基于精益生產的電機裝配線生產流程優化*

黃 誠，譚國樹，王 柱，王天雷

（1.江門馬丁電機科技有限公司，廣東江門 529000；2.五邑大學信息工程學院，廣東江門 529020）

0 引言

隨著現代化經濟的迅速發展，微電機市場呈現出需求多元化、個性化等特點，市場逐步實現由賣方市場向買方市場的轉化，企業由此進入一場行業內為生存而激烈競爭的時代，能迅速制造滿足市場需求的質優價廉產品是企業生存和發展的基礎。

精益生產是指運用多種現代管理方法和手段，以充分發揮人的積極性為根本，有效配置和使用企業資源，以徹底消除無效勞動和浪費為目標，最大限度地為企業謀取經濟效益的生產方式。其核心思想就是消除一切無效勞動和浪費，通過不斷地降低成本、提高質量、增強生產靈活性，把缺陷和浪費及時地消滅在每一個崗位，使得企業具有更大的生產空間和競爭優勢[1-2]。

通過對生產流程的改善減少停滯和等待，避免大量人力資源的浪費，有效提高勞動生產率。同時可以減少大量的搬運、移動，使物流順暢，從而直接或間接地提高生產效率[3-6]。

本文討論公司產品Z243 水泵電機的總裝配線，通過對現有的工藝、生產流程、作業方法等進行現場考察，運用ECRS原則對不合理作業動作和流程安排等經濟的因素分析研究和改進，制定合理的工序結構和標準的工作方法，提高生產線平衡率，實現更高生產效率。

1 生產流程存在問題分析

1.1 Z243水泵電機生產流程

Z243 水泵電機生產過程分兩部份，前端蓋組裝和電機總裝，具體生產流程如圖1所示。

圖1 改善前Z243水泵電機裝配生產流程

1.2 裝配生產線平衡分析

裝配線生產線平衡可定義為：產品的裝配過程由一系列不可再進一步細分的裝配作業元素構成，每一作業元素均對應于確定的作業時間（標準工時），其中部分作業元素之間存在裝配順序上的先后約束關系，裝配生產線平衡問題是在滿足作業順序約束關系，并保證各裝配工位作業時間不超過給定生產節拍的條件下，將所有作業內容經適當調整后分派到生產線各個工位，使需要的工位數最小；或在滿足作業順序約束關系的條件下，將所有作業元素經適當合并后分派到給定數目的工位，使裝配線生產的節拍時間最短[7-8]，各工序達到能力平衡（作業時間盡可能相近）的技術手段與方法，最終消除各種等待浪費現象，提高生產線的整體效率。

1.2.1 作業時間和瓶頸工序調查與分析

生產線運行的人力成本是產品成本。各工序是否存在用人過度或閑余，通常把一個流程中生產節拍最慢的環節叫做“瓶頸”（Bottleneck）。流程中存在的瓶頸不僅限制了一個流程的產出速度，而且影響了其他環節生產能力的發揮。

本文針對改善前的前端蓋組裝和電機總裝的生產流程，采用秒表對每一個工序作業內容與工作時間進行現場實測與記錄，結果如表1、圖2所示。

表1 原裝配生產線工序時間測量值與作業人員數

圖2 原Z243水泵電機裝配生產線各工序時間

分析表1 與圖2 可知，原工序安排存在工作閑余的工序和瓶頸工序，現場考察發現生產線布局不夠合理，另外可新增設備/裝置減輕員工作業強度，提高生產效率。

（1）工作閑余的工序：①在前端蓋組裝生產中工序1，前蓋入軸承；②工序5，前蓋總成檢驗；③電機總裝生產的工序6，前蓋總成上彈簧；④工序10，鉚裝電機。

（2）瓶頸工序：工序6，前蓋總成上彈簧、彈簧入刷套、碳刷入刷套。該工序耗時16.8 s，制約了整條生產線的產能，須進行改善。此外，工序2、工序3、工序4 與工序8 所需時間均超過14 s，也是耗時較多的工序，可以考慮合理的改善。

