（工商管理专业论文）g公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究.pdf

硕士论文 g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 摘要 论文通过对g 公司罐式集装箱焊接装配生产线平衡的研究，将精益生产、工 业工程技术在生产线平衡研究中加以运用，对现有生产进行了改善。首先，通过 运用价值流分析，分析出各工序生产过程中的增值活动、不增值活动和浪费三种 活动，消除工序外浪费、尽可能减少非增值活动、提高增值活动的效率；其次， 在消除工序外浪费的基础上综合运用工业工程中相关的技术手段来消除工序内 的一些动作等方面的浪费，将浪费消除的更彻底；然后，在消除浪费的情况下对 整条生产线进行生产线平衡改善分析，通过调整工序作业内容、降低瓶颈工序作 业时间等方式进行改善分析，得出改善方案；最后，对分析所得的生产线平衡方 案的实施效果进行评价，将改善前后的效果进行对比。 关键词：价值流图析；工序平衡；消除浪费；生产线平衡；节拍 a b s t r a c t 硕上论文 a b s t r a c t t h et h e s i si m p r o v i n gt h ee x i s t i n gp r o d u c t i o nw a y st h o u g ht h es t u d yo fat a n k c o n t a i n e rc o m p o s i n gl i n eo fg c o m p a n yb ya p p l y i n gl e a np r o d u c t i o na n di n d u s t i a l e n g i n e e r i n gt e c h n o l o g i e s i nt h e s t u d yo fl i n eb a l a n c i n g f i r s t ，d i s t i n g u i s h v a l u e a d d e da c t i v i t i e s ，n o n - v a l u ea d d e da c t i v i t i e sa n dw a s t eb yu s i n gv a l u es t r e a m a n a l y s i st e c h n o l o g y , a n dt h e ne l i m i n a t ea l lt h e s ew a s t eo u t s i d et h el i n ea n dr e d u c e n o n v a l u ea d d e da c t i v i t i e sa sm u c ha s p o s s i b l e a n d i m p r o v ee f f i c i e n c y o f v a l u e a d d e d a c t i v i t i e s ，s e c o n d ，b yi n t e g r a t i n gu s eo fr e l a t e di et e c h n o l o g i e s t o e l i m i n a t es o m ew a s t ea c t i o ni n s i d et h el i n eb a s e do ne l i m i n a t i n go u t s i d el i n ew a s t e s ， w ec a l le l i m i n a t ew a s t e sm o r et h o r o u g h t h e n ，a n a l y z et h ee n t i r el i n eb a l a n c i n ga n d i m p r o v ei tb yr e s t r u c t u r i n gp r o c e s so p e r a t i o nc o n t e n t sa n dr e d u c eb o t t l e n e c kp r o c e s s s o p e r a t i o nt i m ea n ds o m eo t h e rw a y s ，a n dt h e ng e ti m p r o v e m e n tp r o g r a m s i nt h ee n d ， e v a l u a t et h e s ei m p r o v e m e n t sp r o g r a m st oc o n t r a s tt h ee f f e c t sb e f o r ea n da f t e rt h e s e i m p r o v e m e n t s k e y w o r d s ：v a l u es t r e a ma n a l y s i s ；p r o c e s sb a l a n c e ；w a s t e se l i m i n a t i n g ；l i n eb a l a n c i n g ； c y c l et i m e i i 硕| 上论文g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 1 引言 随着科学技术的进步和发展，制造已经从没有任何管理意识的由人或机器进 行粗放式生产的过程演变成由人员、机器、物料、作业方法、环境有机集成的复 杂工程。