工业工程毕业设计（论文）-转向架装配流水线平衡研究.doc

大连交通大学2011届本科生毕业设计（论文）第一章 绪 论1.1论文选题的来源与作用随着时代的发展，科技的进步，人们对机车的研究和要求有了新的高度，机车的转向架是机车研究的核心技术，它的研发与改进能促使机车的性能有质的提高。转向架可以说是铁道车辆上最重要的部件之一，它直接承载车体重量，保证车辆顺利通过曲线。同时，转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。本课题针对转向架装配流水线平衡的研究就迫在眉睫了，主要表现在：第一，提高作业员及设备工装的工作效率；第二，单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）；第三，减少工序的在制品，真正实现“一个流” ；第四，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；第五，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。1.2转向架的发展历史20世纪50年代我国首次自行设计了转向架，主要型号101、102 、103 型，是21型客车使用的导框式转向架，构造速度是100km/h ，其结构复杂，笨重，运行性能差，现已淘汰。 202 转向架是四方厂为22型客车生产的无导框C轴转向架，构造速度为120km/h ，自1959年起制造。它采用铸钢H型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，两系圆弹簧，摇枕弹簧加油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动等。该转向架已经于1986年停产。 70年代，四方厂研制了U型结构的206转向架，浦镇厂研制了H型构架的209转向架。206转向架采用侧部中梁下凹的U型构架，干摩擦导柱式轴箱定位装置，带横向拉杆的小摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，双片吊环式单节长摇枕吊杆外侧悬挂以及吊挂式闸瓦基础制动装置等，结构可靠，运行平稳，磨损少，检修方便，1993 年开始在中央悬挂部分加装横向油压减振器，加装两端具有弹性节点的纵向牵引拉杆，形成206G转向架，后加装盘型制动装置，形成206P转向架。 209转向架是浦镇厂在205转向架的基础上研制的，于1975年开始批量生产。它采用H型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，长吊杆，构架外侧悬挂，两高圆弹簧，摇枕弹簧带油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动装置等。 1980年后，又生产了具有弹性定位套的轴箱定位结构和牵引拉杆装置的209T转向架。在此基础上，还生产了采用盘型制动的209P转向架。 在209T转向架的基础上，浦镇厂又开发了供双层客车使用的209PK转向架，其构造速度为160km/h。主要有以下方面的改进：采用盘型制动和单元制动缸，取消踏面制动；设空重调整阀；采用空气弹簧和高度调整阀；安装抗侧滚扭杆；保留了摇动台结构。209PK 转向架（P代表盘型制动，K代表空气弹簧） 在这段时期内，我国还制造了少量用于公务车的三轴转向架，在原德意志民主共和国进口的软座，软卧车上采用了211等型号的转向架。 1994年，四方厂、长客厂、浦镇厂相继研制出了206WP、206KP、CW-2、209HS转向架，在广深线动力学试验中最高时速达到了174km/h ，这些转向架的研制成功，标志着我国客车转向架技术上了一个新台阶。 206KP、206WP转向架是四方厂为广深线准高速客车和发电车设计的转向架，二者除中央悬挂部分和构架侧梁局部不同外（206WP中央悬挂为无摇动台高圆簧外侧悬挂，206KP则为空气弹簧，并加装抗侧滚扭杆），其他部分完全相同其构架，摇枕均为焊接结构，U型侧梁，采用单转臂式轴箱定位，采用盘型制动和踏面复合制动。 四方厂还在206KP，206WP转向架的基础上研制了适用于160-200km/h的 SW-160转向架（SW代表SifangWork），它主要有以下特点：构架由两片U型压型梁改为四块钢板拼焊结构；轴距由2400mm增加到2560mm；采用空气弹簧；空气弹簧横向间距由1956mm增加到2300mm，以改善车辆抗侧滚性能。 