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论文
摘要
本文以A公司产品活塞为研究对象,通过综合运用IE相关原理和方法,如增值活动分析、平衡分析、设备布局分析、人-机操作分析、活性分析等方法,对产品的生产流程进行分析和改善。
主要研究过程如下:
(1)现场调查,对活塞产品的生产流程现状和生产线路现状进行了描述;
(2)分析研究,首先分析和整理活塞产品生产过程中所存在的问题,然后重点对活塞生产过程中的主要活动进行研究,找出原因;(3)根据活塞生产过程存在的主要问题,设计了活塞的生产流程改善方案和设备布局优化方案;(4)对新方案进行评价,改善前后方案的对比结果表明:
改善后的方案可以简化了生产流程,缩短了产品的生产周期,优化了设备布局,消除了线路返回、交叉现象,减少了搬运距离,为A公司其他产品的改善提供经验,也可为相近类型公司的生产流程分析及优化的研究提供参考。
关键词:
生产流程;分析;改善;设备布局优化
Abstract
ThisarticlebasedoncompanyAproductspistonsforresearchobject,byusingIErelevantprinciplesandmethods.Suchasvalue-addedactivityanalysis,balancedanalysis,equipmentlayoutanalysisandhuman-machineoperationsanalysisandsoonwhichbeusedtoanalyandimprovement.theproductionprocessThestudyprocessisasfollows:
first,makearecord,giveadescriptionofthestatusofthepistonproductionprocessesandthecurrentsituationofproductionline;second,analysisandstudy,analysismainproblemsofpistonproductionprocess;third,theestablishmentofthenewschemeofapistonmanufacturingprocessimprovementsandequipmentlayoutoptimization;fourth,theevaluationoftheeffectivenessofthenewscheme.Aftertheschemecanbeimproved,simplifytheprocessofproductionandshortentheproductioncycle,optimizetheequipmentlayout,eliminatethephenomenon,crossandbackline,reducingthedistance,fortheotherproductofcompanyAProvideimprovementexperience,alsoprovidesexperienceforsimilartypescompaniesmanufacturingprocessanalysisandoptimization.
Keywords:
Productionprocess,Analysis,Improved,Equipmentlayoutoptimization
目录
引言…………………………………………………………………………………………1
1生产过程的相关理论…………………………………………………………………2
1.1生产流程及其增值性……………………………………………………………………2
1.2分析技术…………………………………………………………………………………3
1.3本章小结…………………………………………………………………………………8
2公司概述………………………………………………………………………………9
2.1A公司概况………………………………………………………………………………9
2.2A公司生产系统存在的问题……………………………………………………………9
2.3本章小结………………………………………………………………………………12
3产品活塞的生产流程分析与改善………………………………………………13
3.1现场调查………………………………………………………………………………13
3.2分析研究………………………………………………………………………………15
3.2.1现行方案所存在的问题………………………………………………………………15
3.2.2采用各种技术进行分析改善………………………………………………………15
3.3制定改善方案…………………………………………………………………………23
