华星水龙头公司生产线的分析与改善

题目：华星水龙头公司生产线的分析与改善

1绪论

1」选题背景及意义

这几年来，我们国家的经济水平以大家都可以直观看见的速度迅速发展，因

此随着经济的大环境的改变，对于制造业而言，制造企业的压力与日俱增，所以

我们必须要不断改进，最大可能的水平提高制造的生产效率，把制造的生产周期

缩短，这样才能尽可能的跟上市场需求的变化。制造企业开始竭尽自己的全力，

引进各种先进的方法来管理自己的公司的生产线。一个美国人就提出了一种方

法,COMSOAL(ComputerMethodofSequencingOperationforAssembly

Lines),他采用了一个比较简单的方法：通过系统来进行记录，根据这个系统随

机分配作业元素的不同的分配方式，这个方法受到了市场上多个企业的欢迎，他

们开始将其应用到自己的分配工作上，大大提高了他们自己企业的分配工作效

率。此外RPW(TheRankedPositionWeightHeuristic)是一个能够按照一定的要求

并通过采用启发式的方法将亟待分配的作业元素较为快速的、高效率的分配给各

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个工作的部门中。

大部分制造企业会采用增加自己的资金投入来提高自己的生产效益，他们一

般会购入大量的市面较为先进的能够产生高效益的设备来提高自己的生产能力

或者引进先进的、有效的管理方法（例如ERP、MRPII）来通过提升自己的软实

力来优化自己的管理方法，但是这两种方式都会花费较大的数额并还可能达不到

预想的结果。购买大量设备虽然可能提高自身企业的生产能力，但是具体的生产

线上的节拍配合也是尤为关键的，没有与先进设备相符合的设备利用率以及较高

质量的员工水平就会导致很大的浪费，并且这需要大量的资金支持会给公司带来

财力压力。即使不是采用大规模引进先进设备的方式，而是购买软件等方式提高

自己的管理能力的方式，或者通过引入有经验或者有能力的管理人员来给自己的

企业注入新的能量。这样同时会可能导致在公司本身的水平不够成熟的情况下，

一味地大跳度地拔高自己，就极有可能带来相反的效果，很有可能会使公司陷入

被动的局面。当然这同样也会导致资金方面的压力。

还有一部分公司会考虑到上面的情况以及考虑到自身的能力水平，他们会将

精力聚集在改进自己对于资源的利用这个比较实际和稳妥的方式来提高公司效

益。其实绝大部分的制造'也公司都会出现生产线不平衡的问题，因为他们基本上

会将多工序进行细化，这样会降低企业工人的操作难度，大大提高他们的效率。

但是每一道工序的时间会有不同，那么节拍可能会出现不平衡的情况，这种情况

会导致设备的利用率降低，人员出现闲置的情况出现，影响生产，所以利用现有

资源将自身的资源利用最大化，是企业产出的效率最大就会是流水线企业的想要

达到的最高的标准，实现“一个流”的生产。

安徽省合肥市的于2003年成立的华星水龙头有限公司，该公司主要生产水

龙头等器材产品。本文就是以该公司作为研究对象对他的水龙头的生产线进行研

究，根据公司的生产数据和生产资料，采用IE方面的方法和相关内容来对其水

龙头生产线进行分析和改善。此次分析改善的重点将侧重于发现不合乎生产线速

度的，工作时间存在浪费的，工序和那些不在“一个流”之中的生产过程，使企

业的生产效率进一步提高。提高企业的生产效率，让企业更加合理化的改变自己

的制度，成本更低地运作，更有竞争性的屹立于市场当中，此时提升公司的软实

力就显得更为重要。

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“生产线工艺平衡”是将生产线过程中的各个工序的工作量尽可能进行调

