案例一自动变速箱换挡机构

自动变速箱换挡机构10万套轮番装配车间生产线设计,轿车自动变速箱换挡机构制造公司目前的产品主要是二、三档和四档轿车自动变速箱换挡机构。其中二档、三档要经过机加工和装配才能形成产品；四档只需要经过机加工生产线。企业现年产量10万台/套，今后有发展成为15万台/套的可能性。选取了优化后的机械加工车间平面布置方案和装配试验车间10万生产纲领轮番装配工位布置方案进行建模仿真。其中所需数据包括： 生产纲领产量、节拍； 工艺规划数据工艺流程、工序循环时间、上下料时间； 生产组织数据生产班次。,案例背景,研究的意义,汽车工业规模可以视为一个国家的经济指标,在国家实力成长中发挥着极为重要的作用。 而对于汽车的生产包括各个零部件和总装都涉及到生产系统，生产线的设计，规划，而且设计规划的结果决定了汽车生产的效率，间接影响到效益，从而影响到整个汽车工业。 通过对生产线进行仿真，既可以避免资金、人力和时间的浪费，也可以分析其供应商按不同频次、不同数量所提供的零配件对生产线产生的影响，找出生产线潜在的作业“瓶颈”，平衡整个生产线，为生产实际提供决策依据。,目的是针对汽车自动变速箱二，三档机构的生产流水线，及优化。,目的,主要内容,讨论:如何对生产线进行设计？ 生产的工艺流程 生产线类型， 生产节拍， 生产线布局（工位，设备，人员）,主要内容,自动变速箱换挡机构装配工艺流程的分析。 装配车间的整体规划和设计。 换挡机构的生产线的规划和设计。 生产的节拍的研究和确立。 两种产品生产的平衡性的分析，研究。 建立装配生产线模型。 进行模型的仿真和数据的计算，得到优化的结果。,什么是生产物流？ 生产物流指从企业的原材料、外购件购进入库起，直到企业成品库的成品发送为止，这一全过程的物流活动称为生产物流。,生产线及相关物流,它包括从原材料和协作件的采购供应开始，经过生产过程中半成品的存放、装卸、输送和成品包装，到流通部门的入库验收、分类、储存、配送，最后送到客户手中的全过程，以及贯穿于物流全过程的信息传递。,流水线是一种先进的生产组织形式。它是按照产品(零部件)生产的工艺顺序排列工作地，使产品(零部件)按照一定的速度，连续地和有节奏地经过各个工作地依次加工，直到生成成品。,讨论:,有哪些种类的流水线？,流水线,流水线分类图,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。 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。,流水生产组织,固定流水线,移动流水线,流水生产组织,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。 按产品的轮换方式：可变流水线、成组流水线和混合流水线,3.对象变换方式 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或顺序地进行生产，在变换品种时基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。,流水生产组织,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 手工流水生产线一般用于装配; 机械化流水生产线的工件传输采用机械自动方式，工序(含工位)也匹配适量机械装置，其效率高，运用最广; 自动流水生产线是流水生产线的最高形式，其加工或装配主要采用自动形式进行。,7 按运输设备种类，可分为无专用运输设备的流水生产线、具有非机动专用运输设备的流水生产线和机械化运输设备的流水生产线。,内容和形式上的变化 1 .内容上：产品的装配、零件的机械加工、锻压、铸造、热处理、电镀、焊接、油漆以及包装等。 2 .形式上：单一产品流水线-可变流水线-混合流水线-成组流水线-半自动化线-自动化线,现状及趋势,国内在选取生产线方面大部分还是选取可变流水线，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。,在技术和条件都不断提高和允许的条件下，开始学习国外进行，柔性生产线的装配和使用 物流的先进理念的投入也是必须的。,1.确定流水线的节拍 节拍（Takt Time）:是指流水线上连续出产两个相同制品之间的时间间隔。又称为产距时间。 节拍是一种重要的期量标准，它决定了流水线的生产能力、生产速度和效率。 确定节拍的依据是计划期的产量和有效工作时间。