工业工程毕业设计（论文）-轮对电机装配线平衡.doc

摘 要自从亨利福特于1913年创建第一条装配流水线以来，装配线已成为现代制造业中一种主要的生产组织形式，广泛应用于汽车、家电等行业。在大批量生产制造系统中，配线的平衡与否直接影响到制造系统的生产率。如何在现有条件下最大限度地提高生产效率，如何均衡各工作站的生产负荷直接影响到工作效率。在近半个世纪里，装配线平衡问题吸引了大量学者、工程师的关注，人们也开发了许多有意义的算法来解决装配线平衡问题。本论文首先简要地介绍了装配线平衡原理并系统地阐述了工作研究的理论和方法；其次，在深入调查的基础上，运用秒表时间研究方法对轮对电机驱动装置装配线进行工时重新测定，指出装配线目前存在的各工序能力不平衡的事实和对装配流水线进行优化的必要性，并通过把工位上的作业要素进行重新分配，减少了装配线的节拍和工作站数量，提高了装配线上的产能和效率。这些改进为企业减少了不必要的浪费，降低了产品的直接成本，具有一定的经济效益。关键词：装配流水线 工作研究 平衡 AbstractThe assembly lines have been a major production style and are applied in many fields, including the automotive and electrical industries, etc. since Henry Ford built the first assembly line in 1913. In mass production system, assembly line balance impacts the efficiency of the whole manufacturing system. It directly impacts work efficiency that how to improve work efficiency under current conditions and how to balance the work load of each station. In the past half century, assembly line balancing problem has attracted a large number of academics, engineers attention, and people have developed an ocean of interesting and meaningful algorithms to solve assembly line balancing problem.Firstly, this article concisely introduced the basic theory of assembly line balancing and systematically presented the theories and methods of the work study. Secondly, the article pointed out that the current issues in the motor assembly line are unbalanced and it is necessary to balance and optimize the assembly line after the method of direct time study-intensive samplings was applied to re-study the work time in motor assembly line, and the cycle time and workstations are decreased as the production capacity and load efficiency are improved by rearranging the assembly tasks in the motor assembly line. This change reduces the un-necessary waste in the workplace and costs of productions that will make the corporation get a good benefit.Key words：assembly line work study balancing目 录第一章 绪论11.1 研究背景11.2 课题来源及意义21.3 论文结构2第二章 装配线平衡基本理论32.1 装配线原理32.2 装配线平衡问题42.3 工业工程在装配线平衡的应用72.3.1工作研究概述72.3.2 方法研究72.3.3作业测定9第三章 