石英钟装配线的设计与仿真

1、*大学毕业论文 石英钟装配线的设计与仿真摘要本文对石英钟的结构、流水线以及工业工程等方面的知识进行了简单的叙 述，特别对流水线平衡问题、工艺流程与模特法方面的知识进行了重点介绍。根 据实际情况确定出生产线的节拍，操作时间和每个工位的操作工人数。在生产线 设计的过程中，采用直线式流水线的设计形式，在排好各工艺流程内容的基础之 上,运用模特法对生产线每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。另外，本文对离散变量的计算机系统仿真一般过程以及eM-Pla nt软件特点进行了具体描述和详细介绍，并利用eM-Plant这一软件对石英钟生产线的运行过程进行了仿真。找出了在生产线运行过程中出现的

2、阻塞和等待问题并对此 进行了分析。通过我们的一系列设计及改进，初步的设计出一条可以顺利实现流 水线生产的石英钟生产线。关键词：MOD，生产线平衡，仿真Title : The Design and Simulationof the quartz sAssembli ng Productive Li neAbstractThis passage made the simple in troduct ion about the aspects in the structure of a quartz、process and producti on line and IE, especially fo

3、r the Producti on Line Bala nee and Modular Arran geme nt of Predeterm ined Time Stan dard. We could ascerta in out the meter of a production line, and then combined operation time with the meter to decide the nu mber of operati on workers in every labor place. In the process of the desig ning of a

4、product ion line, it adopted the straight line and used Modular Arran geme nt of Predeterm ined Time Sta ndard to an alyze every labor s operat ing actions in each place on the base of knowing the content of the process so that we could decide the operating time from each handling element. In additi

5、on, this passage described con cretely and in troduced detailed the eM-Pla nt characteristic and the simulating to scattering variable system. And it has simulated the operating process of a quartz production line with the eM-Plant。It has found the blockage and wait ing problem appeari ng in the pro

6、cess of producti on line and has an alysised them Through our range of design and improvement, the initial design could achieve a smooth product ion line of quartz clocks.Keywords： MOD , Productio n Li ne Bala nee, Simulatio n*大学毕业论文iii目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 绪论1 HY

7、PERLINK l bookmark8 o Current Document 1.1研究背景与问题的提出 1. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.2研究的目的和意义 1. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.3研究的内容1. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.4生产线发展的国内外现状 2. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 生产线设计3. HYPERLINK l bookmark18 o

8、 Current Document 2.1石英钟概述3.2.1.1石英钟的原理3.2.1.2石英钟市场的需求预测 4. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.2石英钟流水线规划4.2.2.1流水线的基本特征及分类 4.2.2.2石英钟流水线规划5. HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.3.节拍6. HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2.4基于模特法的生产线分析 6.2.4.1模特法的基本原理6.2.4.2模特法的特点8.2.4.3模特法的动作分

9、类9.2.4.4石英钟生产线各工位的 MOD分析10 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2.5生产线的平衡分析1.22.5.1生产线平衡的原则和方法132.5.2平衡率的计算1.4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.6工作研究的理论及应用 142.6.1工作研究的对象及特点 142.6.2工作研究的内容1.52.6.3工作研究的分析技术 152.6.4基于工作研究的生产线改进16 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 生产线布局设计1.9 HYP

10、ERLINK l bookmark32 o Current Document 3.1布局形式及原则1.93.1.1布局形式193.1.2布局设计的原则1.9 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 3.2石英钟生产线布局20 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 4工作台设计21 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 4.1工作面高度和宽度21*大学毕业论文 # HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 4.2作业范围

11、21 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 4.3容膝、容脚空间23 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 4.4椅面高度及活动余隙23 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 4.5石英钟组装工作台设计 24 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 5生产线仿真26 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document eM-Plant仿真软件介绍 26eM-Plant 的重要特点27

12、eM-Plant的功能和使用 28eM-Plant基本组件分类说明 .30eM-Plant 的部分特性32 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 5.2基于eM-Plant石英钟生产线仿真 335.2.1建模步骤335.2.2模型及仿真结果35 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 6 总结38 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 致谢39 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 参考文献40*大学毕业论文 1绪

13、论1.1研究背景与问题的提出伴随着WTO勺中国入世，企业也越来越融入了全球化的竞争。市场需求日趋多变， 技术进步突飞猛进。在高科技蓬勃发展的今天，市场竞争更加激烈，顾客需求趋于多 样化和个性化。在这种情况下，企业的竞争优势已不仅仅取决于产品的质量、价格、 售后服务等因素，而且在很大程度上取决于企业本身是否具有快速的市场应变能力 等，而对于制造性企业而言，全员劳动生产率水平的高低可作为一个企业生产经营管 理水平的重要经济指标之一，同时，也反映出工业工程技术在其中的应用程度， 并将 直接影响企业的竞争力。事实证明，谁能够有效的挖掘生产过程中的潜力， 提高劳动 生产率，谁将就在未来竞争中取得优势地位

