装配车间生产线平衡毕业论文.doc

山东科技大学学士学位论文 摘要摘要生产线平衡(Streamline Balancing)就是对生产线的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使作业时间尽可能相近的技术手段与方法，是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法体系。在大批量生产制造系统中，装配线平衡问题关系到整个生产制造系统的效率。如何在现有条件下最大限度地提高生产效率，如何均衡各工作站的生产负荷直接影响到工作效率。论文系统介绍了生产线平衡性对企业流水线的重要作用,以及提高流水线负荷率和效率这一生产线平衡的方法；通过收集大量的相关数据和文件资料，利用工作研究和平衡生产线的相关技术和方法，对DANZE装配线进行分析和改善，并根据生产节拍对该装配线进行生产线平衡设计。主要解决工序流程不合理问题以及通过合理划分工作地来提高关键工序的生产能力,以达到消除工序不平衡，消除工时浪费，努力实现“一个流”生产，提高生产效率的目标，令企业在现有条件下使装配线平衡程度达到了最佳，为降低生产成本，提高生产效率奠定了基础。关键词：生产线平衡，工作研究，生产线负荷率，节拍ABSTRACTThe balance of the production line is to make all work carry on equally. It is the technical means and method that make the time of each work possibly close by adjusting the work burden, and it is also the most important method to standardize production process and work. In mass production system, assembly line balance impact the efficiency of the whole manufacturing system. It directly impacts work efficiency that how to balance the work load of each station. This paper introduced the production line balance systematically to the important function of the business enterprise flowing water line and the principle, and introduced an exaltation and efficiency this production line balance of method; By collecting a great deal of related data and document data, then used the technologies of work study and the balance of the production to improve the assembly line, according to the produce rhythm of the flowing water line of the business enterprise carry on a design of the production line balance. Mainly resolve reasonless problems in the work process and pass the reasonable demarcation work ground to raise the production ability of the key work to attain cancellation work preface unbalance, remove man-hour waste, carry out 1 flow production hard, raise production the target of efficiency, and make the line balance to the best level under the current situation of the enterprise, to reduce the production cost, raised the production efficiency to lay the foundation.Keywords: streamline balancing, work study, the burden rate of the flowing water line, balance efficiency 山东科技大学学士学位论文 目录目录1绪论11.1问题的提出11.2国内外研究现状31.3研究意义51.4论文的主要思路和框架72基本理论82.1工作研究的技术和方法82.2流水线生产理论概述112.3生产线平衡理论及方法133 DANZE装配线的生产现状及工作研究203.1青岛成霖及装配车间概况203.2装配作业内容及现状233.3装配作业的主要问题分析323.4 DANZE装配整体流程的改善与评价354 DANZE生产线的平衡改善与设计414.1 DANZE装配线平衡的必要性和可行性414.2流水线平衡改善的原则424.3生产线的平衡研究和设计过程434.4改善后的效果评价分析555结束语59参考文献60致谢61山东科技大学学士学位论 绪论1绪论1.1问题的提出台湾是世界三大阀门生产基地之一，当亚洲各国和地区正处于较为封闭的时期，台湾较早地参与了国际经济分工和国际市场竞争，抓住了世界经济发展、结构调整的历史机遇，成为世界重要的制造基地。