S公司GM产品混流装配线的组织设计

何芃果　高迎平

摘 要：现阶段，S公司GM产品仅在装配台进行作业已经不能满足市场的需求，亟待设计一条装配线以提高产能。文章首先对产品进行分類，将工艺步骤最多、产品销量最高的产品分类出来，选择组织设计一条混流装配线，并择取代表产品进行研究；其次对代表产品运用模特分析、优先关系图以及分支定界法等方法制定标准工时、整合工艺步骤、划分工序等，使各工位的作业时间达到最理想状态；运用生产比倒数法进行排产；最后对装配线进行平面布局设计。

关键词：混流装配线；装配线组织设计；代表产品研究

中图分类号：F273 文献标识码：A

Abstract： At this stage， S company GM products only in the assembly station operations can not meet the needs of the market， the urgent need to design an assembly line to improve production capacity. First of all， the use of process path analysis and product quantity analysis will be the most technological steps， product sales of the highest product classification， select the organization design a mixed flow assembly line， and select the product on behalf of the study. Secondly， the standard working hours， the integration process steps and the division process are carried out on the representative products， such as the model analysis and the priority relation diagram and the branch and delimitation， so that the working time of each station can reach the ideal state. And then use the production than the reciprocal method for scheduling， given the method of reference. Assembly line on the gear box of the balance rate of 83%， the motor balance rate of 90%. Improve assembly efficiency.

Key words： mixed flow assembly line； assembly line balance design； representative product research

0 引 言

GM产品是S公司生产的主打产品，占有市场重要份额。GM产品也称之为齿轮马达，一共有E、W、M、V、N1、N2、G等7个系列42种齿轮箱，匹配的为80电机或者100电机。各系列产品见表1。

企业的销售模式是依据客户订单下单时间进行生产，每周发货两次。产品的装配主要是在装配车间的工作台进行，主要工序是：清洗→齿轮箱/电机装配→对接→测试→喷漆→后装→终检→包装，齿轮箱、电机的装配为瓶颈工序，本文主要这针对这一环节进行研究。

1 存在问题

根据销售部门提供的统计数据，GM产品在2012～2016五年期间的订单数量与产品销售量，持续增长，呈现良好态势。可以判断产品未来近几年的市场需求情况是稳中有涨。

根据2016年的订货量上升趋势来看，平均每天需要达到260台左右的产量，而根据2016年的销售量来看，只达到240台左右。产品销量不高的原因一方面是因为在装配台作业的传统方式已经不能满足市场需要；另一方面企业生产是依据客户订单顺序分批进行生产。高需求量与低需求量产品不分主次的装配。

因此，企业需要把市场需求量高的产品从其中分离出来，设计一条装配线以提高生产效率，低需求量产品则按照原装配台的装配方式进行生产。

2 产品分析

2.1 产品分类

首先通过工艺路径分析进行产品分类，对42种产品的工艺路径步骤[1]进行整理分析。当工艺步骤相似性大于80%时，把其归为一类。E、G、N1、N2、V这五大类33种型号产品的工艺步骤相似性大于80%可以归为第一大类，W、M这两大类9种型号产品则可以归为第二大类。产品相似性的分析不足以知道哪些产品是高需求量的，因此需要对产品的销量进行分析。

2.2 产品数量分析

通过收集2016年3月1日到2016年8月31日销售旺季的42种产品的销售数据，计算各个产品的销售比率与累计比率，并由此画出排列图，结果如图1所示：

由图1所示，在累积比率为0%～60%之间的A类产品是9种产品，在60%～85%之间的B类产品是8种产品。所以，一共是17种产品占总销售量的80%，即40%的产品占总需求的80%。因此对这E16、E26、E56、V20、V60、E66、E46、V40、V30、E36、W38、N142、G15、N172、N182、W48、G75这17种产品建立一条混流装配线。而对C类产品可考虑现有的作业单元继续生产。

另外，从销售部门得知产品是按照系列定价的，E、V、W、N1、G系列都属于高定价产品，在分类出来的这17种产品高需求量与高售价的情况下建立一条装配线是经济的，能够使企业获得效益。endprint

3 装配线的平衡设计

客户对于这17种产品的需求量是较大的，并且经过企业战略规划的调整，会将销售重点放在GM产品上，这17种产品除了零部件型号、尺寸不同之外，其装配工艺具有相似性，装配步骤可以归属为三类（详见表2）。由于齿轮马达的产品型号过多，求出所有型号的标准工时是不可能且没有必要的，可从其中挑选出代表产品进行研究。E16-80、G15-80、W38-100属于工序步骤较多、产品需求较高、售价较高的产品，可作为代表产品研究，进行装配线的平衡设计。

3.1 齿轮箱装配工艺路线

现有的装配台工艺不能满足装配线装配工艺的要求，需要对现存装配工艺重新划分优化以适应装配线的需求，产品优先顺序图如图2至图4所示：

3.2 马达装配路线

电机装配工艺如图5、图6所示：

3.3 标准工时的制定

因为模特法的简单实用，所以采用模特法[3]来计算各装配元素的标准工时。以电机中定子的装配为例进行分析，在装配电机时，要求全部所需物料送达工人附近，装配工人在装配定子时，首先要转身拿取定子，然后将定子放置在装配台合适的位置，接着在定子边缘接缝处涂抹密封胶，取螺丝螺母放入接孔处安装，用扭力扳拧螺丝至指示灯变绿。具体的模特分析过程如表2所示，完成该电机主体中的定子装配所需的正常作业时间为490MOD，即1.05min。

