基于經(jīng)典IE技術(shù)的某汽缸蓋機(jī)加線精益改造實踐

羅穎洹

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

IE是英文Industrial Engineering 的簡稱，直譯為工業(yè)工程，是以人、物料、設(shè)備、能源和住處組成的集成系統(tǒng)為主要研究對象，綜合應(yīng)用工程技術(shù)、管理科學(xué)和社會科學(xué)的理論與方法等知識，對其進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計、管理、改進(jìn)和創(chuàng)新等活動，使其達(dá)到降低成本，提高質(zhì)量和效益的目的的一項活動。簡單地說，IE是改善效率、成本、品質(zhì)的方法科學(xué)。

本文以某公司汽車發(fā)動機(jī)汽缸蓋機(jī)加工線為例，運用工業(yè)工程的方法診斷、分析產(chǎn)線存在的問題，并應(yīng)用了工程分析、動素分析、線平衡分析、物流布局等方法對生產(chǎn)線進(jìn)行精益改造，消除浪費，提升產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

2 生產(chǎn)線現(xiàn)狀分析

（1）對生產(chǎn)線現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)工藝規(guī)劃存在的問題：a.工藝流程長，裝夾次數(shù)多達(dá)21次；b.同一尺寸特征分多道工序裝夾、加工，質(zhì)量一致性風(fēng)險大；c.同面尺寸特征加工較分散，不利于保證相互間質(zhì)量，見圖1。

（2）生產(chǎn)線場地布局問題：a.按工藝過程組織，但是沒有建立一個流的生產(chǎn)線，見圖2。

b.6處在制品緩沖庫，庫存浪費嚴(yán)重；

c.工序間產(chǎn)品流轉(zhuǎn)需要23次手動搬運，作業(yè)強(qiáng)度大；

d.生產(chǎn)場地利用率低。

（3）對生產(chǎn)線各工序進(jìn)行作業(yè)時間測定。

同時，進(jìn)行工序線平衡率分析，見表1、圖3。

線平衡率=各工序工作時間和/（瓶頸工序工作時間*18） =79%

據(jù)數(shù)據(jù)分析，可知：

a.生產(chǎn)線工序平衡率較低，工序間存在嚴(yán)重的等待浪費；

b.產(chǎn)線平衡率僅79%，存在大量非增值時間，精益改進(jìn)空間大；

c.現(xiàn)狀節(jié)拍為454S，不滿足ATT（146S）目標(biāo)。

3 IE工程改善分析

對缸蓋機(jī)加工過程進(jìn)行制品工程分析，發(fā)現(xiàn)存在23次搬運、5處儲存，非增值作業(yè)過程占比高達(dá)63%。根據(jù)ECRS改善原則，對現(xiàn)狀工程流程圖進(jìn)行分析，通過引入輥道傳輸和自動化升級改善，建立新的工程流程圖，將搬運減少至1次，儲存降至0次，非增值作業(yè)占比降至16%，見表2、表3。

表1 現(xiàn)狀工序節(jié)拍匯總

圖3 現(xiàn)狀線平衡分析

4 改善研究與實施

4.1 工藝流程改善

基于精簡工序過程，減少裝夾；同一尺寸特征一次裝夾加工；同面尺寸特征一次裝夾集中加工的原則，對工藝流程進(jìn)行重組，提升質(zhì)量穩(wěn)定性，見圖4。

工藝重組效果：

a.工藝過程精簡：18序縮至11序；

b.減少7次裝夾，降低非增值時間；

c.同面特征尺寸一次裝夾加工，提升特征形位質(zhì)量；

d.同一特征尺寸一次裝夾加工完成，

e.實現(xiàn)精益物流，縮短92.4m搬運距離。

4.2 工件裝夾分析改善

對工件裝夾取件作業(yè)過程進(jìn)行作業(yè)活動分解分析，并使用ECRS改善原則進(jìn)行作業(yè)活動優(yōu)化。通過自動化改造，作業(yè)活動由改善前的11項降低至4項，作業(yè)時間由21S降至12S；同時，經(jīng)過改造消除了中高風(fēng)險的危險作業(yè)活動，提供更安全友好的作業(yè)制造系統(tǒng)，見圖5。

