A企业包装线平衡分析与调整.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:符玉洁(1983),女,壮族,华南理工大学,管理科学与工程专业,工程师,研究方向为算法在生产中的应用和企业生产节点评估。-170-A 企业包装线平衡分析与调整 符玉洁 华南理工大学,广东 广州 510641 摘要:摘要:本论文研究 A 企业对配置溶解液产品 B 手工包装作业现状不平衡进行研究,针对流程布局不合理、操作动作不规范、运输转移的动作过多、生产速度依赖操作人员的工作状态等使该类型品种产能难以提升的问题,本论文选择使用平衡方案来作为产能提升的改善办法。根据鱼骨图分析法,对准备和操作两个环节的瓶颈点出发,使
2、用 ECRS 法对各工序进行评估,对原有流程进行了局部变动,并合并消除了不合理工序,对包材在发放和包装过程中均使用了定置管理,并规范了操作动作细节。经过平衡法调整和改善,装配线平衡效率准备环节从 41.44%提升至 77.77%,操作环节从 70.83%提升至 80%,两个环节都获得了效率显著的提升,为企业竞争力的提升起了作用。关键词:关键词:装配线平衡;节拍;流程图;效率;改善 中图分类号:中图分类号:TB486 1 研究背景 1.1 行业状况 A 企业是一家具有生产粉针剂、水针剂、滴眼剂、口服液、冲剂、片剂、胶囊、干混悬剂等剂型能力的大型企业。该企业始遵循“健康予人”的企业宗旨,励精图治,
3、造福于民,逐步实现品牌资产、销售、市场份额、渠道管理、团队建设等各项反映现代企业综合竞争力指标的实质性腾飞。随着药品生产行业的蓬勃发展,对于用药安全、有效、低价也成为国人所关注的重点。国内近期对药品方面出台了相关的政策均对药品市场产生了较大的影响,如何能保证质量的前提下,在药品市场取得一席之地,已经成为 A 企业运营的关注核心内容。A 企业是针剂为主要经营方向的企业,针剂的使用多为医院的护士,关注护士使用简便便成为主要的思路。我们关注到针剂使用需要搭配相关的溶解液,于是相关配置溶解液的产品便成为扩展市场的有力“武器”。在产品中配置溶解液,因为包装尺寸的情况,还未能实现连续性机器配置包装,所以这
4、一操作,大多以制备好了两种制剂后手工包装为主。随着销售量的逐步上升,包装手工作业的程度高成为该类产品的限速瓶颈环节,主要原因为:工场布局不合理、操作动作不规范、运输转移的动作过多、生产速度依赖操作人员的工作状态等,使该类型品种产能一直难以提升,对营销需求耗时耗力才能满足。目前,该类产品的月销量从原来的 10 万瓶增至 50万瓶,面对该状况有两种解决方式,一是增加人员或增加班次来达产,另一种是计算并优化工作节拍、通过装配线平衡的方式来达产。方法一,人员新增作业动作不熟练不能快速达产,且当销售情况变化时会出现人员富余情况,经济投入过多,性价比高。方法二,通过现有资源的优化来实现产能,效果短快准。我
5、们选择使用平衡方案来作为产能提升的研究重点。1.2 装配线平衡方法研究及运用情况 装配线平衡,是装配线上的工作站在固定时间内达到最大工作量的一种状态。将装配线上作业分派到各个工作站,每个工作站在固定时间内都没有闲暇时间做其他事,这样各工作站的空闲时间最少1。在制造业不断蓬勃发展的今天,如何在生产装配线上实现平衡,俨然已经成为各类型企业所关注的内容,研究课题从古至今不断的被完善和挑战。相对应的研究可以归纳为三大阶段,数学模式阶段、启发式算法阶段、人工智能阶段。数学模式阶段,也被人称为最优化阶段,是通过数学模型和数学计算来获得最优解决方案的。美国研究者 BrytonB(1954 年)首次在其论文中
