电动工具传统流水线到U 型线的改造

伊振芹

（同济大学，上海 200092）

1 研究对象及目的

本研究以处于传统劳动密集型行业中的电动工具企业J公司为主要对象。J 公司是中国第一批电动工具贴牌代工企业，在2008年左右最高峰时年营业额达到 20 亿人民币，工厂员工总数达到2000人。但是，随着经济水平的发展，物质供应越来越丰富，最终用户不再满足于单一的产品，使得J公司传统35人以上的流水生产线无法适应，因此损失了大批客户及订单。所以该公司不得不立即实施改革，缩短换线时间，引进更多自动化设备，以降低生产成本。本研究通过对精益生产理论及其工具的学习和运用，同J公司的团队一起，对其生产现场和生产线进行改进。帮助工厂建立小单元生产的U型线，目标包括：减少工人数量，缓解招工难的问题；缩短换线时间，提高加工效率，降低MOQ和缩短交期。

2 精益生产理论基础

精益生产起源于日本，发展于美国。精益生产方式是战后日本汽车工业遭到的“资源稀缺”和“多品种、少批量”的市场制约的产物。本文重点研究单元化生产工具并将之实践在工厂生产线改造中。

单元化生产的基本原则为：

①使用最小空间②灵活配备人员和产量目标方便换线，缩短换线时间④采用无WIP的单件流

单元化生产与传统流水线的区别：

①工序间机器作业步骤能够连续，组成一个个小的加工单元，消除工序间的在制品。②减少操作员的等待，优化工序设计，流动速度加快③多技能作业员：要求并且便于生产人员进行不同作业，合并不同工序④减少上下料成本，节省空间：物料循环U型线一周，有一个工件进入生产单元的同时，就会有一个工件流出生产单元，流经路线短。

这种精益的思想就是通过生产过程整体优化，改进技术，理顺物流，杜绝超量生产，，有效利用资源，降低成本，改善质量。

3 对传统生产线进行改造

3.1 项目计划阶段

项目成败的关键在于执行力，而好的执行力，需要完善的计划来保证。项目立项之初，该项目组集合销售，生产，IE，设备，测试，工程等相关人员，共同制定了完善的项目执行计划。

3.2 现状分析阶段

J公司现有的总装生产线是传统的直线型，一条生产线包括：部件预装配，总装，及包装。以出货量最大的直流电钻JS6132为例，共需配备37人。如图1、图2。目前存在的问题有：

①人员需求量大。②质量问题。从前道装配到大货，有几十道工序，难以排查原因。③在工作站设计方面，仅凭一直以来的实际操作经验，等待及动作的浪费很多。④在物料准备方面。只要一个零部件没有到，整条线都不能启动。⑤工人坐着工作，扰乱操作节拍，拖延导致整条生产线效率降低。⑥生产性物料及生产半成品的上下料及流转，需要更多的空间，产线拉的太长，运送成本随之增加。

图1 现有直线型流水线

图2 现有直线型流水线

因此，我们对现有的生产线工序分进行了完整的分析。发现目前此线三个部分的人员分布为：预装：8人；组装线：9人；包装线：20人。

以上工作共有34个工序，利用IE测量法对每个工序的工作时间进行记录并统计，由于篇幅所限，这里不添加每个工序的cycle time列表，仅把总周期时间列出来。同时统计出单小时产出产品数量，以及单小时单人产出UPPH（unit per hour per person）及整条线的耗时记录及统计，得出结果如表1。

表1 完整工序分析

根据线平衡计算公式：线平衡=生产工序总时间/(最大工序时长*工序数量)，由此得出，目前的三条生产线的线平衡率都较低，最低的预装线只有76%。单小时单人产出过低，只有10.2件。

3.3 改进设计及实施阶段

新设计U型生产线，结合单元化生产理论及工具，以及工厂现状，需要遵循的原则有：减少对人工的依赖，节省生产线空间，缩短上下料距离及时间以及要解决线平衡的问题，减少浪费。

重新制定合理的工艺流程，合并相关工序，结合实际，设置U型线目标如下：

表2 新U型线目标

对现有流程重新设计，将预装，组装及包装工序合并在一起，从齿轮压轴套，到压装电机齿轮箱，到总装包装，设计成7个工作站。这7个工作站，把以前37个人的工序合并，根据这个工艺流程，重新设计U型生产线。

对新生产线进行试运行之前，需要对工人进行完整深入的培训。工人需学习新的技能，熟悉新的SOP，新生产线必须经过多次试跑，管理人员也要转变思路。

图示UPPH的趋势图，截取了9月1日到9月18日的生产记录，可以明显的看出，运行中是有一些反复的，但是经过一些调整及适应过程后，产量稳步上升，在9.18日达到了10.7件单人单小时。线平衡率达到了85.5%。

经过两个月的试运行及爬坡过程，新的U型线运行顺畅，初步达到了预定的目标。工厂顺利的将传统长直流水线改造成了U型线，对小批量多批次的订单，都可以快速切换，换线时间从以前的2个小时，缩短到了45分钟，大大降低了生产成本。

4 总结及改进

该生产线改造项目，借鉴了国内外先进的精益生产理论及经验，结合工厂实际，制定了明确的实施计划及步骤。把传统长直线改造成了更为灵活的单元生产线，更能适应现在多频次小批量订单的需求，可以适应更低的MOQ和更短的交期。

下一步工作计划，是要在完成一条生产线的改造后，逐步应用到其他产品及产线上，推动整个工厂生产线的改造。

此外，工厂除了生产线改造，仍存在以下几个问题，需要逐步提升：

自动化程度低：目前注塑生产线仍大量依靠人工，一台机器需要一个工人取件及修边。需要增加机械手及流水线，节省人工成本，提高效率。

5S及kanban需要进一步改进：做好可视化管理，改进现场管理，借鉴先进经验，提高5S及kanban水平。

员工流动性大：随着内陆及西北地区的发展，越来越多的工人选择就近就业，长三角地区对外地工人的依赖度非常高。需要创造更好的工厂环境，提高工人待遇，留住更多工人。

相信工厂经过持续不间断的改进，逐步提高竞争力，在国际经济增长趋缓的情况下，通过提高内部管理，降低生产成本，减少不良率，减少浪费，节约人工，依然能够保持良好的运营状况。