这五个基本要素的变化时刻影响着制造系统的规划、设计和运作管理。 作为企业来说，从硬件方面来说，要根据市场需求，对比现有的生产能力，选择 合适的生产方式，应用先进制造技术来提高企业的效益；从软件方面来说，企业 需要加强生产运作管理，使企业的人员、机器、资源、信息得到合理配置，减少 浪费，节约成本，运用工业工程的管理手段提高企业持续改善和适应瞬息万变的 市场的能力。 当代企业在采用流水作业生产线时，采用分工作业方式，降低了作业难度， 操作人员的作业熟练程度容易得到提高，进而提高了作业效率。从另一方面来说， 经过作业细分之后，各工序的作业时间不管是在理论上理论上，还是在现实中都 不可能完全相同，这就必然会出现工序间作业不均衡的现象。这样的生产既造成 不必要的工时损失，又在各不均衡工序间积压了在制品库存，进而导致生产活动 的不流畅，造成大量的在库浪费，严重时可能会造成生产线的中止。 1 1 课题背景和意义 笔者论文所选的课题为中集集团某罐式集装箱组装生产优化研究。对生产优 化研究是m 研究的重要课题之一，其需要综合运用基础工业工程、生产运作管 理、人因工程、设施规划与物流分析等多门学科的知识，以科学与严谨的态度， 对实际的生产过程进行充分的了解和调查，发现问题并通过相应的分析方法( 如 丰田工作方法：t b p ) 找到问题的真因，再进行改善、评估、巩固结果，遵循一 个p d c a 的改善循环。这不仅需要全面的知识体系，还需要严谨的工作态度， 更需要将所学的知识在实际生产优化中加以应用的能力。 为了较好的完成该课题的研究，笔者利用公司现有资源，结合公司推进标准 化作业活动的背景选定一条辅助生产线作为试点对象，以该生产线的产出品一 端框作为产品，模拟一个m i n ic o m p a n y ，进行相应的价值流分析改善、作业分 析改善与平衡分析改善，提升生产线的平衡率，提高生产线的效率。 笔者所在的中集集团某罐式储运设备制造有限公司是世界集装箱生产龙头 企业一中国国际海运集装箱( 集团) 股份有限公司( c i m c ) 旗下的骨干企业，专 业生产符合i s o 标准的i m oi 型、i m oi i 型和i m ov 型罐式集装箱及适于储运 各种介质的压力容器，现已取得英国劳氏产品认证、法国b v 工厂认证和美国a s m e 1 引言 硕二f ：论文 规范u 钢印认证，并取得我国a 2 、c 2 、c 3 级压力容器制造许可证、设计资格证， 具备压力容器生产的相关资质，公司立志在该领域尽早迈入世界前沿，为国内外 石油、化工、食品等行业从事散装物流的客户提供贮运设备和化工装配。 笔者所研究的课题的生产线是罐式集装箱生产线，该生产线是2 0 0 2 年4 月 正式投产的。该生产线的主要生产的产品是罐式集装箱。罐式集装箱( t a n k c o n t a i n e r ) 又称液体集装箱，是为运输食品、药品、化工品等液体货物而制造 的特殊集装箱。其结构是在一个金属框架内固定上一个液罐，它由罐体和箱体框 架两部分组成，装货时货物由罐体顶部装货孔进入，卸货时，则由排货孔流出或 从顶部装货孔吸出。该生产线已经生产了近十年，经过多年的改善，已经是一条 比较成熟稳定的生产线。每天的产出的集装箱数量达数十台，需求也比较稳定， 没有较大的波动。 鉴于研究时间和精力等综合因素的限制，笔者只能重点对该生产线的箱体框 架生产线进行研究和改善。 箱体框架生产线是罐箱生产线的初始线，主要的作用是根据客户的需求生产 各种型号的框架。因为箱体框架的质量直接影响到整个罐式集装箱的安全和寿 命，所以该公司对框架的生产相当重视，质量控制非常严格，。箱体框架生产的 主要流程为：配件装焊一平端框装配一反面焊接一修磨一正面焊接一打磨一小件 装配一打砂一油漆一完工。 该线的主要产品有：a 型端框、b 型端框，a b 型端框。a 型端框是最新的 箱型使用的端框，结构简单，结实耐用，但是材料使用较多，成本较高，占整线 的产品总数的8 0 ；b 型端框是为了满足一些低端客户需求的箱型使用的端框， 小件装配较多，工艺较复杂，材料省，占整线产品总数的1 0 1 5 ；a b 型端框 是最古老的箱型使用的框架，结构复杂，工艺落后，主要为了修理老式箱型生产。 笔者本次课题选择的端框型号为a 型端框，其产量大，需求稳定，使得生 产线优化有实际意义。 1 2 国内外研究和应用现状 随着美国麻省理工学院一项名为“国际汽车计划”的研究项目，精益生产方 式被全世界所了解。精益生产就是及时制造，消灭故障，消除一切浪费，向缺陷、 零库存进军。 企业在产品开发、生产制造、管理及服务顾客整个流程中实施精益生产所产 生的巨大优势，已通过八十年代的丰田汽车公司、九十年代的戴尔公司以及其他 一些企业的巨大成功，为世界企业界所公认。 但令人遗憾的是，许多企业在导入精益生产理念和方法后，很少认真地对整 2 硕士论文g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 个产品的价值流进行分析，就很快进入了大规模的消除浪费活动，这些改进活动 虽然可能改善了产品价值流的- d , 部分，使之流动得更加顺畅，但是其它部分的 问题仍会导致大量库存，最终的结果是没有降低成本，甚至有所增加。