总装厂混线生产模式分析及生产能力提升

要 本论文围绕生产非承载式车身结构汽车（主要以卡车、 主）的总装配线展开研究。 汽车制造企业的总装配线是完成汽车从零部件到整车完整下线的重要环节，总装配线主要有特定生产模式和混线生产模式（又 叫柔性化生产线）两种。其中最为典型的是福特模式的装配线特点是：大规模、低品 种生产方式表，工人在某种程度上被认为是生产线上的机器 ; 丰田模式是建立在准时化生产（ 念上的拉动式生产模式，以快速应付市场小订单、多品种的挑战。 特定生产线的优势是装配工艺流程相对固定，物流运输、生产线通过性要求不高，结构相对简单，前期投资小，投入生产之后， 维护成本低，运行稳定，对于特定的车型，可以有效、稳定的进行大批量生产。其弱 势是，不能同时进行多品种车型的混线生产，成长性差，生命周期短，无法有力提升企业的竞争力。 汽车厂商总装的基本过程就是采用手动 (或者手动加设备、机械辅助 )的手段，按照一定的工艺顺序将零部件装配到移动的车身上 ，最终生成汽车的产品。在过去的十几年发展中，随着汽车产品型号、种类的急剧增 加，车型配置配置及差异越来越复杂，总装的混流生产变得非常普遍 汽车产品是工业现代化的典型代表，处于产品链的下游，组装过程复杂，多个品种混流生产，在投产前验证和优化装配工艺规 划以及在投产后对生产过程进行高效的管理都变得至关重要。总装混流生产线由相对 确定和静态的特性向不确定和动态的特性转变。生产的产品属性需要根据客户需求的 变化而在一定范围内变化，有时产品对象会超出生产线设计时预定的能力，因此生产 线应具备动态调整的能力，通过快速调整工位、工艺顺序、投料方式、转运方式、物 料传输系统、以及工装夹具等来适应新产品类型的混线生产1。 本论文研究了混线生产模式下的主要模块： 1、混线生产模式分析：包括混线生产过程稳健性，从工艺技术规范、工艺变更、过程控制、持续改进等方面阐述过程的稳健性；混线生产质量操作系统，从 运行阐述质量的稳定性对混线生产的影响；混线生产的设备保障、人员培训。 线生产的物流系统：包括库存、投料、物料输送自动化。混线生产模式的总装配线，对物料的配送形式、配送方法提出了极大的要求，理想的物流规划，就是 “同步化物流 ”，即在需要的时间，需要的地点，投递需要的数量、需要的品种、需要合格质量的物料 3、工位过程控制（ 包括质量过程系统（ 操作员作业指导书（ 工作单元表（ 持续改善工具、质量反馈系统等 ，阐述工位的控制对柔性化生产的影响，一个稳健的工位是稳健生产线的基础，是柔性化生产的基本单元。 4、生产力提升分析：包括平衡墙在柔性化生产线的应用、工艺平衡、生产力提升改善点等，阐述了工艺的协调对柔性化生产的影响。 通过对这些模块及模块下面的要素进行研究，分析他们相互之间的关系，来得出一个混线生产模式的总装配线模型，该模型对 新建总装配线，或以混线生产模式为目的对现有总装配线进行改造，都能起到一定的参考作用，具有一定的实用价值。 关键词： 混线生产，总装配线， is a of In a in of of is is of on a as of to to IT so as to of in of on of of to of is be to of of is to to to or by of of of is in of of it is to of of is to a of on of of of so to of of OS of 2, of of is , is in of of of on of on a is of is of in a of of of of of a to of or of a to 录 第 1 章 绪 论 . 1 论文选题依据及背景情况 . 1 课题研究目的及意义 . 1 课题研究的国内外发展现状 . 1 主要研究内容及关键技术 . 2 第 2 章 混线生产模式分析 . 5 混线生产过程稳健性分析 . 5 工艺技术规范 . 5 工艺变更 . 6 过程控制 . 7 持续改进 . 8 混线生产质量操作系统设计 . 9 义 . 9 发展及内容 . 10 运行 . 16 混线生产设备保障体系建立 . 