本科毕业设计-PC摄像头装配生产线的设计与仿真研究.doc

*大学学士论文摘 要本文将对pc摄像头的装配生产线进行设计并进行生产线平衡的计算与分析，使生产线高度平衡，同时进行人因方面的设计。降低生产成本最终使得我们的生产达到成本的最低化。本文将针对影响生产平衡的装配中的难点进行详细的设计规划，促使生产线的平衡达到高标准化从而提高生产率。本课题中我们将着重改进这一方面的问题。本文将对生产线中的各个工位运用mod法进行详细的计算，并计算装配生产线平衡率，针对不合理的工位进行改进。最后将运用em-plant仿真软件进行仿真，对仿真结果进行分析并从中寻找不足点的所在从而进行方案改进，最终得到最优方案。关键词:装配线平衡，仿真，mod。title：pc camera assembly line design and simulationabstractthis paper will be focus on designing pc camera assembly line for production line and caculating and analysising balance of production line,so that make production line high balance,while design on human factor.ultimately makes our production reached the minimum cost.this will influence the production of balance of difficulty, the detailed design line balance to achieve high standard so as to raise productivity.this issue we will focus on improving this aspect.this paper analyzes the various stations of production line using mod method, and the detailed calculation for assembly line balancing rate,then improves the station unreasonable . finally,we will make simulation via em-plant simulation software,and make analysise on simulation results,then improve it through inadequate finded,obtain the final optimal plan.keywords: assembly line balancing, simulation, mod 目 录1 绪论11.1 课题研究的背景11.2 研究装配线问题的必要性11.3装配线平衡问题的研究现状21.4 课题的研究内容及方法21.4.1 本文研究的装配线具有以下特点21.4.2 本文研究方法32 pc摄像头装配线的设计42.1 流水线42.1.1 流水线的概念42.1.2 流水线生产的形式42.1.3 流水线的组织条件52.1.4 流水线的生产特征62.1.5 流水线的优化特性62.1.6 流水线在pc摄像头装配生产中的应用82.2 工作研究82.2.1 工作研究的概念82.2.2 工作研究的方法技术92.2.3 工作研究的步骤102.3 pc摄像头生产线的设计112.3.1 pc摄像头的结构112.3.2 节拍分析112.3.3 工时测定mod法122.3.4 mod法工序实例分析152.3.5 生产线平衡的意义202.3.6 生产线平衡202.3.7 工艺流程设计213 工作台设计233.1 装配型工作台的造型设计233.2工作台的区域划分和布置253.2.1 工作台面板的区域划分253.2.2 工作台的台面区域设计264 生产线的仿真与改进294.1 系统仿真的概述294.1.1 系统仿真的分类294.1.2 离散系统仿真304.1.3 离散系统仿真的步骤304.2 em_plamt 软件介绍304.2.1 em_plamt简介304.2.2 em-plant的特点314.2.3em_p1ant的功能和使用324.3 仿真模型的建立与实现344.3.1 对装配生产线的建模344.3.2 em-plant的部分操作界面354.3.3 模型及其运行结果分析364.4 模型改进及其结果分析384.4.1 速度评定法384.4.2 改进结果及分析385 总结与展望405.1 本文结论405.2 本文展望40致谢41参考文献421 绪 论1.1 课题研究的背景现代化大生产中，在大量生产的情况下，流水生产线由于能将高度专业化的生产和劳动对象的平行移动方式结合起来，是一种较好的被广泛采用的生产组织形式。