九十年代中期，随着亚洲各国和地区对外开放程度的加快和台湾劳工成本的不断提高，台湾制造业逐步失去了竞争优势，很多台商把工厂搬迁到大陆，产品返销台湾或国外。目前我国水龙头行业最大型的出口企业均是台资企业。成霖集团创立于1979年，是目前台湾唯一一家股票上市的水龙头专业制造商，自1990年开始相继在深圳宝安区设立了深圳成霖洁具股份有限公司、成霖五金制品公司及深圳成霖实业有限公司，形成一条龙工厂，其中深圳成霖洁具股份有限公司曾连续四年水龙头出口额位居我国首位。经过20多年的发展，成霖集团开发出500多种各式水龙头，40多种卫浴配件及100多种花洒，拥有GOBO、DANZE、GERBER、FUSION四大自有品牌，其中GOBO与DANZE品牌远销至世界各地，成为美国最大的进口水龙头品牌。目前成霖股份在深圳设有3个厂区，主要从事水龙头、卫浴挂具等产品的设计、生产、销售，公司主要采用自主设计制造(ODM)和贴牌(OEM)业务模式，产品95%外销欧美市场，已成为亚洲最大的水龙头专业生产商。青岛成霖科技工业有限公司是成霖集团投资5.71亿人民币在青岛西海岸出口加工区兴建的一个分公司，尚未建设完工，建成后将成为占地30万平方米、建筑面积16万平方米、员工总数超过1万人的完善的卫浴五金产业园地。目前主要负责部分水龙头的生产与组装，产品主销北美和欧洲，完全按照欧美等国标准，对产品工艺程度和质量要求较高。成霖集团注重工业工程在企业的应用，无论是部门设置还是生产线的布置与优化，都体现着工业工程的思想。多年来，成霖集团积极强化企业管理基础工作，大力推进管理创新，特别致力探索改进生产管理方式，通过贯彻精益生产管理思想，实施精益生产方法，改进管理手段，达到提高生产效率，稳定产品质量，降低产品成本，提高企业经济效益的目的。课题来源于青岛成霖装配车间的生产线平衡研究及改善。虽然IE在成霖集团得到了一定重视和应用，但由于建厂时间短，系统化的企业管理工作未得以深入开展，IE在该企业的实际应用中仍存在许多问题和缺陷。（1）停工待料。不合格的进料导致不合格的产品，因进料合格率不高、来料检验不过关等问题，导致多次出现工人停工待料的现象，延误了下几步工序的进行，增加了不合格品的产生比率。加之工序间半成品较多，产品质量不稳定，经常出现返工、甚至报废等质量事故。（2）生产节奏不协调。生产忙时，员工必须加班加点才能满足交货，造成员工和设备紧绷；生产闲时，员工工作量过小，收入随之减少，易造成员工积极性低落。另外，生产现场布置不合理，工作时间过长等原因使员工易疲劳，增加了不规范操作和安全事故的可能性。（3）瓶颈制约。长拉布置不合理、设备研发更新过慢等原因，导致生产环节不协调，产生大量存滞品。存滞品的存在导致流水线出现瓶颈，产生了不必要的动作和可避免的等待，生产线无法平衡，严重制约和影响了工作效率。本课题以装配车间的DANZE水龙头装配生产线为研究对象，通过应用基础工业工程的相关知识对装配过程进行优化、改善，努力消除装配车间中的工时浪费、生产中止等不合理现象，减少作业瓶颈，节约物资消耗，减少在制品，加速流动资金的周转，从而达到降低生产成本，提高生产线负荷率的目的，真正实现“一个流”。其中，生产线工艺平衡的改善和设计是解决装配线瓶颈的主要手段和关键。1.2国内外研究现状1.2.1生产线及其平衡的研究现状一百余年的汽车工业发展史上有过两次生产方式的变革：一次是本世纪福特的大批量流水生产方式否定了单件生产方式；另一次就是丰田的精益生产方式战胜了大批量流水生产方式。这两次变革不仅极大地推动了汽车工业的发展，而且大大加快了世界经济的发展。流水生产线这种生产组织方式于1914年诞生于美国福特公司，极大地提高了劳动生产率，大幅度降低了汽车成本。可以说，是福特发明的流水线揭开了现代化大生产的序幕。大规模生产的标准化商品一般是一种完全竞争性产品，其生命周期已经处于成熟期，市场趋于饱和，企业要在市场中生存，必须努力降低成本，提高服务质量。降低成本的有效途径之一就是规模化生产，企业往往通过不断扩大生产规模来获取竞争优势。在大量生产的情况，流水生产线是一种生产过程的先进组织形式，大批量生产的产品往往采用流水线的形式来达到经济、均衡的效果，流水线的平衡过程就是实现一种劳动生产率、设备利用率和满足市场需求三者之间的平衡的过程。流水线平衡的方法有两大类型：启发式方法和最优化方法。尽管最优化方法能找到最优解，但实际应用时十分繁琐，往往一个很小的问题需要构造的模型非常大，计算机耗时也较多。启发式方法以其简便、易懂、快速和满意赢得了众多管理人员的信赖和欢迎，并被广泛应用于其它领域。最优化方法和启发式算法是难以截然分开的，启发式内部也局部用到了寻求最优解的方法。