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SMT生产线平衡的持续改善方析


Indust rial Engineering and Management . 2 ,2006 No

工业工程与管理 2006 年第 2 期

收稿日期 :2004212227 ; 修回日期 :2006201212

作者简介 : 兰秀菊 (19712) ,女 ,河北沧州人 ,讲师 ,主要研究方向为工业工程 .

文章编号 :100725429 ( 2006) 0220109203

SMT 生产线平衡的持续改善方析
兰秀菊 , 陈 , 汤洪涛 勇
( 浙江工业大学 工业工程研究所 ,浙江 杭州 310032)

摘要 : 在分析生产线平衡原理及改善方法基础上 ,以计算机主板生产线的 SM T 段为研究对 象 ,以作业测定为依据 ,结合生产线实际问题进行了系统分析 ,提出了可行的持续改进方案 ,并对改 进前后的方案进行对比分析 ,达到了提升产能 , 优化生产线的目的 ,实际效果明显 . 关键词 : 生产线 ; 作业测定 ; 产能 ; 平衡 ; 工业工程 中图分类号 : F406. 2 文献标识码 : A

Balancing and Continuous Improvement of SMT Production Line
L AN Xiu2ju ,C H EN Yo ng , TAN G Ho ng2tao

( Instit ute of Indust rial Engineering , Zhejiang U niversit y of Technology , Hangzho u 310032 ,China )

Abstract : Based o n t he analysis of p rinciple of p roductio n line balancing , t his paper makes SM T p roductio n line of main board as st udying o bject and analyzes t he main factor s which have

1 引言

生产线平衡提高产能是一个持续的过程 .大量 世界级的 I T 制造厂商将其全球制造基地转移至上 海, 苏州 , 杭州等地区 .主板 ( main board ,简称 MB ) 虽然是一个非常成熟的产业 , 但是其新生产基地成 立时间较短 ,不可能完全复制母公司的生产方式 ,这 时非常需要工业工程师们做出不断的改善 , 以达到 提升产能 , 降低成本 , 保证品质的目标[ 1 ,2 ] .主板制 造皆采用流水线生产方式 ,进行生产线平衡与改善 , 对提高产能 , 降低成本具有重要意义 .

2 生产线平衡原理与改善方法

由于现代的流水线生产以机械输送带流动为 主 ,机械输送的速度也应与生产速度相适应 ,即有相 同的节拍时间 ( Cycle Time , C T ) , 生产计划及工序 作业时间应相适应 ,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 产中等待的时间很少 ,这时生产效率最高 ,生产线处

effect o n t he line balancing. According to t he p roductio n line p ro blem in t his paper , t he imp ro2 ving solutio n is give wit h t he work measurement . So t he capabilit y is p ro moted and t he p roduc2 tio n line is imp roved. It p roves t hat t he imp rovement is o bvio us. Key words : p roductio n line ; work measurement ;capabilit y ; balance

于平衡状态 . 通过生产线平衡分析 , 以期达到以下目的 : ( 1 ) 缩短每一个工序的作业时间 ,提高单位时间的产量 ; ( 2 ) 减少工序之间的预备时间 ; ( 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 5W1 H 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 ,可采取措施为 : ( 1) 分割作业 ,移一部分到耗时较 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 .

3 SMT 段生产线平衡分析

图 1 是主板的制造流程 ,主要分为 SM T 和 DIP 二段 .在 SM T 段中 ,D E K 为锡膏印刷机 ,在印刷电 路板上需用 SM T 置件位置处刷上锡膏 ; CP 为高速



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兰秀菊 ,等 : SM T 生产线平衡的持续改善方析

置件机 ,将体积较小的卷带零件置于 PCB 板相应位 置 ;Q P 为泛用置件机 ,将较大体积的零件置于 PCB 板相应位置 ; R EFL OW 为回焊炉 ,置件完毕的 PCB 板加热 ,令锡膏融化后再凝固 ; AO I 为自动光学检 测仪 ,检查 SM T 制程置件位置的准确性及锡膏印 刷的质量 ; IC T 为在线测试 , 分别对 PCB 板上的某 个零件或某段电路进行带电测试 .

