工业工程生产线优化论文

工业工程生产线优化论文内容摘要：

的平均时间。 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。 瓶颈：通常是指一个流程中生产节拍最慢的环节。 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。 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。 平衡率：指装配 作业分配给各个工作地的平均程度，一般用来直接衡量装配线平衡的. .. 好坏标准。 平衡效率：总作业时间与工位数乘以节拍的百分比，用 AE 表示，有 AE=T/(NC) 100%。 后续作业：从该作业出发沿着装配优先顺序图上所有路径前进直至终点所遇到的所有作业。 先行作业：从该作业开始逆路径方向而行直至起点所遇到的所有作业。 装配优先顺序图：给出一个产品装配过程的可能步骤之间明晰的内在逻辑关系。 生产线平衡的目标 生产现场的改善与革新永远围绕着质量、效率、原料消耗 (成本 )这几方面进行，而效率改善的核心即 是消除工序不平衡，消除工时浪费，实现 “一个流 (One Piece Flow)”生产，对生产线平衡就是围绕这样一个目标而展开的 [8]。 流水线平衡的设计方法 制造业的生产线经过作业细分化之后，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。 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。 因此，需要对生产工艺进行平衡。 要进行流水线平衡，应在一定的改善原则的基础上首先解决好四个基本问题，然后再进行平 衡设计。 （ 1）应解决的四个基本问题 1）确定流水生产线上的基本作业并制定相应的作业标准。 一条流水线由若干个工位组成，一个工位由若干个作业组成，一个作业由若干个动作组成，一个动作由若干个动素组成。 对原有作业内容，应用方法研究对整条流水线努力加以改善，使流水线上的工序和操作趋于合理。 同时，采用作业测定方法确定流水线上所需各工序基本作业的标准时间，使流水线达到最优化。 2）确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图。 根据产品结构、零部件的相互位置与各种空间限制，确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作 业顺序图。 基本作业顺序图是一种网络图，是产品本身对装配生产的基本要求。 在流水线平衡设计过程中，无论对基本作业进行何种组合，都不能破坏该图所规定的作业顺序。 3）确定流水生产线的循环时间（节拍）。 . .. 在确定了流水线上所需各工序基本作业的标准时间的基础上，根据产量要求确定流水生产线的循环时间（节拍）。 4）将基本作业按一定的准则分配到各工位。 在工艺与技术的约束下，按流水线的节拍要求，为每个工位分配作业任务，使它们的负荷尽可能地充分而均衡，使各工位的操作时间不超过循环时间，并且基本保持一致（平衡），以使每个工作地 在节拍内处于繁忙状态，完成最多的操作量，减少工时损失，从而使各工作地的闲置时间最少，实现均衡生产 [2]。 （ 2）生产线工艺平衡的改善原则和方法 平衡率改善的基本原则是通过调整工序的作业内容来使各工序作业时间接近或减少这一偏差。 实施 时可遵循以下原则和方法： 1）首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善，作业改善的方法，可参照程序分析的改善方法及动作分析、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。 3）增加或减少各作业员，只要平衡率提高了，人均产量就等于提高了，单位产品成本也随之下 降。 4）合并相关工序，重新排布生产工序，相对来讲在作业内容较多的情况下容易拉平衡。 