华星水龙头公司生产线的分析与改善

③物资配送人员严重不足。生产现场在制品较多，有时要求工人自行取料，造成生产现场混乱，大量在制品储存。因此，华星水龙头有限公司存在上述因素，导致生产线不平衡，生产效率低下，甚至影响产品质量。因此，公司急需改进生产线，提高生产线平衡率，提高生产效率。4.基于工业工程对生产线的改善方案我们通过前一章对于华星水龙头公司的生产线的现状分析，并专门针对水龙头生产线上所存在的现场问题进行分析和改善，就可以在以下的几个反面来平衡改善。（1）为了改善瓶颈流程，解决瓶颈流程的第一个选择是将部分工作内容分配给其他工作时间较短的流程；如果存在瓶颈站，则工作时间比生产节奏长得多，因为分配给每个工作站的流程内容被细分并重新分配。但是，每个工作站中的过程是不可能的。是的，那么解决瓶颈的第一选择就是将一些任务分配给其他作业。（2）需要对于工作站重新布置。因为工作站太多，工作站上的负荷远没有达到标准，流水生产线上的利用效率或负荷率较低，所以对工作站进行了重新布置。先通过公式计算出最小工作站数，接着采用启发式平衡算法对工作站进行重新分配，计算出平衡率和工时利用率，并与改进前进行比较。（3）对于不能拆分的工作站，流程也是一个瓶颈流程，可以适当增加操作人员或设备的数量，大大减少工作站的操作时间，使其低于生产节拍。虽然工人的数量增加了，但流水线生产线平衡率大大提高了，生产线的产量将增加，人均产量也将增加。（4）如果生产线之间没有紧密联系，那么合并一些难度相同、工作时间较少的流程也是平衡生产线的一种方法。如果两道工序的时间较短，且两道工序的时间不高于生产节奏，则可将该工序安排在相邻的工作站，必要时可重新安排生产线。（5）其他改进建议如下：针对生产现场生产工具随意放置、产品堆放混乱、物料混合等问题，通过“5S”进行现场改进。舒适的现场生产环境可以提高员工的舒适性和主动性。4.1瓶颈工序的改善依据以上对于采集到的数据的分析和研究，我们可以了解到有三个瓶颈工作，他们分别是A5工作站重力铸造、A10工作站机加工和A18工作站装配。对于这三个瓶颈工序，选择采用5W1H的方式对于他们进行分析，使得他们能够在5W1H的基础上来得出改善的方式，以达到降低瓶颈工序的工作时间的作用。问：在进行重力铸造的工序之前可不可以省去化学分析的步骤来降低生产线上的作业时间？答：不可以。问：直观来看，化学分析对于生产线整体的生产水龙头的生产率并没有什么太大的影响，为什么不可以呢？答：虽然表面上来看化学分析对于生产率没有影响，但是它确是影响水龙头质量的一个十分重要的步骤，它对于水龙头可使用的寿命长短至关重要，因此我们不能仅仅为了减少生产线的工作时间而把这项工序删掉。问：经观察发现重力铸造工序的用时较长，可不可以把该工序的等待冷却时间减少呢？答：不可以，一旦减少等待冷却的时间就意味着对于冷却的速度有所要求，而铸件的刚度又受到冷却的速度和冷却的介质的影响，冷却的速度会影响铸件的内部应力的均衡，因此不能随便地减少它的时间。问：既然重力铸造不能够在其完成的时间上减少，而该工序又是瓶颈工序，那么我们应当怎样来消除这个瓶颈工序呢？答：这样无法直接减少时间的工序，我们可以采用增加该工序的工作设备来减少工作的时间。问：可不可以把检验工序加入到它的相邻的工作站当中来减少工作站的工作人员和数量？答：可以用启发式计算进行考虑。问：由于产品在加工生产过程中每种机床在进行加工的过程中很大的一部分时间是在对于零件或者产品进行搬运，那么可不可以将车间内的机床的布局进行调整来减少或者是删除搬运所花费的时间？答：可以。问：在生产水龙头的过程中，我们必须需要制造模具刀刃和堵住工装夹具吗？答：是必须的，这样可以在可以进行经常性的装拆和能够批量生产的情况下，达到满足各种不同的加工方面的要求，这样可以降低生产的时间。问：可不可以通过将合格产品省去释铅处理这一工序来降低生产水龙头的时间？答：不可以，因为虽然看上去此时的水龙头已经成型且使用也比较完整了，但是如果不进行释铅处理的话，用户在使用这种水龙头用水时会面临健康方面的问题，所以为了使用者的健康问题，我们不可以省去释铅处理这道工序，不可以偷工减料。问：是不是因为装配线的不平衡使得其装配时间过长才导致了装配工作站成为了瓶颈工序呢？