根据文献关于宽放的选取，再结合电机装配的实际情况，分别选取私事宽放4%，疲劳宽放6%，程序宽放8%，特别宽放5%，政策宽放7%，共计30%。由于正常作业时间和宽放率，可得定子的标准工时为1.05×1+30%=1.37min。

从在总结E16、W38、G15齿轮箱的原有工艺步骤的基础上，进行过程分析，重新拟定装配步骤，以适应设计的装配线作业。

新齿轮装配工艺步骤图和新马达装配工艺步骤图如图7和图8所示：

由此能够得出，装配一台齿轮箱的标准时间为15.42min，装配一台电机所需要的平均时间为16.91min。

3.4 装配线平衡

3.4.1 装配线节拍与工位数

3.4.2 理论最少工作站数

理论最少工作站数是指依据装配线的理论节拍而确定的，要满足产能要求而必须具有的工作站数量。理论最少工作站数的计算公式为：

由结果可知，齿轮最少工作站不能少于9个，电机工作站不能少于10个。

3.4.3 划分工序

在不影响正常作业的前提下，考虑拆分或消除其步骤，使每个工作地分配到的小工序作业时间之和既不能大于节拍，也应该尽量接近或等于节拍，同时使得工作地数目尽可能少。因此考虑采用分支定界法划分工序。对齿轮、马达装配工艺步骤的划分如图9和图10所示：

根据图9、图10齿轮箱和马达所划分的工位与工作内容，整理后如表3、表4所示：

计算得齿轮箱的平衡率为83%，马达的平衡率为90%。装配线平衡率100%是一种理想的情况，在现实情况下，特别是存在手工装配的情况下，装配线平衡率不可能达到100%。如果装配线平衡率在80%～90%，装配线是在科学管理的原则下进行生产运作。齿轮箱与马达所达到的平衡率表明工序划分、工作负荷的划分是科学合理的，说明装配线平衡效果优良[4]。

3.4.4 安排投产顺序

17种产品的工艺步骤相似，通过上述分析可以分为三类。因此安排投产顺序依然可以使用上述代表产品E16、W38、G15的方法进行探讨。企业订单虽然不是固定的，但企业可以根据每日订单的具体数量使用生产比倒数法进行排产。

利用生产比倒数法排产的计算过程如下：

首先求出3种型号齿轮箱数量和2种不同型号马达的最大公约数，齿轮箱为13，马达为78，计算出齿轮箱和马达的生产比分别为：

E16：W38：G15=7：6：5，7+6+5=18，则E16、W38、G15的生产比倒数分别为：1/7、1/6、1/5，排产序号为生产比之和，每次投产顺序选择最小的数，每确定一个排产就在原来分数的基础上分子加1，就能得到所需要的投产顺序。计算过程如表5所示：

齿轮箱的最终计算结果为：E16，W38，G15，E16，W38，G15，E16，W38，G15，E16，W38，G15，E16，W38，E16，W38，E16，G15同样的可以得到电机的投产顺序，80电机：100电机=2：1，2+1=3，计算过程如表6所示：

马达的最终计算结果为：100，80，100。

类似的，当确定其他型号产品的日需求量，可以使用生产比倒数法求得其他型号产品的投产顺序。

由上述分析可知，混流装配线的设计，使得装配线的节拍有所降低，装配线的平衡率得到了提高。

4 装配线平面布局

由于GM产品分为齿轮和电机两部分，因此装配线的布局形式也分为齿轮区和电机区。因为S公司装配车间的空间大，装配线的布局形式选择直线型。因为17种产品中最大的齿轮箱箱体根据以上分析，可确定仪表台主体装配线的具体布局形式。由于齿轮箱主体一般为640mm×420mm×380mm，马达主体一般为435mm×200mm×120mm，装配线每个工位长1m，因此，每条装配线长为10m，齿轮箱和电机输送线均宽60mm，工具台宽0.3m。由于在齿轮马达装配过程中物料较多，为了避免因物料较多而导致装配区物料混乱，每个工位均配备一个料架用于物料摆放。装配线的整体平面布局形式如图11所示：

5 结束语

通过对代表产品的研究，对装配线进行组织设计：使用模特分析法进行标准工时的研究、优先顺序图重新整合裝配工序，使用分支定界法重新划分工序，对各个工位的作业元素进行分配，使各工位的作业量趋于均衡，降低装配线的节拍，同时可以减少装配线的工位数，再应用生产比倒数方法排产，能够根据每天的订单需求量对不同的产品进行排产，最后对装配线进行平面布局设计。通过对装配线的研究，使得齿轮箱体装配线的平衡率为83%，马达装配线的平衡率为90%，有助于提高装配线的生产效率。

参考文献：

[1] 李文. 基于工艺尺寸路径图的工艺路线优化[D]. 太原：太原科技大学（硕士学位论文），2011.

[2] 吴迪. 精益生产[M]. 北京：清华大学出版社，2016.

[3] 易树平，郭伏. 基础工业工程[M]. 北京：机械工业出版社，2007.

[4] 陈心德，吴忠. 生产运营管理[M]. 北京：清华大学出版社，2005.endprint