在计算技术和制造技术进步的推动下，生产线平衡问题的解决也在进步。在计算技术的推动下，尤其是进化算法，如遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法、神经网络算法、多智能体技术等，引入了生产线平衡的新技术和新工具。在制造技术的推动下，尤其在柔性制造技术，引入了生产线的新模型。自从1913年，Henry Ford发明了第一条生产线以后，一直到20世纪50年代，在大部分的制造系统中，生产线的平衡技术只有Trail-and-Error方法在尝试。为什么会产生这种现象？有两种假设：要么是平衡方法的不使用；要么是实际从业者对平衡技术和方法不了解、不熟悉。根据美国有关资料统计，即使在美国这样工业发达的国家，在工业装配生产中，平均有5%-10%的装配时间浪费在平衡延迟中。所以，多年来流水线平衡问题一直受到人们的关注和重视。通过广泛调查资料文献，可看到在国内生产线平衡技术的理论研究尚未深入开展，生产线平衡的应用也不是很成熟，平衡技术还没有深入到生产管理中去，由于生产线不平衡引起的效率低下、成本浪费现象十分严重。因此，生产线的平衡技术在中国企业有很大的市场。1.2.2工作研究相关应用工作研究是工业工程的经典内容，十九世纪末起源于美国，在工业发达国家已经得到了广泛的推广和应用，并取得了明显成效，被公认为是能杜绝各种浪费、挖掘内部潜力、有效提高生产效率和效益、增强企业竞争能力的实用技术。究其原因，最主要的就是因为工作研究是在不需要投资或很少投资的情况下就能大大提升生产线的平衡性，增强企业的生产能力进而提高企业的经济效益，增强企业活力。世界各国都将工作研究作为提高生产率的首选技术。日本在第二次世界大战结束时，经济千疮百孔，生产率仅为美国的1/7。由于20世纪50年代引进IE，使工业在短时间内获得振兴，生产率迅速增长。日本企业工业工程的应用核心内容就是工作研究，重视综合系统理论，创造了以杜绝一切浪费为目标的准时制生产方式，成为全世界公认的生产管理的最好模式之一。美国90%以上的企业都应用了工作研究，企业的生产率普遍提高50%以上。在美国还成立了工业工程协会，专门研究工业工程的应用。在国外，信息技术已经全面介入到工作研究的各个领域，开发了ERP、MRP等一系列应用软件，计算机辅助工作研究已经成为工作研究发展和应用的新趋势。工作研究在制造业中应用广泛，前景广阔，一些技术往往不需要或只需很少的投资就可以产生很大的效益，这项技术十分适合中国当前经济发展的需要。自20世纪80年代以来，一些部门和企业开始不同程度地学习和应用IE的基本原理和方法，取得了显著的效果。但总体来说，在我国，工作研究的应用还处于起步阶段，人们对效率、标准化的意识比较薄弱，研究方法和实际应用缺乏科学性、系统性。所以，目前在我国，如何推进工业工程的应用还是一个繁重的任务，以此来提高生产效率尚有较大的发掘空间和潜力。因此，从基础工业工程入手进行生产线的优化改进，提高生产线工艺平衡，是一种务实的做法，不仅可以逐步实施“一个流”生产，并且可以在成熟的时候为以后实施现代工业工程打下坚实的基础。1.3研究意义“生产线工艺平衡”即是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虑的最重要的问题。生产线工艺平衡的目的是通过平衡生产线使用现场更加容易理解“一个流”的必要性及“小单元生产”的编制方法，它是一切新理论新方法的基础。增强生产线的平衡性是一种适当提高生产能力的行之有效的思路，是流水线型生产企业所追求的目标，其最高境界是实现“一个流”生产。实现生产线平衡，实现均衡生产，有利于保证设备、人力的负荷平衡，从而能提高设备和工时的利用率，同时有利于建立正常的生产秩序和管理秩序，以保证产品质量和安全生产；均衡地进行生产还有利于节约物资消耗，减少在制品，加速流动资金的周转，从而降低生产成本；在均衡生产的基础上实现的“单元生产”,提高了生产应变能力。因此，生产线平衡对企业来说，具有重要意义。通过对流水线进行不断的改善与更新，在新的环境下发现并解决新的瓶颈，使其在更高的水平上达到新的平衡。 消除流水线生产中不合理、不科学的因素，确定流水生产线的节拍，合理而均衡地组织流水线上各工作地的分工，在不需要投资或很少投资的情况下大大提升生产线的平衡性，增强企业的生产能力，进而提高企业的经济效益，增强企业的活力。这是本论文研究的重点内容。结合所研究的装配生产线，通过平衡生产线能够实现以下意义： （1）对生产线的整个流程进行分析和改进，消除不合理之处，使员工的工作更加舒适，提高作业人员及设备工装的工作效率。（2）通过对现场布置的改善，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。减少单件产品的工时消耗，减少浪费，降低成本（等同于提高人均产量）。（3）分析确定生产线中的瓶颈工序，找出原因进行优化、改善，减少工序间的存滞品，使生产过程更加顺畅高效。 （4）根据生产节拍对该装配线进行生产线平衡设计，在现有条件下最大限度地提高生产效率，均衡各工作站的生产负荷。（5）通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、规划分析、搬运分析、时间分析等全部IE手法，提高全员综合素质，提高工作效率。