答：是的，装配工作站的装配线上有许多的问题，上面的许多的动作要素可以进行取消合并重组简化。问：如果我们把装配线的问题解决了，那么是不是能够较大程度的降低此装配工作站的工作时间？答：是的。4.1.1对重力铸造工作站进行改善通过上面的5W1H的问答分析可了解到，重力铸造工作站不可以以减少冷却的时间的方式来降低这道工序的总的工作时间，而相应的解决办法就是增加设备来降低生产产品的时间，则其标准时间降低到，则总的标准时间为，那么此时节拍就会成为机加工工作站，这项工序的瓶颈时间为，则此时的生产线平衡率为：则生产线的平衡损失率（d）计算得：这时我们不难发现进行部分改善工作后的生产线的平衡率与之前的平衡率相比并没有很明显的提高，最主要的原因就是瓶颈工序的时间比生产的节拍要大很多，同时它与其它的非瓶颈工序的工作时间差距也比较大。还有一个原因是我们对于生产线上的各个工作地上的分配方式不合理，这样需要利用启发式计算方法的地方就会有很多。接下来我们就将先进行对于剩下两个瓶颈工序的改善，然后再对于这些工序运用启发式计算来将工作站重组，就会较大程度上提高生产线的平衡率和每个工作站的工时利用率。4.1.2对机加工工作站进行改善机加工工作站是铜铸件以后通过车、铣、刨、磨、镗等数控机床对水龙头铸件进行加工，但是它的车间内部的机床的布置不是很合理。一方面它的搬运距离造成了较大程度的浪费，另一方面搬运过程中采用的人工搬运的方式也是一种较大的浪费。下面则是机加工车间设备布局及搬运路线图，如图4-1所示：刨床刨床车床铣床镗床磨床进出口铣床镗床磨床进出口图4-1改善前机加工车间布局图Figure4-1improvesthelayoutofthefrontmachineshop从上面的车床的布局我们可以发现生产过程中物料的搬运的路线很长，那么导致这一现象的根本原因就是车床和车间内进出口的摆放位置不合适，因此才造成了搬运的时间这个浪费。根据对于那些不合理的搬运的路线的分析和研究，改善后的车间设备布置图如下图4-2所示，与此同时将将人工搬运的方式转换成传送带传送的方式，这样就可以很大程度上提高生产过程中的搬运效率，接着可以做出改善前后的人工搬运距离和时间的对比统计表，如表4-1所示：铣床铣床磨床刨床刨床镗床车床进出口镗床车床进出口图4-2改善后机加工车间布局图Figure4-2improvesthelayoutofthemachineshop表4-1改善前后人工搬运距离及时间的对比统计表Table4-1improvesmanualhandlingdistanceandtimecomparisonstatistics人工搬运路线距离（m）所需时间（min）改善后传送带搬运路线距离（m）时间（min）大门—镗床2.20.6大门—镗床2.20.4镗床—车床2.60.9镗床—车床1.50.2车床—刨床1.60.5车床—刨床2.40.5刨床—铣床1.70.5刨床—铣床1.50.2铣床—磨床2.60.9铣床—磨床1.40.2磨床—大门6.11.8磨床—大门2.00.3合计16.85.2合计111.8在将人工搬运转换为传送带运送并且将机床的位置都重新进行布置以后发现能够将搬运的时间从5.2min降低到1.8min，即很明显地将生产效率提高了一大步。同时，对于有些混乱的现场进一步地改善，并对于车床的工作人员操作进行培训，使他们的操作更加规范有序，这样可以使生产水龙头的时间再缩短1.53min，则该工作站的标准时间则优化为，故生产线总时间为，则瓶颈工作站变成了A18装配工作站，即，则此时的生产线平衡率为：则生产线的平衡损失率（d）计算得：因为还有第三个瓶颈工序的时间远远大于生产节拍，所以我们此前对于两个的瓶颈工序的改善效果，对于生产线的平衡率的改善效果不是很明显，然后我们将会对于第三个瓶颈工序装配工作站进行进一步地改善来能够较大程度的提高生产线的平衡率。4.1.3对第三瓶颈工作站进行改善根据之前的分析了解到装配工作站的平衡率也存在着较大的问题，先了解该装配线的相关的基本的情况和参数，然后再调整其不合理的布局和操作从而降低生产线的作业时间，以此来改善生产线中的瓶颈工序。经过测量记录，得其各项基本参数如表4-2所示。