案例一自动变速箱换挡机构2

5 计算工人人数为流水线配备工人时 要保证各工作地都能正常工作 还要考虑缺勤率 病 事假等 为流水线准备一部分后备工人 1 以手工操作为主的生产线Pi Sei g Wi其中 Pi 第i道工序的工人人数g 每日工作班次Wi 第i道工序每一工作地同时工作人数 人 台班 2 以设备加工为主的生产线流水线工人总数 一个杂货店每小时平均有25个顾客光顾 则商店的节拍为60 25 2 4min假设一名店员服务一名顾客的平均时间为4min 最少4 2 4 1 7 最少需要2名店员 6 设计运输工具 1 强制节拍流水线 由于连续程度较高 一般采用传送带等机械化的运输装置 有连续式或间歇式传送带 传送带参数确定 分区单位长度或跨步 连续流水线的传送带上两相邻制品中心之间的距离 L0 工作地长度 一般情况下 工作地长度Li L0 ti R 传送带速度 传送带速度 相邻两工作地中心距 节拍 节奏 V L0 R 传送带工作部分的总长度 L Li Lg Lg是后备长度 2 自由节拍流水线采用分配式传送带 滚道 滑道等运输工具装置 3 粗略节拍流水线或间断流水线 由于连续程度低 节拍由工人自己保证 不要求运输装置保持严格速度 常用滚道 重力滑道 手推车 叉车 吊车等运输工具 滚道 例 某流水线设计日产量为800件 工作时间为8h制 其中午餐休息45min 上下午另外各休息10min 已知传送带上共有16个工作站 各工作站的平均间距为1 44m 生产线的稼动率为95 产品装配合格率为97 试确定 1 该流水线的节拍 2 传送带的速度 稼动率 activation或utilization 是指设备在所能提供的时间内为了创造价值而占用的时间所占的比重 是指一台机器设备可能的生产数量与实际生产数量的比值 市场的需求量是变动的 在生产销量下降的情况下仍然追求利用率的话 会生产出销售不出去的多余库存 造成浪费 7典型布置形式 可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类 再来细分布置形式 生产设施的三种基本的布置形式 固定式布置产品原则布置工艺原则布置混合布置 成组原则服务设施的三种基本的布置形式 零售店布置办公室布置仓库布置 1 固定式布置 固定式布置 Fixed PositionLayout 也称项目布置 它主要是工程项目和大型产品生产所采用的一种布置形式 它的加工对象位置 生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移 之所以要固定 是因为加工对象大而重 不易移动 如工程建设 飞机厂 造船厂 重型机器厂等 固定式布置问题还没有很好解决 问题有三 场地空间有限 不同的工作时期 物料和人员需求不一样 这给生产组织和管理带来较大困难 物料需求量是动态的 因此一般不采用固定式布置 即使采用 也尽量将大的加工对象先期分割 零部件标准化 尽可能分散在其他位置和车间批量生产 以降低生产组织管理难度 如工程建设的预制件生产和大型机器设备的部件生产 固定式布置是人类最早的生产布置形式 用于农业种植 房屋建造 道路建设和采掘开矿等方面 随着技术的进步和工业化生产 便有了产品原则布置和工艺原则布置 2 产品原则布置 产品原则布置 ProductLayout 又称流水线布置 AssemblyLineLayout 或对象原则布置 当生产产品品种少批量大时 应当按照产品的加工工艺过程顺序来配置设备 形成流水生产线或装配线布置 Ford首创流水线生产 受屠夫启发 产品原则布置的基础是标准化及作业分工 整个产品被分解成一系列标准化的作业 由专门的人力及加工设备来完成 以汽车装配线为例 对于一条装配线而言 其车型基本不变或变化不大 整个装配顺序固定不变 这样 通过作业分工将汽车装配分解为若干标准化的装配作业 各个工作站配备有专用的装配设备来完成固定的装配作业 不同工作站间的运输采用专用的 路径固定的运送设备 在服务系统中 服务对象的个性千差万别 流水线布置的应用相对较少 但可以分解为一系列标准作业的服务也可以采用这种布置方式 如自助餐厅服务线及汽车的自动清洗服务等 产品原则布置的优缺点 