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文档简介
1、佳世达公司成品组装车间平面布置与优化摘要车间布局设计是制造系统设计的重要内容之一,车间布局的优劣直接决定生产率和经济效益。本文从实际出发,通过对当前佳世达电通有限公司成品组装车间生产物流空间问题的客观分析,指出了存在的问题:生产空间布局不合理,导致生产效率低下,无法同时多品种的生产,无法按期保质保量完成定单。并叙述了改造现行生产物流空间,创造通畅高效的物流体系的必要性和迫切性。文章应用人因工程、生产线平衡等关于车间平面设施布局及优化等相关理论和方法完成了流水线的设计和生产过程均衡设计,减少了物流距离,提高生产效率,并且提高了整个生产系统的柔性和制造能力。关键词:平面布置; 生产线平衡;优化Qi
2、sda finished assembly plant layout and optimizationAbstractThe design of workshop layout is one important part of manufacturing system design, the layout of the workshop directly determines if the product quality, productivity and economic benefits. This article embarks from the reality, through the
3、 objective analysis of the current Qisda Corporation product assembly workshop production logistics spatial problems, points out the existing problems: production layout is not reasonable, resulting in low production efficiency, not many varieties of production, unable to fulfill orders. And the ref
4、orm of the existing production logistics space, the necessity and urgency to create smooth and efficient logistics system. The application of human factors engineering, production line balance on the workshop floor facility layout and optimization theory and method to complete the design and product
5、ion process of equilibrium design of pipeline, reducing the distance between the logistics, improve production efficiency, and improve the flexibility of production system and manufacturing capability.Keywords: layout; Production line balancing optimization 目录0 引言20.1车间布局设计概述20.1.1布局设计概述20.1.2物流设计概述
6、30.2课题以及意义课题的背景30.2.1国内外研究的动态30.2.2课题的工程背景50.2.3课题研究的意义51 相关理论基础61.1设施布置形式61.2 设施布置的依据71.2.1加工设备布局原则81.2.2生产线平衡的相关理论81.3 标准工时112 佳世达成品组装间生产物流空间现状的分析13 2.1 成品组装车间生产物流的现状132.1.1成品组装车间的介绍132.1.2 成品组装车间物流的储存与运输132.2 成品组装车间现阶段生产物流分析142.2.1 成品组装车间现阶段的空间布局142.2.2生产线上工艺流程152.2.3生产节拍152.2.4 车间每条流水线上的标准工时和人力1