整，使它们大概一致，这样就可以使得各个工序的工作人员的工作时间最大可能

的接近，即生产过程中的工序平均化，所以它是我们在对生产时生产线的流程的

设计以及为了使得生产线的作业的标准化一定要加以考虑的问题。让生产线工艺

达到平衡的目的是所有的非常受欢迎的新的理论和方法的基础，其目的是为了生

产线平衡，这样是为了让我们更加直观的理解“一个流”的必要性和“小单元生

产”的编制方法。生产线平衡提高是较为有效的提高公司的生产能力的非常有效

的方式方法，因此极大多数的制造类企业都会为之不断努力的方向和目标，最终

的方向和目标就是“一个流”的生产。

对于企业而言，使生产线平衡有着十分重大的意义，因为如果生产线达到了

平衡就可以使得生产达到平衡，可以使得设备、资源、人力等方面的量度达到平

衡，这时候企业的设备和T作时间的利用率就会得到一大步的提高，可以达到保

证生产产品的质量水平和生产过程的安全标准的目标，同时，有助于保证正常的

生产产品的秩序和管理生产的秩序；达到生产线平衡不仅可以合理的配置生产线

的工作人员和生产设务，使得工作人员和机械设务的水平达到提高，可以保证提

高产品生产的生产效率；实现均衡生产可以减少在制品的数量的同时:减少物料

资源损耗的浪费，可以加快流动资金的周转，降低生产的成本；并且在实现生产

平衡的基础之上，熨现“单元生产”更加可以提高企业生产的应变能力。因此企

业会在新的市场中，新的环境里及时对于流水线进行改善和更新，以尽早尽快地

发现流水线上的瓶颈并且及时地解决这些问题，使得生产线能够在更高的水平中

尽早达到一个新的生产平衡状态。

本文研究的重点内容在于去除流水线生产过程中的各种不够科学的，不够合

理的因子，并且落实到生产过程中工序的节拍，合理且能够合适地明确的分工，

合理的组织生产流水线上的各个工序，这样就可以在不需要资金投入或者是很少

的投资的前提条件下尽可能有效的提高企业的经济效益，增强企业的生产活力。

1.2研究内容

本文是在对于生产线的分析和改善使得生产线达到平衡，在通过不断的学习

和深入了解的情况下，对于生产线进行更加深入的了解和研究，最后得到一个比

较深刻的解决方案和改进。这个过程中主要是通过和与自己专业工业工程相关的

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专业知识进行更加细致的研究和分析华星水龙头的生产线可能存在的问题，并且

可以运用生产线平衡的理论进行分析和改善生产生产线的问题，我希望可以通过

这些学习和研究提高我对于工业工程的基本的专业理论知识的认识和了解以及

对于相关知识的实际应用和操作问题。这样不但可以及时解决相关的问题，而且

可以通过学习去解决问题的过程中找到自己的一些之前没有在意到的问题和自

己的不足，来进一步提高自己的自我分析能力，解决相关问题的能力和方式。

1.3研究方法

平时，在解决问题时我们会采用一个假设的定量的数值，然后用这个数值来

衡量生产线的平衡状态。而所说的平衡即平衡损失率或者平衡率，一般情况下会

采用百分比的形式来表示。这篇论文就是在了解与生产流水线的有关知识和相关

的专业知识之后，综合运用码表通过作业测定了解水龙头生产流水线的当时的工

时情况并用工业，程的相关埋论和技术作为，具来计算出生产线的平衡率的目

前的情况。还会通过采用5W1H提问技术、分析程序、动作和头脑风暴等工业

工程方法研究出瓶颈的地方与此同时提出必须进行改进优化的方面。在对于瓶颈

的工序进行优化的时候，一般会采用进行动作简化，工序重新组合、布局简化等

这三种方式。最后会用线平衡率来衡量一下生产线的平衡是否己经达到并且有没

有不断地改善。

1.4国内外研究现状

1914年美国福特公司的亨利.福特研究提出来建立世界上第一条流水生产

线，之后在接下来的一个世纪里，流水生产线给制造业生产过程带来了翻天覆地

的变化。因此，在流水生产线的持续推广、发展、提升的过程中，在越来越多的

企业开始采用流水生产线以后，越开越多的人员开始思考，研究如何将流水生产

线的效益发展到最大化，如何在资源相同的情况下生产出更多的产品，因此这项

工作一直在不断地进行着。工业工程中的精益生产是比较重要的一部分，精益生

产来源于日本的丰田公司的生产管理方面的一种办法。精益生产的核心就是一定

要消除一切的浪费，将资源利用到最大化，研究人员围绕着这个目标发现了一系

列的方法去解决处理这种现象，因此逐步形成了这种新的生产经营的管理体系。

久而久之，流水线生产大致被分为两种，加工生产线和组装分配线。加工生

产线是对于机器上所有的零部件进行分开制造加工生产，例如汽车公司生产汽车

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时会分开生产轮胎和玻璃等零部件。而生产装配线就是把制造的零件能够在生产

线上组装成部件，形成一个较为整体的部件，这皆分包含组装的零部件部分和产

品的总体组装。而这两个环节最为重要的评价参数就是生产线平衡，这也是许多

研究人员重点研究和分析的部分。

其实不只是国外的研究人员，国内也有一些研究人员对于生产线的平衡问题

进行了理论研究，然而在现实生活中，只有一部分大型的，有国际先进管理经验

的企业才会将规划融入到流水生产线的生产平衡上，更多的是许多大型的国营公

司和私营企业等类似的企业不重视自己的流水生产线的平衡。因此现在仍有许多

的浪费现象，大量的效率低下的情况。

现在国内外对于生产线平衡的问题都有许多的著作作为支撑，许多研究者通

过理论知识的了解，结合实际问题，粗略的研究方法在实际生产中以特定的方式

简化了实际生产线，然后建立数学模型来模拟实际生产线的情况C然后用适当的

方法对数学模型进行求解，得到一些理论上可行的解，供流水生产线上的设计人

员参考。然而影响流水生产线平衡的因素会很多，即使研究者已经研究出了许多

的数学模型，将他们现阶段发现的许多的影响因素都考虑进去了，但仍然还有许

许多多的因子需要多加考虑。当我们面对的情况越来越复杂时，面对的未知的影

响因子越来越来多的时候，建立的数学模型就会随之变得更加复杂，也很难会找

到合适的数学算法进行计算，因此数学模型的方式具有很大的限制性。

近些年来，国内外的研究人员也在不断地改进自己的方式方法来处理类似的

相关问题，他们经过观察，开始更加细化自己的观察对象，转而把工作的作业时

间作为基础来开始新的设计方向，即是针对工序所花费的时间进行分配，因此没

有通过改进操作来想办法给装配生产线带来更来的效益。随着互联网时代的深入

和更多的企'也发现工业工程的影响的作用之大，工业工程的力量将更多的应用到

企业生产当中。越来越多的实践来应用和证明理论知识的准确性，并证明了相关

知识的时效性和实用性。

本文把线平衡的理论作为根据，运用工业工程的理论知识结合企业生产的流

水线的具体的实际情况，找到了解决线平衡问题的有效方法。另外，将企业的实

际流水生产线作为典型的依据，提出了生产线的生产平衡优化的方法，把改进以

后的工业工程的方法采用到生产线过程中，这样就可以将实际的生产过程的操作

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部分进行有效地调整，使生产线平衡率得到提高，从而发挥了生产线平衡的作用,