18 动机分装线简介 . 18 动机分装线简介 . 20 撑优化 . 22 混线生产人员培训 . 26 混线生产物流系统构建 . 29 运用 . 29 料架的改善 . 32 物流投料方案优化 . 33 本章小结 . 36 第 3 章 工位过程控制分析 . 37 质量过程系统 (推行 . 37 质量过程系统 (操作员指导书 (. 39 质量过程系统 (工作单元表 (. 42 浪费鉴别 /持续改善工具 . 43 可视化工厂：工作场所组织 . 49 数据收集与分析：质量反馈系统 . 53 统 . 54 防错 . 55 本章小结 . 57 第 4 章 生产力提升改进措施 . 60 平衡墙在柔性化生产线的应用 . 60 柔性化生产的工艺平衡 . 62 柔性化生产的生产力提升 . 71 本章小结 . 78 第 5 章 全文总结及展望 . 81 参考文献 . 83 作者简介 . 85 致谢 . 87 1第 1 章 绪 论 论文选题依据及背景情况 从 2008 年开始 ,江铃集团公司要求加强开展提高劳动生产效率 ,降低生产成本和消除浪费的活动。其中提高直接工时效率为开展 工作的主要方向，为达成目标，总装厂运用一套系统性的方法来帮助工作小组在生产 和非生产工作区域中确定如何使用浪费鉴别和持续改善工具以提高劳动生产效率，通 过收集和整理各类数据分析并制订各班组的关键指标并成立工作平衡小组去指导小组达到和完成指标。 通过收集整理各生产线、各班组、各生产岗位的关键指标数据；根据数据分析制订各生产线班组的改善目标和对现有岗位进行优化重组，降低 加和改进工装器具对生产效率的影响、提高改进员工的操作技能，消除浪费，降低 综上所述，可以立足于混线生产的现状，以现场管理改善和成本控制、流程、资源优化为突破口，围绕总装厂混线生产模式下 的生产力提升展开探讨。以期实现更加健康的生产现场和生产体系。 课题研究目的及意义 生产力提升是企业永恒的话题，企业都期望降低生产成本来满足客户需求的流畅生产环境，以适应当今激烈竞争的微利时代。 同等投资、同等规模、相近设备，丰田公司生产效率要比同类企业高 30利润要高 100%以上。丰田公司在持续不断推动全员参与的改善活动，来控制和降低成本。 生产制造部门如何减少成本、提高生产效率、提升品质并消除浪费成为衡量企业是否 具有竞争优势的重要标准之一；江铃合资总装厂经过十几年的努力尝试，从消除企业 内部一切肯可能的“浪费、不合理、不均衡”开始，积极开发、进行各种以改善为核 心的制造变革活动，以提升企业整体的经营体制与竞争力，能够依照市场需求制造、 供应适时适量的高品质、低成本与多样化的汽车产品，充分缩短制造时间，建立汽车 产品在品质、价格及速度各方面差异化的竞争优势。 课题研究的国内外发展现状 20 世纪六七十年代，日本人开发了一种新的制造模式，他们认为库存是万恶之源，一切非增值行为都是浪费。丰田汽车公司于 1980 年开始采用这一技术，至今已使得这一方法风靡全球。 1990 年，精益生产（ 英文概念由美国麻省理工学院中的国际 2汽车组织 (经历了 5 年的汽车行业调查后而提出的。而实际上早在六七十年代日本的丰田汽车公司已经在这方面进行了研究与实践 ,提出了所谓的“丰田生产方式（ ” ，这实际上就是精益生产的雏型。在 90 年代初各先进工业国纷纷研究精益生产：德国亚亨大学在原来研究的“独立制造岛 ”的基础上提出了精益屋的模型，其它如英国、芬兰、瑞典等国的企业亦成功地进行 了精益改造，尽管所冠名称不一定就叫精益生产，但它本质上就是精益生产，而且也从汽车业发展到了其它行业。美国在 20世纪 90 年代中，也在航空业中开始了飞机首创计划 (研究。这个研究的中心也是在麻省理工学院宇航系，斯 隆管理学院和机械系则在精益理论上作了研究。 上个世纪 50 年代，当时日本经济还未从战争的废墟中完全复苏，丰田公司正面临着破产的危机。这时丰田公司创始人丰田喜一 郎，在吸收了美国福特生产方式经验基础上提出了“准时制”的思想，在大野耐一等人推广下，经过 20 年的改造、创新和发展，使丰田生产方式逐渐成熟，在此 过程中有机结合了美国的工业工程（ 称 现代管理理念。