7、62.3车间现阶段布局下的问题分析162.4本章小结173 佳世达成品组装车间生产物流空间的组织与优化173.1 成品组装车间空间的布局规划173.1.2流水线的布局规划173.2车间重新规划后的各方面比较与问题分析203.2.1车间重新规划后的比较203.2.2车间重新规划后问题的分析203.2.3 FA车间物流空间优化效果213.3本章小结224 结论22 佳世达公司成品组装车间平面布置与优化0 引言0.1车间布局设计概述布局问题具有广泛的应用背景,布局结果的好坏对整个行业生产的合理性、经济性、安全性等都有重大的影响。本课题主要研究制造系统中车间布局设计问题。布局设计概述 从一般意义上说,
8、布局设计就是将一些物体按一定的要求合理放置在一个空间内,它是一个涉及参数化设计、人工智能、图形学、信息处理、优化、仿真等技术的交叉学术领域,实践证明它还是一个复杂的组合优化问题。它存在于现实生活的许多行业和方面: 1)航空航天工业中,航天器上各种仪器的布局摆放问题; 2)造船、汽车等交通工具内不同形状、大小的物体放置问题; 3)集成电路设计中,各种元件的合理布置问题; 4)建筑设计中,各房间的合理布置及厂房、设备等布局间题;5)机械设计领域中,各种基于装配的机床布局设计问题。生产车间是制造系统的基本组成部分,直接承担着企业的加工、装配任务,是将原材料转化为产品的部门。所谓车间布置就是按照一定的
9、原则,合理地确定车间内部各组成单位(工段、斑班组)及工作地,设备之间的相互位置,从而使它们成为一个有机整体,实现车间的具体功能和任务。车间布置一般包括:基本生产部分、辅助生产部分、仓库部分、过道部分、车间管理部分、生活福利部分等。 由于车间布置决定了以后车闻的物流方向和速率,从而从结构上限定了车间的功能潜力,因此车间布置是构造一个有效车间系统最为重要的环节,相同车间地址、相同的人员、相同的设备和技术,仅仅是由于布置的方式不一样,生产系统的功能可以有天壤之别。高效率的车间布置作为提高企业生产效率和效益的重要手段之一,越来越受到人们的重视。物流设计概述 物流系统的设计是整个车间布局的一个重要部分,
10、也是本文考虑的问题之一。 “物流”是指社会物质资料从生产一直到消费前的全部流通过程。“工厂物流”是指工厂从原料进厂,经过存储、加工、制造、装配、包装直至成品出厂的整个生产过程中(包括原料、材料、半成品、配套件、成品)的每个环节流动、储存的全过程。“工厂物流技术”是应用现代科学技术和方法,实现车间内部的物流系统(Material handling system, MHS)合理化技术。 车间布局的实质就是对制造资源(包括人、机具和物料)在空间上密切有机结合,时间上适当连接、减少物料搬运工作量,减少自制零件和外购件的损坏,节省费用。在布局设计的过程中考虑物流因素,不仅能降低其过程中的运输成本而且还能
11、加快生产流程,最终达到提高生产能力和降低企业生产成本的目的。 在工业发达的国家,除了降低原材料和能源消耗外,己把改进物料搬运、改善工厂中的物流组织看作是减少和节省开支以获取利润的“第三源泉”,这是值得我们很好地研究和挖掘的。因此,工艺设计人员除了要根据产品生产纲领正确选择生产工艺和机器设备外,还必须进行物流分析和设计。因为合理的物流设计也同样能大大提高。0.2课题以及意义课题的背景国内外研究的动态 设施的布局设计已不是新问题,即使在原始的小作坊里,工匠们也要根据工序流程和物件移动的需要来合理布置他们的工作。随着生产复杂性和生产规模的日益增强和扩大,各种布局方案应运而生,如工程布局,功能布局,作
12、业线布局等方案。Mutber提出了系统布置方案SLP (Systernati LayautPlaninng )。由于设备布局设计问题的复杂性及其实用性,从六十年代开始。有学者着手研究计算机辅助设计问题。随后产生了一系列计算机辅助布局设计和分析的商用软件包,如corelap、planet、shape、craft等,它们在布局设计建模、布局求解算法及系统交互式等方面做出了卓有成效的工作。Kusink和Meller等人对制造设备布局问题进行了全面的回顾并着重研究了柔性制造系统(FMS)环境下的布局设计。Badiru和Arif开发了一个设备专家布局系统,并在其中采用模糊逻辑方法来实现关系代码,以反映未