如果仅仅 局部实现了精益，那么改进效果的持续性就会受到限制，不能实现如大野耐一所 说的“在全过程中减少浪费”，这将会导致精益生产的实施无法进行下去。 不同行业、不同企业的情况是千差万别的，我们在实施精益的过程中，经常 会被企业杂乱无章的背景所迷惑，不知道从哪里、如何实施改善活动，会觉得改 善活动无从下手。在这种情况下，就需要有一个有效的工具或方法，能够让我们 找出浪费及其原因之所在，然后将其消除，这个工具就是价值流图析技术。 二十世纪九十年代随着m i k e r o t h e r 和j o h n s h o o k 撰写的学习观察 ( 1 e a n t o s e e ) 的问世，丰田又一精益工具一价值流图析技术，成为了继j i t 、自动 化、拉动式生产之后丰田公司与世人共同分享的技术财富。价值流图析技术是一 种从客户的角度看待产品的增值情况，主要关注企业的物料流和信息流，通过对 物料流和信息流的改善来实现客户需求导向以及完美的成本控制。 价值流图析技术作为一个有效的工具，可以通过做图的方法，帮助企业考虑 整个产品价值流的流动，而不是只考虑孤立的过程，从而使企业能够对其整个价 值流进行持续的、系统化的改进，提高企业的效益和在市场中的竞争能力。 利用价值流图析技术，不仅能够消除浪费，还可以消除产生浪费之根源，使 之不至于卷土重来。价值流图析技术已为全球很多企业所接受和采用，而且对实 施精益生产起到了良好的效果。 在应用方面，国外大型汽车、电子、机械加工企业已经开始应用价值流管理 工具，并已经处于技术成熟阶段。例如：戴姆勒一克莱斯勒公司、伊顿航空公司、 德尔福汽车公司、新联合汽车制造公司、福特公司以及威尔摩得有限公司，这些 公司的内部事业计划、管理、实施和持续保持精益生产革新方面都做的极为出色 3 3 】 o 价值流图析技术很多内容来自于工业工程理论，关于工业工程理论的研究可 以追溯到1 9 1 0 年泰勒等人的工作。这一时期的工作统称为工作研究，具体分为 方法研究和作业测定。 装配流水线的概念是福特于1 9 1 3 年提出的，是机器时代最重大的技术革新 之一。在当时将汽车底盘的装配时间由1 2 5 小时缩短为9 3 分钟。而生产线和装 配线的布置方式则可分工艺式布置、产品式布置、成组技术布置和固定式布置等 几种传统布置类型，随着研究的深入发展，目前又提出了几种新的布局类型，如 分布式布局、模块化布局和敏捷布局。 装配线平衡，即将装配所涉及的所有基本工作单元，分派到各个操作都或工 3 1 引言硕士论文 作站，使得每个操作者或工作站在工作周期内都处于繁忙状态，以完成最多的工 作量并使每个操作者或工作站的空闲时间最少。1 9 5 4 年，美国人b b r y t o n 在他 的硕士论文连续生产线平衡中首次提出生产线平衡问题并着手开始解决。1 9 5 5 年，s a l v e s o n 提出装配线平衡问题，即研究如何将装配一件成品的所有的工序合 理的分配到装配线上的每个工作站中，并使每个工作站具有相近的生产时间。此 后，关于生产线平衡的研究在学术界和生产领域得以广泛的展开。半个多世纪过 去了，仍旧是永恒的课题。 通过大量的文献阅读，目前生产线平衡的研究归为以下几个方面： 1 ) 从一般意义上的生产线平衡角度来看 ( 1 ) 经典i e 中关于工作研究、作业测定、6 s 管理等等方法仍旧在企业中广 泛应用，而且凭借它简单易行、效果明显的特点，在未来会继续成为研究的重要 工具之一。在这一方面，代表性的研究有以下一些： 郭伏、张国民针对生产线平衡中出现的问题，产用工作研究理论中的方法研 究和作业测定技术，找出了影响生产能力的瓶颈环节；运用“5 w 1 h ”提问技术 对各工位完成任务的目的、方法、人员、时间、地点及原因等方面进行提问，并 逐项进行分析，找出了存在的问题；在问题的基础上，利用e c r s ( 取消、合并、 重排、简化) 四大原则，结合动作经济性原则和生产线平衡理论对生产线瓶颈进 行改善，提高生产能力。改善以后，生产线的生产能力提高了6 1 6 。 范旭对汽车企业的焊装工艺进行了分析，利用模特法来进行作业时间测定， 并建立了标准时间，最终提高了生产率。 赵利维以笔记本电脑生产线系统为例，通过研究生产过程，应用程序分析、 模特法和优化工序顺序组合的吉尔布里奇维斯特法改善生产线平衡，将原有的生 产线平衡率由8 5 3 提升到8 9 5 ，日产能提高了1 0 7 2 个。 吕秀杰以企业产品传动轴为例从生产线平衡方面着手，对生产线进行分析， 找到传动轴生产线的“瓶颈”工序，利用工艺程序分析，以解决工序流程不合理 问题，提出改善措施，降低了作业时间，提升了整条生产线的平衡性，提高了生 产线产能。 ( 2 ) 许多模型的求解已属于n p h a r d 问题，解空间的爆炸式增长增大了最 优解的求解难度，因此利用启发式算法寻求次优解或者满意解也逐步成为研究的 主流工具和思路。 齐二石、李中阳等使用k - w 启发式算法和改进的m y 算法对间歇移动流水 生产线进行了研究，并给出了流水线平衡状态的评价指标。