14、。虽然科技在不断的进步，人类不断的创造出了一个又一个飞跃，但是时间确实我 们永恒的话题，任何科技都不能留住时间或则让时间倒流，所以珍惜时间就成了我们 生命中永恒的主题。所以作为应用于千家万户及大小工作及公共场所的石英钟就成了 提醒我们珍惜时间的必备朋友了，因此石英钟市场存在广阔的发展空间，全世界如此 大的应用量，导致了石英钟产业的飞速发展， 也随之而生了很多小的生产厂商， 然而 生产线的发展却是缓慢的，大部分还应用传统的管理运作方式。只有生产线的生产能 力与适应市场的能力得到迅速有效的发展与提高，我们才能用最经济的方法为人们提 供最高质的产品。此次研究就是要运用工业工程的思想与方法来解决石英钟

15、生产线存 在的问题。1.2研究的目的和意义基于生产线生产效率低，响应市场变化能力差的现状，对生产线进行改进，使生 产线的生产效率得到一定程度的提高，响应市场的速度得到改善。只有不断的发展与 改善，我们才能用最经济的方法为人们提供最高质的产品。 此次研究就是要运用工业 工程的思想与方法来分析石英钟生产线存在的问题， 并利用工业工程相关知识来改善 生产线。通过对现有生产线的分析与改进，能使工厂的生产效率得到提高，同时也能提高 影响市场的速度，进而提高工厂的竞争力。只有这样才能使工厂良好的发展下去。 因 此不断的对生产线进行分析与改进是工厂持续发展的首要任务，也是必要任务。1.3研究的内容本文主要应

16、对石英钟的结构和组装特性， 对石英钟生产线进行设计，利用模特法 对设计出的生产线进行分析并利用工业工程手段找出生产线存在的问题。 针对生产线 存在的问题，利用工作研究的方法对其进行分析改进，并尽量使之平衡。最后利用Em-Plant仿真软件对改进后的生产线进行仿真，通过仿真，我们能直观的看出生产线 存在的阻塞和等待情况，并对存在的问题提出改进方案，对暂时改进不了的，作一记 录，希望能在以后的工作中得到解决。 通过以上方法对整个设计的生产线进行进一步 的完善，最后得出我们的设计成果。1.4生产线发展的国内外现状几年前石英钟装配线一直沿用一种传统的管理方法。 编制装配工艺图纸以每一种 外观造型为对象

17、，进行工艺路线、装配顺序及动作分析，需要多次实践，反复推敲， 然后进行工艺文件的编制、绘图、描图等。既浪费人力，又浪费物力。但是最近的几 年，随着流水线生产的普及化，各公司生产线的发展十分迅速，都在不断的运用新的 生产运作模式，生产效率和响应市场的速度都得到了很大程度的提高。我们所设计的生产线采用流水线式生产，每个工位的分配均应达到流水线生产的 平衡要求，利用eM-Plant仿真软件对我们设计的生产线进行仿真，以到达充分利用 人力、物力等资源，以提高生产效率，降低生产成本，使企业具有较强的竞争能力。2生产线设计2.1石英钟概述石英钟一种计时的器具。提起时钟大家都很熟悉，它是给我们指明时间的一种

18、计 时器具，我们每天都用得到它。在日常生活中，时钟准到 1秒，就已经足够了。但 在许多科学研究或工程技术的领域中对钟点的要求就要高得多。 石英钟正是根据这种 需要而产生的。它的主要部件是一个很稳定的石英振荡器。 将石英振荡器所产生的振 荡频率取出来。使它带动时钟指示时间这就是石英钟。目前，最好的石英钟，每天的计时能准到十万分之一秒.也就是经过差不多270年才差1秒。但在科学发达的今 天，这种石英钟已为比它还要精确得多的其他类型的时钟所替代。石英钟的组成包括以下部件：主框架、玻璃面、正负极电源片、时针、分针、秒 针、顶帽、振荡器、内部支架以及八个传动齿轮和四个外部紧固螺丝。2.1.1石英钟的原理

19、石英晶体传感器的核心是传感元件一压电石英晶片，其工作原理是压电效应，即 石英晶体在某些方向受到机械应力后，便会产生电偶极子；相反，若在石英某方向施以电压，则其特定方向上会产生形变，这一现象称为逆压电效应。若在石英晶体上 施加交变电场，则晶体晶格将产生机械振动，当外加电场的频率和晶体的固有振荡频 率一致时，则出现晶体的谐振。由于石英晶体在压力下产出的电场强度很小，这样仅需很弱的外加电场即可产生形变，这一特性使压电石英晶体很容易在外加交变电场激 励下产生谐振。其振荡能量损耗小，振荡频率极稳定，这些再加上石英优良的机械、 电气和化学稳定性，使它自40年代以来就成为石英钟、电子表、电话、电视、计算 机