6、提出装配线平衡概念,即“汇聚过程法”的提出2,局部寻求到作业负荷均衡、空闲时间最短的作业最优方案,此研究引发了极大的关注。SalvesonM(1955 年)提出生产线中国科技期刊数据库 工业 A-171-平衡线性规划模型,首次用解析法对生产线平衡进行研究3。1961 年阶位法被 Birne D P 和 Helgeson W H两位学者所提出4,该方法通过对一个作业环节及其之后的环节进行加权求和,然后找到加权数高的作业放在前段的工作站内,以减少工作站。因为方法的简便,所以在实际运用中很常被使用。这个阶段在计算机技术水平不高时期,因求解过于复杂只能作为理论存在,实际应用比较少,目前因计算机运算的加
7、入在解决混合型生产线平衡方面将会得以重新的关注和开发。启发式算法阶段,“开山鼻祖”Tonge(1960 年)通过降低目标节拍,作业进行组内合并以降低维度,以组的方式进行优化和分配,该方法叫做启发式算法,是系统及规模化的应用方法5。该阶段不像最优化阶段,不用建模不用繁杂的数学运算,将发生的历史情况作为经验分析,这个阶段比较接近现实发生的情况,极易被接受。人工智能阶段,工业工程不断发展,使相关的技术得以广泛的推广和应用,同时相关的研究也不断的兴起,如 Erel E 与 Gokcen(1998 年)提出的 0-1 整数规划模型,以加入新变量的方式有效解决混合生产线的平衡问题6。国内鲁建夏(2003
8、年)等人,通过动作、操作、程序等一系列的分析技术找到瓶颈及不合理工位进行改进7。80 年代开始,仿真技术的运用,让装配线平衡有更多的测算可能,在没有大量运算和几乎不用增加成本的条件下,将生产效率提高,生产节拍更紧凑,浪费更小,可见此阶段工业工程的应用更为行之有效。1.3 装配线平衡具备的意义 生产装配线不平衡最直接的反映就是操作人员作业劳动时间长、生产线效率低下,间接的表现出产成品供货周期长、生产成本高。做装配线平衡工作的研究和评估,可以通过合理的理论方式去对作业线进行改善和管理,在一个生产线中,将各步骤达到一种平衡,可以起到降低节拍时间,破解该作业线工序瓶颈,减少操作人员工作移动及工作时长降
9、低,减少在制品的中间停留时间加快进仓,企业资金周转也会变快,提高了企业的竞争力水平。2 课题研究目的和内容 2.1 目的 现有带溶解剂品种 B 的单人包装节拍约为 60*8/6=80(秒/箱),正常一班的产量为 6 箱*10 人=60箱,原每月需求 10 万瓶/200 瓶/箱=500 箱/月,需要工作 8.5 天方能完成需求;目前该类产品因优势在多省实现中标,则其月需求提升为 30 万瓶/月(1500箱/月),按原工序能力则需要工作25天方能完成需求。为了能在现有人员配置的情况下,消除工序中不合理和限速的环节,平衡生产节拍,使产品能在短期内满足市场供货需求。2.2 内容 通过鱼骨分析法,从人机
10、料法环管六方面进行研究,优化节拍、调整各组作业内容,从而找到工作站数目最少的平衡方案,提速增效以解决短时间该类产品达产问题。拟设定按如下的方式进行我们的研究工作,并能以此形成标准流程,在 A 企业实施下去。流程改善:评估现有的作业分配情况,针对问题用 ECRS 原则评估作业内容的必要性,通过模拟测试,找到最优动作方式,从而对作业内容进行调整,达到流程改善。操作动作改善:计算现有各工作站的节拍,通过熟练工每一个操作动作比对,确定标准的作业方式,将节拍值减少,规定固定时间内需要完成的基础作业量,测评标准作业时间,以基础作业为底薪支出加计件工资的方式进行提效。物料放置位置和质量改善:评估目前物料摆放
11、和质量情况,调整不合理因素,减少因物料因素引起节拍时间过长现象。3 包装线现状解析 3.1 包装线现状 A 企业带溶解剂品种 B 包装线目前采用的是传统的包装作业方式,这样的传统包装方式的生产流程为:物料核对及发放包装物料的印制手工包装监管码扫码进仓,以上环节中主要含括如下工位:待包装品种B核对及发放、溶剂核对及发放、塑托核对及发放、说明书核对及发放、小盒三期的打印、小盒核对及发放、粘盒贴发放、纸箱印流水号、纸箱核对及发放、箱签三期打印、箱签核对及发放、入托、入小盒、黏贴粘盒贴、扫盒码、贴箱签、入箱、扫箱码、码箱。现有带溶解剂品种 B 的单人包装节拍约为 60*8/6=80(秒/箱),正常一班