吴永忠针对多生产线 布局问题提出了一种新型的遗传算法家族保护遗传算法( k p g a ) ，该算法 针对传统遗传算法的制约因数加以改进，采用跨家族选择和家族内选择相结合的 4 硕上论文 g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 选择方式，很好的解决了设备布局问题，具有更强的全局搜索能力和计算能力口。 宋华明、韩玉启对u 型生产线平衡问题进行了研究，设计了一种基于遗产 算法的平衡优化方法。这种遗传算法以分配作业元素到工作站的先后顺序为问题 的编码，按照最大分配原则进行译码，并与其他方法进行了比较，证明了这种方 法的高效性。 ( 3 ) 混流生产线和多品种小批量平衡方面成为今后研究的热点。 王进、樊树海针对混流生产线中出现的工序冲突问题，运用顺序矩阵对几种 产品的工艺路径进行合并；结合生产线平衡的一般步骤，总结了混流生产线平衡 的一般步骤，最后解决了混流生产车间布局问题。 金延安、付卫元就目前飞速发展的汽车行业问题，指出发动机生产线的规划 必须适应多品种、小批量的要求。传统的组合式自动生产线虽然生产效率高，但 是却存在柔性不足的问题。基于这些考虑，他们规划出了一条符合中国特色的柔 性生产线。 2 ) 从设备布局的角度来看 设施布局问题，它最早是由缪瑟在1 9 6 1 年提出的。随着竞争的不断加剧， 绝大部分制造企业已进入微利时代。据资料显示，因设备布局不合理所产生的运 行费用占制造系统整体运行费用的2 0 旷5 0 ，而优良的设备布局可使这一费用 减1 0 3 0 。因此设备布局问题是解决生产线平衡的研究热点，按照研究热度， 大致上可以分为两类： ( 1 ) 面对解空间的组合爆炸式增长，启发式算法得到了广泛的应用。 汪一筇，米智伟将传统s l p 方法和遗传算法结合起来，在变异操作中采用 了改进的领域搜索技术，增强了局部搜索能力，减少了计算量；在满足约束方面， 采用自动换行策略和惩罚函数很好的解决了设备重叠和超出车间区域这两类不 合理解，从而从整体上提高了搜索的高效性。 李志华，曾海红等将传统的布局思想进行综合，提出了多单元制造系统的概 念，将单元作为制造系统的主要问题。在单元内设备布局中，提出了总体布局和 详细布局两个阶段，通过虚拟现实技术来解决数学模型很难解决的问题。在单元 布局问题上，取消了原有的先布局再物流的方案，而是采用集成设计的方法，弥 补了传统方案的不足。 李火生、李志华等以生产车间的线性布置为研究对象，分析了布局过程中的 约束问题以及最终的虚拟动态布局，建立了线性模型，并利用改进的模拟退火算 法求解了该模型。 郑晓军针对一类块状布局问题环形布局问题进行求解，提出一种称之为 设施相对位置编码的方法，并基于差异演化( d e ) 算法，构成相对位置编码的 5 l 引言硕士论文 d e 算法，用于环形布局问题的求解；并且提出了一种基于图论的求解设施之间 避障曼氏最短路径的连接图生成方法，用于求解详细布局问题的设施间的最短曼 氏距离。 ( 2 ) 混流生产线中的设备布局问题也被广泛研究。 樊树海、陈金龙等分析了现有的一型与二型顺序矩阵，并利用扩展顺序矩阵 对混流生产线上各作业单位之间的关系进行分析，得出了流水线组合成混流生产 线的运算规则，为混流生产线平衡问题的前期分析提供了很好的工具。 苑明海、李东坡等指出以前的生产线平衡方法缺乏关联性、系统性和整体性， 引入了惩罚函数优化生产工艺顺序以外的约束，利用遗传算法对该问题进行编码 求解，将工作站数最小与平衡率最高同时进行优化。 李建中提出以往文献研究混流线平衡时的缺点，即目标都是通过在一个时间 阶段内平衡各工作站的工作内容，使得各站的总闲置费用极小化。运用多级存贮 和多级持有成本概念以及连贯排序特性，将混流生产系统转化为一个序列系统， 并提出了可以使包括劳动力成本、存贮成本以及装卸成本在内的总成本极小化的 计算方法。 王进、樊树海对混流生产车间设备布局问题进行了概述，指出了传统二次分 配方法的不足，介绍了应用于混流车间布局的智能优化算法。 3 ) 从装配线平衡的角度来看 对于装配线平衡的研究，大致经历了三个阶段：最优化时代、启发式时代、 人工智能时代。 1 9 5 5 年s m i t hme 首次提出了采用无约束最优化算法求解生产线的优化平 衡问题。 1 9 7 5 年，w i l l s m o r e n 提出了解决流水线平衡问题的解析优化算法，该方法 的目标函数为所用工作站的最高利用时间。 1 9 9 6 年，s c h o l l a 和v o s s s 提出双向优先阶模式的分配准则。 2 0 0 0 年，s a b u n c u o g l u d e 等采用遗传算法对a l b 问题进行了研究，并取得 了一定的成果。 目前国内对装配线平衡问题的研究很多，大致上可以分为以下几类： ( 1 ) 在多品种、小批量的背景下，对混流装配线的研究。 唐秋华、徐超将混合装配线平衡问题分为两类，即一类为确定条件下的最小 生产循环单元的静态平衡问题，另一类为不确定条件修正过后的动平衡问题；并 构建了不考虑动态不确定因素的静态平衡模型，分析了不确定因素，研究了时问 不确定性动态平衡，最后利用f l e x s i m 仿真软件进行了验证。 