基于流程程序分析及節拍平衡的起動機生產線改善

滕云輝 陸志強

摘 要：本文應用方法研究的流程程序分析方法，以V公司起動機生產線總裝流程為研究對象，對起動機的制造過程進行詳細的分析，找出制造過程中的各種浪費及生產線的瓶頸工位。運用工業工程的各類工具對經過分析發現的各類浪費及瓶頸提出改進方案，從而達到減少浪費，平衡各工位負荷，使生產線效率大幅提升的效果。

關鍵詞：方法研究;流程程序分析;生產線平衡;工業工程

中圖分類號：TH186 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）23-0067-04

0 引言

汽車起動機是民用汽油動力乘用車上不可或缺的部件，其作用是在汽車發動時帶動發動機旋轉使其到達啟動轉速的一個零部件。近十多年以來，隨著經濟的快速發展。市場對乘用車的需求量越來越大。隨之而來的是各家整車廠對汽車起動機需求量的快速增長。基于市場的龐大需求，進幾年越來越多的國內外汽車部件制造廠商進軍國內起動機市場，并不斷擴大自己的產能。

V公司是一家以汽車動力系統用電機為主要經營產品的合資公司，其中起動機是V公司重要的業務模塊之一。為了滿足整車廠對起動機日益增長的需求，V公司近年來設計、投資、引進了數條不同制造商的生產的起動機總裝生產線，以提高起動機的產能。

伴隨著乘用車市場的不斷升溫，汽車零部件行業的競爭也越發激烈，隨之而來的是各大整車企業對零部件的價格越發的敏感。V公司起動機的價格壓力也是日益倍增。制造成本居高不下以及人員成本的不斷增長成為了V公司產品價格競爭力的最大障礙。在實際生產過程中V公司也發現，不同生產線的投入產出比有較大的差距，低效率產線造成的浪費引起了公司內部的高度關注。而如何將已有的投入產出并不理想的生產線通過導入精益生產的理念進行重新設計、改造從而提升效率，也被公司提上了日程。

精益生產的概念來源于豐田生產方式（Toyota Production System，TPS）。TPS萌芽于20世紀50年代，豐田公司創始人豐田喜一郎在吸收了福特生產方式的經驗基礎上，由大野耐一等人經過二十年的改造、創新和發展。并在此過程中有機結合了美國的工業工程和現代管理理念。最終形成的精益生產的概念[1]。為了能在控制成本的同時獲得更多的業務，利用精益生產的工具，改造效率低下的生產線就顯得格外的重要。高效率生產線節省下的制造成本將會使公司生產的起動機在保證甚至提高質量的同時售價更加的低廉，從而為公司贏得更大的市場份額及經濟效益。

本文以V公司的一條汽車起動機總裝生產線為研究對象，應用方法研究的分析技術對該生產線進行分析、改造，使各生產資源科學地配置，合理地布置和安排，優化了整條生產線的平衡率，提升了生產效率[2]。方法研究是指對現有的或擬定的工作（加工、制造、裝配、操作）方法進行系統的記錄和嚴格的考查，作為開發和應用更容易、更有效的工作方法以及降低成本的一種手段[3]。

1 流程程序分析

流程程序分析是工業工程中最基礎的也是最重要的一種分析方法。它以產品或零件地制造全過程為研究對象，為了更清晰的描述工藝流程的各個步驟，流程程序分析把工位的基本活動劃分為加工、檢查、搬運、等待和儲存等五種狀態加以記錄并進行逐項分析（引用）[4]。

流程程序分析由兩大工具組成：流程程序圖和流程程序圖表。流程程序圖由操檢驗、搬運、暫存、儲存五種符號構成。這五個符號的圖例及其表示的意義（見表1）如下。而流程程序圖表是指在實際工作中，使用事先設計好的流程圖表。此種圖表是將這五種符號印在表格中，分析記錄時，只需將各工位進行的基本活動記錄下來并按照發生的順序用直線將符號連接起來[5]。

