.jpg/1280px-A321_final_assembly_(9351765668).jpg)
Сборочная линия — это производственный процесс (часто называемый последовательной сборкой ), в котором детали (обычно взаимозаменяемые ) добавляются по мере перемещения полуфабриката с рабочей станции на рабочую станцию, где детали добавляются последовательно, пока не будет произведена окончательная сборка. Механически перемещая детали на сборочный участок и перемещая полуфабрикат с рабочего места на рабочее, готовое изделие можно собрать быстрее и с меньшими трудозатратами, чем если бы рабочие переносили детали на стационарную деталь для сборки.
Сборочные линии — это распространенные методы сборки сложных изделий, таких как автомобили и другое транспортное оборудование, бытовая техника и электронные товары .
Рабочих, отвечающих за работу сборочной линии, называют сборщиками . [1]
Сборочные линии предназначены для последовательной организации рабочих , инструментов или машин и деталей. Движение работников сведено к минимуму, насколько это возможно. Все детали или сборки перемещаются либо с помощью конвейеров , либо с помощью механических транспортных средств, таких как вилочные погрузчики , либо самотеком , без ручной транспортировки. Подъем тяжелых грузов осуществляется с помощью таких машин, как мостовые краны или вилочные погрузчики. Каждый работник обычно выполняет одну простую операцию, если не применяются стратегии ротации должностей.
По словам Генри Форда :
Принципы сборки таковы:
(1) Расположите инструменты и рабочих в такой последовательности операции, чтобы каждая составная часть проходила наименьшее возможное расстояние в процессе отделки.
(2) Используйте рабочие направляющие или какую-либо другую форму держателя, чтобы, когда рабочий завершает свою работу, он бросал деталь всегда в одно и то же место - это место всегда должно быть наиболее удобным для его руки - и, если возможно, иметь гравитацию. отнесите деталь следующему рабочему для него самого.
(3) Используйте скользящие сборочные линии, по которым собираемые детали доставляются на удобные расстояния. [2]
Проектирование сборочных линий — это хорошо известная математическая задача, называемая проблемой балансировки сборочной линии. [3] В простой задаче балансировки сборочной линии цель состоит в том, чтобы назначить набор задач, которые необходимо выполнить над заготовкой, на последовательность рабочих станций. Для выполнения каждой задачи требуется определенная продолжительность задачи. Назначение задач станциям обычно ограничено двумя ограничениями: (1) график приоритета, который указывает, какие еще задачи необходимо выполнить, прежде чем можно будет начать конкретную задачу (например, не вкручивать винт перед бурением отверстия) и (2 ) время цикла, которое ограничивает сумму времени обработки задач, которое может быть выполнено на каждой рабочей станции, прежде чем заготовка будет перемещена на следующую станцию по конвейерной ленте. Основные проблемы планирования работы сборочных линий включают интеграцию цепочки поставок , контроль запасов и планирование производства . [4]
.jpg/1280px-Assembling_Motors_on_Endless_Conveyors_in_Bldg._90,_Overland_Plant,_Toledo,_Ohio._-_DPLA_-_32916785f6fd3b34f52442af51b25520_(page_1).jpg)
Рассмотрим сборку автомобиля : предположим, что определенными этапами сборочной линии являются установка двигателя, установка капота и установка колес (именно в этом порядке, с произвольными промежуточными шагами); одновременно можно выполнить только один из этих шагов. При традиционном производстве одновременно собирали только один автомобиль. Если установка двигателя занимает 20 минут, установка капота — пять минут, а установка колес — 10 минут, то автомобиль можно производить каждые 35 минут.
На сборочной линии сборка автомобилей разделена между несколькими станциями, работающими одновременно. Когда на станции заканчивается машина, она передает ее следующей. Имея три станции, можно одновременно обслуживать три автомобиля, каждый из которых находится на разных стадиях сборки.
После окончания работ на первой машине бригада по установке двигателя может приступить к работе на второй машине. Пока бригада установки двигателя работает на второй машине, первую машину можно переместить на капотную станцию и установить капот, затем на колесную станцию и установить колеса. После установки двигателя на второй автомобиль второй автомобиль переходит к сборке капота. В это же время третья машина переходит к сборке двигателя. Когда двигатель третьего автомобиля установлен, его можно переместить на капот; При этом последующие автомобили (если они есть) могут быть перемещены на станцию установки двигателя.
Если предположить, что при перемещении автомобиля с одной станции на другую нет потерь времени, самый длинный этап на сборочной линии определяет пропускную способность (20 минут для установки двигателя), поэтому автомобиль можно производить каждые 20 минут, а на изготовление первого автомобиля уходит 35 минут. был произведен.
