分装流水线结构设计和作业研究_流水线结构设计

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分装流水线结构设计和作业研究

案例介绍

一家以生产通信整机设备为主要业务的企业。近年来，为了适应快速发展的市场需求，十分重视新产品的开发，生产迅猛发展，生产的程控交换机及配套设备销往全国各地，市场需求量不断加大。但是，目前该公司的生产车间只具备年产10万门左右的生产能力，而且由于生产技术落后，生产设备和工艺装备陈旧，再加上以经验管理为主的落后管理手段，严重影响了生产效率的提高。其中，装配过程的劳动量占整机劳动量的80%，装配环节是关系到该企业产量和生产效率能否提高的关键环节。因此，要想提高市场占有率，就必须对装配工艺进行技术改造，提高商品的有机构成，并采用新工艺和新技术来实现扩大再生产，提高生产专业化和自动化程度，提高产品质量和劳动生产率，以适应现代生产经营管理的要求。装配过程实施流水线作业后，生产效率可提高2～3倍，使装配过程由经验管理向科学管理迈进了一大步。

案例目的1、掌握流水线生产的特征、优点、形式和组织生产条件。

2、掌握流水线生产主要参数的计算方法和实际意义。

3、体会实际组织流水线的流程和思路。

案例问题

1、分析流水线的优缺点及改善处理建议。

2、结合案例背景，谈谈流水线的结构设计方案。

3、结合案例，进行流水线作业的具体分析。

4、结合案例，对该流水线的生产效益进行评价和分析。

案例分析

1、流水线的优缺点比较分析和改善处理

（1）流水线生产的优点表现在：根据装配规程制定的流水线作业产量易于与计划一致；可以控制线体流动节奏，提高装配速度，缩短生产周期；各工序没有闲滞现象。在制品减少。货架和资产运转率提高；制造路线简单，生产工艺规程明确，易于管理；作业中搬运量的比例减少，生产效率提高；有利于保证产品质量；能充分发挥生产能力；能最大限度减少计数次数；能提高有关部门的管理水平。

（2）流水线生产的缺点有：若某工序发生故障，将导致后面的所有工序停工；因工序间的工作量不平衡而产生较大的平衡损耗；若作业中不稳定因素多，则流水工艺编制困难；计划与实施方面缺乏弹性，作业编制水平愈高，增强设备和人能力的弹性就愈低。

可以通过以下措施减少流水线生产带来的问题：定期检修线体；设置备员；设计线体时应考虑尽量减小作业者动作幅度范围，以减轻疲劳；工艺编制人员经常深入车间，及时调整和平衡工序间的工作量；在拟定生产纲领时，尽可能考虑长远发展规划，设备的潜能要适应生产发展的需要。

2、流水作业是按产品加工工艺的先后顺序排列工作，使加工对象依照一定的速度和顺序连续不断地被加工，或由从事加工的作业人员按规定的加工顺序和加工速度，在固定的加工对象上连续加工的一种先进的生产组织形式。根据该公司产品和流水作业的特点，装配流水线总的方案设计。要实现生产过程流水作业，除产品品种少、数量多等前提条件外，生产场地、先进的工艺装备和得以组成流水线的线体是不可缺少的条件。因此，能否成功地设计线体结构，直接关系到流水作业的效率和作业者潜能的发挥，能否最大限度地降低疲劳度，是生产效率能否提高的关键部分。

在分析了该公司实际生产状况的基础上，明确了所设计的流水线应具备以下工艺： ①根据分盘装配的特性，在流程安排时采用区域工序流水设置，正面为元件，反面为焊点。因此需要一种专用夹具，该夹具能沿Z 轴和X 轴自由翻转，并可在水平30°和50°处停止。②线体必须具备插接和焊接功能（即适应于波峰焊接前的人工插接）。③运行方式具有连续和脉动功能。④运行和停止时间可调。⑤具备排污功能。⑥具有风冷设施。⑦具有工艺图纸贴板。⑧座椅能自由升降和360°旋转。⑨具有防尘罩板、照明设施、料斗和工具柜。⑩配设半自动送锡焊轮。lv采用链传动拖动工装小车，环形传动。总体设计时，根据流水作业的特点和流水线的工艺要求，在比较了几种设计方案之后，决定采用环形带夹具小车无装置工作台自动驱动流水线方案。该方案可解决常用的皮带输送流水线惯性移位、环形手推车配工作台流水线手臂易疲劳的缺点，不仅适于动作均衡的脉动作业，也适于动作不均衡的连续作业。且夹具小车即是工作台，避免了大幅度的手臂运动，大大减轻了手臂的疲劳程度。该方案具有明显的优势，克服了其他流水线方案的缺点。

根据实际生产情况，该流水线线体设计参数要求如下：

①线体总尺寸，长×宽×高为19m×1.3m×2 m。②工位设置34 个（根据生产纲领确定）。③工作台尺寸，长×宽×高为1m×0.65m×0.75m。④高度调节范围为±0.05 m。⑤运行速度为1～15m/s。⑥节拍时间为0.01～30s。⑦传动方式为脉动、连续。根据工艺要求和设计参数的具体结构设计。该结构设计的主要特点为龙骨包边形式，即支架

