Cell生產方式在家電組裝線的應用研究

摘要：文章通過對Cell生產方式的深入研究，總結了Cell生產方式的布局形態以及適用條件，提出Cell生產方式實施前的軟硬件準備和實施步驟，為C公司未來Cell生產方式的實施提供理論和技術支撐。

關鍵詞：Cell生產方式；Cell布局；家電組裝線；家用電器；柔性需求

中圖分類號：F460 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）27-0023-04

1 概述

生產方式主要經歷了三個發展階段：單件手工作業，大批量生產，柔性化、系統化和智能化的生產方式。制造業被大批量生產方式主導了將近百年，其間世界各國工業化進程得到了極大發展，進而促進市場經濟的形成。隨著科學技術的飛速發展、市場的高速變化和產品需求的多樣化，市場對產品的需求已經從傳統的剛性需求向高度定制化的柔性需求轉化，這使得大批量生產方式的規模經濟優勢遭遇了前所未有的挑戰。

C公司是一家以家用電器為主要產品的生產企業。伴隨著日趨激烈的市場競爭，家用電器產品訂單多樣化程度不斷增加，公司在技術和管理上需要不斷尋求突破創新，才能在未來競爭中生存。

Cell生產方式是順應市場需求的柔性生產方式，它既避免了剛性化的大批量生產難以滿足當今市場需求的弊端，又降低了單件生產高成本的風險，實現效率和柔性的高度統一，較好地適應了多品種、小批量、柔性化、智能化的市場需求現狀。顯然，制造企業實行單元生產方式是符合當今趨勢的選擇。文章基于Cell生產方式的研究理論，結合C公司從事Cell生產方式的研究和實踐經驗，介紹Cell生產方式及其實施方法，給公司未來快速響應市場的柔性需求提供理論技術支撐。

2 Cell生產方式簡介

Cell生產方式（Cell Production Style）是精益生產的重要組成內容之一，在國內一般譯為“細胞生產方式”或“單元生產方式”、“孤島作業法”、“細胞作業法”等。它是1993年初由日本專家山田日登志為了改善豐田的生產方式而提出，以能完成多種技能的“多能工”使用簡易設備進行組裝生產為基礎，以員工為中心的生產組織形式。它的實質是由1個人或幾個人組成獨立生產單元按照流程布局來完成相對完整的一系列作業內容的一種生產方法，通常采用U型或短直線型布局方式，因生產單元外形與一個個獨立的“細胞”相似而得名。

Cell生產方式主要包括三種布局形態：屋臺式、巡回式、分割式，如圖1所示：

屋臺式是指零部件放置于一個工作臺上，所有作業由一名作業員完成的作業方式。該方式生產線平衡率最高（100%）、作業提前期短、作業員成就感高，適用于零部件較小且數量較少的產品加工，是Cell生產方式的最基本的形態。

巡回式是指將零部件放置于多個工作臺（或物料臺）上，作業員自主移動半成品依次到每個工作臺完成相應工序，直到最后一道工序完成再返回初始位置加工下一個產品的作業方式。根據作業工序多少及作業細胞空間大小可以分別采用一人巡回式或多人巡回式（又稱為“逐兔式”），其中多人巡回式需要作業員以大致相同的節奏順次進行每一道工序的作業。該方式主要適用于零部件較多的

產品加工，降低了作業員漏裝零件的可能性。

分割式是指在一個作業細胞之內安排多名作業員（通常3～5人），每人分擔多個工序的作業方式。適用于完成一件產品所需的工序較多的情況或者是在多能工培訓期間采用，作為向其他兩種形態的過渡。

與大批量流水線生產方式相比，Cell生產方式具有諸如降低在制品庫存、提高生產柔性、減少建設周期、提升線平衡率、提高員工個人成就感、線體布局靈活等優勢。

3 Cell生產方式的應用

3.1 實施前提條件

在引入Cell生產方式之前，需要初步判斷產品是否適合Cell生產方式。一般地，應用Cell生產方式的產品及工藝應滿足以下特征：

3.1.1 多品種、小批量的訂單需求。

3.1.2 產品重量較輕，體積較小。Cell生產方式主要以手工作業和人工搬運為主，限制了產品的重量和體積。

3.1.3 生產工藝相對簡單。由于作業員需要完成的工序較多，如果產品工藝比較復雜，作業記憶難度會急劇增大，造成相應的培訓成本上升和生產效率的降低。

3.1.4 不存在必須使用的昂貴設備。由于Cell生產單元數量相對較多，配備昂貴的設備將大大增加企業的投資。

綜上所述，當所要生產的產品符合上述特征時，企業可以考慮實施Cell生產方式。

3.2 Cell生產方式的實施步驟

不同的行業或產品的實施步驟大同小異，不同企業應結合自身實際條件調整部分步驟。C公司Cell生產方的實施采用圖2所示步驟進行。

3.2.1 產品及訂單特性分析。根據產品及訂單特性判斷產品是否適合Cell生產。C公司主要生產家用電器，此次用于Cell生產方式試點的產品是一種小型家電產品，其組裝工藝相對簡單，產品或物料體積也不大，單人就能夠完成所有組裝工序，初步判定可考慮實施Cell生產方式。

