D工厂蛇形管生产线改善

D工厂蛇形管生产线改善1.1引言 生产现场管理是实现优质、高效生产的重要保证，制造企业开展车间生产现场改善活动的研究具有非常重要的现实意义和价值。本文针对某制造型企业生产现场存在的问题，运用工业工程专业相关的理论与方法，对该公司不同层面的问题进行剖析和诊断，同时提出相应的改善措施。本文以“降低成本，提高生产率”为根本出发点，对企业开展现场改善。首先针对自动生产线目前产能远远低于其设计产能的问题，主要通过秒表测时、人机作业分析、联合作业分析等具体方法，对生产线上核心工序进行研究，找到影响其生产效率的主要因素，提出切实可行的现场改善实施方案。 1.2项目背景A公司的蛇形管自动生产线由进口热丝焊TIG直管对接焊接机系统、X射线锅炉焊管实时成像系统、顶敦弯管机和配套送料架等系统组成。具有生产效率和自动化程度高等优点，可实现32 76钢管的自动焊接，自动探伤检测，自动弯管，年生产加工钢产品能力达六千吨。但由于B公司对我公司的产能压力较大，另一方面该蛇形管自动生产线的实际产能远远低于其设计产能，为找到造成此问题的主要影响因素，需要针对蛇形管自动生产线的核心工序TIG热丝焊工序，进行动作研究及时间测定。1.3方法简介 本项目主要应用了的技术有：ECRS四大原则、5W1H、秒表时间研究、人机作业分析、联合作业分析。 ECRS四大原则是指消除（eliminate）,合并（combine），重排（rearrange）和简化（simple）。工作研究中改善时一般遵循对目的进行取消，对地点、时间、人员进行合并或重排，对方法进行简化的原则。 “5W1H”提问技术（what、why、when、where、who、houw）是指对研究工作以及每项活动的目的、原因、时间、地点、人员和方法上进行提问，以有助于清楚地发现问题。 秒表时间研究是作业测定技术中的一种常用方法，也称“直接时间研究密集抽样”(Direct Time StudyIntensive Samplings，简称DTSIS)。它是在一段时间内运用秒表或电子计时器对操作者的作业执行情况进行直接、连续地观测，把工作时间和有关工作的其他参数，以及与标准概念相比较的对执行情况的估价等数据，一起记录下来，并结合组织所制定的宽放政策，来确定操作者完成某项工作所需的标准时间的方法。秒表时间研究的步骤一般分为以下几步： 获取充分的资料； 作业分解划分操作单元； 确定观测次数； 测定时间； 剔除异常值并计算个单元格实际操作时间； 计算正常时间； 确定宽放时间； 确定标准时间。 人机作业分析是应用于机械作业的一种分析技术，通过对某一项作业的现场观察，记录操作者和机器设备在同一时间内的工作情况，并加以分析，寻求合理的操作方法，是任何机器的配合更加协调，以充分发挥任何机器的效率。其分析的主要过程如下： 一、观察和记录操作者和机器设备在一个作业周期（周程）内各自的操作步骤和操作内容。 二、用作业测定法确定这些操作活动的时间，按操作者和机器设备操作活动的时间配合关系，在作业分析图中表中清晰地表示出来。 三、运用工作简化和合并交叉的原则，研究改进操作的各种可能性，提出切实可行的改进方案。四、会出新的分析图表。新的操作方法经过现场验证以后，即应用于生产，并对改进的效果进行评价。2 、TIG热丝焊工序改善热丝焊是蛇形管自动生产线上的第一道工序，也是自动线的重要组成部分。热丝焊焊接的管子精度要求相对较高，因此，对前端端口加工要求也随之增高。 2.1 热丝焊工序现状 热丝焊工序存在的问题现状具体可以分为五个方面：1）员工方面a. 两班六人，只有2人有资格证； （1）b. 劳动强度较大。 （2）2）机器设备方面a. 小料架自动化程度不高； （3）b. TIG焊机目前是带病运行。 （4）3）物料方面a. 管端坡口处理（倒角、打磨、去毛刺）质量不稳定； （5）b. 个别批量存在明显锈迹； （6）c. 部分管子管端弯曲。 （7）4）工作方法方面a. 现场缺乏严格的工作操作标准； （8）b. 现场缺乏详细的设备维护标准、现场5S标准。 （9）5）工作环境方面a. 现场工具、量具、物料摆放凌乱； （10）b. 夜间工作照明条件差；（11）c. 夏日工作排气扇功率不够。 （12）在上述工作状态下，以210C管子（574.5mm）为例，我们进行工作分析如下：根据以上数据，一个班组，在一个标准工作日内，操作两台焊机可以完成焊口：135个，折合11.25吨（见表7），若想进一步提高该工序产能，问题现状（4）、（5）是其最直接、最主要的障碍，但要想长期使该工序的效率效益保持在高水平状态，其它问题现状也需逐步解决。2.2 TIG热丝焊问题分析1）人机作业分析如表1所示：表1 热丝焊人机作业分析表2各个操作所占时间比例分析表 各个操作时间比例分析作业名称各个时间所占比例工人上料时间9.06%导入导出钢管时间15.01%定位调试时间22.65%焊机焊接时间53.28%总时间183.22）原因分析可以改善的操作：a. 焊工师傅自己出去将待焊接的钢管撬到传送装置上，一次上料时间占整个焊接时间的9.1%；b. 每次焊接以前都要调试，而且时间长，一次调试时间占整个焊接时间的22.7%；c. 焊接时焊工师傅在焊机的两边跑，焊接时间占整个焊接时间的53.2%；d. 每次焊接前都要一个焊工师傅把每个钢管的焊口都打磨一遍。经过对热丝焊工序的两个班组长以及负责焊接工艺的工人的访谈，得出造成以上问题现状的原因有：a. 焊工师傅自己出去将待焊接的钢管撬到传送装置上原因：上料装置自动化程度低，料架仅能对一种钢管自动上料，如果料架上有超过2种以上钢管就必须手工上料（如图1）。 图1 手工上料用的工具b. 每次焊接以前都要调试，而且时间长原因：自动焊机两边的夹紧装置有问题，导致两边钢管夹紧后中心线不在一条直线上，造成长时间的调试定位；钢管坡口在切倒工序的加工精度比较差。 图2 热丝焊机的进料口操作员工在某些情况下不得不用图2-3的钢管去敲击被焊接的两段钢管，强制调节前后两个钢管的端口位置。时间越长焊机夹紧装置磨损越严重，夹装精度越差，不仅使调试时间越来越长，形成恶性循环，也大大降低了焊机的使用寿命。 图3 调节焊头位置用的钢管针对焊机问题，经过咨询TIG热丝焊机生产厂商珠海世茂工程有限公司的工程师，得知可能是焊机的夹具与气动装置出现了问题。c. 焊接时焊工师傅在焊机的两边跑原因：坡口加工的垂直度（如图2-4）比较差，导致两个钢管在对齐时焊头中间有缝隙存在，焊工师傅必须到焊机后面补焊。 图4 实际测量坡口垂直度（f在0.8mm左右）d. 每次焊接前都要一个焊工师傅把每个钢管的焊口都打磨一遍原因：坡口打磨不干净，有毛刺（如图5）。 图5 有毛刺的焊接坡口其他问题：a. 极少数管子因长时间堆放，坡口被锈蚀（如图6），影响焊接质量 图6 焊口产生锈蚀b. 热丝焊室的照明情况较差焊接操作的照度标准值为200lx300lx，即相当于陈列室，图书馆阅览室的照明水平，而该分厂焊接操作室夜间照明达不到规定水平（如图7）。 图7 焊接室的实际照明情况c. 热丝焊室的通风排气情况较差一般情况下，焊接产生二氧化碳、二氧化硫、氧化钙、氧化锰、水分，还有一些氟化物与金属汽化的颗粒，若不及时排出，当这些气体积累到一定浓度时，就会损害焊工师傅的身体健康。而通风是防止焊接烟尘和有害气体对焊接操作者危害以及降低焊接热不良影响的主要措施。 图8 焊接室的排气扇d. 热丝焊组目前一共有6人，分成两个班。据我们调研得知，其中只有两个焊工师傅有较为齐全的焊接资格证书，这两个焊工师傅的代号为H29、1。e. 工人劳动强度比较大。在焊接时焊工师傅必须在焊机的两面跑，而且由焊工师傅自己上料大增加了劳动强度。f. 现场缺乏严格的工作操作标准。目前仅有焊接工艺参数与热丝焊安全操作规程，而且焊接工艺参数对于不同材质的焊接参数的规定相当粗糙，缺乏详细的设备维护标准。 图9 焊接工艺参数 图10 热丝焊安全操作规程2.3 TIG热丝焊问题解决方案1）两台热丝焊机各设置一个焊工操作，并专门配置一人负责焊接前的辅助工作（包括打钢印、做标记、撬钢管等）。