A公司电梯液压缓冲器装配线平衡研究

胡攀攀，宾新凤， 韦少作，许行良

（1.广西壮族自治区特种设备检验研究院，广西 桂林 541004；
2.广西城市建设学校，广西 桂林 541003）

目前，我国的城镇化在逐渐推进，电梯数量每年增长迅猛，液压缓冲器安全性能良好，可以普遍适用所有速度的直梯，市场对液压缓冲器的需要是巨大的。研究表明，电梯液压缓冲器装配线平衡率对企业至关重要，若企业试图在市场中处于领先地位，优化装配线平衡率是非常可行的路径。本文通过研究A公司电梯液压缓冲器装配线上的平衡率，可以消除工作站出现作业负荷安排不合理的情况，减少企业员工的不满，降低平滑系数，提高企业的核心竞争力。

据市场调研报告可知，A公司电梯液压缓冲器的客户群和年销售量呈现逐年递增，且增长迅猛。为了满足现有订单以及潜在市场需求，A公司扩建了几条生产线，而且新增的生产线已经在使用当中，但是在实际使用的过程中，发现新增的生产线的产能并没有达到预期的数值。而扩建生产线意味着要大大增加生产成本，降低利润空间，从长远来看并不是最优解。因此，该公司目前不得不采取加班的方式来弥补产能上的不足，但也是捉襟见肘，产能仅仅能满足现有订单需求。而加班加点虽然能提高产能，但会增加工人的疲劳，降低设备寿命，无形间也提高了生产投入。

目前我国电梯液压缓冲器有巨大市场潜力，本文确定以电梯液压缓冲器装配线的平衡率为研究对象，就是希望研究成果可以能帮助企业使用相对较低的成本提高产能，满足电梯液压缓冲器的现有订单以及潜在市场需求。

2.1 工作站平衡前状况分析

首先，测出线上5个工作站的标准时间。这里主要是运用秒表时间研究对电梯液压缓冲器装配线上的5个工作站进行分析，从而得到标准时间。以工作站A01“检查底座并加入液压油”为例。

（1）将作业单元进行划分。工作站A01“检查底座并加入液压油”的作业要素包含4个，见表1。

（2）观测次数的取值。首先可以试图对工作站A01的首个作业要素观测10次，观测的结果为：1.8s，1.9s，1.8s，1.5s，1.6s，1.9s，2.2s，1.8s，1.5s，1.8s，假设置信水平取值为95%，可以存在小于5%的误差，则：

从而可以确定观测次数的取值为20，因此我们将研究对象分为两组，每一组测10次，两组共计20次，这20次的测定结果为：2.1s，2.2s，1.4s，2s，2s，1.8s，2.1s，2.1s，1.9s,2.2s，1.7s，1.9s，1.7s，2.1s，1.8s，1.5s，1.4s，2.1s，1.8s，2.2s。最后求出这20个数值的均值。按照以上方法，可以求得余下的3个作业要素的平均观测值，见表1。

（3）异常值的去除。为了保证观测值的有效性需要把个别不合理的观测数值去掉。以首个作业要素“检查底座固定情况”来举例子，根据公式计算出以上20个数值的平均值和标准差：

（4）平均观测时间的确定。以首个作业要素“检查底座固定情况”的平均观测时间的确定来举例子：

按照以上方法，可以求得余下的作业要素的平均观测时间。

（5）作业评定。本文采用100分法进行评比。举例子，首个作业要素的评比系数取值为100%。

（6）正常作业时间的确定。以确定首个作业要素“检查底座固定情况”的正常作业时间来举例子。

按照以上方法，可以求得余下的作业要素的正常作业时间。

（7）宽放率的取值。这里可以将首个作业要素的宽放率取值为5%。

（8）各作业要素的标准时间的确定。以首个作业要素的标准时间来举例子：

按照以上方法，可以求得余下的作业要素的标准作业时间。

（9）工作站标准时间的取值。工作站的标准时间等于各作业要素标准时间相加起来。工作站A01“检查底座并加入液压油”主要包括4个作业要素，工作站标准时间为30.9s，工作站作业标准时间表，见表1。按照以上方法，可以求得余下的工作站的标准时间。

