U形生产线在装配生产中的优化

The Optimization of Production Based on U-shaped Production Lines in the Assembly

Dong Xinjie；Zhang Zhongpeng；Li Ming；Dong Qinghua；

Lu Depeng；Liu Yusong

（School of Mechanical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 611756，China）

摘要： 本文针对制造厂及装配厂的个性化的批量产品订单，结合精益生产的理念，运用U形生产线进行优化生产，提高生产效率，同时采用多工位的布置方式，以满足不同时间不同批量的需求，减少库存。

Abstract: This article focuses on factory or assembly plant how to deal withpersonalized bulk product orders. It links with the concept of lean production and the use of U-shaped production line to optimize production. So that it could increases production efficiency. If we arrange a suit multi-station in assembly line production to meet the different quantities at different times demand. It will reduce the inventory.

关键词： U形生产线 精益生产 多工位

Key words: U-shaped production line；lean production；multi-station

中图分类号：TB49文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）29-0007-02

0引言

如今许多名牌企业或者大型公司都有自己的代工厂或子公司，然而这些代工厂的订单和原料都是来自总公司，所以自主性没那么高。随着国民生活水平的提高，人性化观念深入人心，许多产品都追求个性化，从而反应在订单上则是多品种少批量。而且由于灵活性太强，很多时候代工厂都是临时腾出场地进行加工，这样造成很大的浪费。一些装配型公司为了能更方便地应对变化的市场而选择一定的库存，然而对于个性化的批量产品则无法预知，进而无法做库存，那有没有更灵活、更高效的方式应对多变的市场呢？有！合理地调整和重组生产线，运用工业工程的有关方法――ECRS原则，对动作进行分析研究，以保证生产线的平衡度，结合U型半自动化的生产线，并运用精益生产的理念，能更好地应对多变的市场需求。

精益生产及其理念中的U形生产线的概念在一些大型企业已经得到运用，而且获得明显的效益。经过一番调查：中小型装配厂或者代工厂运用U形生产线的还比较少，也许因为企业较小，习惯传统的生产方式，同时需要投资，所以固守原有的模式，然而这种传统的生产方式在竞争日益激烈、个性化逐步替代一体化的环境下越来越站不住脚。采用U形生产线，并不断应用精益生产理念，能从场地节约、生产效率的提高、员工单位劳动时间的强度降低等方面看到明显的效果，从长远来看，U形生产线在中小企业有很大的推广度。

1精益生产

采用利润主义的经营思想，通过彻底消除浪费和提高效率来实现降低成本的基本目标，从而实现利润最大化的最终目标。利润主义是以利润为中心，当市场售价降低时，成本也必须降低，以维持目标利润的经营思想。精益生产的明显特征：

1.1 以“人”为中心，充分发挥一线员工的积极性和创造力，下放部分权利，使员工积极为企业建设献计献策；

1.2 以“精简”为手段，实现组织机构精简化，在生产中，采用先进的柔性加工设备，减少非直接生产工人的数量；

1.3 准时供货方式，准时供货方式可以保证最小的库存和最少的在制品数量。

2U形生产线

U形布置就是依逆时针方向按照加工顺序来排列生产线，使得生产流程的出口和入口尽可能靠近，其形状类似于英文字母“U”，因此而得名，它还有凹形、圆形、M形等变化形式。U形生产线的工作台的材料采用柔性线棒搭建，柔性线棒能根据工作场地的需要组装成车间工作理想的工作界面。

U形生产线是有弹性的生产线布置：

2.1 设计时一般其入口和出口（即第一道工序和最后一道工序）由同一位作业人员操作，这样的目的是控制生产的节奏及数量，也便于质量的检验与控制。

2.2 多工位呈弧形并且工序间相邻，有利于员工间相互协作，且步行距离短，达到生产线的平衡，并提高生产效率。

2.3 U形生产线是按照逆时针方向布置的，这样便于作业人员在生产中移动部件或者取物料时使用右手，使动作更简单、更有效率。

2.4 依据需求量变化来增减作业人员，不过对员工的要求高些，员工要多能工化。当产量增大时，增加作业人员，最大产量情况则每个工位对应一位作业人员；当产量减小时，减少作业人员，即每个工作人员负责多个工位，此时需要调整工位顺序：如果某一工序没有紧前工序和紧后工序，则可以安排在U形的两臂的任意工位，而当某一工序有紧前工序（或紧后工序），则安排这两工序在U形同臂的相邻工位，如此便于工位随作业人员的数量变化而调整。此时生产节拍随着作业人员的数量变化也会发生改变，生产节拍=有效工作时间/计划产量采用U形生产线，也可使得流水线在不同批量条件下达到较高的平衡率。生产线平衡率=各工序时间总/（工序数*CT）*100%，CT：表示生产线中作业时间最长工序作业周期。

