【《某电池企业铅酸蓄电池装配线平衡分析及优化方案设计》16000字（论文）】

某电池企业铅酸蓄电池装配线平衡分析及优化方案设计摘要本次设计以天能电池（芜湖）公司生产线为研究主题，对铅酸蓄电池装配线进行了生产线平衡分析，并运用工业工程的知识得出相应的解决方案。整理生产线的相关产品以及生产工序流程，使用传统工艺应用程序分析法可以进行研究分析，用秒表测时法测量出每个工序完成单个作业所需要的时间，计算出电池装配生产线优化前的生产发展平衡率，通过Flexsim仿真软件建立数据模型，进行分析改良，找出存在的问题，并确认瓶颈工序；然后从工艺程序分析、6S现场安全管理、流程程序分析、双手作业成本分析等四个维度分别对加工方法操作、现场摆放、搬运和等待浪费情况以及瓶颈工序四个经济方面设计不断优化解决方案从而得出改善方法。关键词：工业工程；生产线平衡；瓶颈工序；Flexsim目录1. 绪论 31.1论文研究背景与意义 31.1.1论文研究背景 31.1.2研究意义 31.2文献综述 41.2.1国内外研究现状 41.3.1研究思路 41.3.2研究内容与框架 61.4本章小结 62.相关理论综述 72.1生产线平衡相关理论 72.1.1生产线平衡的基本概念 72.1.2生产线平衡的改善方法 72.1.3生产线平衡的评价体系 82.2工业工程相关理论 92.2.1程序分析 92.2.2“5W1H”分析框架 102.2.3ECRS改善原则 112.3Flexsim仿真建模理论 112.3.1Flexsim仿真基本理论 112.3.2Flexsim仿真优点 112.4本章小结 123.天能电池（芜湖）公司装配生产线现状分析 123.1天能电池（芜湖）公司概况 123.2电池装配生产线优化前分析 123.2.1作业时间测定 123.2.2流程程序分析 153.2.3铅酸电池装配生产线评价 173.3Flexsim生产线仿真建模 183.3.1建立Flexsim仿真模型 183.3.2运行装配生产线仿真模型 213.3.3仿真结果分析 223.4本章小结 234.天能电池（芜湖）公司装配生产线优化分析 244.1电池装配生产线优化思路 244.2天能电池（芜湖）公司电池装配生产线优化设计方案 244.2.1电池装配生产线工艺程序优化 244.2.2电池装配生产线6S现场管理优化 284.2.3电池装配生产线流程程序优化 294.2.4电池装配生产线瓶颈工序优化 324.3本章小结 365.天能芜湖电池装配生产线优化后效果分析 375.1优化后生产线Flexsim仿真模型分析 375.1.1建立优化后的生产线Flexism仿真模型 375.1.2优化后的生产线仿真结果分析 375.2优化后生产线评价 385.3本章小结 386.总结与展望 396.1总结 396.2展望 40参考文献 40绪论1.1论文研究背景与意义1.1.1论文研究背景随着全球经济快速发展,由于产品技术革新速度的加快,企业之间的竞争方式也从根本上发生了改变,精益生产管理结合IE理念的管理模式在企业中越来越重要,也成为了当今企业竞争的重要方面,同时生产线平衡的应用得到越来越多企业的关注,生产线平衡做的越好的企业,往往在竞争中处于优势。天能电池（芜湖）有限公司主要为电动二轮车、三轮车生产铅酸蓄电池，各个厂房生产线主要采用的是皮带流水装配线。较低的生产线平衡率导致芜湖基地的年总收益相对比其他基地来说总是处于落后的位置，严重影响了公司的竞争力。生产线平衡率低下会对公司造成的影响如下：●造成等待浪费和人工工时浪费：各车间生产作业时间不均衡，部分车间限制时间过长。●生产效率低下，导致生产线产能降低，往往需要加班才能达到任务需求，增加了人工成本。●资源利用率低。与其他基地相比，芜湖基地需要投入更多的资源来完成等量的航运需求，这就提高了公司的成本。●无法按客户需求实施节拍式生产，导致对客户需求响应低下。1.1.2研究意义研究生产线平衡对于企业的生产具有非常重要意义，主要体现在：●生产线平衡研究有利于提高生产线的平衡率、提高生产量、提高资源的利用率、降低单件产品人工工时，从而降低公司的劳动报酬成本。对于一个制造业企业来说,拥有一套完整的生产线平衡体系可以提高工作效率,能够根据实际的市场需求进行生产。●针对企业的特点，结合企业的自身条件进行研究可以快速有效的提高生产线的平衡率，改善员工的工作效率，能够有效的解决企业生产过程中各种技术的瓶颈，根据自身条件以及特点创建相对应的生产方式，提高企业生产效率。●建立一套完整的适合企业自身情况的生产线平衡方法对企业来说，可以更好地实现一流生产。在实施了一流生产后，整个流水线将达到最短生产周期，从而更加及时的发现问题。●生产线平衡改善可以运用工艺程序分析、流程程序分析、6S现场管理、双手作业分析等IE手法，从而提高生产线改善人员的综合素质。本文采用作业测定、ECRS分析法、PDCA循环对生产线平衡进行改善，取得了很大的成效，使生产线平衡率超出了公司期望值，确保企业实现优化生产线有了强有力的根据，帮助其提升管理工作效率，降低企业成本。1.2文献综述1.2.1国内外研究现状VinaCD和RobertsS.D.（1970）研究出了一种可以对混合流水线进行平衡的整体规划模型[1]。JJL等（2019）提出一种分支定界算法，用以解决拆卸生产线的产线平衡问题，该算法在较短的时间内最优的解决问题[2]。线平衡研究由来已久，但已知国内专家学者将在21世纪引入线平衡优化并进行深入研究。