.jpg/1280px-A321_final_assembly_(9351765668).jpg)
Сборочная линия , часто называемая прогрессивной сборкой , представляет собой производственный процесс, в котором незаконченный продукт перемещается по прямой линии от одной рабочей станции к другой, а детали добавляются последовательно до тех пор, пока конечный продукт не будет завершен. Механически перемещая детали на рабочие станции и перенося незаконченный продукт с одной рабочей станции на другую, готовый продукт может быть собран быстрее и с меньшими трудозатратами, чем если бы рабочие переносили детали к стационарному продукту.
Сборочные линии являются распространенным методом сборки сложных изделий, таких как автомобили и другое транспортное оборудование, бытовая техника и электронные товары .
Рабочие, отвечающие за работу сборочной линии, называются сборщиками . [1]
Сборочные линии предназначены для последовательной организации рабочих, инструментов или машин, а также деталей. Движение рабочих сведено к минимуму, насколько это возможно. Все детали или узлы обрабатываются либо конвейерами , либо моторизованными транспортными средствами, такими как вилочные погрузчики , либо гравитацией , без ручного перемещения. Тяжелые подъемные работы выполняются машинами, такими как мостовые краны или вилочные погрузчики. Каждый рабочий обычно выполняет одну простую операцию, если не применяются стратегии ротации работ.
По словам Генри Форда :
Принципы сборки следующие:
(1) Расположите инструменты и людей в последовательности выполнения операции таким образом, чтобы каждая составная часть проходила как можно меньшее расстояние в процессе обработки.
(2) Используйте рабочие салазки или какую-либо другую форму переноски, чтобы, когда рабочий заканчивает свою операцию, он всегда опускал деталь в одно и то же место (которое всегда должно быть наиболее удобным для его руки) и, если возможно, передавайте деталь под действием силы тяжести следующему рабочему для его собственной детали.
(3) Используйте раздвижные сборочные линии, с помощью которых собираемые детали доставляются на удобные расстояния. [2]
Проектирование сборочных линий — это общепризнанная математическая задача, называемая задачей балансировки сборочной линии. [3] В простой задаче балансировки сборочной линии цель состоит в том, чтобы назначить набор задач, которые необходимо выполнить на заготовке, последовательности рабочих станций. Каждая задача требует определенной продолжительности выполнения задачи. Назначение задач станциям обычно ограничивается двумя ограничениями: (1) графом приоритетов, который указывает, какие еще задачи необходимо выполнить, прежде чем можно будет начать определенную задачу (например, не вкручивать винт перед сверлением отверстия), и (2) временем цикла, которое ограничивает сумму времени обработки задач, которые могут быть выполнены на каждой рабочей станции, прежде чем заготовка будет перемещена на следующую станцию конвейерной лентой. Основные проблемы планирования для действующих сборочных линий включают интеграцию цепочки поставок , управление запасами 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 определенные этапы на сборочной линии — это установка двигателя, установка капота и установка колес (именно в таком порядке, с произвольными промежуточными этапами); только один из этих этапов может быть выполнен за один раз. При традиционном производстве за один раз будет собираться 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 станция заканчивает работу с автомобилем, она передает его следующей. При наличии трех станций можно одновременно работать с тремя автомобилями, каждый из которых находится на разной стадии сборки.
После завершения работы над первым автомобилем бригада по установке двигателя может приступить к работе над вторым автомобилем. Пока бригада по установке двигателя работает над вторым автомобилем, первый автомобиль можно переместить на пост капота и установить капот, затем на пост колес и установить колеса. После установки двигателя на второй автомобиль второй автомобиль перемещается на сборку капота. В то же время третий автомобиль перемещается на сборку двигателя. После установки двигателя третьего автомобиля его можно переместить на пост капота; в это же время последующие автомобили (если таковые имеются) можно перемещать на пост установки двигателя.
Если предположить, что при перемещении автомобиля с одной станции на другую не происходит потерь времени, то производительность определяется самым продолжительным этапом на сборочной линии (20 минут на установку двигателя), поэтому автомобиль может производиться каждые 20 минут после того, как будет произведен первый автомобиль, на сборку которого ушло 35 минут.