现代流水方式起源于福特制。福特于20世纪20年代创立了汽车工业流水线，揭开了现代化流水生产的序幕，引发了制造业的一个根本变革。应用流水线生产能使生产过程较好地符合连续性、平行性、比例性以及均衡性的要求;可以提高劳动生产率，缩短生产周期，减少在制品占用量和运输工作量，加速资金周转，降低生产成本;还可以简化生产管理工作，促进企业加强生产技术准备工作和生产服务工作。但是这种福特式的生产方式，在通常情况下，有一半时间是人员、设备和流水线等待零件，另一半时间等待零件一运到，全体人员总动员，紧急生产产品。这种生产方式造成了生产过程中的物流不合理现象，尤以库存积压和短缺为特征，生产线或者不开机，或者开机后就大量生产，从而导致了严重的资源浪费。20世纪80年代以来，出现了“准时制生产方式（jit）”的生产模式，jit的核心是追求一种零库存的生产系统，或使库存达到最小的生产系统。其基本思想可概括为“在需要的时候，生产所需数量的产品”，然后对设备、人员等进行淘汰、调整，达到降低成本、简化计划和提高控制的目的。jit将“获得最大利润”作为企业经营的最终目标，将“降低成本”作为实现最大利润的基本目标。在福特时代，降低成本主要是依靠单一品种的规模生产来实现的。但是在多品种、中小批量的情况下，这种方法是行不通的。因此，jit力图通过“彻底消除浪费”来达到这一目标。正是因为jit生产模式的出现，使得传统的制造业模式由少品种、大批量单一品种流水线生产模式向以满足客户需要为前提而又不增加库存量的多品种、小批量混合装配线生产模式转变。混合装配线(m议edmodelassemblyline，mmal)这种类型装配线生产，可以在一定时间内，在一条生产线上生产出多种不同型号的产品(同一产品族)，产品的品种可以随顾客需求而变化。本课题将就混合装配线生产于pc摄像头的装配中的应用，为了要满足顾客多样化和个性化的需要，增强对市场的适应性。我们将对pc摄像头的装配线进行优化设计和改进，以达到生产状态的最佳模式，提高企业的竞争能力。1.2 研究装配线问题的必要性装配线的设计目标是使生产保持一种均衡、连续的流动状态，减少工作站的闲暇时间，提高人员和设备的利用率。企业刚刚投产时，所建立的装配线一般都是比较平衡的，但是随着市场的变化，引起产品需求产量的变化，往往会造成装配线不平衡。于是我们就要对装配线进行优化改进，也就是“改进无止境”。这意味着必须随着需求的改变、产品配比的变化以及其他因素随时调整生产线的平衡，这就是动态的和不确定性的因素。所以对装配线的研究是优化企业的生产模式的非常必要的方法。1.3 装配线平衡问题的研究现状装配线平衡问题的研究目标是在满足既定的优化目标前提下，使装配线设置的工作站数和生产节拍合理，同时各操作工人的生产负荷尽量均衡，以减少工人忙闲不均的现象。kilbridge和weher首次提出混合装配线概念以及混合装配线的两种类型(1961年)，混合装配线问题的研究早期集中在装配线的平衡方面，并提出很多算法。首次解决混合装配线平衡问题的是thomopoufosnt，thomopeulosnt运用联合优先图的概念把混合装配线转化为单一品种装配线来处理，从而把单一品种装配线的平衡技术和方法运用到混合装配线(1967)，;robertssd和villacd建立了求解混合装配线平衡的整数规划模型(1970)；korkirnazel和meral提出jit的两大目标:使每个工位的负载均匀;生产线零部件的消耗率均匀。重点探讨是第二个目标且优化函数为最小化实际生产量和理论生产量之差。由于生产线零部件的消耗率均匀是装配线平衡问题，因此实现这个目标较困难。必须保证两个方面:产品生产量与需求相当，制造过程的每一阶段零部件使用率保持稳定(2001)；agpak和gokcen提出用0-1整数规划模型求解装配线问题，优化目标是最小化工作站数和资源(2005)；随着混合装配线的应用，文献中某些假设对实际生产状况过于理想化，不能真实地反映生产现状中不确定因素对混合产品平衡的影响。因此，出现了对不确定因素的混合装配线的研究。混合装配线平衡问题将成为装配生产线平衡问题新的发展方向。1.4 课题的研究内容及方法1.4.1 本文研究的装配线具有以下特点生产线结构、工艺和尺寸相近，生产的品种要均匀混合流送，组织相间性投产，从而减少装配线上生产能力的浪费和在制品的占用量。在这种装配线上，产品的品种虽然不同，但它们在结构上必须是相似的，工艺、尺寸也必须相近，区别很大的产品是无法组织混合生产/装配的。本文是以pc摄像头装配线平衡问题为研究对象并着重对几个相应的工位进行详细的分析设计，大致从以的相应下几个方面进行研究:(1)对装配中的难点进行方案优化设计并进行解决。(2)研究影响装配线平衡的相关问题。(3)研究装配线平衡系统软件，搭建算法理论与生产实践之间的平台。1.4.2 本文研究方法(l)归纳前人关于装配线平衡问题的研究成果，在生产实际因素分析基础上，提出装配线平衡问题的分析方法。