20、等与数字电路有关的频率基准元件。石英晶体具有一个有趣的特性，就是指在一侧导入正电流，同时在另一侧导入负 电流后，负电流一侧会收缩并弯曲成 U字形。如果定时交替在石英晶体两侧导入正、 负电流，石英晶体就会产生振荡。石英晶体就是根据这种振荡计时的。 个人电脑内置 的石英晶体每秒振荡1431万8180次。石英钟的工作原理就是如此。问题就在于石英晶体在品质上存在缺陷。品质差就很难按照正确的振荡数振荡。天然 石英晶体的杂质含量和形态等大多并不统一，因此就要使用人造石英晶体。不过，均匀地进行石英生产难度很大。精度高则每秒误差在正负10万分之一秒以内，精度低每秒误差甚至达到1万分之一秒。1万分之一秒也许感觉

21、并不大，但是从计算上来讲， 每天的误差就是8.64秒，而1个月则会相差4分钟。石英手表不准也是这个原因。令人苦恼的是，石英晶体有一个性质是温度越高， 误差就越大。由于个人电脑中 有很多发热元件，因此个人电脑时钟更容易走时不准，根本无法与石英手表相提并论。2.1.2石英钟市场的需求预测在市场调查的基础上，结合有关部门提供的信息，综合相关的资料，用科学的方 法估计和预测未来的市场趋势，如图 2-1：量求需2010年2011 年2012年2013年2014年图2-1 2010-2014市场需求预测2.2石英钟流水线规划流水线型生产是指加工对象按事先设计的工艺过程依次顺序地经过各个工位（工作地），并按

22、同意的生产节拍完成每一道工序的加工内容的一种生产组织方式。这是 一种连续的，不断重复的生产过程。在 20世纪之初，亨利 福特成功的将专业化分 工”和 作业标准化”的原理运用到汽车装配，创造了世界上第一条汽车装配流水线， 使生产效率大幅度提高，从而导致福特汽车的成本10年间从每辆2000美元下降到263美元。可以说流水线生产方式拉开了现代工业化生产的序幕。2.2.1流水线的基本特征及分类1）工作的专业化程度高，按产品或加工对象组织生产。2）生产按节拍进行，各工序同期进行作业，重复相同的作业内容3）各道工序的单件作业时间与相应工序的工作地（或设备）数比值相等。4）工艺过程是封闭的。即加工对象全部在

23、线上连续加工，不接受线外加工，且 工作地（设备）按工艺顺序成现状连续排列，加工对象在工序间单向流动，各工序作 业有先后顺序约束，生产过程连续而均衡地进行。流水线可以按不同的观点进行分类按功能的多少来分1）单功能流水线：只能完成一种固定功能的流水线。2）多功能流水线：流水线的各段可以进行不同的连接，从而实现不同的功能。 例如：TI ASC的多功能流水线按同一时间内各段之间的连接方式来分1）在同一时刻，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。在静态流水 线中，只有当输入时一串相同的运算操作时，流水的效率才能得到发挥。2）在同一时刻，流水线的各段可以按不同功能的连续方式工作。这样就不是非 得相同

24、运算的一串操作才能流水处理优点：能提高流水线的效率缺点：会使流水线的控制变得复杂按照流水线的级别来分1）部件级流水线（预算操作流水线）：把处理机的算术逻辑部件分段，使得各种 数据类型的操作能够进行流水2）处理机级流水线（指令流水线）：把指令的解释执行过程按照流水方式进行处 理。例如：DLX的基本流水线把指令解释过程分解为：取指令，指令译码，执行， 访存，写回。3）处理机间流水线（宏流水线）：它是指由俩个以上的处理机串行的对同一数据 流进行处理，每个处理机完成一项任务。按照数据表示来分标量处理机：不具有向量指令和向量数据表示，仅对标量进行流水处理的处理机。向量处理机：具有向量指令和向量数据表示的

25、处理机按照是否有反馈回路来分1）线性流水线：流水线中的各段串行连接，没有反馈回路。2）非线性流水线：流水线中的各段除有串行连接外，还有反馈回路按照流动是否可以乱序来分1）顺序流动流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序相 同。2）异步流动流水线（乱序流水线）：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务 流入的顺序不同。2.2.2石英钟流水线规划现在，众多企业中福特建造的单一流水线已不能满足当今时代企业的精益制造的 需求，人们开始对流水线的大规模生产进行反思， 作为工业经济时代现代化大工业象 征的流水生产线”正在被新的分工不细，机械化和自动化水平不高的细胞生产方式 （即单元式生产）所

