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摘 要：根据生产线平衡原理，以A公司机床垫铁生产线为研究对象，以时间测定数值为依据，运用“ECRS”改善四原则，结合生产线实际问题进行系统分析，提出了可行的改进方案，并对改进前后的效果进行对比，达到了提升产能、优化生产线的目的。
关键词：生产线平衡 时间测定 时间测定 ECRS
一、引言
流水线是一种先进的生产组织形式，有利于提高生产率。流水线不平衡会出现阻塞、在制品过多和误工误时的现象，最终导致生产率降低和生产组织失败。A公司机床垫铁加工生产线，多年未有实质的优化，生产效率低。本文通过对生产线的改善，达到提高产能的目的。对A公司提升行业内知名度、稳固行业内地位具有重要的意义。
二、平衡原理与改善方法
生产过程中，若各工序的作业时间相差太大，就会造成作业工序短的工序出现等待现象，其间存在效率损失。当工序之间的作业时间差距很小，生产中等待的时间较短，这时生产效率较高，生产线处于平衡状态。
通过生产线平衡分析，以期达到以下目的：（1）縮短每一个工序的作业时间，提高单位时间的产量；（2）减少工序之间的搬运时间；（3）消除生产线中的瓶颈、阻滞和不匀等现象；（4）改善制造方法，使它适宜于新的流水作业。
在平衡生产线时，采用5W1H提问技术和ECRS分析原则进行作业改善。对于耗时较长的工序，可采取措施：（1）分割作业，移动一部分到耗时较短的工序；（2）利用工具或机械，改善作业缩短工时；（3）提高机械效率；（4）增加作业人员；（5）提高作业人员效率或机能。对于耗时较短的作业，可以采取的措施为：（1）分割作业，填充到其他耗时短的工序，取消本工序；（2）从耗时长的工序移一部分作业过来；（3）把耗时短的工序合并。
三、A公司机床垫铁加工段生产线平衡分析
在A公司考察实习过程中，有目的观察了A公司机床垫铁生产线所在的车间，记录下了A公司机床垫铁的日生产数量、员工分配情况等相应内容，并通过时间测定，收集记录了A公司机床垫铁生产线的各工序的操作时间。
由于在此研究的是传统机床加工车间的生产线，因此对于时间“瓶颈”的选择，具体到某个详细的作业元素并不是很恰当，因此本文中，所有公式中涉及“瓶颈”时间的选项均是每个工作地点及为一个工位。在接下来的分析改善中，对工位中的工作元素进行优化，从而达到降低“瓶颈”时间的目的。
A公司实行8小时工作制，根据客户需要，机床垫铁生产线每天生产160件机床垫铁，因此产距时间为：
根据以上数据，可以计算出相应的理论工位数：
画优先图：通过实际观察到，机床垫铁生产中，几乎所有的前一道作业元素就是后一元素的紧前元素，各作业元素之间相互联系，不能独立，因此优先图便是一个非网络的流程图：见图3-1
根据上述数据，依照生产线平衡的排程规则进行排程。其规则为：
主规则：紧后工序数目最多的工作优先安排。
附加规则：紧后工序数目相同的情况下，作业时间最长的任务优先安排。
当然，很多事情并不是绝对的，因此在排程过程中遵守的首要规则便是不能只依照上述的两个规则，还需要注意生产线的先后流程顺序，如果颠倒了流程顺序，将造成搬运路线的迂回，浪费时间和资源，不仅不能达到预期的效果，还会适得其反，降低工作效率，产品生产周期增大。
因此，根据以上规则，我们将现行的A生产线排程如下
通过排程表，可以看出机床垫铁生产线实际工作地点为4，即K=4，通过上述数据进行生产线平衡率的计算
根据上述分析，我们可以得到图3-2速度图
通过速度图，可以清楚的看到车床工位所用的时间最多，因此此工位为整个生产线的“时间瓶颈”工序。
四、改善方案
1.生产线平衡问题分析与改善。我们将遵从管理循环图，具体有问题的发生、现状分析、重点问题发现、改善方案的制作、改善方案的实施与评价、改善方案跟踪和处置来进行研究。
步骤一，问题的发生。经历数月的生产，发现车床工位时间一直维持在一个较高的位置。同时由于车床工位作为生产线中的第一个工位，它的进度直接影响总的生产进度。同时在车间实习过程中发现，车间有数量可观的车床，可在生产机床垫铁的时候，确总是只有一个人在工作，严重影响进度。
