喜临门集成吊顶的生产线平衡问题研究(3)

对操作者细微身体动作进行分析，删除其无效动作，提高生产效率。 动作分析的目的是发现操作人员的无效动作或者浪费现象，简化操作方法，减少工作疲劳，降低劳动强度。在此基础上制定出标准的操作方法，为制定动作时间标准做技术准备。动作经济的十大原则是：

（1）双手的动作应同时而对称。

（2）人体的动作应尽量应用最低等级，能得到满意结果为妥。

（3）尽可能利用物体的动能；曲线运动较方向突变的直线运动为准；弹道式运动较受控制的运动轻快；动作尽可能有轻松的节奏。

（4）工具、物料应置于固定处所及工作者前面近处，并依最佳的工作顺序排列。

（5）零件、物料应尽量利用其重量堕送至工作者前面近处。

（6）应有适当的照明设备，工作台及坐椅式样及高度，应使工作者保持良好的姿势及坐立适宜。

（7）尽量解除手的工作，而以夹具或足踏工具代替。 （8）可能时，应将两种或两种以上工具合并为一。

（9）手指分别工作时，各指负荷应按其本能给予分配；手柄的设计，应尽可能增大与手的接触面；机器上的杠杆、手轮的位置，尽可能使工作者少变动其姿势。

（10）工具及物料尽可能预放在工作位置。

以上共十个原则，皆是根据工业工程理论及实践经验进行的总结，对于实际生产具有很好的改善意义。 （三）操作分析

操作分析是对某部分的作业，分析操作者的作业方法或与机器的关系达到改善作业方法，降低工时消耗，提高设备利用率。

根据不同的研究对象，操作分析可分为：人机操作分析、联合操作分析、双手操作分析。 1、人机操作分析

主要分析人工或机器的能量闲置，以谋消除浪费增进效率之道，―人‖的工作时间以及―机器‖的工作时间所占之比例有多少，一个―人‖最多可操作几部机器。人——机操作图(Man-Machine chart)，又称为多项活动图，是一种描述有多个工人，或是一个工人与一台机器或多台机器的工作系统中，联动的同步活动的图表方法。每一个工人或每一台机器的工作过程，分别平行列示在图表中，以显示它们之间的相互配合关系。，如图2-2，记录操作人与一部机器或多部机器之操作关系，并借此记录来进一步之分析与改善。它的作用主要表现在： （1）了解在现况下，操作人之时间或机器之时间是否妥善应用； （2）依上述之记录加以质疑，寻求改善之地方；

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（3）比较改善前后之差异情形。

以模型来定义人员作业时间及机器作业时间，当作业人员的作业时间与等待时间有较明显的分段进行时，可粗略地估算出人机比例。

通过量测单人操作一台机器设备，分别量测出人员作业时间及机器作业时间，当然，机器在作业期间有时需要作业人员的参与，故以机器自行运作的时间作为人员在过程中等待的时间。 作业： 设备： 作业者： 研究员：

工作 时间 人 % 时间 机 % 空闲 分析员： 图2-2人机操作

假设人员作业时间为T人，机器自行运作的时间为T机，可估出一个作业人员可操作的设备数N，则N=(T人+T机)/ T人

考虑人员实际能力，所得结果小数需全部舍掉，不可采用四舍五入的方式。此方法可作为人——机操作图的补充及简单验证。 2、联合操作分析

在生产现场，常有两个或两个以上的操作员同时对一台机器（一项工作）进行工作，则称联合操作。 3、双手操作分析

生产现场的具体工作，主要由工人的双手完成，调查了解如何用双手进行实际操作的情况，称为双手操作分析。

程序分析、操作分析和动作分析分别按从宏观到微观、从粗略到具体的步骤介绍生产线平衡的实施要点和实务，可为生产线的改进提供指导。

第二节 生产线平衡理论

一、生产线平衡定义

生产线平衡又称工序同期化，是对于一定生产节拍下的装配线，所需工序的工作地与作业人员数量最少的方案。生产线平衡是衡量生产线工序水平的重要指标之一，生产平衡率越高，则生产线发挥的效能越大。

生产线平衡率=[各工序时间总和/(CT*工序数)]*100%

CT：生产线工序中最大标准工时，从生产节拍定义可以看出，生产线平衡需满足以下两个条件：(1)生产线节拍≧工序时间

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(2)Σ(生产线节拍-工序时间)最小

相关术语名词定义：

1、工作站：为了完成某一产品的各道工序，在装配线指定一个工作位置，工人在其中进行操作，这个位置即称为工作站。

2、作业元素：将操作划分为一个一个操作单，装配一个产品需要的时间，即装配一个产品所有作业工序的作业时间总和。先后顺序约束：作业元素之间加工的先后顺序。在装配线的作业分配中，当且仅当一个作业元素的所有前作业元素被分配完毕，这个作业元素才能被分配。

3、节拍：流水线生产最重要的工作参数。节拍指流水线上连续生产两个相同在制品的间隔时间，它表明流水线生产速度的快慢或生产率的高低。运用生产节拍的概念，将作业划分为数个工作站，每一个工作站要完成的工作由多个作业基本单元组成，使每个工作站在节拍内都处于繁忙状态，以完成规定的操作量，从而使各工作站的闲置时间最少，作业达到平衡，效率较高。生产线各站作业的不平衡，会造成无谓的损失外，还会造成大量半成品的堆积，严重时甚至会造成装配线的中止。要使生产线能够顺畅高效率地运作，就必须使各站的负荷均衡化，即尽量使分配到各站作业的总时间相等，避免或尽量减少等待时间。生产线的平衡状况反映了生产组织是否合理，这与产品的产量、质量及成本皆有很大关系。生产线节拍的公式定义如下：