表4-2装配线工作台及工作人员基本数据Table4-2assemblylineworkbenchandstaffbasicdata流水线速度0.053m/s工作台高度（水平）0.85m传送带宽度0.52m操作台宽度（左右对称）0.312m组长1名男工人3名线外工人2名女工人6名水龙头装配生产线是运用典型的双列式布置，平面示意如图4-3所示。11469825371——作业前准备2——试气测试3——试水测试4——试扭力测试5——恒温测试6——上标示板、螺丝、螺帽、固定板7——折盒及底座、擦拭、产品入盒8——折上座入盒9——检查、放说明书、封盒注：点划线的地方是挡板，平行四边形处是桥台，箭头所指方向为产品的流动方向图4-3改进前的水龙头装配线双列式布置示意图Figure4-3improvesthefaucetassemblylinewithdoublecolumnlayoutschematic通过对于水龙头生产的装配线的分析，结合生产过程的实际以及可能存在的可能性，运用ECRS的原则对于生产线进行相应的改进。一开始应用E原则即“取消”原则，取消是改善的最高境界，不能“取消”的再考虑“合并”、“重排”或“简化”。接着列出装配线上的所有的工位，采用流程程序图将它们列出来，然后加以改进见附录A，由于流程程序图占用纸张太大，故放在附录中，下面是具体的改善措施：（1）取消暂存工序。我们所研究的装配线已经应用了华星公司自主研发的试水台，能够对两个整组同时进行试气检验，与此同时，对于生产线上生产单个产品的各个工作站的工位时间进行研究。通过这一系列的研究，认为这个公司的设计开发部门具备开发出能够同时对两个整组同时进行试水的试水台的设计与制造的能力。这样既可以节省等待的时间，减少瓶颈的作业时间，还可以尽量取消生产线上的暂存工序。（2）第11个搬运工序删去。把搬运的距离适当地减少，这样就可以节约搬运上使用的时间，进而把一件产品产出的时间缩短。（3）把第27个擦拭工序和第1个检查工序合并。这样，操作人员就可以既擦拭工件又检验工件，缩短时间。（4）取消封胶带的工序。生产线外的工作人员在搬运时就可以直接对最上层的半成品包装盒进行封胶，检验再剪开就好。附录A中提取数据，把改善后的生产线平衡率求出，提取的重要参数如表4-3所示：表4-3水龙头装配线改善前后的重要参数统计表Table4-3faucetassemblylineimprovestheimportantparameterstatistics统计表项别现行方法改良方法节省加工次数○42411检查次数□211等待次数D000储存次数▽101搬运次数→11101搬运距离/m共需时间/min8.585.23.38由上表可知，A18工作站装配生产线经改善后，由原来的5.58分钟降低到5.2分钟，总共节省了4.58分钟；原标准时间为9.87分钟，则改善后A18工作站的标准时间变为，故现在整条生产线的瓶颈时间是A3工作站铸造铜合金熔炼为6.9分钟，由于铸造铜合金熔炼是不可拆分的工作站，且因为熔炼炉有一个温度限制所以熔炼时间也是不可改变的，故要想降低该次瓶颈时间则需增加一个熔炼炉即可，那么其熔炼时间则会减半，A3工作站时间即为3.45分钟，非常有效地减少了该瓶颈时间；这样一来整条生产线的瓶颈时间则为，且作业时间总和为则此时的生产线平衡率为：则生产线的平衡损失率（d）计算得：根据数据可以发现在对于第三个瓶颈工序进行改善以后，生产线的平衡率比之前对于前两个瓶颈工序的改善有非常明显的提高。因为整条生产线上只有这三个瓶颈工作站的操作时间远大于生产节拍，其它的工作站的时间的起伏不是很明显，所以在对这三个瓶颈工序改善以后生产线的平衡率有了显著的提升。经过对三个瓶颈工作地的改善，整个生产线瓶颈时间C.T从11.62分钟降低到5.98分钟，作业总时间从80.02分钟降低到65.39分钟，生产线平衡率从29.94%提升到47.5%；虽然该生产线平衡率有明显的提升，但总体来说整个生产线的平衡率还是很低，接下来通过启发式平衡算法的方法对工作站进行重新分配来提高生产线的平衡率。4.2利用启发式平衡算法重排水龙头生产线4.2.1启发式平衡算法的说明我们可以应用所学的工业工程的专业知识的方法去对生产线的流程进行分析和改善，但是这样很难准确地判断哪一个工位可以合并在一起，而且要通过很多次的实验和验证判断，既费时又费力，可能会事半功倍。