13、来生产设备需求的不精确性。Montreuil提出了基于人工智能、优化、仿真和CAD于一体的集成的布局方案,在此基础上,进一步对基于物流的布局问题提出了并行布置和网络布置的设计方法。 到目前为止,研究人员己经提出了数个解决制造系统布局问题的公式和规则,涌现了大量的方法和技术手段,可以将它们粗略地分为两个类别:最优化方法和近似优化方法。 从以往的研究成果来看,设施布局问题的求解大多是利用二次分配问题方法,QAP方法已经在很多领域有了广泛的应用,包括城市规划、计算机控制面板布局以及配线布局等。QAP解决的是一个布局问题的特例,因为它假定所有的布局实体都是具有相互关系的等面积的实体,并且所有可能的放置
14、点都是事先指定的。QAP将布局实体与可能的放置点一一对应。将一个布局实体放置于某个特定位置的费用取决于其实体的位置。这就是二次分配问题命名的由来。它最早是由Koopmans和Beckman提出来的。Liao. Kusiak和Heragu等人运用了修改后的QAP解决不等面积实体的布局问题,具体的方法是将每个布局实体都规划若干个同样大小的块,这其实还是一个QAP,但它的“布局实体”增加了,从而实际可求解问题的规模减少了。Boaver和Meliler指出,这是一种效率较低的方法,因为它增加了布局实体的形状约束。在1976年,Sahin和Gonzalez已经证明了设施布局问题是一个NP完全问题。此后人
15、们采用了许多启发式的手段来获得问题的近似最优解,即近似优化方法,这些方法可以大致归纳为五个基本类别:构造法、改进法、图论法和模拟退火法、混合法等。 以上综述的这些方法及理论大多数是针对特定约束条件下二维平面布置问题特别是设备布局问题的研究提出及验证的。事实上,三维布局问题广泛存在于工业生产当中,特别是机械工业生产中。随着布局问题得到广泛研究,近年来,三维布局问题由于其复杂多样性和在实际工业中的广泛应用而得到了一些领域学者和研究人员的关注。 由于一维布局问题己经属于NP完全问题,所以求解三维布局问题就更加复杂。从商业上的应用来看,至今尚没有成熟的用于工业布局的商品化软件,在学术团体研究较多的都是
16、一些规则物体的布局问题,要实现任意形状的三维布局问题,至今尚无成功的通用的布局方法。虽然己经有很多非线性技术应用到物体布局问题上,但这些方法大多数因物体的几何形状、方位及问题复杂程度的不同而施加不同的限制。除此之外,对于布局问题大多数研究是在运筹学(operation Reacarch)领域完成的。这些方法的缺点是因为它们一般都是启发式的方法:只能应用在专门的一类问题之中,另一个限制是在运筹学中只能使用相对简单几何形状的物体。但在工程实际中,由于解决问题的要求和目标的多样性,找出一种通用于所有问题的方法几乎是不可能的。课题的工程背景佳世达企业FA车间是显示器成品组装车间,通过对其进行调研,发现
17、其物流状况及车间设施布置还存在许多问题,具体来说主要有以下几方面: 流水线过长。 流水线柔性较差。 物料运输灵敏度低。 生产效率低。因而对于如何进行合理的平面布置对企业的竞争能力和生存能力至关重要。课题研究的意义 在全球竞争激烈的当今,对制造业而言,每个企业都而临着持续多变、不可预测的全球化市场竞争,为了在日益激烈的市场竞争中保持优势,企业不得不顺应市场的变化而做出相应的产品结构调整,这就牵涉到制造资源的安排和管理,以及生产方式的转变。在我国大部分企业的设施布局和管理结构都是计划经济时期遗留下来的,存在许多问题,严重阻碍了我国经济的发展 生产物流是指在企业经营范围内由生产或活动所形成的加工、检
18、验、搬运、储存、包装、装卸等物流活动。物流在其流动过程中不直接产生价值,但却直接关系到成本。在制造业中,供需之间、车间之间、工厂之间物流是生产过程中不可缺少的环节。制造企业在激烈的市场竟争中如何有效地重新配置和利用企业资源、增加生产系统的柔性、降低制造成本,提高效益:如何缩短生产周期加速资金周转、降低在制品等物料占用,实现物流合理化等己成为企业生存与发展所必须解决的关键问题。国内外的资料表明,在工厂的生产活动中,从原材料进厂到成品出厂,物料真正处于加工检验的实践只占生产周期的5%一10%,而90% 95%的时间都处于停滞和搬运,这严重地影响了企业的经济效益的提高。随着现代市场竞争的加剧,企业之
