板式定制家具生产线平衡优化.pdf

Furniture107企业管理家具2023年第4 4 卷第3 期Furniture2023Vol.44No.3第4 4 卷第3 期板式定制家具生产线平衡优化潘雨婷1，熊先青1，张江？（1.南京林业大学家居与工业设计学院，南京2 1 0 0 3 7；2.浙江云峰莫干山家居用品有限公司，湖州3 1 3 0 0 0）摘要：对M公司板式定制家具生产线的瓶颈工序进行优化，以改善车间生产线不平衡问题。通过汇总板件加工流程中各工序的平均作业时间，找出耗时最长的瓶颈工序并作为研究对象，然后通过秒表测时法总结出操作员与设备在一个加工周期内的作业情况，通过分析发现人员与设备协同工作效率的提升方向。根据ECRS原则优化操作流程，从生产系统模式、操作区域设计和操作流程3 个方面提出优化方案。采用以上方案后，瓶颈工序的平均作业时间从8 2.9 8 s减少至50.3 9 s；生产线平衡率从56.54%提升至6 8.50%。由此可见，以上方案对规范员工操作、提升生产线平衡以及提高生产效率方面具有显著作用。关键词：瓶颈工序；人机协作；生产线平衡；板式定制家具中图分类号：TS664文献标识码：A文章编号：1 0 0 0-4 6 2 9(2 0 2 3)0 3-0 1 0 7-0 4DI10:10.16610/ki.jiaju.2023.03.022Balance Optimization of Customized Panel FurnitureProduction LinePAN Yuting,XIONG Xianqing*,ZHANG Jiang(1.College of Furnishings and Industrial Design,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China;2.Zhejiang Yunfeng Moganshan Household Products Co.Ltd.,Huzhou 313000,China)Abstract:In order to improve the unbalanced production line in the workshop,the bottleneck process of M companyscustomized panel furniture production line was optimized.By listing in the process average operation time of each pro-cess,the most time-consuming bottleneck process was figured out.Then through multiple observations,the operators andequipment in a processing cycle were summed up.Through the analysis,the improvement direction of the man-machinecoordination was determined and optimized according to the ECRS principle.Finally,the optimization scheme was pro-posed in aspects of production system mode,operation area design and operation process.The average operation time ofbottleneck process was reduced from 82.98 s to 50.39 s.The balance rate of production line increased from 56.54%to68.50%。T h e o p t i m i z a t i o n s c h e m e h a s a s i g n i f i c a n t e f f e c t o n s t a n d a r d i z i n g e m p l o y e e o p e r a t i o n,i m p r o v i n g t h e b a l a n c eof production line and improving production efficiency.Key words:bottleneck process;man-machine collaboration;production line balance;customized panel furniture为满足市场对个性化的需求和提升企业竞争实力，家具企业采取多品种小批量的生产方式。实际生产中为减少浪费以及提高效率，采用多个订单揉单生产1-2 ,将形状、尺寸及加工工艺相似的产品按技术要求和规范分类成组,形成产品族3 ,在实际订单排产中同一产品族的产品多一起流转，当某个工序效率低下时，易造成前端工序的暂存区积压大量产品，多个订单发货延误，从而使企业蒙受巨大损失。因此为保证企业车间持续正常运作，必须建立一个高效且稳定的混流生产线4 。中小型定制家具企业由于车间整体自动化、智能化水平较低，各工序生产需依赖设备操作者5。相比于更换设备和厂区重新规划的投入，在现有条件基础上对工序局部进行调整并优化人员操作的方法更经济。以M公司板式定制家具生产线为研究背景，通过人机协作分析发现问题并进行优化，从而改善生产线平衡。希望对行业中小型企业的生产线改善提供一些思路。1生产线平衡现状分析板式定制家具生产线包含5道工序，分别为开料、封边、加工中心、分栋以及检验包装。为提高基金项目：“十三五 国家重点研发计划项目（2 0 1 8 YFD0600304）。