但是当我们应用启发式平衡法时就只可以不消耗费用而只需要简单的计算就可以做到分辨，这一小节将会运用启发式平衡算法来解决这些需要重排的工作站的工作内容，以希望来达到提升生产线平衡率的目的。在运用启发式平衡算法之前需要通过运用工业工程专业的理论知识来解决工作站中存在的一些基本的问题，将那些不会对生产线产生增值的工作删除，从而适当减少一些工作站的工作时间，为启发式平衡算法做好铺垫工作。因为如果我们在运用启发式平衡算法之前没有对各个工作站没有进行基本的改善，就会导致在对生产线进行启发式算法改善完以后，可能还会存在生产线上不平衡的现象，这样会降低我们改善的效率和成果，所以我们已经对于相关的工位进行了初步的研究和改善，并且确定了并不存在毫无价值的作业。4.2.2使用启发式平衡算法的步骤依据生产线的工序顺序对其工作要素进行细分，绘制出生产流程的优先图；计算生产节拍；计算出所需最少工作站数根据生产流程优先图从工作站1起按各工序顺序将各工位作业分配给各工作站；在对每一个工位进行分配时必须保证其紧前工作已被分配，另外该工位的作业时间不能超过该工作站的剩余时间，否则分配到下一个工作站；分配完一个工作站后，计算出其工作站的剩余时间；如果在选择分配的工位情况一样的话，优先选择加工时间最长的或者后续作业最多的；继续按这个规则进行分配直到完成所有的工序。4.2.3根据各工序顺序作出生产流程优先图1.砂芯成型→2.砂芯检验→3.铸造铜合金熔炼→4.化学成分分析检验→5.重力铸造→6.陶砂自检→7.抛丸整光→8.外观检验→9.压力试验→10.机加工→11.外观检验→12.压力试验→13.释铅处理→14.抛光→15.外观检验→16.外涉电镀→17.外观检验（乙酸盐雾试验）→18装配→19.安装过程自检→20.过程巡检→21.试水、压力试验→22.包装→23.成品检验→24.入库8876192417161520212219182312111314541032图4-4生产线生产流程优先图Figure4-4productionprocessprioritymap且通过工业工程改善过的各工序的作业统计如表4-4所示：表4-4改善后各工序的作业时间统计表Tables4-4improvetheworkingtimestatisticsforeachprocess工序作业内容作业员数量工序数量标准时间（min）紧前工序1砂芯成型114.69-2砂芯检验110.6913铸造铜合金熔炼113.451，24化学成分分析检验112.4435重力铸造115.813,46陶砂自检111.0657抛丸整光114.6968外观检验110.5179压力试验112.44810机加工415.9911公差检验110.281012压力试验112.4411续表13释铅处理114.691214抛光113.731315外观检验110.281416外涉电镀113.681517电镀检验110.281618装配915.981719安装过程自检110.481820过程巡检110-21试水、压力试验113.981922包装110.922023成品检验110.922124入库112.6022合计61.944.2.4计算新的生产节拍以及最小工作站数（1）生产节拍并非瓶颈节拍，而是根据既定的时间内要求单位产出量的时间，计算公式如下：（4-1）根据市场需求，要求这条生产线的日生产量为85个，安排的这条生产说龙头的生产线按每天8个小时的有效工作时间，则这条生产线的生产节拍为：所以，这条生产线各工作站时间不能大于其需求生产节拍6分钟。由表4-4得出该生产线总的操作标准时间是61.94分钟，所以最小工作站数由公式得：即最少需要11个工作站才能满足生产线的需求。4.2.5工作站作业的重新分配利用启发式平衡算法的规则，对生产线工作站进行重新分配，使得该生产线平衡得到很大的提升达到最优。