4.3 座圈與導(dǎo)管壓裝動素分析改善

對座圈&導(dǎo)管壓裝作業(yè)進(jìn)行動素分解，可知壓裝一個導(dǎo)管或座圈共有24個動素，無效動素占比高達(dá)50%。而一個汽缸蓋共需要壓裝32個座圈和導(dǎo)管，則整個壓裝過程共需要發(fā)生768個動素，也就意味著無效動素高達(dá)384個，可以看出人員作業(yè)強(qiáng)度過大，且作業(yè)效率低，需要進(jìn)行自動化改善，見表4。

表2 現(xiàn)狀制品工程分析

表3 改善后制品工程分析

圖4 改善后工藝流程

改善方案：1.分別設(shè)計導(dǎo)管、座圈自動送料機(jī)構(gòu)、自動裝夾裝置，快速連續(xù)送料；2.設(shè)計導(dǎo)管、座圈壓裝機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)并行壓裝，提升壓裝效率。

圖5 工件裝夾作業(yè)過程分析

表4 座圈/導(dǎo)管壓裝過程動素分析

4.4 氣門環(huán)帶加工分析改善

對氣門環(huán)帶加工過程進(jìn)行作業(yè)活動分解，并進(jìn)行主軸與轉(zhuǎn)臺的聯(lián)合作業(yè)分析。可知當(dāng)前作業(yè)效率不高，主要存在問題：（1）先粗加工再精加工，共4把刀具，加工節(jié)拍時間長；（2）主軸與轉(zhuǎn)臺未能并行作業(yè)，較多等待導(dǎo)致設(shè)備效率低，見圖6、圖7。

改善方案：（1）設(shè)計進(jìn)排氣座圈獨立加工工位，實現(xiàn)并行加工；（2）升級雙主軸結(jié)構(gòu)設(shè)備，同時加工兩個座圈孔；（3）采用專用刀具，一次加工到位，避免換刀；（4）實現(xiàn)工裝轉(zhuǎn)臺與主軸同步工作，減少等待。

經(jīng)過改造升級后，氣門環(huán)帶加工節(jié)拍由436S降低至130S。

5 改善效果分析

5.1 改善后線平衡分析

改善后，重新測定工序節(jié)拍，見表5。

可以發(fā)現(xiàn)OP50~OP110工序均已滿足ATT（146S）目標(biāo)要求，而OP10~OP40節(jié)拍時間均介于3倍ATT與4倍ATT目標(biāo)值間，故可對OP010~OP040建立4個相同的單元模塊線。

重新進(jìn)行線平衡率分析，見圖8：各工序工作時間和/（瓶頸工序工作時間*11）=96%

可知線平衡率提升了17%，達(dá)到96%，完全可以建立流水生產(chǎn)線。

5.2 產(chǎn)線場地精益布局

OP10~OP40工序4個單元模塊線采用并列直線布局方式，而OP50~OP150采取U型布局方式，對改造后的生產(chǎn)線重新進(jìn)行場地布局，如下圖9示。

表5 改善后工序節(jié)拍匯總（S）

圖9 改善后產(chǎn)線布局圖

5.3 精益改造效果

a.在線庫存消除，使用制造周期由原來的28.2h大大縮短至0.42h；

b.均衡了各工序作業(yè)時間，線平衡率由79%提升到96%；

c.改善后CT為145S達(dá)到了ATT目標(biāo)146S，改善幅度達(dá)68%。

6 結(jié)語

時間研究與動作研究是經(jīng)典IE的兩大法寶，對制造企業(yè)生產(chǎn)效率分析改善有非常大的益處。企業(yè)通過運用時間研究與動作研究可以幫助企業(yè)管理者科學(xué)系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)影響企業(yè)生產(chǎn)效率的問題所在，且通過數(shù)據(jù)的分析研究也可以快速準(zhǔn)確地找出最優(yōu)的改善方向，從而提升企業(yè)運營競爭力。