1.4论文的主要思路和框架本文主要致力于提高生产率，找出影响生产线能力不足的各种因素，以及这些影响因素的相互关系，从而确定生产线工序节拍不均衡是主要影响因素。明确主要问题以后，按照生产线平衡的实施步骤，重新对生产线进行平衡，找出并解决瓶颈工序，使生产线效率和生产能力不断提高，降低作业成本，为企业取得良好的经济效益。本论文分为五个部分，具体如下所述。第一部分，绪论。主要论述论文的研究背景及目的、国内外关于生产线平衡研究和工作研究相关技术等方面的研究及应用现状，并简要介绍文章的主要内容思路及框架。第二章，介绍了工作研究中的主要内容和相关技术，详细分析了流水线生产理论、生产线平衡的基础理论，并具体介绍了生产线平衡设计的方法步骤。第三章，.详细阐述DANZE水龙头装配线的生产现状，进行问题分析。然后根据DANZE装配线现场实测的结果和严格的考察、记录，运用“5W1H”提问技术分析装配生产线中存在的问题，明确影响生产线不平衡的各种因素，以及各因素之间的相互联系。运用工作研究中的程序分析等方法，以及“ECRS”四大原则对整个流程进行改进和评价。第四章，具体进行装配线的平衡研究。按照生产线平衡的实施步骤，找出并解决瓶颈工序，提出改进建议和方法，重新对生产线进行平衡，调整生产节拍，均衡各工位的负荷率，提高生产线效率和生产能力，达到降低成本的目的，并对改进后的生产线进行分析和评价。第五章，结束语。 8山东科技大学学士学位论文 基本理论研究2基本理论2.1工作研究的技术和方法工作研究包括方法研究和作业测定两大技术，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测量，作业测定是努力减少生产中的无效时间，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。两种技术既密切相关、相辅相成，又可以作为两种单独的技术分开使用。2.1.1工作研究的常用分析技术工作研究常用的分析技术是“5W1H”提问技术及ECRS四大原则，具体内容分别见表2.1及表2.2。“5W1H”提问技术是对研究工作及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问，可连续几次提问，从而进一步探讨改进的可能性。表中前两次提问在于弄清问题现状，第三次提问在于研究和探讨改进的可能性，改进时常遵循ECRS四大原则。表2.1 “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（What）是否必要有无其他更合适的对象原因为何做（Why）为何要这样做是否不需要做时间何时做（When）为何要此时做有无其他更合适的时间地点何处做（Where）为何要此处做有无其他更合适的地点人员何人做（Who）为何要此人做有无其他更合适的人方法如何做（How）为何要这样做有无其他更合适的方法与工具表2.2 ECRS四大原则的运用示例原则内容目标实例取消（Eliminate）完成提问后，非必要的取消是否可以做，如果不做将会怎么样省略检查、通过变化布局省略搬运合并（Combine）对于无法取消者，看是否合并，达到省时简化的目的2个及以上的工序内容是否可以合并起来同时进行2个以上的加工作业、同时进行加工和检查作业重排（Rearrange）在EC的基础上重排，除去重复，使作业更加有序是否可以调换顺序更换加工顺序提高作业效率简化（Simple）看能否采用最简单的方法及设备，以节省人力、时间及费用是否可以更简单进行流程优化，实现机械化或自动化2.1.2工作研究的常用方法本论文运用到了工作研究中的方法研究。方法研究是以科学的方法和步骤对生产过程中现行作业方法(包含作业程序、操作方法和动作)进行系统地观察、记录、分析和改进，寻求更为简便、有效、安全和经济作业方式的原理和技术。方法研究包括程序分析、操作分析和动作分析三个层次，具体技术和相应特点如表2.3所示。表2.3 方法研究的主要分析技术类别分析技术名称技术特点的分析程序分析工艺流程图分析工艺流程图含有工艺流程的全面概况及工序之间的相互关系，并根据工艺顺序编制，且标明所需时间。分析的目的是改善工艺内容、工艺方法和工艺程序。流程程序图分析流程程序图分析在工艺流程图分析的基础上，作进一步的详细分析。通过对制造过程中“操作”、“检验”、“搬运”、“储存”、“暂存”的记录、分析，提出改进意见。线图线路图分析线路图分析是以作业现场为对象，对现场布置及物料和作业者的实际流通路线进行分析，以达到改进现场布置和移动路线、缩短搬运距离的目的。操作分析人机操作分析分析单人单机或多人多机的作业操作，分析人和机器的相互配合以提高人-机系统的利用率。联合操作分析分析多人单机的操作，以提高多人之间的操作配合程度，平整工人的工作量。双手操作分析以双手为对象，记录其动作，表示其关系学，经过分析、改善、提高工作效率。动作分析动作要素分析将作业划分为动作要素，分析每一个动作要素与其他动作要素的关系，以达到简化动作，提高效率的目的。瞬时动作分析用1s或0.01min拍摄1格的速度，记录操作活动，然后在较短的时间内分析动作轨迹，加以改善。慢动作分析用每分钟拍摄3840-7680格的速度，记录操作活动，然后做慢动作分析，以求操作的改进。2.2流水线生产理论概述所谓流水线生产就是劳动对象按一定的时(节拍)序(工艺规程)通过各个工作站完成工序作业的连续、重复的生产过程。