19、间的竞争开始向基于时间和客户需求的方向发展口在满足客户个性化需要的同时,保持较低的生产成本和较短的交货期更是企业在竟争中取胜的关键法宝。1 相关理论基础1.1设施布置形式制造系统中的布局设计是工业工程研究和实践中一个重要并且长期存在的领域,是一个典型的工程问题。长期以来,制造系统的布局设计一直被当作制造工业中最关键和最困难的设计任务之一。它是将加工设备、物料运输设备、工作单元和通道走廊等制造资源合理放置在一个有限的生产空间里面的过程,可看作是制造系统的组织过程。在一个制造系统中,布局不是一个孤立的问题,它与整个系统设计的其他工作是紧密关联并且相互影响的,其相互关系可以用图2-1表示图2-1布局
20、设计和产品设计关系图制造企业设施布置形式有四种:工艺(功能)布置、产品(流水线)布置、成组布置和固定布置。1) 工艺布置(ProcessL ayout)又称功能布置(FunctionalL ayout),是将功能相同或相似的一组设施排列在一起的布置方式。这种布置方式具有较高的柔性,但这种布置方式设备及人员的利用率较低,在制品的数量较多,运输效率低下,单位运输费用较高,且对加工人员的技术要求较高。2) 产品布置(ProductL ayout)又称流水线布置(FlowL ineL ayout),这种布置是为特定的产品或服务对象设计的。产品布置的基础是标准化作业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作
21、业,由专门的人力及加工设备完成。由于不同标准化之间采用专门的路径,固定的运输设备,所以运输效率较高,单位运输费用低,加工对象停留时间短,再制品的数量少;整个生产时间缩短,单位产品的成本较低。但这种布置方式的柔性较差,设备备件的库存较大。3)成组布置(GroupL ayout),在制造业中又称单元制造(CellularM anufacturing)是一种较为先进的布置方法,其基本要素是零件族及机器组。一系列工艺要求相似的零件组成零件族,针对一个零件族的设备要求形成一系列的机器,称为机器组。这些机器组称为制造单元。成组布置是将工艺/功能布置系统转化为产品布置系统/流水线布置系统。相对于工艺布置,由
22、于经过分族,其加工时间较短,物流效率较高,准备时间较短,同时又具有工艺布置的柔性的特点,因而,是一种具有发展潜力的布置方式。4) 固 定 布置(FixedP ositionL ayout/StaticL ayout)是指加工或服务对象位置固定,或服务设备围绕该固定位置移动的一种布置。这种布置主要是大型项目的布置叫。成品组装车间显示器的步骤是基础是标准化作业分工。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完成,所以选用流水线布置1.2 设施布置的依据“产品或者生产计划应该是工厂设计的出发点,并从中推导出它的全部设计基础。”缪瑟也将产品、生产路线、时间、辅助服务部门作为设施布置分析
23、的原始资料,并将产品和数量列为最重要的资料。因为从生产计划的角度来讲,产品产量分析是产品组成问题的基础和库存控制的基本概念。而对工厂设计人员而一言,则是决定基本布置分析的基础.布置决策问题,可以定义为确定生产系统内各物质部分的最优安排。设施布置的依据主要有以下几个方面。1生产系统目标。通常实施布置应达到的目标是:使存储费用、劳动力、闲置的设备和管理费用保持在一定的水平下并达到预期的产量。生产系统目标常常相互矛盾,诸种布置考虑因素几乎存在于所有布置决策之中,但其相对重要性则不一致。2)生产能力决策。生产需求的预测对布置决策的“目标确定”有着重要意义。对制造企业而言,生产能力主要取决于生产性固定资