轮对电机装配线作业时间测定103.1轮对电机装配车间简介103.2秒表时间研究的含义、特点及适用对象113.3秒表时间研究的工具113.4轮对电机装配线时间研究步骤123.4.1选择研究对象123.4.2作业分解划分操作单元123.4.3 确定观测样本容量143.4.4 进行观察和记录143.4.5 数据分析15第四章 轮对电机装配线平衡174.1 轮对电机装配线现状174.2 平衡装配线254.2.1压轴工序的作业改善254.2.2从动齿轮装配作业的改善254.3 影响车间生产能力的真正因素试验31第五章结论32参考文献33致 谢34附 录35大连交通大学2011届本科生毕业设计第一章 绪论1.1 研究背景在如家电、汽车等制造行业中，装配线是一种广泛使用的生产方式。伟大的工业家亨利福特成功地将“劳动分工”和“互换性”的概念结合在一起，于1913年8月发明了装配流水线。在生产线诞生前夕，福特公司装配车间每个汽车底盘由一位工人单独进行装配，其完成一件汽车底盘的作业时间为12.5小时。数月之后，当生产线试产成功后，完成一件汽车底盘的作业只需93分钟，生产率提高了8倍多1。随着生产线组织技术的不断改进与完善，福特公司的生产效率也不断提高。10年间，福特汽车的价格从2000美元以上逐步下降到263美元，使汽车从富人的奢侈品变成大众可接受的普通商品。因此，可以说流水线生产方式拉开了现代工业化生产的序幕。自福特公司创建第一条汽车流水生产线以来，生产线逐渐成为现代化制造中一种主要的生产组织形式，广泛应用于以汽车、家电等为代表的大规模生产中。生产线按照产品（零部件）的生产工艺顺序排列工位，使产品（零部件）按照一定的速度，连续、有节奏地经过各个工位，工人在各个工位上进行加工作业，完成产品（零部件）的装配。生产线能大大提高劳动生产率，改善成本等各种技术经济指标。为组建一条满足应用要求的生产线，必须要进行生产线规划。生产线规划是大中型制造企业经常碰到的、极为重要的问题，伴随着生产线的整个生命周期。无论是设计一条全新的生产线，还是在原有生产线上进行改装，或者仅仅因为工人经过一段时间的装配作业后，“学习效应”而带来生产率的提高等，都需要对生产线进行不同程度的规划。生产线规划涉及多个方面的优化问题，其中一个很重要的问题就是生产线的平衡。所谓生产线平衡，就是将一组装配任务在满足一定的约束条件下分派给一定数量的工位上，使各个工位的负荷接近或等于节拍时间。自从1955年萨尔凡森（Salveson）首次用解析法描述装配线平衡问题（Assembly Line Balancing Problem, ALBP）以来2，研究人员提出大量有意义的算法。然而，由于存在各种各样的因素，使得装配生产线平衡方法不能被充分应用，广泛应用于指导实际的装配生产线平衡和规划。Milias G在1990年发表的装配线平衡-让我们揭开这块神秘的面纱一文中报道：多数装配线的平衡设计工作仍是凭感觉或是经验，通过“试错法”(Trial-and-Error)来实现装配线的平衡,这种平衡所得的方案往往会导致大量无效劳动的产生，生产效率不高3。然而，这种情况仍然在日复一日、年复一年地发生。2006年，Becker和Scholl在一般装配线平衡问题及方法一文中指出，由于以往装配线平衡问题的研究主要集中在理想的、简单装配线平衡问题，而该问题有着严格的前提条件，与实际的装配生产情况存在一定差异，这是造成大量研究成果不能被充分应用的主要原因之4。关于装配线平衡问题，主要有两类平衡解决方法，一类是将生产过程抽象出来，运用数学的方法来将工步平衡地分配到工位，这种方法又分为启发式算法和精确求解法。一类是利用工业工程的方法，通过改善作业来使装配线平衡。1.2 课题来源及意义本课题“轮对电机装配线平衡”来源于大连机车车辆有限公司与大连交通大学的一个合作项目，它属于整个项目的一个部分。通过在大连机车车辆有限公司的轮对电机装配车间的实地调研，采集相关数据，对整条装配线的平衡进行研究，找出装配线上由于工位负荷不均产生的装配低效率问题，从而提高该公司装配线上的装配效率，降低企业的生产成本，提高企业的竞争力。1.3 论文结构本文共分5章，第一章绪论部分主要介绍了装配线的诞生和阐述本文要解决的问题及论文的架构。第二章主要介绍装配流水线的基本原理，并阐述装配线平衡的基本原理和方法，根据产品特点和工厂的实际情况，分析了各种形式装配线的特点，并结合本公司轮对电机装配线的特点，确定选用工业工程方法作为本公司生产线平衡的工具。第三章主要介绍了装配线工作研究的理论与方法，确定选用秒表测时法作为轮对电机装配线时间研究的方法。本章详细地介绍的秒表时间测定的含义、工具以及步骤。第四章介绍了轮对电机装配线的工艺流程，并用秒表测时法对每个工序的时间重新测定，通过对轮对电机装配线进行分析，得到比较准确的平衡工作所需要得具体数据，并对生产线的效率进行评估，找出不平衡原因，运用工业工程的方法平衡整条装配线。