丰田汽车公司最早引起世界注目是在 20 世纪80 年代，当时的情况明显显示，日本企业及其产品的品质和效率确有独到之处，日本制造的汽车比美国汽车耐用，需要的维修明显 较少。今天，丰田已经是全球大型汽车制造商之一。在全球 170 个国家的年汽车销售量超过 600 万辆（来自网络数据） 。 精益制造带来的效益： 丰田汽车公司在 2003 年 3 月底结束的会计年度，获利 美元，比通用、克莱斯勒、福特 3 家公司的获利总和还要高，同时也是过去 10 年所有汽车制造商中年度获利最高者。该年度，丰田的净利润率比汽车业平均水准高 。 2003 年美国前三大汽车制造商的股价下跌， 丰田汽车公司的股价却比 2002 年上涨了 24%，截至 2003 年，丰田的市值为 1050 亿美元，比福特、通用、克莱斯勒 3 家汽车公司的市值总和还要高，这是非常惊人的数 字。丰田汽车公司的资产报酬率比汽车业平均报酬率高出 8 倍。在过去的 25 年里，该公司年年呈现获利，手中总是维持 200亿 300 亿美元的运营现金。 主要研究内容及关键技术 主要研究内容： （ 1）优化生产现场分布，提高工时利用率； （ 2）对生产线进行工时平衡，使产出最大化； （ 3）满足现场人机工程和要求，保证员工的生产作业安全； （ 4）满足及时化物流的需求，实现 造。 关键技术： 3（ 1）对混线生产的百余种车型取产量最大、最有代表性的七个基本车型约 5600个工序进行分析统计，确定增值时间、非增值 时间、走路、机器运行时间，计算出每个工序的饱和度及改善方向。 （ 2）制定标准，为后续新产品的顺利投产制定提供可以参考的数据模型 拟采取的研究方法：调查法、观察法、文献研究法、实证研究法、定量分析法、定性分析法、数量研究法、模拟法（模型方法 ）、探索性研究法、经验总结法、描述性研究法、系统科学方法。 4 5第 2 章 混线生产模式分析 适应市场是汽车行业混线生产的外在条件和内在动力，高效低成本的汽车生产在多车型混线生产中得到了集中展现 ，而且，随着技术的不断发展和 “降本增效 ”要求的不断提高，如何实现更高水平的汽车混线生产，这是很多厂商都在进一步研究的内容。 随着汽车产品多品种共线生产技术的不断发展，江铃汽车在高效、高柔性汽车制造领域不断进取，初步实现宝典、宝威、驭胜 、域虎等四大系列车型的混线生产。本章将从过程稳健性、质量操作系统、生产设备 保障、人员及物流系统等方面来分析我公司总装车间实现多车种混线生产的模式。 混线生产过程稳健性分析 混线生产模式总装配线（ ，其定义为：能够按照销售订单需求，生产功能、配置都不相同 的车型的总装配线。又称为柔性化生产线。一条稳定、健康运行的生产线是企业的命脉所在。 工艺技术规范 工艺技术规范文件描述了生产线上每一个装配动作的过程、参数等，是流水线得以生产质量稳定产品的基础模块；通过实施工 艺稽核，检查流水线上的每一个步骤是否和工艺技术规范符合，来保证已有的工艺技 术规范能够有效实施；通过不断适应生产实际的变更和新工艺引入，来实现工艺技术规范保持最新，最适宜现场。 为满足柔性化生产及产品质量要求，工艺技术规范是不断完善和改进的，为满足“装配 交付”的 整车质量要求，总装厂按照质量操作系统（ 关于返工作业的条款，增补了返工作业指导书，内容覆盖了 N、 T、 型（见表 。新增返工作业指导工艺 107 道，保障售后、返工类的操作能规范执行，有效控制，满足质量要求。 表 各主要车型返工操作作业指导书（概况 当生产线产量发生变化或者工序进行调整，导致工位人数变化，操作作业指导书（ 需要全部重写，工作量巨大（见图 6图 操作作业指导书（理图 为使工艺工作从复杂到简单、从繁杂到有条理，将操作作业指导书（ 最小化、单元化。按零部件总成 最小化编制成的员工作业指 导书，可根据生产节拍变化 ,按最小单元组合成新的单元；不会再因为产量 波动、人员配置变化频繁而导致操作作业指导书（ 不断更新；使操作作业指导书（ 为了灵活的、动态的作业指导书。 通过将操作作业指导书（ 料为单位编制，根据节拍变化，工序可自行组合，无需重新修订操作作业指导书（ ，为柔性化生产提供工艺基础。 工艺变更 工艺变更的基本流程为：输入、发起 评审、验证 试运行、实施 跟踪、评价、关闭。