基于标准工时MTM-UAS的发动机装配线优化技术研究

余雄风 黄涛 薛生梅 王攀401120) (重庆长安汽车股份有限公司,重庆

Automobile Technology & Material - - Special Topic - AT &M

摘要:针对发动机装配生产线的优化问题,以某发动机装配生产线热试后线为研究对象, MTM-UAS运用 方法设计出各工位的标准工时,同时将设计值与实际测量值进行对比验证,随ECRS后基于 处理方法进行工位优化,并在设计阶段提出优化配置方案,最后对优化方案结果27.73%进行了分析。分析结果表明:优化后的线平衡率和平均劳动负荷率分别提高了 和23.15%, 22.1%单班产能提高 。MTM-UAS关键词:标准工时 装配生产线 优化TH162 B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20180245中图分类号: 文献标识码:

1 前言

目前,企业以生产线为主要生产方式,通过调整生产线来最大化挖掘生产效率[1],同时制订合理的操作方法和标准作业时间,改善生产线平衡问题,从而使企业均衡生产[2- 3]。这不仅有利于保证设备、人力的负荷平衡,而且提高了生产力,满足了产能和低成本要求。

红翎等[4]通过对实际测量的标准工时进行分析,确定了瓶颈和不饱和工位,并对操作内容进行改善,优化了总装工艺;毛银等 [5] 基于工业工程

Industry Engineering,ie) ( 理论,对生产线的实际问题进行了系统分析,提出了完善方案;顾嘉等[6]基

Flexsim于 仿真软件进行了装配线的建模和分析,并对瓶颈工序提出了针对性的优化方案。然而, 现有研究大多是基于生产线投产阶段提出的改善问题,并没有在装配生产线前期设计阶段进行有

MTM效设计。基于此,本文提出一种标准工时UAS设计方法,并将其应用在某发动机装配线上,

ECRS设计出各工位的标准工时,同时,基于 工业工程优化技术进行工位撤并、瓶颈消除,并在设计阶段提出优化配置方案。结果表明,优化方案的实施可提高目标装配线的生产效率和综合效益。

2 MTM-UAS设计方法

工时研究能够对作业进行改善,提高人机利用率和生产线平衡率[7]。预定时间标准系统Predetermined Time System,pts) ( 是目前国际上公认的制定标准操作的先进手段[8]。其适用范围广、正确性高,同时通过事先的流程计划避免了事后Methods Time的劳动设计费用。方法时间衡量( Measure,mtm) PTS是 中应用最广泛的一种方法,它将动作流程分解成基本动作,每个基本动作都

1989—),作者简介:余雄风( 男,工程师,硕士,研究方向为发动机装配工艺与非标设计。

配有标准时值,时值是通过所考虑到的影响因素Universal Analyse预先确定的。通用分析系统( System,uas) MTM模块隶属于通用 过程模块系1统,如图 所示。等级层次(集成度)

UAS

模块包括够取和放置、放置、使用辅助工8具、启动操作、动作周期、身体动作和视力控制 种

UAS基本工序,本文在 基本模块上进行组合优化,

MTM-UAS制订了企业 标准工序模块系统,并将其应用到生产线设计中。其应用流程为: a. BOM标准工时设计。通过产品 表进行工艺粗排,对粗排工艺进行工位标准工时设计。b.优化标准工时。根据线约束关系优化工时、作业内容,调整线平衡率和劳动负荷率。c.工艺平面布局设计。根据调整后的工艺路线设计并优化工艺平面布局,得到人机工程符合率和人员定额等。

3 发动机装配线标准工时设计应用

3.1 发动机装配线工艺简介

30某发动机装配生产线年产能 万台,整线节39 s拍 。以发动机热试后线为分析对象,对其中半自动和手动工位进行标准工时设计分析,初排工1艺路线如表 所示。

3.2 工位标准工时分析

假设工位操作人员之间无熟练差异,操作环境一致,且一致性系数理想。将各工位装配工艺

MTM-UAS按照 模块进行拆分,拆分后的动作时间累积求和获得该工位的设计工时,将设计工时宽放后即为该工位的标准工时。工位标准工时计算

方法为:

=( i)( 1+ ε) 1) CT Σt + ΣPT - ΣST ( i i式中,为模块拆分后人工作业时间; ti PTI为工位自动设备作业时间; STI为自动设备和人工作业重合时间; ε为宽放率。

1 MTM- UAS对表 中各工位进行 标准工时分2析,得到发动机热试后线的标准工时,如表 所示。

2 HT- 012由表 可知,该热试后线只有 工位超39 s,过整线节拍 为瓶颈工位,影响整线产能,因此需要优化。同时,热试后线各工位标准工时不均HT- 024 20.68 s,衡,最小工时为 工位的 数值离散46.6%,率为 其影响了整线的线平衡,需对该线进

