M公司进气歧管装配线平衡优化研究

张晓峰 王仕玉

摘要：以进气歧管装配线为研究对象，通过使用ECRSI的方法，以精益高效为准则，由局部到整体，通过作业优化，工艺程序优化，以及整体布局优化，逐步有层次的完成生产制造装配线的线平衡率提升，降低了生产节拍时间，从而提高装配线的效率，释放生产力。

Abstract： This paper is based on the research of intake manifold assembly line， through using of ECRSI methods， which in principle of lean and efficient， to improve line balance rate from part to the whole. The ECRSI methods were applied in sequence from operation optimization， process steps optimization and integrity layout optimization. Production capacity increased as far as line balance rate improved and cycle time reduced.

關键词：ECRSI；生产线平衡率；生产节拍时间；进气歧管装配线

Key words： ECRSI；line balance rate；cycle time；intake manifold assembly line

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）03-0185-03

0 引言

装配线是一种通过人们借助机器工具等，将不同的零部件逐渐组合成一个整体部件的生产制造场所[1]。在成本竞争激烈的今天，高效的装配线往往意味着在使用最少的操作者的情况下，单位时间能有更高的产出，从而使企业更加具有竞争力。而生产线平衡就是装配线效率的一个重要表征要素，通常用生产线平衡率（Line balance rate）来形容生产线的平衡程度[2]。

生产线平衡率可以按照如下公式表示：

其中LBR为生产线平衡率；Ti表示每一操作工位所用的时间；CT表示瓶颈工位时间；n是工位数。

当前改善生产线平衡率的方法有工业工程法、数学模型法、模拟仿真等方法。而企业生产通常会选择工业工程的方法，因为其更高效、简化，方便企业操作。

本文结合工业工程中的精益的思想，通过使用ECRSI（Eliminate， Cancel， Rearrange， Simplify， Increase）的方法，从作业优化，到工艺程序分析优化，再到布局优化等多个方面，针对M公司进气歧管装配线的生产线平衡进行改善研究[3-5]。

1 M公司进气歧管装配线现状

M公司是一家源自德国的家族企业，从事汽车进气歧管的装配生产。在装配线试运行一段时间后暴露出一些问题如，产能吃紧、生产线不均衡、工人加班等问题。为满足客户要求，节省企业成本，装配线的生产效率亟需提升。

M公司的生产工艺布局如图1所示，7个操作工位通过U型排布，每工位1名操作工人。

通过时间研究，各工序的时间Ti如柱状图2所示。

观测结果显示，此进气歧管装配线的瓶颈工位为第一工位，歧管壳体刻印二维码并装配冷插衬套，其节拍时间CT=T1为62.7秒。装配线的LBR为73.5%，小于一般装配线所要求的85%以上，生产装配线的平衡率存在提升的空间。

2 M公司进气歧管装配线效率优化

2.1 作业优化

为达到消除瓶颈工位、平衡各工序，以提升生产效率的目的，首先通过对装配线员工作业着手进行优化。

在此优化的过程中，运用5W1H的提问技巧，思考通过ECRSI的方法进行优化改善。对作业中的不合理动作及操作进行整体的优化，以消除所有产生浪费的作业动作和步骤，使作业精简高效。人机作业研究及动作研究等都属于作业研究的范畴。

其中，第一工序，歧管壳体刻印二维码，并装配热插衬套工序是整个装配过程的瓶颈工序，节拍时间T1为62.7秒。对此工序作业过程进行人机作业分析发现，操作者时间利用率rp为52.0%，机器1的时间利用率rm1为34.3%，机器2的时间利用率rm2为63.3%，人机利用率都很低，导致很大的效率浪费。如表1所示。

由表1可知，机器2加热压装衬套的时间，操作者和机器1同时存在22.3秒的等待时间。利用机器2自动加热压装衬套的时间，操作者可以完成壳体刻印二维码的操作。因此对操作顺序重排，得到改善后的人机作业图如表2。