(2)总结遗技术特点，传算法的分析国内外学者针对遗传算法缺陷所进行的改进研究，设计基于装配线平衡问题的改进的遗传算法。(3)应用工业工程的相关的理论知识对生产线进行优化分析，对整个流水线进行5s等现场进行优化分析设计。(4)对装配中所遇到的装配难点进行辅助工具的设计使装配过程简单化，从而达到降低成本、提高生产率的根本目的。2 pc摄像头装配线的设计2.1 流水线2.1.1 流水线的概念流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和一般是固定的。流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广支承件等。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路泛。（如图2-1）图2-1流水线2.1.2 流水线生产的形式(1)按生产对象的移动方式：固定流水向线和移动流水线 固定流水线：是指生产对象位置固定,生产工人携带工具沿着顺序排列的生产对象移动.主要用于不便运输的大型制品的生产,如重型机械、飞机、船舶等的装配。 移动流水线：生产对象移动，工人和设备及工具位置固定的流水线。这是常用的流水线的组织方式。(2)按生产对象的数目：单品种流水线和多品种流水线单品种流水线：又称不变流水线，是指流水线上只固定生产一种制品。要求制品的数量足够大，以保证流水线上的设备有足够的负荷。多品种流水线：将结构、工艺相似的两种以上制品，统一组织到一条流水线上生产。(3)按产品的轮换方式：可变流水线、成组流水线和混合流水线。可变流水线：集中轮番地生产固定在流水线上的几个对象，当某一制品的批制造任务完成后，相应地调整设备和工艺装备，然后再开始另一种制品的生产。 成组流水线：固定在流水线上的几种制品不是成批轮番地生产，而是在一定时间内同时或顺序地进行生产，在变换品种时基本上不需要重新调整设备和工艺装备。混合流水线：是在流水线上同时生产多个品种，各品种均匀混合流送，组织相间性的投产。一般多用于装配阶段生产。(4)按连续程度：连续流水线和间断流水线连续流水线：制品从投入到产出在工序间是连续进行的没有等待和间断时间。间断流水线：由于各道工序的劳动量不等或不成整数倍关系，生产对象在工序间会出现等待停歇现象，生产过程是不完全连续的。(5)按节奏性程度：强制节拍流水线、自由节拍流水线和粗略节拍流水线 强制节拍流水线: 要求准确地按节拍出产制品.自由节拍流水线: 不严格要求按节拍出产制品,但要求工作地在规定的时间间隔内的生产率应符合节拍要求. 粗略节拍流水线: 各个工序的加工时间与节拍相差很大,为充分地利用人力、物力，只要求流水线每经过一个合理的时间间隔，生产等量的制品，而每道工序并不按节拍进行生产。 (6)按机械化程度：手工流水线、机械化流水线和自动线2.1.3 流水线的组织条件（1）品种稳定单一，产量足够大，长期供货，单位劳动量大，保证设备足够负荷。 （2）产品结构和工艺相对稳定。先进性良好的工艺性和互换性标准化程度高（3）工艺过程既可划分为简单的工序，又可以相互合并。（4）原材料和协作件的标准化、规格化，且按时供应。（5）机器设备始终处于完好状态，严格执行计划预修制度。（6）工作必须符合质量标准。（7）厂房和生产面积适合安装流水线。2.1.4 流水线的生产特征流水线是指劳动对象按照一定的工艺路线,顺序的通过各个工作地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。流水生产是把高度的对象专业化生产和劳动对象的平行移动方式有机结合起来的一种先进的生产组织形式。它具有以下特征：(1) 工作地的专业化程度高。(2) 具有明显的节奏性。(3) 各工序的生产能力平衡或成比例。(4) 工艺过程封闭、单向。(5) 具有高度的连续性。2.1.5 流水线的优化特性流水线在工业生产中扮演着重要的角色，优化流水线直接关系着产品的质量和生产的效率，因此成为企业不得不关注的话题。(1)优化流水线第一站的作业时间, 及多久放一片板子, 此为满足生产计划量所必须的投流水线的输送带速度也可反推算出日产量, 下面为输送带速度的公式：输送带的pitch时间 = 整日的上班入cycle时间。但在实际上, 瓶颈站的作业时间必然大于第一站, 第一站一定不是瓶颈站, 所以第一站不一定会完全依要求的cycle时间去投入, 因为瓶颈站已脱拖慢他的速度, 故管理的角度来看, 要确实要求第一站作业者依规定速度投入。时间/日产量*(1+不良率)输送带的速度 = 记号间隔距离 /输送带的pitch时间所谓记号间隔距离, 在流水线的皮带上所做的记号间的距离, 希望作业者依记号流经的速度完成作业并放置在皮带线上; 但炼条线并没有做记号, 就以板子的长度当做记号间隔距离。为何要用输送带? 