电脑主板生产车间现场分析与改善

陆 娟，王周玉，王景峰

(1.东北林业大学工程技术学院，哈尔滨150040;2.大庆钻探工程公司钻技一公司，黑龙江大庆163000)

随着经济体制改革的不断深入，企业所面临的市场竞争越来越激烈，不断变化的市场环境给企业经营带来巨大的压力，这种压力在制造业中表现的尤为明显。如何降低成本、提高产品品质、提高效益已经成为企业亟待解决的问题［1］。现场改善通过合理的人员配置和各种方法的使用，使企业以较小的投入或成本获得更佳的经济效益。企业通过现场改善，可以增强凝聚力和竞争力;通过持续改善，可以获得高品质产品，使得企业在同行业中保有竞争优势。因此现场改善对企业尤其是制造业的发展具有重要意义［2－4］。本文从某公司电脑主板生产Ⅱ车间的现场实际状况出发，详细阐述了如何应用现场改善的方法解决生产实际问题，达到预期目标，本文所应用的改善方法对同类企业也有借鉴作用。

1 主板生产车间现状分析

该公司电脑主板生产Ⅱ车间有一条生产线，称为DIP产线，呈U型布置。该产线的主要生产过程是插件和补件，插件是将那些不能在上一阶段贴装的零件插到PCBA上的过程;补件是检测过锡炉后的PCBA存在哪些不良，并进行修理，再将那些不能过锡炉的机构件组装到PCBA上，具体生产过程如图1所示。该产线共有22个工位，其中除了取治具、压合、5D－X－ray 3个工位有2名操作人员以外，其余19个工位均为1人操作，共25个产线工人，工位的工作内容以手工操作为主。

1.1 DIP产线存在问题分析

同一条生产线上，若各工序不能互相配合，某些工序有等待时间而某些工序又过于繁忙，这种现象就是产线不平衡［5］。产线不平衡会造成劳动力和设备能力的极大浪费，使有效产出降低，因此企业必须尽力保证生产线处于平衡状态［6］。生产线平衡的基本做法是:对生产线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［7］。

在对生产线进行巡线时，发现DIP产线某些工位作业员空闲时间过多，出现等待的现象，经过多次观察发现此种情况一直存在，有必要对其进行改善。

图1 DIP段生产工艺流程图Fig.1 Process flow diagram of DIP

1.1.1 作业时间测定

采用秒表测时法对DIP产线的22个工位进行时间测定，连续测30次，所得数据采用6S法则剔除异常值，计算平均时间，再根据一定的宽放率计算标准时间，计算公式如下:①正常时间=观测时间×评定系数;②标准时间=正常时间× (1+宽放率)［8］。将标准时间作为每个工位的操作时间。测定及计算过程需遵循如下说明:

(1)评比系数根据作业员的作业熟练程度来定义，这里评比系数为1。

(2)根据具体作业内容，参照宽放率给定标准，设定该产线所有工位的宽放率为5%。

(3)观测次数为30次。

(4)每个单元时间只是纯作业时间，过程中如果有作业的停顿要排除在观测时间之外。比如:作业过程中与其他人谈话，造成作业停顿;作业过程中核对材料，造成作业停顿。

根据各工位的标准时间，绘制DIP产线平衡图，如图2所示。由此可见，该产线的各工位作业时间差别较大，生产资源分配不合理，需要重新进行分配，以达到平衡生产线的目的。

图2 改善前产线平衡图Fig.2 Streamline balance graph before improvement

1.1.2 产线平衡率的计算

根据1.2.1中计算的标准时间，计算产线平衡率，过程如下:

(1)生产线节拍的计算。产线中最长的工序时间就是节拍 (Cycle time，简写成 CT)［1］。该产线22个工位中，工作时间最长的是5D－Xray工位，为172.0s，即CT=172.0s。

