交流接触器装配线设计与仿真

1、交流接触器装配线设计与仿真摘 要 本课题以CJx2-12交流接触器为研究对象，进行装配流水线设计。根据装配的组织形式，产品的装配线采用带式输送机，双滚筒多拖辊水平输送方式，此方法便于提高产品生产效率的提高。首先，本文针对交流接触器结构、流水线以及工业工程等方面的知识进行了简单的介绍，特别针对流水线平衡问题、工艺流程与模特法方面的知识进行了重点介绍。运用模特法对生产线各个工位的操作动作进行分析，以确定各操作单元的操作时间。同时，根据实际情况确定出生产线的节拍，结合操作时间和节拍确定每个工位的操作工人数量，最后通过对生产线进行平衡并利用“5W1H提问法以及“ECRS原那么对生产线进行合理的改良，最

2、终完成交流接触器装配线的设计任务。最后利用Flexsim仿真软件对交流接触器生产线的运行过程进行了仿真。从而使装配线进一步优化。关键词：交流接触器；生产线平衡；Flexsim仿真AC contactor assembly line design and simulationAbstractThis task is the research target with CJx2-12s exchange contactor ，Be underway that the assembly process is designed and the fitting pipleline is designed

3、。According to the organization of assembly, product assembly line with conveyor, double drum roller drag the level of multi-mode transmission, this method is easy to increase production efficiency。First of all， it made the simple introduction for this passage about AC contactor structure、process and

4、 production line and IE, especially Production Line Balance and Modular Arrangement of Predetermined Time Standard。Modeling method used for each station on the production line analysis of the operational actions to determine the operating time of the operation unit。At the same time，we could ascertai

5、n out the meter of a production line ,and then combined operation time with the meter to decide the number of operation workers in every labor place.。Besides,，the production line could be improved by making use of 5 W1H , ECRS principle and production line balance。 After that, the designing mission

6、would be accomplished ultimately。Finally,，simulation software Flexsim production line contactor operation process is simulated. So that further optimization of the assembly line。Keywords: ACcontactor Line BalancingFlexsimSimulation 目录 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc264634284 1 绪论 PAGEREF _Toc264634

7、284 h 1 HYPERLINK l _Toc264634285 1.1 课题的目的与意义 PAGEREF _Toc264634285 h 1 HYPERLINK l _Toc264634286 1.2 课题研究的内容 PAGEREF _Toc264634286 h 1 HYPERLINK l _Toc264634287 1.3 课题的开展现状和前景展望 PAGEREF _Toc264634287 h 1 HYPERLINK l _Toc264634288 2 交流接触器装配线设计 PAGEREF _Toc264634288 h 3 HYPERLINK l _Toc264634289 2.1

8、 流水线 PAGEREF _Toc264634289 h 3 HYPERLINK l _Toc264634294 2.2 工作研究 PAGEREF _Toc264634294 h 4 HYPERLINK l _Toc264634299 2.3 交流接触器装配线的设计 PAGEREF _Toc264634299 h 5 HYPERLINK l _Toc264634305 3 装配线的人因设计 PAGEREF _Toc264634305 h 17 HYPERLINK l _Toc264634306 坐姿作业空间设计 PAGEREF _Toc264634306 h 17 HYPERLINK l _T

9、oc264634311 3.2 工位器具的设计 PAGEREF _Toc264634311 h 19 HYPERLINK l _Toc264634312 3.3 照明环境 PAGEREF _Toc264634312 h 20 HYPERLINK l _Toc264634316 4 生产线仿真及改良分析 PAGEREF _Toc264634316 h 21 HYPERLINK l _Toc264634317 4.1 离散系统及其仿真 PAGEREF _Toc264634317 h 21 HYPERLINK l _Toc264634321 4.2 Flexsim 软件介绍 PAGEREF _Toc

10、264634321 h 23 HYPERLINK l _Toc264634323 HYPERLINK l _Toc264634326 4.3 仿真模型的建立与实现26 HYPERLINK l _Toc264634330 5 总结与展望 PAGEREF _Toc264634330 h 31 HYPERLINK l _Toc264634331 5.1 本文结论 PAGEREF _Toc264634331 h 31 HYPERLINK l _Toc264634332 5.2 本文展望 PAGEREF _Toc264634332 h 31 HYPERLINK l _Toc264634333 致谢 PA

11、GEREF _Toc264634333 h 32 HYPERLINK l _Toc264634334 参考文献 PAGEREF _Toc264634334 h 331 绪论1.1 课题的目的与意义CJx2-12交流接触器装配线的设计有着重要的目的和意义，装配线在工业生产中逐渐得到广泛的应用，这些装配线的应用，对提高劳动生产率、改善工人劳动条件、提高产品质量、降低能耗等方面都取得了显著的成效。从工艺学角度来了解课题的目的和意义。电器制造工艺学是研究电器零部件制造和装配的科学。工艺是零部件或产品生产过程中，为保证到达设计标准所需的技能、方法和手段。它是企业进行方案管理、技术准备、生产调度、原材料供

