WH公司生产线平衡研究

邓义江

摘要：生产线平衡研究一直以来都是制造业生产车间提高生产效率的一项重要课题。文章以WH公司燃气采暖热水器产品生产线为研究背景，通过改进车间布局将总装流水线和离散部装生产区进行重组，使该生产线平衡率由改善前的65%提升到90.1%，从而达到改善效果。

Abstract： Production line balance research has always been an important issue in manufacturing production workshops to improve production efficiency. The article takes the production line of gas heating water heater products of WH company as the research background， and reorganizes the assembly line and the discrete part production area by improving the layout of the workshop， so that the balance ratio of the production line is increased from 65% before improvement to 90.1%， thus achieving the improvement effect.

关键词：燃气热水器生产线;车间布局;生产线平衡率

Key words： gas water heater production line;workshop layout;production line balance rate

0  引言

生产线平衡研究作为工业工程学科领域的一个重要课题已广泛运用于国内各制造业。生产线平衡研究主要是为了减少生产时间上的浪费，降低成本，提高质量和生产率。[1]杨坤运用工业工程方法对集装箱后端框装配线进行分析，同时运用Flexsim仿真软件进行改善从而提高了生产线平衡率。[2]刘雪豪采用动作研究和作业测定等方法对刹车助力器装配生产线进行研究从而提高了生产线平衡率。[3]周康渠通过秒表测时法和flexsim仿真技术对微耕机包装线进行合理排序，最终提高了该包装线的生产线平衡率。李柯运用0-1整数规划模型通过Lingo软件求出H公司生产线各工序的分配排布，减少工作站数量，进而提高了生产线平衡率，提高了生产效率。[5]夏绪辉对再制造拆卸服务生产线运用多目标优化模型，并提出了一种改进型教与学的优化算法，对比该算法与遗传算法以证明改进型的算法能够更有效的提高该类生产线的生产平衡率。[6]赵晏林运用遗传算法对某家具生产线进行分析研究，通过MATLAB编程得出最优生产线工序分布情况，从而降低生产节拍、提供生产线平衡率。[7]袁清和基于某煤矿主煤流运输系统，运用人机作业分析来降低瓶颈工序时间，将串行作业改为并行作业，降低作业人员的动作浪费，最终提高生产线平衡率。[8]林珊对某装配生产线运用六西格玛管理分析，从质量管理的角度分析，从而提升生产线平衡率。[9]

以上文献均利用了基础工业工程方法、仿真软件、算法模型进行生产平衡率优化。虽然国内外众多学者对于生产线平衡的优化所采取的方法逐渐往算法，计算机仿真技术方向进行研究，但是具体问题应当具体分析。仿真和算法由于生产系统的复杂性，往往存在增加约束条件，将模型过于抽象而使得模型的计算结果未能满足实际生产的需要。文章以WH公司燃气热水器生产线进行研究背景，以车间布局实际情况角度出发，与车间管理部门和作业人员运用基础工业工程的方法来改进生产线，从而提高生产线平衡率。

1  企业现状及问题分析

WH公司是国内A股上市公司，公司成立于1993年8月，已发展成为国内热水器、厨房电器、热水系统专业制造龙头企业，在顺德、中山、高明、合肥等地拥有七大生产制造基地，占地面积超过100万平方米，年产能超过1500万台。B厂区成立于2014年5月主要包括两用炉总装车间和配件事业部，随着煤改气政策的实施两用炉的市场需要也在逐渐增加，同时激烈的市场竞争使产品的利润空间越来越小，公司必须在增加产能的基础上通过降低生产成本，提升产品质量来应对市场的变化。

公司的两用炉产品具有多种规格，其中B202燃气采暖热水器在所有热水器系列产品中最具有代表性，该款产品的装配工艺成熟，订单数量最多，最具有代表性，所以本文选择B202燃气热水器的生产流程进行研究，对装配过程中的物料流和信息流进行分析和改善。两用炉主要由总装生产线和部装生产线组成，其中总装生产线是自动化流水线，部装生产线是手工操作，原材料零件一部分直接由仓库运输到总装生产线，一部分运输到部装生产线经人工组装完成后通过物料车运送到总装生产线旁的固定工作站，本文针对总装车间的总装生产线和部装生产线进行研究。总装线包括以下工序：①装底框总成，膨胀水箱;②装空气箱组件，风压开关，燃烧器总成，燃烧室组件;③装排烟罩组件，主换热器总成，燃烧室盖板，风机接头，采暖回水、出水管组;④装脉冲点火器固定板，插风机线、极限温控器和风压开关线;⑤装膨胀水管组件，底托盘组件;⑥插风压管，装循环水泵，比例阀总成;⑦装水泵出水管组，进气管管组，脉冲点火器总成，校紧螺母;⑧装空气箱右侧板总成，插线;⑨插线，装限流环，装電控盒总成;⑩固定电源线，接地线，扎线;11气密性检测;12装采暖供水管，压力表，卡式温度探头，空气箱左侧板，校紧螺母;13综合检测;14装空气箱盖板，防尘盖，胶粒，套外壳总成;15点防拆漆，贴电路图，装电控盒后盖，外壳总装;16电气检测;17清洁;18贴标签，外观检测;19包装。部装线包括以下工序：20外壳部装;21水泵部装;22主换器部装;23燃烧器组件部装;24燃烧室部装，燃烧室盖板部装;25显示盒部装;26盖板部装，左右侧板部装;27排烟罩组件部装;28空气箱部装。通过对总装线和部装线的各工序进行测定工时，将两类生产线各工序工时汇总后如表1所示。