除了运送物品外, 还有半强制作业者依计划完成作业的功能, 但不是一味地加快去试试看, 而应依上述公式去计算求得。(2)观察流水线上哪一站是瓶颈站：1)永远忙个不停的站；2)老是将板子往后拉的站；3)从该站开始, 原本一片接着一片的板子, 中间出现了间隔。上面三点是目视就可察觉的, 再来就是用秒表量, 作业时间是所有站中最长的。瓶颈站的作业时间就变成了整条流水线实际产出的cycle时间, 而日产量公式如下:日产量 = 实整日的上班时间/际cycle时间故现场干部只要减少其作业时间, 就可明显提升产量, 如将零件拿一些给别站做、使用治工具以节省动作、改善作业域的配置等等。但在解决瓶颈站后, 可能会出现新的瓶颈站, 所以又要对此新的瓶颈站进行改善, 因此持续盯着瓶颈站改善, 整条流水线的效率就会日日提升。（3）观察流水线最后一站收板子的cycle时间, 也就是实际产出的cycle时间, 这站的cycle时间必相等于瓶颈站。从这站可推算出这条流水线线的效率如何, 公式如下:效率 = 投入cycle时间/实际cycle时间 = 第一站的作业时间/最后一站的作业时间当然也可用瓶颈站的作业时间来算, 不过观察最后一站总是较简单、实际。在流水线上的在制品数量就等于:( 最后一站的作业时间 - 第一站的作业时间 ) * （整日的上班时间/最后一站的作业时间）（4）稼动率的观察稼动率 = 在作业的时间 / 整日的上班时间所谓稼动就是流水线上有效的工作, 作业者坐在位子上并不表示他有在工作, 有在工作才能做出产品来, 所以要观察作业者在作业的时间。但在实际上, 不可能全天对每个作业者进行测量, 所以有种工作抽查的手法来仿真测量, 其实说穿了就是不时去看作业者在做什么。 （5）流水线作业者坐在位子上并不表示他有认真在工作, 所以最后就是观察每一个作业者的作业速度, 速度是一个很抽象的概念, 光从目视很难来比较跟量化, 所以在心里建立起一个标准速度, 快过它就算好, 动作精简、固定而有节奏地进行, 往往有较好的作业速度, 反之不佳, 如此来观察就比较简单。流水线作业不过不是快就是好, 其动作必须是有附加价值的, 所以还要看其动作是否简单扼要, 所以要求动作经济原则的观念, 简单地说, 人类手部的动作可分为移动、握取、放开、前置、组立、使用、分解, 还有一种心理的精神作用, 其中严格来说只有两种动作有附加价值: 组立、使用, 所以在能满足生产要求的条件下, 尽量排除或简化其它的动作。其原则如下:1）移动: 使物料自动到达所要的位置、缩短移动距离、减少需移动物品的重量、移动路径周围避免有东西会妨碍移动、让料盒斜置以缩短绕过边缘的距离等。2）握取: 料盒里的物料尽可能整齐排放, 不要杂乱堆积、不方便拿取的东西能先预留握取的空间等。3）前置: 同握取一样, 料盒里的物料尽可整齐排放, 不要杂乱堆积等。4）组立: 以治工具代替手作业等。5）使用: 使机械全自动化等。6）精神作用: 利用机械取代人为判断、减少作业者目光的移动等。2.1.6 流水线在pc摄像头装配生产中的应用基于pc摄像头在生活中的应用越来越来广泛，所需要的产量也越来越大。所以流水线的引用也就必不可少了，由于pc摄像头的组装的特性，将其装配流水线化将大大的提高生产率，降低劳动成本。追求企业的最大效益化。图2-2pc摄像头的流水生产线2.2 工作研究2.2.1 工作研究的概念工作研究是指运用系统分析的方法把工作中不合理、不经济、混乱的因素排除掉，寻求更好、更经济、更容易的工作方法，以提高系统的生产率。其基本目标是避免浪费，包括时间、人力、物料、资金等多种形式的浪费。工作研究的目标在西方企业中曾经用一句非常简洁的话来描述过：work smart，not hard。提高生产率或效率的途径有多种，例如通过购买先进设备、提高劳动强度来实现。工作研究则遵循以内涵方式提高效率的原则，在既定的工作条件下，不依靠增加投资，不增加工人劳动强度，只通过重新组合生产要素、优化作业过程、改进操作方法、整顿现场秩序等方法，消除各种浪费，节约时间和资源，从而提高产出效率、增加效益、提高生产率。同时，由于作业规范化，工作标准化，还可使产品质量稳定和提高，人员士气上升。因此，工作研究是企业提高生产率与经济效益的一个有效方法。2.2.2 工作研究的方法技术工作研究所包括的方法技术主要有两大类：方法研究与时间研究。方法研究：主要是通过对现行工作方法的过程和动作进行分析，从中发现不合理的动作或过程并加以改善。方法研究主要有:样本法、标准要素法。（1）样本法在作业测定中也是使用很广泛的一种方法。这种方法的基本原理是，并不关心具体动作所耗费的时间，而是估计人或机器在某种行为中所占用的时间比例。例如，加工产品、提供服务、处理事务、等候检修，或空闲，这些都可看作为某种“行为”，都会占据一定的时间。对这些行为所占用时间的估计是在进行大量观察的基础上做出的。其基本假设是：在样本中观察到的某个行为所占用的时间比例，一般来说是该行为发生时所占用的时间比例。