12、给、劳动调配乃至经济核算的技术依据。以工艺进步为根本内容的技术进步是生产开展的主要动力。其中装配线对劳动生产率的提高起着更有用的作用，生产效率的提高，60%80%是依靠采用先进的工艺技术和管理技术来实现的。 主要从工艺方面来考虑该课题的意义。我们知道上下压电器产品结构复杂，既有金属零件，又有非金属零件，既有导磁件，又有绝缘零件，工艺涉及面广。塑料零件被广泛的应用在电器产品中，因此塑料的压制、注射等成行工艺，塑料零件的绝缘处理也十分重要。弹性元件也是电器的重要零件，常用的弹簧与片簧，其制造工艺要求严格，产品的装配工艺性，尤其装配公差计算的好坏都直接影响到电器产品性能的稳定性。另外在装配过程中所采

13、用的先进装备越多、劳动生产率越高，质量也就越能得到保证。零件不仅要有一定的几何形状、尺寸和相互位置的精度，还要考虑材料的导电、导热、导磁和灭弧性能的影响，零部件的精度等级也必须与电器产品的技术参数相匹配。1.2 课题研究的内容本毕业设计课题内容主要是以CJx2-12交流接触器为研究对象，根据交流接触器的结构，进行工艺设计和装配流水线设计。运用MOD法进行工时测定，对设计的生产线进行平衡分析，并对装配线进行人因设计，最后使用Flexsim软件对生产线进行仿真，并找出生产线在运行过程中存在的问题，以便对其进行改良和平衡分析，使其到达最理想的效果。 课题的开展现状和前景展望伴随着科学技术的开展，今后

14、企业都会进行专业化的生产，专业化的生产形式有典型零部件专业化、典型工艺专业化和产品专业化等多种形式。如今企业的技术改造，为使生产率大幅度提高，多采用数控技术。数控是近几年才开展起来的，随着数控技术的开展，计算机不仅控制机械加工系统的加工信息，还可以进一步控制工件和刀具的传递，这样就形成了一条由计算机控制的数控自动化生产线。计算机辅助工艺设计也被广泛应用。 国外在低压电器产品制造中，正向着结构零件的冲压化、塑料化和装配自动化方向开展。在冲压工艺方面，目前国外是沿着高速化、自动化、精密化方向开展，为了适应这种开展趋势，冲压零件所采用坯料几乎全部是带料，并有各种规格尺寸的卷料供生产厂家选用，卷料的尺

15、寸精度高、适用于连续冲压。塑料零件的毛刺去除是个复杂的工序，国外采用滚动式和喷射介质的方法去除毛刺。铁心制造，尤其在铆接上，国外比较先进的方法是自动铆接，既冲片、迭送、记数与铆压相连的自动线，每分钟可压20个。铁心铆完后在自动清洗上清洗线去油，然后在铁心极面磨削生产线上自动磨削。 在线圈制造方面，国外有的厂家中小型低压电器线圈绕制后不作浸漆处理。有的厂家采用注射玻璃填充塑料包封线圈新工艺，省去了人工包扎工序，提高了线圈的电气和机械性能。在模具设计和制造方面，国家的模具零件大局部已标准化。在国外喷漆工艺广泛采用高压静电喷漆和电泳涂漆，尤其是采用静电粉末涂漆工艺，便于实现喷漆过程自动化，同时，可以

16、提高漆面颜色一致性，厚度均匀，不污染环境，使工作效率得到改善。在电镀方面，国内已广泛采用复合电镀工艺，镀层薄而且防护性能好。电镀已实现自动化，废水经化学处理后回收。国内外对电器产品的研制已向智能化方向开展，将大规模集成电路、微处理器、光耦合技术、光纤等技术用于新产品的设计。与此相适应，在电器传统制造技术的根底上，又引进了印制电路板的加工与制造技术。国外印制板制造采用沉积法、多层法、反镀法等新工艺。印制板的装配采用自动程控扦装和光点跟踪手工扦装等新技术，焊接采用波峰焊接，极大地提高了印刷板的质量和可靠性。2 交流接触器装配线设计 流水线流水线的概念 流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又

17、称输送线或者输送机。流水线输送能力大，运距长，可在输送过程中同时完成假设干工艺操作，所以应用十分广泛。流水线生产的形式生产流水线一条龙作业，使得产品从开发设计，生产制造到销售整个过程都做到标准化、科学化、制度化，是一个企业降低经营本钱，提高生产效率的有效途径。但是生产流水线的特点决定厂内生产流水线的物流作业必须服从和效劳于生产工艺流程的需要，所以生产流水线的物流具有很强的配合性、动态性、集散性和均衡性。1按生产对象的移动方式：固定流水向线和移动流水线。固定流水线：是指生产对象位置固定,生产工人携带工具沿着顺序排列的生产对象移动.主要用于不便运输的大型制品的生产,如重型机械、飞机、船舶等的装配。

18、 移动流水线：生产对象移动，工人和设备及工具位置固定的流水线。这是常用的流水线的组织方式。2按生产对象的数目：单品种流水线和多品种流水线。单品种流水线：又称不变流水线，是指流水线上只固定生产一种制品。要求制品的数量足够大，以保证流水线上的设备有足够的负荷。 多品种流水线：将结构、工艺相似的两种以上制品，统一组织到一条流水线上生产。3按产品的轮换方式：可变流水线、成组流水线和混合流水线。可变流水线：集中轮番地生产固定在流水线上的几个对象，当某一制品的批制造任务完成后，相应地调整设备和工艺装备，然后再开始另一种制品的生产。成组流水线：固定在流水线上的几种制品不是成批轮番地生产，而是在一定时间内同时

