基于IE在汽車底盤裝配的應用

朱鑫彥，李余生，刁 雄，張 倩，孫 佳，唐 娟

（1.成都理工大學 管理科學學院，成都 610059；2.西南科技大學 制造學院，綿陽 621010；3.富士康科技集團，深圳 518000）

0 引言

汽車制造業的發展標志著一個國家工業化水平的高低，面對國外汽車行業的競爭，要想有效地提升我國汽車制造業的發展，最佳的方法就是采用工業工程方面的技術、方法和手段等結合信息技術對生產線等進行加工改善。目前，有很多汽車制造業已認識到工業工程（Industrial Engineering, IE）在生產流水線方面應用的重要性。本文針對某公司（下文H公司）汽車底盤裝配車間生產流水線的周期較長現狀，采用工業工程的方法和技術對裝配生產線進行流程分析和改善，并制定合理的工作時間，以提高裝配生產效率，同時降低生產成本[1]。

1 汽車裝配車間及底盤裝配線現狀

1.1 汽車裝配車間現狀

H公司的汽車總裝配車間有3條大的裝配線（一次內飾線、二次內飾線和底盤裝配線）以及3條小的裝配線（油箱總成分裝線、后橋分裝線和動力總成分裝線）。其中，油箱總成分裝線、后橋分裝線和動力總成分裝線最終匯入底盤裝配線，一次內飾線和底盤裝配線最終匯入二次內飾線[2]。其總裝車間的生產流程如圖1所示：

圖1 汽車總裝工藝流程圖

據測算，各裝配線的生產周期如表1所示。

從表1可以看出，底盤裝配線的生產周期遠遠超過了其他幾條線的生產周期。底盤裝配線成為提高汽車生產效率的瓶頸工序，因此本文主要針對底盤裝配線進行研究。

1.2 底盤裝配線現狀

根據底盤裝配工藝的要求，裝配線主要是產品原則的布置方式，整個裝配線劃分為22個工位，主要進行打VIN碼；裝前、后橋；裝前、后減震器；裝動力總成、消聲器總成；車輪裝配以及底盤參數調整等安裝工序。由于車型和選裝配置的多樣性，無法統一為單節奏生產，為了保證生產的柔性，裝配線生產組織為間斷傳送方式，目前產量35-40臺，由于混線生產節拍基本4-5臺/小時左右，也即每兩小時，傳送帶工作一次，下線8-10臺車。通過對整個裝配流程的觀察，發現汽車底盤裝配線存在著長時間停滯，裝配線各工位的生產能力嚴重不平衡。因而對其裝配線的平衡問題及進行方法研究和時間研究是很重要的[3]。

表1 各裝配線生產周期對比表 單位：min

2 生產現場分析及改善

要解決平衡問題，首先對各工位的作業內容、作業規范、作業程序等進行具體分析，然后找到改進方法與措施。根據主裝配線22個工位以及3條輔助分裝線的作業順序，其汽車底盤裝配線的生產流程和工藝程序圖如圖2、圖3所示。

圖2 底盤裝配流程

圖3 底盤裝配工藝程序圖

車底盤裝配流程圖2和底盤裝配工藝程序圖3來繪制改善前的汽車底盤裝配操作內容如圖4所示。

圖4 汽車底盤裝配作業流程程序—改善前

由改善流程分析可知，加工和搬運次數較多，加工19次，搬運18次，搬運距離187米。在整個生產流程中，只有加工是有價值的，其他的搬運、等待、延遲不產生價值，屬于無價值活動，應盡量避免或減少。針對現存問題，運用“5W1H”技術、“ECRS”四大原則和上面的改進分析表進行分析，改善后的裝配流程如圖5所示。