209HS（HS指HighSpeed）转向架是浦镇厂在209PK转向架的基础上研制的，构造速度为160km/h，主要有以下改进：轴箱定位结构由弹性摩擦套定位改成无磨耗的橡胶堆定位；摇动台吊杆端部由销孔结构改为无磨耗弹性吊杆结构；改心盘支重为全旁承支重；取消空气弹簧阻尼孔，加装垂直油压减振器；轴箱悬挂系统加装垂直油压减振器；采用钢板焊接型构架以减轻自重；加装电子防滑器等。 CW-1、CW-2转向架（CW代表ChangchunWork）是长客厂在吸收进口英国样车的T10-1 转向架技术后，设计的两种准高速转向架，其中CW-1型中央悬挂采用纲簧和油压减振器，供准高速空调发电车使用；CW-2型中央悬挂为空气弹簧和可变节流阀，用于其他车种。 CW-2转向架是：构架，摇枕为焊接结构；装用转臂轴箱定位装置和控制杆；全旁承支重；中央悬挂为有摇动台结构；设带橡胶套的中心销轴牵引拉杆横向挡，横向拉杆，横向油压减振器，抗侧滚扭杆；轴箱悬挂系统设垂直油压减振器；基础制动装置为单元盘型制动，设电子防滑器；广泛采用橡胶元件，改善隔振、隔音性能，减小磨耗。 1998 年起，各工厂相继推出了自己的高速转向架，例如浦镇厂的PW-200转向架，长客厂的CW-200转向架，四方厂的SW-200、SW-220K转向架等。 PW-200 转向架（PW代表Puzhen Work）是在209HS转向架的基础上重新研制的，它优化了一系和二系悬挂参数；采用了无磨耗的橡胶堆轴箱弹性定位装置；采用高速轻型轮对；轴颈中心距改为2000mm；更换轴箱减振器安装位置；装用带可调阻尼和弹性支承的空气弹簧，采用两端为球铰的纵向拉杆；装用新型盘轴式基础制动装置；优化了结构设计。 SW-200转向架结构与SW-160转向架基本相同，其改进如下：优化了一系、二系悬挂系数；采用轴盘式基础制动装置，适用于200km/h的高速列车。该转向架在1998年6月的郑武线动力学试验中最高时速达到了240km/h。 在这一阶段，长客厂生产了我国第一台CW-200型无摇枕转向架。其构架采用4块钢板拼焊，横梁采用无缝钢管，与侧梁连通作为附加空气室，中央悬挂采用无摇枕的空气弹簧悬挂，采用抗蛇行油压减振器，单拉杆牵引，设两个横向油压减振器和抗侧滚装置，其轴箱为转臂式无磨耗定位，并使用油压减振器，基础制动为每轴3个盘的轴盘式盘型制动装置。此后，长客厂又开发了CW-200KD、CW-300等型号的无摇枕转向架。1.3论文的研究目标和研究内容通过对大连机车车辆有限公司的转向架装配流水线的研究，找出装配线上由于工位负荷不均产生的装配低效率问题，平衡生产线上的每个工作地（工作站），使其按一定的节拍进行生产，保持平衡、一致、连续的生产状态，减少各工作地的时间浪费，提高生产设备与人员的利用率。研究装配线的平衡问题，根据市场的需求，确定生产节拍，然后合理规划工作站的数量和工作人员的数量。在转向架装配过程中,装配车间生产线的平衡是转向架生产研究的关键内容。装配线是流水作业,流水不畅就会发生误工误时的现象,导致生产组织的失败。因此,研究装配流水线平衡的方法,对合理组织生产、提高生产效率和生产管理水平具有重要的现实意义和指导意义。1.3 论文的研究目标和研究内容通过对大连机车车辆有限公司的转向架装配流水线的研究，找出装配线上由于工位负荷不均产生的装配低效率问题，平衡生产线上的每个工作地（工作站），使其按一定的节拍进行生产，保持平衡、一致、连续的生产状态，减少各工作地的时间浪费，提高生产设备与人员的利用率。研究装配线的平衡问题，根据市场的需求，确定生产节拍，然后合理规划工作站的数量和工作人员的数量。在转向架装配过程中,装配车间生产线的平衡是转向架生产研究的关键内容。装配线是流水作业,流水不畅就会发生误工误时的现象,导致生产组织的失败。因此,研究装配流水线平衡的方法,对合理组织生产、提高生产效率和生产管理水平具有重要的现实意义和指导意义。第二章 生产线平衡的基本原理2.1生产线平衡的定义生产线平衡是指为了有效地达成预计的生产目标，在既定的条件下，把生产线上的各作业者的负荷时间作平衡的分配，即就是指为了有效地达成计划性的生产，而对设备和人员的调整作适当设计。2.2 生产线平衡要满足的约束生产线平衡要满足下面的约束：1.节拍的约束：生产线节拍是生产相邻两件产品的时间间隔，每个工作站的总作业时间不能超过生产线节拍。2.