常发制冷公司装配生产线平衡优化研究-毕业论文开题报告.doc

J I A N G S U U N I V E R S I T Y本 科 毕 业 论 文开 题 报 告学院名称： 管理学院 专业班级： 工业1301 学生姓名： 周浩然 指导教师姓名： 廖瑞辉 江苏大学管理学院2017年3月江苏大学管理学院毕业论文（设计）开题报告学生姓名周浩然专业名称工业工程学号3130804026论文题目常发制冷公司装配生产线平衡优化研究选题来源自选题目1 选题目的和意义1.1 选题背景在人民生活中，家用冰箱、空调器的应用日益增多，有些发达国家的家用冰箱普及率已达到99%以上。在我国城镇，冰箱和空调器已广泛地进人家庭，近年来增长速度很快，发展前景很乐观。在当代社会，制冷技术已经几乎渗透到各个生产技术、科学研究领域，并在改善人类的生活质量方面发挥着巨大作用。生活中，制冷广泛用于食品冷加工、冷贮藏、冷藏运输，适性空气调节，体育运动中制造人工冰场等；工业生产中，为生产环境提供必要的恒温恒湿环境，对材料进行低温处理，利用低温进行零件间的过盈配合等；农牧业中，对农作物的种子进行低温处理等；建筑工程中，利用制冷实现冻土开采土方；现代医学也离不开制冷，深低温冷冻骨髓和外周血干细胞、手术中的低温麻醉等；制冷技术还在尖端科学领域如微电子技术、新型材料、宇宙开发、生物技术的研究和开发中起着举足轻重的作用。可以说，现代技术进步是伴随着制冷技术发展起来的。 常发制冷是一个制造商用制冷设备的企业，位于江苏常州。这个厂为了提高生产力，实行精益生产。但是，仍然有很多部件存在线形漏洞，造成返工、保证费用和顾客不满，这些都是付出极其昂贵的代价。1.2 研究的目的及意义 为了迎接日益激烈的市场竞争的挑战，欧美企业许多年前就开始由大批量生产方式向just in time（JIT方式）的准时制生产方式转变，而从九十年代初开始，一部分国内优秀 企业已经认识到这一点，通过不同途径引进这种代表先进生产管理水平的精益生产方式，并且进行了各种尝试、应用、创新和推广，取得了较为丰硕的成果。 本文对精益生产理论的概念和特点进行了理论介绍，对精益生产在传统生产中的应用、精益生产的原则以及精益生产的重要技术手段等做了理论铺垫。精益生产的最重要功能和目标就是要实现精确生产、准时化生产，不生产过多的产品，不生产不合格的产品，通过这种准确化和准时化，降低或者消除生产浪费，实现高效优质的生产。精益生产遵循一定的原则，即价值观原则，价值流原则，流动原则，拉动原则以及尽善尽美原则。从企业内部角度来看，所谓“准时制生产方式”，就是在必要的时间，把必要的零部件按限定的数量送到下道工序指定位置的生产方式，不仅满足了用户需要，而且由于从交货期倒推各工序的生产日期，从理论上看，各种原材料、在产品等库存可以得到有效的控制，接近“零库存”，从而真正实现均衡生产。这也是常发制冷公司在刚接触这种先进生产管理思想时的初步想法。2 前期相关工作2.1 国内外文献综述2.1.1 生产线平衡综述福特公司在1913年建立的第一条汽车生产流水线，开启了流水线生产作业方式的新篇章，流水线的诞生给整个制造业带来了天翻地覆的变化，生产流水线成了以一个现代生产制造企业能否跟上市场变化的重要保证(2013)1。即使是生产线也有优劣之分，不同企业不同车间之间，生产流水线的差异很大，衡量一条流水线优劣的标准即生产线平衡率的高低。在实际的生产过程中，生产线上各工序所承担的任务量或者任务复杂度不可能完全相同，导致产品在各工序停留时间不等，产品通过各工序的周程时间也就不同，最终结果就是各工序之间作业的负荷不均衡。一方面会造成操作人员的负荷不均、机器设备的开机率较低，造成资源的无故浪费；另一方面，工人或机器负荷过重，大量在制品滞留，严重影响整个生产线的生产效率。因此也就诞生了生产线平衡这一问题。生产线平衡又叫工序同周期化，是在生产节拍一定的流水生产线中，通过对生产线进行调整优化后，使得生产线所需工序的工位与操作工人数最低的方案。生产线平衡就是对流水线上的所有工作站作业进行平衡，运用一系列工业工程改善的技术手段和方法，使各工作站的作业时间尽可能相近。通过生产线平衡，可以不断缩短瓶颈工位的作业时间，使各工作站的作业时间尽量相等，同时还可以减少生产中工时的浪费，提高流水线的生产能力，降低产品单位人工成本。