生产线节拍=每天的生产时间/每天的计划产量

目前，对于装配线平衡的研究主要分为以下3个方面：

（1）给定装配线的最小节拍，求最小工作站数，通常在装配线的设计与安装阶段进行；

（2）给定装配线的工作站位数，使装配线的节拍最小，对已存在的生产线进行调整优化；

（3）在装配线的工作站数和节拍得到优化确定的条件下，均衡工作站上的负荷，给工作人员一种公平感。

二、生产线平衡的改善方法

1、首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善，作业改善的方法，可参照程序分析的改善方法及动作分析、工装自动化等IE方法与手段；

2、将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序；

3、增加各作业员，只要平衡率提高了，人均产量就提高了，单位产品成本也随之下降；

4、合并相关工序，重新排布生产工序，相对来讲，在作业内容较多的情况下容易平衡；

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5、分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其它工序当中去。

三、影响生产线平衡的要素

1、工序的作业内容

工序的作业内容是按照工艺的要求定义，在指定的工作站位需完成的工作内容。任务的多少会直接影响到完成作业的时间。 2、操作者的技术水平

不同作业人员因为知识背景、经验积累及个人身体状况的差异，即使是相同的工序内容，操作技术可能会有不同，从而会使测试时间产生差异。 3、工序设备的生产能力

设备在一定时间内，装配产品数量的能力及设备本身的嫁动率(开工率)，即代表了其生产能力。同样的工序内容，由不同型号的设备来完成，可能会存在数量及品质的差异；而在流水线作业条件下，由于设备不良，在处理不当的情况下，有可能使整条流水线都停产。

除了以上三点，其它如物流的安排、原料的品质、设计的因素也会影响线平衡。

四、生产线平衡的效果评价

装配线平衡效果主要是以平衡延迟(Balance Delay)指标(Bd)来评价，又称时间损失系数(用εL来表示)，平衡延迟是一件在制品在线上的总空闲时间与它自始至终留在装配线上的总时间之百分比值。如下列公式：

Bd=(N×C-t总)/(N×C)×100% 式中： N—工位数， C—理论节拍， t总—总工作时间

对于Bd的值,有以下三个区间的评定结论，

表2-3装配线平衡效果优劣的评判标准

平衡延迟结果 Bd≤10% 10%＜Bd＜20% Bd≥20% 评价结果 优 良 差 由上，平衡率为η=1-Bd，代入公式，则η=t总/(N×C)×100% 五、线平衡改善方向

1、改进工艺设备与操作设备方面

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生产线节拍的构成表明，若要缩短生産過程的节拍，一方面可以利用加工零件自身结构的特点，通过机械结构的科学设计，使作业过程中某些时间进行重叠,以缩短作业时间，另一方面缩短过程中部分或全部动作所耗用的时间，同样可实现缩短整条线节拍。通常改善设备往往需要较高的费用，不少公司出于对成本的考量往往不太愿意进行此方面的变更，这与人们的思维方式有关。人们往往会产生误解，对每日每时发生在生产线上的费用认为很少，不在乎，但对为了改进生产线一次性发生的费用自理却认为很高，这种认识是不正确的。放弃对连续发生的浪费进行排除，结果造成损失的情况很多，对于降低工时和降低成本要追求其经济性，正确的判断是很重要的。需以科学的计算方式，且根据外界环境的变化，合理地进行评估。 2、改进工艺方面

通过调整生产工艺来控制节拍,在国内外也有大量研究和应用。如对于某冰箱厂一条冰箱生产线的两道工序——箱体装配与发泡的节拍相差较大的问题,采取在它们之间增设一个缓冲环节——储存线的方法解决。 3、改善产品本身的设计

随着科技的发展,越来越多的产品，尤其是电子类产品出现在人们的日常生活中，改善人们的生活品质。为了抢占市场，产品自研发到投产的时间是受限制的，而通常产品本身也存在一个自不成熟到成熟的发展过程，当然也就会有一些不符合最佳工艺的设计结构出现。故工厂在生产过程中，应积极与研发设计单位进行沟通，根据自身的生产经验，对于影响生产工艺的设计，提供建议，请设计者在可能的情况下进行修正。这样的生产模式，通常称为DFM(Design For Manufacture)，即当产品处于正式投产前以及正式生产中，通过FMEA(Failure Mode EffectiveAnalysis)方法对实际生产的品质状况，以及人员作业方便性等方面进行分析，对产品本身的设计提出改善要求，使生产适合工艺的生产，这种设计改善也是公司持续发展的重要内容。当然,也不是仅要求所有的产品都按照实际生产能力来设计，而是发挥设计的潜能，使产品的工艺与工厂实际生产能力尽量达到一致，降低生产单位的负担,让公司利益最大化。 4、改进节拍计算方法

生产节拍方面，以往大都凭经验估算出来，现在则可以通过公式计算节拍、最小工作站位数、生产效率等，更科学有效。

六、保证质量要求

在降低工时，提升装配线平衡率，增加产能的改善活动中，必须把质量作为重要课题考虑，不能因为成本或产量的需求而影响到生产质量。做出高质量的产品，对工厂而言是比什么都要优先的责任。为此，在被决定的作业条件中，执行标准是保证质量的基础。在工艺改善过程中，会出现以下几种情况：

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