26、取代。在那些毅然采取果断措施 ，淘汰沿用了几十年的流水生产线，积极采用细胞生产方式的企业中， 基本都是国外知名企业。实施这种生产方式转 型最早和最著名的是索尼公司，早在1989年索尼的美浓加茂工厂就淘汰了流水生产线，开始了新的“细胞生产方式”的探索，在日本的大企业里面可谓先驱。松下电器 公司也不甘落后，到2002年1月已完成这种生产方式转型的工厂占 90%，现阶段已 全部完成转型。目前在日本的手机电脑复印机印刷机录像机显微镜医疗器械汽车零部 件机械零部件机车木工缝纫等众多行业中都能找到用细胞生产方式取代流水线的实 例。日本的这种全面的转型引起了欧美国家的关注。在上个世纪90年代，一批科学家和技

27、术人员就开始对日本的这种现象进行研究，不仅对该生产方式进行了全面系统的归纳，也提出了先进的理论模型。如今我们所设计的石英钟生产线以实现流水线生 产为主旨，达到较高的平衡率为目的，完全实现一个流的生产为要求。 使设计出的石 英钟生产线可以满足现实生产的需要，使企业节省人力物力，在瞬息万变的市场中具 有较高的竞争力。2.3节拍节拍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，则节拍指俩皮产品 之间的时间间隔。通过我们对市场的调查预测可知，

28、2010年的市场需求大约为160W,通过之前得 生产分析，我们得知生产的废品率大约为 0.05%，所以我们拟定公司今年的计划产量 为168万台，全年生产，扣除节假日及双休日，我们按一年 250天计算。工作日实行 8小时工作制度，考虑到生产过程中的空闲时间及准备时间及宽放时间等，实际工作 时间大约为7.5小时，所以我们按7.5小时计算。由公式，产能=OT/CT（式中，OT为每日运转时间；CT为节拍）可计算出生产节拍。0T=7.5*3600=27000日产能=1680000/250=6720 台所以可以得到 节拍CT=OT/日产能=27000/6720=4s由于我们已经考虑了生产线操作过程中的宽放

29、时间，所以在以后的计算中我们不再考虑宽放时间。用MOD法算出的正常时间就为我们的操作时间。2.4基于模特法的生产线分析2.4.1模特法的基本原理模特排时法（简称模特法或MOD法）由澳大利亚预定时间标准研究协会开发， 属通用型和功能型第二水平。该系统是在车间环境进行测试的， 使用结果与MTM-1、 MTM-2比较，效果良好，于1966年公布，并得到广泛应用。该方法主要依据美国人 西格所创立的动作时间分析法，动素划分及时间表示方法比较容易学习及应用。MOD 法主要基于以下假设（基本原理）。1）所有人力操作时的动作均包括一些基本动作。模特法把生产实际中的操作动 作作归纳为21中基本动作。2） 人们在

30、做同一基本动作时（在操作条件相同时），所需要的时间大体相等（误 差在10%左右）。这样，可以不用通过实际操作测量，只需对作业进行分析、计算，便可以确定作业所需的时间值，编写作业规程。3）人体的不同部位做动作时，其最快速度所需时间与正常速度所需的时间之比， 大体相似。如手移动（1040cm）,其移动动作速度的比值（最快速度与正常速度之 比）为0.57;有障碍物（障碍物高度1327mm）时的移动速度之比为0.59:;上身往 复弯曲动作速度之比为0.51;反复做、站立的动作速度之比为0.59；弯腰动作的速度 之比为0.50；屈膝动作速度之比为0.47；这里所说的正常速度是指处于严格监督下， 从事无刺

31、激性奖励的操作者的平均动作速度。在不同距离情况下，最快动作速度与正 常动作速度所需时间之比接近一常量。4）人体不同部位做动作时，其动作多需时间合成比例。要达到的距离同所使用的身体部位之间存在着密切的关系，又前述分析可知，俩个动作的最快速度多需时间 之比，等于这俩个动作的正常速度所需时间之比，即不同部位动作所用的时间成正比。 实践表明，其他部位动作1次所需的时间均为手指动作所需时间的整数倍。模特法在人体工程学实验的基础上， 根据人的动作级次，选择一个正常人的级次 最低、速度最快、能量消耗最少的手指一次动作的时间消耗值，作为它的动作时间， 定为1MOD。相当于手指移动 2.5cm的距离，平均动作所

32、需的时间为0.129s,即1MOD=0.129。模特法的21种动作都以手指动作一次（移动约 2.5cm）的时间消耗值 为基准进行实验、比较，来确定各动作的时间值。模特排时法的基本图如图2-2所示。佯賣的.| MSTXfltKtS 力畀佯図鶴它踰柞io*SffiEE用却股力 室婷獰極馬运劝图2-2模特排时法ct1=129 a1、=7.75MO O1 m I n *6i? MOD242模特法的特点1）模特法将动作归纳为21种，分类简单、易记，不像其他方法有几十种、甚至 100种。可见大幅度减小分析时的工作量，是研究成本大幅度下降。21种动作分为俩 大类，上肢基本动作11中，下肢和腰基本动作4种。辅