即： R=T效/Q 式中: R节拍 (分/件) T效: 计划期有效工作时间 (分) Q: 计划期制品产量(件).除计划中规定的任务外,不包括不可避免的废品,流水生产组织,有效时间T效？ 无效时间：不合格产品，组装不良，设备调整或故障导致生产线停止，作业故障导致的运输混乱等现象。 Q？ Q=计划每日产量 * 合格率,计划期有效工作时间=计划期制度工作时间时间利用系数 T效=T制K K=0.90.96 计划期制度工作时间=全年制度工作日数班次每班工作时间 节奏：如果R很小，且加工制品的体积小重量轻，不适于按件传递，则可以按批传递。顺序出产相邻两批同样制品之间的时间间隔就称为节奏。 即：Rg=Rn 其中 Rg: 节奏 n: 批量,流水生产组织,例某制品流水线计划年销售量为20000件，另需生产备件1000件，废品率2%，两班制工作，每班8小时，时间有效利用系数95%，求流水线的节拍。（254天）,解,例某制品流水线计划年销售量为20000件，另需生产备件1000件，废品率2%，两班制工作，每班8小时，时间有效利用系数95%，求流水线的节拍。,解 T效 = 254 2 8 6095% = 231648 分钟 Q = (20000+1000) / (12%) = 21429 件 R = T效 / Q = 231648 / 21429 = 11(分/件）,瓶颈(Bottleneck): 通常把流水线中生产节拍最慢的环节，叫做瓶颈。 周期时间（Cycle Time）:反映流水线的生产速度，以生产一件产品所需要的时间（秒数）来表示。,2、确定工作地数 （1）设备数量 某工序需要工作地（设备）数= 用公式表示为： Si = ti / R 其中： Si 第 i 道工序所需设备数 ti 第 i 道工序单件时间定额 当计算所得的工作地数不是整数时，实际采用的工作地数应取大于或等于计算值的最小整数。即:Sei=Si ,该工序单件时间定额,流水线节拍,流水生产组织,（2）设备负荷系数 计算所得工作地数与实际采用的工作地数的比值称工作地负荷系数，表明该工作地的负荷程度。 某工序工作地(设备)平均负荷系数 用公式表示为： Ki = Si / Sei 流水线设备负荷系数= 工作地需要数/实际采用工作地数 流水线设备负荷系数应在.7.内,计算所得工作地数,实际采用工作地数,流水生产组织,3.工序同期化 工序同期化是指通过各种可能的技术、组织措施来调整各工作地的单件作业时间，使它们等于流水线的节拍或者与流水线节拍成倍比关系。 实现工序同期化的措施: (1)分解与合并工序 (2)经过改装机床、改变加工用量、改进工艺装备、合理布置工作地等错施，缩短工序机动时间和辅助时间。 通过工序同期化后，流水线的设备负荷系数达到.之间，一般可组织连续流水线，在0.75 .组织间断流水线。,流水生产组织,例假设某流水线的节拍为8分钟/件，由13道小工序组成，单位产品的总装配时间为44分钟，各工序之间的装配顺序和每道工序的单件作业时间如图。,解（1）计算装配流水线上的最少工作地数 Smin=T/R=44/8=5.5=6 （2）工序同期化，由此确定流水线上实际采用的工作地数 工序同期化通过合并工步进行，即将工步分配到工作地 为工作地分配工步需满足的条件： 保证各工序之间的先后顺序。 每个工作地的作业时间不能大于节拍。 每个工作地的作业时间应尽量相等和接近节拍。 应使工作地的数目最少。 分配和平衡方法：列举消去法,（3）计算装配流水线负荷系数 Ki = Si / Sei =5.5/6=0.92 可以组织连续装配流水线,4.生产线平衡,生产线平衡：把工作要素进行适当合并，并分配给每个工作地，使各工作地的作业时间等于周期时间或周期时间的整数倍。 目的是使流水线合理高效，达到工序同期化。 根据装配工艺来确定工作站数目，再将各项作业分配到不同的工作站，并对个工作站的作业的分配进行平衡优化，以使得每个工作站上完成指定作业的时间都相同。,(1)基本平衡法,首先需要确定生产周期时间和最少工作站(或工作地点)数目 完成工作站分配后,要计算流水线效率(也成为平衡率). 流水线效率E为全部作业的时间总和与实际工作站总数m与周期时间乘积的百分比 E=tsum/(Si*R) *100%,案例,某手推车要在一个传送带流水线上组装,每天需生产500辆,每天的生产时间为420min.下图为该手推车的装配网络图,请根据周期时间和作业次序限制,求使工作地数量最小的平衡方式. (规则1：优先分配后续作业较多的作业 规划2：优先分配操作时间最长的作业),（2）韩格逊伯尼法,1确定工作周期时间C。 