До промышленной революции большинство производимых продуктов изготавливалось вручную. Каждую часть продукта создавал один мастер или группа мастеров. Они использовали свои навыки и инструменты, такие как напильники и ножи, для создания отдельных деталей. Затем они собирали их в конечный продукт, внося изменения методом проб и ошибок в детали 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 его обсуждали Платон и Ксенофонт . [5] Адам Смит подробно обсуждал разделение труда при изготовлении булавок в своей книге «Богатство народов» (опубликованной в 1776 году).
Венецианский арсенал , датируемый примерно 1104 годом, работал подобно производственной линии . Корабли двигались по каналу и оснащались различными мастерскими, мимо которых они проходили. На пике своей эффективности в начале 16 века в арсенале работало около 16 000 человек, которые, по-видимому, могли производить почти по одному кораблю в день и могли оснастить, вооружить и снабдить недавно построенную галеру стандартизированными деталями на основе конвейера. Хотя арсенал просуществовал до начала промышленной революции, методы производственной линии не стали общепринятыми даже тогда.
Промышленная революция привела к распространению производства и изобретений. Во многих отраслях, особенно в текстильной , оружейной , часовой , [6] конной тяге , железнодорожных локомотивах , швейных машинах и велосипедах , в течение XIX века наблюдалось стремительное улучшение обработки материалов, механической обработки и сборки, хотя такие современные концепции, как промышленная инженерия и логистика, еще не были названы.
Автоматическая мельница для муки , построенная Оливером Эвансом в 1785 году, была названа Ро (1916) началом современной обработки сыпучих материалов . Мельница Эванса использовала ковшовый элеватор с кожаной лентой, винтовые конвейеры , конвейеры с полотняной лентой и другие механические устройства для полной автоматизации процесса приготовления муки. Инновация распространилась на другие мельницы и пивоварни. [7] [8]
Вероятно, самым ранним промышленным примером линейного и непрерывного процесса сборки является Portsmouth Block Mills , построенный между 1801 и 1803 годами. Марк Изамбард Брюнель (отец Изамбарда Кингдома Брюнеля ) с помощью Генри Модсли и других спроектировал 22 типа станков для изготовления деталей для такелажных блоков, используемых Королевским флотом . Эта фабрика была настолько успешной, что оставалась в эксплуатации до 1960-х годов, а мастерская все еще видна на верфи Ее Величества в Портсмуте и все еще содержит часть оригинального оборудования. [9]
Одним из самых ранних примеров почти современной планировки завода, разработанной для легкой обработки материалов, был литейный завод Bridgewater . Территория завода граничила с каналом Bridgewater и железной дорогой Liverpool and Manchester . Здания были расположены в линию с железной дорогой для перевозки работ, проходящих через здания. Краны использовались для подъема тяжелых работ, которые иногда весили десятки тонн. Работа проходила последовательно вплоть 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 переносных паровых двигателей . Участок сборочной линии назывался « Длинный цех » из-за своей длины и был полностью готов к работе к началу 1853 года. Котел был доставлен из литейного цеха и установлен в начале линии, и по мере продвижения по зданию он останавливался на разных этапах, где добавлялись новые детали. С верхнего уровня, где изготавливались другие детали, более легкие детали опускались на балкон, а затем фиксировались на машине на уровне земли. Когда машина достигала конца цеха, она была завершена. [11]
В начале 19 века развитие станков, таких как токарно-винторезный станок , строгальный станок по металлу и фрезерный станок , а также управление траекторией инструмента с помощью приспособлений и зажимов , 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 эскиз 1885 года конвейера с электрическим приводом, перемещающего банки по линии розлива на консервном заводе.