參照歷史訂單統計數據，根據產品品種比例及訂單產量比例之間的關系生產柔性的高低，判斷適合的生產方式，其判斷基準如圖3所示：

一般來說，低柔性指的是20%的產品型號占80%（或更高）的產量，高柔性指的是40%的產品型號占60%（或更低）的產量，高柔性的極端情況是每件產品都是完全定制化生產（即產品訂單產量與產品種類相同），柔性越高越適合Cell生產方式。

C公司某小型家電產品（簡稱產品CA）2011年產量柏拉圖如圖4所示：

從上圖可看出，4種（約合44.4%）產品型號的產量占60.2%，產品CA屬于高柔性生產，適合應用Cell生產方式進行生產線改造。

3.2.2 產品工藝現狀分析。產品CA主要工藝流程主要包括底殼上線、前端組裝、特殊處理A、中端組裝、特殊處理B、后端組裝、包裝等一系列工序，當前流水線線體節拍20s，為滿足如圖4所示產能需求，共建立了3條流水線，設計產能為每年105萬件，整體產能利用率僅為83.8%。單線基礎數據如表1所示：

因為每天需要生產多種不同的產品，流水線換線次數較多，造成極大的換線損失。線體平衡率也比較低，綜合效率僅為68%，人力物力浪費嚴重。因此，C公司采用Cell生產方式對產品CA的生產車間進行改造，主要通過工位合并的方式提高線平衡率，同時生產多種產品，最大限度地降低換線損失。

因為特殊處理A和特殊處理B處主要為設備處理，不易進行改造，最終確定以產能匹配為原則，經過不斷設計與對比分析，確定各段生產單元的結構設計。

3.2.3 Cell單元布局設置。進行單元布局之前，需要確定對現狀流水線的工藝及設備進行分類。參照改造前流水線布局示意圖（如圖5所示，已做簡化處理）。

其中，特殊處理A和特殊處理B處為大型設備，比較昂貴，故Cell生產方式設計時優先以這兩處設備利用率最大化為原則進行。

首先考慮Cell單元內部布局。本次改造選用分割式單元布局，主要參照布局緊湊和移動時間最小化等兩個原則進行設計，綜合運用工作研究、人因學設計和設施規劃等工具和技術，充分考慮作業半徑、操作內容、操作順序、物流路線、工作面積等因素，進行物料和設備的合理布局設置。

在進行Cell單元車間布局時，分別對前端、中段、后端組裝以及包裝等區域進行單元改造，并將各個Cell集中圍繞在特殊處理區周圍進行布局設計（如圖6所示）?；诋a能匹配原則，對各個區域內生產單元采用3～4人不等的人員分配，即前端和后端組裝采用3人分割式Cell，中段組裝采用4人分割式Cell。

圖6 Cell單元車間布局示意圖

3.2.4 實施運行及分析總結。進行Cell生產方式改造設計后，進行相關的人員培訓，準備支援完結生產的系統，主要包括：倉庫管理系統，主要用于零部件的管理；物料配送系統，嚴格保證物料配送的及時性、準確性；生產排配系統，由于產品品種多、批次多，生產計劃比較復雜，如何合理地安排生產計劃對整體生產效率有著極其關鍵的影響；其他流水線生產已經具備的生產管理和執行

系統。

相關軟、硬件條件齊備之后，可以開始試運行，通過不斷修正與改進，最終達到正常運用Cell生產線進行快速柔性生產的目的。進行Cell生產方式改造后試運行的基礎數據統計如表2所示：

通過對比分析發現，改造前線體的產能受節拍及工藝條件限制，同時為了保留一定的產能增加空間，導致其遠遠超出實際需求，產能利用率較低。改造后的Cell生產單元可以靈活增減，不需要提前配置過剩余量，還可以大大減少操作人員和生產占地面積，降低換線損失，提高產能利用率和綜合效率，并且可以在同一時間生產多種產品，提高生產靈活性。

4 結語

隨著市場經濟的發展和高度定制化時代的到來，訂單產品的種類必然會越來越豐富，顧客對產品的功能、質量、個性、交貨期的要求也越來越高，企業隨時會面臨多品種、小批量、短交期等要求的市場壓力。因此充分挖掘Cell生產方式的優勢，提高企業對市場的響應能力，會成為企業發展的強勁動力。本文對Cell生產方式的發展歷程、布局形態等方面進行了簡單介紹，并提出一種適合C公司實施Cell生產方式的基本步驟，從理論方面給出了Cell生產方式實施的基本方向，對C公司未來Cell生產方式的引進提供必要的技術指導。

Cell生產方式及其相關理論仍在不斷完善與發展中，如何開發適合于Cell生產的計劃排配系統、如何構造Cell生產物料配送系統、如何對員工進行培訓與管理、如何進行Cell布局以及如何對Cell生產方式的運用進行評價等相關技術，都需要更加系統與詳細的探索和研究。C公司預計在一定時期內全面引進Cell生產方式，在后續研究中，還需要根據C公司的實際情況，對上述相關理論及實施方法不斷完善，以期對C公司Cell生產方式的實施提供理論和技術支持。

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作者簡介：余貞富（1987-），男，貴州畢節人，四川長虹電器股份有限公司助理工程師，研究方向：工業工程。

（責任編輯：周加轉）