工业工程本科毕业论文南华老厂区电机总装线平衡设计研究

安徽工业大学管理科学与工程学院 南华老厂区电机总装线平衡设计研究第 I 页 摘 要生产线平衡是生产企业所追求的指标，企业生产中通常用平衡率这一量化指标来评价一条流水线的平衡问题，它在某种程度上决定着企业设备的利用率和生产线的生产能力的高低。本文系统地介绍了平衡性对流水线的重要作用和平衡率的原理和计算，利用自己在南华公司电机总装车间实地考察的机会收集了大量的相关数据和文件资料，论述了生产线平衡在流水线生产中的重要作用，并用工业工程中程序分析、动作研究等相关知识来分析解决工序流程不合理等问题，以此来实现生产线的平衡的目标。关键词：生产线平衡，工业工程 安徽工业大学管理科学与工程学院 南华老厂区电机总装线平衡设计研究第 II 页 ABSTRACTThe balance of the production line is production-oriented enterprises in pursuit of the target production rate is usually balanced by the quantitative indicators to assess the balance of a line of high or low, it is determined to some extent the utilization of business equipment and restrictions on the improve the productive capacity of the production line. This paper describes the balance of line and balance the important role of the principle and calculation of rates; the use of their own assembly shop in the Nanhua motor fieldwork opportunity to collect a large amount of data and documents related to the production line on the balance in the production pipeline an important role, and industrial engineering analysis of the relevant knowledge to resolve issues such as unreasonable processes to achieve a balanced production line targets.Keywords: Line Balancing, Industrial Engineering安徽工业大学管理科学与工程学院 南华老厂区电机总装线平衡设计研究第 III 页 目 录摘 要 .IABSTRACT.II第一章 绪论 .11 选题背景及意义 .11.1 选题背景 .11.2 选题意义 .12 研究内容和创新 .12.1 研究内容 .12.2 创新 .2第二章 生产线平衡 .41 什么是生产线 .42 生产线平衡的概念及相关定义 .43 生产线平衡的目的和意义 .54 生产线平衡的原则和方法 .65 生产线平衡的一般步骤 .76 生产线平衡的相关计算 .8第三章 南华电机总装生产线平衡分析及改善 .111 南华车间概况 .111.1 作业车间现状 .111.2 电机总装车间布局 .132 结合 IE知识进行工序分析并改善 .142.1工业工程概述 .142.2 工序平衡 .162.3 工序平衡分析及初步改善-“ECRS”分析 .172.4 第二次工序平衡分析与改进-流水线节拍分析 .292.5 第三次平衡改善-MOD 法分析 .32第四章 南华电机总装线平衡改善效果评价 .401 评价方法 .402 评价原理 .403 加权因素法评价 .404 改进效果 .43第五章 生产线平衡最高境界-“一个流”生产 .461 “一个流”生产的概念 .462 “一个流”生产的要求 .463 “一个流”生产取决于生产线平衡 .48结 论 .50致 谢 .51参考文献 .52安徽工业大学管理科学与工程学院 南华老厂区电机总装线平衡设计研究共 52 页 第 1 页 第一章 绪论1 选题背景及意义1.1 选题背景随着快速多变的市场需求及企业的发展,在流水线生产的模式下,如何提高生产线的整体效率,减少工序间的在制品,以及追求同步化生产越来越受到重视,企业生产中通常用平衡率这一量化的指标来评价一条流水线平衡性的高低.它在某种程度上决定着企业设备的利用率,并限制着生产线生产能力的提高。