步骤二，现状分析与问题发现。通过步骤一的调查，找到了问题，为了进一步说明现状，对工位1进行观测，现制作车床工位的作业元素流程分析表（以人为核心），如下表4-1
根据上图，运用“5W1H”技术，可以发现待时间最长，能否降低等待时间是此次改善的关键。其次调整时间特别长，能否降低调整时间也是很重要的因素。
步骤三，改善方案。这9个工作元素是由1个操作者按照先后顺序完成的，从现场实际情况可知，要从调高操作者的工时利用率达到改善的效果是非常有限的，因为9个工作元素都由人工完成，且短期内熟练度不会得到太大的提升，同时这些操作很多都并不复杂，没有必要通过增加昂贵的机械设备来减少工位工时。
因此对作业现状进行实事求是的观察、分析是十分必要的。如果不进行深入的了解，就不能找到改善的办法。在收集资料的时候不对现状做任何评价。而在改善优化的时候，运用“ECRS原则”及“改善四原则”对现状进行调查。
1.1取消。在车床加工过程中，涉及到移动的作业元素有两个，即作业元素1和9，通过实际观察和同师傅的共同探讨，可以去掉其中一个作业元素。在实际操作过程中，一头一尾的搬运完全可以同时进行，因此只保留其中一个作业元素。
1.2合并。按需要同样工具和机器的作业要素可分配在同一专用设备工序内的原则与按作业要素相同或前后相近的应尽量分配在同一工序的原则，可以将工序中的工作进行科学合理的合并。 将作业元素8的工作地点转移到临时存放台，和原有工序9同步进行。这样做的好处表面上无法缩短时间，但却有效保证设备和安全和对后续的重排工序做了有力保证。因为作业元素8是对机床垫铁的底边通过锉子进行平整，在对垫铁锉的过程中，按原来的步骤，在卸下垫铁立马进行的话，容易将锉下来的铁屑无意中掉入车床中，况且铁屑是导体，虽然每次掉入的不多，但积少成多，难以保证在长时间的使用过程，不对车床造成短路或者阻塞等影响，因此与后续作业元素合并，有效的避免的这一情况的发生。
1.3重排。“合并”也是为了重排做准备，将作业元素8和9合并后的新作业元素（称作作业元素8）移动到作业元素5后进行。原因是在整个车床工序过程中，机器运行的时间占到整个作业时间的37.98%，况且这部分时间很难再进行变动，因此能在设备运行的这段时间，将作业元素8同步进行，不失为一个好的办法。改善后的流程变为下图4-1：
1.4简化。其实在整个作业运行中，在作业元素、操作中可以简化的步骤并不是很多。但通过和师傅的共同探讨，从原材料和基础设备中解决。通过作业元素流程图可以看到，调整所用时间非常长，通过询问了解到，调整是要将原材料的放置在合适的位置，车出的机床垫铁才符合要求。因此原材料显得很重要，通过挑选，选出几块质优的机床垫铁原材料，经过测试后调整时间明显减少，从62.24s降到54.75s。其次是临时存放台的高度问题，如下图，过去的存放台太低，工人师傅在搬运过程中，虽然时间损失不多，但却需要耗费更多的体力，时间久后工作热情必然降低，因此可改为1m高可移动存放台，同时由于是可移动平台，因此师傅在工作过程中移动垫铁的总体距离降低1m。如下图4-2和4-3：
步骤四，改善方案的评价。根据优化方案，得出下表结论。优化前作业元素和优化后作业元素相比，减少2个；作业时间则由原来246.13秒的将为218.36秒，降幅为百分之11.28%；搬运距离由2.8m降低为1.8m，降幅为为百分之35.71%。操作人员，因为原本就是只有一个人，在此没有变动。
步骤五，跟踪和处理改善方案。至于优化后很有可能出现新的问题，将对新方案的实施进行跟踪调查。当发现有不妥之处要及时、积极地加以改善，当优化方案得以完善和彻底地执行，并显现出来其效果后，就要把该作业操作进行作业标准化，使之长期执行下去，使得优化成果得到加强。
2.“瓶颈”和时间较短工作的优化。通过观察，我们可以看到优化后的车床工序的时间相当于后三个工序时间的总和，因此必须“缩短时间”的办法。在加工车间现场，我们可以看到有许多闲置的车床。增加一台车床的使用，此工序时间则直降降低百分之50%变为109.18秒，与后序工序时间相当，平衡了生产线。