优先关系的约束：优先关系是由产品设计和生产工艺所确定的作业元素之间的加工先后顺序，在生产线平衡中当且仅当一个作业元素的所有紧前作业元素被分配完毕，这个作业元素才能被分配。3.其他方面的约束：由于场地、设备的限制，一些作业元素只能被分配到固定的工作站，一些作业元素不能（或只能）分配到同一个工作站等等。 2.3 生产线平衡的目的1.物流快速，减少生产周期；。2.减少或消除物料，半成品周转场所；3.减少在制品堆积；4.消除工程瓶颈，提高作业效率；5.稳定产品质量；6.提升员工工作士气，改善作业程序。2.4 提高生产线平衡率的原则及效果衡量生产线平衡状态的效果，可采用生产线平衡率这一定量指标表示。生产线平衡率各工序时间总和/（人数CT）100。由此式可见生产线各相关工序之间的作业量平均与否必然直接影响整个生产过程的整体效率，生产线在一定作业周期内完成一个产品的时间（即生产线周期）是由生产线上作业时间最长的工序的时间（CT）决定的，因为无论其他工序作业速度多快也只能在CT时间内传送产品，从而存在停工待料现象，造成一定的损失。因此，降低瓶颈工序的CT值，使生产线各工序生产负荷平均化是提高生产线平衡率的关键。生产线平衡率越高，生产线的工时消耗越小，生产在制品就越少，生产线整体效率就越高。提高生产线平衡率的直接效果就是提高作业人员和生产线设备的工作效率，减少工时浪费和工序间的库存，降低生产成本。但在生产现场，当生产线平衡达到较高水平时，细分化的流水生产线作业人员虽然工作效率较高，但劳动负荷大，长期从事单调较高负荷的操作易失去对工作的专注和乐趣，会对生产现场管理工作带来负面影响，通常采用定期交换作业人员工作岗位的方法来消除可能带来的负面影响。2.5影响生产线平衡的主要因素2.5.1标准作业指导书的制定对生产线平衡的影响标准作业指导书（Standard Operation procedure,简称SOP）是生产线生产的重要依据，它规定了生产线的工序划分、作业流程、作业人员应完成的作业内容，并指导作业人员按一定顺序完成作业。生产线上每一个工位都有一份相对应的标准作业指导书，该指导书由工业工程（IE）分析人员制定，在更换产品品种、新产品上线之前编制并发到生产线的领班手中，领班根据标准作业指导书来收料、排线和布置生产线。对于每个工位的SOP，包括各种材料的摆放顺序、操作顺序及对应材料的单耗，只有严格按照SOP，才能将产品正确地完成。工业工程人员制定的SOP是他们认为最合适、快捷的作业顺序，配以合理的流向设计，达到以尽可能少的动作、尽可能有利于操作人员作业的顺序来完成作业，从而使生产线达到平衡。然而在实际生产中经常出现生产线的不平衡状况，尤其是多品种可变生产线，需要轮番更换品种，特别是新品种上线试产时，因SOP的试运行或制定的不合理，不平衡问题尤为明显；在新品种上线后，或更换品种后，生产线的速度将不断加快，操作人员的熟练程度不断提高，作业速度也不断加快，在达到某一速度后将努力维持这一速度，在高速作业过程中，即使是一个微小的SOP问题，也会引起生产线的不平衡。因此，生产线上SOP制定是否合理、准确和切合企业实际将对生产线的平衡影响很大。2.5.2排线对生产线平衡的影响排线是指生产线上的领班按照SOP的要求，对生产线进行安排和布置。例如：每个工位具体的人员安排、人员的数量等。在高速作业过程中，由于作业人员的能力有别、熟练程度的差异，人员安排不当或位置安排不当，将会造成个别工位工时较紧，在排线的过程中出现瓶颈，造成生产线不平衡。2.5.3员工责任心对生产线平衡的影响1.操作人员在8h工作时间内，会因某些生理要求而离位，这时必须由流动人员来顶位，因流动人员不熟悉每个工位的操作，作业速度赶不上节拍，出现生产线不平衡。2.操作人员无故请假或在没有预先通知的情况下辞工，由其他操作人员顶位，跟不上节拍，必然造成生产线不平衡。3.在8h工作时间内，长时间紧张工作使部分操作人员操作速度波动，生产线出现不平衡。4.材料员供料不及时或少料、错料、混料、也会造成生产线不平衡不良品种的出现，需在个别工位重工，出现堆积，生产线亦出现不平衡。第三章 大连机车厂转向架装配线工时的测定3.1 大连机车厂现状中国北车集团大连机车车辆有限公司是中国北车股份有限公司全资子企业，始建于1899年，是国家重点大型企业。主要产品有：内燃机车、电力机车、城市轨道车辆、大功率中速柴油机和各种机车车辆配件产品；并修理（改造）内燃机车。新中国成立以来，公司先后经过六次大规模技术改造，由一个只能修理蒸汽机车的老厂，逐步发展成为能够独立设计制造具有世界先进水平机车车辆的现代化企业。 