实习所在车间是南华老厂区电机总装车间，该车间可以说是一个公司的关键，公司生产的最终产品就是在这里完成并打包发货的。而公司的利润的形成，成本的消耗也都是围绕着该车间的节拍而发生的。因此，作为利润之源的生产车间，其效率的高低，不但对产品的质量和成本有着直接的影响，而且对车间的生产效率，工作环境的安全与否，工人工作热情等都有着深远的影响。1.2 选题意义制造业的生产多半是在进行细分化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作业负荷不均衡的现象。除了造成无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积，严重时会造成生产线的中止。生产线平衡（Streamline Balancing，简称“产线平衡 ”）就是对生产线的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使作业时间尽可能相近的技术手段与方法，是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法体系。本文旨在通过对生产线均衡与基础工业工程的方法和作业测定的研究，以求达到南华电机总装车间生产线基本平衡，进而提高作业效率，为企业降低成本、带来利润的目的。2 研究内容和创新2.1 研究内容课题主要研究的内容是通过对安 徽 皖 南 电 机 股 份 有 限 公 司 总 装 车 间 生产现场的分析研究，运用工业工程原理来解决生产现场原已存在和隐藏的问题，通过对工位工序的改进设计，来实现生产线平衡，使得生产过程更加合理，设施的布局更加人性化，更加符合工业工程原则，计算和优化分析，并对生产现场进行作业排序，改善布局来实现产品质量的提高、生产流程的顺畅，使得企业能够高效率，高质量的生产。安徽工业大学管理科学与工程学院 南华老厂区电机总装线平衡设计研究共 52 页 第 2 页 该公司目前总装车间有两个，其他设施尚在建设之中，在总装车间中我们可以看到一些明显不合理的地方。1、存在瓶颈工位， 其作业时间接近或大于强制节拍，导致经常性的停线；2、存在作业不规范的工位，其作业质最不稳定导致装配质最不稳定；3、存在人工作业工位排列过松或过紧的现这些都直接的影响到生产效率；4、存在物料无序堆积现象，导致人、机、 物关系紊乱，发生人身伤害事故或错装、漏装事故，或造成物料浪费；5、存在长时间的工位无效等待或整个生产线的停线等待。改进原则如下：1、运用工业工程原理对生产车间的各个工位工序细致的研究，对工序工位中存在的不合理的地方进行改善或替换，力求使每个工位、每道工序都更加符合操作者的使用要求。2、对整体布局进行整体规划和优化设计，使整个生产车间更加协调和有序，减少或消除不必要的环节。3、对改进后的生产车间进行定量的计算，计算改进后的生产线平衡率，和改进前进行比较，找出优点和缺点。2.2 创新本文的创新点：全文先从局部对各个工位进行改进、革新，再从整体进行规划，最后再对每一个工位工序进行调整。即按照“分总分”的模式来进行分析和改进设计。运用定性和定量相结合的方法对问题进行讨论和改善，从而达到最终优化，解决问题，使得生产效率和产品质量都有所提高。预期成果：通过各种途径对生产线进行的改善，生产线的工位工序得到合理的改善，更加符合人因工程学的基本原理，整体布局更加的合理、完善，给工人营造一个安全、高效的工作环境，改善后的生产线平衡率和产品质量得到很大的提高，给公司带了丰厚的利润。而且，通过生产线平衡的研究、改进，使得利润与效益的概念深入广大工人心中，他们懂得了如何去改进这才是最重要的。具体工作流程如下图所示：安徽工业大学管理科学与工程学院 南华老厂区电机总装线平衡设计研究共 52 页 第 3 页 基础数据收据数据分析评估，确定改进对象工序改善生产线平衡成果确认第一阶段第二阶段第三阶段推广图 1.1 平衡改善工作流程图安徽工业大学管理科学与工程学院 南华老厂区电机总装线平衡设计研究共 52 页 第 4 页 第二章 生产线平衡1 什么是生产线生 产 线 (product line)是 指 产 品 生 产 过 程 所 经 过 的 路 线 ， 即 从 原 料 进 入 生 产 现场 开 始 ， 经 过 加 工 、 运 送 、 装 配 、 检 验 等 一 系 列 生 产 活 动 所 构 成 的 路 线 。 狭 义 的生 产 线 是 按 对 象 原 则 组 织 起 来 的 ， 完 成 产 品 工 艺 过 程 的 一 种 生 产 组 织 形 式 ， 即 按产 品 专 业 化 原 则 ， 配 备 生 产 某 种 产 品 （ 零 、 部 件 ） 所 需 要 的 各 种 设 备 和 各 工 种 的工 人 ， 负 责 完 成 某 种 产 品 （ 零 、 部 件 ） 的 全 部 制 造 工 作 ， 对 相 同 的 劳 动 对 象 进 行不 同 工 艺 的 加 工 。