第五章总结了本文改善后的成果以及在研究过程中的不足。第二章 装配线平衡基本理论2.1 装配线原理“装配”在制造业的意思可以理解为按规定的技术要求将零件或部件组装起来，经过试验和检验后使之成为半成品或成品的工艺过程。在以汽车、家电行业为代表的在制造业领域里，装配线是一种被广泛使用的生产方式。装配线通常由若干个工位以及连接这些工位的传动装置组成，被加工对象按照一定的工艺路线，顺序通过装配线的各个工位，并按照一定的生产速度（即节拍）完成各自的装配作业，最后成为产品。当代装配线的发展经历了一场漫长的历史，大多数学者认为是劳动分工和零件的互换性（即零件的标准化）导致了装配流水线的诞生，而且前者早于后者。威尔德（RWild）在其著作Mass-production Management中制作了一张关于流水生产的发展历史的表，表中列举了从公元1260年威尼斯实行了分工作业到1924年莫里斯引擎工厂使用自动传送带这一期间与流水作业相关的大事件5。流水线有多种形式，可以采用不同的角度进行分类，根据装配产品的种类，有无约束，静止作业还是移动作业，移动方式，节拍控制形式，平面布置形式等划分为直线型、U型、S型、O型和Z型。由于具体的生产条件不同，工业企业中的生产线形式是多种多样的，通常可以将流水线按以下标志进行分类6:（1）按生产对象的移动方式来分，可以分为固定流水线和移动流水线。固定流水线是指作业对象固定，而生产工人携带工具沿着顺序排列的劳动对象进行移动加工或者装配，例如机床等重型机器的装配，船舶的装配等。移动流水线是指作业对象发生了移动，而工人、设备、工具的位置相对固定，作业对象经过各工作地进行加工后，变成半成品或成品，例如汽车，电视机的装配。（2）按生产对象的数目可以分为单一品种流水线和多品种流水线。单一品种流水线又称为不变流水线，它只固定地只生产一种产品；多品种流水线是指生产两种或两种以上产品的流水线。根据流送方式的不同，这种流水线包括品种可变流水线、多品种混合流水线和成组流水线。（3）按生产过程的连续程度可分为连续流水线和间断流水线。连续流水线是指生产过程的各道工序具有高度的同期化，生产对象从投入道出产毫无停留地从一道工序转到另一到工序，整个生产过程是连续不间断的；间断流水线是指生产对象在各道工序或部分工序上缺乏严密的同期性，零件在工序间要出现停留等待，致使整个生产过程是间断的。（4）按到达的节奏性程度不同可以分为强制节拍流水线、自由节拍流水线和粗略节拍流水线。强制节拍流水线要求严格按规定的节拍进行加工和装配；自由节拍流水线严格按节拍出产制品，节拍主要靠工人的熟练操作来保证；粗略节拍流水线只要求每经过一个合理的时间间隔生产等量的制品，而每道工序并不按平均节拍进行生产。（5）按机械化程度可以分为手工流水线、机械化流水线和自动生产线三种形式。单一型流水线只生产单一品种的产品，混合型则在同一条生产线上，以相同的生产速度生产一个总产品的不同部件或作业方式大致相同的几个品种。直线型是最为传统的流水线形式，设备排列简单，组织容易，流程通畅，效率高，但平衡困难，缺乏弹性。U型适用于场地狭窄，零件或材料进口与成品出口必须置于同侧的情况，此种布置可以灵活增减作业工人，柔性较好，平衡也比较容易实现，工作中工人易于相互交流和帮助，是较佳的流水线平面布置形式。在流水线生产作业过程中，产品按照设计好工艺路线顺序地通过各个工作地并按照一定的生产速度（节拍）完成每道工序的作业任务，生产过程是连续重复的，流水线一般具有以下基本特征6：（1）工作地专业化程度较高，在装配线上固定地生产一种或者几种产品，在每个工作地上固定地完成一道或者几道工序；（2）生产具有明显的节奏性，被装配对象按节拍进行生产；（3）各道工序的工作地（设备）数量与各该工序单件工时的比值相一致。 （4）工艺过程是封闭的，工作地按照工艺顺序排列成链形状，加工对象在工序间作单向移动接受连续的加工。（5）作业对象如同流水般地从一个工序转到下一个工序，消除或最大限度地减少了作业对象的耽搁时间和机床设备加工的间断时间，生产过程具有高度的连续性。2.2 装配线平衡问题装配线平衡也称工序同期化，是指在满足生产节拍和产品零部件装配顺序的条件下，在划分装配工序或工作站的作业时间时使每个工作站的作业时间尽量相同或相近7。装配线平衡实质上是一种组合优化问题，在装配线平衡中任务分配需要满足任务之间的优先顺序约束。因为产品结构和工艺的限制，任务之间存在一定的先后装配顺序关系，这种顺序约束关系被称为“优先关系”。一个产品的所有装配任务及其先序关系可构成该产品的“装配优先顺序图”，如图2-1所示。在图中，一个圆圈表示一个任务；圆圈内数字表示该任务的编号；圆圈右上角的数字表示该任务的装配作业时间；圆圈之间的箭头表示任务之间的优先顺序关。