生产线平衡率是衡量产品整条生产线各个工位工作内容分配是否合理的重要指标，通常用生产线平衡率的高低来判断是否需要改善。它的量化公式定义为：全部工作站时间总和Ti与瓶颈工作站节拍CT*工作站K的比值，其计算公式为：

2  车间布局改善及效果分析

燃气采暖总装车间的布局存在着一定的不合理现象，物流情况是，由供应商供货的原材料进入原材料仓库，原材料仓库将不需要部装的零件直接运往总装流水线，一部分由物料员运送到部装区，经过部装区加工以后放到特定的物流搬运车，根据零部件的特点不一样选用不同的运输设备，在由物料员运送到相应的总装工位，其中存在着必要非增值搬运的浪费，由于存在中间在制品，部装区员工生产过快就会造成大量的堆积，如果不能及时供应总装区相对应的工位，就会对总装区产生停线的影响。通过车间布局图和工艺程序图，该产品存在着7个部装区也就是说存在着与之相对应的7个总装工位，因为总装工位采用的是自动化流水线，所以有一道工序生产多余的产品或是缺料都会造成产线的停止。由于部装区采用离散型手工人工操作台，缺少标准化作业设备和条件，对于产品的质量会造成一定的影响同时在搬运过程中也会对产品质量产生影响。由于布局不合理同时也对工人的加工时间造成了影响，产生了一定量的浪费。

经过实际测量和数据表明总装流水线左侧具有将部装区每个工位嵌入总装流水线的空间条件，运用“5W1H”和“ECRS”分析技术将离散部装区的每个工位与对应的总装工位合并和调整排序。将离散型部装生产区和总装流水线合并以后，在原有总装流水线19个工位增加了两个总装工位变为21个工位，将部装工位由原来的9个工位减少到4个工位，此4个部装工位为总装流水线中的8个工位提供半成品，其中有4个总装工位与部装工位是通过直线型流水线和单元的方式共建，这4个总装工位与部装工位之间由通道连接没有搬运。

对于瓶颈工序综合检测工位进行分析。该工位主要是对产品质量进行全面的检测，工作内容多，需要人员与设备的共同配合来完成，对于检测设备和检测设备以前各个工位的操作加工设备都有严格的要求。对于综合检测工位前面的12个工位的一次产品合格率要求严格，一旦检测出问题产品不仅增加了综合检测岗位的工作时间同时需要返工或者重组，影响产品质量。对影响综合检测工位工时的因素进行汇总，增加检测时间的原因主要有检测设备本身工作效率的因素，员工技能不够熟练，产品质量问题是最重要的影响因素其中包括供水能力不足、启动故障、温度传感器不能正常工作、风压开关、风机或排烟系统故障、显示板故障、电源驱动故障等。

通过收集、记录、分析相关数据发现，造成综合检测岗位时间增多的原因主要有产品质量一次性合格率低、检测设备和加工设备效率低、工作人员相关技能薄弱，针对问题产生的原因采取针对性改善措施包括应用全面质量管理加强对产品重量的改善，采用全员设备维护提高机器设备利用率，加强对组织员工的培训提升操作能力和精益思想，改善后的瓶颈工位工作时间由原来的135秒减少为108秒。

综上，將总装生产线和部装生产线合并调整后的工位工时与瓶颈工位改善后的工时进行汇总，得出改善后工位信息情况如表2所示。

3  结论

①改善前产品总装生产线一共有19个工位、20名工业人员，各工位工时总和为1881秒，部装区一共有9个工位、10名作业人员，各工位工时总和为600秒，总装区和部装区一共有28个工位各工位、30名作业人员，工时总和为2481秒，瓶颈工位工时为135秒。改进前生产线平率为65.6%。②通过车间流水线布局改善和工艺流程重组、精益员工培养、设备全面维护等对企业进行精益生产改善，改善后总装流水线一共有21个工位、22名作业人员，部装工位有4个、5名作业人员，一共25个工位27名作业人员，工时总和为2433秒，瓶颈工位工时为108秒。改进后生产线平衡率为90.1%。③文章运用改进车间布局的方法来对WH公司燃气采暖热水器生产线进行改善研究，通过总装生产线与部装生产线的合并调整工位之间的距离来减少生产时间的浪费，从而提高生产线平衡率，并最终提高了产能。且生产线平衡率达到了90.1%，说明该布局方式是具有科学性和合理性，证明了该方法对于WH公司的生产线改进效果是很有效的。

参考文献：

[1]易树平.基础工业工程[M].机械工业出版社，2013.

[2]杨昆，任思达，李佳明，谢陈华.基于工业工程的集装箱后端框装配线的平衡[J].科学技术与工程，2018，18（35）：140-144.

[3]刘雪豪，黄哲宇，王秀红.刹车助力器装配生产线平衡与动作研究[J].河南科技，2018（11）：56-59.

[4]周康渠，杨坤，游思琦.HTBS微耕机包装线仿真与优化[J].工业工程，2019，22（01）：79-84，107.

[5]李柯.基于0-1整数规划的H公司生产线平衡率优化研究[J].内燃机与配件，2018（24）：143-144.

[6]夏绪辉，周萌，王蕾，曹建华.再制造拆卸服务生产线及其平衡优化[J].计算机集成制造系统，2018，24（10）：2492-2501.

[7]赵晏林，何晓艳，何洁.基于遗传算法的家具生产线优化设计[J].林产工业，2018，45（05）：59-64.

[8]袁清和，聂鹏辉，贾顺，任大伟，于文涛.基于均衡生产的煤矿主煤流运输系统关键工序效率优化[J].工业工程，2018，21（02）：47-54.

[9]林珊.六西格玛管理在装配线平衡中的运用[J].企业科技与发展，2018（03）：186-187.