在给定的置信度下，样本数的大小将影响估计的精度。（2）标准要素法标准要素法这种方法的基本原理是：在不同种类的工作中，存在着大量相同或类似的工作单元，实际上不同工作是若干种，（这个种类是有限的）工作单元的不同组合。因此，对于工作单元所进行的时间研究和建立的工作标准，可应用于不同种类工作中的工作单元。而这样的工作单元的标准，一经测定，即可存入数据库，需要时随时可用。时间研究：时间研究这种方法的主要用途是建立工作的时间标准。一项工作（通常是一人完成的）可以分解成多个工作单元（或动作单元）。在时间研究中，研究人员用秒表观察和测量一个训练有素的人员，在正常发挥的条件下各个工作单元所花费的时间，这通常需要对一个动作观察多次，然后取其平均值。从观察、测量所得到的数据中，可以计算为了达到所需要的时间精度，样本数需要有多大。如果观察数目还不够，则需进一步补充观察和测量。最后，再考虑到正常发挥的程度和允许变动的幅度，以决定标准时间。工作研究中的方法研究和时间研究是相互关联的，方法研究是时间研究的基础、制定工作标准的前提，而工作测定结果又是选择和比较工作方法的依据。时间研究主要使用的方法是既定时间标准设定（pts）法。 既定时间标准设定（pts）法是作业测定中常用的一种方法。这种方法比标准要素法更进了一步，他是将构成工作单元的动作分解成若干个基本动作，对这些基本动作进行详细观测，然后做成基本动作的标准时间表。当要确定实际工作时间时，只要把工作任务分解成这些基本动作，从基本动作的标准时间表上查出各基本动作的标准间，将其加合就可以得到工作的正常时间，然后再加上宽放时间，将其加合，就可以得到工作的正常时间，然后再加上宽放时间，就可以得到标准工作时间。2.2.3 工作研究的步骤（1）选择研究对象 生产运作管理人员每天遇到的问题多种多样，同时工作研究的范围也是极为广泛的，这就有一个如何选择合适的工作研究对象的问题。一般来说，工作研究的对象主要集中在系统的关键环节、薄弱环节，或带有普遍性的问题方面，或从实施角度容易开展、见效的方面。因此，应该选择明显效率不高、成本耗费较大、急需改善的工作作为研究对象。研究对象可以是一个生产运作系统全部，或者是某一局部，如生产线中的某一工序、某些工作岗位，甚至某些操作人员的具体动作，时间标准等。 （2）确定研究目标 尽管工作研究的目标是提高劳动生产率或效率，但确定了研究对象之后还需规定具体的研究目标。这些目标包括：1）减少作业所需时间；2）节约生产中的物料消耗；3）提高产品质量的稳定性；4）增强职工的工作安全性，改善工作环境与条件；5）改善职工的操作，减少劳动疲劳；6）提高职工对工作的兴趣和积极性等。（3）记录现行方法将现在采用的工作方法或工作过程如实、详细地记录下来。可借助于各类专用表格技术来记录，动作与时间研究还可借助于录像带或电影胶片来记录。尽管方法各异，但都是工作研究的基础，而且记录的详尽、正确程度直接影响着下一步对原始记录资料所作分析的结果。现在有不少规范性很强的专用图表工具，它们能够帮助工作研究人员准确、迅速、方便地记录要研究的事实，为分析这些事实提供标准的表达形式和语言基础。（4）分析详细分析现行工作方法中的每一个步骤和每一动作是否必要，顺序是否合理，哪些可以去掉，哪些需要改变。这里，可以运用“5w1h”分析方法从六个方面反复提出问题。（5）设计和使用新方法这是工作研究的核心部分，包括建立、使用和评价新方法三项主要任务。建立新的改进方法可以在现有工作方法基础上，通过“取消-合并-重排-简化”四项技术形成对现有方法的改进，这四项技术俗称工作研究的ecrs（或四巧）技术。经过ecrs处理后的工作方法可能会有很多，于是就有从中选择更加方案的任务。评价新方法的优劣主要需要从经济价值、安全程度和管理方便程度几方面来考虑。（6）方法实施工作研究成果的实施可能比对工作的研究本身要难得多，尤其是这种变化在一开始还不被人了解、而且改变了人们多年的老习惯时，工作研究新方案的推广会更加困难。因此，实施过程要认真做好宣传、试点工作，做好各类人员的培训工作，切勿急于求成。2.3 pc摄像头生产线的设计2.3.1 pc摄像头的结构我们以通用的pc摄像头为例对其生产线进行设计，通用的pc摄像头的基本结构如下：（1）摄像头部分：镜头、图像传感器、数字信号处理芯片、输出/输入接口。（2）底座部分：上底座、下底座、弹簧。根据摄像头的基本结构我们选用固定、单品种、连续、手动的直线型流水线。2.3.2 节拍分析（1）生产能力及节拍的基本概念生产能力是指在计划期内，企业参与生产的全部固定资产，在既定的组织技术条件下，所能生产的产品数量，或者能够处理的原材料数量。生产能力是反映企业所拥有的加工能力的一个技术参数，它也可以反映企业的生产规模。每位企业主管之所以十分关心生产能力，是因为他随时需要知道企业的生产能力能否与市场需求相适应。当需求旺盛时，他需要考虑如何增加生产能力，以满足需求的增长；当需求不足时，他需要考虑如何缩小规模，避免能力过剩，尽可能减少损失。