（3）可考慮采用氣動壓機代替手動壓機，提高軸承裝配效率；采用噴碼機代替原油印機，不再設置專人進行油印操作。

（4）合理進行生產線的布局，減少非增值的物料搬運等工作內容。

1.2.2 工序作業內容分析

在生產過程中，對工序的作業內容進行逐一統計，找出導致工序工作量不足和工作量超標的原因。工序作業內容具體如表2 所示。通過工序作業內容的統計，為生產平衡率的計算以及改善提供了依據。縮短瓶頸工位工作時間，提升流水線平衡性，提高產能。

表2 Z243水泵電機組裝工序作業內容

1.3 裝配生產線平衡率

裝配生產線平衡是衡量生產線工序水平的重要指標之一，裝配生產平衡率越高，則生產線發揮的效能越大。生產線平衡率計算[7]如下：

式中：CT為生產線工序中最大標準工時，即生產線節拍。

根據定義可以看出，生產線平衡需滿足以下兩個條件：（1）生產線節拍CT大于或等于工序時間；（2）Σ（生產線節拍-工序時間）最小。

通過計算生產線平衡率，可直觀地反映出產線的作業平衡的好壞，對產品的質量和生產效率的改善提供實際依據。將所有實測數據代入式（1），計算得知，改善前的生產線平衡率僅為73.6%。

2 改善措施及實施

2.1 基于ECRS的生產流程優化

ECRS 是工業工程學中的4 個原則，即取消（Eliminate）、合并（Combine）、調整順序（Rearrange）、簡化（Simplify），用于優化工序制定，實現更高生產效率[9-10]。本文運用ECRS對生產流程進行分析與優化，優化后的生產流程如圖3 所示。經過對一些工序的合并和分割，優化后的生產流程由原來的13 道工序減少至11 道工序，節省了裝配時間，減少工人勞動強度。

圖3 改善后Z243水泵電機裝配生產流程

2.2 工藝文件的修改

根據以上分析中工序作業內容，重新制定了工藝中所要求的作業內容，即將每道工序的作業內容全部控制在4 項以內，將工序6 的工作內容全部轉移或合并到其他工序，修改后的工序如表3所示。

表3 對原工序作業內容的修改

2.3 生產設備及工裝改進

（1）在前蓋入軸承工序中，采用氣動壓機與軸承壓入模具代替手動壓機，提高軸承裝配效率，減輕人員勞動強度，保證了軸承安裝垂直度，提高前蓋裝配質量，進而電機整機質量穩定性。

（2）采用噴碼機代替原油印機，在生產過程中不再設置專人操作，將這一作業內容并入其他工序中，從而減少了1 名作業人員。

2.4 作業現場改善

經過布局的改善，使每個工序人員均可坐在工作區同一側，通過傳送帶把物料送至相應工位，改善相關工位的順序和布置，搬運路線不再交叉，距離明顯減小，省去員工來回走動等，生產流程縮短，工作區域減小。對作業現場布局進行改善，把作業人員工作位置進行了優化，使得工作現場更加整齊，生產更加順暢，改善后的作業現場布局如圖4所示。

圖4 改善后現場布局

3 效果評價

3.1 作業工時對比

通過生產流程的改善，各工序間用時更加接近，產線更加平衡，改善前后作業時間如表4和圖5所示。

表4 作業工時對比表

圖5 作業工時對比

3.2 生產線改善后的生產平衡率

將改善后數據代入式（1），得生產線平衡率為90.9%，比較改善前的生產線平衡率66.7%，提高了24.2%。

3.3 效益對比

經過生產流程的改善后，用人數量由原來的8 人減少至6人，生產節拍由原來的16.8 s 降至12.6 s；班產量（按8 h 計算）由原來的1 700 臺/班提升至2 285 臺/班；生產周期（按10 000臺算）由原來的6天縮短至4.5天，具體如表5所示。

4 結束語

（1）采用精益生產技術的5W1H 和IE 方法對公司產品Z243水泵電機的裝配生產線作業流程進行了分析，并對各工位作業時間進行了現場測試，確定了影響整條生產線的瓶頸工序。

表5 改善前后效益對比表

（2）運用ECRS 原則對原生產流程進行了優化，取消、合并、調整和簡化了各工位的作業內容，減少了不必要等待時間，修改了生產線布局。改善后的生產流程所需員工減少2人，生產節拍由原16.8 s減少到12.6 s，生產線平衡率由66.7%提高到90.9%，經濟效益明顯。

（3）本文的研究內容與分析方法對公司其他生產線的改善、生產流程的優化具有一定的參考意義。