基于精益生产的电机装配线生产流程优化*

黄 诚，谭国树，王 柱，王天雷

（1.江门马丁电机科技有限公司，广东江门 529000；2.五邑大学信息工程学院，广东江门 529020）

0 引言

随着现代化经济的迅速发展，微电机市场呈现出需求多元化、个性化等特点，市场逐步实现由卖方市场向买方市场的转化，企业由此进入一场行业内为生存而激烈竞争的时代，能迅速制造满足市场需求的质优价廉产品是企业生存和发展的基础。

精益生产是指运用多种现代管理方法和手段，以充分发挥人的积极性为根本，有效配置和使用企业资源，以彻底消除无效劳动和浪费为目标，最大限度地为企业谋取经济效益的生产方式。其核心思想就是消除一切无效劳动和浪费，通过不断地降低成本、提高质量、增强生产灵活性，把缺陷和浪费及时地消灭在每一个岗位，使得企业具有更大的生产空间和竞争优势[1-2]。

通过对生产流程的改善减少停滞和等待，避免大量人力资源的浪费，有效提高劳动生产率。同时可以减少大量的搬运、移动，使物流顺畅，从而直接或间接地提高生产效率[3-6]。

本文讨论公司产品Z243 水泵电机的总装配线，通过对现有的工艺、生产流程、作业方法等进行现场考察，运用ECRS原则对不合理作业动作和流程安排等经济的因素分析研究和改进，制定合理的工序结构和标准的工作方法，提高生产线平衡率，实现更高生产效率。

1 生产流程存在问题分析

1.1 Z243水泵电机生产流程

Z243 水泵电机生产过程分两部份，前端盖组装和电机总装，具体生产流程如图1所示。

图1 改善前Z243水泵电机装配生产流程

1.2 装配生产线平衡分析

装配线生产线平衡可定义为：产品的装配过程由一系列不可再进一步细分的装配作业元素构成，每一作业元素均对应于确定的作业时间（标准工时），其中部分作业元素之间存在装配顺序上的先后约束关系，装配生产线平衡问题是在满足作业顺序约束关系，并保证各装配工位作业时间不超过给定生产节拍的条件下，将所有作业内容经适当调整后分派到生产线各个工位，使需要的工位数最小；或在满足作业顺序约束关系的条件下，将所有作业元素经适当合并后分派到给定数目的工位，使装配线生产的节拍时间最短[7-8]，各工序达到能力平衡（作业时间尽可能相近）的技术手段与方法，最终消除各种等待浪费现象，提高生产线的整体效率。

1.2.1 作业时间和瓶颈工序调查与分析

生产线运行的人力成本是产品成本。各工序是否存在用人过度或闲余，通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈”（Bottleneck）。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其他环节生产能力的发挥。

本文针对改善前的前端盖组装和电机总装的生产流程，采用秒表对每一个工序作业内容与工作时间进行现场实测与记录，结果如表1、图2所示。

表1 原装配生产线工序时间测量值与作业人员数

图2 原Z243水泵电机装配生产线各工序时间

分析表1 与图2 可知，原工序安排存在工作闲余的工序和瓶颈工序，现场考察发现生产线布局不够合理，另外可新增设备/装置减轻员工作业强度，提高生产效率。

（1）工作闲余的工序：①在前端盖组装生产中工序1，前盖入轴承；②工序5，前盖总成检验；③电机总装生产的工序6，前盖总成上弹簧；④工序10，铆装电机。

（2）瓶颈工序：工序6，前盖总成上弹簧、弹簧入刷套、碳刷入刷套。该工序耗时16.8 s，制约了整条生产线的产能，须进行改善。此外，工序2、工序3、工序4 与工序8 所需时间均超过14 s，也是耗时较多的工序，可以考虑合理的改善。

（3）可考虑采用气动压机代替手动压机，提高轴承装配效率；采用喷码机代替原油印机，不再设置专人进行油印操作。

（4）合理进行生产线的布局，减少非增值的物料搬运等工作内容。

1.2.2 工序作业内容分析

在生产过程中，对工序的作业内容进行逐一统计，找出导致工序工作量不足和工作量超标的原因。工序作业内容具体如表2 所示。通过工序作业内容的统计，为生产平衡率的计算以及改善提供了依据。缩短瓶颈工位工作时间，提升流水线平衡性，提高产能。