3生产线

这里以深圳某装配型公司（以下简称A公司）为例来进行生产线的优化，从而提高生产的效率。

A公司为某公司的代工厂，主要为总公司装配无线、传输、网络产品，原料和订货量皆由总公司下达，完成生产任务后产品运回总公司，同时有些产品装配完后将成为其他产品的配件。按照产品的特点和客户需求，A公司的产品生产组织形式可以分为：备货型生产和订货型生产，如今订货型产品居多。

针对上述A公司产品多样但产量不定，同时产品之间也存在联系的特点，其生产方式很适合U形生产线布置，这样能以最低的成本和准时生产来满足客户的需要，使人员和生产弹性化，改变传统的定员、定量生产线布置方式。

下面介绍A公司的一个工艺实例――箱体打包工艺，传输产品都有相应的配件，这些配件跟随产品一体，是必不可少的，很多中小型公司往往不重视这些附件的组装，重点放在大的传输、网络产品上，结果有时为了及时交货，不惜花费大量的人力、大片的场地进行产品附件的赶工：

两小组成员在大约160m2的空地上进行空箱体成型一次性整理排列400多个空箱（场地除摆放空箱，还需留有四五条小过道，以供员工进行下一步操作）投放物料抽检封箱整理堆放箱体贴标签、条码入库。

由于每次订单的数量不相同，遇上少批量时，产地反而会出现闲置的状况，这是不经济、效率低的做法。这样的装配方式，占用场地大、需要的员工多、作业周期长。

由于五个工序有先后关系，不能随意调换，所以五个工序必须依次成相邻工序，采用U形生产线后，根据每天的产量调整作业人员的数量。当生产量最低时，五个工序完全可以由一位作业人员完成，此时的生产节拍为五个工序的时间总和即58.19s；当生产量最高时，五个工序分别由五位作业人员完成，此时生产节拍为五个工序中作业时间最长的工序（或者说瓶颈工序）即第三工序12.87s。

图2――当产量为500时的流水线，只需要一单位操作员，生产线平衡率=100%；

图3――当产量为1000时的流水线，需要两单位操作员，生产线平衡率=（30.3+28.29）/（2×30.3）×100%=96.0%；

图4――当产量为1500时的流水线，需要三单位操作员，生产线平衡率=（20.77+21.08+16.34）/（3×21.08）×100%。

将原本无序的包装过程流水线化，运用ECRS原则对各动作进行分析，并结合U形生产线，优化结果表现在以下几方面：

3.1 将箱体打包的各工序在U形的流水线上完成，单条流水线仅需50m2左右的场地（包括成品暂存），将节约场地■*100%=68.8%。

3.2 经过小组试线后，相同的时间原来打包900个，采用流水线方式后打包1200个，效率为原来的1.5倍；操作人员至少减少2名，节约人力■*100%=16.6%。

3.3 同时也减少了在空箱里投放物料（大部分为传输产品附近，重量大）时弯腰的动作，流水线上工作台是员工作业时比较合理的高度，不需要弯腰的动作，每天将减少900多个弯腰的动作，每年减少270000以上个弯腰动作。

3.4 采用U形流水线作业后，该小组操作人员不用在50m2的场地上来回走，每人每天平均少走90m，一个月累积少走2700m，一年累积少走32400m。

3.5 设计成平衡的U形流水线，这样还能根据不同的批量安排相应数量的工作人员，调整生产节拍，以适应市场的变化。

4结论

针对中小型或装配型公司均可运用半自动化的U形流水线，工作台面的高度及工作界面的形状大小均可根据具体的工作而改变，任何一种装配线都能很快地实现，同时结合精益生产的目标，生产力不断地提高，这样不仅能充分利用有限的场地，节约场地68.8%，生产效率提高为原来的1.5倍；同时人的动作越来越合理、舒适，人性化得到更好的体现。

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