生产线平衡除了优化“瓶颈”外，另一项便是优化时间较短的工序。钻孔和攻丝均属于时间较短的工序。在车间后序生产过程中，发现攻丝师傅们招了一位徒弟，有效的辅助师傅们完成工作。在先前的攻丝作业中，只有一人进行搬运，现在两个人搬运，降低作业时间的同时，也避免疲劳，作业时间也从29.55秒降低到27.36秒。改善后的实物图和改善后的流程图分别为图4-4和图4-5
对于钻孔工序，可以观察到，机器运行时间也是最长的，因此后续的检测可以在机器运行过程中进行，搬运可以和移动到工作台同时进行，故合并这两个作业元素，工序时间由75.85降到68.10秒。流程图为图4-6
最后发现攻丝和钻孔工序时间相加只有97.65秒，也就说对于攻丝车位来说，空闲时间太高。因此，按照分割作业原则，将工序3的作业任务，交给工序4组来做。通过这样的改善，工序3退下的这位师傅就可以帮工位1的师傅共同完成车床加工的任务。这样就使三个工位的时间差距很小。
3.改善效果初评。通过排程原则，进行新的排程，排程表如下表4-3
由改善后的排程表可知，实际工位K=3，改善后的效率为：
改善后的效率较之前提高49%，使用每日最大产出这个标准来衡量这个新的生产线的生产能力：
依据新的日最大产出，较之前的生产能力有了很大的提高。
五、结语
本文是运用生产线平衡知识对机床垫鐵加工生产线进行改善。首先，分析机床垫铁加工生产线的具体流程，测出各个工序的具体数据；其次通过“5W1H”分析问题，运用“ECRS”进行流程再造；然后对“瓶颈”和时间较短工序进行再优化改善；最后进行改善分析比较。深入现场，获得原始数据，解析事件细节，建立起有序解决问题的方法体系是本文所要表达的重点，也是解决问题的有效方法。
参考文献：
[1]杨召凯，刘德忠，李志强. 发动机装配生产线平衡问题研究[J]. 机械设计与制造，2008，01：215-217.
[2]兰秀菊，陈勇，汤洪涛. SMT生产线平衡的持续改善方析[J]. 工业工程与管理，2006，02：109-111.
[3]吴永程，徐克林. 生产线平衡持续改善分析研究[J]. 精密制造与自动化，2008，03：61-64+1.
关键词：生产线平衡 时间测定 时间测定 ECRS
一、引言
流水线是一种先进的生产组织形式，有利于提高生产率。流水线不平衡会出现阻塞、在制品过多和误工误时的现象，最终导致生产率降低和生产组织失败。A公司机床垫铁加工生产线，多年未有实质的优化，生产效率低。本文通过对生产线的改善，达到提高产能的目的。对A公司提升行业内知名度、稳固行业内地位具有重要的意义。
二、平衡原理与改善方法
生产过程中，若各工序的作业时间相差太大，就会造成作业工序短的工序出现等待现象，其间存在效率损失。当工序之间的作业时间差距很小，生产中等待的时间较短，这时生产效率较高，生产线处于平衡状态。
通过生产线平衡分析，以期达到以下目的：（1）縮短每一个工序的作业时间，提高单位时间的产量；（2）减少工序之间的搬运时间；（3）消除生产线中的瓶颈、阻滞和不匀等现象；（4）改善制造方法，使它适宜于新的流水作业。
在平衡生产线时，采用5W1H提问技术和ECRS分析原则进行作业改善。对于耗时较长的工序，可采取措施：（1）分割作业，移动一部分到耗时较短的工序；（2）利用工具或机械，改善作业缩短工时；（3）提高机械效率；（4）增加作业人员；（5）提高作业人员效率或机能。对于耗时较短的作业，可以采取的措施为：（1）分割作业，填充到其他耗时短的工序，取消本工序；（2）从耗时长的工序移一部分作业过来；（3）把耗时短的工序合并。
三、A公司机床垫铁加工段生产线平衡分析
在A公司考察实习过程中，有目的观察了A公司机床垫铁生产线所在的车间，记录下了A公司机床垫铁的日生产数量、员工分配情况等相应内容，并通过时间测定，收集记录了A公司机床垫铁生产线的各工序的操作时间。