5）分解作业时间较 短的工序，把该工序安排到其它工序当中去 [10]。 （ 3）单品种流水线平衡方法 实现流水生产，首先必须制定标准的工作程序和标准的操作方法，即进行方法研究，使流水线上的工序和操作趋于合理，然后采用一定的作业测定方法确定流水线上所需各工序的标准时间。 在此基础上进行流水生产线的平衡。 主要内容是确定流水生产地节拍，然后按节拍确定工作地数目并向工作地分配工序任务。 生产线平衡要解决的问题就是将所有工序任务分派到各个工 作地，以使每个工作地在节拍内处于繁忙状态，完成最多的操作量，从而使各工作地的闲置时间最少，实现均衡生产。 1） 确定流水生产的节拍 节拍是指流水线上前后出产两个相同制品的时间间隔。 当流水线的运输批量等于 1 的情况下，节拍按下式计算： C=Fe/N （ 21） 式中： C——流水线节拍； . .. Fe——计划期有效工作时间； N——计划期应完成的产量。 若按批运输时，则流水线节拍为 C 批 =CQ （ 22） 式中： Q——运输批量。 节拍确定后，下一步是考虑如何合理组织流水线上工作地的任务分工。 这种分工将形成流水线的工作地数。 2） 计算最少工作地数 工作地也叫工作站，它们分别承担制品过程中至少一个或多个无法再分解的作业元素。 工作站中需完成的作业元素及其工时定额，分别称为站工作含量及站工作含量时间。 水线中所有站工作含量时间的综合为总工作含量时间，亦即制造单位制品所需全部作业元素加工时间的总和，以 W 表示。 W=∑t j (23) 式中： t j——工序 j 的加工时间。 工作地数越少，工作地上的负荷越饱满，流水线的利用效率或负荷率也就越高。 在给定了节拍时间后，最少工作地数 S min 应为 S min=[W／ C] （ 24） 式中： [ ]表示大于或等于 W／ C 的最小整数。 流水线的最小工作地数可以作为衡量流水线利用程度的一个标准，用来检查工作地任务分工组织的合理性。 3） 流水线平衡 最少工作地数只是一种理想 情况。 在生产中，有许多因素限制着作业元素的分配，使工作地不能达到满负荷，即各站工作含量时间不能与节拍时间完全相等或接近相等。 基本的约束是任何工作地的含量时间不能大于节拍。 若一项作业元素的作业时间大于节拍，必须将它们分成两个或多个工作地平行进行。 于是，应在工艺与技术的约束下，按流水线的节拍要求，为每个工作地分配作业任务，使它们的负荷尽可能地充分而均衡，这就是流水线平衡。 对于装配流水线主要采取分解与合并工序，合理调配人力等办法进行流水线平衡。 也可采用高效率的工具，改进装配工艺方法等措施减少装配工时，但最常用的 是前者，即生产组织措施。 . .. 4）流水线平衡的评价与再平衡 用下面的公式计算流水线负荷率，以评价流水线平衡后的效率： E=W/SC （ 25） 式中： E——流水线负荷率； S——采取平衡措施后的流水线工作地数。 总之，流水生产线平衡问题的解决是一个系统问题，因此论文在论述生产线平衡时，虽采用相对独立的方法，但在应用实践中必须从系统的角度出发，统筹兼顾地使用工业工程的各种手法对生产线平衡进行研究，充分发挥出多种单一手段与方法所不具有的联合功效。 . .. 第三章 ST103拖车生产线的生产现状 总装车间和 ST103拖车生产线概况 好孩子公司推车事业部分有 3 个总装车间，我本次实习的地方是总装二车间。 车间共有 5 条生产线，分别生产好孩子公司 5 种型号的童车，分别是 A258， C1020， C259， ST103，A516。 车间占地面积 6500 多平米，员工总数超过 250 人。 ST103 生产线是好孩子推车事业部总装二车间其中的一条生产线，主要生产 ST103 型号的儿童拖车。 现拖车线生产以悬挂线和步进线为主体，辅线区域组件通过悬挂线运送到步进线使用。 通过 实习发现 ， ST103 生 线上工作人员均为年轻员工，技术比较娴熟，但规范性不足，需进行进一步的培训和锻炼。 每天工作时间分为三部分，每个人的工作地点和工作任务一般情况下不变，在产品型号、工艺等方面有较大变化时，少数装配工的工作有所变动。 