近年来，公司紧紧抓住国家铁路装备现代化建设的历史机遇，“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”，与国外多家著名企业建立了技术合作关系，同时承担了内燃机车和电力机车两大产品的引进消化吸收再创新项目。但是目前大连机车厂的生产流水线还存在很大的不足，有严重的流水线不均衡的情况，造成了人员工作不积极，生产成本偏高,生产效率低下等现象。本公司转向架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，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，一共有秒表时间研究法、历史时间法和预定数据法这三种方法，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3.2.1秒表时间研究的含义秒表时间研究是作业测定技术中的一种常用方法，也称直接时间研究密集抽样(Direct Time StudyIntensive Samplings简称DTSIS)。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。3.2.2 秒表时间研究的特点秒表时间研究是采用抽样技术进行研究。抽样调查是一种非全面的科学的调查方法。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。秒表时间研究以生产过程中的工序为研究对象，在一段时间内，按照预定的观测次数利用秒表连续不断地观测操作者的作业，然后以此为依据计算该作业的标准时间。由于观测的时间是限定的，而且是连续观察的，所以是密集性抽样。 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。3.2.3秒表时间研究的适用对象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。 许多工业生产和日常事务工作，都允许使用这种技术。当然，在后面将会看到，也可以采用其他一些技术。必须理解所有这些技术，才能选择一种最可取的技术。另外，这种技术限用于实际进行的手工的、重复性的工作。它不能用于工作开始之前去确定标准。但只要通过一次短期的试验，就足以提供必需的数据。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。通常有两种类型的秒表，定额人员常用的是1/100分秒表，也称10进分计秒表，此秒表表面分成lOO小格，每小格代表0.Olmin，长针每分钟转1圈。表盘上方有一个小表,小表盘面分为30小格，每小格为1min，转1圈为30min。长针转1圈，短针移动1小格。正上方的按钮具有启动指针移动、按停和归零功能。由于1/100 分秒表读数、记录容易，整理、计算方便，所以成为首选。 另外一种秒表为10进时计秒表。长针转1圈为0.01小时，小盘面有30小格，每格代表0.01小时。由于该类秒表比1/100分秒表长针移动速度快（约快2倍），故测时较为准确，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.记录板 记录板用于安放时间研究表格和秒表。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，而且随时要将二者的观测结果记录下来，希望记录板与秒表能连在一起，要求记录板质地轻盈，使用时手臂不易疲劳，又必须能承受记录时手的压力，其尺寸应略大于时间研究用的表格。过去记录板一般为长方形木版。材料可用胶合板、塑料板等。 3.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。如作业名称、所用设备、加工对象、操作者、研究者等，还要附上操作现场的平面布置图、部件图、装配图，并标明各种操作工艺参数，如机器转速、进刀速度、夹具、量具、工作环境等。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，例如采用归零法记录时间，可直接读出每次每项作业实际持续时间，而采用连续法记录时间，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。