基于流程程序分析及节拍平衡的起动机生产线改善

滕云辉 陆志强

摘 要：本文应用方法研究的流程程序分析方法，以V公司起动机生产线总装流程为研究对象，对起动机的制造过程进行详细的分析，找出制造过程中的各种浪费及生产线的瓶颈工位。运用工业工程的各类工具对经过分析发现的各类浪费及瓶颈提出改进方案，从而达到减少浪费，平衡各工位负荷，使生产线效率大幅提升的效果。

关键词：方法研究;流程程序分析;生产线平衡;工业工程

中图分类号：TH186 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）23-0067-04

0 引言

汽车起动机是民用汽油动力乘用车上不可或缺的部件，其作用是在汽车发动时带动发动机旋转使其到达启动转速的一个零部件。近十多年以来，随着经济的快速发展。市场对乘用车的需求量越来越大。随之而来的是各家整车厂对汽车起动机需求量的快速增长。基于市场的庞大需求，进几年越来越多的国内外汽车部件制造厂商进军国内起动机市场，并不断扩大自己的产能。

V公司是一家以汽车动力系统用电机为主要经营产品的合资公司，其中起动机是V公司重要的业务模块之一。为了满足整车厂对起动机日益增长的需求，V公司近年来设计、投资、引进了数条不同制造商的生产的起动机总装生产线，以提高起动机的产能。

伴随着乘用车市场的不断升温，汽车零部件行业的竞争也越发激烈，随之而来的是各大整车企业对零部件的价格越发的敏感。V公司起动机的价格压力也是日益倍增。制造成本居高不下以及人员成本的不断增长成为了V公司产品价格竞争力的最大障碍。在实际生产过程中V公司也发现，不同生产线的投入产出比有较大的差距，低效率产线造成的浪费引起了公司内部的高度关注。而如何将已有的投入产出并不理想的生产线通过导入精益生产的理念进行重新设计、改造从而提升效率，也被公司提上了日程。

精益生产的概念来源于丰田生产方式（Toyota Production System，TPS）。TPS萌芽于20世纪50年代，丰田公司创始人丰田喜一郎在吸收了福特生产方式的经验基础上，由大野耐一等人经过二十年的改造、创新和发展。并在此过程中有机结合了美国的工业工程和现代管理理念。最终形成的精益生产的概念[1]。为了能在控制成本的同时获得更多的业务，利用精益生产的工具，改造效率低下的生产线就显得格外的重要。高效率生产线节省下的制造成本将会使公司生产的起动机在保证甚至提高质量的同时售价更加的低廉，从而为公司赢得更大的市场份额及经济效益。

本文以V公司的一条汽车起动机总装生产线为研究对象，应用方法研究的分析技术对该生产线进行分析、改造，使各生产资源科学地配置，合理地布置和安排，优化了整条生产线的平衡率，提升了生产效率[2]。方法研究是指对现有的或拟定的工作（加工、制造、装配、操作）方法进行系统的记录和严格的考查，作为开发和应用更容易、更有效的工作方法以及降低成本的一种手段[3]。

1 流程程序分析

流程程序分析是工业工程中最基础的也是最重要的一种分析方法。它以产品或零件地制造全过程为研究对象，为了更清晰的描述工艺流程的各个步骤，流程程序分析把工位的基本活动划分为加工、检查、搬运、等待和储存等五种状态加以记录并进行逐项分析（引用）[4]。

流程程序分析由两大工具组成：流程程序图和流程程序图表。流程程序图由操检验、搬运、暂存、储存五种符号构成。这五个符号的图例及其表示的意义（见表1）如下。而流程程序图表是指在实际工作中，使用事先设计好的流程图表。此种图表是将这五种符号印在表格中，分析记录时，只需将各工位进行的基本活动记录下来并按照发生的顺序用直线将符号连接起来[5]。