2 起動機總裝生產線的程序分析

本文以汽車起動機總裝生產一號線為研究對象。應用流程程序分析找出流程中的各種浪費和不合理現象，針對這些浪費及不合理的流程提出改善方案，以達到提升生產線效率的目的。

2.1 轉子生產流程

V公司起動機總裝一號線的工序主要有安裝減速機構、裝驅動齒輪、壓卡圈、齒輪參數檢測、裝驅動機構、裝中蓋、充磁及裝定轉子、打開關，裝后蓋及卡圈、裝罩殼緊固件、打螺栓螺母、性能測試、外觀檢測打包等工位組成。由于此條產線設計投產年限較早，因此其設計理念較落后，產線存在效率低、自動化程度低、操作人員多、布局不合理等一系列的問題。希望能通過對現有生產線狀態的研究，找尋有關方面的改進突破口，從而使此生產線提高生產效率、降低生產成本。

此產線生產的起動機的大致結構見如圖1及圖2所示。

圖3所示為此起動機生產線改善前的布局圖。

此布局圖顯示產線布局的同時也反映了現場大致的生產工藝流程。為了能夠得到更詳細的工藝流程我們對各個工序進行細化，得到了如表2所示的工序表。

按照此工序表使用作業測定的方法測定并記錄每道工序的標準作業時間，并查找和測定生產過程中其他項目如在制品庫存數量、搬運距離、操作人員數量等的實際參數。把實測的數據信息記錄到如表3中。

2.2 問題分析

通過產品工序流程程序分析表的統計及分析，目前生產線的可以發現有以下幾點主要的浪費：

（1）在制品庫存太多，生產周期過長。整個生產線的半成品達到了1620件，生產周期達到了43670秒（約12小時）。由于齒輪裝配作為一個分產線存在，造成中間庫存較多，及生產流轉周期較長。另外中間庫存會造成物料混用等風險。（2）線平衡較差，瓶頸工位與一般工位之間的節拍差距較大，造成了瓶頸工位前的裝中蓋工位6秒的等待及裝罩殼緊固件工位9秒的等待，產線各工位間的不平衡及等待造成浪費的情況較嚴重。（3）不必要的搬運活動的較多。總的搬運活動距離為246米，使用手推車及液壓叉車進行搬運。搬運距離過遠，浪費了時間與人力。（4）自動化程度過低，一些簡單的可以由機械可靠操作的工位和工步也都由人員進行操作，人員成本遠較高。

造成上述浪費的主要原因有：

（1）庫存浪費的原因為：裝減速機構及裝驅動齒輪工位作為線外獨立工位，生產安排會提早一個班次，將后續總裝整個班次的所需要的減速機構總成庫存生產完畢。造成裝驅動齒輪工位會備有整個班次的庫存，且至少存放一個班次時間，造成減速機構有1152件的庫存數量和較長的庫存時間。（2）線平衡造成等待浪費的原因為：生產線設計不合理，節拍平衡的較差。瓶頸工位節拍與非瓶頸工位之間的差距較大，前三的瓶頸工位分別為：壓卡圈28秒、充磁及裝定轉子28秒及打螺栓螺母27秒。較之第四瓶頸工位性能測試的節拍24秒多了3至4秒。（3）搬運浪費的原因有兩個：第一是裝減速機構與裝驅動齒輪工位作為線外機沒有傳送帶與后線連接，需要人力搬運20米將半成品轉運到后線進行裝配。第二是產線最后一個工位包裝完成后離開庫存區域較遠有200米。每完成96件一箱的包裝后，需要外觀檢查及包裝人員使用液壓叉車轉運到成品庫存去。而裝減速機構與裝驅動齒輪工位作為線外機沒有傳送帶與后線連接，需要人力搬運20米將半成品轉運到后線進行裝配。（4）人力資源的浪費主要有：定子充磁工位以、打螺栓螺母工位及性能測試工位作為工藝簡單，可以較為簡單的使用設備操作并控制質量的工位。沒有進行自動化設計，浪費了寶貴的人力資源。

3 運用程序分析改善生產現狀

基于上述的分析結果，我們針對降低在制品庫存，優化工藝流程設計，提高員工利用率等方面采用了ECRS原則即取消（Eliminate）、合并（Combine）、調整順序（Rearrange）、簡化（Simplify）。通過對生產工序不斷優化一實踐一分析一優化，制定了如下改進方案，來達到更高的生產效率[6]。

（1）裝減速機構及裝驅動齒輪兩個線外獨立工位，重新布局后直接合并至主線。使用傳送單鏈接后與主線并未一條生產線。由于節拍與主線接近，并不會造成節拍不平衡問題。且減少在制品庫存1152件以及不必要的搬運。