提高企业经济效益的作用。

2生产线平衡的相关理论概述

2.1生产线的特点

生产线是需要生产的对象经过不同的工作场所和相应的工艺制造路线，然后

以一样的生产速度（节拍）来完成之后的工艺方面工作的连续和重复的生产过程。

它的特点就是：

（1）生产线的专业化程度高。将一个或者是多个需要生产的产品固定在生

产线的对■应位置上，每个部分的分工都十分明确，所以每一个的工作场合只用完

成对应的一个或者是多个的工序。

（2）依据生产的节拍进行生产。所说的节拍是指生产线上生产两件相司产

品的时间间隔。正常情况下，每一个过程都会需要依照节拍来有节奏的产生的。

（3）流程是封闭式的。换句话说，需要加工的生产对象是在生产线上不间

断地从头到尾地接受连续的加工生产的，而不会出现中断的脱机加工的情况的。

（4）生产线各场地（设备）按工序顺序布置，需要生产的对象是在生产线

的工序中向一个方向移动的。

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（5）工作的场所之间存在着传动装置进行着连接。生产对象像流水线一样

从一个流程流向另一个流程，消除或减少工作对象的等待时间或设备处理的中断

时间。

具有上面所说的特征的生产线就是流水生产线。在流水生产线中，由于该类

生产线对于连续性、并行性、比例性、节奏性和密封性的要求都更高，所以它拥

有较其他类型的生产线都更加高的生产效率以及其他方面的优点。

2.2生产线平衡的相关概念

2.2.1工序

工序是指水龙头生产流水线上所划分的工作单元，就是把生产一个水龙头的

产品的整条生产线划分为尽量小的部分，每个部分即工序乂要求尽可能的在相互

之间联系的情况下尽可能的彼此之间独立。工序的建立是在于这个工序完成以后

下个工序立刻进行，使得每一个工序上工作的人员明白自己工作的范围大小，明

确了工人们的工作负荷，有利于降低工人们的工作难度，有利于及时发现浪费和

工时的停滞，有利于对生产过程进行更加高效的，更加明确的管理。但是一旦划

分工序较细化时，会导致本来细致差别的部分被放大，导致生产线不能实现平衡,

这样会导致生产线越来越难达到它的平衡。

2.2.2节拍

“节拍”指的是流水生产线上每生产出相同的两种产品时，两者之间的时间

差，也就是每完整生产一件产品时所花费的时间。一般情况下，节拍是用来表示

生产线中存在某一个流程的某一个具体的作业还或者是用来表示某一个流程的

某一处工序的单件生产时间。但是假如是处于成批生产产品的情况里，节拍就会

表示为两批产品生产的间隔时间。因此，作为流水生产线的期量标准之一，每当

我们对流水生产线的流程中的某一个时间段提出了具体的生产要求，这时，我们

就必须要把生产的节拍放到最先考虑的部分。

2.2.3瓶颈

“瓶颈”按照字面的意思理解，瓶子的颈部，它控制着液体从瓶子中流出的

速度，因此我们就可以理解流水生产线中的瓶颈也有同样的功效，它会限制这个

流水线的生产速度，并影响着其他生产环节的生产能力的发挥。“瓶颈”在竹本

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上的解释是指在生产线流程之中用时最长的，用时最长的工序。瓶颈通常会导致

其他工序出现停滞现象，因此它会决定生产线的生产产品数量的上限，影响生产

线的生产效率和劳动率，导致人员和时间，设备等资源的浪费。因此瓶颈在一条

生产线上尤为重要，例如，有时候人力不足，设备故障，原材料不足或者出现问

题，那么发生这些情况的工序很有可能成为瓶颈。当然，需要注意的是瓶颈并不

是一成不变的，它可能会从这个工序转变到另一个之前很高效的工序中。因此，

在水龙头流水生产线上包括在今后的生活中我们都要高度重视瓶颈。

2.2.4工艺平衡

“生产线工艺平衡”指的是调整工序的负荷，让流水线上的工序的工作时间

尽量接近一致，这就是我们将作业标准化和生产线过程需要考虑的一部分。这是

工业工程的新的理论和方法的基础部分。

2.3生产线平衡的评价指标与计算方法

生产线平衡是指将各个工序的作业时间重新调整，尽量将各个工序的工作时

间以及工作负荷整体分布差不多，让他们尽可能的接近，将各个工序尽可能平均

化。为了更加直观的明确平衡的状态如何，我们需要采用一个具体数值即生产线

平衡率来表示生产线上每个工序分配的负荷和时间的均衡程度。虽然在研究中我

们会发现各个工序之间的时间差异会比较大，但是，最后我们需要决定的流水线

作业的周期时间只可以有一个，也就是对应的最长工序时间，然后就可以进一步

得出最长的作业的工序时间也就和流水生产线的节拍相等。另一种计算出节拍的

方法是每一个小时里面生产线对应的平均产量，也就是单件产品生产出来的平均

时间。

（1）生产线的平衡率（P）计算公式

平衡率=（各工序时间总用人工序总数*节拍））X100%,即

江N

P=j—X100%（1-1）

CT*N

（2）生产线的平衡损失率（d）计算公式

平衡损失率=（1-平衡率）x100%,即

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»T-Ti)

d=l-P,或d=上^-------(1-2)