3.4利用秒表时间研究法测定转向架装配线工时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，这方面要多听取班组长和一线管理者的意见，以便做出合理恰当的选择。作好观测前的准备工作: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。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。这样做的好处是:1.总时间内所包括的动作，数量多且性质复杂，很难评比其快慢。划分单元后，每一单元的动作数量较少，并且性质相同，评比会更容易、准确。 2.操作者在整个操作中，其动作速度很难保持一致，也许有些单元速度较快，另一些又较慢，有些也许正好，所以如对每一单元个别予以评估，则动作快慢可作较精确的调整。 3.可将操作内生产工作(有效时间)与非生产工作(无效时间)分开。 4.各单元分别评比，使标准时间更为精确，尤其高度疲劳单元应独立，这样其疲劳宽放时间的确定会更加合理。 5.每单元予以详细说明，并求其标准时间，则详细的操作规则即可产生，且以后如某单元需更换动作，则可直接修正本单元时间。 6.划分单元后，每个单元再给予详细的说明，不但可作为介绍整个操作的说明，并且还可用其作为“标准操作”培训新人。 7.如已制定出每个单元的标准时间，将其综合，即为整个操作的标准时间。且以后单元如遇有增减时，亦可迅速算出其标准时间。划分工作要素应遵循下列原则:1.单元之间界限清楚。每一个工作要素应当具有容易辨认的起点和终点，这样便于观测和记时；工作要素之间应当是紧密衔接的，一项工作要素的终点应当是下一项工作要的起点。这样，在实际观测时，一旦两个工作要素之间插入其他活动时间，就意味着发生了非固有活动。2.每项工作要素应持续适当的时间，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.应区分手工工作要素和机器工作要素，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。特别是在确定奖金发放依据的工时定额研究中，更应该明确区分这两类工作要素。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.确定该工作要素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。工作要素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，则工作要素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，则工作要素的划分尽量细一些。转向架的装配总共需要装配七班、油工班、转向架钳工班等三组人员在天吊、机械手的辅助下合力进行，大连机车厂转向架装配在机械二车间内进行，其工序一共可分为12个，具体如下：A构架清整B构架喷涂面漆C基础制动装置组装D砂箱装配组装E一系悬挂装置组装F牵引电机悬挂系统组装G转向架落轮组装H轮缘润滑执行装置组装I扫石器及撒砂管支架组装J车梯装置组装K铭牌组装L检查，交验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。通常有以下几种测时间的方法：1.误差界限法误差界限法是基于假设所有观测时间值的变化均属于正常波动，实用上可视观测值呈正态分布，在异常值剔除后，仍然有相当的观测值样本数。其要点是先对操作单元试观测若干次，求其平均数与标准差，再按可允许的误差界限求应观察的次数。2通过作业周期确定观测次数的方法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，其观测次数与作业周期的关系如表3-1：表3-1 观测次数表作业周期/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。因为本次测量一共12道工序有4道时间超过了40min，而剩下的大多时间也在40分钟左右，所以观测次数介于5次到3次之间。但由于调研时间有限，所以选择将所有工序工时测量3次最为稳妥。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。1.连续测时法。在整个研究过程时间内，秒表不停地连续走动，直到整个研究结束为止。观测者将每个操作单元的终点时间读出，记录在表格内。