECRS)四大原则进行了改善.通过改善,使操作简化,各工位的任务安排更合理,优化了生产线的布局,缩短了搬运距离,提高了生产线平衡率,进而提高了生产效率. 【期刊名称】《机械制造》 【年(卷),期】2016(054)009 【总页数】5页(P81-84,94) 【关键词】精益生产;装配线;效率 【作 者】陆杰;周炳海

【作者单位】同济大学机械与能源工程学院 上海201804;同济大学机械与能源工程学院 上海201804 【正文语种】中 文 【中图分类】TH165

国家统计局服务业调查中心发布，2015年下半年的制造业指数PMI已经低于荣枯线（50），并有不断下滑的趋势。很多制造行业都受到了市场的压力，包括汽车业。作为汽车厂的零部件供应商，如何在订单减少的情况下保持利润和收益是企业遇到的难题。因此，对于企业的内部改善成了缓解市场压力的突破口和有效措施。

企业在为顾客提供满意产品和服务的同时，把浪费降到最低程度，可以实现利益的最大化。

企业生产活动中的浪费现象很多，常见的有以下几点：①错误。提供有缺陷的产品或不满意的服务；②积压。因无需求造成的积压和多余的库存；③过度加工。实际上不需要的加工和程序；④多余搬运。不必要的物品移动；⑤等候。因生产活动的上游不能按时交货或提供服务而等候；⑥多余的运动。人员在工作中不必要的动作；⑦提供顾客并不需要的服务和产品。

对于以上这些企业中存在的问题，精益生产是一个很好的解决办法。

精益生产这个概念最早来源于日本，TPS（丰田管理模式）更是让这个概念风靡全球。精益生产方式以顾客需求为拉动，以消灭浪费和快速反应为核心。企业通过精益生产以最少的投入获得最佳的运作效益，并提高对市场的反应速度，具体而言，就是通过减少和消除产品在开发设计、生产、管理和服务中一切不产生价值的活动（即浪费），缩短对客户的反应周期，快速实现客户价值增值和企业内部增值。可见，精益生产不仅是一种生产理念，更应该是一种企业的生产文化和生产精神［1-2］。

精益生产方式综合了大量生产和单件生产方式的优点，力求在生产系统中实现多品种、小批量、高质量、低成本生产。应用对生产现场进行改善的方法，实行现场改善活动，可以保证产品质量，消除各个环节的浪费，降低成本，改善工作环境，提高工作效率，达到生产线的平衡［3］。在面临市场多变、客户需求多样化的情况下，众多企业通过精益生产方式，在以下几方面得到了显著改善：①提高了企业的生产效率；②缩短生产周期，提高企业对顾客需求的应变能力；③降低库存，提高库存周转率；④提高产品质量，降低运作成本；⑤加强了单件流生产方式的运作；⑥减少了生产中不必要的浪费。

在生产线上，无论采取何种改善方法或设备布局形式，都必须遵循下列基本原则

［4］：①有利于实现少人化；②有利于操作者作业；③有利于物流与信息传递的控制；④有利于质量保证；⑤有利于全员生产维修（Total Productive Maintenance，TPM）的开展；⑥有利于实现标准作业；⑦有利于保障安全。 具体改善思路如下。

（1）平衡生产线。生产线平衡是指对生产线上的全部工位进行平均化、量化，调整作业负荷，以使各作业时间尽可能相近的技术手段与方法。通过查阅大量生产线平衡资料，比较各种平衡方式，结合本企业的生产现状，对整个作业内容进行重新组合，按照目标节拍进行调整。每一次作业内容的调整需与技术、生产等相关部门进行沟通协调，以增强改善活动的可操作性。

（2）优化工序。制件的运转不间断、不堆积、不超越、不落地，创造无中断、无绕道、无交叉、无回流、无等待、无废品的增值活动流，制定创造价值流的行动方案。优化工序流程的目的是通过对现场的宏观分析，减少并消除不合理、不增值的工艺内容、方法和程序，设计出最优化、经济、合理的工艺程序，缩短制造周期。 （3）工作分析。工作分析是分析人在进行各种操作时的动作要素，删除无效动作，使操作简便有效、轻松经济，以提高工作效率。工作分析的内容为：发现操作人员的无效动作、浪费现象或不安全因素；简化操作，减少工人疲劳，提高操作安全性，并在此基础上制定标准作业程序（Standard Operation Procedure，SOP）。对生产流程的安排应遵守流程路线经济的原则：① 路线越短越好；② 减少停滞和消除重叠；③ 禁止逆行，消除交叉路线；④ 禁止孤岛加工；⑤减少动作的数量；⑥ 双手同时动作。在生产过程中采集的数据要真实，要及时利用、分析、判断，对出现的问题要及时解决，并跟踪反馈。 3.1 现状分析

Z公司是一家全球知名的EMS厂商，为全球客户提供精密仪器的生产及组装。组装车间有一条新生产线，在运行过程中暴露出了很多问题，致使其生产效率低，不

能满足客户日渐增长的订单量。该生产线主要负责智能终端设备的组装和测试，共有13道工位 （表1），作业人数为14人。

改善前的组装流程见表2，其中每道工序采用秒表测时法，对在线情况进行多次测量再取平均值，并由此得出改善前各工位作业时间柱状图，如图1所示。由表2可计算出该生产线的平衡率，计算公式为：作业时间总和/（最长作业时间×工位数）×100%［5］=2 204/（320×13）×100%=53%，由此可见，有47%的时间由于生产线的不平衡而损失。由图1可以看出，造成生产线不平衡的原因主要是A01、A02为瓶颈工位，所需作业时间与其它工位相差太大。因此，只要能降低瓶颈工位的时间，并对一些工序做适当调整，就能提高整个生产线的平衡率。 根据实际情况，运用5W1H［5］提问方法，即对选定的项目、工序或操作从原因（Why）、对象（What）、地点（Where）、时间（When）、人员（Who）、方法（How）等六个方面提出问题进行思考，发现现行生产线存在以下问题：①存在单手作业的浪费；② 存在不必要的操作和等待；③工位任务安排不均，造成一些工位产能过剩；④ 平面布局不合理，有些工位之间的距离太长，导致移运距离长，从而浪费大量时间。 3.2 改善方案设计

