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浩丰喷涂车间装配线优化
张文华,宋运芝,赵文燕
(河北工业大学经济管理学院,天津300401)
[摘 要]随着企业的发展及市场需求的快速变化,如何提高生产线的作业效率越来越受到企业的重视,降低成本、保证产品质量成为现造的主要目标之一.文章以浩丰公司喷涂车间为研究对象,先通过实验设计对装配线人员配置进行初步优化,再结合装配线平衡方法与工业工程理论对整条装配线进行分析和改善,并对改善后的效果进行评价.
[关键词]装配线；实验设计；作业测定；生产线平衡
[DOI]1013939/jcnkizgsc201623067
当今,手机是世界上最普通的通信工具之一,随着时代的发展,人们越来越热衷于轻便、个性化的手机.制造技术的发达,使得我们对手机外观装饰技术的要求也越来越高.近几年手机外壳大部分都是采用塑料注塑成型再进行喷涂的方法,外壳装饰技术直接关系到手机外观及其使用性能,所以手机注塑件喷涂受到该行业的重视.
喷涂工艺是在需要喷涂的外壳表面喷涂油漆得到有保护、修饰及特定功能的,而且能够牢固附着的连续涂层的表面加工工艺.[1]文中主要应用实验设计和作业测定两大方法对浩丰公司喷涂车间装配线进行改善.实验设计的思想最开始是费歇尔 RA费希尔为实现农业实验合理化,在20世纪 20 年代提出的可以用来安排实验并研究实验数据的方法.[2]姜宏在喷涂色差的评定实验中利用了正交试验的方法,通过分析提高了手机的喷涂质量.[3]鲁建厦、兰秀菊和陈勇等人以电能表装配线为研究对象,通过操作分析、动作分析和作业测定对工序、工位进行研究,改进其中不合理的操作和动作.[4]
1问题描述
浩丰公司主要进行各种精密模具和机器零部件的加工制造以及注塑件的喷涂.该公司分四大部门,分别是模具部、注塑部、喷涂部和组装部,主要产品为手机外壳.手机外壳的喷涂工艺流程为：手动静电除尘—无尘布擦拭—装配喷涂治具—上件—自动静电除尘—底漆喷涂—烘干—色漆喷涂—烘干—UV喷涂—烘干—下件.该流程又可分为两大工序：前处理工序和喷涂工序.前处理工序包含手动静电除尘、无尘布擦拭以及装配喷涂治具三大工步.其中,手动静电除尘工步包含对注塑件和夹具的静电除尘,无尘布擦拭工步包括对夹具和产品的擦拭,装配喷涂治具工步包括夹具上盖、下盖和七爪轮的组装,本工序均在装配线上进行.喷涂工序主要包含上件、底漆喷涂、色漆喷涂、UV漆喷涂和下件,该工序是在喷涂线上进行.
计划部门根据订单下达喷涂计划,按照计划喷涂部门需每天产出 10000pcs.但就目前的情况来看,喷涂车间每天的产量维持在 8000pcs 左右(按 10H 计算),远远低于计划产量,必须每天都安排加班才能完成计划.所以装配效率是影响喷涂车间生产效率的关键,影响装配线效率的原因主要有以下两点：
(1)前期处理工序所在装配线中,无尘布擦拭产品工步的人员安排不固定.生产组长往往根据作业员人数的多少随意进行人员和作业安排,经常在擦拭1次、2次、3次和不擦拭之间变化.这不仅会影响装配效率,还可能影响到装配产品的除静电和除杂质效果.
(2)前处理工序所在装配线各工步,作业时间不均衡.装配过程中有些工位一直在不停的作业,有些工位却干干停停,等待现象比较严重,装配线效率低.
如何对装配线进行优化,达到提高装配线装配效率,满足客户需求成为喷涂车间内部急需解决的一个问题.
2无尘布擦拭作业员配置优化
21实验设计
单因素多水平设计即在实验中只涉及一个含n 个水平(n≥3)的实验因素,而其他的因素维持不变.[5]
(1)实验目的和响应
装配作业指导书要求：产品除尘后必须干净,不得有颗粒、毛丝、油污,同时达到除静电要求(静电值小于 1KV).所以本文实验过程中的响应有两个,即静电值和不良品率.
(2)实验因子确定.装配线人员配置方案的不同体现在进行产品擦拭作业的人员安排上,选定装配人员配置方案为因子A,现有的四种不同的人员配置方案,作为因子 A 的四个水平,分别记为A1 不安排作业员用无尘布对注塑件进行擦拭；A2 安排一个作业员用无尘布对注塑件擦拭一次；A3 安排两个作业员用无尘布各对注塑件擦拭一次；A4 安排三个作业员用无尘布各对注塑件擦拭一次.
(3)实验过程.运用单因素实验设计的方法进行实验,为保证实验条件的一致性,采用同一批产品进行实验.另外,实验过程中无尘室的条件设定为：无尘室洁净度为一万级无尘室,温度为23℃,湿度为50%.
每种实验方案下重复加工21件产品.由同一位检验员检验所有实验样品的合格率,并测量其静电值,将得到的静电值结果记录到表1.
22实验数据分析
由不良品检验结果可知,方案A1中的不良品为8个,不良品率为381%,远远超出了产品的不良品率要求,直接放弃该方案.另外三种方案的不良品率均0%,在要求范围之内,因此对方案A2、A3和A4继续分析.
由表1可知,A2、A3和A4的静电值都小于1KV,均在要求范围之内,但是没有明显证据表明静电值相对于均值的变异性依赖于人员配置方案的不同,因此,需要用方差分析来对其进行验证.目的是研究实验数据中各种来源的变异对总变异的贡献大小,确定实验中的自变量对因变量是否有重要影响.用Minitab统计软件对所得的静电值数据进行方差分析,分析结果如表2所示.
