精益生产方式下的整流化在装配车间的应用

黄禹程

（中国电子科技集团公司第十研究所， 四川 成都 610036）

引言

精益生产模式（TPS）是日本企业学习西方IE工程技术，经过改良的丰田生产方式[1]，其核心是消除一切无效劳动和浪费，通过不断降低成本、提高质量、增强生产灵活性、实现无废品和零库存等手段确保企业在市场竞争中的优势。

电子制造业中，电子产品生命周期短，更新换代快，产品种类繁多，特别是对于众多科研院所来说，其业务性质决定了产品多为“订货型”[2]——即以客户需求为前提的小批量、多品种生产。而装配车间生产是一种典型的离散型生产过程。生产线多釆用工艺专业化布置，产品生产需要按照工艺流程，在严格的质量控制下进行生产。随着任务量的提升，生产管理复杂，多品种任务之间的计划协调，资源竞争难度加剧，急需通过精益生产改善，提升装配生产产线柔性及计划保障能力。

1 整流化应用背景及现状分析

1.1 什么是整流化

整流化生产，一个流是指将作业场地、人员、设备按产品类别配置，按照一定的作业顺序，产品在生产过程中实现单件流动，从毛坯投入到成品产出的整个制造加工过程，零件始终不停滞、不堆积、不超越，按节拍一个一个流动。按生产所需，从第一个工序直至最后一个工序的整个过程中，各个工序的产品都处于同时流动着的生产模式，其目的是尽最大限度排除乱流、分流以及引发的半成品库存[3]。

生产周期包含正常生产组织时间和异常停滞时间，本文主要针对正常生产组织所用的时间进行分析、改善。而正常生产时间=加工时间+工序间的等待时间，工序能力的提升主要依赖于多能工培养、标准作业和工艺优化等手段，本文主要研究和改善在整流化思想下的工序间的平衡、生产组织方式和计划排产模式的优化。

1.2 改善前状态分析

该企业装配环节涵盖SMT、微组装、模块及整机钳电装工作，车间布局除SMT建有2条机贴生产线外，其余区域按照工种布局，每一工种由2～4个小组组成。产品投产时，计划安排及生产组织需要根据工艺卡片，在各个工种小组间流转。

图1是某产品生产工序推动的组织方式图。完成该产品的生产需要6个工序，涉及微组装（A组、B组）、电装（C组）和钳装（D组）3个工种。

图1 某产品生产工序推动的组织方式图

可以看出，按工种布局问题有3点。

1）以工序推动，计划信息点多，管控困难。某产品需要在4个小组间，完成5次交接，相应的产品生产等待，班组内部的任务排产与分配也需要5次完成，浪费了时间。

2）工序间乱流、分流情况普遍，理论上工序作业可由该工种人员组成的小组中任意一人承担，但实际生产中由于每次装配的人员不同，造成生产组织的不确定性及产品质量的差异。

3）工序内单人作业，产品任务整批流转，人员技能要求高，产品生产周期长。表1是该产品生产工序时间表。以某批次20套该产品为例，任务由单人承担，在不考虑班组任务分派的等待时间下，加工时间=20×（300+45+39+260+290+38）=19 440（min），按照每天工作7.5 h计算，此时该产品首套交付时间与整批交付时间相同，需要43.2天。这显然难以满足日益激烈的市场化竞争。

表1 某产品生产工序时间表

2 改善对策分析

2.1 工艺布局的调整与优化

调整工艺布局，就是要打破原有以工种为班组的车间布局，将多工种进行整合，按照产品类型组建“U型”或“一型”生产线，成立生产线班组，使产品可以在较小范围内有序流动。同时，将相邻工序无限地靠近，以缩短产品在各工序间转运、传递的时间。采用此方法，可以简化任务分派模式，车间计划仅需1次任务分派，通过班组内任务排产完成产品装配，免去了班组间的任务排产等待时间。