为实现工位层面制造能力提升， 满足日益严格的质量要求，工艺需要根据柔性化生产要求及时变更，不断提高工艺技 术要求、完善工艺技术规范、标准化工艺技术规范 改进工艺技术方法5。 在生产中，从工艺上主动寻找保证质量和改进的机会，将成熟车型的关键重要工序（ C）项目增加到了 130 项，以确保加注、扭矩类工序得到操作层面的控制，消除它们的潜在失效。 为适应不断提高的质量要求， 2012 年至今，在现有的工艺技术要求基础上，新增了 50 余项工艺技术要求，覆盖了环境温度、扭矩、设备参数等方面（见表 。新增的各类控制参数，涉及到扭矩、加注等多个方 面，确保全面考虑潜在失效后果，并加以控制。 表 新增工艺技术要求分布 7完善工艺变更流程： 装：验证新零件、替代件或临时措施 装：验证新零件 装：提出返工返修方案，编制返工作业指导书 跟踪、控制过程中总装厂提出相关临时批准许可（ 请并获得签字批准，执行临时措施，计算新增工时 ，检查临时批准许可（ 施效果，检查临时批准许可（ 止日期，确定是否延期， 终止后关闭临时批准许可（ 。 时使用改制后的零件或替代件或工艺， 于在设变流程中已进入正式方案状态和工装状态的零部件， 于停发车辆的返工返修。16通过引入临时批准许可（ 程管理，能够确保变更的每一个环节都得到授权人员的确认 （见表 表 临时批准许可（用统计表 432418051015202530352011 过程控制 为实现柔性化生产，实现生产过程稳健性，推进实施循环线生产映回（ 统，完成工位层面的控制健性。 循环线生产映回（ 目的是：制定稳健工位设计的全球标准，此标准适用于投产前、正在进行的持续改进和产品寿命的 重新调整。争取全球最佳的制造水平，支持标准化、共性及灵活性。 在柔性化生产的过程中，会因为人、机、料、法、环。各环节出现运行、配合的问题，而导致过程能力下降，工位状态不稳定 ，产出的产品品质也会出现缺陷循环线生产映回（ 作的最终目的，就是通过各类途 经找出质量问题的源头工位，并在装配阶段加以控制，从而使得工位的过程逐渐实现“零缺陷” ，实现工位过程稳健性。 经过首轮循环线生产映回（ 分，存在扣分项的工位稳健性降低，从而影响到装配质量 。依据 N、 T 线工位排布，将每个工位的分数情况反映至看板，每天更新各工位分数情况（见表 ；将工艺人员按照车身、 底盘、电气、综合等系统，划 8定管辖的工位区域；每天进行工艺稽核，以确 保生产动作在源头上的准确性将生产线的每一道工序分解成工步，按步骤稽核员工的 动作是否符合工艺技术规范，如出现偏差及时予以纠正； 表 工位循环线生产映回（分跟踪表 突破某些生产动作的瓶颈，提高效率，帮助员工过滤干扰，快速做出正确动作，起到防错，将复杂的工序，分解为有序、简单 的步骤，便于操作。使用相对经济、设计灵活的工装来提高员工的操作效率并且确保 装配的质量结果稳定。如排气尾管吊架预装工装。排气尾管吊架工装是保证排气尾管 装配角度和排气尾管装配是否紧固的工装。原手持装配： 无法保证角度，造成的质量影响是固定排气尾管时，排气尾管离大梁及备胎的间隙不一致，也存在离备胎距离小于 30情况。一致性无法保证。制作定位的工装，充分保证该件的一致性， 夹角均为 90 度， 保证排气尾管固定后的离大梁及备胎的间隙。100%一致。 持续改进 总装厂车型品种繁多，加注 /扭矩工序，需要在生产时，频繁切换设备的加注参数值、扭力工具的设定值，来满足 不同车型的需要。这样会导致：频 繁人工切换，易出错。 加大了员工劳动强度。随着公司新 统运行，新的车型配置代码，使智能防错成为可能。旧车型代码位置不固定、无法通过扫描，令电脑自动识别车型； 新车型代码改变了规则（见图 ，可以通过扫描，令电脑自 动识别车型。车辆驶入工位，设备扫描条形码，由设备自动选择 选择加注参数。有效降低人工识别车辆信息及选择加注参数造成的错误。 图 新车型代码运行流程 9总装目前有总装目前有 35 台涉及加注 /扭矩的关键重要设备，计划对其中 15 台进行防错改造，实现扫描、自动切换、计数防漏 、参数存储、数据联网、状态监控等功能。 