2）对热丝焊机进行整体检修 a. 检修夹具及气动装置； b. 由设备提供商帮助我公司设备维护人员建立完善的设备日常维护标准； c. 由设备提供商帮助我公司建立全面准确的现场操作标准。3）对焊接员工进行教育培训，使其尽快获得较全面的焊接资格证书。4）建立设备日常点检制度，对工人进行培训，使之能够完成设备的日常保养工作。5）改善焊接操作间内的照明与排气条件，创造良好的焊接环境。 a. 增加工作台局部照明用具； b. 参照东锅102厂，增大排气扇功率。6）建立现场看板 a. 明示TIG焊机现场操作标准； b. 明示关键设备日常点检制度。3、前端工序改善热丝焊是蛇形管自动生产线上的第一道工序，也是自动线的重要组成部分。热丝焊焊接的管子精度要求相对较高，因此，对前端端口加工要求也随之增高。为了保障热丝焊加工的质量，还需对其端口处理工序进行一定的改善改善。3.1 端口处理工序现状由于管端坡口处理质量与热丝焊前端工序的工作状况密切相关，因此对端口处理相关工序做具体分析如下：1）员工方面 a. 该工序由切倒组负责，与热丝焊组并无直接联系，信息沟通不畅。 （13）2）机器设备方面 a. 119倒角机加工精度不够； （14） b. 组合加工机床进退料速度慢； （15） c. 组合加工机床倒角机构与料架进料方向存在偏差。 （16）3）物料方面 a. 部分管子管端弯曲； （17） b. 没有精确检验倒角垂直度的精确量具。 （18）4）工作方法方面 a. 没有明确的加工质量标准； （19） b. 没有完善的班组工作交接制度。（20）3.2端口处理工序问题分析1)管子测量 管子端面的垂直度规定如表3：表3 端面的垂直度规定表(mm) 管子公称外径Dw管端面垂直度fDw63.5采用手工焊时0.5采用机械焊时0.363.50.81081.01591.5Dw2192.0实测管径51mm，壁厚7mm的210C钢（工号：，图号：54N312）25根垂直度f值如表2-4：表4 实测垂直度数值表 序号实测值mm序号实测值mm10.45140.1520.8150.831160.1540.15170.550.45180.560.55190.370.8200.1580.6210.2590.8220.35100.6230.3110.25240.7120.6250.3130.13平均值：0.4652mm方差：1.5516标准差：1.24以0.3mm为标准，在25根钢管中达到标准的有10根，即合格率仅有40%。2）问题分析： a. 工人没有精确量具（塞尺），仅凭目视无法精确测量坡口垂直度。 b. 没有明确的加工质量标准，工人对垂直度的要求不了解，仅知道垂直度f0.5mm，实际上热丝焊要求垂直度f0.3mm（Dw63.5时）。 c. 组合机床夹具最初高出几十丝，后来经维修磨掉了部分但是发现夹具又低了，再后来又垫上了铜片，这样在加工时有可能对坡口垂直度造成影响。 图11 组合机床夹具 d. 组合机床的料架与组合机床不匹配，在管子倒角时对坡口垂直度造成影响。 图12 组合机床的料架e. 管子本身就存在弯曲，也有可能导致坡口垂直度下降。 图13 管子随意堆放f. 由于组合机床的送退料速度较慢，经常出现忙不过来的情况，所以有时也使用119机床加工一部分热丝焊用的坡口，但是119机床根本达不到热丝焊坡口垂直度要求。 图14 老式119倒角机床组合机床的作业时间： 翻料：6S，送料：9S，加工：17S，退料：10S；翻料，送料，退料占一个加工循环时间的59%，实际机床加工时间占一个加工循环时间的41%. 3)其他问题： 没有完善的班组工作交接制度，造成两班之间信息交流不顺畅。3.3端口处理工序问题改善方案 1）购买至少一套量具（塞尺）。2）将坡口处理质量的“垂直度”列入日常质量控制。3）完善管子入库检验制度，增加管端弯曲检查项目。4）对组合加工机床进行系统维护a. 调整料架，保证进料方向与加工位置处于同一水平面上；b. 更换新的夹具。5）完善组合加工机床制定现场操作规程。