單件流 電機生產(chǎn)中的應用

1、生產(chǎn)線設(shè)計中人因工程的應用-伺服電機生產(chǎn)線中的CELL模式工業(yè)工程三班 韓風順(1140242062) 崔友志(1140242058)李煒(1140242067)一、 生產(chǎn)線建立的背景-機器人與伺服電機 近年來中國工業(yè)機器人銷售處于快速增長階段，2013年中國已成為全球第一大工業(yè)機器人市場，購買機器人數(shù)量超過3.6萬臺，超過日本、美國和德國。機器人產(chǎn)業(yè)壯大，需要在伺服、集成控制等領(lǐng)域相繼取得突破。其中，作為目前國際機器人市場的4大巨頭之一，迄今為止，A公司機器人中使用的伺服電機全部采購自外部，其中包括其在機器人領(lǐng)域最大的競爭對手-安川電機。所以，作為A公司長期戰(zhàn)略的一部分，公司決定向機器人的心

2、臟，伺服電機領(lǐng)域進行業(yè)務(wù)拓展。目前，國外品牌占據(jù)了中國伺服電機市場近75%的市場份額，品牌市場主要來自日本和歐美。其中，日系產(chǎn)品以約45%的市場份額居首，其著名品牌包括松下、三菱電機、安川、三洋、富士等。但是，其中A公司作為國際輸配電行業(yè)的領(lǐng)頭羊，在該領(lǐng)域完全是一片空白。 圖表：2014年伺服電機企業(yè)所占的市場份額餅圖但是，隨著國內(nèi)裝備制造業(yè)整體性的產(chǎn)業(yè)升級，其自動化、數(shù)控化、智能化的發(fā)展方向為伺服電機產(chǎn)品提供了十分廣闊的市場空間。伺服電機行業(yè)和產(chǎn)品符合國家產(chǎn)業(yè)政策所鼓勵的發(fā)展方向，因此，A公司需要擴大生產(chǎn)能力以鞏固其在機器人市場的領(lǐng)導地位，滿足未來市場需求的增長。伺服電機處于具備高科技含量的

3、行業(yè)，必須不斷加強研發(fā)投入力度和研發(fā)能力，才能持續(xù)增強核心競爭能力。針對伺服電機行業(yè)特點和企業(yè)的未來發(fā)展戰(zhàn)略， A公司決定在上海建立伺服電機生產(chǎn)線，以滿足日益增長的中國市場對機器人的需求，同時作為其全球基地的一部分，供給國外市場。二、生產(chǎn)線流程建設(shè)伺服電機生產(chǎn)線采用柔性、半自動化的生產(chǎn)方式，以適應公司無刷電機系列化生產(chǎn)的要求，同時保證關(guān)鍵工序的生產(chǎn)穩(wěn)定性和一致性。下面重點對伺服電機生產(chǎn)線主要產(chǎn)品工藝流程介紹如下：根據(jù)上述的工藝流程及A公司在該領(lǐng)域的經(jīng)驗，公司管理層決定生產(chǎn)線以電機裝配為主，主要原材料及不見外購的方式進行生產(chǎn)。其中，所有的設(shè)備必須滿足下列要求：1） 適應連續(xù)化生產(chǎn)要求，根據(jù)設(shè)備的

4、生產(chǎn)（加工）能力，實現(xiàn)生產(chǎn)均衡能力流程，主輔設(shè)備相互配套，系列產(chǎn)品通用。2）在保證儀器設(shè)備生產(chǎn)性能的條件下，立足國產(chǎn)和配套就近原則，力求經(jīng)濟實用，方便維護保養(yǎng)。根據(jù)生產(chǎn)線確定的主要產(chǎn)品，對生產(chǎn)線需求配置整理 生產(chǎn)線建設(shè)，是公司改變傳統(tǒng)生產(chǎn)運營模式的轉(zhuǎn)變，需要建立科學、動態(tài)的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理方法。以市場為導向，牽引工作重心，合理組織生產(chǎn)線線建設(shè)，量力而出，精打細算。充分調(diào)研線上項目，有序安排，利用江浙滬地區(qū)的技術(shù)、資源、人才優(yōu)勢，將產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)控制好，提高生產(chǎn)線管理運行效率，人盡其才，協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)。 基于上述的原則，并且結(jié)合目前世界上先進伺服電機企業(yè)的生產(chǎn)模式的學習，公司決定整條生產(chǎn)線的設(shè)計