它把产品专业化的空间组织形式及平行移动的时间组织形式结合为一体，使时空组织先进、合理、有效、完善，每个工作站按产品生产工艺路线的先后顺序排列，产品按规定速度一个接一个像流水一样通过所有工作站而完成所有生产工序，最终转化为成品。2.2.1流水生产的特点所谓流水生产是指生产对象按照一定的工艺路线顺序地通过各个工作地，并按照统一的生产速度(节拍)完成工艺作业的连续的、重复的生产过程。它一般具有以下特点：（1）工作的专业化程度高。在流水生产线上固定生产一种或几种制品，作业分工很细，因此每个工作地仅固定地完成一道或几道工序。（2）生产按照节拍进行。所谓节拍就是流水线上出产相邻两件制品的时间间隔。一般而言，要求每道工序都按节拍生产。（3）工艺过程是封闭的。即劳动对象在流水线上从头到尾接受连续的加工，中间不接受线外加工。（4）组成流水线的各工地(设备)按工艺过程的顺序排列，生产对象在工序间做单向移动。（5）工作地之间有传送装置联结。生产对象如同流水般地从一道工序流向下一道工序，消除或者最大限度地减少了劳动对象的等待加工时间或设备加工的间断时间。具有上述特征的生产线才是流水生产线。在流水生产条件下，生产过程的连续性、并行性、比例性、节奏性和密封性都很高，所以它具有比其他生产组织形式都高的生产效率和其他一些优点1。2.2.2流水线生产的分类根据产品特点、产量大小，装配生产方式大致可分为以下几类：（1）单人单产品式。一个人完成一件产品，操作者要完成所有作业。这种装配方式操作者对作业不易熟练，装配周期长，生产管理较混乱。（2）单产品固定式。将基础件放在特定的位置上，按规定的顺序将其他零部件或总成与基础件连接和固定，最后形成产品。这种方式适用于单件生产的产品，如飞机、船舶、大型锅炉等。（3）多产品固定式。将若干个相同的基础件固定在特定的位置上，每个或每组工人按规定的顺序分别对每个产品完成相同的作业，最后完成产品装配。这种方式适用于批量不大的重型汽车等。（4）自由流水式。产品在装配过程中，不遵守严格的节拍，工位间可以积存在制品，以防止工位之间由于装配速度不同而造成的等待现象。这种方式具有一定的柔性，但在制品数较多，一般用于小型产品或某些产品的总成装配。（5）连续传动流水式。装配件在装配过程中随传送装置一起处于运动状态，工人在各自的工位上在节拍时间内完成该工位所规定的作业内容，接着完成下一个装配件的相同作业内容。这种方式适用于大批量生产，如大批量生产的轿车、载重车、摩托车等。（6）间歇传动流水式。工人进行装配操作时，传送装置及装配件不动，在所有该工位的作业都完成之后，传送装置带着装配件移动一个工位。这种方式适用于批量不大、节拍较长的装配生产，如批量不大的各种车辆等。（7）分组式。按照产品构成，分成若干个装配组，在装配组之间可设置在制品，用来消除由于各装配组的装配速度不同而造成的等待现象，使装配生产均衡地进行。每一装配组可视具体情况组成各种形式的装配线。这种组织形式便于管理，在生产上具有一定的柔性，已受到了普遍重视。另外，按一条装配线上所完成的产品类型数量可分为：单产品装配线、多产品装配线和混产品装配线。单产品装配线只装配一种产品；多产品装配线装配多种产品，各种产品的投产间隔较长；混产品装配线，装配多种产品，各种产品的投产间隔较短3。2.3生产线平衡理论及方法流水生产线平衡就是将所有作业单元分派到生产线各个工作站，使每个工作站在工作周期内都处于繁忙状态，以完成最多的操作量，从而使各工作站未工作时间(闲置时间)最少。装配线平衡就是为了解决由于工序间节拍不一致出现瓶颈，造成的无谓的工时损失和大量的工序堆积即存滞品，严重的还会造成生产中止等问题而提出的一种手段与方法，它对各工序的作业时间进行平均化，同时对作业进行研究、对时间进行测定，以使生产线能顺畅活动。2.3.1装配线平衡问题的基本概念装配线平衡问题具体可以描述为:装配某一产品或者产品的某一部分包括一系列的工序，其中某些工序之间存在时间先后顺序的约束关系，给定节拍时间CT，在满足先后顺序约束以及一些其它约束的前提下，如何分配各个作业工序，使得需要的工作站最少，并使各工作站的最大作业时间不超过节拍时间、分配到各个工作站的作业的总时间尽可能相等。接下来，解释几个解决装配线平衡用到的名词。工作地：为了完成某一产品的各道工序，在装配线指定一个工作位置，工人在其中进行操作，这个工作位置就是工作站。工位：操作者为了完成指定作业在装配线上的作业位置。作业元素：不能再分的或最小的作业单元。作业元素时间：完成一个作业元素所需要的工作时间。工位时间：完成分配给一个工位的全部作业所需时间。空闲时间：指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。工位空闲时间：在节拍内完成分配给一个工位的全部作业后所剩余的时间，它等于节拍减去工位时间。总作业时间：从产品的整个装配流程来说，装配出一个产品所需要的时间，即装配一个产品的所有作业元素的作业时间总和。总空闲时间：整个装配过程中，所有工位空闲时间之和。节拍：从整个生产装配线来说，节拍是指装配线在稳定生产的情况下，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，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。