24、产及其技术组织条件,对服务企业来说,除了取决于设施和设备能力外,还取决于人力水平。企业的生产能力一旦确定,企业整个生产经营活动的最大规模也就基本上被规定了。在西方国家将生产能力的充分利用问题看作生产成本控制的首要问题。生产非均衡,设备、人员的闲置被看作是最大的浪费,我国以往忽视这一问题,只强调节约原材料和费用,常常出现前后工序能力不匹配,部分设备、设施长期闲置.浪费、占用大量资金。3)加工过程的要求。加工过程的要求是选择布置类型的主要依据。决定布置所需要的数据因所制造产品的不同而不同。在品种少且比较固定的制造业,装配图是主要的布置信息。在品种繁多的制造系统中,机器规格说明也有重要的意义。4)进
25、行布置的场地的有效空间。工厂总体布局受场地范围的限制,车间设备布置一般是在建筑空间的实际范围之内。工厂设计包括工厂内部和外部两者所需要的空间设计,包括本文主要考虑的是工厂内设施布置研究。 加工设备布局原则1)工艺原则。要求生产工艺过程合埋并连续,生产个环节加工能力相匹配。2)经济原则。系统的配置和布局确保产品制造陈哥帮你的最低化和经济效益的最大化。3)柔性原则。在多变的市场中,要是加工系统体现最大的灵活性和柔性,以适应产品及产能的变动,为今后的可持续发展留出空间。4)安全原则。设备布置要严格遵循“安全第一”的原则,切实保证工人的操作安全,为职工提供方便、舒适、安全、符合职业卫生的工作环境5)空
26、间利用原则。无论是生产区域或储存区域的空间安排,都应力求充分有效地利用空间.生产线平衡的相关理论生产线与流水线及单件流生产线是一种按照对象专业化原则组织起来的生产组织形式。是制造系统的基层制造系统。流水线是生产线的一种优化形式,生产线工位的排序不一定按照产品的生产工艺顺序排列下去,但流水线一定按加工工艺顺序排列工位,使产品按照一定的速度,连续和有节奏地经过各个工位依次加工,直到生产出成品。它是生产过程中在空间上和时间上的合理组织形式,减少库存与物流,降低企业成本。流水线是生产线平衡问题解决的基础框架。一般流水线具有以下几点特征:(1)劳动对象按照既定的工艺程序依次通过各个工作地,并按照统一的生
27、产速度(节奏),连续地、重复地完成各道工序的作业。(2)流水线上出产相邻两件制品的时间间隔,有着明显的节奏性和统一规定。(3)工作场所使用具有高度专业功能的专用设备。(4)各道工序工时定额与其工作地数量比例都等于或小于流水线节拍,以保证生产过程的比例性和平衡性。(5)工艺过程是封闭的,劳动对象在工序间单向移动。并不是所有的生产线都能组织成流水线生产,组织流水线生产要具备以下条件:(1)产品设计和工艺要相对稳定,但要体现现代科技的先进的成果,要有良好的工艺性以符合工艺同步化的要求,零部件要有良好的互换性,以保证加工或装配时间的稳定。(2)工艺过程要能划分为一些简单的工序,又能根据工序同步化的要求
28、将其适当地加以合并或分解,使各道工序的生产节拍大致相等。(3)要采用先进而又合理的工艺方法,以充分发挥高效率的专用设备效能。(4)制品产量要大,以保证各工作地设备的正常负荷,充分发挥生产上的规模效应。单件流是指以最小的单位流经各生产流程的生产方式。即加工一个,检查一个,传递一个。其目的在于促使流程达到最顺状态,减少在制品库存,使流程中不可隐藏任何问题点,达到及时地发现问题并及时改善的效果。其基本步骤如下:(1)设定节拍时间:根据当日的目标产能和计划工时算出,即节拍时间(2)测试操作时间,用秒表直接测量每位作业员实际加工一个工序所需的时间,再视情况给予5%10%的宽放率;(3)公布节拍及操作时间
29、,规范作业人员操作;(4)进行流程的全面分析;包括人机平面布置图、工艺流程分析图等,并进行流程平衡分析;(5)流程调整,运用“ECRS”四大原则对流程整体考虑,分析并优化;(6)要有后备资源,以应变特变情况,如机器故障要花较大时间维修,要是备多一台机器就不会影响这一台机器故障所引起的停线。在实施单件流时,还必需考虑以下几方面因素:(1)人的因素:要区分标准作业和非标准作业、培养多能工、动作标准化等;(2)设备因素:要做好TPM,降低故障损失;(3)质量因素:要执行好质量的“三不”(不制造不良品、不接受不良品、不流出不良品)政策,保证质量;(4)物量供应因素:要进行QCO,实现快速转换;(5)管