作者简介：潘雨婷（1 9 9 7 一），女，硕士研究生，研究方向为家具设计与工程。E-mail：p d t 1 1 2 3 1 6 3.c o m。通信作者：熊先青（1 9 7 5一），男，教授，研究方向为家具设计与工程、家具智能制造。E-mail：9 6 x i o n g 0 4 50 s i n a.c o m。引文格式：潘雨婷，熊先青，张江.板式定制家具生产线平衡优化.家具，2 0 2 3，4 4（3）：1 0 7-1 1 0，57.1083FurnitureFurniture2023Vol.44No.3企业管理家具2023年第4 4 卷第3 期原材料利用率和生产效率，企业采用揉单生产模式，即将多个订单包含板件按工艺路线、原材料、工期等条件进行拆分重组形成多个分堆。在实际调研中发现企业大多存在个别工序待制品堆积和频繁加班的情况，生产线不平衡问题较为严重。以A公司涉及的门板生产线的所有加工工序为研究对象，通过秒表测时法测得各工序加工板件的平均时间，从工序优化的角度提升生产线平衡率。实地测算后得到各工序的作业时间（表1），将数据带入生产线平衡计算公式8 ：生产线平衡率=各工序作业时间总和（生产节拍工序数量）1 0 0%其中生产节拍是指生产线上作业时间最长的工序作业时间。计算得出优化前该门板生产线的平衡率为56.54%。根据生产线不平衡损失率的公式8 生产线不平衡损失率=1 生产线平衡率计算出该生产线不平衡损失率达到4 3.4 6%。将表1 数据绘制成各工序作业时间柱状图（图1）。由图1 可直观发现，门板生产线的加工中心工序作业时间是所有工序中最长的，且与分抹和检验包装的作业耗时差距较大，是影响生产线平滑生产的瓶颈工序。生产线平衡要求生产线上各工序作业时间均衡，瓶颈工序与其他工序作业时间差值越大，生产线不平衡损失越大，因此改善加工中心的作业方式以减少工序作业时间是提升门板生产线平衡率的关键。表1 优化前门板生产线各工序作业时间Table 1 The operation of each process in the door panelproduction line without optimization序号工序名称平均作业时间/s1开料56.222封边58.983加工中心82.984分栋21.425检验包装15.012板式家具生产线的瓶颈工序分析加工中心工序作为门板生产线的瓶颈工序，每块板件的平均作业时间达8 2.9 8 s，相较其他工序耗时长，对生产线平衡影响较大，可以从操作分析和动作分析两个角度进行研究9 门板生产线的加工中心作业模式是一人操作一台设备，完成板件的打孔和开槽工艺。通过实地调研，加工中心工序的作业流程总结为：板件以分堆形式流转，实际生产中操作者需完成板件分堆传输，然后进行3 1 次板件加工操作，最后将板件分堆运送至暂存区。由于板式定制家具产品尺寸多样且随意，工序每次加工的板件尺寸不相同，作业动作是连续且不完全重复的动作。因此，调研采用秒表法，对连续作业中的员工操作进行多次重复观测后取平均值，作为该工序的作业时间。考虑到观察样本越大，观测结果越准确，但会消耗巨大时间和精力，调研以一个3 1 件板件的分堆为一个观测单元，对工序动作进行划分，每个动作时间定义为2 0次观测的时间均值，以确定工序人机作业情况(表2)1 0 9080706020100开料封边加工中心分栋检验包装工序名称图1 优化前门板生产线各工序作业时间柱状图Fig.1 Unoptimized operation time histogram of doorpanel production line由表可知，加工1 件板件时操作者空闲3 5s，设备空闲3 2 s，分别占加工时间的4 8.6 1%和4 4.4 4%，具有很大改善空间。一个分堆中一块板件的加工时间为7 2 s，因此加工一个分堆板件需要2 2 3 2 s。调研测得作业前找寻并传输板件分堆耗时1 9 6 s，加工完成后将分堆送至暂存区耗时1 4 4 s，整个流程耗时2 57 2 s。由此可知，分堆运输耗时占总流程的15.23%，此环节是不产生收益的，且造成设备等待，还会降低生产效率，应该消除。3瓶颈工序优化策略3.1生产系统的优化目前车间采用推动式生产系统，各工序按照各自生产计划完成生产任务即可，导致在车间存在大Furniture109No.3企业管理家具2023年第4 4 卷Furniture2023Vol.44第4 4 卷第3 期量物料暂存区，同工序间沟通不畅，需要设备操作者前往前端工序的加工品暂存区寻找板件并拖回，加工完毕后再送至下一暂存区，造成时间浪费。为减少设备的等待时间，提高设备的生产效率，可以在工序间设置电子屏以显示目前工序的制品加工进度以及之后加工计划，增设专门人员运送物料以及协调工序间的加工进度，加工中心作业效率即可提升1 5.2 3%表2 优化前人一机协作表Table 2 Human-machine collaboration table without optimization序号操作者设备时间/s1双手从地面辊筒拿取板件，确定二维码位置空闲22转身拿手持扫描枪，转身扫描板件上二维码识别二维码，显示加工信息43转身放置手持扫描枪并查看电脑屏幕空闲O24双手搬板，走至工作台空闲45正反查看板件正反及封边有无质量问题空闲36将板件放至工作台并调整横梁空闲77踩下脚踏真空开关真空吸附板件18走至电脑，按下启动按钮空闲49空闲进行打孔、开槽作业3510走至工作台双手拿取板件空闲411搬运板件放至地面辊筒空闲O412走至待加工分堆空闲2总计72其次，由于实际生产中员工没有提高效率的意识，认为不闲着就好，于是不管板件分堆整体的加工工艺要求而盲目找板件加工，遇到实在无法加工的再挑选出来。这会导致设备的等待和车间生产线路的混乱，给问题板件追溯也增加难度。需要加强员工的作业培训，同时优化生产计划的算法，及时更新设备信息3.2操作区域的优化待加工板件的存放区是在地面辊筒上，由于离地高度小，操作者在每次取板件时都需要弯腰且板件大而重