任艺佳（2020）通过对生产线进行作业测定测量出工序的作业时间，再使用双手作业分析方法、启发式平衡算法降低瓶颈工序时间，得到最少工作站数[3]。黄云笑(2020)通过对瓶颈工序识别和分析，结合精益生产ECRS手法进行改善[4]。刘洋(2020)运用秒表时间研究、人机操作分析法、动作分析法确定生产工艺、生产流程以及生产线工位的分布情况，使用操作分析法重点分析瓶颈工序的标准时间，合理的分配人机工作时间[5]。周海波(2019)通过仿真软件VC对中集车辆涂装生产线的现状进行分析，综合运用相关的工业工程理论，通过离线仿真方法找到合适的节拍，降低生产成本[6]。陈子旸(2019)分析当前生产线平衡研究现状，以及平衡方法方式，提出合理化的解决方案，提升企业的市场竞争力[7]。孙建华(2004)等从生产线均衡性的概念出发，分析了实现生产线平衡的传统工业工程基本手法和方法，揭示企业“5S”活动和目视管理与均衡生产的关系[8]。1.3研究思路与内容1.3.1研究思路本设计根据天能电池芜湖公司铅酸蓄电池装配线进行平衡优化研究，对装配生产线出现的问题进行分析，根据在厂区现场观察到的装配线的所有工序的组成，叉车搬运的路线构成，以及在制品堆放地点，原材料和工具的摆放方式等初步猜想该生产线的最大问题，再通过采集各工序时间，计算工序标准时间，计算生产线平衡率和平滑指数确定其中的主要问题所在。以工业工程理论为基础对生产线进行工艺流程和流程程序的改善，使用6S现场管理办法和双手作业分析对瓶颈工序进行改善，最后使用Flexsim仿真模型软件进行改良效果评价，总结本次生产线平衡设计的效果。提出问题铅酸电池装配生产线平衡率现状分析提出问题铅酸电池装配生产线平衡率现状分析确定研究对象确定研究对象阅读相关文献收集相关资料阅读相关文献收集相关资料阿斯顿计算生产线平衡率生产线仿真建模分析计算生产线平衡率生产线仿真建模分析结论与展望建立各项优化指标评价对优化后的电池装配生产线建立Flexsim仿真模型结论与展望建立各项优化指标评价对优化后的电池装配生产线建立Flexsim仿真模型瓶颈工序分析与优化流程程序分析与优化6S现场瓶颈工序分析与优化流程程序分析与优化6S现场管理分析与优化工艺流程分析与优化 图1-1研究思路Figure1-1ResearchIdeas1.3.2研究内容与框架本文以天能电池(芜湖)有限公司铅酸电池组装生产线为研究对象，利用Flexsim仿真建模软件为辅助工具进行生产线平衡的改良，以工业工程基础理论为研究方法，对铅酸电池装配生产线的每道工序进行研究，找出其存在的不合理情况，消除其中的不增值作业，以提成本高回报为目标来进行生产线平衡的改良设计。1.4本章小结本章先说明了天能电池（芜湖）公司目前的情况，生产效率低下，产能不足，浪费现象严重，结合国内外的生产线平衡研究文献，确定优化该公司生产线所需要用的方法以及工具，确定了基本的研究思路，以及确定研究主体为电池装配生产线，从而降低该企业的生产成本，提高生产效率。2.相关理论综述2.1生产线平衡相关理论2.1.1生产线平衡的基本概念生产线平衡是对生产线中工序时间差异进行分析，通过找出工序操作时间差异较大的工序进行改善，将操作时间过高工序进行简化，这种方法又称为“瓶颈工序改善”。LBR（生产线平衡率）通常用于评价生产线的平衡性。基础计算模型公式见公式（1-1）。LBR=i=1NTiC.T∗N∗100%式中：Ti为单个工序标准作业时间；N为整个流水线工序数量；C.T（Cycle

Time）为生产节拍。从生产线平衡率公式（1-1）可以看出，生产节拍与各单位工序之间是否平均将直接影响到生产线平衡率和整个流水线的整体效率。无论其他工序的生产速度有多少，也都要经过拍点，造成拍点过多或其他工序无法生产，造成工时的巨大损失。因此，瓶颈工序与其他工序的时间差值，是提高生产线平衡的主要手段。2.1.2生产线平衡的改善方法生产线平衡的具体实施办法有：●抓住瓶颈工序进行改进。减少生产周期、降低工序在制品、提高生产线的生产效率。●增加瓶颈流程的运营资源供应，简化瓶颈工序操作，降低瓶颈工序时间，使其他工序与瓶颈工序的时间差值趋于零，从而强化生产。●将工序从宏观打乱重拍，尽量保持瓶颈工序与附近工序的加工时间保持持平。●将类似工艺结合，对于操作大致相同而且材料相似的工艺予以合并，减少短时间加工工序的数量。2.1.3生产线平衡的评价体系进行生产线平衡评价时，需要做好相关的准备工作，在进行生产线平衡评价的同时，不能够只关注生产线平衡率的数值高低，更加关键的是平滑指数的大小，保持生产过程的统一性，也是生产线平衡的内容之一，具体步骤如下所示：●计算流水线的生产节拍。生产节拍是指在规定的时间内，有效生产时间总值与生产数量的比值，主要计算公式见式（2-1）T=Ta/Td(2-1)式中T——生产节拍Ta——有效生产时间总值（TimeAvailable）Td——客户需求生产数量(TimeDmand)●计算最少工作站数量。工作站可以是一道工序，或者多道工序的综合，将所有作业工序均匀的分发给工作站，确保工作站的数量尽量最低。生产线最少工作站数量公式见式（2-2）Smin=[W/T](2-2)式中Smin——最少工作站数，向上取整数W——单件产品加工所有工序的作业时间总和T——生产节拍●生产线平衡以及其评价体系。生产线平衡的设计方法是要分配适当的作业任务，调节作业负荷。在满足生产节拍大于总加工时间的同时也要遵守加工顺序，而且作业负荷率不能过高。