33、助动作（附加动作）6种。2） 以手指动作一次（移动 2.5cm）所需时间作为动作时间单位，其他部位动作 时间是手指动作时间的整数倍。在模特法的21种动作中，不相同的时间值只有“0 1、 2、3、4、5、17、30”八个，而且都是整数。因而具有连续性、系统性，应用起来简单方便。3）模特法把动作符号与时间值融为一体， 动作符号的数值也就是动作的时间值。这样只要有了动作表达式，就能很快计算出动作的时间值，所以记忆方便。如G1表示简单抓取动作，同是也表示了时间为 1MOD=1*0.129s=0.129s。4） 方法容易掌握，应用范围广，实用精度较高。MOD法简单，培训时间短，企业自己就可以进行培训活动

34、。不论是技术人员、管理人员，还是生产工人，都可以利 用MOD法算出动作时间。另外，该方法应用范围较广，生产、工艺、设计、管理及 办公事务部门的各项工作都可以应用，特别是用以制定标准时、作业改进、标准作业 评价、平整流水线等方面具有明显作用。243模特法的动作分类模特法共有21种基本动作，上肢动作共11种，下肢动作、其他动作及附加因素 动作共10种，具体划分如表2-1所示。表2-1模特法动作分类在 工 厂 中 常 见 的 操 作 动 作肢动作（基本 动作）移动动作移动动作M1手指动作注1、注2：需要注意的动作独：只有在其他动作停止的场合独立进行着往：往复动作，即 复一次回到原来状M2手腕动作M3

35、小臂动作M4大臂动作反复多次的 反射动作M5伸直的手臂 （M,M1,M2,M3）终结动作触摸动作、抓握动作G0碰、接触G1简单地抓G3 （注）反复的 抓放置动作P0简单放置P2 （注1）复杂的 抓P5 （注2）组装其他动作下肢动作F3踏板动作W5走步动作附加因素L1重量因素其他动作E2 （独）目视R2 （独）校正D3 （独）单纯地判断和反应A4 （独）按下C4旋转动作B17 （往）弯体动作S30 （往）起身坐下1）上肢动作（11种）：上肢动作包括移动动作和终结动作。移动动作：移动动作共有5种，分别为手指动作 M1、手腕动作M2、前臂动作 M3，上臂动作 M4及伸直手臂动作 M5。移动动作的多次

36、重复动作为 M1/2、M1、 M2、M3。M5不会出现重复动作。终结动作：终结动作是指移动动作的终结动作。 操作者在作业过程中移动手或手指不是去抓取就是放置物体，所以终结动作由抓取、放置动作组成。其中抓起动作G有3种，根据其动作的特点分为：接触 GO、简单的抓G1、复杂的抓G3。放置动作 P也有3种，根据放置的特点又分为：简单放置 P0、较复杂的需要注意力的放置P2、 复杂的需要注意力的放置P5.2）身体及其他动作（10种）：包括下肢和腰的动作、附加因数及动作。下肢和腰的动作：包括足踏动作 F3、走步动作 W5、弯体动作B17 （往复）、坐 下起身动作S30。附加因数动作：包括重量因数 L1、

37、目视动作E2、校正R2、单纯地判断和反应 动作D3、按下动作A4、旋转动作C4。2.4.4石英钟生产线各工位的 皿0员析我们先拟定现有石英钟生产线以每种部件为一个安装工位，根据模特法法原理， 充分利用以上介绍的模特法分析技术，对所研究的石英钟生产线中的每个工位进行分 析，列出动作分析式及工作次数。分析计算出其 MOD数并进一步计算出每个工位所 需的时间，如表2-2至2-6所示。表2-2工位1的模特法分析作业内容拿取主框架并检验 其是否合格疋 员1MOD数30工位序号1操作者时 间3.87左手动作MOD数右手动作动作叙述分析式次数次数分析式动作叙述弯腰拿主框架B17M3G11211B17M3G1

38、弯腰拿主框架将主框架移动 工作台上M4P0141M4P0将主框架移动 工作台上检查主框架是 否有缺陷M2D3151M2D3检查主框架是 否有缺陷表2-3工位2的模特法分析作业内容安装正负极电源片疋 员1MOD数30工位序号2操作者时 间3.87 :左手动作MOD数右手动作动作叙述分析式次数次数分析式动作叙述伸手拿电源片1M3G1141M3G1伸手拿电源片2将电源片1移 动到安装位置M3P0151M3P2伸手到电源片1的安装位置安装电源片1P5A4191P5A4安装电源片1移动到电源片2安装位置M3P0131M3P0移动到电源片2安装位置安装电源片2P5A4191P5A4安装电源片2表2-4工位

39、3的模特法分析作业内容检验振荡器是否合 格并安装疋 员1MOD数30工位序号3操作者时 间3.87左手动作MOD数右手动作动作叙述分析式次数次数分析式动作叙述伸手拿去振荡 器M3G1141M3G1伸手拿去检验 电阻表触针将振荡器放在 工作台上M3P0131M3P0将触针拿到振 荡器上方从右手接过电 阻表触针AM3G1141H给左手递电阻 表触针A将触针A放到 振荡器端M2P0121M2P0将触针B放到 振荡器端检查是否合格E2D315r 1E2D3检查是否合格:将振荡器移到 安装位置M3P0151M3P2放回电阻表触 针安装振荡器到 指定位置M2P5171H按住主框架表2-5工位4的模特法分析