30、理因素:要随时进行协调指挥,公平、公正、必要时还有公开。生产线平衡参数1)生产节拍、工序同期化、工序节拍生产节拍即(Cycle Time/CT)是指连续完成相同的两个产品(或两次服务、两批产品)之间的时间间隔,即完成一个产品所需要的时间。通常流水线是以相同的时间间隔将完工产品从上道工序向下道工序移动。这个相同的时间间隔称为流水线节拍,它表明了流水线生产效率的高低,是衡量流水线工作水平的重要参数。生产线节拍,一般用一定的时间内,生产线产出的产品数量来计算节拍,即CT= 。Tw:计划期内有效的工作时间,Q:计划期产品出产量。工序同期化是指工序间的时间一致性。生产线节拍是对整条生产线来说的。为了达到
31、工序同期化,必须考虑生产线的组成单元工序。生产线上的各道工序完成的各自作业任务所需时间是不尽相同的。也就是说,在相同的生产时间内,各工序的实际产出能力是不相等的,实际上一条生产线的产量等于产出能力最低(工序时间最长)的工序的生产产量。为了说明生产线工序同期化的程序,引进一概念工序节拍:流水线各工序生产单位产品所需要的时间。ct = tw:工序有效的工作时间;q:在有效时间内工序产品生产量。在tw一定的情况下,工序节拍取决于工序产品生产。而工序产品生产量有以下几个影响因素:工序作业内容、操作者技术水平、工序设备的生产能力、产品质量、物流情况等。从以上生产线节拍与工序节拍的介绍可知,为了使生产线平
32、衡,需满足:生产线节拍>=工序节拍,生产线节拍工序节拍的时间之和最小。2)瓶颈工位、空闲时间瓶颈工位是指工序生产时间最长的工序也就是工序节拍最长的工序。瓶颈工位不仅限制了生产线的产出速度,而且影响了其它工位生产能力的发挥。而造成瓶颈的因素也是制约产出的因素包括人员利用率、原材料是否及时供应、发生机器故障或信息能不能及时交流等。瓶颈工位并不是固定不变的。它可能会“漂移”,这取决于在特定时间内人员配置和设备使用情况、物流因素等。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。当一条生产线上的各个工序节拍不一致(工序同期化程序低),瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲
33、时间。生产线平衡指标评价生产线平衡指标有工作总站数、生产线平衡率、平衡损失率、平滑指数和成本等。(1) 工作总站数N是指生产线上工位的总数目。(2) 生产线平衡率P 。(3) 平衡损失率d = 1-P,或d= 。(4) 平滑指数:SI = 。(5) 成本包括人力成本和设备成本。1.3 标准工时 标准工时是在正常的操作条件下以标准的作业方法及合理的劳动强度和速度完成符合质量要求的工作所需的作业时间。 它具有以下五项主要因素(1) 正常的操作条件工具条件及环境条件都符合作业内容要求并且不易引起疲劳如女子搬运重量不超过4.5公斤。(2) 熟练程度大多数中等偏上水平作业者的熟练度作业员要了解流程懂得机
34、器和工具的操作与使用。(3) 作业方法作业标准规定的方法。(4) 劳动强度与速度适合大多数普通作业者的强度与速度。(5) 质量标准以产品的质量标准为准基本原则是操作者通过自检及互检完成。 由上述的定义可知标准时间是衡量一切工作的标准它具有相当高的客观性与公平性。IE的全部方法与手段都是为了保证所制定的标准时间公平合理因为它是衡量效率的基准同时也是进行科学的效率管理的基础并最终被应用到销售设计采购成本管理等相关领域。 大多数的标准时间是由“标准主体作业时间”和“标准准备时间”构成。此两项又分别由净作业时间和宽放时间构成。如下图(1) 标准主体作业时间与标准准备时间是完成工作所必须进行的作业包括有
35、效的机械作业以及事前准备和中间准备所消耗的时间。两项净时间总和称为正常时间。宽放时间普遍以相对于正常时间的比率即宽放率的形式表示标准时间的表述公式如下图1-2 标准时间的构成标准时间=正常作业时间+宽放时间 =正常作业时间*(1+宽放率) 标准时间的设定方法总体大致分为经验估算及科学的时间分析与时间预置(PTS)法等本书着重介绍时间分析的测量方法及各种方法的优劣比较。那么现场观测的时间是如何成为标准时间的呢?总体需要两个步骤1)对观测时间进行评比求得正常作业时间2)对正常作业时间进行宽放求得标准时间。 公式如下 标准时间=正常作业时间*(1+宽放率) =观测时间*评比系数*(1+宽放率)2 佳