4 SMT 段生产线平衡持续改善方案
4. 1 第一次改善
整段 SM T 的瓶颈在 CP3 ( 30. 96s ) , 而 Q P 的 C T 普遍偏小 , 考虑将零件的分配做一下调整 .由 于 CP3 是整段的瓶颈 ,因此将 CP3 的一个大排阻和 三颗大电容分别调整到 Q P1 和 Q P2 去打 ( Q P3 的 吸嘴比较大 , 专门用来打 B GA , 无法 分配 小颗 零 件) . 表 2 为测量各工序的实际作业时间 , 图 3 为改 善后的负荷分布图 .改善后计算平衡率为 91. 7 % , 生产不平衡损失率为 8. 3 % .

图1 主板制造流程

表2 第一次改善后作业时间测定 ( s)
D E K CP1 CP2 CP3 Q P1 Q P2 Q P3 AO I IC T

由于 SM T 的产能决定了整条生产线的产能 , 而 SM T 的产能又是由其瓶颈位元的 C T 决定的 . 所以设法降低 SM T 瓶颈的 C T , 提高 SM T 段的平 衡率 ,对整条生产线的产能提升具有重大意义 .

个数

250

280

212

14

15

7

C T 19. 68 28. 45 27. 30 28. 82 25. 34 25. 44 23. 14 26. 44 16. 85

3. 1 SMT 的作业测定
经过多次测定取各工序的实际作业时间的平均 值 ( 表 1 所示) ,并由此绘制作业负荷图 ( 图 2 所示) .
表1 改进前各工序实际作业测定 ( s)
D E K CP1 CP2 CP3 Q P1 Q P2 Q P3 AO I IC T

图3 第一次改善后的负荷分布

个数

4. 2 第二次改善
经过第一次改善后 SM T 生产线平衡率已经有 所改善 ,产能也得到提升 ,但是发现经过初次调整的 瓶颈位元依然落在 CP3 ( 28. 82s) , 因此再通过零件 的调整来设法降低瓶颈位元的 C T .对部分零件再 次做出调 整 , 将 CP1 的 3 颗 电 阻 移 至 CP3 , 再 将 CP3 的一颗 IC 移至 Q P1 . 表 3 为测量各工序的实际作业时间 , 图 4 为流 动作业图 .改善后计算平衡率为 94. 5 % ,生产不平 衡损失率为 5. 5 % .
表3 第二次改善后作业时间测定
D E K CP1 CP2 CP3 Q P1 Q P2 Q P3 AO I IC T

250

280

216

13

12

7

C T 19. 68 29. 39 27. 25 30. 96 21. 15 21. 17 23. 17 27. 03 16. 85

图2 改善前负荷分布

3. 2 产线负荷分析
生产不平衡损失时间为 :
T=

∑( Tmax -

Ti ) = 57. 77s
个数

平衡率 = 各工序作业时间合计/ ( 最长作业时间 × 总共序数) = 180. 1/ [ 30. 96 × ] = 83. 1 % 7 生产不平衡损失率 = 1 - 平衡率 = 1 - 83. 1 % =
16. 9 %

247

280

214

15

15

7

C T 19. 68 28. 00 27. 30 27. 27 27. 54 25. 44 23. 14 26. 44 16. 85

生产 不 平 衡 损 失 时 间 为 57. 77s , 平 衡 率 为 83. 1 % ,生产不平衡损失率为 16. 9 % . 因此 ,该生产线存在较大的改进空间 ,同时确定 瓶颈工序为 CP3 . —
011 —
图4 第二次改善后的负荷分布

Indust rial Engineering and Management . 2 ,2006 No

工业工程与管理 2006 年第 2 期

4. 3 第三次改善
降低了瓶颈位元的 C T , 瓶颈位元已经转移至 CP1 ,同时引发了一个新问题 : 由于 Q P 机是单 TA2
表4 第三次改善后作业时间测定
D E K CP1 CP2 CP3 Q P1 Q P2 Q P3 AO I IC T 247 280 214 15 15 7

BL E 生产 ,需要停机换料 ; 而 CP 机是双 TABL E 生

以及产能有了很大的提高 ,对比如图 6 , 7 所示 . 图 按节拍计算每天 8 小时不间断的作业时间内 , 每天 SM T 段可增产 : ( 8 ×60 ×60/ 28 ) - ( 8 ×60 × 60/ 30. 96) = 97 件 .