优点 产品产出率高 单位产品成本低 专用设备投资也因产量大而摊薄 每一产品都按自己的工艺流程布置设备 因此加工件经过的路程最直接 最短 无用的停滞时间也最少 由于操作人员只做一种产品的一个工序 效率高且所需培训少 生产管理和采购 库存控制等工作也因变化少而相对简单 产品原则布置的优缺点 产品原则布置有哪些缺点 缺点 主要在于但它要求较多的设备 而设备的利用率相对较低 对产品种类及产量变化 设备故障等情况的响应较差 线上工作重复单调乏味 缺乏提升机会 可能会导致工人的心理问题或职业伤害 为了避免停产 设备备用件的库存可能比较大 流水线的平面布置流水线的平面布置应保证运输距离最短 工人操作方便 充分利用生产面积 保证流水线与其他单位的衔接配合 a 流水线布置的形状 一般有直线形 直角形 形 形 形和其他不规则形状等 5种基本的流动模式 直线形是最简单的流动模式 它将入口和出口分开 L形适用于设施或建筑物不允许直线流动的情形 U形最大的好处是收发口在同一位置 有利于物料搬运 人员 搬运设备和站台都可以只建一个 形成既不占很大空间又具有高速度的生产线 它能减少工人数量 还是一种有利于JIT布置的物流模式 工人位于U形的中心 因而可以互相看到彼此的进展且易于合作 环形流动模式常见于由物料搬运机器人服务的制造单元中 S形则常用于长的流水装配线布置 如汽车装配线 b 流水线内工作地的排列单列式 是将工作地布置在传送带的一侧工序 工作地少双列式 是将工作地布置在传送带的两侧 工序 工作地数目多 车间面积小 c 流水线的衔接应根据加工 部件装配及总装配所要求的顺序进行安排 整个布置符合产品的总流向 以缩短运输路线 减少运输工作量 3 工艺原则布置 工艺原则布置 ProcessLayout 又称功能布置 FunctionalLayout 将功能相同或相似的一组设施排布在一起 如在机械加工车间中 数台车床被排列在一起组成车床组 钻床排列在一起组成钻床组 铣床组成铣床组 磨床组成磨床组 因此 工艺原则布置在机加工车间中还被称作机群式布置 加工工艺需要这些设备的工件按工艺路线成批进入这些班组 不同的产品需要不同的工艺路线 为了适应多种加工对象及工艺路线 需要采用可变运输路线的物料搬运设备 如叉车 手推车等 工艺原则布置的优点 工艺原则布置方式具有较高的柔性 无论是对产品品种 数量的变化 还是对于加工设备的故障响应 由于批量加工及闲置设备的存在 个别设备的故障或人员的缺勤不会对生产系统造成大的影响 工艺原则布置的缺点 工艺原则布置的缺点 但是 这种布置方式存在机器及工人的利用率较低 在制品的数量较高的缺点 同时 由于采用通用搬运设备 其运输效率低下 单位运输费用较高 单位产品的成本较高 整个生产时间必然较长 且整个车间的物流比较混乱 另外 这种生产模式对操作人员的技术水平要求较高 组织和管理工作也较困难 工艺原则布置在服务业中也很常见 此时称为过程原则布置 例如综合医院的布置一般是将功能相似的检查设备 如牙齿的X射线检查仪 内脏的X射线检查仪等及相应的医护人员组成放射科 或将服务功能相似的医生 如外科医生 精神科医生等分别组成外科 精神科 此外 汽车修理间 航空公司和公共图书馆都属于这一类 4 组合布置 上述三种基本布置形式是理想的模型 实际布置设计常有几种形式的组合 例如一些机械工厂从大面上看是工艺原则布置 但不排除部分车间采用产品原则布置 医院总的来说也是工艺 过程 原则布置 但手术室等则为固定式布置 工艺原则布置和产品原则布置代表了小批量生产到连续大模型生产的两个极端 制造商在工艺原则布置的基础之上 向产品原则布置靠拢 这样 系统既灵活又有效 单位生产成本低 单元制造 成组技术和柔性制造单元就代表了这种方向 成组生产单元 成组生产单元 workcell 是为一个或几个工艺过程相似的零件族组织成组生产而建立的生产单位 在成组生产单元里配备了成套的生产设备和工艺装备以及相关工种的工人 以便能在单元里封闭地完成这些零件的全部工艺过程 成组生产单元是一种灵活的布置 会根据产品设计和产量的改变 而相应改变 尽管成组原则布置概念来自于制造业 但是其思想对服务业也同样存在 例如 在国际机场中 