40、作业内容安装齿轮1疋 员1MOD数16工位序号4操作者时 间2.07左手动作MOD数右手动作动作叙述分析式次数次数分析式动作叙述等待H14P 1M3G1伸手拿齿轮1安装主框架等 待HH131M3P0将齿轮1拿到 安装位置同上H191P5C4安装齿轮1表2-6工位18的模特法分析作业内容出厂前检验疋 员MOD数30工位序号18操作者时 间3.87左手动作MOD数右手动作动作叙述分析式次数次数分析式动作叙述打开电池盖M2G3 :15P 1M3G1伸手拿电池等待H131M3P0把电池拿到待 安装位置按住石英钟H171M2P5按电池观察是否正常+上r. 走针E2D3151E2D3观察是否正常 走针伸手

41、拿检查结 果标签M3G1141M2G1取出电池贴标签M2P0121H按住主框架1送到分类处M3G1141M3G1送到分类处通过对每个工位进行模特法分析，我们可以得到生产线上所有工位的工作时间,如表2-7:表2-7各工位工作时间工位序号工作内容工作状况及 所需工具MOD数工位人数所需时间1弯腰拿主框架 并检查其是否 合格手工操作3013.872安装正负极电 源片手工操作3013.873检查振荡器是 否正常并安装手工操作 电阻表3013.874安装齿轮1手工操作1612.075安装齿轮2手工操作1612.076安装齿轮3手工操作1612.077安装齿轮4手工操作1612.078检查内部支架 是否完

42、好并安 装手工操作2613.369安装齿轮5手工操作1612.0710安装齿轮6手工操作1612.0711安装齿轮7手工操作1612.0712安装齿轮8手工操作1612.0713检查后盖是否 完好并安装手工操作2613.3614安装时针手工操作1612.07 :15安装分针手工操作1612.0716安装秒针和顶 帽手工操作2413.1017安装玻璃面并 上禁锢螺丝手工操作 螺丝刀5827.49/2=3.7518质量检验并贴 分类标签手工操作3013.872.5生产线的平衡分析生产线平衡即使对生产的全部工序进行平均化， 调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近，它是生产流程设计与作业标准化必须考

43、虑的最重要的问题。 生产线平衡的目的是通过平衡生产线使得现场更加容易理解一个流”的必要性以及 单元生产”（Cell production）的编制方法，它是一切新理论新方法的基础。生产线平衡的意义如下：1）提高作业人员及设备工装的工作效率。2） 降低单件产品的工时消耗，降低成本（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。5）通过平衡生产线可以综合应用程序分析、动作分析、规划分析、搬运分析、时间分析的全部IE手法，提高全员综合素质。2.5.1生产线平衡的原则和方法生产线平衡的基本原则是通

44、过调整工作的作业内容来使各工序作业时间接近或减少这一偏差。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基本是科学管理的原则下进行的；当生产线的平衡率在85%以上的时候，可以认为生产线基本实现了一个流”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。其装配线和加工线 的生产几乎同步进行，使产品实行单件

45、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，现有生产线的平衡率不能满足我们的生产要求， 是一条不符合流水线生产 条件的生产线，我们所设计的生产线要达到一定程度上的平衡生产要求，即达到85%以上的生产线才是我们所可以认同的生产线。因而我们要对我们的生产线进行改进， 进而提过其生产率，达到我们的要求（85%以上）。生产线平衡的方法1）首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善，作业改善的方法，可参照程序分析的 改善方法及动作分析、工装自动化等IE方法与手段；2）

46、将瓶颈工序的作业内容分担给其他工序；3）合并相关工序，重新排布生产工序，相对来讲在作业内容较多的情况下容易 平衡；4）分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其他工序当中去；5）增加作业人员，只要平衡率提高了，人均产量就等于提高了，单位产品成本 也随着下降。2.5.2平衡率的计算要衡量生产线平衡状态的好坏，必须设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或 平衡损失率，以百分率表示。首先，要明确一点，虽然各工序的工序时间长短不同， 但如前所述，决定生产线的作业周期的工序时间只有一个，即最长工序时间Pitchtime，也就是说Pitch time等于节拍（cycle time）。另外一种计算方法同样可以得

47、到 cycle time，即由每小时平均产量，求得一个产品的CT。1）生产线的平衡率计算公式平衡率=【工序时间总和/ （工位数*CT）】 *100=【刀ti/ （工位数*CT）】 *1002）生产线的平衡损失率计算公式：平衡损失率=1-平衡率3）对现有的石英钟生产线进行平衡率的计算：工序时间总和 =3.87+3.87+3.87+2.07+2.07+2.07+2.07+3.36+2.07+2.07+2.07+2.07+3.36+2.07+2.07+3.1 0+7.49+3.87=53.49工位数=18CT=7.49根据公式得到，现有石英钟生产线的平衡率 =53.49/ （18*7.49） =40

