1、D工廠蛇形管生產線改善2010-04-02 19:57 字號：大 小 1.1 引言       生產現場管理是實現優質、高效生產的重要保證，制造企業開展車間生產現場改善活動的研究具有非常重要的現實意義和價值。本文針對某制造型企業生產現場存在的問題，運用工業工程專業相關的理論與方法，對該公司不同層面的問題進行剖析和診斷，同時提出相應的改善措施。本文以“降低成本，提高生產率”為根本出發點，對企業開展現場改善。首先針對自動生產線目前產能遠遠低于其設計產能的問題，主要通過秒表測時、人機作業分析、聯合作業分析等具體方法，對生產線上核心

2、工序進行研究，找到影響其生產效率的主要因素，提出切實可行的現場改善實施方案。  1.2 項目背景A公司的蛇形管自動生產線由進口熱絲焊TIG直管對接焊接機系統、X射線鍋爐焊管實時成像系統、頂敦彎管機和配套送料架等系統組成。具有生產效率和自動化程度高等優點，可實現Æ32 Æ76鋼管的自動焊接，自動探傷檢測，自動彎管，年生產加工鋼產品能力達六千噸。但由于B公司對我公司的產能壓力較大，另一方面該蛇形管自動生產線的實際產能遠遠低于其設計產能，為找到造成此問題的主要影響因素，需要針對蛇形管自動生產線的核心工序TIG熱絲焊工序，進行動作研究及時間測定。1.3 

3、;方法簡介       本項目主要應用了的技術有：ECRS四大原則、5W1H、秒表時間研究、人機作業分析、聯合作業分析。       ECRS四大原則是指消除（eliminate）,合并（combine），重排（rearrange）和簡化（simple）。工作研究中改善時一般遵循對目的進行取消，對地點、時間、人員進行合并或重排，對方法進行簡化的原則。      “5W1H”提問技術（what、why、when、where、wh

4、o、houw）是指對研究工作以及每項活動的目的、原因、時間、地點、人員和方法上進行提問，以有助于清楚地發現問題。       秒表時間研究是作業測定技術中的一種常用方法，也稱“直接時間研究密集抽樣”(Direct Time StudyIntensive Samplings，簡稱DTSIS)。它是在一段時間內運用秒表或電子計時器對操作者的作業執行情況進行直接、連續地觀測，把工作時間和有關工作的其他參數，以及與標準概念相比較的對執行情況的估價等數據，一起記錄下來，并結合組織所制定的寬放政策，來確定操作者完成某項工作所需的標準時間的方法。秒

5、表時間研究的步驟一般分為以下幾步：        獲取充分的資料；        作業分解劃分操作單元；        確定觀測次數；        測定時間；        剔除異常值并計算個單元格實際操作時間；   

6、     計算正常時間；        確定寬放時間；        確定標準時間。       人機作業分析是應用于機械作業的一種分析技術，通過對某一項作業的現場觀察，記錄操作者和機器設備在同一時間內的工作情況，并加以分析，尋求合理的操作方法，是任何機器的配合更加協調，以充分發揮任何機器的效率。其分析的主要過程如下：   &#

7、160;     一、觀察和記錄操作者和機器設備在一個作業周期（周程）內各自的操作步驟和操作內容。         二、用作業測定法確定這些操作活動的時間，按操作者和機器設備操作活動的時間配合關系，在作業分析圖中表中清晰地表示出來。         三、運用工作簡化和合并交叉的原則，研究改進操作的各種可能性，提出切實可行的改進方案。     

8、60;   四、會出新的分析圖表。新的操作方法經過現場驗證以后，即應用于生產，并對改進的效果進行評價。2 、TIG熱絲焊工序改善熱絲焊是蛇形管自動生產線上的第一道工序，也是自動線的重要組成部分。熱絲焊焊接的管子精度要求相對較高，因此，對前端端口加工要求也隨之增高。       2.1 熱絲焊工序現狀  熱絲焊工序存在的問題現狀具體可以分為五個方面：1）員工方面a. 兩班六人，只有2人有資格證；  （1）b. 勞動強度較大。  （2）2）機器設備方面a. 小料架自動化程度不高；

9、  （3）b. TIG焊機目前是帶病運行。 （4）3）物料方面a. 管端坡口處理（倒角、打磨、去毛刺）質量不穩定；  （5）b. 個別批量存在明顯銹跡；  （6）c. 部分管子管端彎曲。  （7）4）工作方法方面a. 現場缺乏嚴格的工作操作標準；  （8）b. 現場缺乏詳細的設備維護標準、現場5S標準。 （9）5）工作環境方面a. 現場工具、量具、物料擺放凌亂； （10）b. 夜間工作照明條件差；（11）c. 夏日工作排氣扇功率不夠。 （12）在上述工作狀態下，以210C管子（57×4.5mm）為例，我們進行工作分析如下：根據以上數據