12、的产量为 6 箱*10 人=60中国科技期刊数据库 工业 A-172-箱,原每月需求 10 万瓶/200 瓶/箱=500 箱/月,需要工作 8.5 天方能完成需求;目前该类产品因优势在多省实现中标,则其月需求提升为 30 万瓶/月(1500箱/月),按原工序能力则需要工作25天方能完成需求。3.2 现有环节平衡统计 目前要对包装现状进行研究,物料核对发放人员 2人,包装材料印制人员 3 人,包装人员 10 人,监管码扫码人员 1 人。研究过程中对每一个工作站及每一个工作站流程中的各工位进行了编码且对应的生产时间进行了用时测量,测量的时间中包含了走动时间、拿取时间、停滞时间等所有耗用的时间,每个
13、工位的测量次数10 次用以保证准确性。获取的数据信息如下:按上表显示的工位 A-K 为准备环节(物料核对及发放包装物料的印制)、L 到 S 为操作环节(手工包装监管码扫码进仓),所以我们分开不同的统计单位来进行,这样能更细致和真实的体现工作流程。我们先对上诉环节测绘流程图,如图 1 所示,流程图中我们可以将表内统计的数据以较为直观的方式看到各工位的相互关系及其所耗时的状况。图 1 带溶解剂品种 B 包装流程图 从数据分析上看出准备环节中 E、H、J 三个包装表 1 溶剂品种 B 的包装步骤及作业时间 编号 作业 描述 时间(s)紧前工作 A 待包装品核对及发放 核对品名、规格、数量、生产三期、
14、发送工场等信息,并进行发放 300 B 溶剂核对及发放 核对品名、规格、数量、生产三期、发送工场等信息,并进行发放 300 C 塑托核对及发放 核对品名、规格、数量、形状等信息,并进行发放 180 D 说明书核对及发放 核对品名、规格、数量、版次号等信息,并进行发放 480 E 小盒三期的打印 核对小盒品名、规格、数量、版次号等信息,使用小盒打印机对品种的三期进行打印,涉及字粒的安装核对、印制品品质检查等 7000 F 小盒核对及发放 核对品名、规格、数量、版次号、三期印刷等信息,并进行发放 480 E G 粘盒贴发放 核对图形及数量进行发放 60 H 纸箱印流水号 手工进行流水号的编码,并印
15、制于纸箱上 1200 I 纸箱核对及发放 核对品名、规格、数量、版次号等信息,并进行发放 300 H J 箱签三期打印 核对箱签品名、规格、数量、版次号等信息,使用箱签打印机对品种的三期进行打印,涉及字粒的安装核对、印制品品质检查等 1200 K 箱签核对及发放 核对品名、规格、数量、生产三期、版次号、发送工场等信息,并进行发放 300 J 合计 12400 从 L 工序后以单人、单个包装单位计算时间 L 入托 将待包装品及溶剂放置入托,成中间品 a 4 A、B、C M 入小盒 将中间品 a 加入说明书放置入盒,关闭盒口 4 D、F、L N 黏贴粘盒贴 在盒口粘附封口贴 2 M O 扫盒码 将
16、包装好的小盒过监管码 2 N P 贴箱签 在箱上规定位置黏贴箱签 7 I、K Q 入箱 将过了监管码的小盒装入已粘附好箱签的箱中,箱封口 3 O、P R 扫箱码 匹配小盒对应扫描箱的监管码 2 Q S 码箱 将扫过码的箱堆叠放置在运输小车上 10 R 合计 34 中国科技期刊数据库 工业 A-173-材料的印制工序是较为耗时的,其中 E 小盒的三期打印耗时尤其之多,用了 7000s,所有的准备工序都需要等待 E 到 F 环节的完成才能进入操作环节,所以在准备环节中 E 成为了准备环节的“瓶颈”。一般我们把生产中节拍最慢的环节叫做瓶颈,瓶颈环节限制了作业的整体水平。瓶颈的概念是以色列学者 Gol
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