2 起动机总装生产线的程序分析

本文以汽车起动机总装生产一号线为研究对象。应用流程程序分析找出流程中的各种浪费和不合理现象，针对这些浪费及不合理的流程提出改善方案，以达到提升生产线效率的目的。

2.1 转子生产流程

V公司起动机总装一号线的工序主要有安装减速机构、装驱动齿轮、压卡圈、齿轮参数检测、装驱动机构、装中盖、充磁及装定转子、打开关，装后盖及卡圈、装罩壳紧固件、打螺栓螺母、性能测试、外观检测打包等工位组成。由于此条产线设计投产年限较早，因此其设计理念较落后，产线存在效率低、自动化程度低、操作人员多、布局不合理等一系列的问题。希望能通过对现有生产线状态的研究，找寻有关方面的改进突破口，从而使此生产线提高生产效率、降低生产成本。

此产线生产的起动机的大致结构见如图1及图2所示。

图3所示为此起动机生产线改善前的布局图。

此布局图显示产线布局的同时也反映了现场大致的生产工艺流程。为了能够得到更详细的工艺流程我们对各个工序进行细化，得到了如表2所示的工序表。

按照此工序表使用作业测定的方法测定并记录每道工序的标准作业时间，并查找和测定生产过程中其他项目如在制品库存数量、搬运距离、操作人员数量等的实际参数。把实测的数据信息记录到如表3中。

2.2 问题分析

通过产品工序流程程序分析表的统计及分析，目前生产线的可以发现有以下几点主要的浪费：

（1）在制品库存太多，生产周期过长。整个生产线的半成品达到了1620件，生产周期达到了43670秒（约12小时）。由于齿轮装配作为一个分产线存在，造成中间库存较多，及生產流转周期较长。另外中间库存会造成物料混用等风险。（2）线平衡较差，瓶颈工位与一般工位之间的节拍差距较大，造成了瓶颈工位前的装中盖工位6秒的等待及装罩壳紧固件工位9秒的等待，产线各工位间的不平衡及等待造成浪费的情况较严重。（3）不必要的搬运活动的较多。总的搬运活动距离为246米，使用手推车及液压叉车进行搬运。搬运距离过远，浪费了时间与人力。（4）自动化程度过低，一些简单的可以由机械可靠操作的工位和工步也都由人员进行操作，人员成本远较高。

造成上述浪费的主要原因有：

（1）库存浪费的原因为：装减速机构及装驱动齿轮工位作为线外独立工位，生产安排会提早一个班次，将后续总装整个班次的所需要的减速机构总成库存生产完毕。造成装驱动齿轮工位会备有整个班次的库存，且至少存放一个班次时间，造成减速机构有1152件的库存数量和较长的库存时间。（2）线平衡造成等待浪费的原因为：生产线设计不合理，节拍平衡的较差。瓶颈工位节拍与非瓶颈工位之间的差距较大，前三的瓶颈工位分别为：压卡圈28秒、充磁及装定转子28秒及打螺栓螺母27秒。较之第四瓶颈工位性能测试的节拍24秒多了3至4秒。（3）搬运浪费的原因有两个：第一是装减速机构与装驱动齿轮工位作为线外机没有传送带与后线连接，需要人力搬运20米将半成品转运到后线进行装配。第二是产线最后一个工位包装完成后离开库存区域较远有200米。每完成96件一箱的包装后，需要外观检查及包装人员使用液压叉车转运到成品库存去。而装减速机构与装驱动齿轮工位作为线外机没有传送带与后线连接，需要人力搬运20米将半成品转运到后线进行装配。（4）人力资源的浪费主要有：定子充磁工位以、打螺栓螺母工位及性能测试工位作为工艺简单，可以较为简单的使用设备操作并控制质量的工位。没有进行自动化设计，浪费了宝贵的人力资源。

3 运用程序分析改善生产现状

基于上述的分析结果，我们针对降低在制品库存，优化工艺流程设计，提高员工利用率等方面采用了ECRS原则即取消（Eliminate）、合并（Combine）、调整顺序（Rearrange）、简化（Simplify）。通过对生产工序不断优化一实践一分析一优化，制定了如下改进方案，来达到更高的生产效率[6]。

（1）装减速机构及装驱动齿轮两个线外独立工位，重新布局后直接合并至主线。使用传送单链接后与主线并未一条生产线。由于节拍与主线接近，并不会造成节拍不平衡问题。且减少在制品库存1152件以及不必要的搬运。