产 ,无须停机换料 , 为防止 Q P 换料时会引起前面 CP 停机问题的发生 ,在 CP3 与 Q P1 之间设置了一 BU FF ER 以进行缓冲 .由于此步改 善后 Q P1 的 C T 已经达到了 27. 54s , 其值与 CP1 的 C T 28. 00s 几乎相等 , 那么 , 当 Q P 停机换料时在 BU FF ER 中 暂存的板子无法在随后正常生产时被 Q P 消耗 , 导 致 BU FF ER 空间无法释放 , 失去缓冲作用 , 最终导 致 Q P1 某些时刻成为实际瓶颈 .经过对生产线的 分析 ,确定影响因素是 BU FF ER 的进板方式 . 将 BU FF ER 的出板流程做如下修改 :BU FF ER 出板后 ,等待进板 ,进板后马上调整高度至下一片出 板处 ,但若等待 13s 还未有进板 ,则自动调整高度至 下一片出板处 ,待 Q P1 置件结束后出板 . 表 4 为测量各工序的实际作业时间 , 图 5 为流 动作业图 .改善后计算平衡率为 93. 3 % , 生产不平 衡损失率为 6. 7 % .

图6 改善前后平衡率对比图

图7 改善前后 CT 对比图

通过对生产线系统分析与改善 , 达到了提升产 能 ,改善瓶颈的目的 .IE 方法秉持的是一种思维方 式 ,是精致细微的科学 , 讲究深入现场 , 获得原始数 据 ,详细解析事件的细节 ,建立起有序解决问题的方 法体系 .无论是作业测定 , 方法研究和物流分析 ,还 是 IE 七大手法都只是一种工具 , IE 工程师关键是 要具备不断改善的意识 , 永远拥有追求合理性标准 化的欲望 , 整体优化的观念 , 适应生产的动态性特 征 ,应用 IE 相关理论是生产线改善的最佳途径 .

个数

C T 19. 68 28. 00 27. 30 27. 27 25. 19 25. 44 23. 14 26. 44 16. 85

参考文献 :
[ 1 ] 周密 . IE 方法实战精解 [ M ] . 广东 : 广东经济出版社 , 2003 : 12 - 15. [ 2 ] 鲜飞 . 提高 SM T 设备生产效率方法的研究 [J ] . 表面贴装技术 , 2003 (1) :11 - 15. [ 3 ] 孙林岩. 人因工程[ M]. 北京 :中国科学技术出版社 ,2001 :45 - 48.

图5 第三次改善后的负荷分布

5 结束语

经过三次改善 ,SM T 段改善前后 C T , 平衡率

( 上接第 108 页) 后 ,企业可安排合理的设备和人员能力以提高该工 序的生产能力 ,从而提高企业的生产效率 .

4 结束语

这个案例明确地告诉了我们 : 除了宽放基准外 , S T 的工作做起来不难 , 带来的效益却可能不小 , 因 为它可帮助清除掉企业中普遍存在的各种形式的无 用功和资源浪费 .对不少处于困境的国有企业或生

产效率不太高的企业来说 , 通过 S T 工作将生产资 源创造价值的功能充分发挥出来 , 显然很有意义 . 因为历史原因 ,国有企业中几乎没有工业工程师的 设岗 ,在经营机制上形成了严重的先天性缺陷 ,开展 S T 工作还可在一定程度上弥补国有企业的这种严 重缺陷 ,提高企业竞争力 .

参考文献 :
[ 1 ] Meyers F E. Motion and Time St udy : for Lean Manufact uring [ M ] . 2nd ed. R. R. Donnelley & Sons Company , 1999.



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