行优化改善。MTM-UAS HT-012运用 设计方法, 工位的标准3 3工时模块分解如表 所示。表 中工位标准工时CT) 50.2 S,MTM 880 TMU, 1 TMU= (为 时间为 其中0.036 s, 16.9%宽放率取为 。 4 3 MTM由表 可知,个工位的平均实测值与UAS 5%,方法设计值的误差小于 工程上可以接MTM-UAS受。因此,在前期设计阶段运用 方法可以有效得出工位标准工时。

4 装配线优化研究4.1 装配线优化准则

装配线平衡是衡量生产线工序水平的重要指标之一,装配生产线平衡率越高,则生产线发挥的效能越大[9]。其中线平衡率为: ΣT η= i × 100% ( 2) Tm·m

3.3 验证分析

在同种机型、同一操作内容、不同生产线下分HT- 009 HT- 010 HT- 017别测定 、 和 工位的实际作3业时间,每个工位测量 组数据,取平均值并分别4与设计值进行比较,结果如表 所示。 式中, Ti为第i个工位的标准工时; Tm为瓶颈工位

m= ΣTI/标准工时; P为装配线工位总数; P为整线节拍。

劳动负荷率是衡量人力负荷平衡和人力利用率的重要指标,劳动负荷率高,则生产线人员劳动效能大。劳动负荷率为:

θ = CT - PT + ST × 100% 3) ( P式中, PT为工位自动设备作业时间; ST为自动设备和人工作业重合时间。在保证部分作业元素之间装配顺序的约束关系后,装配线需满足以下条件:

a. CT≤各工位的标准工时不能大于节拍,即 P,且尽量相等并接近于节拍; b. m;尽量减小装配线的工位数量c.尽量提高线平衡率η和劳动负荷率θ。

4.2 ECRS分析法

ECRS Eliminate)分 析 即 取 消( 、合 并Combine) Rearrange) Simplify) ( 、重排( 和简化( 分析,它常用于生产工序优化,以减少不必要的工ECRS序、提高生产效率[10]。运用 分析方法对工序进行优化处理,对发动机热试后线的具体优化措施为: a. HT-012取消加注荧光剂工序。瓶颈工位 中13 s,加注荧光剂所用工时为 考虑到发动机热试时的抽检合格率,将荧光剂在热试前注入,通过热试将机油与荧光剂充分混合均匀,既满足工艺要求,也消除了该瓶颈工位。b. HT- 021 HT- 024合并 复拧进气歧管和 拆工HT- 028 HT- 029艺起动电机,合并 复拧连接管和HT-021 HT-024 HT-028复拧螺母。合并前, 和 、 和HT- 029 45 s 50.9 s,的总工时分别为为 、 合并后工38.1 s 39.15 s,2位的标准工时分别为 、 人作业减少1为 人作业。c. HT-012 HT-023 HT-014重排 和 工位。取消HT-012复拧高压油泵出油管,将其合并到 中。由HT-024于优化后的 需要复拧进气歧管螺栓,同时HT- 024 HT- 023优化的 已接近节拍,因此在 中增加旋转托盘作业。d. HT-028简化 中的使用多把电枪工序。优化HT-028后的 会使用多把电枪,考虑到换套筒的时2间,因此将其简化为该工位使用 把拧紧抢。调整39.15 s后的工位标准工时为 。ECRS运用 分析方法对工序进行优化处理,优化后的发动机热试后装配线各工位的标准工时如5表 所示。4.3 优化结果分析

6 6

优化前、后的对比如表 所示。由表 可知:发27.73动机热试后线线平衡率提高了 个百分点,各2);工位负荷更为均衡;劳动负荷率大幅提高(见图 线工位数和人员定额均降低,大幅降低了物资和人

10.2%,力成本;线总工时减少 产线效率得到较大提

50.2 s 39.15 s,升;瓶颈工时由 降低为 单班产能得到较大提升。

4.4 优化实施效益

7h优化设计方案投入生产以后,产线单班 可142 170.4增产 台,增加产值 万元。优化方案无需新2增设备投入,同时可缩减 个工位,减少了物资和人力成本。故优化方案可以极大提高发动机装配线的线平衡率、劳动负荷率、单班产能和综合效益。

5 结束语

在装配生产线前期设计阶段,对标准工时进行设计并优化可提高产线效率和综合效益。本文

MTM-UAS以发动机热试后线为研究对象,运用 方

ECRS法进行了标准工时设计。并基于 处理方法对装配线方案进行了优化,分析结果表明,装配线优化后,线平衡率和平均劳动负荷率大幅提高,优化方案极大提高了生产线综合效益。

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