5、必須采用Cell模式，即單元式生產(chǎn)，詳見第三節(jié)。三、生產(chǎn)線設(shè)計的基本理念-Cell單元式生產(chǎn)模式何謂單元式生產(chǎn)模式，它有什么特點，相較于傳統(tǒng)的流水線，它有哪些優(yōu)勢？首先，單元生產(chǎn)方式比流水線式生產(chǎn)方式每個生產(chǎn)單位的作業(yè)者人數(shù)大為減少。電子產(chǎn)品的流水線一般作業(yè)者人數(shù)為幾十人，視產(chǎn)品復雜程度及裝配工序多少有差異。而采用單元生產(chǎn)方式時，每個生產(chǎn)小組的作業(yè)者人數(shù)通常只有10人以下，極端化的單元生產(chǎn)方式甚至由1人完成全部工作。其次，單元生產(chǎn)方式比流水線生產(chǎn)方式每個生產(chǎn)單位的工作臺面積小得多。作業(yè)者圍在較小的工作臺（通常為圓形）周圍工作，每個工作臺面積通常為幾平方米，常用的為2平方米左右。而流水線生產(chǎn)方式

6、的工作臺面積通常都要幾十平方米（面積工作臺寬度×傳送帶長度）。第三，流水線生產(chǎn)方式下需要的傳送帶在單元生產(chǎn)方式下不再被需要。但是，在上述不同背后，單元生產(chǎn)方式與流水線生產(chǎn)方式仍然有一個最大的相同，那就是它們都采用工作分工和流水作業(yè)方式。也就是說，單元生產(chǎn)方式并沒有拋棄流水線生產(chǎn)方式所基于專業(yè)化分工獲得效率提高的原理。所謂“極端化的單元生產(chǎn)方式可以由1個人完成全部作業(yè)”的說法，在實際生產(chǎn)中是概率極小的。單元生產(chǎn)方式只是把原來較細致的分工變?yōu)檩^粗的分工，原來數(shù)十個工位流水作業(yè)完成的工作，在單元生產(chǎn)方式通常由35人完成。到這里，我們再來分析一下單元生產(chǎn)方式相對于流水線生產(chǎn)方式的優(yōu)勢。 首先

7、，就是它對生產(chǎn)規(guī)模有更強的靈活性。流水線生產(chǎn)方式最適合大規(guī)模生產(chǎn)，對于小批量、多品種生產(chǎn)沒有效率優(yōu)勢。而A公司的生產(chǎn)線所面臨的市場情況恰恰不是少品種、大批量，而是更顯著的客戶個性化需求導致的多品種、小批量。事實上，單一品種的生產(chǎn)在亨利·福特時代的后期就已經(jīng)行不通了，福特本人最終也放棄了只生產(chǎn)一種T型車的政策，被迫轉(zhuǎn)而生產(chǎn)多幾種車型。20世紀末，小批量、多品種的趨勢更加明顯。顯然，單元生產(chǎn)方式相比于以傳送帶為特征的流水線生產(chǎn)方式更能適應小批量、多品種的環(huán)境。如果客戶的訂單批量下，那就由一個或少數(shù)幾個單元生產(chǎn)就可以了，如果客戶的訂單批量大，就多增加幾個單元以提高生產(chǎn)能力，非常靈活。 其次