优化点检分离，实现防错，在接到某车型售后品质报告反馈某车型后桥内无油，主减速器大小齿轮有不同程度的烧蚀，针对该 问题，立即制定临时抑制措施选择和验证。 1、对所有库存车进行排查，未发现有无油或少油车辆； 2、班组长在加注后进行检查确认，跟踪 48 小时后未发现异常； 3、对设备加注量与加注数计算，跟踪 48 小时未发现异常； 4、在整车下线地沟处检查加注口处无渗漏。 通过分析， 确定员工漏加、 漏检及交接班过程中遗漏为问题的根本原因 （见图 。 图 鱼骨图分析 实施永久措施： 1、装配 /检查分离： a）后桥加注设备 /定扭电枪移位； b） 5 人员调整与培训； c）加注过程漏油防滴漏改善； 2、交接班挂牌标识； a）交接班标识牌的制作； b）交接班标识牌的使用与确认； 并将此方案推广：发动机润滑油：分离前： 1 人单独完成加注与检查 ，分离后： 1人加注， 2 人检查确认 4 实现跨班组分离变速箱润滑油：分离前： 1 人单独完成加注与固定，分离后： 1 人加注， 1 人固定， 2 人检查； 4 实现跨班组分离。 混线生产质量操作系统设计 义 质量操作系统，它是： 1、福特全球各工厂的质量标准和操作要求。 2、福特全球各工厂推行最好的质量做法的集合。 3、在各工厂使用通过的语言 ,推行通用的信息汇报要求，达成经验共享。 104、重点是“操作系统” 。 福特具体实施过程中分为亚太地区使 用的北美版和欧洲地区使用的欧洲版17。 在全公司范围内的管理运行体系；不仅仅是福特的程序，是一种质量操作方法和理念；不是一个独立的管理系统，是一个完整的跨功能体系，不仅适用于生产制造管理，适用于设计、制造和非制造领域；不仅针对于供应商，广泛应用于福特全球工厂；不仅限于结果指标，用于将过程指标与顾客的期望相关联；不仅是一个发现和解决问题的程序，关键是实施预防措施的手段和工具；不仅集中于特殊原因问题，而是针对特殊和普通原因问题，关注过程的变差；不是一个产生数据的方法，广泛运用数据有效决策的体系；不用于处罚的报告单，是一个驱使持续过程改进和能力提升的体系6。 发展及内容 80 年代初期，福特作为 准提出方，提出对汽车产品供应商的产品制造过程质量标准提升要求。从 1990 年开始，福特开始整合福特旗下全球工厂的质量管理标准和操作要求， 90 年代末期，福特作为 准提出方，提出对汽车产品供应链的产品制造过程质量标准提升要求（见图 图 展历程 目前，江铃主要实施的是 图 ： 分类 车身、总装操作作业指导 车身、总装发布 版 顾 品开发系统 生产方面更新 先进的产品生产规划 11图 主要内容 主要内容包含： 差降低小组 具验证 货检验 程控制和检验 修系统 量接收标准 接监控 寸控制 矩保证 噪 响 20 雨测试 车试驾 器及机械功能测试 造信息中心 免项） 制点触发等级 声波测试 气渗漏测试 赦免项） 赦免项） 程设变 辆制造小组 期的运行内容 理解 条款要求，根据 款的要求，完善基础工作。如：控制计划和操作作业指导书（ 、 实施 款的要 12求。 期的运行内容 在 础上实施 条款和 条款的强化要求 期的运行内容 符合性、有效性及适宜性调整及工作的日常化。 进的主要工具有（见图 ： 图 具运用总体流程图 控制点 控制点的定义： 生产班组应用的一种问题抑制工具，目的是确保质量问题在生产区域得到围堵和抑制（见图 。 控制点看板图 控制点看板 13控制点操作文件7： 控制点问题检查记录清单 后续重复发生的主要问题 ,每个问题应识别相应的触发等级 ,每隔一小时就记录一次检查结果 (发生次数 ) 问题整改措施表 采取的反应措施和整改措施记录 ,以及措施实施后的作业流水号 操作指导书 检查接收标准 评价的接收标准相一致 ,并尽量可视化 . 触发等级反应流程表 电话号码等 ) 以上文件和记录应放在控制点看板上 ,看板应尽量靠近控制点检查作业的地方 ,便于员工操作 . 控制点的设置（见图 可以根据内外部质量问题选择合适 的地方或工序作为控制点 ,可以同时设在检查点 ,或工序转间处 ,或返修检查处 ,或出厂检查处等 不是固定不变的 . 控制点区域布置范例制点区域布置范例 以下几个方面的问题适合作为控制点问题（见图 首先是工厂可以控制的,可以检查和抑