（图中，任务1，2完成后才能对任务5进行装配）在装配线平衡中，由于任务之间优先顺序关系约束，使得任务分配变得相对复杂；而且，随着问题规模的增加，任务分配方案的数量会急剧增加，以至于难以在有限时间内获得平衡问题的近优解（最优解）。因此，如何快速有效地实现装配线平衡，一直备受学术界的关注。装配线平衡问题属于组合优化问题中的NP-hard类型，如果装配线中有m项任务和r个优先约束，那么就有m!/2r 种可能的排列组合8。自福特于1913年发明装配线一直到1954年以来，人们一直是通过“试错法”(Trial-and-Error)来实现装配线的平衡，在这期间没有装配线平衡问题的研究成果公开发表。1954年Bryton B在其硕士论文Balancing of A Continuous Production Line（连续生产线的平衡)中提出了一个所谓“会聚过程法”，即在各个工作站之间将作业元素进行交换。直到各个工作站的总作业时间收敛于一个共同的值，从而使得流水线上的总的空闲时间最小。装配线平衡问题的提出，引起了企业界和学术界人士的极大兴趣。其后，许多人研究这个方面的问题，并发表了各种各样的方法，将研究成果直接用于生产实践活动中，取得了明显的经济效益。139248567图2-1 装配优先顺序图根据研究的对象、内容、约束条件等不同，可以装配线平衡问题分成多种类型9，见图2.2。第F类型问题是一个独立目标问题，它目的是在给定的m项任务与c种约束下，能否建立一条可行的装配线平衡，第一类问题和第二类问题有双重关系，第一类问题是在已知装配线节拍下最少化装配线上的工作站数量，第二类问题是在已知装配线上工作站数量下最小化装配节拍。第E类问题是最常见的，它通过同时减少生产节拍和工作站数量来最大化装配线的效率。第三类问题目的是使作业更流畅，第四类问题是使作业关联性最大化，第五类问题是第三类问题和第四类问题的综合。根据问题的结构，装配线平衡问题可以分为两组。Becker和Scholl将装配线平衡问题分为单一品种装配线平衡、多品种混批装配线平衡和混合品种装配线平衡，Baybars将装配线平衡问题划分简单装配线平衡问题和一般装配线平衡问题。人们在简单装配线平衡问题上做出了大量的研究成果，但简单装配线平衡问题通常有较为严格的假设8：（1）所有输入参数是已知确定的；（2）一项装配任务不能在两个或多个工作站上完成；（3）装配任务按装配优先顺序要求完成；（4）所有装配任务必须完成；（5）装配线的节拍固定，工件在工位间同步移动；（6）装配任务的作业时间确定，且与工位无关；（7）装配任务可以在任何一个工位上完成；（8）装配线呈直线布置，工人单边作业；（9）装配品种单一，装配工序确定。装配线平衡问题（ALBP）根据研究目标分类根据问题结构分类第F类问题第一类问题第二类问题第E类问题第三类问题第四类问题第五类问题Scholl等分类Baybars分类单一品种装配线平衡问题多品种混批装配线平衡问题混合品种装配线平衡问题简单装配线平衡问题一般装配线平衡问题图2.2 装配线平衡问题分类由于在简单装配线平衡问题中，工人单边作业（或者视同单边作业），因此，通常又将其称为“单边装配线平衡问题”。虽然简单装配线平衡问题的假设条件不符合大多数生产实际情况，但它是研究装配线平衡问题的基础。一般装配线平衡问题则是通过对简单装配线平衡问题中约束条件的细化、松弛等，使平衡问题更符合实际的生产状况。一般装配线平衡问题包括双边装配线平衡、U型装配线平衡和随机装配线平衡等。自1955年萨尔凡森（Salveson M. E）首次公开发表了用解析法描述装配线平衡问题以来，研究人员对于简单装配线的平衡提出大量的算法，概括起来分两个方面：一种是从问题本质出发，用精确求解法求最优解；一种是从生产实际出发，为大规模问题快速寻找近优解。启发式算法相对精确求解算法而言要省时，而多对于每一类算法，又有多种平衡技术方法，大致可概括如下图10。启发式求解精确求解动态规划最短路径分枝定界法传统方法现代方法组合决策单步决策禁忌收索等遗传算法模拟退火简单装配线平衡图2-3 简单装配线平衡问题平衡算法2.3 工业工程在装配线平衡的应用精确求解与启发式方法的前提是装配线上的作业被抽象出来，然后运用数学方法求解，然而在现实的生产中，有些产品在装配时有特别复杂的约束，不容易被抽象出来。这时候，工业工程的方法发挥了它的作用。工业工程是一门应用性很强的研究由人、原材料、机器设备和信息组成的统一系统的一门学科,它包括工作研究、设施规划与物流分析等。其中工作研究是最早出现的一种主要技术,它包括方法研究和作业测定两大技术。2.3.1工作研究概述工业工程的核心是降低成本、提高质量和生产率，工作研究是工业工程体系中最重要的基础技术，它起源于泰勒提倡的“时间研究”和吉尔布雷斯提出的“动作研究”。工作研究的对象是作业系统，其显著特点是：只需要很少投资或者不需要投资的情况下，通过改善作业流程和操作方法，实行先进合理的工作定额，充分利用企业自身的人力、物力和财力等资源，提高企业的生产效率和效益11。