(2)平衡率的计算。平衡率的计算公式为:平衡率=［各工序时间总和/(工位数×CT)］ ×100%。通过计算将各工序时间相加得到各工序时间总和为2780.8 s，则平衡率 =2780.8/22×172.0×100%=73.48%，不平衡率=1－73.48%=26.52%。由此可见，生产过程中有26.52%的时间被浪费，需要采取手段提高平衡率。

1.1.3 能力过剩工位分析

锁机构件一 (16工位)工时为70.4 s，清洁BGA(17工位)的工时为71.5 s，刮散热膏 (18工位)的工时为85.4 s，压散热片 (19工位)73.8 s，锁机构件VI(22工位)82.3 s。这5个工位的作业时间均远远小于CT=172.0 s，属于能力过剩工位，是导致产线不平衡的主要因素，需要重点分析。另外，产线的CT是5D－Xray(14工位)的172.0 s，是所有工位中耗时最长的一个工位，属于瓶颈工位，如果能够采取一定的手段将其生产时间有效缩短，将减少整个产线的生产时间。但是，该工位现有操作人员2人、额定操作人员2人，已经达到所需操作人员的极限，故不能通过增加人员的方法减少其生产时间;而通过增加设备来减少生产时间的方法不仅经济可行性有待商榷，而且一个工件在该工位的生产时间是确定的，并不会因为增加设备而使单个工件在一台设备上的加工时间缩短，即CT是不会改变的，增加设备只会减少在制品的积压，本文不做考虑。

1.2 现场管理问题分析

该公司电脑主板生产Ⅱ车间的生产现场主要存在问题如下:

(1)在取治具工位，由于零件的摆放不合理，不仅不便于操作人员的拿取，也不利于现场环境的整洁。

(2)FAE测试桌桌面杂乱，物品摆放没有条理，操作人员在进行作业时，要有寻找时间，存在浪费现象，需要进行改善。

(3)生产现场人员众多，由于分工不同导致信息传递不及时的现象时有发生，造成生产现场的一片混乱，不利于生产效率的提高。

(4)车间现场物品放置杂乱无章，没有固定的放置位置，导致材料、零部件、工装、夹具和量具等现场物品碰伤、挤压变形的现象时有发生。既影响产品的质量，也不利于生产效率的提高。

(5)过锡炉治具量产已3 a，部分治具已老化和损坏，为了防止生产过程中造成产品不良，故需对治具进行重新评估，购买新的治具，以保证生产的顺利进行。

2 主板生产车间现场改善及效果评价

利用“5W1H”提问方法结合“ECRS”原则，对问题工位进行改善，提高生产线平衡率。通过5S、目视管理、定置管理的实施，不仅可以减少操作人员的疲劳度，同时也可以改善现场的作业环境，一定程度上可提高整个车间的生产效率。

2.1 生产线平衡问题改善

对于能力过剩的16、17、18、19和22工位，由于其生产时间远远小于CT，故利用“5W1H”结合“ECRS”原则，通过提问的方式，对其进行取消、合并、重排和简化，达到生产线平衡的目的。由于16、17、18和19这4个工位都属于锁机构件，所以将它们进行两两合并。考虑到工序的前后衔接关系，将锁机构件一与清洁BGA合并成一个工位，由1人进行操作;将刮散热膏与压散热片合并，由1人进行操作。这样可以精简人力，减少在线WIP站，减少动作与时间的浪费。因为22工位与这4个工位没有直接关联 (直接的前后衔接关系)，且如果是16、17、18、19和22工位中的任意3个工位合并，其生产时间都会超过CT=172.0s，所以22工位不能与其它工位合并，仍旧独立存在。经过上述改善后，工位数由22减少到20，作业人数有原来的25人减为23人，精简人力2人。再次利用秒表测时法对各工位的时间进行测定，并进行1.1.1中的处理，得到如图3所示的改善后的产线平衡图。

图3 改善后的产线平衡图Fig.3 Streamline balance graph after improvement

重新计算改善后的产线平衡率。平衡率=(各工序时间总和/(工位数 ×CT)) ×100%=(∑ti/(工位数 ×CT)) ×100% =2778.3/20×172.0×100%=80.76%，不平衡率=1－80.76%=19.24%。平衡率由原来的73.48%提高到80.76%，生产效率得到进一步提升。