经过测量记录，得其各项基本参数如表 31 所示。 图 31 ST103 图 32 生产线 表 31 ST103 线及工作人员基本数据 . .. 流水线 总长 工作台高度（水平） 工作台间距 操作台宽度（左右对称） 组长 1 名 男工人 16 名 线外工人 3 名 女工人 26 名 工作时间 8： 00——11： 15 12： 15——17： 00 18： 00——22： 00 注：每个工作时间段有 10 分钟休息时间，生产线开动时任何人不得随意离线。 该 流水线 的加工工艺步骤如表 32 所示。 表 32 加工工艺步骤 工序 作业内容 人数 时间 1 后立杆连接件内装释放按钮，后立杆压端塞 1 2 后立杆上下组装 3 3 底撑杆，底撑固定杆装端塞 1 4 检查 1 10 5 刹车轴装 刹车把 1 1 6 刹车轴装刹车把 2 1 7 等待 10 8 组装避震板组件 1 1 9 组装避震板组件 2 1 10 组装底撑杆 +避震板 +螺丝 2 11 刹车轴装底撑杆 +装后轮轴套 +贴标贴 1 12 锁后轮轴螺丝 +装底撑固定杆 1 13 绞孔 1 14 运往下一步 1 10 15 布套锁眼打扁，置物杆穿布套 1 16 前支架装前支架管塞 1 17 前支架粘刺毛 1 18 前支架装布套 1 . .. 19 固定推把固定件 1 20 底撑杆装后立杆，前支架装底撑杆 1 21 锁底侧布套螺丝 +锁前支架螺丝 1 22 固定置物杆组件、扣丙纶带 1 23 粘刺毛、挂雨罩、粘棉垫 1 24 固定前轮固定件组件 1 25 运往下一步 1 10 26 组装前轮固定座、清洁表面 1 27 打 5 个螺丝 1 28 打 1个螺丝 +测扭力 +贴标贴 1 29 检查 1 12 30 穿推把护套 1 31 组装刹车盘 1 32 组装后轮 1 33 封说明书 1 34 整车拉布套、检前轮固定座 1 35 运往下一步 1 10 36 整车检验 1 2 37 整车检验 2 2 38 拆车，打包，套袋 1 39 暂存 8 40 包后轮 1 41 称重 +装箱 +贴纸箱标贴 1 42 封空箱 +封满箱 +堆包 1 改进前的 ST103生产线工艺流程分析 程序分析是工作研究的基础。 如果未作程序分析，预先发现某工序在整个流程中根本不必要，就先做微观的作业分析或动作分析，就可能会造成较大的浪费。 程序分析的工作流程一般由五种基本活动构成，即加工、检查、搬运、等待和储存。 美国机械工程师学会规定了 5 种符号分别表示加工、检查、搬运、等待和储存这 5 种基本活动，如表 所示。 . .. 表 33 程序分析的常用符号 符号 名称 表示的意义 结合该流水线举例 ○ 加工 指原材料、零件或半成品按照生产目的承受物理、化学、形态、颜色等的变化 夹紧工件、打开按钮、上紧螺丝、上标签、封盒等都属于加工 □ 检查 对原材料、零件、半成品、成品的特性和数量进行测量。 或者说将某目的物与标准物进行对比，并判断是否合格的过程 产品各项指标测试、检查物件是否齐全等都属于检查 → 搬运 表示工人、物料或设备从一处向另一处在物理位置上的移动过程 在制品的搬运、操作工人的移动等 D 等待或暂存 指在生产过程中出现的不必要的时间耽误 等待被加工、被运输、被检验都属于等待 ▽ 储存 为了控制目的而保存货物的活动 物料在某种授权下存入仓库 流程程序分析是程 序分析中最基本、最重要的分析技术。 它以产品或零件的制造全过程为研究对象，把加工工艺划分为检查、检查、搬运、等待和储存五种状态加以记录。 流程分析是对产品和零件整个制造过程的详细分析，特别适用于对搬运、储存、等待等隐藏成本浪费的分析。 根据车间给定的生产加工工艺路线，绘出生产线的加工流程程序 图 ，如图 34 所示 ： 工作名称：生产线加工工作 图号： 01 方法： 原有 方法 制表人： XX 审核人： YY 日期： 2020 年 :5 月 2 日 统计表 项别 次 数 时间 /s 距离 /m 加工 32 2907 搬运 3 30 68 等待 2 18 检查 4 储存 0 工作说明 距离 /m。