公式如下：P=∑Tj/(m∗T)∗100%(2-3)式中Tj——第j个工位所有工序的作业时间总和M——工位总数T——生产节拍生产线平衡损失率（LP）=1-生产线平衡率（P）（2-4）表2-1生产线平衡效果评价标准Table2-1evaluationstandardforbalanceeffectofproductionlinePLP评级P>90%LP<10%优80%<P<90%10%<LP<20%良P<80%LP>20%一般平滑指数（SI）是表示生产线上的工序作业时间均匀分布的情况，是用来衡量离散状态的一个重要指标，一般用SI来表示，该值越大，表明工位之间时间波动越大，均衡性越小，反之则说明波动越小。计算公式见式（2-5）SI=1m∗∑T−Tj式中SI——平滑指数T——生产节拍Tj——第j个工位所有工序的作业时间总和M——工位总数2.2工业工程相关理论2.2.1程序分析程序分析是指在整个生产活动当中，由第一个加工工序开始，知道入库的加工过程中，有无浪费作业发生，对于这些多余的浪费作业，应当制定改进计划，将该项作业从总生产线上剔除或者减少其占用的时间，使用工艺流程图，来判断是否有浪费作业需要改善。生产活动中的操作过程通常由五个基本活动组成：加工、搬运、等待、贮存和检验，将五项基本活动用不同的符号来代替。表2-2程序分析常用符号Table2-2commonsymbolsforprogramaanalysis工序种类符号详细符号内容加工状态加工状态eq\o\ac(○,2)第二道工序（工序号）操作○eq\o\ac(○,Ａ)A零件的工序eq\o\ac(○,□)加工中有检查内容检验状态检验状态□数量的检查

品质的检查检查□eq\o\ac(

,□)品质与数量的检查，品质为主eq\o\ac(□,

)品质于数量的检查，数量为主移动状态R机器人搬运移动状态搬运→eq\o\ac(○,B)皮带搬运M男子搬运等待状态等待工序间时间的停止等待状态存入库存▽半成品、产品的储存存入库存储存▽△毛坯的储存加工中临时的储存程序分析主要是为了将工序间的资源浪费等不合理现象凸显出来，从而更好地消除，判断是否达到浪费的标准为该工序是否为增值作业，若不是，则同意认定为浪费。2.2.2“5W1H”分析框架5W1H是对一项工作的科学分析，是在调查研究的基础上，以书面形式描述其工作内容、负责人、工作岗位、工作时间、如何操作以及为什么要这么做，并按照这个描述进行操作，以达到完成任务的目的。5W1H提问技术如表2-3.表2-35W1H提问技术Table2-35W1HquestioningTechnology2.2.3ECRS改善原则ECRS分析法，是工业建筑工程管理理论中程序设计分析的四大原则，针对企业生产工序进行不断优化，以取消不必要的工序，达到更高的生产工作效率。ECRS，意味着取消（Eliminate）、合并（Combine）、调整顺序（Rearrange）和简化（Simplify）。2.3Flexsim仿真建模理论2.3.1Flexsim仿真基本理论Flexsim是一个基于Windows的，面向服务对象的仿真技术环境，用于通过建立离散事件管理流程设计过程，像是制造业，物料进行处理和办公室工作流，这些全都配以相似度极高的三维虚拟社会现实生活环境。Flexsim仿真模型主要由对象、连接和方法组成。2.3.2Flexsim仿真优点●Flexsim建模是直接从三维开始的，无需转换●Flexsim使用鼠标放置图形方法建立模型，操作简单，方便快捷。●企业可以利用Flexsim可以提高资源的利用率、降低生产成本、减少故障率、建立最优的生产计划等，大幅度减少成本，增加产量，从而提高利润。2.4本章小结本章主要说明在进行生产线平衡改良过程中使用的基本方法，例如程序分析、约束理论、5W1H提问法、ECRS原则等等，以及如何评判生产线是否达到平衡，亦或是平衡程度的评价。还介绍了Flexsim仿真模拟软件的概要，以及该软件的优势所在。3.天能电池（芜湖）公司装配生产线现状分析3.1天能电池（芜湖）公司概况天能电池(芜湖)有限公司成立于2005年10月，位于安徽省芜湖市国家经济技术开发区西开湖工业园区，是天能集团的全资子公司。芜湖基地的发展理念秉承公司优良传统，将“以人为本”的思想创新理念，追求完美质量为目标，学习引进高效管理思想的同时，管理力求法制化、制度化和流程化。基地生产现场管理严格推行6S、TPM管理体系办法，按照公司战略发展方向，以生产数据为基础，不断改进，创新，提升产品质量，扩大公司收入。3.2电池装配生产线优化前分析3.2.1作业时间测定铅酸电池装配生产线按照生产线流动方向分配了13个工位数量和21道工序，共有操作工39人，分为两个班次进行生产，每个班次上班时间为12个小时。物料按照加工流水线顺序进行生产，包括包片、铸焊、配胶、封盖、，端子焊接与密封、码放、配酸、加酸、充电、冲洗、配组、超声波焊接、成品检测、打码包装等生产工艺，每个工位都配有物料放置架以及一辆叉车，物料架中的原材料和半成品由车间主管在现场统一登记之后，到生产部认领。