8、，生產(chǎn)所需要的設(shè)備投資大為減少。尤其是相對于日本企業(yè)一貫追求的機器自動化，單元生產(chǎn)方式以人和通用工具（例如那些“機關(guān)”）為主，只需要很少的設(shè)備投資，就可以滿足各種生產(chǎn)的要求。這一點非常重要，非常符合他強調(diào)的“現(xiàn)金流”經(jīng)營，要保持良好的現(xiàn)金流，當然應該少把先進投入到那些難以變現(xiàn)的、昂貴的、重厚長大的自動化設(shè)備上。 第三，從工業(yè)工程專業(yè)的角度看，單元生產(chǎn)方式由于工序的分解比傳統(tǒng)流水線式生產(chǎn)時的分解要粗得多，不必為了追求分工的專業(yè)化效率，但是可以換到分工的更加均衡，也就是流水線生產(chǎn)的“平衡率”的提高。也就是，盡管專業(yè)化分工的效率有所下降，但是協(xié)作的整體效率卻可能提高。更何況，流水線生產(chǎn)方式下過細的工

9、序分解經(jīng)常會把本來有機連結(jié)在一起的、流暢的動作組合強行拆開以迎合“節(jié)拍”的需要，單元生產(chǎn)方式可以最大程度地避免這種生硬的“分解”。 第四，單元生產(chǎn)方式下，作業(yè)者需要做較復雜的操作組合，而不是原先很簡單、重復性的枯燥操作，使得作業(yè)者工作的趣味性提高，更重要的是，單元生產(chǎn)方式的實施往往需要作業(yè)者小組一起自己研究如何更好地工作，每個作業(yè)者從中體會到的參與感、挑戰(zhàn)感和滿足感是在流水線式生產(chǎn)方式下不可能體會到的。當然，通過主動地參加研究如何改善工作，工人們得到的技能提升也是非常顯著的。正是在這個意義上，一些媒體認為，單元生產(chǎn)方式將原來流水線生產(chǎn)方式下的“片面人”變成了“完整人”，帶來了工業(yè)社會生產(chǎn)線上“

10、人”的復歸。 第五，單元生產(chǎn)方式下，因為傳送帶不再需要了，而節(jié)省了面積。福特很強調(diào)傳送帶對流水線生產(chǎn)方式的重要性，并將它作為三個主要原則之一，因為它替代了原來耗費人的時間、力氣的搬運活動。但是在單元生產(chǎn)方式下，工作臺的面積并不大，作業(yè)者們圍坐在工作臺四周，每個作業(yè)者裝配后的在制品被放在他很方便的地方，通常是由前方，而處在他的下一道工序的作業(yè)者也可以很自然地、方便地拿到。因為搬運的距離完全在每個作業(yè)者手臂夠到的方便的范圍內(nèi)，也就根本不再需要傳送帶來完成搬運。與傳送帶相應的無人幫運系統(tǒng)也沒有什么用武之地了。經(jīng)過幾個月的反復的論證及研究，A公司對生產(chǎn)線的規(guī)劃如下，圖中所示為生產(chǎn)線裝配區(qū)域的平面布置圖

11、。上圖中，開始位置的員工收到檢測完成的定子和套入L端蓋的轉(zhuǎn)子后，第一步就是在轉(zhuǎn)子插入設(shè)備上將對其插入對應的定子內(nèi)，該動作完成后，可以立刻將其放在其右手邊的琨道線上，第二個員工可以馬上將已經(jīng)準備好的剎車組件裝配到轉(zhuǎn)子上，然后壓入調(diào)整墊圈，調(diào)整剎車位置，并固定螺栓。結(jié)束后，將其輕輕往前推，電機就會來到琨道線的拐角處，NL端蓋安裝位置的員工拿到電機，快速裝配好NL端蓋，涂膠，調(diào)整位置，擰緊螺栓，流入下一道工序-插座安裝。這樣一個U型區(qū)域，每個班次可以完成大概50-60臺左右的伺服電機安裝，整個區(qū)域只需要8個人。除了相關(guān)的測試設(shè)備，其余的僅僅是常用的手動工具，無任何昂貴的自動化設(shè)備及流水線。同時，正如