N*CT

一般情况下，需要通过d的大小直观地去评判生产线平衡的是否优秀，具体划分

如下表：

表2T生产线评判标准

Table2-1standardofproductionline

生产线平衡率损失率评判效果

d至10%优

10%vdW20%良

d>20%差

2.4生产线平衡的方法

为了让流水生产线达到平衡，我们应该以改善原则为基础，应用于实际上先

解决好四个基本的问题，接着再考虑生产线的平衡设计。

(1)四个基本的问题

①明确并且制定生产线上面的基本作业以及各个作业的作业标准。

一条流水线是多个工位组合构成，一个工位是多个作业组合构成，一个作业

是多个动作组合构成，一个动作是多个动素组合构成。依次递进，我们可以从某

一方面发现不足之处，然后放大或者缩小，找出具体的问题，对于原有的作业，

进行相应的方法分析研究对整体的流水生产线尽力进行改善，让生产线上的作

业、工序、操作在合理的同时，也使其更加高效率的生产产品，创造效益。

②明确作业的先后顺序，绘制出基本的作业顺序图。

首先需要依据所生产的产品的结构，生产零件的工作位置即所需要的空间，明确

生产线上的各个作业的先后顺序，由此绘制出基本的作业顺序图。在对于流水生

产线的平衡设计时，不管我们对于基本的工序做了哪些组合，都要以不破坏作业

顺序图这个网络图作为前提，因为那是产品对于生产的基本要求。

③确定节拍。

在了解了流水线上的各工序所需要的时间，确定应产产量之后，我们需要确

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定流水生产线上的生产一件产品的循环时间，即确定节拍。

④按照基本的分配准则把基本的工作分配到各个工作点上。

按照流水生产线所确定的节拍的大小要求，参考工艺和工作技术的要求，给流水

生产线上的各个工作点分配各自的作业要求，并且使这些作业的负荷尽可能的均

衡，循环时间不超过节拍。分配过程中，我们需要注意观察每个工作地的工作的

繁忙程度，尽量使其达到平衡状态，这样才能减少工时浪费，设备利用率低的情

况，真正达到均衡的生产产品，使得产量增大。

（2）生产线平衡的改善原则和方法

生产线平衡改善的基本原则是经过对每个工序的作业作出调整，最终使得各

部分的作业时间尽可能没有或者减少差距。改善时需要按照下面的原则和方法：

①找出瓶颈工序，采用工业工程的相关方法的程序分析的相关方法去对于瓶

颈T序来做出改善.

②把之前所发现的瓶颈工序中比较繁冗的作业分配出去，分给其他时间较短

的工序。

③可以适当将各工序的工作人员增加或者减少，这样一旦生产线的平衡率上

升了，人均产量就会随之上升，那么相应的产品的成本就得到下降。

④作业工序较多的时候，对于让生产线平衡的可能性会降低，那么此时合并

相似或者类似工序，将生产线的工序排布重新排列，会使生产线更容易达到平衡

状态。

⑤对于那些作业时间极短的工序，尽量将其删减，而把之安排进入其它的相

关的工序之中。

（3）单品种流水线平衡方法

在流水生产线的生产产品过程中，首先要对生产线建立一定的工作程序和操

作步骤。也就是说，需耍研究方法来合理化生产线上的工作程序和操作，然后使

用国家运行测试方法来锁定生产线上每个过程所需的时间。作为生产线平衡的基

础。主要包括生产线节拍的确定，根据节拍确定工作场所的数量，以及工艺任务

到现场的分配。将所有流程任务分配到每个工作站点是生产线平衡中必须解决的

问题。这样的话，就可以充分利用工作的空闲时间，就可以使生产均衡。

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①确定流水生产线的节拍

节拍指的是在流水生产线上，在生产出两件一样的产品时，中间的时间间隔,

也就是每完整生产一件产品时所花费的时.间。因此，在生产流水线的运输的批量

为1时，节拍的计算公式为：

C=Fe/N(2-3)

式中：C——流水线节拍；

Fe——计划期有效工作时间；

N——计划期应完成的产量。

假如按照一批一批的运输，那么流水生产线的节拍为：

CLQ(2⑷

式中：c—流水线节拍；

Q-----运输批量。

在确定节拍后，接下来就是认真考虑要怎样来合理安排流水生产线上的工序

的工作分配，分工以后就会划分为各个工作地点的个数。

②计算出最少的工作地点的个数

流水线的工作地点又被称做工作站，这些被划分的工作站，至少应该包括一

个或者多个在生产产品过程中不能够再次进行划分和分解的操作要素，这些要素

被称为工作站的作业内容即站工作含量，而各工序对应花费的时间就被称为该工

序的站工作时间。流水生产线内制造单位产品所需要的全部操作要素的加工生产

时间的总和，也就是生产线上所有站工作含量的总和即总工作含量，这个含量用

W表示。

W=Ztj(2-5)

