适应多种产品并行的生产线优化布局

黄汕、高志城、赵新颖 /北京精密机电控制设备研究所

目前，北京精密机电控制设备研究所燃气事业部承担包括多种液压、机电产品在内的单机及系统总成生产调试任务。近年来，以实际交付数量进行统计，事业部年均任务量均有较大幅度的递增，导致原有的装配、调试生产线日益紧张，因此，现有的生产布局模式无法有效适应未来多种产品大批量的生产任务，必须对其进行针对性的优化调整。

面对日益增长的科研生产需求，现有装配、调试生产布局已面临瓶颈问题，无法适应多种产品并举的生产形势，且主要包括新形势下的多种产品并行生产需求，工序间周转路径不合理，负载设备增多导致的试验场地紧缺，试验场地划分不明确等4个方面问题。因此，事业部优化布局以精益生产、提升产能为目标，力求在生产过程中达到最有效、最经济的衔接，同时配合研究所推进MES 信息化建设，以期实现高效、实时、快捷的生产及信息流传递，确保生产有序顺畅进行。

一、工作与实践

1.优化工艺布局设计原则

一是并行原则。适应多种产品并举的生产形势，根据当年任务生产规模和未来几年可预期生产纲领目标，进行多品种、大批量生产规模设计。

二是效率原则。工作场地内的组成尽量合理区划、协调配置，优化工序流转路径，提高生产效率。

三是节约原则。充分挖掘现有场地能力，对新增大量用于性能调试的负载试验台进行有效规划和布置。例如，将原有单一工位负载台优化为可同时实行多台产品测试的多工位负载设备。

四是均衡原则。按照产品实物大小规划装配区域，在U 形布局的规定区域内实现某一类型产品的全部装配功能。

五是柔性原则。结合生产车间MES 建设，实现装配工作台多功能化，灵活调配各产品生产，减少大量半成品占用工作台的状况。

2.生产线布局规划实施

（1）装配生产车间

装配生产线承担事业部全部伺服单机产品装配和伺服系统产品的总成清理交付工作。随着机电产品的不断增加，改变以往以液压为主的生产布局模式，按照零件—组件—整机—系统的流水线作业模式，充分利用车间横向路径，设置以产品结构为划分依据的新型生产作业模式，有效提升产品生产和周转效率。根据对事业部承担产品进行统计，新型生产布局特点主要为新增或优化以下生产区域：

机电装配区。将原部分单机产品装配区和部分系统产品装配区调出，作为新研制机电产品装配区域，原机电区域作为某些成熟产品专用。

系统装配区（液压产品）。液压类系统装配区主要承担伺服燃气液压能源产品的装配工作。按照目前实际使用情况调减部分工作台，总体改为南北向分区，由东向西依次为不同系统产品装配区布局。

单机装配区（液压产品）。改变原有的一字式生产流程，2 组工作台组成U 字布局，以同类产品就近装配为原则，相邻2 组工作台组成某种产品装配区。规划后，每大类单机装配区可同时开展多种产品的装配生产任务。

线边库区。将原工装区的货架和工装柜搬迁，设置线边库区及配套工作台，以承担半成品、物料的管理和配送功能。在平面区域紧张的现状下，充分利用层高的空间优势设置高层货架及配套工作台，承担工装架和部分周转包装箱的存放功能。

信息化及MES 布局。随着研究所及事业部信息化建设的不断深入发展，事业部已全面实现生产现场无纸化办公。在每条生产线的关键节点上，均配置1 台可供连接MES 系统的生产用电脑，负责接收每日生产安排，包括对生产任务的分发、领取、延期、挂起、提交等功能；随同生产任务的下达，可接收与此任务相关的工艺文件、质量跟踪册，便于员工按章作业；可连接有保密资质的摄像设备，对产品进行全方位多媒体记录。

（2）调试生产车间1

结合可回收式中央氦吹控制系统的能力改进及氦吹工位的增建工作，使氦吹试验设备达到产能的最大化，明确调试生产车间1 的测试大厅以液压类产品生产为主，将原有部分机电类产品调至调试生产车间2 的测试大厅（保留部分液压产品）。同时，在中部区域合理规划部分场地为临时性研究型试验区域，以便为后续发展提供技术储备。

按照生产工序合理性的原则，最大程度降低布局改造对现有生产进度的影响，经规划，将结构相近的部分产品集中布局，即合理利用中部大厅南侧原先的设备周转区域，集中规划布置新增液压产品的负载和能源设备。

