某水果分选机生产企业部装生产力改善研究分析 工商管理专业

目录摘要 1Abstract 2第一章绪论 31.1引言 31.2水果分选机概述 31.3水果分选机研究现状 41.4IE改善相关方法概述 51.5研究内容 6第二章理论方法概述 72.1Layout排布 72.1.1Layout排布概述 72.1.2layout重排的工具 72.2时间分析 72.2.1时间分析的方法及作用 82.3方法研究 82.3.1方法研究的特点及目的 82.4动作经济四原则 8第三章案例分析 93.1公司背景 93.1.1公司介绍 93.1.2产品介绍 93.2项目概述 93.3Layout分析 103.4问题分析 103.5物流分析 113.6时间分析 133.7布局改善 133.8工艺改善 143.9工序重排 193.10效果预估 20第四章总结 22参考文献 23致谢 24摘要生产力是衡量一个企业生产能力的重要指标，其受到多种生产因素的影响。本案例以昆山某水果分选机有限公司为研究对象，以提高生产力为目标，低成本自动化为出发点，在生产线现状分析和问题发现的基础上，从工艺改善、工装夹具设计、工序优化、产线瓶颈消除等多个视角着手，综合运用精益生产管理方法和工具、IE手法以及Pro/E和AutoCAD等绘图软件，对公司的两条生产线进行分析和改善，并通过MTM等手法对改善效果进行评估。通过一系列的改善活动最终提高了生产线平衡率，减少了操作人员的数量，提高了低成本自动化水平，有效地提升了企业的生产力水平，取得了项目预期成效。关键词：生产力；生产力改善；精益生产管理；水果分选机

AbstractProductivityisanimportantindicatorofanenterprise'sproductioncapacity,whichisinfluencedbyvariousfactorsofproduction.Thiscaseafruitsortingmachineinkunshanco.,LTDastheresearchobject,asthegoal,inordertoimprovetheproductivityoflowcostautomationasastartingpoint,andproblemsfoundonthebasisofcurrentsituationonproductionline,fromprocessimprovement,tooling/fixturedesign,processoptimization,productionlinebottleneckeliminationofmultipleperspectives,suchastheintegrateduseofleanproductionmanagementmethodsandtools,IEtechniquesandPro/EandAutoCADdrawingsoftware,toanalyzeandimprovethecompany'stwoproductionlines,andthroughtheMTMetctoevaluateimprovements.Throughaseriesofimprovementactivityeventuallyimprovethelinebalancerate,reducethenumberofoperatingpersonnel,improvethelevelofthelowcostautomation,effectivelyenhancetheproductivityleveloftheenterprise,hasobtainedtheprojectexpectedresults.Keywords:productivity;productivityimprovement;leanproductionmanagement;fruitsortingmachine.