19、或顺序地进行生产，在变换品种时根本上不需要重新调整设备和工艺装备。混合流水线：是在流水线上同时生产多个品种，各品种均匀混合流送，组织相间性的投产。一般多用于装配阶段生产。4按连续程度：连续流水线和间断流水线。连续流水线：制品从投入到产出在工序间是连续进行的没有等待和间断时间。间断流水线：由于各道工序的劳动量不等或不成整数倍关系，生产对象在工序间会出现等待停歇现象，生产过程是不完全连续的。5按节奏性程度：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: 要求准确地按节拍出产制品。自由节拍流水线: 不严格要求按节拍出产制品,但要求工作地在规定的时间间隔内的生产率应符合节拍要求。粗

20、略节拍流水线: 各个工序的加工时间与节拍相差很大,为充分地利用人力、物力，只要求流水线每经过一个合理的时间间隔，生产等量的制品，而每道工序并不按节拍进行生产。6按机械化程度：手工流水线、机械化流水线和自动线。流水线的组织条件1品种稳定单一，产量足够大，长期供货，单位劳动量大，保证设备足够负荷。 2产品结构和工艺相对稳定、 先进性、良好的工艺性和互换性、标准化程度高。 3工艺过程既可划分为简单的工序，又可以相互合并。 4原材料和协作件的标准化、规格化，且按时供给。 5机器设备始终处于完好状态，严格执行方案预修制度。 6工作必须符合质量标准。7厂房和生产面积适合安装流水线。1流水线在交流接触器中的

21、应用随着社会的开展，交流接触器的作用越来越大，在接触器的生产过程中，装配流水线的使用，对提高劳动生产率、提高产品质量、改善工人劳动条件、降低能源消耗等方面起到很明显的作用。22.2 工作研究工作研究的概述工作研究是一门实用性很强的先进管理技术，是技术与管理相结合的应用科学，它通过对现行的以工作系统为研究对象的工程活动，应用人类工程学和行为科学等的原理，对现有的各项工艺、作业、工作方法等进行系统分析，用方法研究技术，进行工作程序、操作程序的分析、研究，改良工作流程或工作方法，消除、减少多余的非生产性的动作(如：寻找、选择、逗留等)，制定合理的工序结构，确定标准的工作方法。工作研究是指运用系统分析

22、的方法把工作中不合理、不经济、混乱的因素排除掉，寻求更好、更经济、更容易的工作方法，以提高系统的生产率。其根本目标是防止浪费，包括时间、人力、物料、资金等多种形式的浪费。 工作研究的对象工作研究的对象是作业系统。作业系统化是为了实现预定的功能，达成系统的目标，有许多相互联系的因素所形成的有机整体。作业系统的目标表现为输出一定的产品和效劳。作业系统主要有材料，设备，能源，方法，和人员等五个方面的因素组成。为了使作业系统达成预定目标，在系统转换过程中需要经常检查测定作业活动的时间，质量，本钱，柔性。时间包括作业活动的进度，消耗的人工数及交货期等方面；质量既包括成品的质量，也包括转换过程的质量；本钱

23、是指变换过程中各项消耗的总和，他反响了作业系统运行的经济性。作业活动的时间，质量，本钱和柔性根据检测结果再反响到作业系统，进行控制和调整，使作业活动按预定目标运行。指企业具备的为顾客提供多种类型产品的能力，以及对需求变化的应变的能力称之为柔性。工作研究的方法技术工作研究所包括的方法技术主要有两大类：方法研究与时间研究。方法研究主要是通过对现行工作方法的过程和动作进行分析，从中发现不合理的动作或过程并加以改善。方法研究主要有:样本法、标准要素法。时间研究也称秒表时间研究、直接时间研究或密集抽样时间研究，是以秒表为工具，在一段时间内，连续不断的直接测定某一操作者作业的一种作业测定技术。这种方法的主

24、要用途是建立工作的时间标准。时间研究主要使用的方法是预定时间标准法MOD法。工作研究中的方法研究和时间研究是相互关联的，方法研究是时间研究的根底、制定工作标准的前提，而时间测定结果又是选择和比较工作方法的依据。工作研究的步骤1、挖掘问题并确定工作研究工程；2、观察现行方法并记录全部事实；3、仔细分析记录的事实并进行改良；4、评价和拟定新方案；5、制定作业标准级时间标准；6、新方案的组织实施；7、检查和评价。2.3 交流接触器装配线的设计交流接触器的根本结构接触器是一种自动化的控制电器。接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路，具有控制容量大，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，

25、各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。一副动静铁心，一个线圈，一副动静触点，加上框架。交流接触器利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。 交流接触器的动作动力来源于交流电磁铁，电磁铁由两个“山字形的幼硅钢片叠成，其中一个固定，在上面套上线圈，工作电压有多种供选择。为了使磁力稳定，铁芯的吸合面，加上短路环。交流接触器在失电后，依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样，用以