До промышленной революции большая часть производимой продукции производилась индивидуально вручную. Каждую часть продукта создавал один мастер или команда мастеров. Они использовали свои навыки и инструменты, такие как напильники и ножи, для создания отдельных частей. Затем они собирали их в конечный продукт, внося в детали пробные изменения до тех пор, пока они не подходили друг другу и не могли работать вместе ( ремесленное производство ).
Разделение труда практиковалось древними греками , китайцами и другими древними цивилизациями. В Древней Греции о нем говорили Платон и Ксенофонт . [5] Адам Смит подробно рассмотрел разделение труда при производстве булавок в своей книге «Богатство народов» (опубликованной в 1776 году).
Венецианский арсенал , построенный примерно в 1104 году, работал подобно производственной линии . Корабли двигались по каналу и снабжались различными магазинами, мимо которых они проходили. На пике своей эффективности в начале 16 века в Арсенале работало около 16 000 человек, которые, очевидно, могли производить почти один корабль в день, а также оснастить, вооружить и снабдить недавно построенную галеру стандартизированными деталями на конвейерной основе. Хотя «Арсенал» просуществовал до начала промышленной революции, линейные методы производства даже тогда не получили широкого распространения.
Промышленная революция привела к увеличению производства и изобретений. Во многих отраслях промышленности, особенно в текстильной , огнестрельном оружии , часах , [6] конном транспорте , железнодорожных локомотивах , швейных машинах и велосипедах , в 19 веке произошло быстрое улучшение обработки материалов, механической обработки и сборки, хотя современные концепции, такие как промышленное проектирование и логистика еще не были названы.
Автоматическую мельницу , построенную Оливером Эвансом в 1785 году , Роу (1916) назвал началом современной обработки сыпучих материалов . На мельнице Эванса использовался ковшовый элеватор с кожаной лентой, шнековые конвейеры , брезентовые ленточные конвейеры и другие механические устройства для полной автоматизации процесса производства муки. Нововведение распространилось на другие заводы и пивоварни. [7] [8]
Вероятно, самым ранним промышленным примером линейного и непрерывного процесса сборки является Портсмутская блочная фабрика , построенная между 1801 и 1803 годами. Марк Исамбард Брюнель (отец Изамбарда Кингдома Брюнеля ) с помощью Генри Модслея и других сконструировал 22 типа станков. для изготовления деталей такелажных блоков , используемых Королевским флотом . Этот завод был настолько успешным, что использовался до 1960-х годов, а мастерская все еще видна на верфи HM Dockyard в Портсмуте и до сих пор содержит часть оригинального оборудования. [9]
Одним из первых примеров почти современной планировки фабрики, спроектированной для облегчения работы с материалами, был литейный завод Бриджуотер . Заводские территории граничили с каналом Бриджуотер и Ливерпульско-Манчестерской железной дорогой . Здания располагались на одной линии с железной дорогой для проведения работ, проходящих через здания. Для подъема тяжелых работ, вес которых иногда достигал десятков тонн, использовались краны . Работа последовательно проходила до возведения каркаса и окончательной сборки. [10]
Первая линия поточной сборки была запущена на заводе Richard Garrett & Sons , Leiston Works в Лейстоне в английском графстве Саффолк для производства портативных паровых двигателей . Участок сборочной линии из-за его длины назывался « Длинный цех » и был полностью введен в эксплуатацию к началу 1853 года. Котел был вынесен из литейного цеха и поставлен в начале линии, и по мере продвижения по зданию он останавливайтесь на различных этапах, где будут добавляться новые детали. С верхнего уровня, где изготавливались другие детали, более легкие детали опускались на балкон и затем закреплялись на машине на уровне земли. Когда машина достигнет конца цеха, она будет завершена.[11]
В начале 19 века развитие таких станков , как токарно-винторезный станок , строгальный станок и фрезерный станок , а также управление траекторией движения инструмента с помощью приспособлений и приспособлений обеспечило предпосылки для современной сборочной линии, сделав взаимозаменяемые детали практической реальностью. . [12]
Конвейерные подъемники с паровым приводом начали использоваться для погрузки и разгрузки судов где-то в последней четверти XIX века. [13] Хауншелл (1984) показывает c. 1885 год. Эскиз электрического конвейера, перемещающего банки через линию розлива на консервном заводе.