第一章绪论1.1引言随着人们生活水平的日益提高，对生活中的一些品质要求越来越高。对衣、食、住、行等各方面都提出了更高的要求：人们希望能够穿更舒适的衣服，住最安全最可靠的房子，出行更加便利，当然最主要的，民以食为天，人们更希望能够吃到跟优质、更安全、更美味的食物。食物中相对于其他，水果的需求和要求要更高一点。首先水果富含多种维生素、膳食纤维和矿物质等，是对我们身体有益的食物。同时，水果的口感和香甜程度是大众选择的一个标准，水果分选机则可以将优质和可口的水果从众多水果中筛选出来以满足民众的需求。水果分选机结构和制造过程较为复杂，论文将对水果分选机部装生产力进行研究并加以改善，以达到提升生产效率和降低成本之目的。1.2水果分选机概述水果分选机的原理是，先将水果从机器的前端导入，使水果依次经过spectrim，和称重部分，在电脑按照分选水果要求经过信息处理以后，将每个编号的水果放到相应出口位置，最后由工人进行打包。如图1-1所示：图1-1水果分选机总览图其中spectrim（如图1-2所示）是水果筛选的核心部分，目前主要由新西兰工厂制造。图1-2spectrim设备图Spectrim通过一系列技术手段，获取水果的三数据，同时探测水果内部的完好情况，将这些数据同之后的称重数据进行分析后，就可以得出该水果的品质情况。1.3水果分选机研究现状目前，水果分选机主要分为：大小分选机、重量分选机、外观品质分选机和内部品质分选机。随着科技的发展，综合模式的分选机逐渐进入了人们的视野中。目前，我国具备先进水果分选设备的企业很少，有大型生产线的企业也仅仅是针对质量和大小进行分选，装备比较落后。因此，目前市场上销售的水果分选机主要是依靠机械配合人工的方式实现的分选。而这样做的缺点非常明显，就是效率低，人工成本高，而且有一定的局限性。没有高精度，高效率的分选能力。与此同时，如何落果也成为了一个亟待解决的问题，很多水果因为没有一个好的落果方式，损坏了水果。大小分选机：按照水果的大小进行分选，是应用最为广泛的分选机。主要的分选方法为筛子分选法、回转带分选法、辊轴分选法、滚子分选法等。其中滚筒式分选法是最优的一种分选方法。随着电子技术的发展，采用光电传感器或CCD摄像机对水果的大小进行测量判别由于其非接触性的计量的特点，已经成为此类分选机的研究热点。重量分选机：按照重量进行分选，早起利用杠杆原理进行分选，后随着计算机和传感器技术的发展，电子称重式分选机逐步占据主导地位。如今，具有更高精度、更高控制灵活度的微机系统重量分选机器，在以色列和美国等地已经有较为成熟的技术。而中国则因为设备操作复杂，成本较高，难以在国内推广使用。外观品质分选机：按照水果大小、表面完整程度、色泽、形状、成熟程度进行分选。现有的分选方法主要有：光电式色泽分选法和计算机图像处理分选法。色泽分选法主要是依靠不同颜色反射光的波长不同，从而对水果进行外观品质的筛选。而计算机图像处理分选法是利用计算机视觉技术一次性完成包括果梗、果形、水果尺寸、果面伤损、成熟程度等数据。目前计算机视觉技术在水果外部品质检测方面已经有了较为成熟的发展和应用。内部品质分选机：按照水果的糖度、硬度、酸度和内部缺陷等方面对水果进行分选。最开始水果的内部品质是依靠破坏性检验方法。变形法和声学法主要用于硬度检测；红外光谱法和核磁共振法可以测试糖度和硬度。后来，随着红外技术的不断发展，其在检测方面也取得了长足发展，形成了一套近红外光谱水果内部品质自动检测系统。核磁共振技术和电子鼻也有相应的发展应用。未来，人工智能技术的发展和图像处理技术的应用将为高效、高品质的水果分选提供发展方向和技术支持。1.4IE改善相关方法概述工业工程(industrialengineering,IE)产生于工业化高潮中的美国,以Taylor为代表的IE先驱们在当时大量生产的制造模式下,改进与创新了运作系统和作业,创造了一批至今仍在运用的IE方法与模型。