式中：lj——工序j的加工时间。

如果工作地点的个数越少，工作站的负荷就会越重，那么流水生产线的利用

的效率或者生产线的负荷率就会越高。在确定节拍的时间以后，最少的工作地点

的个数s.即可表示为

S*[W/C](26

ii

式中：［］表示大于或等于w/c的最小整数。

流水生产线最少工作地点的个数是可以成为去衡量生产流水线的利用的程

度的标准之一，这可以用来检验工作地的任务分工的合理的程度。

③流水生产线平衡

流水生产线平衡是在要求在流水生产线的节拍以下的，依照生产工艺和技术

的限制，尽量使它们所受的负荷在充分承受的情况下达到平衡状态，为各个工作

站合理地分配工作任务，使整条生产线更加平衡。

装配生产线采用分解合并工艺，合理配置人刀等方法，来达到实现装配线的

平衡的目的。高效率的工具也可以作为改进装配工艺的措施，可以减少装配时间,

然而最经常使用的就是前者，就是生产组织措施。有很多可以让装配的流水线达

到平衡的方式，下面就介绍一个比较方便且令人满意的方法，即阶位法。

阶位法的原理是根据T作要素的阶位和等级的高低来划分理想的T作场所

的优先级别。工作要素的阶位和等级就是指流水线上工作的元素以及所有的后续

的工作元素的总时间之和。

2.5相关的IE理论基础

工业工程(IndustrialEngineering,IE)一般被认为最早是20世纪初科学管

理之父泰勒首先提出的，它是对人、物、设施、能源及信息集中而成的集成系统

做主要的研究对象，综合运用了社会科学、物理学、工程技术和管理学等方面的

知识，理论联系实际，真正做到提高质量和效率，降低成本的目标，也为科学管

理提升了决策的依据。

2.5.1程序分析

程序分析是指从宏观角度依据工作流程，从第一个工作的地方到最后一个工

作的地方对这流水线上的全体工序进行研究和分析，安排好各个工作站的工作内

容和工作顺序，使其生产流程更加便于生产。程序分析旨在分析有没有重复或者

多余的工序作业，生产线上的程序是不是合理，搬运是不是太长了，延迟和等待

是不是太长等这些可能隐藏在生产线上的未被发现的问题。通过对于工作程序的

分析和改善，找到对应的方法，以提高生产效率，达到增大生产产量的目的。

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程序分析的最终目标一直都是以最低的资源消耗谋求最高的效益。程序分析

的主要分析对象是生产零件的制造过程、生产线的生产服务情况、生产线的管理

情况，程序分析的目的是为了通过研究和分析生产线，根据生产线的实际情况，

找到一个最高效的，最合适的工作的程序。只要一直按照这个程序工作，就能够

用最低的消耗（例如物质、时间、成本、人员等）来获取最高的效益（例如利润、

质量、效益等）。

进行程序分析的方法主要有以下几个方面：

（1）5W1H

为了使生产线的程序分析中尽量得到最多的意见，使得尽量没有任何遗漏，

最好的方式就是按照提问技术由浅入深的依次进行提问，具体如表2-1所示。

表2-1提问技术

Table2-1questioningtechniques

提问理由改进的可能

完成了什么？（What）怎么回事？有无其他更好的成就？

何处做？（Where）为什么要在此处做？有无其他更合适的地方？

何时做？（When）为什么要此时做？有无其他更合适的时间？

由谁做？（Who）为什么要此人做？有无其他更合适的人？

为何做？（Why）为什么做这件事？能否不做？

如何做？（How）为什么要这样做？有无其他更合适的方法？

因为上面的六个问题的英文的第一个字母是5个W和1个H,所以简称

“5W1H”工作法。用这种方法去分析问题时，首先列出6个问题，然后考虑列

出一些小问题，得到答案，最后取消、合并、重新安排和简化工作，并对问题进

行综合分析和研究，以产生新的创意或决策。

（2）“ECRS”四大原则

①取消（Eliminate）。对于各个工作的工序提出“完成了什么”、“是否

必要”及“为什么”等问题，如果这些问题的答案都不是必须的，那么应该将此

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工序取消。取消是对于不加以投资的一种改进方案，我们会适当地取消不必要的