Мясоперерабатывающая промышленность Чикаго считается одной из первых промышленных сборочных линий (или линий разборки), которые использовались в Соединенных Штатах с 1867 года. [ 14] Рабочие стояли на фиксированных станциях, а система шкивов доставляла мясо каждому рабочему, и они выполняли одну задачу. Генри Форд и другие писали о влиянии этой практики скотобоен на более поздние разработки в Ford Motor Company. [15]
По словам Домма, внедрение массового производства автомобилей с помощью сборочной линии можно отнести к заслугам Рэнсома Олдса , который использовал ее для создания первого серийного 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 с бойни Swift & Company в Чикаго и осмотра того, что называлось «линией разборки», где туши разделывались по мере их перемещения по конвейеру. Эффективность того, что один человек снова и снова удалял одну и ту же часть, не переходя на другую станцию, привлекла его внимание. Он сообщил об этой идее Питеру Э. Мартину , который вскоре стал главой производства Ford, который в то время сомневался, но подбадривал его продолжать. Другие в Ford утверждали, что подсказали эту идею Генри Форду , но откровение Па Кланна о бойне хорошо задокументировано в архивах Музея Генри Форда [20] и в других местах, что делает его важным участником современной концепции автоматизированной сборочной линии. Форд был признателен, посетив высокоавтоматизированный 40-акровый склад по обработке почтовых заказов Sears около 1906 года. В Ford процесс был эволюцией путем проб и ошибок [17] команды, состоящей в основном из Питера Э. Мартина , суперинтенданта фабрики; Чарльза Э. Соренсена , помощника Мартина; Кларенса В. Эвери ; К. Гарольда Уиллса , чертежника и инструментальщика; Чарльза Эбендера; и Йожефа Галамба . Часть фундамента для такого развития была недавно заложена интеллектуальной компоновкой размещения станков , которую Уолтер Фландерс делал в Ford до 1908 года.
Подвижная сборочная линия была разработана для Ford Model T и начала работу 7 октября 1913 года на заводе Ford в Хайленд-Парке [21] [22] и продолжала развиваться с тех пор, используя изучение времени и движения . [17] Сборочная линия, приводимая в движение конвейерными лентами , сократила время производства Model T всего до 93 минут [18], разделив процесс на 45 этапов. [23] Производя автомобили быстрее, чем успевала высохнуть краска того времени, она оказала огромное влияние на мир.
В 1922 году Форд (через своего автора-невидимку Кроутера) сказал о своей сборочной линии 1913 года:
Я считаю, что это была первая установленная движущаяся линия. Идея пришла в общем виде от 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 была связана не столько с отдельными «изобретателями», сколько с постепенным, логичным развитием промышленной инженерии :
То, что было разработано в Ford, было практикой передачи работы от одного рабочего к другому, пока она не станет завершенной единицей, 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 вытекает из того, что мы разработали в Ford Motor Company между 1908 и 1913 годами. Генри Форда обычно считают отцом массового производства. Он не был им. Он был его спонсором. [25]
В результате этих разработок в методе автомобили Форда сходили с конвейера с интервалом в три минуты или шесть футов в минуту. [26] Это было намного быстрее, чем предыдущие методы, увеличивая производство в восемь раз (требуя 12,5 человеко-часов до, 1 час 33 минуты после), при этом используя меньше рабочей силы. [6] Это было настолько успешно, что краска стала узким местом. Только японский черный высыхал достаточно быстро, что заставило компанию отказаться от разнообразия цветов, доступных до 1914 года, пока в 1926 году не был разработан быстросохнущий лак Duco . [6]
Технология сборочной линии была неотъемлемой частью распространения автомобиля в американском обществе. Снижение издержек производства позволило себестоимости модели T уложиться в бюджет американского среднего класса. В 1908 году цена модели T составляла около 825 долларов, а к 1912 году она снизилась примерно до 575 долларов. Это снижение цены сопоставимо со снижением с 15 000 до 10 000 долларов в долларовом эквиваленте с 2000 года. В 1914 году рабочий сборочной линии мог купить модель T, получив заработную плату за четыре месяца. [6]
Сложные процедуры безопасности Форда — особенно назначение каждого рабочего на определенное место вместо того, чтобы позволять им бродить — резко снизили уровень травматизма . Сочетание высокой заработной платы и высокой эффективности называется « фордизмом » и было скопировано большинством крупных отраслей промышленности. Рост эффективности от сборочной линии также совпал с взлетом Соединенных Штатов. Сборочная линия заставляла рабочих работать в определенном темпе с очень повторяющимися движениями, что приводило к большему объему производства на одного рабочего, в то время как другие страны использовали менее производительные методы.