研究结束后，将相邻两个操作单元的终点时间相减，即得到操作单元实际持续时间。用此方法的优点是测时间方便，且一直连续计时，可以在整个观测时间内得到完整的记录，缺点是各个单元的持续时间必须通过减法求的，处理数据工作量大。2.归零测时间法。在观测过程中，每逢一个操作单元结束，即使按挺秒表，读取表上读数，然后立即将秒表指针快速回到零点，在下一个操作单元开始时重新启动。由于上一个操作单元结束点，既是下一个操作单元的开始点，所以秒表指针归零后要立即启动。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。3.累计计时法。累计计时法是一种用两个或者三个秒表完成测时的方法例如两个表联动测时的方法，把两只秒表装在一个专用的架子上，又一个联动机构连接。由于连续计时的时候，在每一个操作单元结束时，操作联动机构，一个表停下，另一个表启动。研究人员对停下的表读数，每个单元的时间通过将两个交替的读数相减而得到。若用于重复记录时，停下的表在被读数后即返回到零位，所有单元的时间是直接读出来的。此方法最大的缺点是携带不方便。4.周程测时法。亦称之为差值测时法，对于单元甚小且周期特别短的作业，读出并记录时间很难准确，于是将几个操作单元组合在一起测时。此法采用每次去掉一个单元的办法来测时。转向架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。经过几周机车厂的调研，测得了3次整个装配线各工序的工序时间，现将其总结归纳，算出平均值，做出工序时间表（表3-2）和工序折线图（图3-1）：表3-2 工序时间表工序号工序名称一台机器工序时间（min）平均值 第一次测时第二次测时第三次测时A构架清整36403838B构架喷涂面漆50555754C基础制动装置组装64626363D砂箱装配组装40404341E一系悬挂装置组装35384138F牵引电机悬挂系统组装32353433.7G转向架落轮组装24242524.3H轮缘润滑执行装置组装20251921.3I扫石器及撒砂管支架组装39383738J车梯装置组装29333131K铭牌组装21221920.7L检查，交验40404040总计443平均值36.9图3-1 工序时间图第四章 机车厂转向架装配线的平衡研究4.1发现瓶颈工序准备工段共有12道作业工序（见表3-2）。从工艺的角度来看，B构架喷涂面漆 和 C 基础制动装置组装两道工序应该独立于准备工段，但原来准备工段把这两道工序也安排到生产线上，按照整条线的节拍进行生产，这样的工序布置方式明显不合理。工作时间每天8h，生产节拍为63min，产能是443min/台。根据表3-2计算准备工段的损失时间为T损=t0n-ti 公式4-1式中T损生产线损失时间；T0流水线节拍；n工序总数；ti第i工序作业时间由公式4-1可以计算出生产线损失时间为6312-443=313（min）。这意味着在生产过程中装配线有313min的时间由于产线配置不平衡而损失了，损失率高达41.4%。由表3-2可知，导致生产线损失时间较高的主要原因是瓶颈工序C 基础制动装置组装，其作业时间与其他工序的作业时间相差较大，同时G、H、K三道工序能力明显存在过剩。4.2第一次改进4.2.1分析问题并进行第一次改进通过上述分析可知，要降低生产线的损失时间必须先降低瓶颈工序的作业时间，而且要将G、H、K三道工序从准备工段分离出去。由图3.1可以看出影响整个装配过程的工序为第二道工序构架喷涂面漆工序和第三道工序基础制动装置组装工序，即这两个工序为瓶颈工序。而基础制动装置组装为主要瓶颈工序，其大体可以分为以下四个分步骤：1.用螺栓M16*70，螺母M16将基础制动装置把紧到构架的制动座上，把紧力矩为250-280N.m，画好防缓线。2.用基础制动自带螺栓把基础制动装置把紧到构架的制动座上，把紧力矩为7030N.m（图4.1中B处），画好防缓线。3.选配好制动闸片，将基础制动前段的锁扣打开，让闸片沿基础制动前段滑到滑进，共上下两块，装入后锁紧锁块。4.调整制动单元和制动闸片，使制动盘能够处于制动单元和制动闸片中间。注：制动单元（弹停右）安装在一、三轴右侧，四、六轴左侧。图4-1 基础制动装置组装图基础制动装置组装是由转向架钳工班和装配七班合力完成的，此工序之所以最为耗时，是因为其繁琐的工序步骤和其苛刻的工序要求决定的，因此也就决定了此工序不可能由装配班组自己完成，事实上那样会更加拖后装配进度，增加人员调配。