工序、操作、动作，取消是改善的有一种最为有效的结果，是最高效的改进方式。

②合并(Combine)o合并既省时又可以简化工序，对于那些我们不能取消

并且十分必要的作业，应该考虑是否能将其合并。

③重排(Rearrange)。在考虑过取消和合并之后，我们可以在进行“何人、

何处、何时”这三个提问来再进行重排，让这些工序重新排列，使这些作业更新

它们的工作顺序，把原先重复的工序删除，使得工作更加高效率。

④简化(Simple)o简化是考虑是否存在将这些工序用最简单的方式完成，

即最简单的设备、节省劳动力、节约时间、减少费用。

(3)程序分析的六个步骤

在对于流水生产线研究和分析时，最早应该进行的就是程序分析，程序分析

的步骤就是：

①选择。选择需要研究的作业。

②记录。把现在生产线上运用的方法较为全面的认真记录在程序分析的相关

的图表上面。

③分析。先根据“5W1H”的提问顺序对于上面所记录的实际情况逐条提问，

然后根据“ECRS”的四大原则，认真分析考虑，对现有的记录的工序依次进行

取消、合并、重排、简化。

④建立。在依次进行上面的步骤以后，建立一个最合理、最高效的、最有效

的新的生产流程。

⑤实施。采取适当的措施使上述的新方法得以实现。

⑥维持。一直能够坚持规范且经常性的检查，维持该标准方法不变。

2.5.2工艺程序分析

作工艺程序图分析时就是考虑每道工序的安排是不是经济合理，考虑质量管

理的重点是哪一步，生产的原材料是不是合适，设备、性能、规格是不是会符合

要求等方面。

2.5.3流程程序分析

流程程序分析由程序流程图和流程程序图表这两部分组成。

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①流程程序图

工艺流程图和工艺流程图有很大的相似性。区别仅仅在于增加了三个符号：

处理、存储、临时存储等等。排除记录时间，增加处理距离。通过工艺流程图可

以了解工作的基本情况，因此工艺流程图是逐步详细记录生产线的所有生产工

序，以便于对整个制造过程中的“操作”、“检验”、“搬运”、“贮存”和“临

时贮存”进行详细的研究和分析。在施工过程中，特别是在分析其装卸距离、临

时储存等方面，对“隐藏成本”的浪费进行了合理的分析。

流程图由五个符号即操作、检查、搬运、临时储存和储存组成。这个图表比

流程计划更详细和复杂。因此，每一个重要的组成部分（或产品）往往是单独映

射的，可以通过对立的研究来执行、存储、检查、临时存储和操作。根据研究对

象，流程图可分为：物料或产品流程图（物料类型），主要阐述在生产或运输过

程中搬运物料或零部件的具体操作步骤；人员流程图（人型），是操作人员在生

产过程中的一系列活动。

②流程程序图表

在实际工作中，首先会选择之前就已经设计好的工艺流程图。这种图表是在

表格中打印出五种符号，然后按照一定的发展顺序，用直线连接符号，我们就可

以对它们进行分析和记录。在表格的开头，应该有部门和工作的名称，以及当前

的可行性方法、建议的方法利最终统计数据。

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3水龙头生产线的现状分析

3」华星水龙头公司简介

安徽的华星水龙头有限公司于2003年07月02日在合肥市瑶海区市场监督

管理局注册成立，注册资本为100万元，成立时间较短。安徽华星水龙头有限公

司的办公室地址位于安徽省省会，即安徽的大城市合肥，安徽省合肥市合裕路

939号。在公司发展壮大的16年里面，公司主要经营水龙头、水暖器材、卫生

洁具、沐浴设备加_L、销售及售后服务；五金、建材、装饰材料、电器产品销售

等方面的工作。公司始终都尽力为客户提供好的产品和技术支持、健全的售后服

务，努力把各方面做到最好，让客户满意。

通过将近几年的发展，公司独自的占地面积约为四万平米，公司厂房的总面

积更是达到约八万平米，科研开发大楼大约占地：千平方米，公司的车间生产园

区分别设置了锌制品生产区、铜制品生产区、装配区和办公场地等不同的功能分

区，图中3-1表示了不同的功能分区的分布情况。

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出货广场

小

图3-1华星水龙头公司功能区分布

Figure3-1inthecompany'sfunctionalareadistribution

3.2产品介绍

水龙头的俗名是水咀。历史上人类最早的开始应用是在16世纪，那时候人

类对于材料的应用还不像现在这么广泛，所以那时候水龙头的材料还是限于青

铜。水龙头不仅可以控制水的流量，可以让人们能够让水为自己所用的控制流量

大小，它还可以控制水的开关，控制它什么时候出水，什么时候关闭。所以，水

龙头的出现让人们对于水的运用有了初步的进步。

3.2.1水龙头材料

现在，人们对于产品的造型要求都较之前有更高的要求，人们对于水龙头的

类型要求也是逐渐地增多，所以制造水龙头的类型也是有很多的。当然，在现在

这个各种新型材料应用和发现的时代，水龙头制造的材料可以说是各种各样了，

那些青铜、铸铁制的水龙头己经逐渐过时了，当然，现阶段市场L也仍然有用一

些劣质材料制作的水龙头，例如塑料材料的水龙头。目前:从市场上大部分的制

造水龙头的企业来看，会有一些用不锈钢来铸造用于特殊地方的有着不同的用途

的水龙头，当然也就随之会有普通情况下使用的档次比较低下的水龙头，这些水

龙头大多采用黄铜这个材料来制作，它们的手柄则大多采用锌合金来制作。因此,

就目前来看，市面上出售的水龙头大部分是用黄铜材料制造而成。经调查，制造

18