IE经过一个世纪的历程,已从传统IE发展成为现代IE,并继续把制造业作为其应用和研究的重要领域。由于多种原因,直到近一二十年,IE才在我国逐步得到真正意义上的推广应用,但是,还有相当多的企业对其认识不足。反映在企业物流方面,从工厂设施布局到生产流程设计的一系列环节中,由于缺乏IE思想的指导,造成物流效率较低、成本较高、质量较差。为了解决这一问题，我们需要以IE为指导思想按照下列步骤逐一对现场进行改善：①数据收集：IE改善是基于现场实际的生产情况，所以了解目前现场生产状况。一切的改善都需要在此基础上进行。②数据初步分析：对①收集的数据进行初步的分析处理（现状分析），主要运用到的方法有时间测量、产线平衡分析、动作分析等。通过以上工具方法分析确定要改善的对象。再结合公司的发展策略以及要求确定此次改善的目标。③制定改善方案：结合所制定的改善目标，针对现场问题，以动传统的IE思想为基础，运用5W1H、精益生产等IE工具手法进行改善。④实施改善方案。⑤评价改善效果。⑥维持改善方案并做总结本文试图基于IE并通过实例对水果分选机部装生产力改善进行研究,探索改善的有效实用的方法。1.5研究内容本课题来源于某水果分选机器装配企业的生产车间，研究的主要内容是对该企业进行生产力的提升改善，其中改善过程运用了CAD等多种计算机辅助软件以及多种传统的IE理论和工具方法。通过对工序的重排以及现场布置的改善来实现最终生产力提升的目的。由于水果筛选机器产品复杂，涉及的零件众多，体积大，难度较大，故本课题将研究的对象主要放在为设备装配提供配件的部装部分。

第二章理论方法概述2.1Layout排布2.1.1Layout排布概述根据生产装配工艺以及产品的特点，为了使得现场排布更加具有统一性、移动距离最短，人流和物流畅通、产线具有柔性，同时又保证安全的目的，需要对存在问题的产线布置进行重新排布。常用的现场排布有：工艺原则布置、产品原则布置、成组单元布置以及固定工位式布置。企业需要根据不同的产品选择相应的布置。例如，企业产品的种类单一，但需求量较大时我们就需要选择产品原则布置；而当产品的种类较多，产量相对较少时，我们就可以采用工艺原则对厂区进行布置。只有合理的布置才能提供高效优秀的生产模式。2.1.2layout重排的工具随着计算机软件技术的发展，目前已经有很多成熟的软件支持layout重排。CAD已经非常广泛的运用于次。但唯一的缺点就是在多人一起讨论方案的时候不能及时更改方案。对此又一个更好的解决方案就是纸片模拟法。纸片模拟法是将现场图按一定的比例制作成纸片模型，然后在等比例的方格纸上进行layout调整。以前面做出的工序重排为基础，运用制片模拟调整出方案，如图2-1所示：图2-1纸片模拟法改善方案2.2时间分析时间分析就是针对时间及产出做定量分析，找出时间利用不合理的地方，从而进行改善的方法，是IE的一种基本方法。2.2.1时间分析的方法及作用时间分析的方法主要分为两大部分：直接法和间接法。直接法例如秒表测时、摄影法等；间接法包括MTM法、标准时间资料法等。进行时间分析的主要目的是为了①作为改善生产效率的重要手段。只有对有效的工作时间进行测量和制定标准，才能有效的鉴别出哪些时间是被浪费的，哪些时间是产生价值的；②作为设定标准工时的重要依据；③作为制造系统规划和改善的依据。主要体现在产线平衡分析和改善、作业方法的设定、设备投资规划以及操作者工作的内容方式；④量化作业者技能和管理水平。有了时间依据，就可以将作业者技能和管理水平进行量化评估；⑤进行前置成本分析。成本分析如果在作业后那么等到发现问题时，成本的浪费已既成事实，代价过大。