26、带动主接点和辅助接点的开断。3节拍的计算流程的“节拍是指连续完成相同的两个产品(或两次效劳,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,那么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单位时间段必须的产出,那么首先需要考虑的是流程的节拍。我们以方案能力作为设计生产线的依据，假设某公司的方案产量为80万台，实行8小时工作制度，除去空闲及准备等时间，其实际工作时间大约设为为7.5小时。由如下公式：产能=OT/CT式中，OT为每日运转时间；CT为节拍。假设一年中实际

27、工作天数为250天，那么日产量为800000/250=3200台。节拍CT=7.53600/3200=4s。由于除去的空闲和准备之间包括宽放时间，所以以后用MOD法算出的正常时间作为我们的操作时间而不必加宽放时间。工时测定MOD法模特排时法在制定时间标准方面，被广泛作为一种定量分析的先进技术工具。其原理如下：1所有人力操作时的动作，均包括一些根本动作。通过大量的试验研究，模特法把生产实际中操作的动作归纳为21种 。2不同的人做同一动作在条件相同时所需的时间值根本相等。3使用身体不同部位动作时，其动作所用的时间值互成比例如模特法中，手的动作是手指动作的2倍，小臂的动作是手指动作的3倍，因此可以根

28、据手指一次动作时间单位的量值，直接计算其他不同身体部位动作的时间值。模特法的特点：1易懂、易学、易记1模特法将动作归纳为21种 。2模特法把动作符号与时间值融为一体。如G3表示复杂的抓取动作，而且也同时表示了3 MOD = 30.129 s = 0.387 s。如果是移动小臂去抓放在零件箱中的一个小螺钉抓时要同时扒开周围的其他零件，在模特法中用M3G3表示，其中M3表示小臂的移动，G3表示复杂的抓取，M3G3时间值是6MOD其中M3为3 MOD，G3为3 MOD。因此，只要知道动作的符号，也就知道了时间值，所以，“一看就会了。3在模特法的21种动作中，不同的时间值只有0，1，2，3，4，5，7

29、，17，30共8个，而且都是整数。这样，只要有了动作表达式，就能用心算很快计算出动作的时间值。所以，“一记就牢。2实用采用模特法不需测时，亦不要进行评比，就能根据其动作决定正常时间。因此，使用它来分析动作、评价工作方法、制定标准时间、平整流水线，都比其他PTS法容易，且见效快。模特法的动作分为根本动作和辅助动作两大类，非常清楚地把人类动作分为21种，表示动作的种类和时间值。其中，移动动作5种，终结动作摸抓、放置6种，形成11种根本动作。11种根本动作又分为不太需要注意力的动作模块8个，需要注意力的动作模块3个。把手以外的动作归纳到附加动作模块中，共10种。这样就给出了一个动作与时值的总体结构，

30、一目了然，非常清楚。也就是说，人们在工作过程重的动作不外乎这21个动作的组合，大大降低了人们观察分析工作的难度。模特法工序实例分析：以接触器上部组装及安放左面两个螺钉为例进行分析： 表21接触器上部组装及安放螺钉NO.左手动作右手动作标记符号次数MOD1抓取外壳上半局部 M3G1等待 BDM3G1142移到身前桌面上 M3P0等待BDM3P0133持外壳 H伸手拿起铁芯M3G1M3G1144持外壳H拿到工作台M3G1M3G114 5持外壳H放入外壳内 M3P5M3P5186持外壳H伸手抓取二个螺钉M3G3M3G3167持外壳H移到安装位置M3P3M3P3168持外壳H将二个螺钉安放到安装处M3

31、P52M3P52169将组装好的上部放回装配线M3P0等待BDM3P013有效时间:MOD:54合计：标准时间=540.129=s此工序需要一人操作。2以安装螺钉为例进行分析：表2-2螺钉安装标准工时测定NO.左手动作右手动作标记符号次数MOD1抓取接触器上部 M3G1等待 BDM3G1142移到身前工作台上 M3P0等待BDM3P0133拿住上部H伸手抓取二个螺钉M3G3M3G3164拿住上部H移到安装位置M3P0M3P013 5拿住上部H将二个螺钉安放到安装处M3P52M3P5216 6拿住上部H伸手握取螺丝刀M3G1M3G114 7拿住上部H将螺丝刀移到工作台M3G1M3G1148把住接

32、触器上部 H将左面四个螺钉进行定位C44C444169将组装好的上部放回装配线M3P0等待BDM3P013有效时间:MOD:59合计：标准时间=590.129=s此工序需要一位工人进行操作。3以安装螺钉护套为例进行分析：表2-3螺钉护套安装标准工时测定NO.左手动作右手动作标记符号次数MOD1抓取交流接触器 M3G1等待 BDM3G1142移到身前工作台上 M3P2等待BDM3P2153持住接触器 H伸手抓取螺钉护套四个M3G316 4持住接触器H将护套移到安装位置M3P3M3P3165持住接触器H将四个螺钉护套组装到接触器上 M3P54M3P54326将组装好的下部放回装配线M3P0等待BD

33、M3P013有效时间:MOD:56合计：标准时间=56=s由此得出次工序需要一人进行操作。4以包装为例进行分析：表2-4包装标准工时测定NO.左手动作右手动作标记符号次数MOD1抓取交流接触器M3G1等待 BDM3G1142移到身前 M3P0等待BDM3G0133持接触器H伸手拿取一个包装盒M3G1M3G1144持接触器 H将包装盒移到身前桌面上 M3P2M3P2155把接触器放入盒中 M3P5把持住盒 HM3P5186把盒盖盖上 A4把持住盒HA4147等待 BD把包装好的接触器放入包装箱 M3P2M3P215有效时间:MOD:33合计：标准时间=330.129=s由所得节拍可以算出此工序需