在调试生产车间1 的东部区域，保留北侧某液压产品负载设备，同时向东延伸测试工位，将原先南侧液压产品调整至新增延伸工位上。由于液压产品均需进行高压氦吹验收测试，在此调整后，可共同使用地面氦吹测试工位相关工装及设备，便于生产计划的调度和实施。南侧全部为预留新产品调试负载设备用地。新增1 台单机用电磁振动台，改变以往单机振动验收试验需前往调试生产车间2 相关区域进行的不利方式，将全部调试生产验收工序全部集中于调试生产车间1 完成，缩减产品工序周转时间造成的浪费。

调试生产车间1 西部区域为专用防爆设计，用于某产品调试和超高压氦气源验收试验工位，同时设置液压产品点火试验用专用工位。

根据调试班组分工情况，在中部及东部区域另设置2 个独立的单机能源产品氦吹验收专用区域，明确调试验收职能范围。

（3）调试生产车间2

以相似结构产品相邻排列为基本原则，将调试生产车间2 按照液压（单机产品）、机电产品划分不同的生产单元。北侧为批生产及在研阶段液压类产品的单机调试区域，中部及南侧布置机电类产品的调试设备。

基于机电产品结构特点，各产品在设计新型负载设备时改变以往以单工位负载台为主的模式，新增部分双工位、四工位负载台。此种方式极大地节约了生产面积，合理利用空间环境，降低了操作人员的劳动时间及强度，有效提高了单位时间调试验收效率。

二、实践效果

自生产线优化布局改进以来，各试验设备按照合理原则进行布局，最大化利用空间优势；优化了装配、调配工序周转路径，降低了工序间周转时间；各功能区域职能明确，更加贴近现有实际生产状态，不仅显著提高了效率，保障了科研生产进度，而且降低了质量隐患发生概率。

经过统计，2016－2017 年事业部各项科研生产指标完成情况，其中装配线总成交付出厂开箱合格率为100%，备附件齐套率为100%，产品多余物问题数为0，车间按计划节点完成任务率为100%。与2017 年相比，2016 年单套产品生产周期缩短35%以上，全员劳动生产率年增长50%以上，2017 年人均工时完成2300 小时以上。

三、后续思路

现有科研生产布局模式仍需随着预研及在研伺服产品种类的不断增多而进行实时的优化和调整。在后续生产中，应继续坚持并行、效率、节约、均衡、柔性等原则，以科研生产效率最大化为目标，不断调整生产模式。

一是要考虑未来生产场地变化引起的模式调整。研究所依据总体规划方案，已启动筹划新建伺服产品生产厂房的相关工作。因此，在后续规划中应提早设计生产布局方案，在考虑现有不同生产阶段产品的情况下，充分预估新产品的技术发展路径，全面盘活新旧厂区的全部科研生产资源，使其既能保证各区域相对独立、简便的生产模式，降低工序周转需求，又能在需要时灵活调整生产布局，整合各类生产资源，形成区域间的联动机制，以此确保按时、高效、保质完成各项科研生产任务。

二是利用信息化手段科学排产。目前，在伺服产品生产中，如多任务交付节点的交织、各种生产资源和人力资源的矛盾冲突、任务生产节拍的设定等，都极大影响整个生产线的管理与运行。通过研究基于模型的自主决策算法，构建各种排产信息的数据模型，实现网络化采集和管理，使其具备智能排产和处理各种特殊情况的自主决策能力，充分利用现有资源，最大程度发挥生产能力，以体现科学管理创造效益的理念，进而达到制作有效、可执行的生产排程、排除计划调度的人员风险、加快生产排产速度、提高企业生产决策支持的效果。

依据信息化排产手段，可进一步优化生产工序间周转流程，进而促进生产布局模式的再次深化调整。

三是以全流程柔性生产线为目标进行布局优化。为适应工业4.0 发展要求，着力研究全流程数字化制造技术，打通全流程内原先相对闭塞的信息孤岛，实现零件—元件—组件—单机—系统在制造过程的全部生产信息共享互通，需构建数字化柔性装调生产单元，并在此基础上不断优化调整生产布局模式，以适应数字化工厂建设要求。

同时，应积极学习国内外先进制造技术，灵活引入新型生产技术提高生产效率，并通过调研先进制造设备，结合伺服产品自身结构特点，减少人工操作工序，提高自动化装配及测试验收所占比重。