瓶颈：通常是指一个流程中生产节拍最慢的环节。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。瓶颈还有可能“漂移”，取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。 平衡率：指装配作业分配给各个工作地的平均程度，一般用来直接衡量装配线平衡的好坏标准。平衡效率：总作业时间与工位数乘以节拍的百分比，用AE表示，有AE=T/(NC) 100%。后续作业：从该作业出发沿着装配优先顺序图上所有路径前进直至终点所遇到的所有作业。先行作业：从该作业开始逆路径方向而行直至起点所遇到的所有作业。装配优先顺序图：给出一个产品装配过程的可能步骤之间明晰的内在逻辑关系。2.3.2生产线平衡的目标生产现场的改善与革新永远围绕着质量、效率、原料消耗(成本)这几方面进行，而效率改善的核心即是消除工序不平衡，消除工时浪费，实现“一个流(One Piece Flow)”生产，对生产线平衡就是围绕这样一个目标而展开的8。 2.3.3流水线平衡的设计方法制造业的生产线经过作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。因此，需要对生产工艺进行平衡。要进行流水线平衡，应在一定的改善原则的基础上首先解决好四个基本问题，然后再进行平衡设计。（1）应解决的四个基本问题1）确定流水生产线上的基本作业并制定相应的作业标准。一条流水线由若干个工位组成，一个工位由若干个作业组成，一个作业由若干个动作组成，一个动作由若干个动素组成。对原有作业内容，应用方法研究对整条流水线努力加以改善，使流水线上的工序和操作趋于合理。同时，采用作业测定方法确定流水线上所需各工序基本作业的标准时间，使流水线达到最优化。2）确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图。根据产品结构、零部件的相互位置与各种空间限制，确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图。基本作业顺序图是一种网络图，是产品本身对装配生产的基本要求。在流水线平衡设计过程中，无论对基本作业进行何种组合，都不能破坏该图所规定的作业顺序。3）确定流水生产线的循环时间（节拍）。在确定了流水线上所需各工序基本作业的标准时间的基础上，根据产量要求确定流水生产线的循环时间（节拍）。4）将基本作业按一定的准则分配到各工位。在工艺与技术的约束下，按流水线的节拍要求，为每个工位分配作业任务，使它们的负荷尽可能地充分而均衡，使各工位的操作时间不超过循环时间，并且基本保持一致（平衡），以使每个工作地在节拍内处于繁忙状态，完成最多的操作量，减少工时损失，从而使各工作地的闲置时间最少，实现均衡生产2。（2）生产线工艺平衡的改善原则和方法 平衡率改善的基本原则是通过调整工序的作业内容来使各工序作业时间接近或减少这一偏差。实施时可遵循以下原则和方法：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）将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序。3）增加或减少各作业员，只要平衡率提高了，人均产量就等于提高了，单位产品成本也随之下降。4）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拉平衡。 5）分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其它工序当中去10。（3）单品种流水线平衡方法实现流水生产，首先必须制定标准的工作程序和标准的操作方法，即进行方法研究，使流水线上的工序和操作趋于合理，然后采用一定的作业测定方法确定流水线上所需各工序的标准时间。在此基础上进行流水生产线的平衡。主要内容是确定流水生产地节拍，然后按节拍确定工作地数目并向工作地分配工序任务。生产线平衡要解决的问题就是将所有工序任务分派到各个工作地，以使每个工作地在节拍内处于繁忙状态，完成最多的操作量，从而使各工作地的闲置时间最少，实现均衡生产。1） 确定流水生产的节拍节拍是指流水线上前后出产两个相同制品的时间间隔。当流水线的运输批量等于1的情况下，节拍按下式计算： C=Fe/N （2.1）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。若按批运输时，则流水线节拍为C批=CQ （2.2）式中：Q运输批量。节拍确定后，下一步是考虑如何合理组织流水线上工作地的任务分工。这种分工将形成流水线的工作地数。2） 计算最少工作地数工作地也叫工作站，它们分别承担制品过程中至少一个或多个无法再分解的作业元素。工作站中需完成的作业元素及其工时定额，分别称为站工作含量及站工作含量时间。流水线中所有站工作含量时间的综合为总工作含量时间，亦即制造单位制品所需全部作业元素加工时间的总和，以W表示。W=t j (2.3)式中：t j工序j的加工时间。工作地数越少，工作地上的负荷越饱满，流水线的利用效率或负荷率也就越高。在给定了节拍时间后，最少工作地数S min应为S min=WC （2.4）式中： 表示大于或等于WC的最小整数。 