Считается, что мясоперерабатывающая промышленность Чикаго является одной из первых линий промышленной сборки (или линий разборки), которые начали использоваться в Соединенных Штатах, начиная с 1867 года. [ 14] Рабочие стояли на стационарных станциях, а система блоков доставляла мясо к каждого рабочего, и они выполняли одну задачу. Генри Форд и другие писали о влиянии этой практики скотобойни на дальнейшее развитие Ford Motor Company. [15]
По мнению Домма, внедрение массового производства автомобилей на сборочной линии можно приписать Рэнсому Олдсу , который использовал его для создания первого массового автомобиля Oldsmobile Curved Dash . [18] Олдс запатентовал концепцию сборочной линии, которую он применил на своем заводе Olds Motor Vehicle Company в 1901 году. [19]
В Ford Motor Company сборочная линия была представлена Уильямом «Па» Кланном после его возвращения после посещения бойни Swift & Company в Чикаго и осмотра так называемой «линии разборки», где туши разделывались по мере их движения по конвейеру. . Его внимание привлекла эффективность того, как один человек снова и снова удалял один и тот же кусок, не переходя на другую станцию. Он сообщил об этой идее Питеру Э. Мартину , который вскоре стал главой производства Ford, который в то время сомневался, но посоветовал ему продолжить. Другие сотрудники Форда утверждали, что подали эту идею Генри Форду , но откровения Па Клана о скотобойне хорошо задокументированы в архивах Музея Генри Форда [20] и других местах, что делает его важным вкладчиком в разработку современной концепции автоматизированной сборочной линии. Форд был ему признателен, посетив примерно в 1906 году высокоавтоматизированное предприятие по обработке почтовых заказов Sears площадью 40 акров . В Форде этот процесс представлял собой эволюцию методом проб и ошибок [17] команды, состоящей в основном из Питера Э. Мартина , начальника фабрики; Чарльз Э. Соренсен , помощник Мартина; Кларенс В. Эйвери ; К. Гарольд Уиллс , чертежник и слесарь-инструментальщик; Чарльз Эбендер; и Йожеф Галамб . Некоторая основа для таких разработок недавно была заложена благодаря продуманной схеме размещения станков , которую Уолтер Фландерс разрабатывал в Форде до 1908 года.
Движущаяся сборочная линия была разработана для Ford Model T и начала работу 7 октября 1913 года на заводе Ford в Хайленд-Парке , [21] [22] и после этого продолжала развиваться, используя исследование времени и движения . [17] Сборочная линия, приводимая в движение ленточными конвейерами , сократила время производства модели Т всего до 93 минут [18] , разделив процесс на 45 этапов. [23] Производство автомобилей быстрее, чем успевала высохнуть краска того времени, оказало огромное влияние на мир.
В 1922 году Форд (через своего писателя-призрака Кроутера) сказал о своей сборочной линии 1913 года:
Я считаю, что это была первая когда-либо установленная движущаяся линия. Идея пришла в общих чертах из подвесной тележки, которую чикагские упаковщики используют для разделки говядины. [24]
Чарльз Э. Соренсен в своих мемуарах 1956 года «Мои сорок лет с Фордом» представил другую версию развития, которая касалась не столько отдельных «изобретателей», сколько постепенного, логического развития промышленной инженерии :
В Форде была разработана практика передачи работы от одного рабочего к другому до тех пор, пока она не превратилась в целостную единицу, а затем организация потока этих единиц в нужное время и в нужном месте на движущуюся линию окончательной сборки, с которой сходил готовый продукт. Независимо от более раннего использования некоторых из этих принципов, прямая линия преемственности массового производства и его интенсификации в автоматизацию напрямую связана с тем, что мы разработали в Ford Motor Company между 1908 и 1913 годами. Генри Форда обычно считают отцом массового производства. . Он не был. Он был его спонсором. [25]
В результате этих усовершенствований в методах автомобили Форда сходили с конвейера с трехминутными интервалами, или шесть футов в минуту. [26] Это было намного быстрее, чем предыдущие методы: производство увеличилось в восемь раз (требовалось 12,5 человеко-часов до этого, 1 час 33 минуты после), при этом использовалось меньше рабочей силы. [6] Это было настолько успешно, что краска стала узким местом. Только японский черный высыхал достаточно быстро, что вынудило компанию отказаться от разнообразия цветов, доступных до 1914 года, пока в 1926 году не был разработан быстросохнущий лак Duco .
Технология сборочного конвейера была неотъемлемой частью распространения автомобилей в американском обществе. Снижение себестоимости производства позволило стоимости Model T уложиться в бюджет американского среднего класса. В 1908 году цена модели Т составляла около 825 долларов, а к 1912 году она снизилась примерно до 575 долларов. Это снижение цен сопоставимо со снижением цен с 15 000 до 10 000 долларов в долларовом выражении по сравнению с 2000 годом. В 1914 году рабочий сборочной линии мог купить модель Т за четырехмесячную зарплату. [6]
Сложные процедуры безопасности Форда — особенно назначение каждого работника в определенное место вместо того, чтобы позволять ему бродить вокруг — резко снизили уровень травматизма . Сочетание высокой заработной платы и высокой эффективности называется « фордизмом » и копируется большинством крупных отраслей промышленности. Повышение эффективности сборочного конвейера также совпало со взлетом Соединенных Штатов. Сборочный конвейер заставлял рабочих работать в определенном темпе с очень повторяющимися движениями, что приводило к увеличению производительности на одного рабочего, в то время как в других странах использовались менее производительные методы.