В автомобильной промышленности его успех был доминирующим и быстро распространился по всему миру. Ford France и Ford Britain в 1911 году, Ford Denmark 1923, Ford Germany и Ford Japan 1925; в 1919 году Vulcan (Саутпорт, Ланкашир) стал первым местным европейским производителем, принявшим его. Вскоре компаниям пришлось иметь сборочные линии, или рисковать разорением, не имея возможности конкурировать; к 1930 году 250 компаний, у которых их не было, исчезли. [6]
Огромный спрос на военную технику во время Второй мировой войны побудил использовать конвейерные методы в судостроении и производстве самолетов. Тысячи кораблей Liberty были построены с широким использованием предварительной сборки, что позволило завершить сборку кораблей за недели или даже дни. Выпустив менее 3000 самолетов для вооруженных сил США в 1939 году, американские производители самолетов построили более 300 000 самолетов во Второй мировой войне. [ необходима цитата ] Vultee была пионером в использовании приводной сборочной линии для производства самолетов. Другие компании быстро последовали ее примеру. Как заметил Уильям С. Кнудсен (работавший в Ford, [17] GM и Национальной консультативной комиссии по обороне): «Мы победили, потому что задушили врага лавиной производства, подобной которой он никогда не видел и не мог себе представить». [27] [28]
В своей автобиографии 1922 года [2] Генри Форд упоминает несколько преимуществ сборочной линии, в том числе:
Рост производительности позволил Ford увеличить оплату труда рабочих с 1,50 до 5 долларов в день, как только сотрудники достигли трех лет работы на сборочной линии. Ford продолжал сокращать почасовую рабочую неделю, постоянно снижая цену на Model T. Эти цели кажутся альтруистическими; однако утверждается, что они были реализованы Ford для того, чтобы снизить высокую текучесть кадров: когда в 1913 году была введена сборочная линия, было обнаружено, что «каждый раз, когда компания хотела добавить 100 человек к своему заводскому персоналу, ей приходилось нанимать 963», чтобы противостоять естественному отвращению, которое, по-видимому, вызывала сборочная линия. [29]
Социологические исследования изучили социальное отчуждение и скуку , которые испытывают многие работники из-за повторения 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 работники видят свое отражение сущностной природы». Маркс рассматривал труд как возможность для людей экстернализовать грани своей личности. Марксисты утверждают, что выполнение повторяющихся, специализированных задач вызывает чувство разрыва между тем, что работник делает весь день, кем он является на самом деле, и тем, что он в идеале мог бы внести в общество. Более того, Маркс рассматривает эти специализированные работы как ненадежные, поскольку работник становится расходным материалом, как только растут издержки и технология может заменить более дорогой человеческий труд. [31]
Поскольку рабочие должны часами стоять на одном 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 он был не слишком высоким, рабочим часто запрещалось разговаривать. Шарль Пиаже , квалифицированный рабочий на фабрике LIP , вспоминал, что помимо запрета говорить, у полуквалифицированных рабочих было всего 25 сантиметров для перемещения. [32] Позднее промышленная эргономика попыталась минимизировать физические травмы.
Сборочная линия ... была результатом длительного периода проб и ошибок. Сборочная линия не была запланированной разработкой; скорее, она возникла в 1913 году из динамической ситуации. Такие люди, как Карл Эмде, Уильям Кланн и Уильям Кнудсен, сыграли ключевые роли в ранних попытках автоматизации на заводе Ford в Хайленд-Парке. Два человека сыграли важную роль в успехе движущейся сборочной линии: Кларенс Эвери и Чарльз Соренсен. постоянная переделка модели T. Многие компоненты регулярно дорабатывались, чтобы сделать автомобиль более простым в сборке. Только в 1913 году Ford вносил более 100 изменений в конструкцию каждый месяц. Непрерывные 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» .