48、%2.6工作研究的理论及应用工业工程的核心是降低成本.提高质量和生产率，工作研究是工业工程体系中最 重要的基础技术。起源于泰勒提倡的时间研究”和吉尔布雷斯提出的 动作研究”。时间研究”是用科学法则代替经验法则，确定一名工人每日公正合理的作业量，并采用秒表测定，制定工时定额。动作研究”是通过研究改进操作和动作方法，提高生产效率。直到1930年以后，双方协会都认识到了 时间研究”和 动作研究”是相互联系， 不可分割的。于是，1936年俩学会合并为 美国企业管理促进协会”（S.A.M），时间 研究和动作研究结合为一体。随着动作研究技术不断发展，进一步延伸到对操作和作 业流程的研究，逐步形成了 方法研

49、究”的完整体系，时间研究的技术也日趋丰富和完 善，尤其是20世纪40年代以后，出现了众多的预定时间标准，它们可以说是动作研 究和时间研究的完美结合。到40年代中期，时间研究”则更名为 作业测定”至此， 方法研究”与 作业测定”俩部分结合在一起统称为 工作研究”2.6.1工作研究的对象及特点工作研究的对象是作业系统。作业系统是为实现预定的功能，达成系统的目标，由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”或 服务”作业系统主要由材料、设备、能源、方法和人员等五方面的因素组成。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，成本，柔

50、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；成本是指变换过程中各项消耗的总 和，他反应出作业系统运行的经济性。作业活动的时间，质量，成本和柔性根据检测结果再反馈到作业系统，进行控制和调整，使作业活动按预定目标进行。柔性是指 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。工作研究又称为基础IE，最显著的特点是：只需很少的投资或不需要投资的情 况下，通过改进作业流程和操作方法，实行先进合理的工作定额，充分利用企业自身 的人力、物力和财力等资源，走内涵式发展的道路，挖掘企业内部潜力，提高企业的 生产效率和效益，降低成本，增

51、强企业的竞争能力。我国于发达国家比较，在科学技术和管理上都落后于发达国家， 相对来说，管理水平 更落后。自20世纪80年代以来，一些部门和企业开始学习和应用 IE的基本原理和 方法，取得了显著的效果。深圳富士康集团公司等运用 IE进行流程优化、制定标准 工时定额和现场改善，取得了较大的成绩。262工作研究的内容工作研究包括方法研究与作业测定两大技术。 方法研究在于寻求经济有效的工作 方法，主要包括程序分析，作业分析和动作分析。而作业测定是确定各项作业科学合 理的工时定额，主要包括秒表测时，工作抽样，预定动作时间标准法和标准资料法。 运用这些技术来考查生产和管理工作，系统地调查研究影响生产效率和

52、成本的各种因 素，寻找最令人愉快的工作方法和最科学，最合理的工作时间，不断改进和完善，保 证人员、物料等资源的有效运作，达到提高生产率，降低成本的目的。工作研究中的方法研究和作业测定两种技术密切相关。方法研究着眼于对现有工作方法的改进，其实施效果要运用作业测定来衡量，而作业测定时努力减少生产中的 的无效时间，为作业制定标准时间。在进行工作研究时，一般是先进行方法研究，制 定出标准的作业方法，然后再测定作业时间。作业测定要以方法研究所选择的较为科 学合理的作业方法为前提，并在此基础上制定出标准作业定额； 而方法研究则要用作 业测定的结果作为选择和评价工作方法的依据。因此，两者是相辅相成的。263

53、工作研究的分析技术工作研究常用的分析技术是 “5W1”“ECRS四大原则”加一表。“ 5W1H提问技术是指对研究工作以及每项活动从目的、原因、时间、地点、人 员方法上进行提问，为了清楚地发现问题可以连续几次提问， 根据提问的答案，清楚 问题所在，并进一步探讨改进的可能性。由于前5个提问英语单词的首字母都含有 “W , 而最后一个提问的首字母为“ H；因此，常称之为“ 5W1H 提问技术。也有人称之为“6W提问技术。“5W1H提问方法如表2-8所示。表2-8 5W1H提问技术考察点第一次提问第二次提问第三次提问目的做什么是否必要有无其他更合适的对象原因为何做为什么要这样做H是否不需要做:时间何时