34、要一位工人操作。通过对个工序的研究和工时分析可以得到各个工序的操作时间，又可以根据所计算出的节拍和所得的工时可计算出完成每道工序所需的工人数目。具体结果如下表所示：表2-5各个工序、操作时间及其操作人员NO.工序名称作业特性与内容操作时间操作人员1接触器上半部的组装手工操作712安装螺钉手工操作13安装螺钉手工操作14接触器下部的组装手工操作15上下局部组装在一起手工操作6.2816检验检查交流接触器是否能正常工作7.1917安装螺钉护套手工操作18安装螺钉护套手工操作19包装手工操作61运用“5W1H，“ECRS四大原那么和所计算出的节拍对上述生产线进行改良，将三四工序的螺钉安装采用电动螺丝

35、刀进行操作，对于5工序的上下局部组装一起时同样也采用电动螺丝刀。将7、8、9三道工序进行合并，合并为两道工序这样既可以减轻工人的工作负担，同时又将操作时间缩小，节省人员，提高经济效益。改良的工序如表2-6，表2-7所示：表2-6 改良工序NO.左手动作右手动作标记符号次数MOD1抓取交流接触器 M3G1等待 BDM3G1142移到身前工作台上 M3P2等待BDM3P2153持住接触器 H伸手抓取螺钉护套三个M3G316 4持住接触器H将护套移到安装位置M3P0M3P0135持住接触器H将三个螺钉护套放到接触器上 M3P03M3P0396持住接触器H将三个护套安装上在接触器上M3P53M3P53

36、247将组装好的下部移到装配线M3P0等待BDM3P0138放回装配线M3P0等待BDM3P013有效时间:MOD:57合计：标准时间=570.129=s表2-7改良工序NO.左手动作右手动作标记符号次数MOD1抓取交流接触器M3G1等待 BDM3G1142移到身前 M3P0等待BDM3G0133持接触器H伸手抓取一个螺钉护套M3G1M3G1144持接触器 H将护套移到安装位置M3P0M3P0135持接触器 H将螺钉护套组装到接触器上 M3P5M3P5186持接触器H伸手拿取一个接触器包装盒M3G1M3G1147持接触器H将包装盒移到身前桌面上 M3P0M3P0138把接触器放入盒中 M3P5

37、手持住包装盒 HM3P5189把盒盖盖上 A4手持住包装盒HA41410等待 BD把包装好的接触器放入包装箱 M3P5M3P518有效时间:MOD:49合计：标准时间=490.129=s改良后的工艺流程如表2-8所示：表2-8改良工序NO.工序名称作业特性与内容操作时间操作人员1接触器上部的组装手工操作712安装螺钉手工操作13安装螺钉手工操作14接触器下部的组装手工操作15上下局部组装在一起手工操作16检验检查交流接触器是否能正常工作7.1917安装螺钉护套手工操作18包装手工操作1由上述工位的操作时间分析可得：此生产线的节拍为秒，比计算所得的节拍4秒偏小，也就是说此生产线的生产效率比以前会

38、更快.这样可以抵消一局部由于外来因素而导致的生产节拍减慢带来的误差，符合生产线设计的要求。从而提高生产效率，增加日产量。可以为企业带来更大的经济效益。生产线平衡生产线平衡即是对生产的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使各作业时间尽可能相近的技术手段与方法。目的是消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。生产线平衡是一门很大的学问，生产线平衡直接关系到生产线的正常使用。生产线平衡主要包括生产线平衡的相关定义、生产线平衡的意义、工艺平衡率的计算、生产线平衡的改善原那么和方法。装配线的平衡是使人员之间或机器之间尽量平衡，这样装配线的产出才能到达要求的水平。装配线平衡问题与设施规划相牵连。装配线的平衡

39、与否直接影响到制造系统的生产率。装配线平衡问题是一个与设施规划相牵连的问题。一个工作站要完成的工作总量与分配到该工作站的根本工作单元总数是一致的。装配线平衡问题就是将所有根本工作单元分派到各个工作站，以使每个工作站在节拍即相邻两产品通过装配线尾端的间隔时间内都处于繁忙状态，完成最多的操作量，从而使各工作站的未工作时间闲置时间最少。装配线的平衡与否直接影响到制造系统的生产率，因此装配线的平衡是装配线的设计与管理中的一个很重要的问题。在过去的几十年里，人们对装配线的平衡问题进行了大量的研究，取得了大量的理论成果。生产线平衡的意义：1、提高作业员及设备工装的工作效率； 2、单件产品的工时消耗，降低本

40、钱等同于提高人均产量；3、减少工序的在制品，真正实现“一个流； 4、在平衡的生产线根底上实现单元生产，提高生产应变能力，对应市场变化，实现柔性生产系统； 5、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。4生产线的平衡计算公式：平衡率=各工序时间总和/工位数*CT*100%=ti/工位数*CT*100%生产线的平衡损失率计算公式：平衡损失率=1-平衡率计算改良前生产线平衡率：由表2-5得总时间如下：=62.62，人数为：9/(9*)*100%=82.4%计算改良后生产线平衡率：由表2-8得总时间如下：=57.59，人数