周金应以面向产品族的混流装配线的平衡与排序为目标，应用聚类算法分析 6 硕士论文g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 产品族构成模块的相似性和差异性，提出了面向产品族的混流装配线的组织形 式，分析了面向产品族的混流装配线平衡问题研究过程的影响因素，指出了面向 产品族的混流装配线平衡过程既要考虑各模块化装配单元之间的负荷均衡状况， 又要考虑减少各模块化装配单元的闲置时间，以达到负荷均衡与闲置时间最优的 平衡目标。最终利用遗传算法求解了投产排序问题。 ( 2 ) 启发式算法的应用。 扈静、蒋增强等从以往一个工位对应一个产品装配的模型出发，提出了一个 工位多个产品装配的模型；构建了基于激素调节机制的遗传算法，利用平均损耗 系数和生产线平滑系数来构建适应度函数，通过激素调节机制来修正交叉概率， 计算结果表明该模型可行有效。 凌文曙针对现有生产线平衡缺乏关联性、针对性的特点，以分析现有装配线 为基础，利用平准化函数模型求解混合装配线产品排序问题，提出了一种混合流 水装配生产线工作站分配的平衡模型并利用遗传算法进行编码求解；利用惩罚函 数来处理装配工艺以外的约束，并将生产节拍与平衡率同时进行优化。 吴君华、于东升等人归纳了装配线平衡常用的方法，以汽车装配线为例详细 介绍了启发式算法，并通过实例进行了验证。 肖中华、邓明星等人研究了在既定工位数量的情况下装配线平衡的数学模 型，针对传统遗传算法出现的早熟和收敛较慢的问题，提出了一种非标准的遗传 算法并进行求解。该算法基于各操作之间的逻辑优先关系产生可行操作序列而生 成初始种群，利用最优保留策略确保算法收敛，寻找最小节拍和较优序列。 ( 3 ) 其他方面的研究。 徐炜达、肖田以解决任务完成时间为连续区间参数的第二类装配线平衡问题 为研究对象，提出了装配鲁棒平衡的思想。根据最小化最大后悔值的原则，确定 鲁棒分配方案，从而保证其在任意可能情景下与该情景下最优分配方案所对应的 节拍时间最为接近；建立了数学模型，并利用遗传算法求解了模型，验证了方法 的有效性。 郭锭锋、严伟主要从仿真的角度，以上汽乘用车发动机厂为案例，利用 e mp l a n t 仿真软件对装配线平衡问题进行了研究，找到了问题及其解决办法汹1 。 周清华、肖吉军以某企业数字角度测量仪生产组织过程为研究对象，根据企 业小批量多品种订货组装的生产运作特点。采用“多品种可变流水线”代替“生 产小组包干制”的生产组织方式，对生产流程进行重组，提高了生产效率汹1 。 侯东亮将装配线平衡及人员最佳配置的两类限制即装配线平衡限制和指派 限制综合起来考虑，以人力资源分配的观点来探讨装配线平衡问题及其适合的派 工方式，并对平衡后组装在线的五大瓶颈工作站进行了分析，并应用传统求解指 7 1 引言硕士论文 派问题方法对瓶颈工作站适合的人员配置，加快了装配线的节拍。 本课题的研究将结合企业的实际情况，以系统化的方法，有选择地集成上述 各种理论和方法，探讨提高装配线工作效率和灵活性的途径和方法。 1 3 论文的主要内容和研究方法 生产线平衡是一个庞大的系统工程，不是一朝一夕的事情，在这篇论文中， 主要分了五个章节的内容： 第一章主要阐述了研究生产线平衡的意义所在并概括的介绍了国内外这方 面研究的概况，还有做这次课题的背景和使用方法； 第二章主要介绍关于生产线平衡的一些理论介绍，因为生产线平衡不是一个 一蹴而就的东西，了解生产线平衡的理论知识有利于企业更好的引入和实施生产 线平衡改善； 第三章主要是对生产线的价值流图析，对现场作业的一些物料流、信息流等 方面的数据进行分析整理，并进行相应的改善； 第四章主要是进行作业分析，并作业分析过后一些数据的分析整理活动，列 出相应的改善方案以及改善的实施； 第五章主要是讲述如何通过消除了生产线内外的浪费后进行的生产线平衡 改善，并讲述了一些平衡改善的案例、效果等。 针对现有a 型端框产能不足及线平衡率不高的状况，以生产线平衡理论及工 作研究理论为前提，通过对现有生产线进行价值流分析以及作业分析，找出影响 生产线平衡及产能不足的原因是；作业不够标准化，现场3 s 、3 定浪费现象较多， 作业内容组合不合理，标准工时不精准等原因。最终运用生产线平衡的有关方法， 结合实际生产状况，重新对生产线进行平衡与改善，以达到提高生产线平衡率， 提升产能的目标，同时还有利于建立有效的生产管理秩序，减少在制品库存浪费， 降低生产成本，提升生产效率。 论文将采用如下研究方法： ( 1 ) 运用价值流图析的方法对生产线各工序的物料流、信息流进行分析改 善，消除工序外的浪费现象。 ( 2 ) 运用作业分析中的流程分析、操作分析、动作分析等来消除生产线工序 内的浪费现象，以便于后期平衡改善。 ( 3 ) 结合企业实际问题，运用作业组合的思路，设计简单的数据库系统来进 行生产线平衡改善。 8 硕：t 论文g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 2 相关理论概述 2 1 价值流图析相关理论 2 1 1 增值活动与非增值活动 在企业是生产过程中，仅仅满足顾客需求的那一部分生产活动才能称为增值 作业，而在实际生产中受一些时间、空间、物流、信息交换等方面的原因，不可 能所有的生产活动都是增值的，我们把其余一切与顾客需求无关的生产活动都称 为辅助作业，我们需要改善的即为缩短辅助作业时间，消除非增值作业。 