6）对119倒角机进行升级改造，增加端口打磨功能。7）建立现场看板a. 明示管端加工质量标准；b. 明示关键设备日常点检制度。8）开展设备日常点检活动。4、预计效果分析改善后的人机作业图如下：改善后热丝焊工序三人两机联合作业方法 与改善前的时间进行对比，图示如下：改善后的效果综述如下：:1）单焊口焊接时间从183.133秒降到142.1秒；a. 送向热丝焊工序的管材垂直度测量指标f应达到30丝以下，坡口角度37.5，无毛刺、锈迹和油污；b. TIG焊机经过系统检修，工作时钢管卡紧调整时间降低到15秒以下；2）热丝焊工序工作环境明显提高；3）工作现场各类标准、制度得到完善；4）现场员工劳动强度明显降低（疲劳宽放率从20%降低到13%，见表2-5）；5）由于质量控制和设备维护相关因素导致的延迟宽放明显降低（延迟宽放率从108%降低到63%，见表5）；6）现场各类标准、制度可执行性明显提高；7）关键设备全年无大修，年故障时数降低50%以上；8）为进一步创造持续改善的氛围创造基础条件。表5 工作时间宽放率计算细则 工作时间宽放改善前改善后涵义私事宽放5%5%喝水、如厕、擦汗、更衣；工作较重疲劳宽放9%9%基本疲劳宽放（较重劳动）2%0%站立工作宽放2%0%不正常姿势宽放（弯曲、不方便）3%0%肌肉用力（10kg）0%0%光线情况（白班）0%0%空气情况（春秋季）2%2%视觉紧张（较精密）2%2%听觉紧张（间歇大声）延迟宽放38%38%找料、等料53%20%处理意外焊口17%5%做标记、打钢印、除毛刺政策宽放0%0%外部因素（如整批质量存在瑕疵）宽放总计133%81%注1：延迟宽放率是经验数据。注2：日工作时间为8小时（白班），月工作时间为25日。注3：以管材210C574.5mm为例，一件蛇形管由三根管子焊接成。5、成本效益分析预计所需投入直接成本（单位：元）1）购买塞尺两把：2002）更换组合机床夹具：10003）调试组合机床所属料架：10004）119倒角机技术升级改造：10005）系统修复热丝焊机：200006） 增加局部照明：3007）更换大功率排气扇：5008）安装现场展板：500总计：24，500元预计获得直接效益1）热丝焊工序作业效率提高近22.4%，改善后热丝焊工序三人两机联合作业方法如表6所示：表6 改善后热丝焊工序三人两机联合作业方法 改善后周程时间：142.1秒 改善前周程时间：183.133秒改善幅度：2）工作时间宽放率从133%降低到81%（见表5）；3）目前实际产能为324吨/月，预计改善后产能可提高到538吨/月（见表7）折合经济效益：注1：蛇形管增产效益按1940.75元/吨计算；注2：热丝焊工序创造效益按全部工序的1/15计算；表7 热丝焊工序改善前后月最大产能 测量时间（秒）宽放率标准时间（秒）日工作量（焊口）折合吨位（吨）月白班总计（吨）月夜班总计（吨）总计（吨）改善前183.133133%426.699913511.281224.8505.8改善后142.181%257.20122418.66408467373.6840.6表2-8 热丝焊工序改善前后月实际产能/预计产能 最大产能（吨）开工率加工难度系数实际产能/预计产能（吨）505.80.80.8324840.60.80.8538总结：直接成本投入：24500元预计效益产出：.4元投入产出比：1：136总结 本文针对企业现场出现的各种问题，运用工业工程专业相关的理论与方法进行深入分析，提出系统的解决方案，最终达到为企业降低成本、提高生产率的目的。具体来说，就是根据A公司的行业特点、产品特性和生产方式进行工作研究（包括方法研究和作业测定两大关键技术），目的在于寻求最经济有效的工作方法，实现系统的整体优化。本文的研究工作取得的成果如下1）在通过调研得到准确数据的基础上，提出了公司人力物力资源的调配案，并对调配后可能遇到的不利因素提出了解决方案。2）对蛇形管自动生产线的热丝焊及其端口处理工序进行了重点研究，并提出了切实可行的改善方案，并在此基础上得出了准确的