（2）對于產線幾個平衡做的較差的工位做以下改進：

壓卡圈工位將單工位壓機改為雙工位壓機，調整裝配工藝順序，使壓裝輪座卡圈及壓裝齒輪卡圈工序合并。從而使本工位節拍時間由28秒減少為22秒。

充磁及裝定轉子工位將定子充磁獨立為一個自動工位，由班組長進行上料操作，并使用傳送帶將充磁并測試磁通量后的定子送至裝定轉子工位。原操作人員無需再進行充磁這道工序。使本工位節拍由28秒減少為16秒。并消除了裝中蓋工位的等待。

打螺輪栓螺母工位進行了自動化改裝，使用多支電動扭矩槍同時工作，替代了人工操作時只能一一鎖緊固件對時間的浪費。將長螺栓預緊工序改為由裝緊固件罩蓋工位進行操作，通過平衡節拍消除了裝罩殼緊固件工位的等待，并增加了自動鎖緊緊固件工位的可靠性。使由本工位節拍由改進前的27秒變為22秒，并減少一個操作人員。

（3）整個生產過程的搬運有兩段，第一段是線外獨立設備到主線的搬運，搬運距離20米。第二段為裝配完成后搬運到庫存區，搬運距離為200米。兩段搬運距離均造成較多的搬運浪費。通過合并線外獨立生產設備至主線消除第一段搬運。通過生產線重新布局縮短第二段搬運至150米。

（4）針對工藝較簡單的操作工位進行自動化改造，使用自動設備替代人員操作從而減少人員的浪費。對充磁裝定轉子工位進行拆分，變為自動充磁以及手動裝定轉子。減少節拍，改善線平衡。性能測試工位增加簡單的上下料機器人，改造為自動工位減少一個人員成本。

基于以上改善方案，我們對生產線進行改造及重新布局，所有的調整后再次運用對所有工序進行測定，并使用流程程序分析圖對流程進行細化和量化，以下就是改善后的產品流程程序表（見表4）。

按照新的工序流程程序表繪制出改善后的轉子生產線布局圖（見圖4）。

4 改善效果評價

改善后生產線所需要的人員從13人減少到11人，生產線瓶頸工位節拍由28秒壓縮至24秒，生產線的總的物流行程從322米減少到163米，在合并產線并取消一個中間庫存區域后，生產區域占地面積也從以前的262平方米降為211平方米。從產品工序流程程序表中我們還可以列出如下產品工序改善前和改善后的比較表（見表5）。

從表中我們可以看出，改善后的生產周期，在制品庫存得到了明顯的減少，生產線平衡率得到了改善，并減少了人員及搬運的浪費。生產線效率得到了較大的提升。

5 結語

通過本次生產線的改善案例，我們可以看出流程程序分析在對現場生產流程改善，優化工藝，提升生產線整體效益等方面具有很大的優勢。本文采用的方法簡單、實用，在不給企業帶來過多的額外投入的情況下，實現了生產線效益的大幅度提升。

參考文獻

[1] 齊二石.精益生產的本質[J].新材料產業，2006（11）：65-66.

[2] 陳仲愷，周炳海.基于精益理念的汽車門板生產線規劃[J].機械制造，2015，53（6）：53-56.

[3] 汪應洛，袁治平，張正祥，等.工業工程基礎[M].北京：中國科學技術出版社，2005.

[4] 唐書豪，周炳海.基于流程分析法的長彈簧生產線改善[J].精密制造與自動化，2017（04）：4-8.

[5] 張于賢，陳亞茹.生產線的平衡及優化研究[J].價值工程，2018（8）：241-243.

[6] 朱華炳，王龍，涂學明，等.基于ECRS原則與工序重組的電機裝配線產線平衡改善[J].機械設計與制造，2013（1）：224-226.

[7] 石渡淳一.最新現場IE管理[M].深圳：海天出版社，2004.

[8] 今井正明.現場改善：低成本管理方法[M].機械工業出版社，2010.

[9] 郭伏，張國民.工作研究在流水線平整中的應用[J].工業工程與管理，2005，25（2）：120-124.

[10] 羅振璧，朱立強.工業工程導論[M].機械工業出版社，2004.