实际运用中的生产能力有多种不同的表达方式，包括：制程设计产能、有效产能和利用的产能等。制程设计产能是企业建厂时在基建任务书和技术文件中所规定的生产能力，它是按照工厂设计文件规定的产品方案、技术工艺和设备，通过计算得到的最大年产量。企业投产后往往要经过一段熟悉和掌握生产技术的过程，甚至改进某些设计不合理的地方，才能达到制程设计产能。制程设计产能也不是不可突破的，当操作人员熟悉了生产工艺，掌握了内在规律以后，通过适当的改造是可以使实际生产能力大大超过制程设计产能的。企业在年度计划中规定本年度要达到的实际生产能力称为计划能力。计划能力包括两大部分。首先是企业已有的生产能力，是近期内的查定能力；其次是企业在本年度内新形成的能力。后者可以是以前的基建或技改项目在本年度形成的能力，也可以是企业通过管理手段而增加的能力。计划能力的大小基本上决定了企业的当期生产规模，生产计划量应该与计划能力相匹配。企业在编制计划时要考虑市场需求量，能力与需求不大可能完全一致，利用生产能力的不确定性，在一定范围内可以对生产能力作短期调整，以满足市场需求。流程的“节拍”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。节拍通常只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单位时间段必须的产出,则首先需要考虑的是流程的节拍。（2）节拍的计算我们以计划能力作为设计生产线的依据，假设某公司的计划产量为75万台，实行8小时工作制度，除去空闲及准备等时间，其实际工作时间大约设为7.5小时。由如下公式产能=ot/ct式中，ot为每日运转时间；ct为节拍假设一年中实际工作天数为250天，那么日产量为750000/250=3000台节拍ct=7.53600/3000=9s由于除去的空闲和准备之间包括宽放时间，所以以后用mod法算出的正常时间作为我们的工作时间而不是标准时间。2.3.3 工时测定mod法模特排时法在制定时间标准方面，被广泛作为一种定量分析的先进技术工具。但在实际操作中，如果运用模特排时法的基本动作要素，观察不同岗位的动作构成，开展定性分析，可以达到克服工作设计缺陷和作业改善的目的，这种定性分析方法在企业具有广泛运用的价值性。（1）模特排时法为定性工作分析提供的技术基础1）模特排时法的动作分为基本动作和辅助动作两大类，非常清楚地把人类动作分为21块，表示动作的种类和时间值。其中，移动动作5块，终结动作（摸抓、放置）6块，形成11块基本动作。11块基本动作又分为不太需要注意力的动作模块8个，需要注意力的动作模块3个。把手以外的动作归纳到附加动作模块中，共10块。这样就给出了一个动作与时值的总体结构，一目了然，非常清楚。也就是说，人们在工作过程重的动作不外乎这21个动作的组合，大大降低了人们观察分析工作的难度。2）以手指的动作时间为动作时间单位mod，其它部位的动作时间是以手指动作时间的整数倍来表示的。模特排时法是以动作的身体部位为基础，找出了身体各部位动作之间的内在联系，因此，可直接分析作业的时间值，从身体部位的使用和时间值的大小就可以判断特定背景下动作的合理性。3）动作分类编号与时间值一致，动作以数字表示，数字即为时间值。例如，m2即表示手的移动动作，其时值为2mod。因此，运用模特排时法开展工作分析，有时间“量”作为科学分析的依据和基础，决定了模特排时法运用的科学价值性。4）模特排时法中的时值共有：0，1，2，3，4，5，17，30八种，这样可以很方便地从时间值大小和动作的部位对动作的经济性做出分析判断。5）模特排时法把手以外的动作归纳到辅助动作模块中，共10块，这10块动作在几乎所有场所统计结果表明，大约占所有动作出现的比例仅为1，属于小概率事件，我们在定性分析中完全可以不予考虑。因此，模特排时法作为定性工作分析方法，缩减了分析的范围，但精度并不会降低。（2）企业实施模特排时法的定性分析运用思路在考虑动作的使用部位时，模特排时法的基本原则是以相对比较少的时间消耗能够完成同一动作作为选择动作部位的依据。关于模特排时法的定性分析运用，可以从动作分类的情况进行如下考虑：1）关于移动动作的定性分析在移动动作中，一般而言，从m1到m3，是动作的最佳选择。从能量消耗的角度考虑，动作的级别对应着不同能量消耗的大小。动作级别越低，能量消耗就越少，因此，选择低级别动作是工作设计的基本原则。但是实际应用中，考虑到动作的自然性、技巧性、舒适性等实际情况，通常讲，m2和m3是实际工作中比较理想的动作选择。 当出现m4的动作时，就要引起注意，看是否必要，是否能够克服，这一动作的存在，至少应该引起重视。如果出现连续这样的动作，就必须做好取消和简化的准备。当出现m5的动作时，从劳动生理角度讲，应该尽可能地消除。工作中出现这种动作设计，即会加大职工疲劳的产生，也会降低劳动生产率。2）关于终结动作的定性分析终结动作分为摸抓动作和放置动作，全部动作又可以分为不太需要注意力的动作和需要注意力的动作。