10、，一個班組，在一個標準工作日內，操作兩臺焊機可以完成焊口：135個，折合11.25噸（見表7），若想進一步提高該工序產能，問題現狀（4）、（5）是其最直接、最主要的障礙，但要想長期使該工序的效率效益保持在高水平狀態，其它問題現狀也需逐步解決。2.2 TIG熱絲焊問題分析1）人機作業分析如表1所示：                         &

11、#160;           表1  熱絲焊人機作業分析表2 各個操作所占時間比例分析表 各個操作時間比例分析作業名稱各個時間所占比例工人上料時間9.06%導入導出鋼管時間15.01%定位調試時間22.65%焊機焊接時間53.28%總時間183.22）原因分析可以改善的操作：a. 焊工師傅自己出去將待焊接的鋼管撬到傳送裝置上，一次上料時間占整個焊接時間的9.1%；b. 每次焊接以前都要調試，而且時間長，一次調試時間占整個焊接時間的22.7%；c. 焊接時焊工師傅在

12、焊機的兩邊跑，焊接時間占整個焊接時間的53.2%；d. 每次焊接前都要一個焊工師傅把每個鋼管的焊口都打磨一遍。經過對熱絲焊工序的兩個班組長以及負責焊接工藝的工人的訪談，得出造成以上問題現狀的原因有：a. 焊工師傅自己出去將待焊接的鋼管撬到傳送裝置上原因：上料裝置自動化程度低，料架僅能對一種鋼管自動上料，如果料架上有超過2種以上鋼管就必須手工上料（如圖1）。                    &

13、#160;            圖1  手工上料用的工具b. 每次焊接以前都要調試，而且時間長原因：自動焊機兩邊的夾緊裝置有問題，導致兩邊鋼管夾緊后中心線不在一條直線上，造成長時間的調試定位；鋼管坡口在切倒工序的加工精度比較差。                     

14、;        圖2  熱絲焊機的進料口操作員工在某些情況下不得不用圖2-3的鋼管去敲擊被焊接的兩段鋼管，強制調節前后兩個鋼管的端口位置。時間越長焊機夾緊裝置磨損越嚴重，夾裝精度越差，不僅使調試時間越來越長，形成惡性循環，也大大降低了焊機的使用壽命。                圖3  調節焊頭位置用的鋼管針對焊機問題，經過咨詢TIG熱絲焊機生產廠商珠海

15、世茂工程有限公司的工程師，得知可能是焊機的夾具與氣動裝置出現了問題。c. 焊接時焊工師傅在焊機的兩邊跑原因：坡口加工的垂直度（如圖2-4）比較差，導致兩個鋼管在對齊時焊頭中間有縫隙存在，焊工師傅必須到焊機后面補焊。      圖4  實際測量坡口垂直度（f在0.8mm左右）d. 每次焊接前都要一個焊工師傅把每個鋼管的焊口都打磨一遍原因：坡口打磨不干凈，有毛刺（如圖5）。              

16、                圖5  有毛刺的焊接坡口其他問題：a. 極少數管子因長時間堆放，坡口被銹蝕（如圖6），影響焊接質量                       圖6  焊口產生銹蝕b. 熱絲焊室

17、的照明情況較差焊接操作的照度標準值為200lx300lx，即相當于陳列室，圖書館閱覽室的照明水平，而該分廠焊接操作室夜間照明達不到規定水平（如圖7）。                          圖7  焊接室的實際照明情況c. 熱絲焊室的通風排氣情況較差一般情況下，焊接產生二氧化碳、二氧化硫、氧化鈣、氧化錳、水分，還有一些氟化物與

18、金屬汽化的顆粒，若不及時排出，當這些氣體積累到一定濃度時，就會損害焊工師傅的身體健康。而通風是防止焊接煙塵和有害氣體對焊接操作者危害以及降低焊接熱不良影響的主要措施。                     圖8  焊接室的排氣扇d. 熱絲焊組目前一共有6人，分成兩個班。據我們調研得知，其中只有兩個焊工師傅有較為齊全的焊接資格證書，這兩個焊工師傅的代號為H29、1。e. 工人勞動強度比較