由表2可知,方差分析中静电值的P值等于0000,当 alpha 设定为 005 时否定 Ho 假设,可以确定不同装配线人员配置方案下得到的静电值存在显著差异.从实际生产的角度来说,静电值越小,产品吸附杂质的可能性越小.由表1可以看出方案A2和A4的静电值均值较低且相近.从节省成本的角度考虑,选择人数较少的方案A2,即安排一个作业员进行无尘布擦拭产品的作业.
3装配线平衡优化
31装配线现行平衡率
在规范了无尘布擦拭工步的作业人员之后,对整个前处理工序所在的装配线进行生产线平衡.喷涂车间装配线的整个周程时间远远小于三十分钟,仅做整个过程的评定即可.为了计算装配线的平衡率,首先选择秒表测时法测定装配线各个工位的基本作业时间,基于此计算各工位的标准作业时间.每个工位预测进行二十次,并记录,计算均值和标准差,利用误差界限法获得需补测的次数.数据测量完成后,根据三倍标准差法去除异常值,获得每个单元平均值,确定评比系数和宽放率后,通过计算得到每个工位的作业时间.
在整个研究过程中,选择具有一定作业经验,能代表正常工作速度的作业人员,因此确定计算正常时间的评比系数是 1.鉴于作业人员的生理需求和疲劳造成的效率降低等诸多方面的影响,把宽放率设为10%.将收集到的数据记录在表3中,计算观测时间均值和标准作业时间.
装配线平衡率计算方法如式 1 所示,式中的 P 是装配线平衡率,Ti是第 i 个工位作业时间,Ti是每个工位作业时间的总和,Tmax 是最长作业时间,N是合计人数.因为一个工位对应一名操作工,那么工位数的和便等于操作工总数.
可以看出,浩丰公司喷涂车间装配线平衡率是6886%,线平衡效果较差,即该装配线可以优化改善的空间很大.
32装配生产线不平衡的原因分析及改善
依照表3可以看出有的工位作业时间相差较大,说明各个工位作业量不平均.其中工位6和工位7用时较短,有大量空闲时间.而工位1与工位2的作业时间较长,工作量较大,这两个工位即为该装配线中的瓶颈工位.
首先分析瓶颈工位.以工位1为例,工位1的作业员是对注塑件进行静电除尘,装注塑件的周转箱和静电除尘柜分别在作业员身体的正右方和正左方,作业员每次作业都需要从周转箱取出注塑件再转身至静电除尘柜对注塑件进行静电除尘.为了方便作业,将可移动车移至静电除尘柜和作业员之间,且工位1和工位2的作业员将进行完静电除尘后的注塑件和夹具按照一定的顺序和方向放置在传送带上,即按注塑件、夹具上盖和夹具下盖的顺序摆放.
工作场地进行重新布置后,工位1的作业员作业时减少了转身和移动动作,降低了作业时的疲劳感.通过标准时间测定,得到工位1和工位2标准作业时间分别是412s和440 s,较为合理.
有大量空闲时间的工位6和工位7都是对夹具上盖进行操作,且工位 6 为单手作业,左手一直处于闲置状态.因此改进时常遵循 ECRS 四大原则[6],将两工位合并,合并后的工位是将夹具上盖与下盖结合并进行卡和的一种操作.对新工位进行标准时间测定,得到该工位的标准作业时间等于 426s.
33装配线平衡优化方案评价
通过线平衡研究,对装配生产线全面分析和调整后,重新确定了每个工位的标准时间,其中工位3用时最长,时间为484秒,工位7用时最短,时间为374秒,其余工位的用时均在4秒,每个工位的作业量较之前均衡了很多,7个工位的总时间为 2983秒.
按照已提出的优化方案进行改善后,装配生产线的平衡率计算如下:
即改善后装配线平衡升高到了 8805%,相比改善前的线平衡率提高了 1919%,改善效果明显.
4结论
本文以浩丰公司喷涂车间为例,分两个层次对装配线进行优化.改善后装配作业流程实现了标准化,固定安排一个作业人员用无尘布擦拭注塑件一次；喷涂车间装配生产线的平衡率由 6886% 提高到了 8805%,在保证产品的装配质量的同时,也取得了一个较满意的平衡结果.
参考文献:
[1]刘国杰,耿耀宗涂料应用科学与工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1994
[2]盖钧益实验统计方法[M].北京:中国农业出版社,2000
[3]姜宏正交实验在改善手机涂装色差上的应用研究[D].上海：上海交通大学,2007
[4]鲁建厦,兰秀菊,陈勇,等工作研究在生产装配线优化设计中的应用[J].工业工程与管理,2004(1)：83-85
[5]胡良平统计学三型理论在试验设计中的应用[M].北京:人民军医出版社,2006(57):222-224,318-319
[6]易树平,郭伏基础工业工程[M].北京:机械工业出版社,2006
[基金项目]科技部创新专项(项目编号：2011IM010200)；河北省社会科学基金项目(项目编号：HB13GL050)；河北省社会科学发展研究项目(项目编号：2015031249)“面向大规模个性化的客户需求分析及其产品研究”.
[作者简介]张文华(1990—),女,硕士.研究方向：工业工程、运营管理；宋运芝(1989—),女,硕士.研究方向：工业工程、质量工程.指导老师：赵文燕(1974—),女,副教授,博士.研究方向：工业工程、质量工程、创新方法.
装配线论文范文结:
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