如果有时间作为依据，那么就可以在作业完成前对成本进行前置的分析，这样既便于控制成本，同时也不会出现覆水难收的情况。2.3方法研究方法研究就是对现有的工作方法进行系统的记录和研究，从中发现跟有效更简便的工作方法。2.3.1方法研究的特点及目的方法研究是一个持续不断的工作，它是以最小的投入获取最大的利益为指导思想，发掘企业的潜力。相对于其他，方法研究更应该着眼于系统的整体优化，不论从程序分析、操作分析或者动作分析来看，都应该是以系统的眼光来看待。最终实现整体系统的最优。因此，方法研究在改善的过程中是十分必要且关键的。只有通过方法研究，才能改进产线的工艺和流程，才能对车间布局提出新的建设性的改善意见。从而带来更大的经济和非经济利益。例如通过改善提高了生产效率，同时又减轻了工人们的工作强度。2.4动作经济四原则动作经济原则是是作业能以最少的动作或者说最少的投入，产生最有效的效果。该原则是吉尔布雷斯（Gilbreth）提出的。在现场分析问题时，我们应该运用好此原则进行改善。其具体内容分为四大原则，三个方向，即减少动作次数原则、双手同时作业原则、缩短动作距离原则、轻松愉快的作业原则，同时，依据这四个原则，还应该在动作方法、作业现场布置、工装夹具与机器三个方向对作业进行改善。

第三章案例分析3.1公司背景随着企业飞速的发展以及市场的变化，旧的生产物流已经无法满足日益增长的市场需求。市场竞争的日益激烈和各类生产成本在内的提高。要想在这种形势下获利生存，就对企业的各项能力提出了更高的要求。物流系统所面对的是企业中各种用于生产或服务活动的物料，通过对其按一定计划，组织、配送和管理，来达到降低生产成本、提高服务水品的目的。对于生产物流而言，减少其成本大致从缩短物流时间、减少生产周期、优化生产工艺减少人员从而达到减少成本。对于大多数企业而言，减少生产物流成本便成了减少企业运营成本、提高效率的最主要最直接的手段。本文以昆山某大型水果分选机装配公司为例，对其进行了产线的改善，优化物流方式。以达到减少成本，增加利润的目的。3.1.1公司介绍该水果分选机有限公司（以下简称C公司）是一家新西兰创办的企业，主要生产大型筛选机器，其产品主要出口欧美等国家，公司位于中国江苏昆山市巴城镇。C公司全球业务处于市场绝对领先地位，特别是在北美和大洋洲、南非和南美市场的猕猴桃、柑橘、牛油果、樱桃和苹果等主要高端水果。C公司以客户为中心,紧密合作，进行跨越国界技术创新,寻找新的业务增长点。在中国，随着人们生活水平的持续提升和对高端水果的增长需求，中国将是该公司所追寻的一个爆炸性增长点。公司本着“顾客至上，诚信至上”的原则，与多家企业建立了长期的合作关系，且生产规模也在不断扩大。3.1.2产品介绍该产线的部装是负责生产水果筛选机器半成品零件的，共生产20多种不同型号的水果分选机器配件并发往不同的国家。物料数量因产品类型而异，简单的仅由一块钣金件和一组泡棉组成，复杂的则需要6-7种物料装配而成。质量在0.5-10Kg不等。3.2项目概述生产力是衡量一个企业生产水平的重要指标，生产力的提升对于企业生产规模的不断扩大以及生产效益的提升都有重要的意义。对于制造企业而言，销售部门提高销售额得到的利润称为第一利润;生产部门降低生产成本所获取的利润为第二利润;物流部门降低物流成本所获取的利润称为第三利润。这三个利润源注重于生产力的不同要素。[8]故本次项目，我将对企业半成品组装单元的生产力进行改进。公司基于产线现状希望能够从工装夹具设计和产线布局等方面进行改善，从而使生产力以及低成本自动化水平得到提升。3.3Layout分析某水果分选机半成品组装单元现场布局如下图所示：图3-1部装Layout图由布局图不难看出改线部装部分为孤岛单元式布置，当产量发生波动时，孤岛式单元柔性低的弱点就显现出来了，很难对人员调整和工序分配作出合理的调增。3.4问题分析通过头脑风暴的方法，进一步对现场进行了分析，发现存在如下问题：