经过现场实际调研，与转向架钳工班老班长那里得知转向架钳工班一共7人，每人的分工明确，如若加班加点赶工，可能会影响到质量问题。而当考虑到增加流水线的问题时老师傅又否决了此方案，原因是转向架装配和别的中小型机械的装配有所不同，转向架的装配线一天一共装配1台，整个流水线下来都是单一装配，不像其它小型机械装配，如果出现瓶颈工序可以添加流水线减少其工时。所以最后我们只能考虑加派人手这一解决方案了，若想将C 基础制动装置组装的工时控制在平均工时左右，初步决定加派7人到转向架钳工班里帮忙一起组装基础制动装置，则其工时理论上将锐降到31.5min4.2.2第一次改进效果的评价瓶颈工序的作业时间降下来后，各工序作业时间如表4-1所示。表4-1 第一次改进后的工序时间表工序号工序名称一台机器工序时间（min）平均值 第一次测时第二次测时第三次测时A构架清整36403838B构架喷涂面漆50555754C基础制动装置组装64626331.5D砂箱装配组装40404341E一系悬挂装置组装35384138F牵引电机悬挂系统组装32353433.7G转向架落轮组装24242524.3H轮缘润滑执行装置组装20251921.3I扫石器及撒砂管支架组装39383738J车梯装置组装29333131K铭牌组装21221920.7L检查，交验40404040总计411.5平均值34.3改进后，第三道工序不再是瓶颈工序，瓶颈工序转移到第二道工序，所以准备工段的生产节拍变为54min。根据公式4-1计算，改进后生产线损失时间为5412-411.5=236.5（min）。即改进后准备工段有36.5%的时间损失掉。上述数据表明，虽然改进后准备工段的损失时间减少了，损失率也降低了，但是损失率仍然很高。因此，需要对瓶颈工序（B构架喷涂面漆）进行改进，再次降低生产节拍。4.3第二次改进4.3.1分析问题并进行第二次改进第二道工序构架喷涂面漆可分为以下四个分步骤：1.将清整完毕的构架吊运至喷漆房的小车上，并送入喷漆房内，关闭房门。2.将构架的配合面和螺纹孔做好防护，避免喷上油漆。3.操作人员穿戴好防护工具，用喷枪将杜邦公司调试好的面漆均匀的喷涂到构架的表面上，漆膜要均匀、光滑、不流挂、不漏涂，若有不符合咬球的要及时修补。4.将喷好漆的构架自然干燥，干燥后漆膜厚度不小于25微米。构架喷涂是由油工班和装配七班一起完成的，其中前三步一共耗时半小时左右，而整个工序需时一小时，由此可以看出第四步自然干燥所耗费的时间太久，并且在干燥的过程中工人也是闲置的。根据工段实际状况，运用提问技术对瓶颈工序进行提问，在跟工人师傅探讨后得出改善方法：将喷漆房旁边的空间腾出一部分来，大小足以用来让一台转向架自然干燥，然后将喷完漆的转向架放入该区域，并且隔离该区域，不让别的工人路过的时候将喷漆蹭到身上，同时也确保喷漆的质量问题。经过此改动后工序B构架喷涂面漆将减少至少一半的工时，因为没有实践其效果所以暂将其工时削减为原来的一半也就是54/2=27min。4.3.2第二次改进效果的评价两次改进后，各工序作业时间如表4-2所示。表4-2 第二次改进后的工序时间表工序号工序名称一台机器工序时间（min）平均值 第一次测时第二次测时第三次测时A构架清整36403838B构架喷涂面漆50555727C基础制动装置组装64626331.5D砂箱装配组装40404341E一系悬挂装置组装35384138F牵引电机悬挂系统组装32353433.7G转向架落轮组装24242524.3H轮缘润滑执行装置组装20251921.3I扫石器及撒砂管支架组装39383738J车梯装置组装29333131K铭牌组装21221920.7L检查，交验40404040总计384.5平均值32.0第二次改进后，第二道工序的作业时间降低为27min，不再是瓶颈工序。此时第四道工序D砂箱装配组装的作业时间最长，成为瓶颈工序，即准备工段的生产节拍为41min。根据公式4-1再次计算，生产线损失时间为4112-384.5=107.5（min）。即，改进后准备工段有21.9%的时间损失掉。4.4总体改进效果对比改进前后数据对比：装配线损失时间对比：改进前：T损=6312-443=313（min）一次改进后：T损1=5412-411.5=236.5（min）二次改进后：T损2=4112-384.5=107.5（min）T损2,T损11（如图4-3所示），并且改进后有21.8%的空闲时间，比原先缩短了将近一半时间。图4-3 装配线平衡率对比图第五章 总结5.1结论在本案例里，开始使用秒