54、做为何需要此时做有无其他更合适的时 间地点何处做为何需要此处做有无其他更合适的地占八、人员何人做为何需要此人做有无其他更合适的人方法如何做为何需要这样做有无其他更合适的方 法与工具表中前俩次提问在于弄清问题的现状，第三次提问在于研究和探讨改进的可能 性，而改进是常遵循ECRS四大原则。E(Eliminate)，即消除。在经过 做什么”、是否必要”等问题的提问，而答复 为不必要则予以取消。取消为改善的最佳效果，如取消目的，取消不必要的工序、作 业和动作等以及取消不需要的投资等，取消时改善的最高境界。C (Combine),即合并。对于无法取消而又必要的动作，看能否合并，以达到省 时简化的目的。如

55、合并一些工序和动作，或将原来有多人进行的操作，改进由一人或 一台设备完成。R( Rearrange，即重排。不能取消或合并的工序，可再根据何人、何事、何时”三提问进行重排，使其作业顺序达到最佳状况。S(Simple)，即简化。经过取消、合并和重排后的工作，可考虑采用最简单、最 快捷的方法来完成、如增加工装夹具、增加附件、采用机械化或自动化等措施，简化 工作方法，使新的工作方法更加有效。改善时一般遵循对目的进行取消，对地点、时间、人员进行合并和重排，对方法 进行简化的原则。具体运用情况如表 2-9所示。表2-9 ECRS运用情况原则目标实例取消Elimi nate是否可以不做 如果不做将会怎么样

56、省略检杳通过变换布局省略搬运合并Combi ne2个及以上的工序内容是否可以 合并起来同时进行2个及以上的加工作业 同时进行加工和检杳作业重排Rearra nge是否可以调换顺序更换加工顺序提高作业效率简化Simple是否可以更简单进行流程优化 实现机械化或自动化一表”称为检查分析表，如动作改善检查表、物流改善检查表等。2.6.4基于工作研究的生产线改进由我们之前对石英钟生产线的模特法分析我们可以知道，原有生产线的工位操作 时间差别较大，而且生产线并未达到我们的平衡要求，部分工位操作人员只是单手工 作，有一只手是空闲的，这点是不符合我们的操作要求的。所以我们要改进生产线每 个工位的操作内容，使

57、部分操作人员的单手操作改为双手同时操作， 以提高我们的生 产率和流水线的平衡率。现在我们要运用ECRS原则及5W1H六大提问技术对其装配线进行优化平衡， 提问举例如下：问：安装齿轮1和安装齿轮2能否让一个人来同时操作？答：可以。问：安装时针和安装分针能否让一个人来同时操作？答：可以。最后我们得到的结论是工位 4和工位5合为一个人操作，工位6和工位7合为一 个人操作，工位9合工位10、工位11和工位12、工位14和工位15都合为一个人同 时操作。通过一上改进，我们得到新的工艺流程如表表 2-10所示。表2-10改进后工位情况工位序号工作内容工作状况及 所需工具MOD数工位人数所需时间1弯腰拿主框

58、 架并检查其 是否合格手工操作3013.872安装正负极 电源片手工操作3013.873检查振荡器 是否正常并 安装手工操作 电阻表3013.874安装齿轮1 和齿轮2手工操作2513.235安装齿轮3 和齿轮4手工操作2513.236检查内部支 架是否完好 并安装手工操作2613.367安装齿轮5 和齿轮6手工操作2513.238安装齿轮7 和齿轮8手工操作2513.239检查后盖是 否完好并安 装手工操作2613.3610安装时针和 分针手工操作2513.2311安装秒针和手工操作2413.10顶帽12安装玻璃面 并上禁锢螺 丝手工操作 螺丝刀5827.49/2=3.7513质量检验并 贴

59、分类标签手工操作3013.87合计3791445.2由以上的工序安排我们得到改进后的平衡率：平衡率=【工序时间总和/ （工位数*CT）】 *100=46/（ 13*4）*100%=88.46%改进后的平衡率大于了 85%,可以实现流水线生产，基本满足了我们的生产要求。 所以我们的分析计算及改进达到了我们预期的目的。由以上分析得知，此生产线的节拍为 3.87s,这比满足我们产能要求的生产节拍4s稍小一些，这样既可以排除外界影响因数对我们产能造成的影响，从而减少误差， 也没比我们计算的节拍大太多，不至于空闲太多的时间，以造成人员上的浪费。这样 我们可以保证生产的顺利进行，也达到了充分利用资源的经济

60、目的。 从而证明我们的 分析计算及改进在一定程度上是成功的。企业实际生产中，生产线产能平衡率是评定生产线优劣的重要指标。本文运用ECRS原则、5W1H技术和人-机操作分析方法对本企业石英钟生产线中的关键工段进 行分析；并对瓶颈工序、不规则操作和不合理的动作等问题提出了改进优化方案。对改进前后的方案进行了对比分析，改进后的生产线平衡率提高了48%，定员减少5人，实践证明改进效果明显。3生产线布局设计3.1布局形式及原则3.1.1 布局形式设施布置的形式可分为产品原则布置、工艺原则布置、成组原则布置和固定式布 置四种形式。每一种设备布置形式各有特点，分别适应不同的生产类型。产品原则布置也称为流水线