由于在此研究的是传统机床加工车间的生产线，因此对于时间“瓶颈”的选择，具体到某个详细的作业元素并不是很恰当，因此本文中，所有公式中涉及“瓶颈”时间的选项均是每个工作地点及为一个工位。在接下来的分析改善中，对工位中的工作元素进行优化，从而达到降低“瓶颈”时间的目的。
A公司实行8小时工作制，根据客户需要，机床垫铁生产线每天生产160件机床垫铁，因此产距时间为：
根据以上数据，可以计算出相应的理论工位数：
画优先图：通过实际观察到，机床垫铁生产中，几乎所有的前一道作业元素就是后一元素的紧前元素，各作业元素之间相互联系，不能独立，因此优先图便是一个非网络的流程图：见图3-1
根据上述数据，依照生产线平衡的排程规则进行排程。其规则为：
主规则：紧后工序数目最多的工作优先安排。
附加规则：紧后工序数目相同的情况下，作业时间最长的任务优先安排。
当然，很多事情并不是绝对的，因此在排程过程中遵守的首要规则便是不能只依照上述的两个规则，还需要注意生产线的先后流程顺序，如果颠倒了流程顺序，将造成搬运路线的迂回，浪费时间和资源，不仅不能达到预期的效果，还会适得其反，降低工作效率，产品生产周期增大。
因此，根据以上规则，我们将现行的A生产线排程如下
通过排程表，可以看出机床垫铁生产线实际工作地点为4，即K=4，通过上述数据进行生产线平衡率的计算
根据上述分析，我们可以得到图3-2速度图
通过速度图，可以清楚的看到车床工位所用的时间最多，因此此工位为整个生产线的“时间瓶颈”工序。
四、改善方案
1.生产线平衡问题分析与改善。我们将遵从管理循环图，具体有问题的发生、现状分析、重点问题发现、改善方案的制作、改善方案的实施与评价、改善方案跟踪和处置来进行研究。
步骤一，问题的发生。经历数月的生产，发现车床工位时间一直维持在一个较高的位置。同时由于车床工位作为生产线中的第一个工位，它的进度直接影响总的生产进度。同时在车间实习过程中发现，车间有数量可观的车床，可在生产机床垫铁的时候，确总是只有一个人在工作，严重影响进度。
步骤二，现状分析与问题发现。通过步骤一的调查，找到了问题，为了进一步说明现状，对工位1进行观测，现制作车床工位的作业元素流程分析表（以人为核心），如下表4-1
根据上图，运用“5W1H”技术，可以发现待时间最长，能否降低等待时间是此次改善的关键。其次调整时间特别长，能否降低调整时间也是很重要的因素。
步骤三，改善方案。这9个工作元素是由1个操作者按照先后顺序完成的，从现场实际情况可知，要从调高操作者的工时利用率达到改善的效果是非常有限的，因为9个工作元素都由人工完成，且短期内熟练度不会得到太大的提升，同时这些操作很多都并不复杂，没有必要通过增加昂贵的机械设备来减少工位工时。
因此对作业现状进行实事求是的观察、分析是十分必要的。如果不进行深入的了解，就不能找到改善的办法。在收集资料的时候不对现状做任何评价。而在改善优化的时候，运用“ECRS原则”及“改善四原则”对现状进行调查。
1.1取消。在车床加工过程中，涉及到移动的作业元素有两个，即作业元素1和9，通过实际观察和同师傅的共同探讨，可以去掉其中一个作业元素。在实际操作过程中，一头一尾的搬运完全可以同时进行，因此只保留其中一个作业元素。
1.2合并。按需要同样工具和机器的作业要素可分配在同一专用设备工序内的原则与按作业要素相同或前后相近的应尽量分配在同一工序的原则，可以将工序中的工作进行科学合理的合并。 将作业元素8的工作地点转移到临时存放台，和原有工序9同步进行。这样做的好处表面上无法缩短时间，但却有效保证设备和安全和对后续的重排工序做了有力保证。因为作业元素8是对机床垫铁的底边通过锉子进行平整，在对垫铁锉的过程中，按原来的步骤，在卸下垫铁立马进行的话，容易将锉下来的铁屑无意中掉入车床中，况且铁屑是导体，虽然每次掉入的不多，但积少成多，难以保证在长时间的使用过程，不对车床造成短路或者阻塞等影响，因此与后续作业元素合并，有效的避免的这一情况的发生。
1.3重排。“合并”也是为了重排做准备，将作业元素8和9合并后的新作业元素（称作作业元素8）移动到作业元素5后进行。原因是在整个车床工序过程中，机器运行的时间占到整个作业时间的37.98%，况且这部分时间很难再进行变动，因此能在设备运行的这段时间，将作业元素8同步进行，不失为一个好的办法。改善后的流程变为下图4-1：
