企业生产线平衡改善研究本科毕业设计(编辑修改稿)

企业生产线平衡改善研究本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

. 33 前段工序的工序重组 ................................................................................ 35 改善后的生产线平衡评价 ....................................................................... 37 第五章 总结 ......................................................................................................... 40 参考文献 ................................................................................................................. 42 外文资料 ................................................................................................................. 43 中 文 翻译 ................................................................................................................. 49 致 谢 ...................................................................................................................... 56 小论文 1 第一章 绪论 选题背景 随着市场向全球化、知识化的转变，制造业面临更为严峻的挑战。 因此，为了提高市场竞争力、降低生产成本、快速响应市场需求、提高劳动生产效率、保证产品与服务质量、降低以至 消 除对环境的污染和影响，现代制造系统必须向柔性化、敏捷化、可重构化、自动化、信息化、集成化、智能化、绿色化的方向发展 [1]，其目的在于提高生产效率、效益，缩短制造周期，保证产品和服务的质量，以持续提高企业竞争力。 制造业的高速发展 使得生 产制造系统的设计越来越重要。 制造企业在采用细分化之后的多工序连续作业生产线时，由于分工作业，简化了作业难度，使得操作人员的熟练度易于提高，从而提高了作业 效率。 然而，经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上 都不能完全相同，这样势必会存在工序间作业负荷不平衡的现象，从而造成工时损失，设备利用率遍低，生产线产能低等不良后果 [2]。 生产线平衡就是为了解决上述问题而提出的，它是现场 IE（ Industrial Engineering， 工业工程）的一种管理方法，也是 解决 生产线负荷平均化这一影响生产线 效率关键问题的重要方法之一。 它对各工序的作业时间进行平均化，同时对作业进行研究、对时间进行测定，通过合理地划分和重组生产作业要素，使得各个工位作业时间尽可能相近的技术手段与方法 [3][4]。 流水生产线在当今的生产制造系统中占有着重要作用，是当前制造业广泛采用的生产方式。 它强调生产过程的节 奏性与连续性以及专业化平行作业和按比例的生产，利用流水线生产 进行各种产品的生产是现代化大量生产的一种主要生产形式。 采用大量生产方式的大部分产品，特别是一 些 较为复杂的产品，如汽车、家电等都是在流水线上进行生产直至最终产品的。 由此可见，流水生产线的重要性在制造业中是不可替代的。 中国作为一个制造业大国，要使其制造业走出上述困境并具有竞争力，能够以最低的成本生产出能够满足社会需求的具有竞争力的产品来，是国内制造企业面临的最重要的 难 题之一。 当前，国内制造企业的设备落后是普遍存在的现象，很多企业还在使用落后的 手控设备，没有自动化可言；另一方面，在管理上国内也处于落后水平。 即使有些企业高价进口了世界一流的设备，由于管理方面存在严重的问题，最终生产出来的产品仍然是三流的，这 正是 由于管理 不善、设计不合理而造成人力、设备等的浪费。 大多数工厂 没有很好地去合理利用生产线平衡技术，生产线存在严重的不平衡现象，工序节拍波荡起伏。 在流水生产线方式下进行生产的企业 ，生产线平衡是一个重要的生产管理问题，它是与流水生产线诞生之时同时出现的。 生产线的平衡问题是设计有效生产线时必须考虑的重要问 2 题之一，更是生产管理中一项重要的决策性问题。 生产线的不平衡不仅会影响流水生产线的生产效率，还会影响到产品的质量。 通过合理的作业排挰、科学 的 管理和不断的改善，使生产线负荷均衡化、流畅化，这不仅可以缩短产品的生产周期 ， 增加产量 ， 加快产品的流动速度 ， 稳定产品质量 ， 减少在制品，而且 可以改善雇员关系，给工人一种公平感，调动工人的积极性，提高劳动生产率。 中国的大多数企业生产线平衡率都很低，有很大的提升空间。 所以生产线的平衡问题是一个迫切需要解决的问题。 生产线的平衡问题不仅对于企业提高综合竞争力有着重要的意义，而且对于发展我国工业也有着十分重要的意义，所以生产线平衡问题历来受到人们的重视，特别是在资源日益缺乏的今天，其对于有效利用资源，缓和资源不足问题也有着深远的意义。 光宝力信科技（贛州）有限公司属台湾著名光宝集团旗下公司之一，目前是亚太地区最大的电子变压器制造商。 光宝之 GA03 线采用流 水线式生产作业方式，负责加工料号为 TPLNA004EL 产品的部分工艺。 GA03 线由前段和中段组成，前段负责 N1 至 N6 的绕线及包铜箔，后段负责半成品整形、焊锡、组装、检测等工序。 全线的自动化程度较高，关键的绕线工位配有 CNC 绕线机，但该生产线的整体生产能力并不强，常不能完成生产任务。 在熟悉了生产线现场之后， 本人 开始着手对 GA03 线的各工序进行码表测时，根据测时结果算出其现有线平衡率为 %， 可见该生产线的平衡率还有较大提升空间。 据此，提出本毕业设计课题的主要内容为：运用工业工程的理论与方法，对 GA03 线进行改善，达到提高该线的线平衡率的目的。 研究内容 GA03 线是负责 TPLNA004EL 料号 变压器 的前段和中段的制作过程，前段配有 CNC 绕线机作业，中段主要是靠手工完成相关的整形、检测等作业。 从收集的数据中可以看到，瓶颈工序集中在前段，而后段工序的各个作业时间都不平稳，呈起伏不当的状态。 所以本次改善的重点是：（ 1）降低前段的瓶颈工序时间，使线平衡率有所提高；（ 2）重排后段的作业，使后段的工序时间趋于平衡，降低劳动强度。 针对用时短的工序和瓶颈工序分别展开研究， 综合应用程序分析、动作分析、 物流布局 分析、时间分析 以及 ECRS 原则 等 IE 方 法 提出改善方案并切实实施方案，使线平衡率有所提高。 本次改善的目标是将线平衡率提升至 80%以上。 研究 方法和 改善 手段 衡量 生产线 平衡状态的好坏， 应该 设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，以百分率表示。 