表2 Z243水泵电机组装工序作业内容

1.3 装配生产线平衡率

装配生产线平衡是衡量生产线工序水平的重要指标之一，装配生产平衡率越高，则生产线发挥的效能越大。生产线平衡率计算[7]如下：

式中：CT为生产线工序中最大标准工时，即生产线节拍。

根据定义可以看出，生产线平衡需满足以下两个条件：（1）生产线节拍CT大于或等于工序时间；（2）Σ（生产线节拍-工序时间）最小。

通过计算生产线平衡率，可直观地反映出产线的作业平衡的好坏，对产品的质量和生产效率的改善提供实际依据。将所有实测数据代入式（1），计算得知，改善前的生产线平衡率仅为73.6%。

2 改善措施及实施

2.1 基于ECRS的生产流程优化

ECRS 是工业工程学中的4 个原则，即取消（Eliminate）、合并（Combine）、调整顺序（Rearrange）、简化（Simplify），用于优化工序制定，实现更高生产效率[9-10]。本文运用ECRS对生产流程进行分析与优化，优化后的生产流程如图3 所示。经过对一些工序的合并和分割，优化后的生产流程由原来的13 道工序减少至11 道工序，节省了装配时间，减少工人劳动强度。

图3 改善后Z243水泵电机装配生产流程

2.2 工艺文件的修改

根据以上分析中工序作业内容，重新制定了工艺中所要求的作业内容，即将每道工序的作业内容全部控制在4 项以内，将工序6 的工作内容全部转移或合并到其他工序，修改后的工序如表3所示。

表3 对原工序作业内容的修改

2.3 生产设备及工装改进

（1）在前盖入轴承工序中，采用气动压机与轴承压入模具代替手动压机，提高轴承装配效率，减轻人员劳动强度，保证了轴承安装垂直度，提高前盖装配质量，进而电机整机质量稳定性。

（2）采用喷码机代替原油印机，在生产过程中不再设置专人操作，将这一作业内容并入其他工序中，从而减少了1 名作业人员。

2.4 作业现场改善

经过布局的改善，使每个工序人员均可坐在工作区同一侧，通过传送带把物料送至相应工位，改善相关工位的顺序和布置，搬运路线不再交叉，距离明显减小，省去员工来回走动等，生产流程缩短，工作区域减小。对作业现场布局进行改善，把作业人员工作位置进行了优化，使得工作现场更加整齐，生产更加顺畅，改善后的作业现场布局如图4所示。

图4 改善后现场布局

3 效果评价

3.1 作业工时对比

通过生产流程的改善，各工序间用时更加接近，产线更加平衡，改善前后作业时间如表4和图5所示。

表4 作业工时对比表

图5 作业工时对比

3.2 生产线改善后的生产平衡率

将改善后数据代入式（1），得生产线平衡率为90.9%，比较改善前的生产线平衡率66.7%，提高了24.2%。

3.3 效益对比

经过生产流程的改善后，用人数量由原来的8 人减少至6人，生产节拍由原来的16.8 s 降至12.6 s；班产量（按8 h 计算）由原来的1 700 台/班提升至2 285 台/班；生产周期（按10 000台算）由原来的6天缩短至4.5天，具体如表5所示。

4 结束语

（1）采用精益生产技术的5W1H 和IE 方法对公司产品Z243水泵电机的装配生产线作业流程进行了分析，并对各工位作业时间进行了现场测试，确定了影响整条生产线的瓶颈工序。

表5 改善前后效益对比表

（2）运用ECRS 原则对原生产流程进行了优化，取消、合并、调整和简化了各工位的作业内容，减少了不必要等待时间，修改了生产线布局。改善后的生产流程所需员工减少2人，生产节拍由原16.8 s减少到12.6 s，生产线平衡率由66.7%提高到90.9%，经济效益明显。

（3）本文的研究内容与分析方法对公司其他生产线的改善、生产流程的优化具有一定的参考意义。