流水线的最小工作地数可以作为衡量流水线利用程度的一个标准，用来检查工作地任务分工组织的合理性。 3） 流水线平衡最少工作地数只是一种理想情况。在生产中，有许多因素限制着作业元素的分配，使工作地不能达到满负荷，即各站工作含量时间不能与节拍时间完全相等或接近相等。基本的约束是任何工作地的含量时间不能大于节拍。若一项作业元素的作业时间大于节拍，必须将它们分成两个或多个工作地平行进行。于是，应在工艺与技术的约束下，按流水线的节拍要求，为每个工作地分配作业任务，使它们的负荷尽可能地充分而均衡，这就是流水线平衡。对于装配流水线主要采取分解与合并工序，合理调配人力等办法进行流水线平衡。也可采用高效率的工具，改进装配工艺方法等措施减少装配工时，但最常用的是前者，即生产组织措施。装配流水线平衡的方法很多，下面介绍一种简便而又能取得满意效果的方法阶位法。阶位法的原理是按作业元素的阶位高低作为理想工作地分配的优先顺序。作业元素的阶位是指该作业元素与所有后续作业元素时间的总计。阶位法的工作步骤如下： 作图表示装配工艺过程中各作业元素的先后关系，并表明每项作业元素的时间。 从作业元素先后关系图中找出每项作业元素的后续作业元素，计算它们的时间总和，即每项作业元素的阶位值。按阶位值的大小，由大到小，将作业元素排队，制成作业元素阶位表。从阶位值最高的作业元素开始，向工作地分配作业要素。每分配一项作业元素，计算一次在节拍时间内的剩余时间。若剩余时间足够安排另一项作业元素，从阶位表中找出阶位值次高的作业元素分给该工作地。但需注意不违反工艺顺序和技术约束。若剩余时间不够安排其他作业元素，就向下一个工作地分配，直到全部作业要素都被安排到工作地为止。当两个或多个作业元素具有相同的阶位时，可选用后续工序数或作业元素时间作为辅助规则，后续工序数多的或作业元素时间长的作业元素优先分配。4）流水线平衡的评价与再平衡用下面的公式计算流水线负荷率，以评价流水线平衡后的效率：E=W/SC （2.4）式中：E流水线负荷率；S采取平衡措施后的流水线工作地数。总之，流水生产线平衡问题的解决是一个系统问题，因此论文在论述生产线平衡时，虽采用相对独立的方法，但在应用实践中必须从系统的角度出发，统筹兼顾地使用工业工程的各种手法对生产线平衡进行研究，充分发挥出多种单一手段与方法所不具有的联合功效。20山东科技大学学士学位论文 DANZE装配线的生产现状及工作研究3 DANZE装配线的生产现状及工作研究3.1青岛成霖及装配车间概况青岛成霖科技工业有限公司位于青岛西海岸出口加工区内，占地面积13万多平方米，建筑面积17.6万平方米，其中生产车间17.2万平方米，辅助车间0.4万平方米，该园区可分为锌制品厂、铜制品厂、装配厂和办公楼等功能区，各功能区分布状况如图3.1所示。出货广场一楼 半成品仓区二楼 注塑区 PVD CNC机加区三楼 装配区一楼 电镀区二楼 包材仓库区锻造抛光区（一楼）钢管抛光（二楼）锻造机加区（一楼）钢管机加（二楼）锻造区（一楼）一楼 原料区 模具区抛光区（一楼）机加区（一楼）造型区（一楼）砂芯区（一楼）锌压抛光区（二楼）锌压铸机加区（一楼）锌压铸区（一楼）抛光区（一楼）机加区（一楼）重铸区（一楼）图3.1 青岛成霖功能区分布图成霖集团引进国外先进的工艺设备，添增国产配套设备，使之形成年产高档水龙头、精品卫浴配件零组件各800万套的能力，包括面盆、浴缸等配套使用的等近千个品种零组件的加工及装配作业，主要生产工序为：重铸、锻造、锌压铸、铜管、铜棒、注塑、表面处理(电镀/PVD/烤漆/喷漆/电泳)、装配等，主要装置：重铸、锻造、锌压铸、铜管、铜棒、注塑、表面处理(电镀/PVD/烤漆/喷漆/电泳)、装配等工艺装置。其核心工艺详细流程见图3.2。图3.2 核心工艺流程图此外，高档水龙头生产工艺流程为：锌材 压铸 去毛边机加工 抛光表面处理 装配铜材 锻造或重力铸造 机加 抛光 焊接 表面处理 装配精品卫浴配件生产工艺流程为：铜材（锌） 锻造或重力铸造（压铸） 去毛边机加工 抛光 表面处理 装配成霖集团除了为客户提供品牌代工制造外，拥有GOBO、DANZE、GERBER、FUSION四大自有品牌并提供相应制造支持，产品销至北美市场。 此次毕业实习主要在装配车间，研究DANZE水龙头装配线的生产线平衡问题，并予以改进和评价。装配车间拥有多条流水线，负责组装不同品牌和型号的卫浴产品及其配件，其设施布置状况如图3.3所示。其中，DANZE品牌水龙头装配线位于其中装配组装区的灰色区域。 注： 零散件区 零散件区 前置区 物料区 装配组装区 激光打字区 现场办公区 前置 设计暂存区 办公区域图3.3 成霖仓储及装配车间平面布置图3.2装配作业内容及现状DANZE水龙头装配线是手工装配流水线，采用双列式布置方式安排工作站，每个工作站有一个装配工，完成规定的一部分装配任务。流水线传动装置传送带是以一定速度移动的，工人均为站立操作。各工位上的作业时间应满足一定的节拍要求，作业分配量按工位同期化，即要求工位能力均衡，作业时间均衡；产品按一定的速度移动，线上全体员工同时作业；产品按合理化直线路径向完成方向移动6。多品种装配线一个计划期内，在同一条生产线上生产品种规格不同的产品。但装配线上的产品结构和工艺相似，规格和型号相同，生产过程中，不同产品之间的转换基本上不需调整生产线，所以本文的研究具有典型性。