在岗位设计中，尽可能设计包含不太需要注意力的动作为主。一般可以通过设备、工具等设计创新，更容易满足动作设计的原则。从摸抓动作和放置动作数值看，一般尽可能设计不含有或少含有3到5的数据的动作。具体而言，对于作业设计中的摸抓动作，尽可能设计成g0和g1动作模块，而尽可能少地设计含有g3的动作模块；对于作业设计中的放置动作，尽可能设计成 p0动作模块，而尽可能少地设计含有p2和p5的动作模块，一般p5的动作模块一旦出现，应尽可能消除或利用设备来代替手工作业。对于工作分析或岗位设计中的定性分析，要深刻理解模特排时法每个动作的内涵，从而有效把握模特排时法定性分析的尺度。3）关于辅助动作的定性分析对于作业设计中的辅助动作主要有l1、e2、r2、d3、f3、a4、c4、w5、b17和s30动作模块。在实际工作中，使用的动作基本上都是上肢及其变形动作，工作中发生的概率大约为99，是岗位设计与工作改善考虑的主体。辅助动作大约占全部动作出现的比例仅为1，属于小概率事件，我们在定性分析中为了简化完全可以不予考虑。4）关于反射动作的定性分析在岗位设计中，对于作业设计中的反射动作，移动动作m4及以上动作，尽可能少涉及反射动作模块。而其他动作模块要根据情况而定。如果观察到工作出现m4及以上的反射动作，而且出现次数较多，应该成为改善和消除的主要对象。5）关于同时动作的定性分析在岗位设计或工作分析中，对于作业设计中涉及的同时动作，要注意时限动作与被时限动作问题，着重考虑同时动作注意力需要，一般同时动作尽可能少涉及同时需要注意力的动作模块。如果发现同时需要注意力的动作过多，说明岗位动作设计存在一定程度上的缺陷。（3）模特法的特点1）易懂、易学、易记模特法将动作归纳为21种。模特法把动作符号与时间值融为一体。如g3表示复杂的抓取动作，而且也同时表示了3 mod = 30.129 s = 0.387 s。如果是移动小臂去抓放在零件箱中的一个小螺钉（抓时要同时扒开周围的其他零件），在模特法中用m3g3表示，其中m3表示小臂的移动，g3表示复杂的抓取，m3g3时间值是6mod（其中m3为3 mod，g3为3 mod）。在模特法的21种动作中，不同的时间值只有0，1，2，3，4，5，7，计算出动作的时间值。2）实用采用模特法不需测时，亦不要进行评比，就能根据其动作决定正常时间。因此，使用它来分析动作、评价工作方法、制定标准时间、平整流水线，都比其他pts法容易，且见效快。2.3.4 mod法工序实例分析（1）以焊接电路板为例进行分析：在本工位中我们将应用相关工业工程的知识对初始方案进行方法研究，利用工业工程七大手法（动改法、防呆法、五五法、人机法、双手法、流程法、抽检法）进行改进。表2-1焊接电路板标准时间的测定动作序号左手分析式右手分析式次数mod值1抓取接口导线m2g1伸手拿电路板m3g2152用手将导线顶端分开m3g0将电路板固定于工作台m3p5183将线头移动到电路板焊接点m2p5伸手拿电烙铁m3g2174同上bd将接触点焊接(m3p5)44325同上bd将电烙铁放回m3g2156将焊接完的电路板放回m3g2同左手bd15预留时间：mod时间：62mod标准时间：620.129=7.998s此工序需要一个工人操作完成。（2）以安装上盖为例进行分析：由于本工位的安装过程中有螺丝的安装，对力矩有一定的要求，所以我们将应用专用的定力矩电动螺丝刀进行安装表2-2安装上盖的标准时间的测定动作序号左手动作式右手动作式次数mod值1伸手拿过电路板m3g2伸手拿过上盖m2g2152将电路板对准装进上盖中m2g0p5同左手m2g0p5173同上bd伸手拿螺丝（m2g1）2264同上bd将螺丝对准放入正确位置(m1g0p5) 22125同上bd拿气钻将螺丝固定(m2g1p5) 22166将其放回m3g2同左手m3g215预留时间：mod时间：51mod标准时间：510.129=6.579s这个工位需要一个工人进行操作。（3）以安装底座为例进行分析：在这个工位上我们将遇到对生产平衡产生严重影响的问题。由于底座是用来装夹用的，所以安装弹簧时会有力的影响，同时对安装的准确方位也有着严格的要求，在这一系列的动作过程中将消耗一段相当长的时间，相对整个生产线来说是一个严重影响生产线平衡的问题所在。在设计中我们将充分考虑到这个问题并着重解决这个问题。我们将设计一个装配工具以达到目的。通过对实物的多次拆卸、装配过程进行了分析，本课题中我们将在安装过程中加入一个与下底座卡槽等宽的与装配螺丝杆一样粗细的圆柱，用来固定下底座与弹簧的位置以方便上底座的安装。