2.2 一个流的生产方式与标准在制品的确立

根据利特尔法则：Lead Time（周期时间）=存货数量×生产节拍，那么显然缩短周期的最佳方式是产品按照“一个流”的方式进行生产，即产品在生产线内做一个、传送一个、检查一个。但在实际生产中，由于工序能力不平衡，工艺时间要求不同等因素，无法做到真正的一个流，在工序衔接环节，就必然会有在制品保留。那么标准在制品的数量应该怎么确定呢？一般来说，标准在制品数量=等待时间÷序节拍时间。以“烘烤—表贴—钳装—插装”为例，烘烤工艺时间为24 h，节拍时间为3 h，则标准在制品数量=24÷3=8。但是以一天工作时间7.5 h算，每天最多消耗3个在制品，所以标准在制品应该定位3个。

2.3 生产线平衡，节拍化生产

生产线平衡的目的是为了打破1人负责1个工序作业的生产组织模式，通过对工序作业内容进行分析，统计作业时间，将时间统计结果转化为山积表，以确定瓶颈工序（或作业），运用ECRS（Eliminate取消，combine合并，rearrange重排，Simplify简化）原则[4],对工序作业内容进行平衡，提高生产效率。生产线平衡可分为工序间平衡和工序内平衡两种方式。

以某插箱模块装配的组织方式和计划排产方式优化为例，改善前的排产方式如表2所示。

表2 某插箱模块工序时间表

平衡率=25.6÷（9×6）=47.4%；假设要生产某批次为12套的插箱模块，在安排6个人的基础上，以每天有效工作时间为7.5 h计算，则该批次生产完成所需要的时间为（25.6+9×11）/7.5=16.6天。

经过工序平衡分析，通过多能工培训，将相邻工种“钳装、插装”，“钳装、整理”分别整合为一人作业，接线工序内进行工步拆分，进行4人作业，平衡后的安排如表3所示。

表3 平衡后某插箱模块工序时间表

工序平衡后的平衡率=25.6÷（4.5×6）=94.8%；假设要生产某批次为12套的插箱模块，在同样安排6个人的基础上，以每天有效工作时间为7.5 h计算，则该批次生产完成所需要的时间为（25.6+4.5×11）/7.5=10.01天，周期时间较之前的16.6天缩短了36.7%，改善效果明显。

3 措施实施及应用效果

按照上述的3个对策，课题组在电装车间的整流化建设中，首先调整车间工艺布局，将产品装配所需的钳装、电装工种整合为4条生产线，同时将质量环节—检验人员分配到生产线，实行跟检制度，减少过程检验要素。同时，对于具有一定批量的产品，向“一个流”生产方式靠近，工位中在制品始终保持1个，在相邻工位设立数量为2的中间在制品作为节拍缓冲。最后，最关键的是建立以工艺员、计划、班组长组成的整流化工序分解团队，进行工序作业内容的提前拆分和标准化，确保工序能力的平衡性。

经过整流化在该企业电装车间的应用，SMT生产线工序能力提升76.53%，钳电装配生产线工序能力提升21.81%，装配周期由21.39天缩短到12.08天，减少43.53%，产品交付能力与改善前相比得到了较大的提高。

4 结语

精益生产思想已经得到制造业越来越多企业的认可，本文针对电子制造业，多品种、小批量、“订货型”的生产需求，提供了一种基于整流化思想的装配车间工序能力提升方法。通过产线建设、一个流生产及生产线平衡，实现手工装配中的产品顺序流动。以某电子企业装配车间改善案例进行应用研究，实现了装配周期缩短43.53%的效果。

同时应该认识到：“整流化”并不是实现车间改善的唯一方式，它是建立在标准作业和多能工培养的基础上，以均衡化的任务拉动生产为前提而实现的一种高效的生产形式。它们三者缺一不可，只有融合贯穿生产管理的全过程，才能实现高效生产。

参考文献

[1] 齐二石.精益生产提高竞争力[N].每周电脑报，2008-06-16（07）.

[2] 张晓峰，施芯乐.精益生产在航空产品总装生产线上的应用[J].先进装配技术，2015（3）：37-40.

[3] 大野耐一.丰田生产方式[M].北京：中国铁道出版社，2016.

[4] 李雷.生产线平衡技术在自动化装配线改善中的应用研究[J].襄樊职业技术学院学报，2008，7（3）:16-18.