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如何设计单元生产线

来源:    发布时间:2017-12-27     浏览次数:

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目前,许多企业导入精益生产时都有一个要求,就是提高生产效率或减员增效。一者是因为这些企业的生产线设计本来就不合理,有各种各样的浪费,另一个原因则是因为最近几年中国的人力成本的快速上升,在许多地方还出现了人工荒。许多低效益的企业不得不关门倒闭,而一些大型的劳动密集型企业则纷纷从中国的沿海城市内迁。

 

精益生产

 

精益生产

 

那么如何提高生产效率,或者说如何设计精益的生产线就成了许多精益生产咨询专家不得不面对的一个重要的改善项目。本文重点谈一下对组装线的改善方法。

 

精益的组装线的设计有一些原则,从多年的实践发现,一个非常重要的改善方法是改变组装线的节拍时间。曾经做过一个做空调截止阀的工厂,有一种产品的总装线的瓶颈时间只有3.69秒,共25人。这么短的节拍时间会使得生产线的平衡损失很大,因为只要少一秒就是百分之二三十的损失,而每个作业员从皮带线上或通过手的传递拿取上个工序生产完成的产品,再将自己组装好的产品传递到下一个工序的时间通常最少都是各0.6秒左右,在这种情况下一个作业员拿放产品的时间就占到了总的周期时间的30%以上。

 

这个非增值的比例是非常高的。而且太短的周期时间也容易导致作业员的肌肉疲劳。后来我们将该组装线的节拍时间拉大到了不到8秒,人数减少到了9人,这个改善使得生产力(人均每小时产出PPH)提升了约30%。

 

通常来说,组装线的每个作业步骤的周期时间最理想的范围是在30-60秒。就连广州南沙的丰田汽车的组装线的节拍时间都是60秒,还有广州本田据说是52秒。一个很长的周期时间也会导致问题,主要的问题是员工需要很长时间才能熟练,而零部件所占的面积也可能较大,取放物料的距离变长等。特别对于员工流失率大的工厂,节拍时间取得大很不现实。

 

曾经为一个国内空调巨头的电机厂做过单元生产线的改善项目,当时他们的绕接线的生产线是采用“E”型布局,即两条主线共用后端的绑线、检测等工序。每条单线的节拍是42秒,后来我们通过单元生产的设计,比较了三种方案,最终选定了65秒,6人的单元线方案,生产力也提升超过30%。所以这个例子告诉我们,周期时间在特定的情况下(员工相对稳定,时间虽长但动作简单)可以超过60秒而能达到最大的改善幅度。

 

还是在这家电机厂,我们曾经也做过将节拍时间缩短的项目,即将以前的手工嵌线,每人的周期时间不固定,最长需要十几分钟的动作进行重新分配,多人作业,使得作业时间尽可能稳定,这样生产力也得到了改善。

 

对于简单的纯手工的组装线的改善是非常容易的,可以通过IE的ECRS手法重新安排每个工序的作业时间和人数。只是在这过程中我们要尽可能追求一点,就是单件流。换句话说,就是每一个工序只能有一个工位,这种生产线除了在制品少之外,节拍容易控制,物流清晰。只有在因为设备投入大,占地多或其它原因使得单件流的设计受到限制时才建议采用一个工序多个工位的设计。

 

最近刚在一个电子厂做了一个单元线改善的项目就是这种情况。改善前生产线的节拍是8秒钟,26人。通过对节拍时间与改善幅度的分析,我们设计了三种方案,其中有一个方案的节拍时间是59秒左右,人数只需要5个人。但设备投入需要7个月才能回收。而这个产品马上即将开始大量生产,产量在未来几个月内不断迅速增长,然后最多生产两年左右就要淘汰(不过设备不会被淘汰)。所以最后该工厂的领导决定采用21秒的方案,有一些工序有两人操作,一人操作一台设备,一人操作两台设备。有一些工序有两组人操作等等。

 

另外要特别提到一点,就是当生产线中有自动化的设备的时候,一定要做作业组合的分析,才能非常清楚的看出一个人可以操作几台设备或者在操作一台设备过程中有多少等待的时间,然后看是否可以给这些等待的时间安排工作。对于昂贵的设备,我们当然需要考虑它的利用率,但随着人力成本的不断上升,越来越多的工厂愿意牺牲设备利用率以达到生产力最大化的目标,只要设备的投资回收期足够的短以及生产场地允许。

 

关于精益的组装线的设计还有一个原则是需要注意的,就是一条线内最长的周期时间和最短的周期时间的差异不要过大,一个参考的指标是低于20%。我在做项目过程中有时就会碰到这样一种情况,当在瓶颈工位增加人数或增加设备后,PPH便能得到提升。

 

所以这是一种便宜的解决方案。每个想要改善组装线的生产力的工厂都可以尝试一下。但似乎很少有人去做这样的工作。这真的是一个很大的损失。所以我也借此呼吁一下所有的工厂的生产部的负责人,还有负责改善的部门一定要将这种方案作为一个重要的工作模式进行宣传和实践。那么当增加人手或设备不可行时,我们就可以考虑将瓶颈或最低周期时间的工位离线生产。中间允许库存。

 

当然也有的工厂整个工厂的所有工序都连成了一条线,即连续流,使得库存最少,生产交付周期最短。这也是精益所追求的。我们在实践中还是要综合考虑,比较孰优孰劣,再决定采用生产力最优的模式还是交付周期最短的模式。

 

当然组装线有时会遇到比较复杂的情况,比如刚刚做了一个项目,因为设备和夹具设计的原因,在一条线中不同工序有不同的生产批量,这个时候时间分析就比较复杂,其中一个改善方法就是去最大的生产批量作为“单件”进行设计。

 

最后要强调一点,就是组装线的改善一定要基于准确的工时观测或分析,在进行新的生产线的设计之前要先讨论各种过程的改善建议,拟出各个作业步骤可以减少的时间,然后在合并或分解动作时要考虑取放产品、工具的时间的减少或增加的情况,最后列出改善后的每个步骤的时间,才能进行设计。一旦我们基于详细的时间分析设计出了新的生产线,就要尽力去实现。这中间还免不了需要很多改进。只要努力,就应该能够成功甚至超过设计的目标。




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