表3-1问题清单类别工位工作内容问题描述改善方向1、制造过多的浪费①部分部装在制品过多工序重排，提高平衡率2、动作的浪费②部装ST-02转盘组装锁紧杆拧螺母手持，不易控制制作工装夹具，固定锁紧杆3、加工的浪费③部装ST-03铰链A、B、C组装限位块螺栓安装动作复杂设计工装夹具，使螺栓安装一步到位④部装ST-05支撑臂组装压床过多，动作繁琐，占用空间大压床合并⑤部装ST-06转子组装定子组装时动作繁琐，人员依赖性高采用自动压装⑥部装ST-05支撑臂组装齿轮箱上油量不好控制，动作复杂设计电动油刷另上油更方便4、搬运的浪费⑦部装ST-01转盘初步组装物料拿取时需弯腰，劳动强度大更改物料铁框的格局，使转盘立着放置⑧部分部装料架过大，存在空间浪费合理设计料架，去掉多余的部分，减少空间浪费5、不良品的浪费⑩部装ST-06转子组装转子压装检测设备老旧，精度低进行设备更新，并将轴承压装工序与其合并⑪产线ST-11集尘罩装配、贴标贴电动工具有时不好使，浪费时间定期检查维修设备6、库存的浪费⑫部分部装物料过多，堆积在一起加强看板管理7、等待的浪费⑬部分工位节拍不一致产线平衡，工序重排从问题清单中可以看出半成品组装部装存在的问题较多，而这也是我着重改善部装的主要原因之一。3.5物流分析分别对四个部装进行了物流分析，发现人员走动复杂，具体情况如下图所示：图3-2部装人流图进一步对每个单元的人员走动距离进行了测量，数据汇总如下：表3-2人员走动距离汇总表单元单元1单元2单元3单元4工序转盘组装6.5铰链ABC组装4.9电机组装8.1上护罩组装7.3转盘预装14.9铰链DEF组装5支撑臂组装8.1毂组装10.8下护罩组装6.9总计21.49.916.225从汇总表中可以看出，人员的走动存在距离过远问题。3.6时间分析首先对每个员工的工作内容进行工序划分，然后运用秒表测时的方法对每个员工的操作时间进行了测量并绘制出山积图，数据如下：图3-3操作时间山积图从图2-3中可以看出，三个工位的时间超过了目标周期时间，另外经过计算得出其平衡率只有74%，平衡率较低，远低于公司的预期。3.7布局改善纸片模型方案分析下面对这方案进行利弊分析。如图所示，为该方案的人流图。图3-4现场人流图下表为该方案的效果评估：

表3-3方案评估内容评估效果排布型式直线型人员减少一人搬运距离减少10.86米活动空间布局局促通过对该方案排布型式、人员、搬运距离和活动空间等方面评估，改善方案为直线型排布，且减少了一人，距离缩短了10.86米，因为物料的体积大，重量大，更短的搬运距离会节省更多的体力。缺点在于部装的活动空间过于局促。3.8工艺改善由于三个工位的时间超过了目标周期时间，所以针对这些瓶颈工序进行了以下方面工艺改善。改善点1首先对第一瓶颈，即第6工位进行工艺改善，该工位位于单元3，工作内容为电机组装，涉及部件耐压测试和电机组装。其流程程序图如下：图3-5电机组装流程程序图在实际操作过程中，该工作内容繁琐，对员工的依赖度比较高，而且耐压测试仪器老化，容易出现故障，浪费时间。改善方法：引进一台自动化设备，如右图所示，该设备可以同时进行耐压测试和电机机筒螺钉的安装，从而减少耐压测试故障所引起的不确定时间和螺钉安装的时间。自动化设备拟设计如下：图3-6自动化设备改善点2对第3瓶颈进行改善，该工位位于单元2，工作内容为铰链组装，涉及部件为限位块组装。限位块结构如下图所示：图3-7限位块实物对操作人员双手动作进行分析，如图3-6所示。根据双手动作分析，可以看出限位块在组装的过程中，左手需要一直持住，而且因为安装过程需要一定的精度要求，需要使螺栓露出两个螺纹，而枪枇达不到这种要求，所以员工不得不使用扳手手工操作，浪费了动作和时间。