工作研究包括方法研究和作业测定两大技术，方法研究在于寻求经济有效的工作方法，主要包括程序分析、作业分析和动作分析。而作业测定是确定各项作业科学合理的工时定额，主要包括秒表测时法、工作抽样法、预定动作时间标准法和标准资料法。2.3.2 方法研究方法研究是对现有的或拟议的生产程序或工作(加工、制造、装配、操作)方法进行系统观察、记录、分析和考查，以及进一步开发和应用更经济、更有效的工作方法或工作程序。方法研究的主要目的有:改进工艺和流程；改进工作设计和机器设备；简化动作，减少工人不必要的疲劳；有效地利用材料、设备及人力；改善工作环境和工作条件。方法研究包括程序分析、作业分析和动作分析三个层次。（1）程序分析程序分析是工作研究的起点，它是从整个制造过程考虑。其研究对象为各项作业或操作，对各作业运用剔除、合并、重排与简化的方法使各项作业合理化。依照工作程序，从第一个工作地到最后一个工作地全面研究，分析有无多余的或重复的作业，程序是否合理，搬运是否太多，延迟、等待是否太长等等，进一步改善工作程序和工作方法，达到提高效率的目的，称为程序分析。进行程序分析时，可以根据它的目的而选择适当的技术。一般来说，分析整个制造过程采用作业程序图。分析物料或产品的流动，则采用流动程序图。有关工厂布置及搬运的分析，采用线图。分析产品或材料流程的浪费情况，则采用流动程序图与线图合并分析。（2）作业分析工作程序中，对某一个工作地，分析作业者的操作方法，或者与机器之间的各种关系从而达到改善操作方法，降低工时消耗，提高设备利用率等，称为作业分析。作业分析的主要内容包括:分析作业的组成部分；分析影响作业组成部门延续时间的因素。作业分析的主要目的，在于详细地研究改进一个工作地上的作业。如果是使用机器的作业，则使用人机程序图或多人机程序图来分析，研究减少机器的空闲时间并改善操作人员与机器的平衡关系；如果是手工操作的作业，则使用操作程序图对作业进行分析；在分析特定作业时，经常会运用到动作研究的原理和方法。（3）动作分析程序分析从宏观整体出发，对整个制造过程进行分析和改进。动作分析是在程序决定之后，对操作者细微身体动作进行分析，删除其无效的动作，促进其有效的动作，提高生产效率。动作分析有两个主要目的:简化操作方法，发现操作人员的浪费，减轻工人疲劳，为制定标准工作方法奠定基础；发现空闲时间，取消不必要的动作，进而制定预定动作时间标准。根据动作分析的精确程序不同，通常采用下述方法:（1）目视动作分析。以目视的方法寻求改进的途径，借助操作人程序图及动作经济原理为分析工具；（2）动素分析。细分动作的构成要素，得17种动素。将工作中所用的各个动素逐项分析以谋求改进的办法。这种方法一般用于周期较短且具有较高重复性的手工操作中。（3）影片分析。以摄影机对各操作拍摄成影片，进而对影片进行分析。由于影片分析该方法成本高，通常用于产品品种稳定、寿命周期长、生产周期短，且具有高度重复的手工操作。2.3.3作业测定作业测定法开始于泰勒创立的时间研究。作业测定是运用各种技术来确定合格工人按照规定的作业标准，完成某项工作所需时间的过程。作业测定的目标是通过制定和贯彻作业标准时间，促使生产者充分有效地利用工作时间，减少无效时间，最大限度地提高劳动生产率。作业测定主要包括秒表测时法、工作抽样法、预定动作时间标准法和标准资料法。（1）秒表测时法秒表测时法是通过对具有重复性的工人操作进行直接观测以确定工时定额的一种研究技术。时间研究人员进行观测时，必须注意操作工人应当具有平均的技术水平和技能，并按正常操作速度和规定的操作方法去完成规定的工作任务。（2）工作抽样法工作抽样是估计一个工人或机器在做不同动作中所花时间比例的一门技术。与时间研究不同，工作抽样无需对动作时间进行记录，也不涉及动作的连续观察。相反，一个观察者只需随机的对工人或机器进行短暂性的观测并对动作特性做简单记录。它的两个基本应用是:一是用于延迟比率的研究，其关注由于不可避免的延迟或机器空闲造成的时间浪费占工人工作时间的百分比情况;二是非重复性工作分析。（3）预定动作时间标准法预定动作时间标准法不需要用秒表进行直接时间测定，它利用预先为各种动作制定的时间标准来确定进行各种操作时间所需要的时间。（4）标准资料法标准资料是将直接由作业测定(时间研究、工作抽样、PTS等)所获得的大量测定值或经验值，经分析整理、编制而成的某种结构的作业要素正常时间值的数据库。利用标准资料来综合制定各种作业的标准时间的方法叫做标准资料法。工作研究中的方法研究和作业测定这两种技术是相辅相成的。方法研究是应用程序分析、操作分析与动作分析等一些特定技术进行分析、 设计、改善工作方法的工程活动, 其实施效果要运用作业测定来衡量，作业测定则是在方法研究的基础上, 通过秒表时间研究、工作抽样、预定时间标准法及标准资料法等调查、研究、减少以及最后消除无效时间，最终设定出生产作业的标准时间。