19、大。在焊接時焊工師傅必須在焊機的兩面跑，而且由焊工師傅自己上料大增加了勞動強度。f. 現場缺乏嚴格的工作操作標準。目前僅有焊接工藝參數與熱絲焊安全操作規程，而且焊接工藝參數對于不同材質的焊接參數的規定相當粗糙，缺乏詳細的設備維護標準。                              圖9 

20、 焊接工藝參數                          圖10  熱絲焊安全操作規程 2.3 TIG熱絲焊問題解決方案1）兩臺熱絲焊機各設置一個焊工操作，并專門配置一人負責焊接前的輔助工作（包括打鋼印、做標記、撬鋼管等）。2）對熱絲焊機進行整體檢修     a. 檢修夾具及氣動裝

21、置；     b. 由設備提供商幫助我公司設備維護人員建立完善的設備日常維護標準；     c. 由設備提供商幫助我公司建立全面準確的現場操作標準。3）對焊接員工進行教育培訓，使其盡快獲得較全面的焊接資格證書。4）建立設備日常點檢制度，對工人進行培訓，使之能夠完成設備的日常保養工作。5）改善焊接操作間內的照明與排氣條件，創造良好的焊接環境。      a. 增加工作臺局部照明用具；      b. 參照東鍋102廠，

22、增大排氣扇功率。6）建立現場看板      a. 明示TIG焊機現場操作標準；      b. 明示關鍵設備日常點檢制度。 3、 前端工序改善熱絲焊是蛇形管自動生產線上的第一道工序，也是自動線的重要組成部分。熱絲焊焊接的管子精度要求相對較高，因此，對前端端口加工要求也隨之增高。為了保障熱絲焊加工的質量，還需對其端口處理工序進行一定的改善改善。3.1 端口處理工序現狀由于管端坡口處理質量與熱絲焊前端工序的工作狀況密切相關，因此對端口處理相關工序做具體分析如下：1）員工方面

23、60;     a. 該工序由切倒組負責，與熱絲焊組并無直接聯系，信息溝通不暢。 （13）2）機器設備方面      a. 119倒角機加工精度不夠；  （14）      b. 組合加工機床進退料速度慢； （15）      c. 組合加工機床倒角機構與料架進料方向存在偏差。 （16）3）物料方面      a. 部分管子管端彎曲； （17）&#

24、160;     b. 沒有精確檢驗倒角垂直度的精確量具。 （18）4）工作方法方面      a. 沒有明確的加工質量標準； （19）      b. 沒有完善的班組工作交接制度。（20）3.2端口處理工序問題分析1)管子測量        管子端面的垂直度規定如表3： 表3  端面的垂直度規定表 (mm) 管子公稱外徑Dw管端面垂直度fDw63.5采用手

25、工焊時0.5采用機械焊時0.363.50.81081.01591.5Dw>2192.0實測管徑51mm，壁厚7mm的210C鋼（工號：118104，圖號：54N312）25根垂直度f值如表2-4：表4  實測垂直度數值表 序號實測值mm序號實測值mm10.45140.1520.8150.831160.1540.15170.550.45180.560.55190.370.8200.1580.6210.2590.8220.35100.6230.3110.25240.7120.6250.3130.13  平均值：0.4652mm方差：1.5516標準差：1.24以

26、0.3mm為標準，在25根鋼管中達到標準的有10根，即合格率僅有40%。2）問題分析：          a. 工人沒有精確量具（塞尺），僅憑目視無法精確測量坡口垂直度。          b. 沒有明確的加工質量標準，工人對垂直度的要求不了解，僅知道垂直度f0.5mm，實際上熱絲焊要求垂直度f0.3mm（Dw63.5時）。        

27、; c. 組合機床夾具最初高出幾十絲，后來經維修磨掉了部分但是發現夾具又低了，再后來又墊上了銅片，這樣在加工時有可能對坡口垂直度造成影響。                                 圖11  組合機床夾具 d. 組合機床的料架與組合機床不匹配，在管

28、子倒角時對坡口垂直度造成影響。                                        圖12  組合機床的料架 e. 管子本身就存在彎曲，也有可能導致坡口垂直度下降。

29、                                                 圖13  管

30、子隨意堆放f. 由于組合機床的送退料速度較慢，經常出現忙不過來的情況，所以有時也使用119機床加工一部分熱絲焊用的坡口，但是119機床根本達不到熱絲焊坡口垂直度要求。                                    圖14