41、为：8所以生产线平衡率=57.59/(8*4)*100%=%。从以上数据可以得出结论，此生产线平衡率比较高。因为当生产线的平衡率在50%60%之间的时候，进行的是一种根本没有任何科学管理的粗放式生产；当生产线的平衡率在60%70%之间的时候，存在人为去平衡生产线的因素，但并没有解决深层次的问题；当生产线的平衡率在70%85%之间的时候，对生产线的管理控制根本是科学管理的原那么下进行的；当生产线的平衡率在85%以上的时候，可以认为生产线根本实现了“一个流的生产。“一个流生产是指生产线内部相临前后两道工序之间的在制品在数量上任何时候都不超过紧前工序的装夹数量，在运动状态上是不间断的过程。其装配线和

42、加工线的生产几乎同步进行，使产品实行单件生产、单件流动，一道工序的加工一结束就立刻转到下一道工序，工序间在制品接近于零。“一个流生产是流水线生产的最高境界，也是很多企业现场管理中广为追求的典范，更是生产线平衡的终极目标。所以，该生产线在一定程度上可以到达较高的生产要求。工艺流程的设计程序分析是依照工作流程，全程全面的分析有无多余、重复、不合理的作业，程序是否合理，搬运是否过多，延迟等待是否太长等问题，通过对整个工作过程的逐步分析，改良现行的作业方法及空间布置，提高生产效率。也可以说，程序分析是通过调查分析现行工作流程，改良流程中不经济、不均衡、不合理的现象，提高工作效率的一种研究方法。程序分析

43、的工作流程一般由加工、检查、搬运、等待和储存五种活动构成。程序分析的特点：1它是对生产过程的宏观分析，不是针对某个生产岗位、生产环节，而是以整个生产系统为分析对象。2它是对生产过程全面、系统而概略的分析。按照研究对象的不同可以分为：工艺程序分析、流程程序分析、布置与经路分析以及管理事物分析。3.工艺程序分析工艺程序分析是指以生产系统或工作系统为研究对象，再对某一工作系统进行详细调查研究和改良之前，对生产系统全过程所进行的概略分析，以便对生产系统进行简略、全面和一般的了解，从宏观上发现问题，为后面的流程程序分析、布置和经路分析作准备。工艺程序分析对象：生产系统的全过程工艺程序分析的特点：1以生产

44、或工作的全过程为研究对象2只分析“ 加工 和“ 检查 工序工艺程序分析的工具：工艺程序图 共有一条生产线， 8个作业工序。由皮带运送半成品，工人在工作台上进行装配。根据实际情况，用直线型生产，成品和原料的搬运有专人负责，同时该员工也负责半成品送回前工序返工。具体流程如以下图片2-1所示:图2-1 交流接触器装配线流程图根据交流接触器装配顺序和工序的工艺要求。我们可以得到以下工艺流程图。它是前一步改良的结果，更是后续分析及其改良的依据。如以下图2-2所示：安装螺钉护套检验上下局部组装在一起接触器下半部的组装安装螺钉安装螺钉接触器上半部的组装螺钉护套、包装材料螺钉护套螺钉螺钉活动铁芯 643257

45、81包装固定铁芯螺钉、弹簧、线圈V1e图2-2 装配工艺流程图3 装配线人因设计3.1 坐姿作业空间设计工作面高度和宽度坐姿工作面的高度主要由人体参数和作业性质等因素决定。从人体力学的角度来看，作业者小臂接近水平或稍微下倾放在工作面上而上臂处于自然悬垂状态，是最适宜的操作姿势。所以，把工作面的高度设计在肘部以下50mm，使眼睛接近操作对象，便于观察。以以下举了坐姿作业时工作面高度的推荐值。表3-1 坐着工作时推荐的工作面高度 单位：mm 工作类型对男性的推荐高度 对女性的推荐高度 精密工作 9001100 8001000 轻作业 730770 700730 用力作业 680 650工作面宽度视

46、作业功能要求而定，一般假设单靠肘之用，最小宽度为100mm，最正确宽度为200mm；仅当写字用时，最正确宽度为400mm,工作面板的厚度一般不超过50mm,以便保证大腿的容膝空间。对于交流接触器的装配来说属于轻作业，因此采用的工作面高度为740mm,工作面的宽度为370mm。工作面的厚度为30mm，工作面的长度为如以下图3-1所示： 370mm740mm30mm700mm图3-1 工作面的尺寸设计作业范围设计作业范围是作业者以站姿或坐姿进行作业时，手和脚在水平面和垂直面内所触及的最大轨迹范围。它分为水平作业范围、垂直作业范围和立体作业范围。其设计依据为动态和静态人体尺寸，同时，作业范围的大小受

