基于精益線平衡的某模組裝配產線優化

蔣鐵軍 鄧吉勇 彭泳強 朱延闖 錢 闖 王行洲

（常州博瑞電力自動化設備有限公司，常州 213025）

目前，隨著市場經濟的快速發展，制造業人力成本逐漸增加，企業急需提高生產效率來解決成本過高的問題。本文以精益化生產理論為依據，通過改良產線布局、改進裝配工藝、提高產線平衡率和標準化作業等措施，提高生產效率和產能。

1 價值流分析

價值流分析是精益生產的主要工具，可以系統梳理企業物流、工序流、信息流等，著力發掘各流程中的增值因素和非增值因素[1]。通過價值流分析，可以系統、準確地找出大至企業級、小至工序級的問題，并制定針對性措施，減少生產過程中的浪費，實現降本增效的目的。

某模組裝配改善前的價值流分析如圖1所示。通過分析可知，模組產線和裝配工藝存在以下問題：①物料區的大、小物料混放；②工具區離工位距離太遠，且存在工具混用的問題；③線上有20個托盤，工位間半成品過多，不能實現“單件流”的目標；④物料準備和轉運均為線上員工自行操作，不能專注于裝配；⑤各工序作業時間相差較大，工序間半成品較多，存在工序間的等待浪費，線平衡率較低，僅為79.7%；⑥缺少自動裝配設備，電源盒裝配工時過長。

2 產線和裝配工藝優化

2.1 產線布局優化

某模組產線布局如圖2所示，由1個大物料區、3個小物料區、1個工具區以及1條流水線工作臺等組成，其中工位1～工位6分別對應6個裝配工位。

經分析對產線進行改造，如圖3所示。將大、小物料混放的大物料區改為只放置大件物料的線邊倉，小物料和工具轉移到各工位人員手邊的工裝小車上。工具為專人專用，避免了工具混用的問題，同時省去了遠離工位的工具區。

前成品模組通過手動搬運下線，費時費力，故改為使用吸盤吊具工裝輔助下線，省力且高效。前流水線共6個工位，托盤20個，導致工位間半成品過多，不能及時暴露裝配問題。針對存在的問題，將托盤改為8個，僅留出2個托盤用作臨時問題模組的暫存，保障了后續“單件流”目標。

2.2 物料周轉優化

此前物料由線上人員清點和轉運，導致線上員工不能專注于裝配，非增值時間過長，因此改為由配料班提前一天把物料配送至線邊倉和線邊工裝小車等指定位置，確保線上人員可直接作業，延長了增值時間。

圖1 模組裝配改善前的價值流分析

圖2 模組產線改善前布局

圖3 模組產線改善后布局

2.3 引進自動化設備

由于前電源盒為純手工安裝，裝配效率低，難以達到流水線對電源盒的需求量，引進電源盒自動化裝配設備，如圖4所示。設備采用旋轉臺進出料，一臺6軸機器人用于板卡夾取，一臺4軸機器人用于緊固。緊固機器人自動更換鎖付裝置，實現兩種緊固件的鎖緊。設備可完成絕緣螺柱、絕緣螺釘鎖付等的大量重復性操作，以及由于空間狹小導致人工難以裝配的位置。提高了裝配效率，保證了產品質量。

圖4 模組電源盒自動化裝配設備

2.4 產線平衡優化

目前，產線平衡已被公認為生產流程設計和作業標準化中最重要的方法之一[2]。產線平衡的目的是使整個裝配線從時間上得到優化，盡量使各工位的作業時間趨于一致，減少工時損失，提高裝配線的負荷率[3]。此前，產線上各工序的作業時間相差較大，工序間半成品庫存較多，導致線平衡率較低，僅為79.7%，嚴重影響產能。調整各工位的工序，把部分需遠離產線的作業交由輔料區人員操作，縮短了線上作業總工時，并將線平衡率提高至98.1%。

2.5 標準化作業（作業要領書編制）

從現場管理的角度來看，標準化作業是現場管理水平提升的前提。在標準作業的過程要素中，作業人員應該執行的各種作業的標準順序被稱為標準化作業順序[4]。《作業要領書》能夠使操作者了解裝配工藝各步驟的具體要求，快速掌握技能技巧，形成統一標準，以最高效、最準確、最安全的作業方法進行裝配，側重點是作業要素。因此，通過編制《作業要領書》對作業人員的操作進行標準化和規范化，有助于提高產品的裝配效率和保證裝配質量。

3 優化成果總結

通過對產線和裝配工藝的多項優化（匯總于表1），各工步改善前、后工時對比見圖5。可以看出：節拍從改善前的16.2 min降低到了7.1 min；通過計算得出，線平衡率從改善前的79.7%提高到98.1%；單日產能從改善前的28臺提高到40臺。可見，基于精益生產理論的產線和裝配工藝優化，對提高生產效率和產能有極大幫助。

表1 模組產線和裝配工藝優化前后對比表

4 結語

精益生產方式是為了解決企業生產管理優化而產生的一種企業生產管理理論，核心思想是盡可能消除浪費、降低企業成本以及提高生產效率，是一種精確化的企業管理方式[5]。通過價值流分析方法，找出前生產的問題點。針對產線和裝配工藝方面的問題，運用精益生產理論，通過改善物料區、工具區和流水線線體，將物料配送和整理作業轉交配料班，引進自動裝配設備，優化產線平衡，最終提高了產品的裝配生產效率，將產能提高了43%，實現了降本增效的目的。后續將持續進行精益改善，可持續提高產能，為類似模組產品的精益化生產提供參考。

圖5 各工步改善前、后工時對比圖