3.2.1装配线的基本参数和工作状况通过实地考察，DANZE装配线上工作人员均为年轻员工，技术比较娴熟，但规范性不足，需进行进一步的培训和锻炼。每天工作时间分为三部分，每个人的工作地点和工作任务一般情况下不变，在产品型号、工艺等方面有较大变化时，少数装配工的工作有所变动。经过测量记录，得其各项基本参数如表3.1所示。表3.1 装配线工作台及工作人员基本数据流水线速度0.055m/s工作台高度（水平）0.90m传送带宽度0.50m操作台宽度（左右对称）0.305m组长1名男工人3名线外工人2名女工人6名工作时间8：0011：1512：1517：0018：0022：00注：每个工作时间段有10分钟休息时间，生产线开动时任何人不得随意离线。为了便于分析研究，研究者按照装配顺序进行跟踪和观测，逐道工序调查记录工位布置、工序的安排和时间、工具配备、物流方式等。由于工序和工位的数量较多而空间的长度不够大，可看出DANZE装配生产线采用典型的双列式布置，平面示意如图3.4所示。1685374921作业前准备 2试气测试 3试水测试 4试扭力测试 5恒温测试 6上标示板、螺丝、螺帽、固定板7折盒及底座、擦拭、产品入盒 8折上座入盒9检查、放说明书、封盒注：点划线处为挡板，平行四边形处为桥台，箭头所指方向为制品的流动方向图3.4 改进前的DANZE装配线双列式布置示意图DANZE水龙头装配线分析是根据工艺要求和生产实际，将现有流水线上的各道工序进行分析，确定合理的工序内容及顺序，然后依据一定的作业分配规则，将所有基本的作业单元分派到各个工位，以使每个工位在节拍内都处于繁忙状态，完成最多的操作量，使各个工作站的闲置时间最少。观测并记录其操作内容和工艺要求如表3.2所示。表3.2 DANZE装配线操作内容及说明工位作业名称操作的具体内容和工艺说明1作业前准备取栓仔组至固定块，关键要定位准确取心轴置于于栓仔组内取套筒置于心轴上螺丝打紧，用工具进行固定完成放置于流水线上，止于挡板处2试气抓取本体夹紧于试气夹具中出水口装上塞头打开心轴 沉入水中30s，局部无气泡冒出，说明本体良好不漏气浮出水面卸下塞头将心轴再次沉入水中测试30s，出水口处无气泡冒出，说明心轴良好浮出水面卸下本体运至桥台3试水本体夹紧于试水夹具里开进水开关，观察水流情况，试水压是否符合要求开关3-5次试水龙头把手，检查心轴止水功能是否良好，心轴打开时，出水口出水流畅，关闭时出水口无水流漏出或渗出，为良好，否则为不良分水切换3-5次，检查分水良好续表3.2工位作业名称操作的具体内容和工艺说明3试水分水阀关闭，检验是否渗漏，出水口无水渗出为良好卸下移至流水线4试扭力开扭力测试台气阀，夹紧工件开进水阀，打开把手 开自动测试开关，检验扭力，试水台红灯亮为不良品，亮绿灯则为良好关闭自动测试开关打开夹具取本体运至桥台上5恒温测试开恒温测试台气阀，夹紧工件开进水阀，打开把手开自动测试开关进行恒温检验，试水台亮红灯，为不良；亮绿灯则为良好关闭自动测试开关关闭把手进水阀取出工件运至流水线6上标示板、螺丝、固定板等取工件上标示板，打螺丝上固定板，打螺丝上螺帽挂标签挂零件袋续表3.2运至流水线7检查、擦拭、入盒取纸壳折成纸盒粘贴条形码外标签到纸盒外取纸壳折成底座将底座装于纸壳擦拭组装的工件检查齐全将组件装于底座运至流水线8置上座取纸壳折成上座 将上座装于组件上部运至流水线9放说明书、封盒取说明书进行检查折叠产品说明书将说明书置于盒内封盒取胶带封口3.2.3改进前的DANZE装配线工艺流程分析程序分析是工作研究的基础。如果未作程序分析，预先发现某工序在整个流程中根本不必要，就先做微观的作业分析或动作分析，就可能会造成较大的浪费。程序分析的工作流程一般由五种基本活动构成，即加工、检查、搬运、等待和储存。美国机械工程师学会规定了5种符号分别表示加工、检查、搬运、等待和储存这5种基本活动，如表3.3所示。表3.3 程序分析的常用符号符号名称表示的意义结合该流水线举例加工指原材料、零件或半成品按照生产目的承受物理、化学、形态、颜色等的变化夹紧工件、打开按钮、上紧螺丝、上标签、封盒等都属于加工检查对原材料、零件、半成品、成品的特性和数量进行测量。或者说将某目的物与标准物进行对比，并判断是否合格的过程产品各项指标测试、检查物件是否齐全等都属于检查搬运表示工人、物料或设备从一处向另一处在物理位置上的移动过程在制品的搬运、操作工人的移动等D等待或暂存指在生产过程中出现的不必要的时间耽误等待被加工、被运输、被检验都属于等待储存为了控制目的而保存货物的活动物料在某种授权下存入仓库流程程序分析是程序分析中最基本、最重要的分析技术。它以产品或零件的制造全过程为研究对象，把加工工艺划分为检查、检查、搬运、等待和储存五种状态加以记录。流程分析是对产品和零件整个制造过程的详细分析，特别适用于对搬运、储存、等待等隐藏成本浪费的分析5。水龙头主要装配工序为：作业前准备，试气测试，试水测试，试扭力测试，恒温测试，上标示板、螺丝、螺帽和固定板，折盒，折底座、擦拭本体、本体入盒，折上座入盒，检查、放说明书、封盒等。其中，检查是水龙头装配过程中的一个重要的环节。不同型号的水龙头的具体生产工序大同小异，以DANZE水龙头为例，通过现场的观察分析，做出其正常情况下的基本流程图如图3.5所示。11 取栓仔组至固定块 9s 心轴 上心轴于栓仔组 5s2套筒 上套筒于心轴 4s3