在价值流图析法中，我们将这些生产活动分为三类：第一类，是顾客愿意出 钱购买的，把原材料转化成产品的行为，叫做增值活动，例如一些焊接、装配、 包装的过程；第二类，如过度生产的活动，等待的活动，不良品的活动等都是不 愿意花钱购买的，这些浪费活动可以完全消除，浪费活动是没有任何意义的；第 三类，是不增加价值，确必不可少的活动，如车间内的搬运等，叫做不增值活动， 这些活动只能减少，不能完全消除。这里将第二、三类活动统称为非增值活动。 2 1 2 价值流图析理论 它是识别从原材料的投入到产品交付到客户的过程中全部生产运作过程中 的增值活动与非增值活动，并将其以图示方式表现出来的一种实现精益生产的工 具。价值流的管理是从客户的角度，识别出现行生产运作过程中的非增值活动， 再绘制理想的生产运作状态，利用精益生产工具对这些非增值活动进行对比，查 找现有非增值活动的真因，进行改善h 儿3 。 2 1 3 价值流管理是精益生产的重要工具 为什么说价值流生产是实施精益生产的重要工具? ( 1 ) 价值流管理看到不是单一的某个工位的价值流，而是整个生产的流程； ( 2 ) 价值流管理可以发现价值流中浪费的根源； ( 3 ) 价值流管理为谈论生产工位提供了共同语言； ( 4 ) 价值流管理使对价值流所作的改进决定显而易见，并且能够讨论。否则， 在车间中很多细节问题和决定容易被拖延； ( 5 ) 价值流管理将精益概念和技术联系起来，可以避免轻重不分； ( 6 ) 价值流管理是形成实施计划的基础，可以设计整个“门到门流动如何运 9 2 相关理论概述 硕士论文 作的流程； ( 7 ) 价值流管理可以明显看出物料流和信息流之间的联系； ( 8 ) 价值流管理是详细描述工厂为了创造价值流而需要如何运作的定量工具。 ( 9 ) 数据对于产生紧迫感和改善前后对比有很强的说服力。价值流管理可以很 好地描述为改变那些数据所应做的事情嘲7 埘1 。 2 2 现场改善相关理论 现场改善就是对工作场所的所有要素进行改良和优化，以提高效率、 质量及降低成本的活动。现场改善包括目视管理、定置管理、5 s 管理等内容。 现场改善必须要遵循p ( p l a n ) d ( d o ) c ( c h e c k ) a ( a c t ) 循环，以p d c a 作为改善 的持续运作的工具，以达成维系标准和改进标准的目标，p d c a 是整个改善过程 中最重要的观念之一。 2 2 1 目视管理 目视管理是利用形象直观而又色彩适宜的各种视觉感知信息来组织现场生 产活动，达到提高劳动生产率的一种管理手段，也是一种利用视觉来进行管理的 科学方法。所以目视管理是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式。综合 运用管理学、生理学、心理学、社会学等多学科的研究成果旧1 。 1 ) 目视管理的内容： ( 1 ) 规章制度与工作标准的公开化 为了维护统一的组织和严格的纪律，保持大工业生产所要求的连续性、比例 性和节奏性，提高劳动生产率，实现安全生产和文明生产，凡是与现场工人密切 相关的规章制度、标准、定额等，都需要公布于众；与岗位工人直接有关的，应 分别展示在岗位上，如岗位责任制、操作程序图、工艺卡片等，并要始终保持完 整、正确和洁净。 ( 2 ) 生产任务与完成情况的图表化 现场是协作劳动的场所，因此，凡是需要大家共同完成的任务都应公布于众。 计划指标要定期层层分解，落实到车间、班组和个人，并列表张贴在墙上；实际 完成情况也要相应地按期公布，并用作图法，是大家看出各项计划指标完成中出 现的问题和发展的趋势，以促使集体和个人都能按质、按量、按期地完成各自的 任务。 ( 3 ) 与定置管理相结合，实现视觉显示资讯的标准化 在定置管理中，为了消除物品混放和误置，必须有完善而准确的资讯显示， 1 0 硕士论文g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 包括标志线、标志牌和标志色。因此，目视管理在这便自然而然地与定置管理 融为一体，按定置管理的要求，采用清晰的、标准化的资讯显示符号，将各种区 域、通道，各种辅助工具( 如料架、工具箱、工位器具、生活柜等) 均应运用标 准颜色，不得任意涂抹。 ( 4 ) 生产作业控制手段的形象直观与使用方便化 为了有效地进行生产作业控制，使每个生产环节，每道工序能严格按照期量 标准进行生产，杜绝过量生产、过量储备，要采用与现场工作状况相适应的、简 便实用的资讯传导信号，以便在后道工序发生故障或由于其它原因停止生产。例 如：该精益生产管理看板就是一种能起到方便现场管理人员进行生产作业控制的 管理看板，见图1 。 图1 看板管理 ( 5 ) 物品的码放和运送的数量标准化 物品码放和运送实行标准化，可以充分发挥目视管理的长处。例如，各种物 品实行“五五码放 ，各类工位器具，包括箱、盒、盘、小车等，均应按规定的 标准数量盛装，这样，操作、搬运和检验人员点数时既方便又准确。例如：该生 产线的端上梁跟端下梁外观很接近，取用时候比较难以辨别，故采用目视化管理 手段，将码放地标识出来，见图2 。 2 棚关理论概述硕j ：论文 图2 物品码放目视管理 ( 6 ) 现场人员着装的统一化与实行挂牌制度 现场人员的着装不仅起劳动保护的作用，在机器生产条件下，也是正规化、 标准化的内容之一。