表3-1电池装配生产线工序作业观测时间Table3-1operationobservationtimeofbatteryassemblyline工位工序号工序名称每次操作时间（s)操作人数123456S011包片2729282926271S022铸焊8583858480783S033配合盖浇2120232223222S044全检43444142434325测试短路4.53.733.54.2426贴防护片444.54.54.5527合盖7.566.67762S058安装O型圈6.75.3775.5529端子焊接55555.56210敲章3332.633.5211涂底胶787789212涂色胶1416201618152S0613配酸3634363635361S0714加酸6159605860583S0815冲洗2224212022251S0917配组3130383436344S1018超声波焊接1718171717171S1119成品检测2725242629343S1220打码包装5658526361672由于电池生产线上的工序作业时间除充电之外都很短，所以采用时间测定中的秒表测试法，对每道工序进行六次连续的测时，将收集到的数据录入表格，进一步处理。表3-1为电池装配生产线各工序作业观测时间表。整理完数据之后，依据对员工工作的熟练程度、努力程度、作业条件、一致性等标准来去确定平滑系数，进一步确定正常操作时间，平准化系数如表3-2所示。表3-2平准化系数表Table3-2levelizationcoefficient评价类型熟练度努力度作业条件一致性优（A）A1+0.11A1+0.10A1+0.05A+0.04A2+0.08A2+0.08A2+0.04良（B）B1+0.05B1+0.05B1+0.03B+0.02B2+0.03B2+0.02B2+0.01中（C）C1+0.02C1+0.01C1-0.01C-0.02C2+0.01C2+0.00C2-0.03差（D）D1-0.03D1-0.04D1-0.04D-0.04D2-0.05D2-0.08D2-0.05对于这一次观测，经过判断过后的熟练度评价为B1(+0.05)，努力程度评价为B2(+0.02)，作业条件为C1(-0.01)，一致性为B(+0.02)，计算得出平准化系数=1+0.05+0.02-0.01+0.02=1.08经过平准化系数计算得出正常时间之后，要考虑到宽放系数，才能得出标准时间，因为不论在任何情况下都要考虑到工人的体力疲劳、以及生理需求等因素，一般标准并没有考虑到这些所需的必要时间，在考虑到各种放宽政策后得出的时间才能作为标准时间使用。本文采用放宽率为5%，得出各作业工序标准时间如表3-3所示。表3-3电池装配生产线工序作业标准时间Table3-35operationobservationtimeofbatteryproductionline工位工序号工序名称平均时间正常时间标准时间作业人数平衡工时工位工时S011包片27.6729.8831.37131.3731.37S022铸焊82.5089.1093.56331.1931.19S033配合盖浇21.8323.5824.76212.3812.38S044全检42.6746.0848.38224.1932.655测试短路3.824.134.3422.176贴防护片4.424.775.0122.507合盖6.687.217.5723.79S058安装O型圈6.086.576.9023.4521.859端子焊接5.255.675.9522.9810敲章3.023.263.4221.7111涂底胶7.678.288.6924.3512涂色胶16.5017.8218.7129.36S0614配酸30.5733.0234.67134.6734.67S0715加酸48.2352.0954.69318.2318.23S0817冲洗22.3324.1225.33125.3325.33S0918配组33.8336.5438.3749.599.59S1019超声波焊接17.1718.5419.47119.4719.47S1120成品检测27.5029.7031.19310.4010.40S1221打码包装59.5064.2667.47233.7433.743.2.2流程程序分析流程程序分析是从对生产过程中一些不合理的现象进行辨别和改良，再进行整理归类，制定明确的改进方案和方向。绘制标准的流程程序图来表示电池装配生产线的加工流程，进行数据整理，用统计学方法进行数据分析。绘制的电池装配生产线流程程序图如下图3-4所示。图3-4电池装配生产线流程程序图Figure3-4flowchartofbatteryassemblyline对电池装配生产线的流程程序图进行分析，可以辨别出增值与不增值作业，在流程程序分析当中，只有加工属于增值作业，其他的所有工序都属于不增值作业，所以改善方向很好确认，就是取消不增值作业或者减少不增值作业所需的时间。整个装配流程共有36道操作步骤，其中加工步骤16道，检查步骤4道，移动步骤10道，等待步骤3道，储存步骤2道，整个生产周期时间为472.43S，其中加工时间为234.52S，在整个生产周期中占比百分之49.64%，占比过合格的产品工序，合理的空间配置以及严格的生产技术都能改善加工效率。检查时间为54.81S，占比整个生产周期的11.60%，若是能够分析各项检查的重要性，剔除一些不必要的检查步骤，可以进一步提升增值空间，对于一些必要的检测，应当培训员工的熟练程度，使检测能够更快的完成，另一方面可以将检测工序合并到加工工序当中，将一些可以在加工之后进行的检测放到加工之后去完成。移动时间为164S，在总生产周期中占比34.71%，搬运距离为41M，在行业标准中处于超标，应该着重进行每道搬运工序的可行性分析，没有必要的搬运过程应该直接省去，避免产生搬运浪费，在生产操作允许的情况下尽量减少搬运的距离和时间。