47、多种因素的影响，如手臂触及的方向、动作性质以及服装限制等。 水平作业范围。水平作业范围是指人坐在工作台前，在水平面上方便的移动手臂所形成的轨迹。包括正常范围和最大范围。正常作业范围是指上臂自然下垂，以肘关节为中心，前臂作盘旋运动时手指所触及的范围如图3-2；最大作业范围是指人得驱干前侧靠近工作面边缘时，以臂峰点为轴，上肢伸直作盘旋运动时手指所触及的范围如图3-3。图3-2 工作台最正确工作范围图3-3 工作台最大工作范围在正常作业范围内，作业者能够舒适愉快的工作。最大作业范围内，静力负荷较大，长时间在此范围内操作，容易使人产生疲劳。因此对于交流接触器的装配线来说最适宜采用正常作业范围。 容膝、

48、容脚空间在坐姿工作台的设计过程中，还要考虑作业者在作业时腿脚都能有方便的姿势，因此，在工作台下部就要有足够的空间，这种在工作台下部容纳腿脚的区域叫容膝、容脚空间。如表3-2给出坐姿作业时的最小与最正确的容膝空间尺寸： 表3-2坐姿作业容膝空间尺寸 单位：mm 尺寸部位 最小尺寸 最大尺寸 容膝孔宽度 500 1000 容膝孔高度 640 680 容膝孔深度 450 660 大腿空隙 200 240 容腿孔深度 670 1000椅面高度及活动余隙坐姿作业离不开座椅，因此设计坐姿作业空间要考虑座椅所需的空间及其人体活动需要改变座椅位置等余隙要求。1座椅的椅面高度一般略低于小腿高度，以便使全部脚掌着

49、地支撑下肢重量，方便下肢移动，较少臀部压力，防止椅子前沿压迫大腿。2座椅放置空间的深度距离台面边缘到固定壁面的距离，至少应在800mm以上，以便作业者起身与坐下时方便移动椅子。3座椅放置空间的宽度距离应保证作业者能自由地伸展手臂，座椅的扶手至侧面的距离应大于610mm。53.2 工位器具的设计工位器具是生产中不可缺少的设备，用来放置零件、原材料或在制品等，工位器具的尺寸直接影响着作业空间的布置。由于交流接触器装配所需的零件不需要隔离，为了节省工作面的空间，因此选用架式的工位器具。将工位器具架放置在工作台的右上角。器具架分为上下两层，下层放置交流接触器的零部件，如螺丝钉、弹簧、动静铁芯等，上层放

50、置组装时所使用到的工具，如图3-4所示： 工作台面器具架器具架图3-4 工位器具架3.3 照明环境照明方式环境照明设计，在任何时候都应遵循工效学原那么。自然光是任何人工光源所不能比较的，在设计时应最大限度的利用自然光，尽量防止眩光，增加光照度的稳定性和分布的均匀性、协调性等。对于交流接触器的装配线采用自然照明与人工照明相结合的混合照明。对于其中的人工照明局部采用的是综合照明。综合照明是指工作面上照度由一般照明和局部照明共同构成的照明。一般照明与局部照明比照过强使人感到不舒适，对作业效率有影响，其比例1:5较适宜工人作业。光源选择室内自然照明是通过天窗和侧窗接受户外的光线。作为光源，自然光最理想

51、。因此在设计照明时，应始终考虑最大限度的利用自然光。但是自然照明受不同时间、不同季节和不同条件的影响，因此在作业环境内常常要用人工光源做补充照明。这样可使工作场所保持稳定光量。人工照明应选择接近自然光的人工光源。在人工照明中荧光灯优于白炽灯，其光谱近似太阳光，发热量小，发光效率高、光线柔和，可使视野的照度均匀，且较为经济，因此在装配线中采用这种荧光灯。亮度分布照明环境不但要使人能看清对象，而且应给人以舒适的感觉。从工作方面看。亮度分布比较均匀的环境，使人感到愉快，动作变得活泼。如果只是工作面明亮而周围较暗时，动作变得稳定缓慢，容易引起疲劳。因此作业区域内有适宜的亮度分布既有利于正确评定信息，又

52、使工作环境不单调和有愉快的气氛。要求视野内的观察对象、工作面和周围环境之间的亮度比为5:2:1。4 生产线仿真及改良分析4.1 离散系统及其仿真系统仿真概述仿真是指利用模型复现实际系统运行的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究现存的或设计中的系统，仿真又称模拟。所以仿真是首先是一种实验技术。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。 目前，系统仿真已经成为分析、研究各种系统，尤其是复杂系统的重要工具，它不仅用于工程领域，如机械、航天、航空、电力、冶金、电子等方面，还有广泛的非工程领域，如交通管理、生产调度、库存控制

53、、生态环境以及经济等方面。对于大、中型自动化物流系统，一般都是工艺复杂、设备繁多的系统，在总体工艺方案设什过程中所面临的问题通常有：如何确定立体仓库的货位数以满足存贮天数;如何确定堆垛机的运行参数和数量以满足出入库能力;如何确定AGV小车的数量及行驶路径以满足供货要求;如何确定各种类型输送设备的运行参数及其工艺布局以满足物料输送无瓶颈等。而这些问题往往又是相互矛盾的，按照优化理论：就是局部最优，全局不一定最优.那么，如何找到优化目标参数技术性、经济性等的最正确方案，就需要借助系统仿真来解决。62.系统仿真的分类系统仿真可以按不同原那么分类： 按所用模型的类型(物理模型、数学模型、物理-数学模型