3.3.1制定改善方案………………………………………………………………………23
3.3.2改善方案的可行性分析……………………………………………………………27
3.3.3改善方案实施效果…………………………………………………………………27
3.4本章小结………………………………………………………………………………29
4结论……………………………………………………………………………………30
参考文献……………………………………………………………………………………31
致谢……………………………………………………………………………………32
引言
中小公司已经日益成为我国经济中一支不容忽视的力量,但是中小公司管理中的种种不利因素却制约着它的发展壮大。
特别是占绝大多数的广大中小公司的基础生产和现场管理落后,严重制约着公司的生存与发展。
因此,必须改变目前的现状,这是公司自身求生存,图发展的需要,把公司管理整顿工作特别是基础生产和现场管理工作真正抓紧、抓实、抓出成效。
赢得顾客已经成为公司生存的关键所在。
客户不但希望产品投入尽可能少,而且希望公司在保证生产一定质量的前提下,从定单发出到交货的时间尽可能短。
公司总是追求尽可能多的利润,而公司想获得更大的利润则需在相同价格的前提下缩减运行成本,增加产品的销售量并且满足客户的要求,而不是传统公司采取的提高价格的策略。
然而缩减成本则要从基础生产和现场管理出发,产品的生产流程改善和设备布局的优化,针对生产过程中不经济、不合理、不科学的作业方法、作业内容以及现场布置,设计出科学、先进合理的作业方法、作业程序以及现场布置,改善基础生产,达到提高生产效率的目的,从而降低生产成本,获得更大的利润。
在对公司进行改进时,常被公司杂乱无章的背景所迷惑,不知如何实施改善活动。
在这种情况下,就需要有一个有效的工具或方法,能够找出不合理与浪费所在及其原因,然后将其消除。
本文采用方法研究的基本思想来指导整个活塞产品生产系统的分析和改善。
方法研究着眼于全局,是从宏观到微观,从整体到局部,从粗到细的研究过程。
以产品或零件的制造全过程为研究对象,把加工工艺划分为加工、检查、搬运、等待和储存等五种状态加以记录。
对搬运、储存、等待等隐藏成本浪费的分析以作业现场为分析对象,对产品、零件的现场布置或作业者的移动路线进行的分析。
优化设计设施布置,改变不合理的的流向,减少移动距离,达到降低运输成本的目的。
本文针对A公司的不合理流程及设备布局,浪费现象,采用IE各种分析技术对A公司的活塞产品的生产流程和设备布局进行分析,以缩短流程的周期时间,减少物料移动距离,保证物料的生产顺畅,降低公司的生产成本,提高公司的竞争力。
1生产过程的相关理论
一般而言,产品的经营过程主要包括产品研发、产品采购、产品生产、仓储及仓储管理和产品的销售,研究的主要是在产品生产中的相关活动。
1.1生产流程及其增值性
生产流程是指生产过程中所必需的环节。
虽然,生产流程随着生产的条件、产品的性质的不同而各异,但一般的生产流程均由四种不同的部分所构成,即:
作业(加工)、检验、搬运和停滞。
生产对象在整个生产流程中,反复经过这四种活动,在形态上、空间上、时间上从原材料转换成目标产品。
(1)作业(加工)
作业或加工是指有目的地改变一个物体的任何物理或者化学特性,或指与另一个物体相互装配或将其分拆开来,或指为另一个作业(加工)、搬运、检验或库存做安排或做准备。
有时也指接发信息、计划或做核算工作等。
就机械制造的加工而言,作业或加工则有以下几种:
①变形;②切削;③焊接;④热处理;⑤涂料;⑥装配;⑦辅助作业。
作业(加工)是增值流程,通过改变原材料的形态和用途,促使产品增值。
(2)检验
检验是用加工后的零件或成品和给定的标准进行比较,以检查产品是否符合生产标准。
检验包括质的检验和量的检验,目的是保证产品的质量和减少废品损失。
因为检验时产品没有发生任何变化,所以检验流程属于辅助增值环节,一方面检验可以提高产品的质量,从而提高产品价格,促使产品增值;一方面检验可以减少废品损失,降低消耗,减少生产成本,促使产品增值。
(3)搬运
搬运在生产流程中对生产对象进行空间位置的转移,即将指定的生产对象在必要的时间内,以经济而安全的方式,运至需要的地方。
搬运必须满足安全、及时、经济和保质保量四个方面的要求。
搬运流程属于辅助增值环节,在搬运过程中,原材料、半产品或成品没有发生物理和化学性质的变化,即产品没有发生价值的变化。
搬运流程可以保证生产流程的顺利进行,因此可以保证产品增值的实现。
(4)停滞
在停滞流程中,生产对象的形态或位置都不改变,仅有时间的改变。
停滞的发生往往是由于加工与搬运能力的不平衡,工序与工序之间的能力不平衡,材料供应与计划的加工不协调,零件供应与总装要求的不协调,以及由于设备调整、生产事故、计划变更等原因造成的。
停滞可以分为:
①正式的停滞。
是指具有一定的手续,进入仓库正式储存的,如零件入半成品仓库。
②临时的堆放(等待)。
如因等待检验或下道工序的临时性堆放、机床旁的搁置都属于此类。
停滞一方面起到稳定生产、调整时间差异的缓冲作用,属于积极的作用,例如:
①可以调整前后工序因为生产能力不平衡而造成的时间差异;②有利于调整设备负荷的不平衡;③可以减少计划变更所造成的影响;④可以使生产的管理较为方便。
除此以外,停滞也有损失时间的副作用,例如:
①会使生产时间延长,停滞一般要占生产时间的很大比例,但是这一点往往受到忽视,而没有引起足够的重视;②会使在制品增加,这相应增加了占用空间的面积,增加了生产资金的占用量、保管费用等。
因此,在生产上应当将停滞的副作用减少至最小的限度。
具有积极作用的停滞属于辅助增值性流程。
具有副作用的停滞属于非增值性流程。
因此,在应当将停滞的副作用减少至最小的限度。
1.2分析技术
“方法研究”是用来确定最佳作业方法的一系列研究技术,它包括:
1工序分析—对整个生产过程或一项管理工作的全面分析。
2作业分析—对同一工作地上的工作进行分析。
3动作分析—将过程分解为基本单元直到手指的动作分析。
这个分析程序是由粗到细,由总体到局部的过程。
先进行工序分析,将多余的、重复的工序取消或合并,使整个生产过程合理化,然后再进行作业分析和动作分析,使操作达到省时、省力的目的。
(1)流程程序分析技术
流程程序分析是程序分析中最基本、最重要的分析技术。
它以产品或零件的制造全过程为研究对象,把加工工艺划分为加工、检查、搬运、等待和储存等五种状态加以记录。
流程分析是对产品和零件整个制造过程的详细分析,特别适用于对搬运、储存、等待等隐藏成本浪费的分析。
流程程序分析的作用如表1.1所示。
表1.1流程程序分析的作用
流程程序分析的
作用
1.让研究者进一步了解产品或零件制造全过程,为流程的进一步优化打下基础。
2.获得生产流程、设备、方法、时间等方面的资料,以便制定恰当的生产计划。
3.为设施的优化布置提供必要的基础数据。
4.为进一步制定改进方案提供必要的依据。
5.它是进行作业分析、动作分析之前必须要经历的一个环节,是最基本也是最普遍的一种分析方法。
资料来源:
易树平,郭伏.基础工业工程.北京:
机械出版社.2007,67~70.
(2)程序分析技术
程序分析是依照工作流程,从第一个工作地到最后一个工作地,全面地分析有无多余、重复、不合理的作业、程序是否合理、搬运是否过多、延迟等待是否太长等问题,通过对整个工作过程的逐步分析,改进现行的作业方法及空间布置,提高生产效率。
也可以说,程序分析是通过调查分析现行工作流程,改进流程中不经济、不均衡、不合理的现象,提高工作效率的一种研究方法。
程序分析的工作流程一般由5种基本活动构成,即加工、检查、搬运、等待和储存。
为了能方便、迅速、正确地表示工作流程,便于分析研究如表1.2所示:
表1.2程序分析的常用符号
符号
名称
表示的意义
例如
○
加工
指原材料、零件或半成品按照生产目的承受物理、化学、形态、颜色等变化
车削、磨削、炼钢、搅拌、打字都属于加工
□
检查
对原材料、零件、半成品、成品的特性和数量进行测量。
或者说将某目的物与标准物进行对比,并判断是否合格的过程
对照图样检验产品的加工尺寸、查看仪器盘、检查设备的正常运转情况
→
搬运
表示工人、物料或设备从一处向另一处在物理位置上的移动过程
物料的运输、操作工人的移动
D
等待
指在生产过程中出现的不必要的时间耽误
等待被加工、被运输、被检验都属于等待
▽
储存
为了控制目的而保存货物的活动
物料在某种授权下存入仓库
资料来源:
易树平,郭伏.基础工业工程.北京:
机械出版社.2007,50~54.
在进行程序分析时,要应用分析技术对记录的全部事实进行分析。
分析技术包括:
“5W1H”提问技术、“ECRS”四大原则、着手分析五个方面等。
①5W1H提问技术
“5W1H”提问技术是指对研究工作以及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问,为了清楚地发现问题可以连续几次提问,根据提问的答案,弄清问题所在,并进一步探讨改进的可能性。
“5W1H”提问方法如表1.3所示。
表1.3“5W1H”提问技术
考察点
第一次提问
第二次提问
第三次提问
目的
做什么(What)
是否必要
有无其他更合适的对象
原因
为何做(Why)
为什么要这样做
是否不需要做
时间
何时做(When)
为何需要此时做
有无其他更合适的时间
地点
何处做(Where)
为何需要此处做
有无其他更合适的地点
人员
何人做(Who)
为何需要此人做
有无其他更合适的人
方法
如何做(How)
为何需要这样做
有无其他更合适的方法与工具
资料来源:
易树平,郭伏.基础工业工程.北京:
机械出版社.2007,40~41.