同时应当将可以合并进行加工的工序尽快的进行合并，使工序与工序间的浪费减少，变得更加精简高效。等待步骤的时间为19.1S，在生产周期中占比4.04%，在生产过程中，等待时间是绝对的浪费，要根据每个工序的操作时间的不同调整线的流动速度，来彻底消除等待浪费。3.2.3铅酸电池装配生产线评价在经过生产线平衡率（P）公式（2-3）的计算之后，得出铅酸电池装配生产线平衡率为62.31%，通过生产平衡损失率（LP）公式（2-4）来计算出生产线平衡损失率为37.69%，根据生产线平衡效果的评价标准，天能电池（芜湖）公司铅酸蓄电池装配生产线评级为一般。根据平滑指数（SI）计算公式（2-5）可计算出平滑指数为2.71。以上数据可分析出电池装配生产线各工序之间的作业时间差异大，生产过程中负荷不均匀，容易在生产中发生堵塞等问题，充分说明了目前装配生产线生产效率低下，浪费现象严重，需要及时改良。3.3Flexsim生产线仿真建模3.3.1建立Flexsim仿真模型根据Flexsim软件的基本功能类型，本文所需要的主要模块有实体库、工具库、连接方式。实体库又包括固定资源类、任务执行类、路径网络类、传送带模块、视觉类实体、流体类实体等，工具库又包括临时实体箱子、模型地板等。电池装配生产线仿真模型所用实体对象类别如图3-5所示。第一步，选择一个合适的模型单位（ModelUnits）,设置时间、长度、流体单位、模型开始时间。如图3-5所示。图3-5模型单位Figure3-2modelunits第二步，创建信息实体，在模型中创建一个信号发生器、一个吸收器、若干个处理器、一个数据暂存区。第三步，连接实体，从发生器开始，将实体按照电池装配生产线的生产工序顺序用A连线连接，并依次带入暂存区，直到吸收器，使瓶颈工序处堆积的产品可以有一个临时库存点，防止浪费发生。如图3-6所示。图3-6实体连接Figure3-6entitiesconnecting第四步，自定义到达时间间隔，先双击发生器单元，然后打开属性设置界面，设置每15S发出一个产品，并将数据分布设置为“Exponential(0,5,0)”,如图3-7。图3-7发生器参数设置Figure3-7generatorparametersetting第五步，设置临时储存区存区的最大容量，双击打开暂存区的属性界面进行数据设置，将最大容量设置为100，如图3-8所示。图3-8暂存区容量设置Figure3-8capacitysettingoftemporarystoragearea第六步，设置加工操作时间，双击打开处理器属性界面，将测量出来的加工工序的工位时间依次填入到相对应的处理器中。如图3-9所示。图3-9铸焊加工时间Figure3-9processingtimeofcastwelding这些基础的数据设置完成之后，将整条生产线按照工艺流程的顺序依次使用A模式连接处理器，加工半成品由发生器发出，从包片开始，到最后的打码安装，最后完成加工，进行入库。铅酸电池装配生产线的Flexsim仿真模型框架如图3-10所示。图3-10铅酸电池装配生产线模型Figure3-10leadacidbatteryassemblylinemodel3.3.2运行装配生产线仿真模型在运行装配生产线Flexsim模型之前，要对已经建立完成的模型进行检验，查看是否有可能出现的错误，比如连线错误、数据错误，工序顺序错误等等，确保能够准确的反馈实际的生产线运行的情况。使用时间控制器检查模型的开始、暂停、重置等按钮，观察模型能够正常运行中途不出现突然停止的现象。在运行之前，单击左上角的重置按钮，保证一切数据清零，清除临时实体。每次运行结束时，都需要点击重置按钮，保证不对下一次运行造成影响。电池装配生产线仿真模拟运行过程如图3-11所示。 图3-11铅酸电池装配生产线仿真模拟运行过程Figure3-11simulationoperationprocessofleadacidbatteryassemblyline3.3.3仿真结果分析在Flexsim仿真分析软件设计当中，工作站的运行状态分为两种，加工状态和等待状态。当某一工序加工完成之后，由于后续的处理器所需时间太长而导致不能迅速的进入下一工序，则会进入等待状态。加工状态占比越高的工序则说明该工序的作业负荷率越高，长期的高负荷会导致设备的使用寿命降低，同时影响到生产效率，同时过高的负荷率也会导致在制品堆积的问题，因此改善的重点是降低加工状态占比较高的工序，优化工序流程，消除瓶颈工序。电池装配生产线工序负荷则定表如下表3-5所示。表3-5铅酸电池装配生产线工序负荷测定Table3-5processloadmeasurementofleadacidbatteryassemblyline工位工作站加工状态等待状态S01包片99.83%0.17%S02铸焊98.29%1.71%S03配合盖浇38.87%61.13%S04配酸95.85%4.15%S05加酸49.84%50.16%S06冲洗68.82%31.18%S07配组26.05%73.95%S08超声波焊接52.58%47.42%S09成品检测27.77%72.23%S10打码包装89.71%10.29%S11封盖97.52%2.48%S12端子焊接与密封64.59%35.41%如表3-5所示，铅酸电池装配生产线的平均设备利用率为67.48%，平均设备闲置率达到32.52%。通过各工序单独角度出发，设备利用率集中在60%到80%之间，说明生产线平衡率低，生产能力不足，生产过程中存在瓶颈工序。