工序节拍时间T1减少17.3秒，同时操作者时间利用率rp提升到74.9%，机器1的时间利用率提升为68.7%，机器2的时间利用率提升为87.4%，生产效率有了大幅改善。

同样，对其他各工序的人工作业进行5W1H的思考并使用ECRSI的方法进行改善如下。

对一工序的机器1增加自动识别二维码的固定扫描枪，判定二维码刻印质量好坏，取消目视检验的动作。

替换二工序和四工序的手动夹紧卡钳，使用双手按键操作的气动卡钳，减轻操作者劳动负荷，同时使操作更高效。

原二工序的冷插衬套上料作业，工人需将10个冷插衬套分别装入设备工装上的预装配孔内。由于预装配孔的定位需要，衬套只有很小的装配间隙，操作十分不便。为简化操作，为此上料作业制作额外专用工具，操作者可以提前预装10个冷插衬套到专用工具内，在下轮操作直接上料。消除了等待时间的同时，增加了作业操作效率。

五工序使用毛刷蘸取异丙醇均匀涂抹角度传感器装配孔的作业过程很不方便，手工作业存在蘸取量不一致的问题，以及毛刷异物遗留在装配孔的质量风险。因此，取消使用毛刷，制作专用的角度传感器浸润孔，操作者可在装配前直接对传感密封圈进行浸润，操作更为精简便捷。

2.2 工艺程序优化

通过作业优化，操作人员的作业动作和作业流程得到规范和精简，此进气歧管装配线的线平衡有了明显的提高，但仍不能达到85%以上的装配线平衡率一般要求。因此继续使用ECRSI的方法从整个工艺过程着手，思考工艺过程的必要性、可替代性和时序性等。

具体从如下方面进行思考检查：①确认是否有工序可以被省略；②确认是否有工序可重排或与其它工序合并；③确认是否有工序可以被简化；④确认是否有工序需要补充或增加以保证工艺过程的流畅。

最终，在不影响产品品质的前提下，对工艺过程做出如下调整。将二工序的装配节气门体密封圈重排到六工序；将五工序的EUV阀装配调整到四工序进行；将七工序的测试合格品确认及取出环节放到六工序进行。

2.3 布局优化

经过工艺程序优化之后，工艺布局也应随之做出相关调整，如图3。同时，从人员走动角度思考，尽量避免过长的移动距离，减少零件搬动的距离，消除零件传递过程的障碍，以减轻操作者的劳动负荷，提高效率。

具体的一些布局优化如：更改一工序两设备之间料架的位置，缩短操作者走动距离；移除三工序弃置不用的压块压装设备；移除不必要的垃圾箱；将真空泵的单层料架改为多层，节省空间等措施。

3 优化效果

经过上述多个方面的优化后，各工序的时间柱状图如图4所示。最终得到优化后的CT=T7为49.5秒，LBR为88.3%。

4 結束语

通过结合使用ECRSI的方法，从作业优化，到工艺程序分析优化，再到布局优化，按顺序逐步由局部到整体，将M公司进气歧管装配线的线平衡率由73.5%提升至88.3%，节拍时间由62.7秒降低到49.5秒，提升了生产效率。此套方法对于类似的生产装配制造企业，提升效率、降低成本，有广泛的参考借鉴意义。

参考文献：

[1]薛伟，蒋祖华，梁德丰，等.工业工程概论[M].机械工业出版社，2015.

[2]吴振华，雷辉.S 公司减速器生产线平衡优化研究[J].价值工程，2018：235-236.

[3]孙建华，高广章，蒋志强.生产线平衡的手段与方法研究[J]. 成组技术与生产现代化，2004（04）：34-36.

[4]宗方芳.生产线平衡方法在水泵转子装配线改善中的应用研究[J].成组技术与生产现代化，2017，34（2）：12-17.

[5]吕宁，周炳海.发动机装配线平衡改善[J].精密制造与自动化，2017：54-57.