②ECRS四大原则
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,在实际操作中,其具体运用情况如下表1.4所示:
表1.4ECRS四原则的运用示例
原则
目标
实例
取消
(Eliminate)
是否可以不做
如果不做将会怎么样
省略检查
通过变换布局省略搬运
合并
(Combine)
2个及以上的工序内容是否可以合并起来
同时进行2个及以上的加工作业
同时进行加工和检验作业
重排
(Rearrange)
是否可以调换顺序
更换加工顺序提高作业效率
简化
(Simple)
是否可以更简单
进行流程优化
实现机械化或自动化
资料来源:
易树平,郭伏.基础工业工程.北京:
机械出版社,40~41.
另外,在运用“ECRS”四大原则时,首先考虑取消该工序,对不能取消而又必要者,再考虑进行合并、重排和简化。
取消是改善活动的最高境界,如果此项活动能够取消,就不必要进行其他更进一步的分析。
③五个方面分析
ⅰ)操作分析。
操作分析是程序分析中最基本也是最重要的的分析,它涉及到产品设计、工艺设计,产品制造等过程。
在分析产品制造过程中的某些操作时,可以考虑采用一些先进的技术措施,先进的管理方法和手段,使产品加工工艺进一步优化,达到缩短加工次数,减少加工时间,提高生产效率的目的。
a)搬运分析。
搬运不会带来任何附加价值的增加,只会消耗时间、人力、物力和财力,但将物料从甲地移到乙地,从一个工作站移动到另一个工作站实现空间上、位置上的移动,搬运必不可少。
因此,在进行搬运问题的分析时,应该重点分析物品的重量、形状、材质、距离、时间、频数等,合理地安排设施布置,尽量使设施按直线、直角、U型、环形、山型、S型或者混合型布置,以减少物流过程中交叉、往返、对流等现象,达到缩短运输距离,提高运输速度的目的。
b)检验分析。
检验分析应重点考虑采用合适的检验的方法、检验工具盒检验手段。
尽量考虑与加工等合并,减少检验次数,缩短检验时间,提高运输速度的目的。
c)等待分析。
等待不会增加任何附加价值,只能增加成本,延长生产周期,占用空间,造成资金积压。
因此,应将等待降到最低限度。
在分析时应重点分析引起等待的原因,尽量消除等待现象。
d)储存分析。
过去曾一度认为库存是资本,是快速响应客户需求的必然保证。
随着市场经济的快速发展,个性化需求越来越多,产品生命周期越来越短,库存被认为是最大的浪费。
对储存的分析,应该重点放在对仓库管理策略、管理方法、订购批量、订购周期间隔、物资供应计划等方面,保证能及时地将所需要的物资在需要的时候送到所需要的地点,达到既能保证生产连续进行,又使库存最小的目的。
(3)布置和经路分析
布置和经路分析是指以作业现场为分析对象,对产品、零件的现场布置或作业者的移动路线进行的分析。
通过优化设计设施布置,改变不合理的的流向,减少移动距离,达到降低运输成本的目的。
如表1.5所示:
表1.5线路图和线图改善分析表
内容
平面移动
移动距离能否缩小
移动路线是否采用了“一”“L”“U”字形等简单形式或称封闭系统
有没有相向流动
通道和路面状况是否良好
资料来源:
易树平,郭伏.基础工业工程.北京.机械出版社,86~87.