生产设备闲置率过高，生产线平衡的理论没有得到合理的利用。图3-12电池装配生产线工位作业负荷率趋势图Figure3-12workingloadratetrendofbatteryassemblyline如图3-12所显示出来的数据，第一道和第二道工序，包片以及铸焊的利用率将近百分百，超出了预期的利用效果，在生产过程起到了至关重要的作用，但是第三道工序配合盖浇的利用率只有百分之38.87%，处于较低水平，通过总的趋势图可发现，当上一道工序负荷接近满值时，下一道工序的负荷率就会很低，会出现明显的空闲状态。但是过高的负荷率会影响整条生产线的加工生产，产品的生产时间也会增长，导致产品交货时间的延迟，同时还会导致设备老化，寿命减短，维修成本增加等问题。根据对电池装配线的分析，将S02,S04作为瓶颈工序，进行改善。3.4本章小结本章首先针对铅酸电池装配生产线进行工序作业时间测定，通过平准化系数和宽放率准则得出作业标准时间，通过QC工艺流程图制作出流程程序程序分析图，得出每个操作步骤的时间占比，通过生产线平衡率公式计算出生产线平衡率和评价系数，明确了改善方向。在Flexsim仿真模型建模中，通过运行模型进行数据统计和分析。找出生产线运行过程中的瓶颈工序，为生产线改善找明方向和改善点。4.天能电池（芜湖）公司装配生产线优化分析4.1电池装配生产线优化思路依据第三章的数据分析，可以得出天能电池（芜湖）公司装配生产线的基本运行情况，从而得出结论进行分析，利用相关理论找出生产线中所存在的问题之后，进行详细的改良优化。本次改良优化的总体思路是在原有生产线的基础上，针对作业负荷、瓶颈工序以及资源浪费进行改良，从而避免生产线的大规模变更，影响到产量，遵循低投入高回报的原则。铅酸电池装配生产线优化设计方案主要从工艺程序、现场管理、流程程序以及双手作业分析开始，精简生产线的流程，从而提高生产效率，降低生产成本，优化瓶颈工序。4.2天能电池（芜湖）公司电池装配生产线优化设计方案4.2.1电池装配生产线工艺程序优化工艺程序优化，简单来说，就是在生产线宏观层面，对原有的工艺流程进行重组或改进，为了提高生产效率，降低生产成本，严格控制工艺纪律。对那些不增值作业进行取消、合并，对增值作业进行简化，通过工艺程序图画出产品的加工全过程，每道工序都用相对应的符号来表示，并用流程线连接。铅酸电池装配生产线工艺程序图如图4-1所示。图4-1铅酸电池装配生产线工艺程序图Figure4-1processflowdiagramofleadacidbatteryassemblyline通过利用5W1H提问方法以及ECRS改善原则，对图4-1进行工艺流程改善，对于从包片到打码包装的工序进行详细的分析，每个工序的必要性都要确定下来，一些没有必要存在的工序予以删除，能够进行合并的工序将其进行合并，从而简化生产线的流程。5W1H提问表如表4-1所示。表4-1工序提问环节表Table4-1processquestions类型具体提问内容Q：包片的工序内容是什么？A：将极群插入到电池壳中，一个电池壳需要插入六个极群Q：为什么要进行包片？A：极群是电池充电放电的关键材料，是主要的反应物Q：该道工序能否取消？A：不能取消，该工序是最重要的工序之一Q：该道工序能否和后续工序合并？A：不能合并，合并后工位的时间将超过生产节拍的上限Q：该工序何时进行？A：生产线启动时进行Q：有无更合适的时间进行该工序？A：暂时没有Q：配合盖浇的工序内容是什么？A：将电池壳盖口上方涂满特殊的胶水，以便安装盖板Q：该道工序能否和后续工序合并？A：不能合并，合并后工位的时间将超过生产节拍的上限Q：安装O型圈工序是做什么的？A：一方面是为了固定极板，另一方面是为了安装充电接口Q：该工序能否与上一道工序合并？A：不能合并，合并后工位的时间将超过生产节拍的上限Q：配组工序可以与前后工序合并嘛？A：可以，但是需要对工人进一步培训Q：合并之后影响产品整体的生产运行吗？A：不影响Q：合并之后需要更新加工工艺吗？A：不用更新加工工艺，仅仅需要对员工进行培训根据5W1H提问法以及ECRS法则，可以分析出能够进行取消以及合并的工序，将其进行合并或者取消，从而简化生产线，提高生产效率。工序16和工序17可以进行合并，工序规范上并没有说明这两个工序的严格作业顺序，所以将工序16和工序17予以合并，合并的工序需要重新制作作业指导书，降低加工时间，但是操作人员进行操作前需要重新培训。工序18成品检测工序可以取消，将其作业要素放入工序19的打码包装当中，降低了工人间的交流成本，同时又提高了产线工人的操作熟练度以及对产品的了解程度。改善后工艺流程图如图4-2所示。图4-2铅酸电池装配生产线改善后工艺程序图Figure4-2processflowchartofleadacidbatteryassemblylineafterimprovement通过5W1H和ECRS原则，对生产线进行优化，将工序16配组和工序17超声波焊接合并，取消工序18成品检测，将工序要素交给操作工进行，纳入到工序19中。工艺流程分析了加工以及检查等工序的浪费过程，接下来将进行搬运、储存、运输三方面的优化分析。表4-2是生产线优化前后的对比分析。表4-2生产线优化前后对比分析表Table4-2comparisonandanalysisofproductionlinebeforeandafteroptimization项目优化前优化后差异操作16151检查321总计191724.2.2电池装配生产线6S现场管理优化6S现场管理，是通过改变现场环境，物品摆放，提高工序安全系数从而使生产效率提升的有效方法，该方法成本低，耗时少，见效快。