表1 工作站A01作业标准时间表

工作站：A02用机器安装液位检查口。这个工作站由5个作业要素构成，工作站的作业标准时间共计60.0s，工作站A02“用机器安装液位检查口”的标准时间表，见表2。

表2 工作站A02作业标准时间表

工作站：A03安装电气复位检查开关。这个工作站由8个作业要素构成，工作站的标准时间共计30.2s，工作站A03“安装电气复位检查开关”的标准时间表，见表3。

表3 工作站A03作业标准时间表

工作站：A04整体检查。这个工作站由6个作业要素构成，工作站标准时间共计20.7s，工作站A04“整体检查”的作业标准时间表，见表4。

表4 工作站A04作业标准时间表

工作站：A05整件包装。这个工作站由5个作业要素构成，工作站标准时间共计34.8s，工作站A05“整件包装”的作业标准时间表，见表5。

表5 工作站A05作业标准时间表

该装配线上的5个工作站的增值时间(V)、非增值时间(N)、步行时间(W)以及等待时间(I)，见表6。

由表6可以看出，该线上5个工作站的非增值时间相对较多，共计63.5s，标准时间共计176.6s，其中，标准时间最多的是工作站A02用机器安装液位检查口，共计60s，标准时间最小的是工作站A04整体检查，共计20.7s。据此可以求得极差达到139.3s，极差比较大，表明该线上的布局是非常不合理的，迫切的需要对其分析研究和改善。根据以下公式，可以确定出目前的平衡率P：

表6 电梯液压缓冲器装配线平衡前时间参数汇总表

装配线的平滑系数：

式中，CT=60；
Tj为第j个工作站的工作站时间；
m=5。

从以上的计算可知，该装配线目前的平衡率为58.9%，很明显可以得知：该线上的平衡率是属于非常不理想的状态，故改进空间非常大。根据表6，可以画出电梯液压缓冲器装配线的平衡前状态图，如图1所示。

2.2 工作站作业分析与改善

从图1可看出，工作站A02的作业标准时间较长，是导致该条装配线生产节拍相对较长的主要因素，可能会影响产品的质量。由计算可知，A02站工作人员最多能够同时控制的机器的台数为：

由计算结果可知，可以让工人同时使用2台机器，经优化改善之后的人机操作分析图，如图2（b）所示。由图2可知，作业由1台机器增加到2台机器之后，其时间利用率得到大幅度提升，从48%提高到97%，在一个作业周期内（60s），工人的产出由之前的1件增加到2件，故优化后的生产节拍为原来的60s降低为30s。

综上所述，经人机操作程序分析优化改善后，工作站A02“用机器安装液位检查口”的作业时由60s降低至30s。

根据表6电梯液压缓冲器装配线平衡前时间参数汇总表，可以得到优化后的工作站时间，见表7。

表7 改善后电梯液压缓冲器装配线工作站时间汇总表

从表7可知，经优化，此时装配时间之和等于146.6s，工作站A05的标准时间为34.8s，是最费时的，而其中花费时间最少的工作站时间是工作站A04，所用时间为20.7s。标准时间的极差大幅度降低，由39.3s降低为14.1s。

改良后的装配线平衡率P为：

改良后的装配线的平滑系数为：

式中，CT=34.8；
Tj为工作站j的作业标准时间；
m=5。

经改善后，平衡率由58.9%提升至84.3%，平滑系数由27.98降低至7.19。基于表7可知，改良之后线上5个工作站的增值时间(V)、非增值时间(N)、步行时间(W)以及等待时间(I)，见表8。

根据表8，可描绘出改良后的平衡状态图，见图3。

表8 电梯液压缓冲器装配线优化后时间参数汇总表

2.3 电梯液压缓冲器装配线平衡效果评估

由图3可知，此时的瓶颈工作站是A02工作站，将它改良后，各工作站的作业负荷相对比较均匀。将优化前后的结果进行对比，见表9。

根据表9可知，经优化，装配线的平衡率较之前大大提升，由58.9%提升至84.3%，平滑系数较之前大大降低，由27.98降低至7.19，这表明各员工的作业强度相差不大，避免了装配线上作业强度相差过大。生产节拍由60.0s降低至34.8s，产品单件工时减少了25.2s，生产效率大大提高。

表9 平衡前后指标对比

针对A公司产能不足的问题，深入研究了装配线流程，首先通过平衡状态图找到瓶颈工作站，然后使用人机操作分析方法，对找出的瓶颈工作站进行改良，最终使平衡率和生产效率大大提高。