它可以体现职工队伍的优良素养，显示企业内部不同单位、 工种和职务之间的区别，因而还具有一定的心理作用，使人产生归属感、荣誉感、 责任心等，对于组织指挥生产，也可创造一定的方便条件。 ( 7 ) 色彩的标准化管理 色彩是现场管理中常用的一种视觉信号，目视管理要求科学、合理、巧妙地 运用色彩，并实现统一的标准化管理，不允许随意涂抹。例如：该生产线所有黄 色的设备工装的涂色都是代表人员不可接近，不可以擅自打开，直观而且简便易 接受，见图3 。 图3 色彩标准化目视管理 2 ) 目视管理的作用： ( 1 ) 迅速快捷地传递信息 目视管理的作用，用很简单的一句话表示：就是迅速快捷地传递信息。 ( 2 ) 形象直观地将潜在的问题和浪费现象都显现出来 目视管理依据人类的生理特征，充分利用信号灯，标识牌，符号颜色等方式 来发出视觉信号，鲜明准确地刺激人的神经末梢，快速地传递信息，形象直观地 硕士论文g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 将潜在的问题和浪费现象都显现出来。不管是新进的员工，还是新的操作手，都 可以与其他员工一样，一看就知道、就懂、就明白，问题在哪里。它是一个在管 理上，具有非常独特作用的好办法。 ( 3 ) 特别强调的是客观、公正、透明化 有利于统一的识别，可以提高士气，让全体员工上下一心去完成工作。要做 的理由，工作的内容或担当者，工作场所，时间的限制，把握的程度，具体的方 法，这些都是管理中的5 w l h 。 ( 4 ) 促进企业文化的建立和形成 目视管理，通过对员工的合理化建议的展示，优秀事迹和对先进的表彰，公 开讨论栏，关怀温情专栏，企业宗旨方向，远景规划等各种健康向上的内容，能 使所有员工形成一种非常强烈的凝聚力和向心力，这些都是建立优秀企业文化的 一种良好开端呻1 。 2 2 25 s 管理 “5 s 是整理( s e i r i ) 、整顿( s e i t o n ) 、清扫( s e i s o ) 、清洁( s e i k e t s u ) 和 素养( s h i t s u k e ) 这5 个词的缩写。具体见表1 。 表15 s 管理的内容 日文汉字日文发音英文举例 整理 s e i r i o r g a n i z a t i o n 倒掉垃圾、长期不用的东西放仓库 整顿 s e i r o nn e a t n e s s 3 0 s 内就可找到要找的东西 磬 清洁 s e i s o c l e a n i n g 谁使用谁负责清洁( 管理) 清扫 s ei k e t s ue r a s u r e环境随时保持整洁 素养 s h i t s u k e d i s c i p l i n e 严守标准、团队精神 1 ) 5 s 之间的关系：见图4 。 2 ) 5 s 管理的原则 ( 1 ) 自我管理的原则 良好的工作环境，不能单靠添置设备，也不能指望别人来创造。应当充分依 靠现场人员，由现场的当事人员自己动手为自己创造一个整齐、清洁、方便、安 全的工作环境，养成现代化大生产所要求的遵章守纪、严格要求的习惯。因为是 自己动手创造的成果，也就容易保持和坚持下去。 2 相关理论概述硕士论文 图45 s 之间的关系图 ( 2 ) 勤俭办厂的原则 开展“5 s ”活动，会从生产现场清理出很多无用之物，其中，有的只是在现 场无用，但可用于其他的地方；有的虽然是废物，但应本着废物利用、变废为宝 的精神，该利用的应千方百计地利用，需要报废的也应按报废手续办理并收回其 最后价值，千万不可当作垃圾一扔了之。对于那种大手大脚的作风，应及时制止、 批评、教育，情节严重的要给予适当处分。 ( 3 ) 持之以恒的原则 “5 s ”活动开展起来比较容易，可以搞得轰轰烈烈，在短时间内取得明显的 效果，但要坚持下去，持之以恒，不断优化就不太容易。开展“5 s ”活动，贵在 坚持，为将这项活动坚持下去，企业首先应将“5 s ”活动纳入岗位责任制，使每 一部门、每一人员都有明确的岗位责任和工作标准；其次，要严格、认真地搞好 检查、评比和考核工作、将考核结果同各部门和每一人员的经济利益挂钩。 3 ) 5 s 的作用 ( 1 ) 5 s 是最佳推销员( s a l e s ) ：干净整洁的工厂使客户有信心，乐于下订 单；会有很多人来厂参观学习；会使大家希望到这样的工厂工作。 ( 2 ) 5 s 是节约家( s a v i n g ) ：降低不必要的材料、工具的浪费：减少寻找 工具、材料等的时间；提高工作效率。 ( 3 ) 5 s 对安全有保障( s a f e t y ) ：宽广明亮的职场，遵守堆积限制，危险处 一目了然；走道明确，不会造成杂乱情形而影响工作的顺畅。 ( 4 ) 5 s 管理形成令人满意的职场( s a t i s f a c t i o n ) ：创造明亮、清洁的工作 场所，使员工有成就感，能造就现场全体人员进行改善的气氛n 引。 图5 为进行5 s 整理的现场照片，明显能感觉到生产线的氛围整洁了很多， 而且还减少了很多安全隐患。 1 4 硕士论文g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 2 2 3 定置管理 图55 s 管理的现场照片对比 定置管理是对物的特定的管理，是其他各项专业管理在生产现场的综合运用 和补充企业在生产活动中，研究人、物、场所三者关系的一门科学。