36、世达成品组装间生产物流空间现状的分析佳世达公司所有的生产任务是按照客户的订单要求来进行的,显示器的生产车间主要是panel(液晶显示屏幕)车间,PCBA板(印刷电路板组件)车间,和FA(成品组装)车间。FA车间组装车间,将这些材料和从外商购买来的原料组装成显示器。2.1 成品组装车间生产物流的现状成品组装车间的介绍车间根据机型的要求,随时调节每条线的操作系统,组装各个型号的显示器。车间面积约为3600,目前采用两班制,日产量为2.4万台。 FA车间现有流水线4条,每条线上产生的机型也不相同。当线上接到新的任务时,物料人员会根据上级下达的物料单到仓库领料,接着领班会根据IE部门要求更改给定的OS
37、(操作系统),然后要改变流水线上的检测设备。车间内主要的物料运输工具是AGV(全自动运输车),AGV工作原理是根据程序设定,在特定的轨道上运行,来到达指定的流水线或者仓库。车间显示器生产的主要工艺流程依次是PCBA(印刷电路板)、panel(液晶显示屏)组装、扫描、理线和定位铁件、面板加工、密合后壳、IP DDC高压、机台上台车、B/I(烧机)、WBA/WBC(色温调整/色温检查)、画面检测、OP DCC、外观检查、防呆、包装、堆叠。物料负责外协件的采购,用电话或电传给分供应商供货种类、时间和货物的数量。分供应商负责把货物运送到物流公司的配送中心,接着配送中心负责卸货,清点数量,按订置管理方法
38、归位,然后管理人员进行报检,质检处检验合格后,方可配送到生产线上使用。 成品组装车间物流的储存与运输显示器的构成部件主要是液晶显示屏幕、PCDA、后壳等,这些大部件由厂车从其它分厂运输过来。仓库理货员工在此区域内进行整理,当接到新的物料单时把零件放在AGV料架拖车上,并且填写标示卡,给AGV输入流水站号,AGV会根据设定的轨道运送到线上,最后由人工把料架车推到相应的工位旁边指定的放置区,班组长在送货单上签收。现在总FA车间每天单班生产显示器1.2万台,显示器组装时用的标准件不配送到工位,只在生产线一侧有两个标准件存放区,生产线上的装配工按照生产工艺的要求,由专门的物料人员给线上各个工位投递标准
39、件。工艺处设计的料架车大部分是专用的。料架车是根据显示器部件的性质、单件重量,是否易于损坏以及搬运设备、搬运空间大小的要求等因素设计的,具有防震、防碰撞。它的下边安装滚轮和拖钩,可叠放。料架车宽度在0.8-1.2米之间,长度不超过1.5米,高度不超过2米。 由于流水线较长,当要求组装新的机种时,所用的时间较长,人力调动过程复杂,且防止线上障碍时间的发生,于是在线外设定“线上物料暂存区”。在生产过程中,随着物料包装的拆封,产线上物料废弃物也随之产生,一般由专门的员工进行5S。产生的废料用AGV带动物料拖车运送到“废料暂存区”,通过简单分类之后,通过成品仓库门运输到场外。一般来讲,这些废料还能循环
40、利用,再由厂车回送到各个厂区。2.2 成品组装车间现阶段生产物流分析 成品组装车间现阶段的空间布局厂内生产区平面布置简图如图2-1所示图2-1 车间平面图 FA车间面积有3600,车间内的主要库存区域为原料仓库、成品仓库、线上原料暂存区域、废料暂存区域、以及不良品暂存区域。这些区域占厂房面积约为1000。车间内分布4条流水线,线上作业可分为组装阶段、B/I阶段、包装阶段,线体流动方向如图所示。生产线上工艺流程组装阶段:PCBA(印刷电路板)panel(液晶显示屏)组装扫描理线和定位铁件面板加工密合后壳IP DDC高压机台上台车烧机检查:B/I(烧机)包装阶段:WBA/WBC(色温调整/色温检查
41、)画面检测OP DCC外观检查防呆包装堆叠。如图2-2所示图2-2 工艺流程图生产节拍车间有4条流水线,单班日产量为1.2万台按照大量流水线生产方式的期量标准,由下式计算生产节拍R:R=t/ Q = t / Q (4 -1 )其中: R-流 水线的节拍,秒/台;t-计划期有效的工作时间,秒 ;Q -计划期制品产量,台 ;t -计划期日历工作时间 ,秒:- 时间有效利用系数 ,一般取 0. 9-0.96FA厂的单线日产量3000台。总装车间每天二班轮换,每班9小时,除去休息及辅助时间后单班有效作业时间为8小时t= 28800s由式(3-1)得:R=9.6秒/台,即总装车间的生产节拍是9.6秒。