由改善后的流程程序可得，底盤裝配的加工次數減少了5次，搬運次數減少了3次，等待次數減少了4次，最終縮短搬運距離121米，節約時間1960s。

圖5 汽車底盤裝配作業流程程序—改善后

3 汽車底盤待測工序標準時間的建立

3.1 確定觀測次數及測時

為了得到科學的時間標準，本文先試觀測10次，采用歸零法記錄得到前10次的數值，測得的數值如表2所示。

表2 前10次觀測數值表

文中采用誤差界限法，取可靠度為95%，精確度為5%，則實際觀測次數應為：

結果取整，其觀測次數應為24次，前面已經記錄了10次，因此還需記錄14次。重新測時14次，記錄的數值如表3所示。

表3 后14次觀測數值表

3.2 剔除異常值

剔除異常值最常用的方法是三倍標準差法。重新測時后的均值和標準差分別為：

3.開展技術服務。糧食工程系為建設優質的食品安全檢測應用技術協同創新中心做了充足的準備，成立了糧油食品科技教師工作室開展企業技術服務工作，成立學生專業社團-食檢精英社，培養創新型和高技能人才，并且開展江西省糧食行業農產品食品檢驗員（原糧油質檢員）職業技能培訓。

數值小于40.3或者大于78.7的為異常值，應予以剔除。上面24次測時的數值均在40.3～78.7之間，因此均為正常值。

3.3 確定評定系數

本例采用平準化法來確定評定系數。通過觀查，被測者各評定因素的情況如下：

熟練系數良好C2=0.03

努力系數一般D=0.00

工作環境系數尚可E=-0.03

一致性系數尚可E=-0.02

因此評定系數為1+0.03+0.00-0.03-0.02=0.98

3.4 計算正常時間

正常時間是指以正常速度完成一項作業或操作單元所需的時間，它是在觀測時間的基礎上，用評定系數加以修正得到的。

3.5 確定寬放系數

寬放時間是指工人在作業時必不可少的停頓或休息。根據疲勞寬放的系數可由相關資料[4]查出。一般寬放率在20%左右是正常的，但由于汽車前振器的安裝其要操作人員彎腰操作，疲勞程度較大，所以本例取寬放率為25%來計算。

3.6 計算待測工序標準工時

標準時間=正常時間+寬放時間=正常時間×（1+寬放率）

將前面計算的結果帶入到上式中，得到的標準工時如下：

標準工時=58.31×（1+25%）=72.8875≈72.9秒

4 汽車底盤裝配線作業改善前后效果對比

通過表秒時間研究將改善前后底盤裝配每個作業單元的時間進行對比。改善前后操作情況的對比效果如表4所示。

表4 改善前與改善后的對比 單位：S

由表4可以看出，通過對底盤裝配作業進行方法研究與作業改善后，作業數由55個減少到42個，作業總時間由原來的5492s減少到3532s，總共減少工時1960s。總搬運距離由原來的187米減少到66米。

節約時間效果：節約時間/原作業時間=1960/5492×100%=35.7%。

通過本次改善，底盤裝配線的生產周期已由原來的89-96min降低為58.87min，與一次內飾的生產周期57-62min大致平衡，底盤裝配線的生產節拍也從原來的12-15min降低至6.67min。這一系列數據可以看出，本次對底盤裝配線的改善不僅提高了底盤線的工作效率，縮短了底盤裝配周期，同時也縮短了整個汽車總裝的生產周期，提高了總裝車間每日的產能，最終為公司降低了生產成本。

5 結論

本文通過對H公司汽車底盤裝配線的分析研究，優化了裝配流程工藝路線，改善了加工工位和操作程序，縮短了H公司整個汽車底盤的裝配流程時間，節約了人工操作成本，對企業生產流程線有一定的借鑒和指導作用。

[1]Xu Zhiwei,Liu Yongxian.Mechanical production line simulation and Optimization analysis[J].Proceedings of the IEEE International Conference on Automation and Logistics.Qingdao,China September 2008:2925-2930.

[2]易樹平,郭伏.基礎工業工程[M].北京：機械工業出版社,2007.

[3]Van Nickerk W P.Productivity and Work Study[M].New York:John Wiley&Sons,Inc,1982:295-302.

[4]席忠民.汽車總裝配線的作用時間研究[J].材料與工藝,1998,2:45-47.