方法研究是作业测定的前提, 其工作方法的合理化和标准化是作业测定的基础, 而作业测定则是方法研究的评价依据。前者在于寻求建立最经济的方法与标准，后者则旨在制定作业所需的标准时间。在进行工作研究时，一般是先进行方法研究制定出标准的作业方法，然后再测定作业时间。方法研究与时间研究的共同目的是寻求操作者完成工作最经济、有效及令人愉快的工作方法与工作时间，以保证企业各种资源的有效利用，从而达到提高生产效率和降低成本。第三章 轮对电机装配线作业时间测定 3.1轮对电机装配车间简介大连机车车辆有限公司的轮对电机装配车间主要用来装配HXD3B和HXD3C两种类型的驱动装置。由于这两种产品的装配工艺不同，例如，HXD3B型号的产品（庞巴迪）是先对齿轮箱进行装配，接着压轴，然后安装抱轴箱和电机；而HXD3C型号的产品时先将齿轮压装在轴上，接着安装抱轴箱，然后完成电机的装配，最后安装齿轮箱。所以该车间相当于有两条装配线，本文负责处理HXD3B类型产品装配线的平衡。根据进入机修厂调研以及该车间的工作人员提供的信息得知，该车间的工作时间是从早晨7：00到晚上9：00，两班工作制，休息时间不详。一件合格的庞巴迪产品主要经过装配、试验和喷漆工序，整个工序如下：主动齿轮轴承装配主动轮装配从动齿轮装配车轴与齿轮箱的压装安装抱轴箱和电机安装油盘试验喷漆检验。庞巴迪装配线有6个工作站，工作站1负责主动齿轮轴承装配，工作站2负责主动齿轮的装配，工作站3负责从动齿轮的装配任务，工作站4将轴压装进齿轮箱里，工作站5负责抱轴箱和电机的装配，工作站6负责油盘的装配。由于产品体积大，在每个工作站完成装配任务后用悬梁起重机（亦称吊车）运往下一个工作站。主动齿轮轴承装配工艺主要是将轴承内环、轴承箱、离心环和迷宫盖按照装配顺序与齿轮轴装配，该工作站有三个工作台，即可同时装配三件产品，此工序由一名工人完成。主动齿轮装配工艺主要是将上道工序（主动齿轮轴承装配）完成的产品，即带有轴承箱的主动齿轮轴与齿轮箱装配，后续完成轴承、轴承盖、薄板连接器与齿轮箱的装配。该工作站有3个与主动齿轮轴承装配台位一一对应的工作台，该过程在大多数时候由一名工人完成。从动齿轮的装配需要借助翻转台的旋转功能，该工序主要将大齿轮、迷宫环、齿芯、轴承箱、离心环、迷宫盖和运输保护装置（保护套与保护盖）与齿轮箱装配。由于该工序装配的零部件比较重，需要频繁使用吊车，所以需要两名操作人员，属于联合作业。该工作站只有1个工作台，现行方法是在一个辅助装配台上将轴承UN1972的外环和保持环装进轴承箱里面，将轴承UN1972的内环装到齿芯上，然后在翻转台上将从动齿轮、齿芯等装进齿轮箱。将从动齿轮（齿圈）装进齿轮箱里后，下一道工序就是在压装机上将车轴压入齿轮箱里。该工作站有1台压装机，配有3名操作人员，亦属于联合作业。抱轴箱、电机与齿轮箱的装配只需将驱动装置固定就可以完成，工作站5的操作人员先将抱轴箱安装到车轴上，然后安装电机到驱动装置上。该工作站配有5名操作者，6个工作台。油盘安装的位置是在齿轮箱的底部，在整个工作站中，除了工作站6专门用来安装油盘外，只有工作站3可以利用翻转台来将油盘安装到齿轮箱上。装配油盘由一名操作者完成。本公司轮对电机装配流水线的操作方法完全按照产品的结构原理进行装配。虽然采用相同的作业方法，不同的操作工人，操作时间必定存在差别，而且公司并没有工人作业时间的历史资料，因此操作工序时间的重新测定是我们研究的重点。针对装配作业属于重复性质的、循环时间较长的作业，采取时间研究的方法进行工时的测定。关于时间的研究，前面我们提到秒表测时法、工作抽样法、预定动作时间标准法和标准资料法四种方法，其中秒表时间研究法是工作测定中最为广泛采用的方法，我们也将采用该方法进行工序时间测定。3.2秒表时间研究的含义、特点及适用对象秒表时间研究是作业测定技术中的一种常用方法，它是在一段时间内运用秒表或电子计时器对操作者的作业执行情况进行直接、连续地观测，把工作时间和有关工作的其他参数，以及与标准概念相比较的对执行情况的估价等数据，一起记录下来，并结合组织所制定的宽放政策，来确定操作者完成某项工作所需的标准时间的方法。秒表时间研究是采用抽样技术进行研究。它是按随机的原则，抽选总体中的部分单位进行调查，以推断总体的有关数据的方法。由于测定时间的选择完全是随机的，无任何主观意图的影响，因此观测结果应具有充分的代表性。另外，用秒表测时法进行观测的次数是根据科学的计算确定的，是能保证规定精度要求的次数。观测结果的误差可在观测之前根据抽样的次数和总体中各单位时间标志的差异程度，事先通过计算，将其控制在一定范围之内，因此计算结果比较可靠。秒表时间研究主要用于对重复进行的操作寻求标准时间。重复作业是指具有重复循环型式的作业，重复循环期间持续的时间，大大超过抽样或观察所需要的时间。当作业具有单独的重复循环，分循环或有限的几种循环时，可以用秒表时间研究法。