根据图4-4水龙头的生产流程优先图，开始对生产线工作站进行作业分配，具体分配结果如下表4-5所示：表4-5工作站作业分配表Table4-5workstationassignmenttable工作站剩余时间（min）待分配作业分配作业标准作业时间（min）最终剩余时间（min）A161，2，314.691.312，320.690.620.62A263，433.452.55442.440.110.11A365，655.810.190.19A46661.064.947，874.690.250.25A56880.515.49992.443.053.05续表A6610，11105.90.10.1A7611，12110.285.7212122.443.283.28A8613134.691.311.31A9614，15143.732.2715150.281.991.99A10616，17163.682.3217170.282.042.04A11618，20185.980.02202000.020.02A12619190.485.5221，22213.981.5422220.920.620.62A13623，24230.925.0824242.602.482.48工作站分配介绍后，得出利用启发式平衡算法将该生产线总共分配为13个工作站，大于11则满足最小工作站数；再次列出改善后的各工作站的标准作业时间和工时利用率如表4-6所示：表4-6重新分配工作站后各工作站的作业时间相关数据统计Tables4-6redistributetheworktimedatastatisticsforeachworkstationaftertheworkstationisredistributed工作站对应工序作业内容作业员数量标准作业时间（min）工时利用率A11.砂芯成型2.砂芯检验15.3890%A23.铸造铜合金熔炼4.化学成分分析检验15.8998.5%A35.重力铸造15.8197.2%A46.陶砂自检7.抛丸整光15.7596.2%A58.外观检验9.压力试验12.9549.3%A610.机加工45.998.7%A711.公差检验12.压力试验12.7245.5%A813.释铅处理14.6978.4%A914.抛光15.外观检验14.0167.1%A1016.外涉电镀17.电镀检验13.9666.2%A11装配20.过程巡检95.98100%A1219.安装过程自检21.试水、压力试验22.包装15.3890%A1323.成品检验24.入库13.5258.9%合计2461.94本小节通过启发式平衡算法对生产线工作站的重组整理，将生产线进一步优化，使得生产线平衡率得到很大的提升，从表4-6可知，此时生产线的瓶颈时间为，总操作时间为，工作站数为13，则此时水龙头生产线的平衡率为：则生产线的平衡损失率（d）计算得：为了更加直观对比，下面作各工作站操作工时及工时利用率条形统计图如图4-5和图4-6所示：图4-5生产线改善后各工作站操作时间比较Figure4-5productionlineimprovedandtheoperatingtimeofeachworkstationwascompared图4-6生产线改善后各工作站工时利用率比较Figure4-6productionlineimprovedandtheworkstationswerecompared4.3改善后生产线平衡相关指标统计（1）生产节拍改善后生产节拍为（2）作业员数：改善后作业员数量为24人（3）工作站数量：改善后的工作站数量为13个（4）生产线平衡率：（5）产品标准人工工时：（6）生产线小时产能：（7）人均小时产量：4.4改善效果经过对于生产线上的数据测定和对现场的分析和改善以后，然后发现生产线中存在三个瓶颈工作站，物料搬运这些问题都导致生产线的不平衡，所以会导致生产过程中在制品严重的堆积浪费现象，其生产线平衡率甚至低至29.94%，各工作站工时利用率相差很大；通过运用工业工程方法对物料搬运、生产现场、车间布局以及装配线不平衡等问题进行改善，采用启发式平衡算法对生产线平衡进行优化后，使得整条生产线平衡率得到大幅度的提高；生产线平衡率由原来的29.94%提高至79.7%，将瓶颈时从11.62分钟压缩至5.98分钟，整条生产线的作业人数从34人缩减到24人，这不仅提高了生产线平衡率，还很大程度的降低了人工成本，减少了不必要的人员浪费；标准人工工时也从395.08分钟降低到143.52分钟，节约了很多时间，生产线产能也从原来的每小时5.16件提升到每小时10.03件，人均小时产量由0