1.4简化。其实在整个作业运行中，在作业元素、操作中可以简化的步骤并不是很多。但通过和师傅的共同探讨，从原材料和基础设备中解决。通过作业元素流程图可以看到，调整所用时间非常长，通过询问了解到，调整是要将原材料的放置在合适的位置，车出的机床垫铁才符合要求。因此原材料显得很重要，通过挑选，选出几块质优的机床垫铁原材料，经过测试后调整时间明显减少，从62.24s降到54.75s。其次是临时存放台的高度问题，如下图，过去的存放台太低，工人师傅在搬运过程中，虽然时间损失不多，但却需要耗费更多的体力，时间久后工作热情必然降低，因此可改为1m高可移动存放台，同时由于是可移动平台，因此师傅在工作过程中移动垫铁的总体距离降低1m。如下图4-2和4-3：
步骤四，改善方案的评价。根据优化方案，得出下表结论。优化前作业元素和优化后作业元素相比，减少2个；作业时间则由原来246.13秒的将为218.36秒，降幅为百分之11.28%；搬运距离由2.8m降低为1.8m，降幅为为百分之35.71%。操作人员，因为原本就是只有一个人，在此没有变动。
步骤五，跟踪和处理改善方案。至于优化后很有可能出现新的问题，将对新方案的实施进行跟踪调查。当发现有不妥之处要及时、积极地加以改善，当优化方案得以完善和彻底地执行，并显现出来其效果后，就要把该作业操作进行作业标准化，使之长期执行下去，使得优化成果得到加强。
2.“瓶颈”和时间较短工作的优化。通过观察，我们可以看到优化后的车床工序的时间相当于后三个工序时间的总和，因此必须“缩短时间”的办法。在加工车间现场，我们可以看到有许多闲置的车床。增加一台车床的使用，此工序时间则直降降低百分之50%变为109.18秒，与后序工序时间相当，平衡了生产线。
生产线平衡除了优化“瓶颈”外，另一项便是优化时间较短的工序。钻孔和攻丝均属于时间较短的工序。在车间后序生产过程中，发现攻丝师傅们招了一位徒弟，有效的辅助师傅们完成工作。在先前的攻丝作业中，只有一人进行搬运，现在两个人搬运，降低作业时间的同时，也避免疲劳，作业时间也从29.55秒降低到27.36秒。改善后的实物图和改善后的流程图分别为图4-4和图4-5
对于钻孔工序，可以观察到，机器运行时间也是最长的，因此后续的检测可以在机器运行过程中进行，搬运可以和移动到工作台同时进行，故合并这两个作业元素，工序时间由75.85降到68.10秒。流程图为图4-6
最后发现攻丝和钻孔工序时间相加只有97.65秒，也就说对于攻丝车位来说，空闲时间太高。因此，按照分割作业原则，将工序3的作业任务，交给工序4组来做。通过这样的改善，工序3退下的这位师傅就可以帮工位1的师傅共同完成车床加工的任务。这样就使三个工位的时间差距很小。
3.改善效果初评。通过排程原则，进行新的排程，排程表如下表4-3
由改善后的排程表可知，实际工位K=3，改善后的效率为：
改善后的效率较之前提高49%，使用每日最大产出这个标准来衡量这个新的生产线的生产能力：
依据新的日最大产出，较之前的生产能力有了很大的提高。
五、结语
本文是运用生产线平衡知识对机床垫鐵加工生产线进行改善。首先，分析机床垫铁加工生产线的具体流程，测出各个工序的具体数据；其次通过“5W1H”分析问题，运用“ECRS”进行流程再造；然后对“瓶颈”和时间较短工序进行再优化改善；最后进行改善分析比较。深入现场，获得原始数据，解析事件细节，建立起有序解决问题的方法体系是本文所要表达的重点，也是解决问题的有效方法。
参考文献：
[1]杨召凯，刘德忠，李志强. 发动机装配生产线平衡问题研究[J]. 机械设计与制造，2008，01：215-217.
[2]兰秀菊，陈勇，汤洪涛. SMT生产线平衡的持续改善方析[J]. 工业工程与管理，2006，02：109-111.
[3]吴永程，徐克林. 生产线平衡持续改善分析研究[J]. 精密制造与自动化，2008，03：61-64+1.