2.2 现场管理问题改善

针对车间现场存在的问题，通过实施5S、目视管理和定置管理对其进行改善，具体改善方案如下:

(1)取治具时，由于原来治具的摆放凌乱，不便拿取;通过5S中整顿的实施［9］，将不同尺寸、规模的治具放置到不同的位置，可以有效减少作业时间。整顿前后效果如图4所示。

(2)FAE测试桌的整理。通过5S中整理的实施，将要用的文件整理到文件夹内，根据工程师工作习惯将常用的万用表放于右上方，将小零件放于便于拿取的位置。整理前后效果如图5所示。

(3)针对产线信息传递不畅问题，采用目视管理中的看板管理。生产线上用到看板有两种:品质看板和电子看板。品质看板由班组长或品质小组人员填写，以便及时反映班组的作业情况和品质不良情况，将异常情况及时反映给相关单位，从而进行相应的改善控制，减少返修的浪费，如图6所示。电子看板用于及时反馈生产活动的信息，快速应变生产，准确的发布生产及运送工作指令使浪费最小化，如图7所示。

(4)由于生产现场的物品摆放杂乱无章，采用定置管理，用黄线定位，将物品摆放在相应的位置上，方便作业员取用。改善后效果如图8所示。

图4 整顿前后对照Fig.4 Contrast before and after SEITON

图5 整理前后对照Fig.5 Contrast before and after SEIRI

图6 品质看板Fig.6 Quality kanban

图7 电子看板Fig.7 Electronic kanban

图8 改善后的物品摆放Fig.8 Items placement after improvement

(5)治具评估。治具损坏，不但会使产品质量出现问题，也会延误交货的期限，给客户带来不便，影响公司的信誉。治具所需数量的计算公式为:治具数量 =距离长度/(转速*间隔时间/60)。治具需求数量计算说明如下:①DIP插件段人力规划为4人，从第5站开始使用托盘治具，共4站需要托盘治具;②过锡炉治具长度为670 mm;③安排于DIP第5站放置过锡炉治具;④过完锡炉后，PCB需要放置在台车上冷却5PCS。过锡炉阶段所需治具数量计算如表1所示。该阶段所需治具为4+2+4+3+10=23个，即需更新治具23个。

表1 过锡炉治具需求数量计算说明Tab.1 The calculation of the demand quantity of tin furnace jig

2.3 改善效果评价

通过实施上述改善，使工位数由原来的22个减少为20个，精简人力2人。以2000元/人·月计算，精简人力前人工成本为25×2000=50000元/月，精简人力后，人工成本为23×2000=46000元/月。每月节省人工成本50000－46000=4000元，那么一个季度节省的人工成本为3×4000=12000元，1年节省的人工成本为12×4000=48000元。平衡率由原来的73.48%提高到80.76%。同时由于5S、目视管理和定置管理的实施使得生产现场变得整洁一新，环境有所改观，信息的传递更为流畅，为实现更高的目标“一个流”的生产奠定了良好的基础。通过治具评估，对DIP产线所需治具进行了全方位更新，保证了产品质量和生产的顺利进行。将改善前后的重要参数绘制成表格，进行对比，见表2。

表2 改善前后重要参数对比Tab.2 Parameters contrast before and after improvement

3 结论

生产现场是企业利润的“第一生产场所”，可分为生产线和辅助设施两个部分。除了生产线上的各工位的操作内容安排是否合理、生产流程前后衔接是否得当外，现场安排是否合理、环境是否整洁、信息传递是否准确，都会对生产线流畅有一定的影响。本文通过运用工业工程中产线平衡的方法——工作研究和作业测定以及5S、目视管理和定置管理等现场管理方法对电脑主板生产车间进行现场改善，使其工人数减少、生产线平衡率提高、工位数减少，说明应用工业工程的方法对生产现场进行改善会收到良好的效果。

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