42、车间每条流水线上的标准工时和人力其中:标准工时=标准时间×标准人力标准时间=有效时间标准人力=在线人力+物料及全才+摊派人力表2-1 标准工时和人力图2.3车间现阶段布局下的问题分析根据以上对生产物流空间以及流水线上生产工时和人力的分析,发现了以下问题: 流水线过长。可以从人力上看出,组装和包装阶段一共需要79个站; 流水线柔性较差。在有新的机种生产时,对于人力和设备调动较大,而且停线时间较长,根据实际情况来看,一般为30分钟左右,这大大的降低了生产效率;而且只有4条流水线,只能在特定的时间里加工特定的产品,不能满足对客户的多品种要求。 物料运输灵敏度低。当线体发生故障时,由于仓库不
43、能快速灵敏的对其反应,使得在线物料堆积,于是不得不在车间内划分“线上物料暂存区”,导致作业空间减少。由于废料产生率较高,不能在流水线尾快速的将其分类,故要在车间内部划分“废料暂存区”。 生产效率低。从现场观察来看,由于线体过长,管理较差,使得在线上的人工损失较大,很多工位根本不能按照给定的标准节拍完成生产任务。 随着客户订单量的增加,日产量不能满足订单要求,大大降低了企业的生存能力。2.4本章小结可以看得出,现阶段的空间布置有较大的不足之处,使得车间生产效率、流水线柔性、产能等各个方面受到约束。因此,主要问题是如何缩短线体,提高生产效率。现在主要是要考虑对车间进行平面规划布置来改善这些问题。3
44、 佳世达成品组装车间生产物流空间的组织与优化3.1 成品组装车间空间的布局规划流水线的布局规划对于流水线的布局规划思路是从微观出发,结合车间宏观面积对其布局设计。1宽度方向上流水线条数的确定:首先要考虑的是设备工具的尺寸大小,对于单个的流水作业桌面是现有设备,尺寸为1.5m×1.3m;线上物料盒的尺寸为0.8m×0.7m。其次,对作业员显组装动作的分析和往常作业经验考虑,作业员的空间大小一般为0.7m×1m。最后还要考虑通道的宽度,主要分为单个U型线体之间的宽度(一般为1m-1.5m)和线体与线体之间的间隔宽度(一般为1m-1.5m)。车间面积为宽36m×
45、;长100m,现在考虑线体的宽度来确定。对线体宽度的计算分为固定设备宽度加上预计通道的宽度。D=2×(0.7m+1.3m+0.7m)+d d=2m3mD=7.4m8.4m线外的宽度要求:物料运输过程中,根据物料拖车宽度设定AGV的轨道宽度为1.8m。由于车间支柱分布在车间两侧,所以每两根支柱这部分空间也不能被线体利用,只能作为线外维修区域,支柱宽度为1.2m,两边各有分布。所以线体所能利用的宽度仅为36m-6m=30m。计算在车间宽度方向上布置流水线的条数:N¹=30÷7.4=4.05条N²=30÷8.4=3.6条所以取流水线为4条2车间长度方
46、向上流水线体条数的确定:对于车间空间布局主要是考虑到以前流水线体过长所带来的不必要损失,所以新的布局方式就是为了使流水线缩短。通过MOD法对动作的分析,线上组装一台显示器需要3953个MOD,也就是说需要的时间TT=3953×0.129s=510s根据生产评估,设定每条线上的日产量为1000台,计算生产节拍R:R=t/ Q = t / Q (4 -1 )其中: R-流 水线的节拍,秒/台;t-计划期有效的工作时间,秒 ;Q -计划期制品产量,台 ;t -计划期日历工作时间 ,秒:- 时间有效利用系数 ,一般取 0. 9-0.96FA厂的单线日产量1000台。总装车间每天二班轮换,每班9小时,除去休息及辅助时间后单班有效作业时间为8小时t= 28800s由式(3-1)得:R=28.8s/台,即总装车间的生产节拍是28.8秒。 取宽放时间,取R=30s 由节拍和生产时间确定线上工位数:n=T/R=510s/30s=16.9取17,所以确定出工位为17站,具体分为I/P阶段的工位是9站,O/P阶段为8站。根据设备要求得出I/P线长为15.6mB/I段空间布局设计I/P段结尾时将机子放置台车上,推进B/I间。日产量为1000台,所以每小时产量为125台。在B
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