水龙头的黄铜材料基本采用H59,H62,H65低铅铜,要求0.025以下的含铅量，必

须要满足国家GB/TU76的要求，且以不损害人体的身体健康为前提。铜材质主

要有铜锭和铜棒两种，还有一小部分会采用铜管。如图3-2

铜棒铜锭

铜管锌锭

图3-2铸造原材料

Figure3-2caststherawmaterial

3.2.2水龙头的结构

水龙头主要是由主体、阀芯、把手、滤水嘴、出水口利安装的组件等组成，

还有一些制作精准的水龙头，还装有一些其他的装置，例如止回阀、起泡器、固

定螺栓、固定铜片、垫片、弯脚、软管、通规、止规等装置。其中，阀芯是水龙

头零件的类似于心脏的部分，它是水龙头中最为核心的组成部件。水龙头的阀芯

有掌管着水流的开关，水流的大小，热水和冷水的混合以后的比例大小等作用，

更关键的是阀芯能够决定水龙头是否能够可靠实用，决定水龙头的质量的好坏，

决定水龙头能够使用的时间是否长久。而且依据阀芯的使用功能可被划分为恒温

阀芯、磁感应阀芯和手动阀芯。依据阀芯的制作材质可被划分为轴滚式阀芯、陶

瓷阀芯、橡胶阀芯和不锈钢球阀芯等类型。

19

铸铁制作的水龙头大多会采用以橡胶芯螺旋的方式开启，这在很多地方都已

经被淘汰了，目前来说，市场上出售的水龙头大部分都是陶瓷所制造的水龙头。

因为陶瓷制作的阀芯，作为新的一代制作阀芯的材料，它的功能非常有利。陶瓷

阀芯具有非常稳定的物理性能，非常好的密封性能，使用的年限会很长，因为水

龙头是大家平时经常使用的零件，所以一般情况对于水龙头的使用要求需要基本

达到三十万次以上才能算为合格，如果我们按照一天需要开关重复30次左右，

那么这样的水龙头基本上能够不会出现毁坏的情况下使用20年以上。

3.3水龙头生产线的现状分析及产品加工工艺

3.3.1生产线运营现状

华星水龙头有限公司虽然更加注重生产管理的优化等方面，并一直在改进生

产现场的管理模式，不断优化生产方式和方法，但实际上，新的问题继续影响着

生产过程中的生产力，对生产效率的影响不可忽视。生产车间现场设备的合理位

置在很多地方都不理想，导致生产线的生产效率不确定。尤其是工作站布置不合

理，有的繁杂浪费，人员利用不充分，不同工作站之间的作业时间不短，生产平

衡率低。因此，在不同的工作站之间存储了大量的半成品和废品，物料处理路径

较长，一些工作站的物料没有正常的保证。模具、工具等到处摆放，造成生产现

场混乱，浪费操作时间和空间。如果这些现象继续下去，必将导致生产线的平衡

率低，不仅生产效率低，而且产品质量无法保证。目前需要解决的问题是各工序

存在的问题，以及生产线平衡率的提高。水龙头的生产包括铸造、机械加工、表

面处理、组装四个主要工序操作，根据现在的工艺生产要求，它是运用断续流动

的生产线方式。

根据以上分析，本文从生产工艺入手，运用工业工程研究的原理，采用工艺

分析的方法，对丝锥的工艺流程和工艺流程进行分析，采用操作测量的方法，研

究生产过程中各工序的时间，计算指定每个流程的标准时间，然后从标准时间计

算生产线的平衡率。研究生产线平衡，找出问题所在，提出解决问题的办法，以

提高生产线的水平。

3.3.2水龙头的工艺流程

水龙头生产工艺主要是由四大部分组成，一是铸造，二是机械加工，三是

20

表面处理，四是组装。工艺流程图如图3-3所示。

1压.铸成型

14.抛光

2砂.芯检验

15.外观检验

3.铸造铜合金熔炼

16.外涉电镀

4.化学成分分析检验

17.电镀检验（乙酸盐雾试验）

5.重力铸造

18.装配

6陶.砂自检

19.安装过程自检

7.抛丸整光

20.过程巡检

8.外观检验

21.试水、压力试验

9压.力试验

22.包装

21

10.机加工

23.成品检验

11.公差检验

24.入库

12.压力试验

25.出厂检验

13.释铅处理

图3-3水龙头工艺程序图

Figure3-3faucetprocessdiagram

3.3.3工位作业分配

依据各工序构成及加工现场的工作布置，根据公司现行的工作站进行统计,

水龙头生产线的工作站分配见表3-1所示：

22

表3-1工作站分配表

Tabic3-1workstationallocationtabic

工作站作业内容人数工作站作业内容人数

A1砂芯成型1A13释铅处理1

A2砂芯检验1A14抛光1

A3铸造铜合金熠炼1A15外观检验1

A4化学成分分析检验1AI6外涉电镀1

A5重力铸造1A17电镀检验1

A6陶砂自检1A18装配9

A7抛丸整光1A19安装过程自检1

A8外观检验1A20试水、压力试验1

A9压力试验1A21包装1

A10机加工4A22成品检验1

All公差检验1A23入库1

A12压力试验1合计34

根据上表，制作工作站的顺序关系图，如图3-9所示

图3-9工作站生产关系图

Figure3-9workstationproductiondiagram

3.4改善前生产线平衡的基本参数收集

为了保证运行测量的真实性和有效性，采用公式确定观测值的个数，并对异

常值进行处理，以保证运行测量的标准。通过计算，我们得出结论，公司采用三

次观测是不正确的。

3.4.1作业测定观测次数的确定

为了保证测试结果的有效性和准确性，需要在每个工作站上进行多次观察,

以确保数据的准确性和有效性。如果观测次数较少，将影响研究要求的准确性,

但如果观测次数过多，将无形地增加测量人员的工作量。

在华星水龙头有限公司的观测次数是3次，3次能否满足观测数据的准确性

及有效性？可以由下式进行验证。

取置信度95%,标确度为±5%,利用下式计算出合理的观测次数:

4OJ〃£X22—(£XZT2

V扣1

n(3-1)

£xi

/=1

式中：N为必要观测次数;

Xi为每一次观测时间;

n是暂行次数。

取工作站AI的数据检验观测次数是否合理:

表3-2工作站AI的一组观测次数数据

Table3-2workstationA1withaseiofobservationsdata

观测次数123合计平均值

24

观测时间(Xi)4.1433.812.24.07

XiA216.8118.4914.4449.74

由表3-2得，暂时实行的观测次数是n=3,£川人2=49.74,£拓=12.2,

•=11=1

代入上面公式可得，N=4°V，3x52-21-12-5A2^2=4.08,为了确保数据能够具

12.5

有准确性，因此取观测次数为N=5。而且还证明了3次的观测次数是不合理的。

3.4.2对优化前的生产线进行作业测定

一周后，用秒表等工具测量生产线上各工作站的运行情况。在每个工作站上

进行五次观察。对相关数据进行收集、处理和分析，通过数据找出影响生产线的

原因。统计数据如下：

表3-3改善前的生产线作业测定数据

Tabic3-3improvesthepreviousproductionlineoperationdeterminationdata

工作作业内容观测时间(min)

站T1T2T3T4T5

Al砂芯成型4.14.33.84.04.2

A2砂芯检验0.50.70.70.60.5

A3铸造铜合金熔炼6.06.25.86.15.9

A4化学成分分析检验2.12.31.92.22.1

A5重力铸造10.410.59.89.810

A6陶砂自检1.10.90.81.00.8

A7抛丸整光4.24.34.03.84.1

A8外观检验0.50.40.30.40.6

续表

A9压力试验2.11.92.22.32.1

A10机加工9.09.89.49.59.4

All公差检验0.20.30.30.20.2

A12压力试验1.92.12.22.12.3

25

AI3释铅处理4.24.13.84.04.3

AI4抛光3.23.43.23.33.1

AI5外观检验0.20.30.20.20.3

A16外涉电镀3.13.23.33.33.1

AI7电镀检验0.30.20.20.30.2

Al«装配8.58.4«,7R.68.7

A19安装过程自检0.50.40.30.50.4

A20试水、压力试验3.43.33.53.63.5

A21包装0.80.70.90.70.9

A22成品检验0.70.80.80.90.8

A23入库2.12.32.22.42.3

3.4.3异常值的处理方法

在得到工作站的所有测量数据后，可能会出现一些异常值。必须消除异常值,

否则会影响数据的准确性，影响数据分析，做无月的工作。异常值可能来自各个

方面，如观察者的疏忽，导致数据超过正常值。

本文运用三倍标准差法来剔除异常值，下面介绍此方法的具体计算：

先求出这组数据的平均值，见下式：

n

_工Xi

V—'T

〃(3-2)

再算出其标准差：

£(X,•一天”2

0=1--------------

〃(3-3)

正常值是在5±3。的区间内，超出的则是异常值。偏差上限是又+3。，偏

差下限是5-3b。所以在上限和下限区间内的才是正常值，只要不是在这个区

间的都是异常值，都需要剔除后再进行数据分析,取工作站A1的数据来验证一

下有没有异常值：

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表3-4工作站Al数据的异常值验证

Table3-4workstationA1dataforoutliersvalidation

观测次数（n）12345合计平均值

测量时间（Xi）4.14.33.84.04.220.44.08

(Xz-X)A20.0000.04840.0780.0060.0140.148

4444

o0.172

又+3b4.590

3.564

从上表可以看出，所有的测量数据都没有超出正常范围，即1号工作站没有

异常值。

根据上述异常值处理方法，对其他工作站的观测数据进行异常值处理，每个

工作站都是不同的。

常量值的处理数据如下：

表3-5生产线作业测定异常值检查

Table3-5productionlineassignmenttocheckforoutliers

工作作业内容平均值偏差上限偏差下限是否有处理

站异常值方式

XX+3（T

Al砂芯成型4.080.174.593.56无

A2砂芯检验0.600.090.870.33无

A3铸造铜合金熔炼6.000.146.425.58无

续表

A4化学成分分析检验2.120.132.511.73无

A5重力铸造10.100.3011.009.20无

A6陶砂自检0.920.121.280.56无

A7抛丸整光4.080.174.593.56无

A8外观检验0.440.100.740.14无

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A9压力试验2.120.132.511.73无

A10机加工9.420.2610.28.64无

All公差检验0.240.050.390.09无

A12压力试验2.120.132.511.73无

AI3释铅处理4.080.174.593.56无

A14抛光3.24,0103.542.94无

A15外观检验0.240.050.390.09无

A16外涉电镀3.200.093.472.93无

A17电镀检验0.240.050.390.09无

A18装配8.580.128.948.22无

A19