18、支架拉杆

22、机头柜21和机尾柜2组成整个线体骨架；在支架上安装面板

16、装饰板15和底板24形成流水线主体结构；由顶棚撑杆4拉杆10和顶棚6组成线体顶棚结构，这种结构形式稳定性好，振动小，且外形美观，制造简单，安装方便。设置有升降螺杆19和地脚20，可以自由

调整线体高度。流水线中采用了夹具小车，为了装卸方便且能沿Z轴和X轴旋转，装持夹具与旋转轴完成X方向旋转，撑板以上部分通过轴承、碰珠与小车实现Z轴旋转。为了使夹具能在纯插件线上专用，在支撑上设有限位钉，以便需要时在水平30°或45°倾斜固定。流水线设计中的传动系统，主要由电磁调速电机、电机链条和导轨等组成。如果用链传动系，则链条太长，在工作时易在自重作用下下垂而无法正常工作，因此在传送链设计中采用导轨导向，这样链传动才平衡可靠。

3、该公司流水线作业具体分析

线体工艺流程编制中的分盘加工工序分析（指用户盘而言）要完成一块完整的分盘，其工作包括元件准备，印制板准备，装、焊元件和分测、终检四部分。因此，根据工作的性质，把整个分盘的工艺总流程分为三部分，由三个班组完成。考虑到目前该企业的生产批量和各环节的牵制，在编制流水作业工序时，应遵循下列原则：

（1）产品的各道工序周期作业时间大致相等。

（2）各道工序在周期作业时间内所在的工作场地一致。

（3）各工位按工序配置相应工装，并固定完成一定动作。加工对象按单向路线顺次移动，作业人员固定，不作整体移动。

（4）各道工序按一定节拍进行生产，即按一定的时间间隔投入和产出产品。根据上述原则，按照定量定性规律，由焊点的数量作定量分析，由焊接装配的难易程度作定性分析，按各工序周期均等原则，分设18 道工序。经实际运行后的实测曲线。计算流水作业工序编制效率：μ=Σti/（tp×N）=（Σti/N）/tp= ti/tp。式中，tp为节拍时间，N为总编制人员数，ti为工序的平均作业时间。可知，若要完成所有动作，节拍时间应定为7min，这样平衡所耗费的时间是相当惊人的，其编制效率为：μ=60.837×18×100%=48.3%。而通常各企业允许的最低编制效率为75%，低于该值的流水线被认为是不经济的，可见，按18人排工序是不适合的。若提高编制效率，以表1进行平衡（每日按7h工作计算）。

表1工序平衡表 调整工位/ 节拍时间总编制人

工位 /min 数/人

4.67 3.83 3.53 3.50 19 20 21 22 日产分盘量/盘 90 110 119 120 人均分盘量/盘 4.7 5.5 5.7 5.45 编制 效率/% 72.4 79.4 82 79

由表1可以看出，对于工位时间长的，采用加人平衡的方法对提高流水线编制效率有一定效果；但不是绝对的，当增至一定人数时其编制效率反而下降。例如，当人员增至21人时效率可达82%，虽已突破75%，但人均分盘量并不可观，其主要原因是，各工位时间档次高低相差过大，造成平衡损耗增大。为此，除对18个工位加人之外，同时对内部各工序重

新调整：工序2，3，4，5，14，15适当减少工作量；工序7，9，10，11，12，13适当增加上述转移的工作量。经过人员工作量平衡后的各工序时间。其编制效率为μ=50.423×19×100%=88.5%，可见，经过人员、工作量平衡后，编制效率增大，设置19个工位比18个工位明显占优势。随着人员的增加，总产量尽管可以提高，但人均日产量和编制效率均下降。因此，采用19个工位是合理且经济的工艺编制。

4、从经济角度来看，该流水线生产实际作业时间为t实=3min，则节拍时间t节=t实+ t裕=3.5min（这里t裕取0.5min），年产分盘量若按全年300d、每天7h计算，在仅开19个工位的情况下为7×60×300/3.5=36000块用户盘，相当于每年可生产500门程控交换机48387台（每台500台程控交换机分盘372块），而该企业原年生产能力在开一班且不加班的情况下仅为1万门程控交换机，具体比较如表2所示。

表2流水作业和批量作业的对比

作业形式

原批量作业

现流水作业 作业 人数 24 36 年产分盘日工作 量/块 时间/h 7440 36000 8 7 年人均 盘量/块 310 1000准备班17人 备注

通过综合比较可以发现，开通流水线作业后，人均每年可多焊分盘1000-310=690块，整个线体在开19工位的情况下，每年可多生产分盘690×36=24 840块。若按目前厂外协价每块加工费3元计算，每年仅此一项就可为厂里节资近7.5万元；若流水线34工位全部开满，仅开一班制，每年可为厂节资近15万元。

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