针对以上问题，利用取消、合并、重排和简化（ECRS）四大原则［6-7］，减少不必要的操作和等待，合理安排各工位间距，从而达到提高生产效率的目的。 3.2.1 操作改善

（1）在A01工位（屏幕打胶）上，存在着打胶机打胶速度慢、出胶速度不稳定及操作复杂等情况，操作人员不能顺利完成整个打胶过程，存在较大的人员和资源浪费。经分析，发现胶枪的气压不稳定导致了出胶速度慢的问题，因此使用有效的稳压阀，并且设计了专用夹具，操作人员只需将屏幕放置在夹具中，按下启动按钮，打胶机便会自动、均匀地进行打胶操作。整个打胶过程从原来的320 s缩短为

150 s.

（2）在A02工位（显示屏组装）上，发现操作员在剪切导电海绵时花费了大量时间（115 s），原因在于操作人员取来的导电海绵长度较长，在刻度尺上先做标记，然后用刀剪切，同时还存在剪切面不平的情况，现场需要再次修整。改善方法：制作了一款小巧方便的剪切夹具，夹具上有设计好的长度，以及刀片之间的间距，操作人员只需将材料放上夹具并进行固定，一次性操作就可以剪下所有需要的导电海绵，且不需要进行二次修整。整个操作过程从原来的115 s缩短为12 s。此外，发现操作人员为了使剪切好的导电海绵能够准确粘贴到指定位置，用直尺来进行测量，使粘贴的效果存在差别，不能达到装配要求，甚至会影响产品的使用效果。改善方法：对用于显示屏组装的夹具进行了更改，在需要粘贴导电海绵的位置进行了机加工扩孔，这样操作人员只要将剪切好的导电海绵放入指定位置即可。将原来需要30 s的动作缩短为10 s。通过对该工位人员的业务培训，使整理排线的时间从原先的50 s缩短至25 s。

（3）在A03工位（触摸屏组装）上，操作人员在进行圆柱销压接过程中用了大量时间，原因在于供应商的来料很难保证孔的尺寸精度，有相当一部分孔需要生产线上人员进行扩孔之后再进行压接。改善方法：和供应商进行技术沟通，在塑料注塑过程中进行技术改进和出厂检验，同时对来料进行100%入厂检验，保证生产线上的塑料件孔尺寸是合格的，插入圆柱销的过程从原来的120 s缩短为58 s。 3.2.2 工位调整

（1）在AX01 （屏幕外壳打胶）和AX02（屏幕内壳打胶）工序上，原先设置了2个人，由于外壳打胶比内壳打胶多需要80 s的时间，造成了等待时间，同时另外一台打胶机也处于等待状态。改善方法：重新设计夹具，使同一台打胶机处理完外壳后通过更换夹具直接进行内壳操作。经过改善，整体时间缩短至160 s，同时节省了1个操作者的人力和一台打胶设备。

（2）通过对A05（磁头组装）和A06（打印上盖组装）的监测，2个工位的组装时间之和是78 s+46 s=124 s，在这2个工位上设置2个人没有必要。改善方法：将2个工位合并成1个工位，该工位的作业时间为124 s，节省了1个操作人员及相关设施的使用。

（3）通过对A10（印制电路板编程）工位研究，了解到对于这款电路板的编程是不需要装配完整个产品再进行烧录的，这就意味着可以将这道工序放在预组装过程中，将其从流水线工位去除。改善方法：将这道工序放在预装配区域，在生产线开始生产之前就烧录电路板程序，这样生产线人员可以在产品组装完成之后直接进行电路板的通信检测。 3.2.3 工位距离改善

有些工位的布局不合理，工位之间的距离太长，导致产品移动距离长，从而浪费大量时间。该流水线为直线型布置，经过仔细测算与试验，流水线工位之间的距离在1.5 m最合适，因为生产线上每个工装板的宽度为1.5 m，在工位与工位之间保持有两个产品的生产缓冲，这样既能保证生产过程的连贯性和流畅性，又可以缩短半成品在生产线上的移动时间。通过进行车间布局的重新规划，将打胶机放置在屏幕组装工位旁，使A01工位至A02工位的距离缩短至1.5 m，产品的搬运时间从原来的15 s缩短至 10 s。将A02工位和A03工位进行连接，使产品的运送距离也缩短为1.5 m，搬运时间从原来的20 s缩短至10 s。同时，对产品的传输工具进行相应改进，将原先的周转箱改为轮式推车。通过缩短工位间的距离，使整个生产线的长度缩短，结构紧凑，减少对车间空间的占据，并使产品移动距离缩短，提高了生产效率。 3.2.4 改善效果

经过工位改善后，组装流程程序见表3，各工位作业时间柱状图如图2所示。改善后，生产线平衡率=各工序时间总和／（最大工时×工位数）×100%=1 510／

（162×11）×100%=84．7%。

笔者采用精益生产的方法，对精密仪器装配线进行分析，找出了问题存在的原因，并根据实际情况进行了改善，在尽量少投入或不投入的前提下，解决了瓶颈工位，实现了一个流的思想［8-10］，使生产线平衡率提高31.7个百分点，进而提高了生产效率。

【相关文献】

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