3.3秒表时间研究的工具使用秒表进行时间研究方法须具备以下工具： 1.秒表秒表是时间研究中最广泛使用的工具。定额人员常用的是1/100分秒表，1/100 分秒表读数、记录容易，整理、计算方便。另外一种秒表为10进时计秒表，该类秒表比1/100分秒表长针移动速度快（约快2倍），测时较为准确，适合快速精确动作。由于电子秒表读数方便，本文选择电子秒表来测量操作者的作业时间。电子秒表一般都是利用石英振荡器的振荡频率作为时间基准，采用6位液晶数字显示时间，电子秒表基本显示的计时状态为“时”、“分”、“秒”。 一般的电子秒表连续累计时间为59min 59.99s，可读到1l00s，平均日差0.5s。本文是为了工作改善而进行时间研究，测定时间不必像制定标准时间那么严格，作业时间取其数字的整数部分。2.时间研究表格 时间研究表是指记录、汇总与分析时间研究观测数据的各种表格。时间研究记录表要记载与时间研究有关的所有详细资料及每单元的时间及评比资料。时间研究记录表上核心的部分是记录各动作要素时间的部分，含秒表读数、持续时间，应扣除的时间等基本时间。这一部分的栏目设计与测时方法有关，例如采用归零测时法，可直接读出每次每项作业实际持续时间，而采用连续测时法，只能连续地读出各项作业的累计时间，实际持续时间还须通过人工计算。本文的时间研究表格由作者根据工序内容、在划分操作单元和确定测定次数后自制，具体的时间研究表格见附录。3.记录板和计算器 时间研究人员在观测操作时，一方面要注意工人的细微操作，另一方面又要阅读秒表的读数，记录板用于安放时间研究表格和秒表，计算器用于处理数据，如计算平均值和标准差。3.4轮对电机装配线时间研究步骤进行时间研究需要掌握一套科学的方法和程序，同时还要有良好的沟通能力，获取被观测者的信任和合作，以保证观测数据资料的准确性，并能进行正确判断，取得时间研究成功。时间研究的步骤如下： 3.4.1选择研究对象时间研究的目的是为了先进合理的工时定额，同时时间研究要花费人力和时间，因此慎重选择要研究的工作和被观测的操作者，对于确保时间研究的成功是非常重要的。在选择研究对象问题上:一要明确研究目的；二要制定全面计划。对象选择的另一方面是选择操作者，对操作者的要求是具有平均技术水平和熟练程度。为了确保观测和记录的客观性和准确性，做好观测前的准备工作是十分重要的。观测前准备工作主要包括:(1)以书面的方式详细说明作业的技术组织条件。(2)向被观测的操作工人讲清时间研究的目的，取得他们的配合，消除他们不必要的顾虑和紧张情绪。(3)设计记录表格。工序是指一个（或一组）工人在一个工作地（如一台机床）对一个（或若干个）劳动对象连续完成的各项生产活动的总和。在此次研究中，主要测定轮对电机装配线各个工序的作业时间。作者通过公司提供的装配工艺卡片，结合车间的实际生产情况，将该装配线上的作业划分成6道工序，即每个工作站的作业内容为一道工序。所以工作站1的时间测定对象是主动齿轮轴承装配作业，工作站2的时间测定对象是主动齿轮装配作业，工作站3的时间测定对象是从动齿轮与齿轮箱的装配作业，工作站4的时间测定对象是车轴与齿轮箱的装配作业，工作站5的研究对象是抱轴箱、电机与驱动装置的装配作业，工作站6的研究对象是油盘的安装作业。3.4.2作业分解划分操作单元作业分解是指为了便于观测和分析而将某一作业加以细分成若干个操作单元。秒表测时是以操作单元为单位进行观测记录的，并非其操作的总时间，所有的个别单元的时间之和等于整个操作时间。在对一项作业进行时间研究时，需要将该项作业划分为一系列相续进行的工作要素。在划分操作单元时应遵循下列原则:(1)单元之间界限清楚。每一个操作单元应当具有容易辨认的起点和终点，这样便于观测和记时；(2)每个操作单元应持续适当的时间，以便观察人员读表和记录；(3) 区分不变单元和可变单元。不变单元是指在各种情况下，其操作时间基本相等，而可变单元的时间受加工对象的尺寸、大小、重量等因素影响；(4)应区分手工操作单元和机器操作单元，手工工作要素的操作时间取决于操作者，其波动幅度较大；机器工作要素的操作时间相对固定波动幅度较小，因此，一般应将这两类工作要素分开；(5)区分规则单元、间歇性单元和和外来单元。规则单元是在每一次工作循环中都出现的工作单元，间歇性单元是在作业循环中偶尔出现的单元，它使规则单元的时间值相差很大，在剔除异常值过程中带来一定的困难，外来单元为偶发事件，且将来不需要列入标准时间以内；(6)确定该操作单元是增值过程还是非增值过程，加工时间属于增值过程而像运输时间、停放时间、等候时间、调整时间及检验时间属于非增值过程。操作单元的划分粗细取决于研究目的。如果时间研究目的是确定一项作业总工时定额，则操作单元的划分可以粗略一些。如果时间研究的目的是为进一步的改进某项作业提供依据，则操作单元的划分尽量细一些。