使原先脏、乱、差，物品工具以及合格品乱堆乱放的现象转变为车间整齐有序，物品工序实现定制管理，提高车间现场管理的规范化和制度化，进一步减少生产过程中的各种浪费，降低成本，提高生产效率。具体的6S现场管理要求如图4-3：图4-36S现场管理办法Figure4-36Ssitemanagementmethod4.2.3电池装配生产线流程程序优化在工艺程序优化的基础上，分析电池装配生产线上的搬运、等待以及储存这三种加工状态，同样可以运用5W1H理论知识以及ECRS原则进行管理优化改善，将非增值作业尽量减少，最大程度上减少搬运浪费、等待浪费、储存浪费，从而达到精简生产的效果。在进行生产流程改善后，进一步进行生产作业空间的改善，优化装卸路线，减少运输数量和距离，减少等待的时间限制。流程程序优化后的电池生产线流程程序图如图4-4所示。图4-4电池装配生产线优化后流程程序图Figure4-4flowchartofoptimizedbatteryassemblyline根据工艺程序优化，将工序16配组和工序17超声波焊接进行合并之后，两工序间的搬运消除；进行6S现场管理，改善了盖板的堆放位置，使盖板的等待时间减少；通过对宏观生产线布局改善以及物料搬运路线的改善，工序间变得更加紧密，需要的搬运距离减少了，同时缩短了搬运时间；6S改善同时解决了打包盒无处摆放的问题，对装配车间的地面进行清扫整理，使工人能够更加快速的拿到包装盒，减少了搬运时间，也减少了操作时间，打码包装时间优化至30.52S；取消了成品检测工序将其生产要素放入工序19打码包装当中，并没有使工序19的时间增加，员工在机器打包的过程中就已经检测完毕，同时减少了等待时间。在6S现场管理中同时发现配酸的合格率由于机器的污浊程度较高导致配酸时间过长，经过设备清洁后，缩短了配酸时间。将比优化前的生产线，减少了1道加工工序、一道检查工序、两道搬运工序、一道检查工序，同时减少了3名操作人员，搬运距离缩小了16米。优化后的生产线提高了企业生产管理效率，缩短了生产经营周期，降低了库存控制成本。电池装配生产线流程程序优化对比如表4-5所示。表4-3优化后流程程序对比表Table4-3comparisonofoptimizedprocessprocedures类型工序数目时间距离优化前优化后效果优化前优化后效果优化前优化后效果加工16151234.52213.1921.33检查32145.2234.8210.4搬运119216410064412516等待33019.114.194.91总计33294472.43387.5384.9图4-5改善前后时间对比表Figure4-5comparisontableoftimebeforeandafterimprovement由图4-5可知，电池装配生产线生产周期从472.43S降低为387.53S，下降了17.98%，操作时间从234.52S降低到213.19S，下降了9.1%，检查时间从45.22S降低到34.82S，下降了23.00%，搬运时间从164S降低到100S，下降了39.02%，等待时间由19.1S降低到14.19S,降低了25.71%。4.2.4电池装配生产线瓶颈工序优化瓶颈工序是整条生产线最为重要的部分，是生产过程中的关键点，瓶颈工序过长会导致生产线的堵塞，从而导致大量在制品堆积，形成严重浪费，因此瓶颈工序的改善是进行生产线平衡优化中最重要的部分之一。瓶颈工序的主要优化方法是基础工业工程的双手作业分析，需要让工人在作业过程中保持双手作业，避免单手作业所带来的浪费，从而提升生产效率、减少工人的疲劳作业。同时需要缩短拿取动作的距离和时间，将需要加工的物料按照加工顺序摆放整齐，方便工作人员拿取，最后用秒表测试法计算时间，检查改善效果。S02:铸焊工位操作要素：不得反极；极群应入到夹具底部，不得损伤极板隔板；极耳应整齐，边负极耳向极群组内部弯曲角度10°~20°极群底部无铅粒等异物，隔板不得压破。焊接效果：汇流排平整，成型一致，极耳焊接居中；极柱、极耳与汇流排熔接良好（极耳上有爬铅现象，汇流排无牙齿印），无过熔，无铅皮、飞边等；无极柱与汇流排拉模变形；无脱焊、假焊等焊接不良。入槽效果：极群全部入到电池槽底部；连体铸焊的电池过桥部分弯曲到位，不影响合盖；汇流排、极板、极耳无损伤。工位布局改善：在所有操作开始前应当检查物料以及器械的完好性，不计入工位时间内。将包片完成的半成品电池放在左手边，铸焊机控制器位于右手，半成品电池应当竖立堆放在托盘上。双手作业分析：左手从托盘拿取电池，同时右手拿取标签，贴上标签，双手拿取电池将电池翻转抬起，放置入焊接槽中，右手按下铸焊机开关时，左手固定电池。S03双手作业分析图如图4-6所示。图4-6S02双手作业分析Figure4-6S02twohandoperationanalysis（2）S04：全检、测试短路、贴防护片、合盖双手作业分析工位操作要素：焊接效果：汇流排平整，成型一致，极耳焊接居中极柱、极耳与汇流排熔接良好（极耳上有爬铅现象，汇流排无牙齿印），无过熔，无铅皮、飞边等；无极柱与汇流排拉模变形；无脱焊、假焊等不良。短路测试：短路测试要逐个单格测试，不得漏测。尺寸确认;外观干燥无污染，尺寸符合《工艺参数卡》要求。贴防护片时放置位置：防护片居中放置，平整不得翘起，不得移动、漏放。