54、)可以分为物理仿真、计算机仿真(数学仿真)、半实物仿真。 按所用计算机的类型(模拟计算机、数字计算机、混合计算机) 可以分分为模拟仿真、数字仿真和混合仿真。 按仿真对象中的信号流(连续的、离散的) 可以分分为连续系统仿真和离散系统仿真。 按仿真时间与实际时间的比例关系可以分分为实时仿真(仿真时间标尺等于自然时间标尺)、超实时仿真(仿真时间标尺小于自然时间标尺)和亚实时仿真(仿真时间标尺大于自然时间标尺)。 按对象的性质可以分分为宇宙飞船仿真、化工系统仿真、经济系统仿真等。3.系统仿真技术及工具 系统仿真技术通过对模型进行调试和计算，并利用测试和计算的结果研究、改良模型的一定方法和技术。它是模型

55、化方法的继续。仿真技术是随着时间数值的增加，一步一步地求解系统动态模型方程的方法。仿真过程中，任何一步计算所得的即时值，都表示在指定时间内已被模型化了的系统状态。这样，在全部时间内就可以通过对系统的动态模型性能的观测来求得问题的解。系统仿真技术广泛应用于航空、空间、核能及工业过程控制等许多领域，以进行系统分析、系统设计、分系统测试、系统功能实验及操作训练，近年来又被广泛推广应用于社会、经济、生物等非工程领域，用以进行系统的预测及运筹控制的研究。 50年代和60年代仿真主要应用于航空、航天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。在航空工业方面，采用仿真技术使大型客机的设计和研制周期缩短2

56、0%。采用仿真实验代替实弹试验可使实弹试验的次数减少80%。在电力工业方面采用仿真系统对核电站进行调试、维护和排除故障，一年即可收回建造仿真系统的本钱。现代仿真技术不仅应用于传统的工程领域，而且日益广泛地应用于社会、经济、生物等领域，如交通控制、城市规划、资源利用、环境污染防治、生产管理、市场预测、世界经济的分析和预测、人口控制等。对于社会经济等系统，很难在真实的系统上进行实验。因此，利用仿真技术来研究这些系统就具有更为重要的意义。 系统仿真的工具主要指的是仿真硬件和仿真软件。仿真硬件中最主要的是计算机。模拟计算机的人机交互性好，适合于实时仿真。改变时间比例尺还可实现超实时的仿真。数字计算机已

57、成为现代仿真的主要工具。混合计算机把模拟计算机和数字计算机联合在一起工作，充分发挥模拟计算机的高速度和数字计算机的高精度、逻辑运算和存储能力强的优点。但这种系统造价较高，只宜在一些要求严格的系统仿真中使用。除计算机外，仿真硬件还包括一些专用的物理仿真器，如运动仿真器、目标仿真器、负载仿真器、环境仿真器等。仿真软件如Flexsim包括为仿真效劳的仿真程序、仿真程序包、仿真语言和以数据库为核心的仿真软件系统。除进一步开展交互式仿真语言和功能更强的仿真软件系统外，另一个重要的趋势是将仿真技术和人工智能结合起来，产生具有专家系统功能的仿真软件。7离散事件系统系统中的状态只是在离散时间点上发生变化，而且

58、这些离散时间点一般是不确定的。离散事件系统状态变量仅仅在可数的一些时间点上才有变化，这些可改变系统状态的瞬间事变为事件。例如，打印机装配系统中，当前一道工序的半成品到达时，后面的操作工人的状态都会发生变化。在离散事件系统中，各事件以某种顺序或在某种条件下发生，并且大都是随机性的，不能用常规的方法加以研究。离散事件系统的仿真经常是面向事件的，时间并不需要按相同的增量增加。在离散系统仿真中，系统变量是反映系统各局部相互作用的一些事件，系统模型那么是反映一些事件状态的数集，仿真结果是产生处理这些事件的时间历程。8离散系统仿真离散系统仿真是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为根底

59、，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想系统进行试验研究的一门综合性技术，是对真实系统建立模型，用模型代替真实系统，并在一系列系统运行准那么的约束中，对模型进行实验，以了解系统行为或评价各种战略，从而研究系统性能的方法。9离散系统仿真的步骤如下：1问题的阐述：每一项研究都应从说明问题开始，问题由决策者提供，或由熟悉分析者提供。2设置目标及完整的工程方案：目标表示仿真要答复的问题、系统方案的说明。工程方案包括人、研究费用以及每一阶段工作所需时间。3建立模型和收集数据：模型和实际系统没有必要一一对应，只需描述实际系统的本质。最好从简单的模型开始，然后建立更复杂的模型。但是，模

60、型的复杂性和模型想要到达的研究目标相适应。违背这个原那么，只能增加建模的费用。在很大程度上，研究的目标决定了收集数据的类型。4编制程序和验证5确认：确认指确定模型是否精确地代表实际系统。它不是一次完成的，较模型和实际系统特性的差异，不断对模型进行校正的迭代过程。6试验设计：确定仿真的方案，涉及初始化周期的长度，仿真运行的长度以及重复次数。7生产性运行和分析：通常用于估计被仿真系统设计的性能测试。对仿真中所产生的数据进行分析，其目的在于预计一个系统的性能，或比较两个或多个不同系统设计性能，根据分析，确定是否需要进一步运行。8文件清单和报表结果：文件清单中应有必要的程序文件说明，使模型的用户了解程