В автомобильной промышленности его успех был доминирующим и быстро распространился по всему миру. Форд Франция и Форд Британия в 1911 году, Форд Дания 1923 года, Форд Германия и Форд Япония 1925 года; в 1919 году компания Vulcan (Саутпорт, Ланкашир) стала первым европейским производителем, принявшим его на вооружение. Вскоре компаниям пришлось иметь сборочные линии, иначе они рисковали разориться из-за неспособности конкурировать; к 1930 году 250 компаний, которые не исчезли, исчезли. [6]
Массовый спрос на военную технику во время Второй мировой войны стимулировал использование конвейерных технологий в судостроении и производстве самолетов. Тысячи кораблей Liberty были построены с широким использованием сборных конструкций, что позволило завершить сборку кораблей за недели или даже дни. После того, как в 1939 году было произведено менее 3000 самолетов для вооруженных сил США, американские авиастроители построили более 300 000 самолетов во время Второй мировой войны. [ нужна цитация ] Vultee был пионером в использовании механизированной сборочной линии для производства самолетов. Другие компании быстро последовали примеру. Как заметил Уильям С. Кнудсен (работавший в компаниях Ford, [17] GM и Консультативной комиссии по национальной обороне): «Мы победили, потому что задушили врага лавиной производства, подобной которой он никогда не видел и не мечтал о возможной». ." [27] [28]
В своей автобиографии 1922 года [2] Генри Форд упоминает несколько преимуществ сборочной линии, в том числе:
Повышение производительности позволило Ford увеличить заработную плату рабочих с 1,50 долларов в день до 5,00 долларов в день после того, как сотрудники достигли трехлетнего стажа на сборочной линии. Форд продолжал сокращать почасовую рабочую неделю, постоянно снижая цену на Модель Т. Эти цели кажутся альтруистическими; однако утверждалось, что они были внедрены Фордом для снижения высокой текучести кадров: когда в 1913 году была введена в эксплуатацию сборочная линия, выяснилось, что «каждый раз, когда компания хотела добавить 100 человек к своему заводскому персоналу, это необходимо нанять 963", чтобы нейтрализовать естественное отвращение, которое, кажется, вызвал конвейер. [29]
Социологическая работа исследовала социальное отчуждение и скуку , которые испытывают многие работники из-за повторения выполнения одной и той же специализированной задачи в течение всего дня. [30]
Карл Маркс выразил в своей теории отчуждения убеждение, что для достижения удовлетворения от работы работникам необходимо видеть себя в созданных ими объектах, что продукты должны быть «зеркалами, в которых рабочие видят свою отраженную сущностную природу». Маркс рассматривал труд как шанс для людей реализовать аспекты своей личности. Марксисты утверждают, что выполнение повторяющихся специализированных задач вызывает чувство разрыва между тем, что работник делает весь день, тем, кем он является на самом деле, и тем, что он в идеале мог бы внести в общество. Более того, Маркс считает эти специализированные рабочие места небезопасными, поскольку рабочий становится расходным материалом, как только затраты растут и технологии могут заменить более дорогой человеческий труд. [31]
Поскольку работникам приходится часами стоять на одном и том же месте и повторять одно и то же движение сотни раз в день, повторяющиеся стрессовые травмы являются возможной патологией охраны труда . Промышленный шум также оказался опасным. Когда оно было не слишком высоким, рабочим часто запрещали разговаривать. Шарль Пиаже , квалифицированный рабочий завода ЛИП , вспоминал, что помимо того, что им было запрещено говорить, полуквалифицированным рабочим оставалось всего 25 сантиметров для перемещения. [32] Позже промышленная эргономика попыталась свести к минимуму физические травмы.
Конвейер... стал результатом длительного периода проб и ошибок.
Сборочная линия не была запланированной разработкой;
скорее, он возник в 1913 году в динамичной ситуации.
Такие люди, как Карл Эмде, Уильям Кланн и Уильям Кнудсен, сыграли ключевую роль в первых попытках автоматизации на заводе Ford в Хайленд-Парке.
Два человека сыграли важную роль в успехе движущейся сборочной линии: Кларенс Эйвери и Чарльз Соренсен.
постоянный редизайн модели T. Многие компоненты регулярно дорабатывались, чтобы облегчить сборку автомобиля.
Только в 1913 году Форд ежемесячно вносил более 100 изменений в конструкцию.
Постоянные эксперименты были скорее правилом, чем исключением на заводе Ford в Хайленд-Парке.
Инженеры Ford постоянно перепроектировали и настраивали приспособления и приспособления, а также проектировали новые станки или ремонтировали старые, чтобы добиться более высокой производительности.
Дополнение к сериалу PBS «Гений, который был Китаем ».