31、60; 老式119倒角機床組合機床的作業時間：        翻料：6S，送料：9S，加工：17S，退料：10S；翻料，送料，退料占一個加工循環時間的59%，實際機床加工時間占一個加工循環時間的41%.      3)其他問題：         沒有完善的班組工作交接制度，造成兩班之間信息交流不順暢。3.3端口處理工序問題改善方案 1）購買至少一套量具（塞尺）。2）將坡口處理質量的“垂直度”列入日

32、常質量控制。3）完善管子入庫檢驗制度，增加管端彎曲檢查項目。4）對組合加工機床進行系統維護a. 調整料架，保證進料方向與加工位置處于同一水平面上；b. 更換新的夾具。5）完善組合加工機床制定現場操作規程。6）對119倒角機進行升級改造，增加端口打磨功能。7）建立現場看板a. 明示管端加工質量標準；b. 明示關鍵設備日常點檢制度。8）開展設備日常點檢活動。4、預計效果分析改善后的人機作業圖如下：改善后熱絲焊工序三人兩機聯合作業方法 與改善前的時間進行對比，圖示如下：改善后的效果綜述如下：:1）單焊口焊接時間從183.133秒降到142.1秒；a. 送向熱絲焊工序的管材垂直度測量指標f應達到30絲

33、以下，坡口角度37.5°，無毛刺、銹跡和油污；b. TIG焊機經過系統檢修，工作時鋼管卡緊調整時間降低到15秒以下；2）熱絲焊工序工作環境明顯提高；3）工作現場各類標準、制度得到完善；4）現場員工勞動強度明顯降低（疲勞寬放率從20%降低到13%，見表2-5）；5）由于質量控制和設備維護相關因素導致的延遲寬放明顯降低（延遲寬放率從108%降低到63%，見表5）；6）現場各類標準、制度可執行性明顯提高；7）關鍵設備全年無大修，年故障時數降低50%以上；8）為進一步創造持續改善的氛圍創造基礎條件。表5  工作時間寬放率計算細則 工作時間寬放改善前改善后涵義私事寬放5%5%喝水、如

34、廁、擦汗、更衣；工作較重疲勞寬放9%9%基本疲勞寬放（較重勞動）2%0%站立工作寬放2%0%不正常姿勢寬放（彎曲、不方便）3%0%肌肉用力（10kg）0%0%光線情況（白班）0%0%空氣情況（春秋季）2%2%視覺緊張（較精密）2%2%聽覺緊張（間歇大聲）延遲寬放38%38%找料、等料53%20%處理意外焊口17%5%做標記、打鋼印、除毛刺政策寬放0%0%外部因素（如整批質量存在瑕疵）寬放總計133%81% 注1：延遲寬放率是經驗數據。注2：日工作時間為8小時（白班），月工作時間為25日。注3：以管材210C57×4.5mm為例，一件蛇形管由三根管子焊接成。5、成本效益分析預

35、計所需投入直接成本（單位：元）1）購買塞尺兩把：2002）更換組合機床夾具：10003）調試組合機床所屬料架：10004）119倒角機技術升級改造：10005）系統修復熱絲焊機：200006） 增加局部照明：3007）更換大功率排氣扇：5008）安裝現場展板：500總計：24，500元預計獲得直接效益1）熱絲焊工序作業效率提高近22.4%，改善后熱絲焊工序三人兩機聯合作業方法如表6所示：表6  改善后熱絲焊工序三人兩機聯合作業方法 改善后周程時間：142.1秒 改善前周程時間：183.133秒改善幅度：2）工作時間寬放率從133%降低到81%（見表5）；3）目前實際產能為324噸/月

36、，預計改善后產能可提高到538噸/月（見表7）折合經濟效益：注1：蛇形管增產效益按1940.75元/噸計算；注2：熱絲焊工序創造效益按全部工序的1/15計算；表7  熱絲焊工序改善前后月最大產能 測量時間（秒）寬放率標準時間（秒）日工作量（焊口）折合噸位（噸）月白班總計（噸）月夜班總計（噸）總計（噸）改善前183.133133%426.699913511.248441281224.8505.8改善后142.181%257.20122418.66408467373.6840.6 表2-8  熱絲焊工序改善前后月實際產能/預計產能 最大產能（噸）開工率加工難度系數實際產能/預計產能（噸）505.80.80.8324840.60.80.8538  總結：直接成本投入：24500元預計效益產出：332256.4元投入產出比：1：13 6總 結          本文針對企業現場出現的各種問題，運用工業工程專業相關的理論與方法進行深入分析，提出系統的解決方案，最終達到為企業降低成本、提高生產率的目的。具體來說，就是根據A公司的行業特點、產品特性和生產方式進行工作研究（包括方法研究和作業測定