通常用生产线平衡率和生产线不平衡率来评价一条流水线的平衡状况。相关计算公式见式(1.1)。 生产线不平衡率=1生产线平衡率(1.1)式中：CT为生产线单位产出时间，即节拍时间，它取决于瓶颈工位的标准时间，即流水线作业时间最长的工位的标准时间。由式（1.1）可以看出，生产线上各工序的作业时间是影响生产线平衡率高低的主要因素，各工序作业时间与瓶颈工序时间之差的和越大，即各个工序的作业时间差异越大，生产线平衡率也就越低。因此要想提高生产线平衡率，就要尽量使各工序的作业时间尽量相等，但在实际的改善过程中又要综合考虑产品的工艺流程程序、已有生产线的布置、员工的劳动强度等各方面的因素。目前国内外学者都对生产线平衡问题进行了充分而深入的实践和研究，针对生产线平衡提出了各种平衡算法，如比较常用的分枝定界算法、遗传算法和启发式算法等。通过建立数学模型并对模型进行求解的方式，来解决生产线平衡问题。但由于这几种算法都是通过数学算法来求出最优解的，对第一生产线的工业工程师来说，理解这些理论和方法有一定的难度，并且这些方法往往带有复杂的计算，在实际生产中应用也有一定的局限。除了是使用数学建模方式之外我们也可以通过先进的仿真技术来模拟实际生产过程中可能会出现的状况，但该方法则主要用来描述生产系统中各部分之间的逻辑关系，利用仿真可以评估生产调度的方案，对系统动态性能进行分析研究，并选择系统的动态结构参数，但仿真的基础是数学模型的建立，只有建立起正确的数学模型和数据，所得到的仿真结果才可以使用(2002)2。一般情况而言，如果生产线平衡率小于60%，则可以认为该企业在生产管理过程中还没有精益生产的意识；如果生产线平衡率大于60%而小于70%之间，可以认为公司正在进行生产线的平衡优化，但还没有从根源上来提高生产效率；如果平衡率大于70%而小于85%，则认为企业的精益生产做的比较好，企业的生产管理也是符合科学管理原则的；如果生产线平衡率大于5%以上，则认为企业的精益管理落实非常到位，生产线已基本实现单件流的生产模式(2013)3。2.1.2 国外研究现状流水线生产的诞生也同时产生了生产线平衡问题（LBP），是典型的NPHard组合优化难题。流水线生产方式的普及使得生产线平衡问题越来越受到人类的重视。人类至今对LBP的研究已经有近百年的时间，最早提出生产线平衡问题是在1954年，美国人B.Bryton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问题并着手解决这一问题，在此之后许多专家和科研人员也对该问题进行了大量的深入研究，并发表了各种提高平衡率的方法。这些方法总结起来可大致分为三大类：数学分析法即最优化方法、启发式法、工业工程方法。生产线平衡问题进过近几十年的不断研究，求解方法也从最初的最优化方法发展逐渐发展到今天的启发式方法、遗传算法及人工智能等方法。Salverson(1955)4运用解析法对ALB( Assembly Line Bal- ancing)问题进行了描述，提出了ALB问题的线性规划模型，并详细说明对应的求解过程，这种方法在当时较为先进，但是这种方法的求解过程所消耗的时间较长，且其实用价值也不高。在此之后，生产线平衡问题的解决方法不断改进，更多的数学分析方法和启发式方法也被广泛应用。Jackson(1956)5提出了用枚举法来对生产线平衡问题进行求解，但同样由于通过该方法进行求解时，计算量的庞大和计算过程的复杂大大降低了其实用性，不过Jackson通过数学理论证明了使用该方法进行计算是可以得到问题的最优解的，主要在于需要在求解过程中明确生产线各工序之间的优先约束关系。Tonge F.M.(2007)6提出了启发式算法，可以更好更快捷地解决生产线平衡问题。Thomopoulos N.T.(1970)7提出了一种求解混合流水线的平衡算法，这种算法需要从整个作业班次去平衡混合流水线。Villa 等(1970)8建立了一种整体规划模型用于求解混合流水线的平衡问题，但由于该方法中的变量个数和约束条件随着生产线工作站数量的增加而急剧增加，因此该方法在现实中比较困难。Hackman S.T.等(1979)9设计了一种分枝定界算法，通过结合多种启发式规则来减少搜索树的分枝，大大提高了计算过程的困难程度。