生 产 线 的 种 类 ， 按 范 围 大 小 分 为 产 品 生 产 线 和 零 部 件 生 产 线 ， 按 节 奏 快 慢 分为 流 水 生 产 线 和 非 流 水 生 产 线 ， 按 自 动 化 程 度 ， 分 为 自 动 化 生 产 线 和 非 自 动 化 生产 线 。生 产 线 的 主 要 产 品 或 多 数 产 品 的 工 艺 路 线 和 工 序 劳 动 量 比 例 ， 决 定 了 一 条 生产 线 上 拥 有 为 完 成 某 几 种 产 品 的 加 工 任 务 所 必 需 的 机 器 设 备 ， 机 器 设 备 的 排 列 和工 作 地 的 布 置 等 。 生 产 线 具 有 较 大 的 灵 活 性 ， 能 适 应 多 品 种 生 产 的 需 要 ； 在 不 能采 用 流 水 生 产 的 条 件 下 ， 组 织 生 产 线 是 一 种 比 较 先 进 的 生 产 组 织 形 式 ； 在 产 品 品种 规 格 较 为 复 杂 ， 零 部 件 数 目 较 多 ， 每 种 产 品 产 量 不 多 ， 机 器 设 备 不 足 的 企 业 里 ，采 用 生 产 线 能 取 得 良 好 的 经 济 效 益 。2 生产线平衡的概念及相关定义1、何谓生产线平衡生产线平衡就是对生产的全部工序进行均衡化，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。它是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法。生产线平衡的目的是通过平衡生产线使现场更加容易理解“一个流” 的必要性及生产作业控制的方法。2、节拍流程的节拍（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。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。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。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。1) 当流水线的运输批量等于 1 的情况下，节拍按下式计算：FeCN式中 C流水线节拍；安徽工业大学管理科学与工程学院 南华老厂区电机总装线平衡设计研究共 52 页 第 5 页 Fe计划期有效工作时间；N计划期应完成的产量。2）若按批运输时，则流水线节拍为CQ批式中 Q运输批量3、瓶颈 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。4、空闲时间 与节拍和瓶颈相关联的另一个概念是流程中的“空闲时间” （idle time） 。空闲时间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。除了造成的无谓的工时损失外，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。3 生产线平衡的目的和意义整机产品的装配工艺流程分为很多道工序，工序的作业内容是由工位承担的。有的工位作业时间与节拍相近，有的则相差较大;有的工位作业时间甚至大于计划节拍。生产线平衡是指工位的负荷差距最小，物流或加工件流动顺畅，减少或 避免因作业时间所造成的等特、滞留或停线现象。对生产线进行平衡，其意图主要是使生产线在生产某种产品时所需的工位数设置合理，同时使各工位作业时间尽可能接近节拍，使大于计划节拍的工位作业时间降至节拍以内，减少忙闲不均的现象，消灭作业性停线，达到按节奏生产和高效率生产的要求。 生产线平衡可以达到以下目的:安徽工业大学管理科学与工程学院 南华老厂区电机总装线平衡设计研究共 52 页 第 6 页 1、减少或消除物料周转场所，物流快速缩短生产周期；2、消除生产瓶颈，提高作业效率；3、提升工作士气，改善作业秩序；4、稳定产品质量；5、提高作业员及设备工装的工作效率； 6、减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量） ； 7、减少工序的在制品，真正实现“一个流” ； 8、在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能力，对应市场变化，实现柔性生产系统； 9、通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、规划（Layout）分析、搬运分析、时间分析等全部 IE手法，提高全员综合素质。 4 生产线平衡的原则和方法(1) 改善瓶颈工序作业1)作业分割,将瓶颈工序作业内容分解，并加入其它工序时间短的工序 2)利用或改良工具机器，将手工改为工具、半自动或全自动机器，或在原有的工具夹具做改善，自可提升产量，缩短作业工时提高作业者的技能3）调换作业者：调换效率较