如下图：图2-3用圆柱固定弹簧图2-4安装上底座图2-5用螺杆将圆柱顶出经过方案的进行我们可得到底座安装的标准时间：表2-3底座安装的标准时间的测定工作序号左手动作式右手动作式次数mod值1伸手拿上底盖m2g1伸手拿摄像头m3g2152将摄像头和上底盖进行装配m2p5同左手m2p5173同上bd伸手拿挡板m2g1134同右手bd用挡板将摄像头固定m2p5175同上bd伸手拿螺丝(m2g2) 2286同右手bd将螺丝进行对准安装(m2p5) 22147同上bd伸手拿气钻m3g2158配合右手bd有螺丝将挡板进行固定(m2p5) 22149伸手拿下底座放在固定点m2g2伸手拿弹簧m2g21410两手进行对准将其放入相应位置并用圆柱进行相对固定m2p5同左手m2p51711将上底座与下底座进行位置对准校正m3p5e2a4同左手m3p5e2a411412同上bd伸手拿固定螺杆m3g21513同上bd用固定螺杆将其连接进行定位m2p5e2c411314拿螺丝对准位置装入m3p5e2同上bd11015用电动螺丝刀将其固定m3p5e2c4同左手m3p5e2c411416放回m3g2同左手m3g215预留时间：mod时间：135mod标准时间：1350.129=17.415s由节拍和标准时间可得出此工位需要两个工人进行操作。通过对个工序的研究和工时分析可以得到各个工序的操作时间，又可以根据所计算出的节拍和所得的工时计算出完成每道工序所需的工人数目。具体结果如下表所示：表2-4工序编号工序内容操作方式操作时间需要工位1摄像头镜头的安装手工操作7.58s12电路板的焊接手工操作7.998s13摄像头前盖的安装手工操作6.579s14摄像头后盖的安装手工操作6.84s15摄像头底座的安装手工操作17.415s26检验手工操作16s27包装手工操作8s1由上述工位的操作时间分析可得：此生产线的节拍为7.82秒，比计算所得的节拍9偏小，也就是此生产线的生产效率比以前会更快.这样可以抵消一部分由于外来因素而导致的生产节拍减慢带来的误差，符合生产线设计的要求。在本设计方案中我们根据工业工程技术对方案中的不合理的地方进行工业工程的运用将其消除、改善。2.3.5 生产线平衡的意义（1）提高作业员及设备工装的工作效率；（2）单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）；（3）减少工序的在制品，真正实现“一个流”；（4）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；（5）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。2.3.6 生产线平衡装配线平衡问题是一个与生产线布置相关联的问题。一个工作站要完成的工作总量与分配到该工作站的基本工作单元总数是一致的。装配线平衡问题就是将所有基本工作单元分派到各个工作站，以使每个工作站在节拍（即相邻两产品通过装配线尾端的间隔时间）内都处于繁忙状态，完成最多的操作量，从而使各工作站的未工作时间（闲置时间）最少。生产线的平衡指的是装配加工各工序及装配线上装配任务的排列如何保证每个工序或每个工作站的总制作、处理和装配作业时间近似接近于不变。并有相同或近似相等的总作业时间。使生产线上每个组成单元的物件流动为同一生产率，而不会出现“等待”或传送零件过程中零件的“堆积”失衡。由以下生产线平衡率公式：生产线平衡率=各工序时间和/(工位数ct)100%=ti/(人或机器数目ct)100% ；根据表2-4可得操作时间总和为：7.58+7.998+6.579+6.84+17.415+16+8=70.412所以生产线平衡率=70.412/（99）100%=86.9%从以上数据可以得出以下结论，即生产线平衡率比较高。因为当生产线的平衡率在50%60%之间的时候，进行的是一种根本没有任何科学管理的粗放式生产；当生产线的平衡率在60%70%之间的时候，存在人为去平衡生产线的因素，但并没有解决深层次的问题；当生产线的平衡率在70%85%之间的时候，对生产线的管理控制基本是科学管理的原则下进行的；当生产线的平衡率在85%以上的时候，可以认为生产线基本实现了“一个流”的生产。“一个流”生产是指生产线内部相临前后两道工序之间的在制品在数量上任何时候都不超过紧前工序的装夹数量，在运动状态上是不间断的过程。其装配线和加工线的生产几乎同步进行，使产品实行单件生产、单件流动，一道工序的加工一结束就立刻转到下一道工序，工序间在制品接近于零。“一个流”生产是流水线生产的最高境界，也是很多企业现场管理中广为追求的典范，更是生产线平衡的终极目标。所以，该生产线在一定程度上可以达到较高的生产要求。同时可得以下生产工艺过程。2.3.7 工艺流程设计（1）程序分析程序分析是依照工作流程，从第一个工作地到最后一个工作地全面的分析有无多余、重复、不合理的作业，程序是否合理，搬运是否过多，延迟等待是否太长等问题，通过对整个工作过程的逐步分析，改进现行的作业方法及空间布置，提高生产效率。也可以说，程序分析是通过调查分析现行工作流程，改进流程中不经济、不均衡、不合理的现象，提高工作效率的一种研究方法。程序分析的特点：1）它是对生产过程的宏观分析，不是针对某个生产岗位、生产环节，