Kara(2007)10设计了一个NULLSP(Nottingham University Line Sequencing Program)方法，该方法全面考虑了流水线中的各种约束问题，并能够处理实际生产中作业时间超过节拍时间的情况。Dolgui等(2003)11提出了带“学习效应”的流水线平衡方法，基于对某一操作，随着时间的推移工人的熟练程度越高，其作业时间也就越短。因此为了避免流水线随着时间的推移而出现越来越多的空闲和等待时间，在生产线平衡的设计阶段就将“学习效应”作为因素进行考虑。Doo Younghin、Hobrymi等(1991)12提出了0-1整数规划算法，该方法在解决生产线平衡问题时，可以同时优化工作站数和流水线节拍，经过对比该方法可以大大提高生产线的劳动生产率。Andres等(2008)13针对混合型的生产线平衡问题提出了最短路径算法，但该算法的不足之处在于只能解决小规模混合型生产线的平衡问题。Amyaka(2009)14在流水线平衡问题中首次考虑了作业人员的生理需要，第一次结合了工效学、人机工程，设计出了三种启发式方法来求解多因素（如疲劳因素、时间因素）流水线平衡问题。2.1.3 国内研究现状 国内也有很多专家和科研人员对生产线平衡问题进行了深入的研究，王彦 (2014)15介绍工时定额在生产线平衡中的应用,通过对某生产线各工序的时间及操作研究,找出存在问题及有缺陷的工序,利用动作研究和模特法对其分析和改善,以此证明修订后的工时定额在提高生产线平衡中有显著作用,并进一步强调工业工程方法的应用在当今企业中的重要地位。邵仁玉等(2014)16对改善生产线平衡问题的传统工业工程基本手段和方法进行了整理说明。李永付等(2014)17将企业的生产运作管理和工业工程的精益生产相关理论进行糅合，以此来提高生产线的平衡率，通过实际案例说明了生产线平衡改善过程中的一些基本原则和改善方法。邵仁玉(2014)16详细介绍了程序分析在生产线平衡中的应用，通过对程序分析的改善，使得程序分析在作业标准化和公司的生产流程设计中得到广泛应用。张学龙等(2015)18运用工作研究方法对GY公司核心产品生产线的生产流程进行优化和再设计。根据实地观察获得的数据,应用5W1H提问技术、工时测定和人机作业分析等方法分析生产瓶颈工序及其产生原因。沈维蕾等(2008)19应用了基于启发式平衡搜索法的生产线平衡方法，提高了人员和设备的利用率。曾敏刚等(2010)20深入研究了如何实现复杂装配线的选配优化，他们认为复杂选配问题可以通过使用并行法、底层优先法和主次法来解决。另外，还可以使用国内现阶段最新的设计研究计算机辅助选择装配，计算机技术的不断发展和广泛应用促进了该技术的发展，计算机高速的运算能力有效的弥补了人工计算效率低下的问题，完成了以前无法完成的数据组搭配工作。章桥新等(2011)21把控制图应用于生产线平衡的研究中,生产线平衡的节拍时间可以通过控制图的控制限得到，为了达到最终希望达到的平衡状态，需要对瓶颈工序进行流程研究和作业测定，控制图的投入使得生产线平衡的实施更加快速、有效。2.2 理论支持(1)程序分析 综合各个步骤更合理更经济，“5W1H”主要用来分析问题提问技术，针对不同问题有一套固有的提问程序。(2)MOD法 利用人体工程学原理，把人的动作进一步分解，从而进行作业优化以提高工作效率。(3)生产线平衡 用平衡分析图确定瓶颈工序，再依照生产线平衡的方法与原则对瓶颈工序进行改善，谋求整体效率最大而不是某项工序最大。 (4)5S管理 5S管理就是整理、整顿、清扫、清洁、素养。企业员工的工作热情和工作效率，某种程度上取决于是否具有良好的工作环境，良好开展5S活动往往能牵一发而动全身，是其他管理活动有效展开的基石。2.3 数据来源支持企业数据来源：实习及到企业调查。文献数据来源：中国知网数据。主要参考文献1胡小星.基于IE方法的电容屏生产线平衡研究D.昆明理工大学,2013:22-25.2林鹏.车间调度下流水线制造系统的仿真技术研究D.大连:大连理工大学,2002.3应垚翔.电脑板生产线的平衡与优化研究D.