本文 以 流水 生产 线 的相关 理论 为基础， 以 工业工程的相关技术 作 为研究工具， 通过 码表测时 得出 GA03 线的当前工时现状，从而 3 计算出 GA03 的线平衡率现状。 然后采用 5W1H 提问技术、 程序分析、 动作 分析以及头脑风暴等 IE 方法 导出 瓶颈并提出改善方向。 应用动作 简化 、工序重组、布局优化的方法 对瓶颈工序进行改善。 通过 线 平衡率这一指标来衡量产线平衡的优良情况并持续改善。 （ 1） 首先考虑对瓶颈工序进行作业改善， 可以运用 程序分析 、 动作分析、工装自动化等 IE 方法与手段； （ 2） 将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序 （用时短的工序） ； （ 3） 增加各作业员； （ 4） 合并相关工序，重新排布生产 线； （ 5） 优化物流布局，减少物流浪费。 研究现状 生产线平衡是依照 流水线 作业的工程顺序，以生产目标算出周期时间，将作业分割或者结合，使各个工序的负荷均匀，以提高 生产效率 的方法。 生产线平衡问题（ Line Balancing Problem，简称 LBP）伴随着流水生产线的产生而产生，至今已有近百年的时间。 但这一问题的正式提出是在 1954 年，美国的 在他的硕士论文《连续生产线平衡》中第一次提出生产线平衡的问题并着手解决这一问题。 在此之后，许多科研人员都研究了这个方面的问题，并 提出 了各种各样的求解方法。 生产线平衡问题是典型的 NPHard 组合优化难题 [5]。 目前，针对生产线平衡问题，主要的解决方法可以分为三类：数学分析法（最优化方法）、启发式方法和工业工程方法。 论文将从线平衡的理论出发，结合企业实际生产运作状况，系统而全面地应用工业工程的各种理论，提出提高线平衡的有效方法。 论文以企业 生产现场的GA03 流水生产线 为例进行研 究，制定线平衡改善步骤，并且应用工业工程的改善方法，对实际生产的 作业过程 进行调整，提高线平衡率，为增加企业的经济效益发挥作用。 4 第二章 生产线平衡的相关理论知识 生产线平衡的相关概念 生产线 是一种按照对象专业化原则组织起来的生产组织形式，它按照产品生产的工艺顺序排列工位，使产品按照一定的速度，连续和有节奏的经过各个工位依次加工，直到生产出成品 [6]。 生产线平衡 (Line Balancing)指 如何指派工作予工作站的决策过程，及使各个工作站负荷一样 ， 即 对生产的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使 各作业时间尽可能相近的技术手段与方法。 目的是消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。 生产线平衡是一门 很大的学问，生产线平衡直接关系到生产线的正常使用。 生产线平衡的意义为 有 下几点 ： ； 单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）； ， 向 “ 一个流 ” 靠拢 ； ，提高生产应变能力， 应 对市场变化，实现柔性 生产系统 ； 、动作分析、规划（ Layout）分析、搬运分析、时间分析等全部 IE 手法，提高全 体 员 工的 综合素质。 节拍 “ 节拍 （ Cycle time） ” 是指连续完成相同的两个产品（或两次服务，或两批产品）之间的间隔时间 ， 即指完成一个产品所需的 时间 [7]。 节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。 如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。 在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天（或其它单位时间段）必须的 产出，首先需要考虑的是流程的节拍。 瓶颈 而通常把一个流程中 生产节拍 最慢的环节叫做“ 瓶颈 ”。 流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节 生产能力 的发挥。 更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。 例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、 原材料 不能及时到位、某环节设备发生故障、 信息流 阻滞等，都有可能成为瓶颈。 正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产运作流程中的瓶颈则制约着整个流程的产出速度。 瓶颈还有可能“漂移”，取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。 因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。 空闲时间 流程中的 “ 空闲时间 （ idle time） ” 是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间 ，可以指设备或人的时间。 当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。 这就需要对生产工艺进行平衡。 制造 5 业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。 然而经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能 完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。 除了造成 无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。 为了解决以上问题就必须对各工序的 作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。 工艺平衡 “ 生产线工艺平衡 ” 即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。 是生产流程设计与作业标准化必须考虑的最重要的问题。 生产线工艺平衡的目的是通过平衡生产线使用现场更加容易理解 “ 一个流 ”的必要性及 “ 小单元生产 （ Cell production） ” 的编制方法，它是一切新理论新方法的基础。 生产线平衡的评价指标与计算方法 生产线平衡就是对生产线的全部工序平均化，调整作业负荷，以使各工位的作业时间尽可能 相近的技术手段和方法 [8]。 要衡量工艺总平衡状态的好坏，我们必须设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，以百分率表示。 首先，要明确一点，虽然各工序的工序时间长短不同，但如前所述，决定生产线的作业周期的工序时间只有一个，即最长工序时间 Pitch time，也就是说 Pitch time等于节拍（ cycle time）。 另外一种计算方法同样可以得到 cycle time，即由每小时平均产量，求得一个产品的 CT。 率（ P） 计算公式 %1 0 0**。