它是通过整 理，把生产过程中不需要的东西清除掉，不断改善生产现场条件，科学地利用场 所，向空间要效益；通过整顿，促进人与物的有效结合，使生产中需要的东西随 手可得，向时间要效益，从而实现生产现场管理规范化与科学化。 定置管理中的“定置”不是一般意义上字面理解的把物品固定地放置，它的 特定含义是：根据生产活动的目的，考虑生产活动的效率，质量等制约条件和物 品自身的特殊的要求( 如时间、质量、数量、流程等) ，划分出适当的放置场所， 确定物品在场所中的放置状态，作为生产活动主体人与物品联系的信息媒介，从 而有利于人、物的结合，有效地进行生产活动。对物品进行有目的、有计划、有 方法的科学放置，称为现场物品的定置n 0 1 。 定置管理是5 s 活动的一顶基本内容，是5 s 活动的深入和发展。图6 为该生 产线对于砂轮定置问题做出的改善，改善后砂轮定置在作业者右后侧，减少了取 砂轮的时间，缩短了距离。 图6 砂轮定置架 2 相关理论概述硕士论文 2 2 4 现场七大浪费简介 1 ) 等待的浪费：主要因素表现为作业不平衡，作业安排不当、材料的等待、 品质不良返工等； 2 ) 搬运的浪费：主要因素表现为车间布置采用批量生产，依工作站为区别 的集中的水平式布置所致，也就是分工艺流程批量生产，无流水线生产的观念； 3 ) 不良品的浪费：主要因素表现为工序生产无标准确认或有标准确认未对 照标准作业，管理不严密导致； 4 ) 动作的浪费：主要因素表现为生产场地未进行正确规划，生产模式设计 不周全，生产动作不标准化； 5 ) 加工的浪费：主要因素表现为制造过程中作业未进行优化，可消除、替 代、重组或合并的未及时检查： 6 ) 库存的浪费：主要因素表现为管理者为了自身的工作方便或本区域生产 量化控制一次性批量下单生产，而不结合主生产计划需求流线生产所导致局部大 批量库存。 库存的损害表现有： ( 1 ) 产生不必要的搬运、堆积、放置、防护处理、找寻等浪费； ( 2 ) 使先进先出的作业困难； ( 3 ) 损失利息及管理费用； ( 4 ) 物品的价值会减低，变成呆滞品； ( 5 ) 占用厂房空间，造成多余的工场、仓库建设投资的浪费。 7 ) 制造过剩的浪费：主要因素表现为管理者认为制造过多与过早能够提高 效率或减少产能的损失和平衡车间生产力。 制造过剩的损害表现有： ( 1 ) 提早占用费用( 材料费、人工费) ，不能创造利润； ( 2 ) 把“等待的浪费 隐藏起来，使管理人员漠视等待的发生和存在； ( 3 ) 自然而然地积压在制品，其结果不但会使生产的时间变长，而且会使现 场工作的空间变大，机器间距离因此加大，逐渐地吞蚀利润。 图7 为该生产线一些制造过剩的浪费，不仅占用了对接场地，还占用了材料、 人工等费用。 硕士论文g 公司罐式集装箱组装生产线生产优化研究 2 3 生产线平衡相关理论 2 3 1 名词术语 图7 制造过剩的浪费 工作站：为了完成某一产品的各道工序，在生产线指定一个工作位置，工人 在其中进行操作，这个位置即称为工作站。 作业元素：将操作划分为一个一个操作单元，这些操作单元一般不能再分。 总作业时间：从产品整个生产流程来说，生产一个产品需要的时间，即生产 一个产品所有作业工序的作业时间总和。 先后顺序约束：作业元素之间加工的先后顺序。在生产线的作业分配中，当 且仅当一个作业元素的所有前作业元素被分配完毕，这个作业元素才能被分配 1 a 2 3 2 节拍 节拍( c y c l et i m e ) 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 。 2 3 3 瓶颈工位 通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈”( b o t t l e n e c k ) 。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 2 相关理论概述 硕七论文 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n 2 i 。 2 3 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”( i d l et i m e ) 。 “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。使生产线所有工位的总空闲时间最小化也可以作为生产线平衡 的优化目标之一n 引。 2 3 5 生产线平衡思路 生产线平衡需要满足的条件有二：一是在各工作站上进行加工的作业加工时 间之和必须小于生产节拍，以满足生产能力的要求，二是产品依次经过各工作站 不违反作业的先后约束关系。因此平衡过程依照生产节拍来进行，同时要求分配 的顺序满足作业的先后关系限制。传统的平衡思路如下： ( 1 ) 从工作站1 开始，依顺序给工作站分配作业； ( 2 ) 确定任务元素清单，分离可行任务元素和不可行任务元素； ( 3 ) 去掉已分派的任务元素； ( 4 ) 去掉那些不能满足前后生产顺序关系的任务元素，即分配的作业的前 向作业已全部分配； ( 5 ) 去掉那此工作站不能提供足够时间的任务