(4)设备布置
①以U字型,依逆时针方向按工艺流程排列生产。
②入口和出口由同一作业者负责,能够以产距时间按标准数量进行生产及管理,也便于补充生产。
③便于作业者相互协作,异常时能停线,及时暴露问题并改善之。
④步行最短,可单件流动,人员可增可减。
(5)搬运活性系数分析
搬运处于静止状态的物料时,需要考虑搬运作业所必须的人工作业。
物料搬运的难易程度称为活性,我们用活性系数来衡量。
所费的人工越多,活性就越低;反之,所需的人工就越少,活性越高,但相应的投资费用也就越高。
可以利用活性理论,改善搬运作业。
如表1.7所示。
通过分析,考虑提高某作业的活性分析系数,来提升搬运活性分析,提高工作效率。
平均活性系数=活性系数总和/作业工序数………………………(1-1)
1.7活性系数分析分析表
活性的区分和活性系数
物料状态
作业说明
作业种类
还需要的作业数目
已不需要的作业数目
搬运活动系数
集中
搬起
升起
运走
散放在地上
集中、搬起、升起、运走
√
√
√
√
4
0
0
装箱集中
搬起、升起、运走(已集中)
X
√
√
√
3
1
1
托盘上
升起、运走(已搬起)
X
X
√
√
2
2
2
车中
运走(已不用升起)
X
X
X
√
1
3
3
运动着的输送机
不要(保持运动)
X
X
X
X
0
4
4
运动着的物品
不要(保持运动)
X
X
X
X
0
4
4
资料来源:
伊俊敏等.《物流工程》.北京:
电子工业出版社,151~152.
(6)平衡分析
生产线平衡即是对生产的全部工序进行平均化,调整作业负荷,以使各作业时间尽可能相近的技术手段与方法,目的是消除作业间不平衡的效率损失。
空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间,可以指设备或人的时间。
当一个流程中各个工序的节拍不一致时,瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。
这就需要对生产工艺进行平衡。
为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化,同时对作业进行标准化,以使生产线能顺畅活动。
“生产线工艺平衡”即是对生产的全部工序进行平均化,调整各作业负荷,以使各作业时间尽可能相近。
各工序的工序时间长短不同,决定生产线的作业周期的工序时间只有一个,即最长工序时间,也就是说等于节拍(CT)。
1生产线的平衡计算公式:
平衡率=(各工序时间总和/(工位数*CT))*100
=(∑ti/(工位数*CT))*100……………………………(1-2)
2生产线的平衡损失率计算公式:
平衡损失率=1-平衡率……………………………………(1-3)
(7)人—机作业分析
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,使人和机器的配合更加协调,以充分发挥人和机器的效率。
一般主要应用于以下方面:
①发现影响人——机作业效率的原因;②判断操作者能够同时操作机器的台数,即确定1名操作者可能操作几台机器,充分发挥闲余能力的作用;③板顶操作者和机器两方面哪一方对提高工效更为有利;④进行安全性研究;⑤设备改造,实现自动化及改善作业区的布置。
1.3本章小结
本章首先介绍了生产过程中的相关理论和技术,阐述了生产流程中的作业、检验、搬运、停滞活动的增值性和增值原因。
然后介绍了流程程序分析技术、程序分析技术、布置和经路分析、设备布置分析、搬运活性系数分析、生产平衡分析、人-机作业分析等各种分析技术方法,做为后续章节论述的理论依据。
2公司概述
2.1A公司概况
A公司是一家代加工公司,它主要经营耐火材料,五金机械,工程机械配件,冲压件加工生产,来料加工。
公司的主要产品有:
重机械配件如小端面,大端面,车架轴套,活塞,阀芯,阀座等。
公司始终奉行合法、守约、诚信的市场竞争法则,真情奉献社会。
以下产品为公司主打产品:
(1)大端面,主要加工工艺:
铣小端面、钻孔、车孔。
(2)车架轴套,主要加工工艺:
车平面、车外圆、车孔、车倒角一、车倒角二、车油槽、精车。
(3)活塞,主要加工工艺:
粗车外圆、钻孔、车端面、车孔、车孔、精车外圆。
(4)阀座,主要加工工艺:
车外圆、车端面、车外圆、车外圆、车槽、钻孔、钻孔、扩孔、倒角、切断。
(5)阀芯,主要加工工艺:
车端面、车外圆、车倒角、钻孔、钻孔、阀芯、去毛刺。
公司一共有两个生产车间,其中面积较大的生产车间占地面积为1000平方米,面积较小的生产车间占地面积为200平方米。
公司的整体布局,各个部门和各生产设备的具体位置如下图2.1所示,大车间的各个产品的生产路线简图如图2.2。
2.2A公司生产系统存在的问题
随着同行业竞争的激烈,市场环境的变化,A公司目前面临的最主要的问题是:
生产成本过高、生产周期过长,以致生产率低下、浪费严重。
而这些问题主要表现在以下两个方面:
(1)等待时间过长,
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