将国际航班及国内航班的旅客分类处理 大型火车站中 按车次目的地的不同方向来布置候车室等 可以提高输送旅客的效率 单元生产的不同类型 1 屋台式单元生产线 一位操作者拥有一条单独的生产线 2 逐兔式单元生产线 多人共用一条生产线 一人完结全套作业 3 分割式单元生产线 根据员工的技能 一个完整的工艺流程由几位操作者分工完成 讨论 生产平衡率排序 生产线布置设计 两个遵守 逆时针排布 出入口一致两个回避 孤岛形布局 鸟笼形布局 a 当前布置 工人在封闭的小空间内 没有第三个工人无法增加产量 改进的布置 工人可以互相帮助 可以增加第三个工人 b 当前布置 直线式布置难于平衡任务 工人工作量不相等 改进的布置 U形布置工人活动更方便 四人减少到三人 某灯具组装生产线采用单元制造 某户外灯组装生产线共有30位装配工人 该线标准产量为400台 h 每天工作8h 所有的装配工具为简单工具 如电动起子扳手 粘贴胶带等 没有贵重设备 测试设备及仪器 员工流动率低 平均工龄三年以上 每天约有3个机型更换 每次换线约停止生产20min 每个员工将产品自输送带拿至工作台及放回输送带上各要1 5s 对此流水线有何改善妙方 原方法 每天工作时换线3次 浪费20min 3 1h 有效生产时间 8h 1h 7h 则 产量400台 h 7h 天 2800台 d原有节拍 3600s 400 9s每个工人搬运1 5s 2 3s有附加价值的组装时间为9s 3s 6s所有每台需工时9s 人 30人 270s总时间有附加价值时间6s 人 30人 180s组装无附加价值时间3s 人 30人 90s搬运 建议方法 分成3条单元线来操作 每单元每天换线1次 则有效生产时间 8h 20min 7h40min 将原有工作重新分组 改由10个工人组装 则 180s 10人 18s 人再加上自输送带取放产品共3s 则新的节拍 18s 3s 21s 产量为 7h40min 21s 1314台 10人即每10人单元产量为1314台 原有30人可分为3个单元 则总产量为 1314台 3 3942台产能大大提高 为原来的3942台 2800台 141 建模分析 汽车的生产系统属于复杂的离散事件系统 至今尚无一种熟悉的方法能精确的解析求解这个问题 计算机仿真被证明是研究生产系统的一种十分有效的手段 它是对生产系统分析实验和评价的最简单 最经济的方法 离散事件系统是由离散事件驱动 并由离散事件按照一定运行规则相互作用 导致状态演化的一类动态系统 离散事件是指在离散事件动态系统中发生在离散时刻的事件 离散事件系统只能在离散事件驱动下和在异步离散瞬时发生跳跃式变化 离散系统建模基本过程 软件选取和介绍 根据离散系统的特点 针对背景的特点 选取了eM Plant仿真软件 eM Plant SiMPLE 是用C 实现的关于生产 物流和工程的仿真软件 SiMulationinProduction Logistics Engineering itsimplementationinC 它是面向对象的 图形化的 集成的建模 仿真工具 系统结构 面向对象的建模环境 将对象的图形与逻辑关系集成在一起 丰富的分布函数 丰富的建模单元 实时的彩色动画显示 实时的统计分析功能 子层次 瓶颈分析功能 建模过程 收集数据 根据给定的背景 进行二档 三档变速箱的实际生产的数据收集 包括生产工艺 工位时间 工人数目等 应用分析 根据得到数据 对建模的可行性和目的性进行初步分析 建模思路 工艺流程图 上线代表二档 下线代表三档 数字圈代表工艺步骤的工位 二档 三档 混合轮番线 数据输入 二档的节拍R 37s三档的节拍R 18s 二档预装环节模型图 二档各个工位的工效图 分析 比较可以看出 优化后的二档一共15个工位 其中11个工位工作率明显大幅的提高 总体整个生产线效率明显提高了 这样优化的目的达到了 提高了生产线的效率 其中红色标记出来的是提高的环节 提高的环节相对很多 工人设置的改进 优化前二档需要工人数目为12人 现在预装环节中的预装03和预装06各增加1名工人用来专门取外部配件 以此达到提高工作率的目的 同时 根据各个环节运作时间 在预装环节01到预装03可以共用一个工人来操作 预装04