12、上面圖所顯示的那樣，整個裝配單元采用U型布局，其中主要的伺服電機裝配工藝全部在滾輪線上完成，不但減少了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，還大大節(jié)省了整個生產(chǎn)線所占用的面積。生產(chǎn)線投入運營后，最常見的場景就是U形的工作區(qū)域內(nèi)，幾個人組成的工作單元完成全部的組裝工作。沒有了流水線，沒有了無人幫運機，也不見了自動化倉庫，單元式生產(chǎn)開始成為新的選擇。單元式生產(chǎn)實施后，員工的作用日益顯著。在單元式生產(chǎn)方式中，勞動者們不是固定在一個位置上，只簡單地重復安裝或插裝某些零部件，而是在同一位置上組裝完整一件完全的產(chǎn)品。在這樣的生產(chǎn)方式中，勞動者們可以根據(jù)組裝需要及自己在組裝中得到的體會和經(jīng)驗，選擇、調(diào)整和改進組裝操作過

13、程，代替了在一個移動流水線上只是機械被動地安裝不同的零部件的方法。一件完整的產(chǎn)成品不是通過所有勞動者的配合來完成，而是由幾個勞動者（小團隊或小單元）合作，甚至于可以從一個勞動者手中產(chǎn)生，專門化或?qū)I(yè)化被綜合化或整體化代替。另一方面，流水線也不再需要了，取而代之的是工作臺。工作臺的面積并不大，只有幾平方米，最小的為2平方米左右。幾個作業(yè)者（通常為10人以下）圍坐在工作臺四周，每個作業(yè)者裝配后的制品被放在他很方便拿到的地方，一般是右前方，而處在他的下一道工序的作業(yè)者也可以很自然地、方便地拿到。因為搬運的距離完全在每個作業(yè)者手臂夠到的方便的范圍內(nèi)，也就根本不再需要傳送帶來完成搬運。與之相應的無人幫運

14、系統(tǒng)也被手動推車取代了，同時也節(jié)省了大量原用于生產(chǎn)的空間。四、Cell單元式生產(chǎn)的集成思考單元式生產(chǎn)方式實質(zhì)上是在吸取了流水線生產(chǎn)方式關(guān)于工作分工和流水作業(yè)的優(yōu)點上演化而成的。在去除原有的傳送帶情況下，單元式生產(chǎn)并不排斥專業(yè)化分工，只是把原來較細的分工變?yōu)檩^粗的分工，原來數(shù)十個員工依靠流水線作業(yè)完成的工作，在單元式生產(chǎn)方式下通常由人圍著工作臺完成而已。所謂“極端化的單元式生產(chǎn)方式可以由個人完成全部作業(yè)”的說法，在實際生產(chǎn)中的概率是極小的。這種較粗的分工，正好避免了迎合“節(jié)拍”的需要，將本來有機聯(lián)結(jié)在一起的、流暢的動作組合強行拆開。不必過于追求分工的專業(yè)化效率，卻可以換到分工的更加均衡。因此，盡管專業(yè)化分工的效率有所下降，但是協(xié)作的整體效率卻可能提高。當然，單元式生產(chǎn)方式在某些方面的成功并不意味著它已經(jīng)可以全面取代流水線了。因為它并不是在生產(chǎn)效率上完全超過了流水線生產(chǎn)方式，只是運用效率上較小的損失換來生產(chǎn)批量、品種上的較大靈活性，在小批量、多品種時體現(xiàn)出效率來。同時，單元式生產(chǎn)方式相對于日本流行的機器自動化流水線方式，在成本、柔性方面有顯著優(yōu)勢。在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，國內(nèi)企業(yè)依靠勞動力成本優(yōu)勢進行流水線生產(chǎn)仍然是一種有效的方式。只是在單元式生產(chǎn)下，員工必須對多個