（2）对于产线几个平衡做的较差的工位做以下改进：

压卡圈工位将单工位压机改为双工位压机，调整装配工艺顺序，使压装轮座卡圈及压装齿轮卡圈工序合并。從而使本工位节拍时间由28秒减少为22秒。

充磁及装定转子工位将定子充磁独立为一个自动工位，由班组长进行上料操作，并使用传送带将充磁并测试磁通量后的定子送至装定转子工位。原操作人员无需再进行充磁这道工序。使本工位节拍由28秒减少为16秒。并消除了装中盖工位的等待。

打螺轮栓螺母工位进行了自动化改装，使用多支电动扭矩枪同时工作，替代了人工操作时只能一一锁紧固件对时间的浪费。将长螺栓预紧工序改为由装紧固件罩盖工位进行操作，通过平衡节拍消除了装罩壳紧固件工位的等待，并增加了自动锁紧紧固件工位的可靠性。使由本工位节拍由改进前的27秒变为22秒，并减少一个操作人员。

（3）整个生产过程的搬运有两段，第一段是线外独立设备到主线的搬运，搬运距离20米。第二段为装配完成后搬运到库存区，搬运距离为200米。两段搬运距离均造成较多的搬运浪费。通过合并线外独立生产设备至主线消除第一段搬运。通过生产线重新布局缩短第二段搬运至150米。

（4）针对工艺较简单的操作工位进行自动化改造，使用自动设备替代人员操作从而减少人员的浪费。对充磁装定转子工位进行拆分，变为自动充磁以及手动装定转子。减少节拍，改善线平衡。性能测试工位增加简单的上下料机器人，改造为自动工位减少一个人员成本。

基于以上改善方案，我们对生产线进行改造及重新布局，所有的调整后再次运用对所有工序进行测定，并使用流程程序分析图对流程进行细化和量化，以下就是改善后的产品流程程序表（见表4）。

按照新的工序流程程序表绘制出改善后的转子生产线布局图（见图4）。

4 改善效果评价

改善后生产线所需要的人员从13人减少到11人，生产线瓶颈工位节拍由28秒压缩至24秒，生产线的总的物流行程从322米减少到163米，在合并产线并取消一个中间库存区域后，生产区域占地面积也从以前的262平方米降为211平方米。从产品工序流程程序表中我们还可以列出如下产品工序改善前和改善后的比较表（见表5）。

从表中我们可以看出，改善后的生产周期，在制品库存得到了明显的减少，生产线平衡率得到了改善，并减少了人员及搬运的浪费。生产线效率得到了较大的提升。

5 结语

通过本次生产线的改善案例，我们可以看出流程程序分析在对现场生产流程改善，优化工艺，提升生产线整体效益等方面具有很大的优势。本文采用的方法简单、实用，在不给企业带来过多的额外投入的情况下，实现了生产线效益的大幅度提升。

参考文献

[1] 齐二石.精益生产的本质[J].新材料产业，2006（11）：65-66.

[2] 陈仲恺，周炳海.基于精益理念的汽车门板生产线规划[J].机械制造，2015，53（6）：53-56.

[3] 汪应洛，袁治平，张正祥，等.工业工程基础[M].北京：中国科学技术出版社，2005.

[4] 唐书豪，周炳海.基于流程分析法的长弹簧生产线改善[J].精密制造与自动化，2017（04）：4-8.

[5] 张于贤，陈亚茹.生产线的平衡及优化研究[J].价值工程，2018（8）：241-243.

[6] 朱华炳，王龙，涂学明，等.基于ECRS原则与工序重组的电机装配线产线平衡改善[J].机械设计与制造，2013（1）：224-226.

[7] 石渡淳一.最新现场IE管理[M].深圳：海天出版社，2004.

[8] 今井正明.现场改善：低成本管理方法[M].机械工业出版社，2010.

[9] 郭伏，张国民.工作研究在流水线平整中的应用[J].工业工程与管理，2005，25（2）：120-124.

[10] 罗振璧，朱立强.工业工程导论[M].机械工业出版社，2004.