由于该产品装配的零部件体积较大，在装配过程中需要借助吊车等辅助工具，如果将每项作业都细分的话将会十分复杂，而且由于装配台在布置上的约束，一个装配动作的发生需要其它辅助动作的支撑。例如，在工作站2将主动齿轮装进齿轮箱里面时，操作者需要用吊车将主动齿轮从工作站1运送到工作站2，然后才与齿轮箱装配，作者处理这类问题的办法是将这一连续动作划分为一个工作要素。所以本文将一个工人在一个工作地连续发生的动作或者两名工人在一个地方同时发生的连续动作（主要发生在联合作业中，如在从动齿轮装配中两人同时将50个螺栓插入齿芯）划分为一个操作单元，称之为一个工步。主动齿轮轴承装配工艺主要是将轴承内环、轴承箱、离心环和迷宫盖按照装配顺序与齿轮轴装配，具体的操作单元划分见附录表3-1。主动齿轮装配工艺主要是将带有轴承箱的主动齿轮轴、轴承、轴承盖、薄板连接器与齿轮箱装配，具体操作单元的划分见附录表3-2。从动齿轮与齿轮箱的装配主要将大齿轮、迷宫环、齿芯、轴承箱、离心环、迷宫盖和运输保护装置（保护套与保护盖）与齿轮箱装配，具体操作单元的划分见附录表3-3。在将车轴压入齿轮箱前，需要卸掉齿轮箱上的运输保护装置，并清洗齿轮箱轮毂压装处和车轴，压轴工序的作业要素划分需要将手工操作单元和机器操作单元区分开，在这道工序中，在压装机上压轴属于机器操作单元，车轴压入齿轮箱的作业要素划分见附录表3-4。在将抱轴箱安装到车轴后，需要依次安装薄垫片、轴承座和迷宫环，然后把电机与齿轮箱、抱轴箱、薄板连接器安装到一起，其具体的作业要素划分见附录表3-5。最后在工作站6将油盘和油位表安装到齿轮箱底部，具体作业要素划分见附录表3-6。3.4.3 确定观测样本容量秒表时间研究是一个抽样观测的过程，为了得到科学的时间标准，需要有足够的样本容量。样本愈大，得到的结果越准确。但样本量过大，时间和精力大量耗费，也是不必要的。因此科学地确定观测次数，尤为重要。一般地说，作业比较稳定、观测人员训练有素、经验丰富，被观测对象比较多，则观测次数可少些，否则观测次数就要多些。在选择观测次数时，观测人员需要在精确度和成本之间权衡。如果是为了工作改善而进行时间研究，要求不必要像制定标准时间那么严格，可根据作业周期粗略确定观测次数，其观测次数见表3-7。表3-7 观测次数确定标准作业周期/min0.10.250.50.751.02.05.010204040观测次数200100604030201510853本文是为了装配线平衡来进行时间测定，所以采用表中的关系确定观测次数。在工作站1的主动齿轮轴承装配工序、工作站2将主动齿轮轴装进齿轮箱和工作站4压轴工序的作业周期都介于20分钟到40分钟之间，需测量8组数据；工作站3从动齿轮与齿轮箱装配和工作站5抱轴箱、电机与驱动装置装配的作业时间超过40分钟，只需要观测3次；而工作站6油盘的安装作业耗时约在十分钟左右，需要对其测定10次。3.4.4 进行观察和记录测时间是指时间研究人员采用计时工具对操作人员的操作及所需时间进行实际观测与记录的过程。进行测定时，时间研究人员应将观测位置选择在操作工人的侧后方，这样既能清楚地观测操作、便于记录时间，又不干扰操作工人的作业。研究人员要与操作者协作，态度上平易近人，不要造成操作者反感或产生紧张心情。观测时不要与操作者交谈，以免分心。使用秒表进行测时，通常采用的方法有：连续测时法、归零测时法、累计测时法和周程测时法。轮对电机装配车间的工人在装配作业过程中有时需要搬运物料等，作业并不是连续的，所以本文采用归零计时法。测量出每一个操作单元的时间，最后得出工序总的时间。在观测过程中，每逢一个操作单元结束，即使按停秒表，读取表上读数，然后立即将秒表快速归零，在下一个操作单元开始时重新启动。如果工人在装配过程中没有间歇性作业或者外来作业的干扰，那么上一个操作单元结束点就是下一个操作单元的开始点，秒表归零后要立即启动。归零测时间法的优点是可以直接读得记录每个操作单元的持续时间，而且很容易记下不按规定进行操作的单元时间，在观测过程中就可以比较不同周期内各个单元时间读数的同一性；缺点是缺乏观测期总时间的完整记录，这对分析观测数据、制定标准工时并与实际时间作比较是不利的。另外，指针归零计时有时间损失，一般为每次0.004s，影响测时的准确性，对时间短的作业单元影响较大；但新型的电子表可以做到没有时间损失。经验表明，在开始正式记录工时数据之前，让操作者先进行几个作业循环是必要的，这样可以使操作者达到正常的操作速度，也就是使操作过程进入“稳态”。由于工人在早晨七点就已经开始作业，而作者在九点进入装配车间测定作业时间，这比较有利于数据的准确性。此外，在观测时，可能看到三种类型的工作要素:(1)周期性操作单元，这是规定的操作方法所需要的。(2)非周期性操作单元，它不是出现在每一个作业循环中，可以有规律也可以无规律，但不论有无规律都属于规定的操作方法的一部分。每当这种非周期性的操作单元出现时都要记录下来，然后用它发生的频率，乘以观测到的该要素的平均时间，就可以得到每一个循环中