C=H/Q 式中：H每天生产时间； Q每天在H时间内要求的产量； C周期时间。 2确定最少工作站（工作地点）数目K， K= t /C 式中：K最少工作站数； t 完成作业所需时间总量。 工作站的作业分配问题要用到矩阵解法，将结合下面的例子来讲述这一过程。,例,现拟在传送带上组装某部件。该部件每天需组装369台，每天的生产时间480min。装配顺序及装配时间如下表。根据周期时间和作业顺序限制，求工作站数最少情况下的平衡流动及装配线效率。,解 共4步,(1) 画出其先后次序图和先后次序矩阵表。 依照装配程序表的要求可以画出先后次序图。图中圆圈为作业，箭头为操作顺序。,装配先后次序矩阵表,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,+1,-1,领先+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,延后-1,0,+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,-1,-1,0,0,+1,+1,+1,+1,+1,-1,-1,0,0,+1,+1,+1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,0,+1,+1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,-1,0,+1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,0,+1,0,-1,-1,-1,-1,-1,-1,0,+1,0,-1,-1,-1,-1,-1,-1,0,-1,-1,(2) 完成位置权值计算,1,2,3,4,5,6,7,8,9,pwa,221,171,116,126,96,71,32,34,20,位置权值pwa 为该单元及所有带+1单元时间之和,位置权值矩阵表,(3) 确定周期时间和最少工作站数,将已知的数据（该部件每天需组装369台，每天的生产时间480min）代入得周期时间： C=H/Q=480*60/369=78 秒 用下式计算满足周期时何要求的最少工作站数： K= t/C=(502520 302525121420)/78 =2.833 故最少需3个工作站。,(4) 分配工作站的作业，平衡装配线,工作站 K,1,1,2,2,2,3,3,3,3,单元时间 ti 秒,50,25,20,30,25,25,12,14,20,装配线平衡表,1,2,3,4,5,6,7,8,9,单元 i,221,171,116,126,96,71,32,34,20,位置权值 pwa,-,1,2,2,3,4,5,6,6,7,8,紧前 单元,工作站时间 ti 秒,50,75,50,30,75,25,51,39,71,平衡 延迟秒,28,3,28,48,3,53,27,39,7,递减顺序,按位置权值递减的次序，在满足先后次序限制的条件下，指派尽可能多的单元至一工作站，直至接近该站的周期时间。,=周期时间(78秒)-工作站时间,装配线效率=完成作业所需时间总和/（实际工作站总数*时间周期） =,作业1：,一生产线共有8项作业，其作业周期时间为8min。已知各项作业的装配顺序和时间如表，请根据周期时间和作业顺序的限制，确定最少工作站数和各项作业的安排，并算出此安排下生产线的效率。 各项作业装配顺序和完成时间,Si=t/C=(5+3+4+3+6+1+4+2)/8=3.5 取4，故需要4 个工作站。先画出先后次序图（注紧后作业顺序H 在最前，A 在最后），再运用矩阵法得工作站安排为H、G 为1 号，E、F2 号、C、D3 号，A、B4 号。效率=28/32=75%。,作业2：,某流水线有17项作业需要平衡，其中最长的作业为2.4min，所有作业的总时间为18min。该流水线每天工作450min。试求： 最大和最小的周期时间各是多少？ 该流水线理论上可能达到的每日产能是多少？ 按最大产能来计算，最少需要几个工作站？ 若每天产能为125件，则周期时间应为多长？ 若周期时间分别为9min和15min，则产能分别是多少？,61）最大周期时间为18 分钟，最小为2.4 分钟。 2）每日产能Q=H/C，即最小产能450/18=25，最大产能450/2.4=187.5。故产能在25187.5 之间。 3）K=t/C=18/2.4=7.5 即8 个工作站。 4）C=H/Q=450/125=3.6 分钟。 5）产能分别是50 和30,