图3-8双手动作分析改善方法：制作工装使加工一步完成，所设计的限位块工装如下图所示：图3-9限位块工装如图所示，在使用时，将工装固定于桌面，然后将限位块倒扣于工装上面，工装上的两个凸起正好与限位块上的两个螺纹孔对应，起到了限位作用，而两侧斜面保证了枪枇在将螺栓打入后抵住螺栓，使其正好露出两个螺纹，这样便一次实现了限位块的组装，不需要更换工具。值得一提的是，这里之所以设计成斜面，一方面有利于限位块取出，如下图所示，另一方面也节省了材料。图3-10限位块斜面示意图运用MTM法对改善效果进行预估，如下表所示：表3-4改善效果对比限位块组装改善前名称编码TMU数量×频率TMU总数拿起限位块AA23535拿起螺栓AE2552110用手预拧螺栓ZB110220电动工具拧螺栓HB2602120拿螺栓至另一个工作台AA35050检查是否露出两个螺纹VA15230拿起扳手AA23535拧螺栓至两个螺纹HC1502×2200总数600时间21.6限位块组装改善后名称编码TMU数量×频率TMU总数拿起限位块放至工装夹具AE25555拿起螺栓AE2552110用手预拧螺栓ZB110220电动工具拧螺栓HB2602120总数305时间10.98从表3-2不难看出，改善后时间缩短了49%。改善点3:最后对第2工位进行改善，该工位位于单元1，工作内容为转盘组装，涉及部件为锁紧轴，如下图所示。图3-11锁紧轴员工在操作的过程中，左手需要一直持住锁紧轴，另一只手需要依次放入一个垫片和一个螺母，然后用枪枇将螺母拧紧，最后用锤子砸入旋钮盖。在组装过程中因为枪枇具有一定的扭矩，员工需要用力握住锁紧轴来抵消扭矩，而在人因的角度分析，这会加剧员工的疲劳，降低工作效率。改善方案：设计快夹固定住锁紧轴，以减少手持动作，快夹结构设计如下图所示：图3-12快夹结构图图中左侧为我设计绘制的三维图，右侧为制造出来的实物图。快夹固定于工作台侧面，由一个固定夹片、一个活动夹片和一个铰链四杆机构组成。在使用过程中，将锁紧轴放置于两夹片之间，铰链四杆机构将推动活动夹片以夹紧锁紧轴，这样便消除了手持动作，也减轻了疲劳。在快夹制造出来之前，运用MTM方法进行了效果预估，并在快夹制造出来后进行了秒表测量，其测量结果与MTM方法预估出来的结果相符，通过改善使得操作时间减少了16%。改善前后效果预估对比如下所示：表3-5MTM效果预估对比锁紧轴安装改善前名称编码TMU数量×频率TMU总数拿取锁紧旋钮至桌面AE25555拿取垫片放进锁紧旋钮AE25555拿取螺母放进锁紧旋钮AE25555拿取锁紧轴AB24545拿起锁紧旋钮组装件AG26565锁紧轴插进锁紧旋钮BB24545握紧锁紧轴与锁紧旋钮AG26565拧螺母HC27070拿取锁紧旋钮盖放至旋钮AB24545拿取锤子AA23535砸进锁紧旋钮盖ZA215345总数580时间20.88锁紧轴安装改善后名称编码TMU数量×频率TMU总数拿取锁紧旋钮至桌面AB24545拿取垫片放进锁紧旋钮AE25555拿取螺母放进锁紧旋钮AE25555拿取锁紧轴用夹具夹紧HC27070拿起锁紧旋钮组装件AG26565拧螺母HC27070拿取锁紧旋钮盖放至旋钮AB24545拿取锤子AA23535砸进锁紧旋钮盖ZA215345总数485时间17.463.9工序重排在进行工序重排之前，小组经过深入分析和研究，以及对时间和空间上的考量发现部装的三个工序可放入总装线进行组装，分别为：将锁紧轴组装放置于总装线2号工位，齿上护罩组装放置于总装线2号工位，护罩滚轮组装放置于10号工位。部分部装工序放置于总装线之后，便开始对工序进行重排，工序重排前后对比如下图所示：图3-13工序重排前后对比图从图中可以看出，工序重排后人员减