浙江工业大学,2013.4Salveson M.E,The assembly line balancing problemJ,Joural of Industrial Engineering ,1955.6(3),18-25.5Jackson.A computing procedure for a line balancing problemJ.Management science, 1956,2(3):261-271.6Nils,Boysen and Malte.A versatile algorithm for assembly line balancingM.european journal of operational research,2007.7Thomopoulos .Mixed model line balancing with smoothed station assignmentsJ.Man- agement science,1970,16(9):593-603.8Villa.On a multiproduct assembly line-balancing problemJ.IE Transactions 1970,2 (4):361-364.9Darellem,Rubinovitch .must a multiple solutions technique for balancing single model assemble linesJ.Management Science,1979,25(11):1105-1114.10Kara,Ozcan and Peker.Balancing and sequencing mixed-model just-in-time U-lines with multiple objectivesJ.Applied Mathematics & Computation,2007,184(2):566-588.11Dolgui,Guschinsky and Levin.Balancing production lines composed by series of workstations withparallel operations blocksC.IE International Symposium on and Task Planning.2003:122-127.12Shin and H Min, Flexible line balancing practices in a Just-In-Time environment, roduction and Inventory management journalD.1991:38-41.13 Andres,Miralles and Pastor.Balancing and scheduling tasks in assembly lines with sequence-dependent setup timesJ.European journal of operational research, 2008, 187(3):1212-1223.14Amyaka, cheravaty.Line balancing with task learning effectsJ.Iie transactions, 2009,20(2):186-193.15王彦. 标准工时定额在生产线平衡中的应用J. 农业机械,2014,(19):114-116.16邵仁玉. 基于工业工程的生产线平衡与优化J. 机械设计与制造工程,2014,(08):66-68.17李永付. 精益生产方式在MD公司的应用研究D.西南交通大学,2014.18张学龙,王云峰,谢廷宇,沈家钿. 工作研究应用于企业生产线优化再设计案例研究J. 现代制造工程,2015,(03):27-32. 19沈维蕾,谢峰,柴畅.基于启发式平衡搜索法的装配线平衡方法J.组合机床与自动化加工技 术,2008(11):86-89.20曾敏刚,李双.电源适配器生产现场改善与装配线平衡J.工业工程,2010,13(4):117-123.21章桥新,王龙.基于控制图法的生产线平衡方法研究J.机械制造,2011,49(5):79-82. 3 论文主要内容及大纲3.1 论文研究思路本文主要采用理论研究与实例分析相结合的方法，对常发制冷生产模式下如何实施生产线平衡管理进行分析，提出如何构建单件大批量制冷零件生产中的生产线平衡管理体系：(1)采用文献