合盖外观检查：槽盖扣合到位，无脱缝（缝隙不超过0.5mm）；极柱从电池盖极柱孔位置正常伸出，无损伤；胶水不外溢或溅出，如有少量胶水外溢，应用沾有酒精的棉纱擦拭干净。工位布局改善：全检时电池由流水线运往操作台，检查要细致，测试短路时，电笔放在右手边，电池从左手边的流水线运往操作台，贴防护片时，防护片放在身前，方便拿取，站在测试短路工位的对立面，电池从右手边进入操作台。电池盖放在身前的托盘上，不需要拿取电池盖，只需要将电池倒扣在电池盖上即可。双手作业分析：见图4-7S04双手作业分析图。图4-7S04双手作业分析图Figure4-7S04twohandoperationanalysis根据双手作业分析法，对工位的现场物品摆放以及工人站位重新排布，规定工人的操作，需要进行加工的物料和在制品严格按照加工顺序进行摆放，减少了操作过程中时间的浪费，同时分解了操作步骤，将每一道操作进行左右手的作业分配，达到合理的资源利用，使整个操作时间进一步降低，从而可以达到瓶颈工序的优化，降低企业的生产节拍。改善后的瓶颈流程运行作业时间表如表4-7所示。表4-4改善后瓶颈工序作业时间表Table4-4operationscheduleofbottleneckprocessafterimprovement工位工序名称平均时间正常时间标准时间平衡工时工位工时S02铸焊73.6579.5483.5227.8427.84S04全检41.5244.8447.0823.5430.64测试短路3.523.83.992贴防护片3.143.383.551.77合盖5.886.356.673.33如表4-4所示，改善后瓶颈工序使用秒表测量法进行作业测定之后，相比于改善前都有很好的改善，都达到了合理的生产节拍，实现了电池进行装配生产线优化的目的，提高了生产工作效率。改善后全工序操作时间表如表4-8所示。表4-5电池装配线工序时间表Table4-5processscheduleofbatteryassemblyline工位工序号工序名称工序时间S011包片31.37S022铸焊27.84S033配合盖浇12.38S044全检30.645测试短路6贴防护片7合盖S058安装O型圈21.859端子焊接10敲章11涂底胶12涂色胶S0614配酸29.67S0715加酸18.23S0817冲洗25.33S0918配组29.0619超声波焊接S1021打码包装30.52通过公式（2-3）生产线平衡率公式可算出生产线平衡率为81.89%4.3本章小结本章主要针对天能电池芜湖公司电池装配生产线进行改良优化。第一节主要说明了改善的整体思路，通过运用工程工程的改善方法，以提高生产线效率为目的，低投入高产出的为目标进行生产线流程和作业优化。第二节是工艺流程的具体改善方案设计，利用5W1H方法和ECRS原则对生产线进行精简化，再利用6S现场管理，制定现场的标准化管理方案以及物料和库存的摆放方案，降低维护成本和库存成本，从而防止浪费。然后进生产线的流程程序的优化，针对搬运、等待、储存等操作进行改进，进一步缩短生产周期，规划出新的工序，制定新的操作标准。最后是针对瓶颈工序，利用双手作业分析，通过拆分工序的操作步骤，减少操作中搬运的浪费，对双手进行平均的作业分配，从而达到降低瓶颈工序作业时间的目的，实现电池装配生产线的最后优化。5.天能芜湖电池装配生产线优化后效果分析5.1优化后生产线Flexsim仿真模型分析5.1.1建立优化后的生产线Flexism仿真模型优化后的电池装配生产线由21个工位组成，在原有的仿真模型中将数值改为实际时间，保持U形布局不变，其他参数也保持不变，将模型中的所有参数还原到初始状态，点击运行开始进行仿真模拟。优化后的电池装配生产线Flexsim仿真模型如图5-1所示。图5-1优化后电池装配生产线仿真模型Figure5-1simulationmodelofoptimizedbatteryassemblyline5.1.2优化后的生产线仿真结果分析表5-1优化后电池装配生产线工位负荷表Figure5-1stationloadtableofoptimizedbatteryassemblyline工序号工序名称加工等待S01包片99.83%0.17%S02铸焊87.78%12.22%S03配合盖浇38.93%61.07%S04配酸90.96%9.04%S05加酸55.38%44.62%S06冲洗76.68%23.32%S07配组、焊接87.11%12.89%S08打码包装90.65%9.35%S09封盖95.46%4.54%S10端子焊接与密封67.44%32.56%由表5-1可得知优化后的电池装配生产线工位平均负荷率为79.02%，优化前的负荷率为67.48%，相比优化前提升了11.54%，生产过程更加稳定，设备利用率也得到了提升，减少了等待浪费和库存浪费，充分利用了所有的资源，提高了生产效率。从整体分析，优化后的整体生产线负荷率更稳定，波动性降低，作业负荷率平均值有所提升，这说明了工序见得稳定性更强，生产线能更高效的运行，提升了电池的产能。5.2优化后生产线评价图5-3优化前后生产线平衡率对比表Figure5-3comparisonofbalancerateofproductionlinebeforeandafteroptimization由图5-3所示，由生产线平衡公式（2-3）计算得出优化后的生产线平衡率为百分之81.89%，相比优化前提升了百分之19.58，由生产线平衡评价指数公式计算出平滑指数为2.34