【文章內容簡介】 ...................................31 參考文獻 .................................................................................................................................. 32 致謝 ........................................................................................................................................... 34 中文翻譯 .................................................................................................................................. 35 英文資料 .................................................................................................................................. 38 天津理工大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 研究背景 隨著全球經濟的發(fā)展，科學技術的進步，市場需求的變化，國內國際企業(yè)的競爭日趨激烈，企業(yè)想要有競爭優(yōu)勢，必須在質量，成本，交期，服務，安全等各方面有所體現。采用流水生產線方式的企業(yè)， 流水生產線平衡成為一個重要的生產管理問題 [1]。在進行原料加工生產的制造業(yè)中，生產線工序水平的高低可作為企業(yè)經營管理水平的重要經濟指標之一。 現國內外正經歷著新的產業(yè)革命 —— 精益生產，精益生產的終極目標是降低基于過程的成本，去除生產制造過程中的消耗資源卻不創(chuàng)造價值的過程和行為 [2]， 精益生產的原則，能夠使制造型企業(yè)顯著提高自己的競爭力 [3]。 在實際加工生產中，浪費主要表現在 :工序安排的不合理；原料或半成品或成品搬運的無目的性；因上道工序的不及時，下一道工序只能等待等。這些會造成無謂的工時損失，生產線平衡即是衡量生產線工序水平的重要指標之一，也能反映出企業(yè)綜合管理水平的高低。對于流水生產線而言，生產節(jié)拍時間是衡量生產線的生產能力，各個生產工位的作業(yè)時間不可能完全一樣才造成各個工位的生產節(jié)拍不同，即產生作業(yè)負荷不均衡的結果。實現“一個流”生產，下一道工序不需要 ,上道工序就不 生產 ,不提前生產、不超量 [4]；生產實現均衡生產，有利于保證設備、人力的負荷平衡，從而能提高設備和工時的利用率，同時還有利于建立正常的生產秩序和管理秩序，以保證產品質量和安全生產；均衡地進行生產還有利于節(jié)約物資消耗，減少在制品，加速流動資金的周轉，從而降低生產成本；并通過運用各種科學的改善技術，提高了全員的綜合素質 [5]。流水線生產是一種高效率的生產組織方式，為了讓流水線發(fā)揮出最大的效能，必須使流水線各工序的生產能力均衡一致，也就是使流水線達到平衡。 聯合動力公司引進相關的先進設備，建成 K10 發(fā)動機裝配生產線，經過對公司生產現狀進行認真的分析和研究后發(fā)現在影響公司 K10 發(fā)動機裝配線生產能力的諸多因素中，生產線工序節(jié)拍不均衡，存在瓶頸工序是最主要的影響因素，而其它影響因素是造成工序節(jié)拍不均衡或工序能力不足的直接或間接的原因。因此，解決工序節(jié)拍不均衡，消除瓶頸工序成為提高公司發(fā)動機裝配線生產能力的 首要問題。 國內外研究現狀 流水線生產一般可分為兩種 :加工生產線，裝配線。加工生產線是一系列機器上制造與加工零件，例如發(fā)動機的部件。裝配線則是在一系列工作臺上將制造出的零件組合在一起，包括部件裝配線與產品總裝線。裝配線 (包含自動化，半自動化和手工裝配線 )是制造行業(yè)中應用很廣泛的生產方式。生產線平衡是這種生產方式評價的重要指標，因此研究人員對其進行了大量的研究工作。目前國內外對于流水線平衡的理論研究已達到天津理工大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 2 相當高的水平，提出了各種算法： Jackson算法，分枝定界算法，遺傳算法，隨機算法，啟發(fā)式算法等，用 建立模型并求解的方式來解決一般裝配線的平衡問題 [6]。 1)Jackson算法 :在滿足優(yōu)先約束的基礎上，列舉所有分配組合，從而找出最優(yōu)的那一個； 2)分枝定界法 :把所有可以分配到當前位置的所有可行的作業(yè)元素當作第一個分支，接著考慮所有可能分配的情況，就是下一層的分支； 3)遺傳算法 :借鑒自然界自然選擇和自然遺傳學機理上的概率性搜索法； 4)隨機算法 :即隨機的排列算法，一次運行不一定能得到較好的結果， 但通過多次運行，結果會比較好 [7]。 以上皆是從數學算法上來進行求出最優(yōu)解，在第一生產線的 IE工程師很難理解現有的理論和方法，且這些方法往往帶有復雜的計算，給實際應用帶來困難。還可以通過仿真技術來模擬生產中可能出現的狀況，該方法側重于對系統(tǒng)中運行的邏輯關系的描述，能夠對生產調度方案進行評估，分析系統(tǒng)的動態(tài)性能，并選擇系統(tǒng)的動態(tài)結構參數，其中數學模型是仿真的基礎，只有建立起正確的數學模型和數據，才能得 到正確的仿真結果 [8]。這同樣給現場管理人員帶來一定專業(yè)技術上的難度。 西方的工業(yè)化已經經歷了將近一個世紀的發(fā)展，從 20世紀初泰勒等人的工作研究與時間研究，到 80年代左右計算機技術在工業(yè)領域的應用及至 90年代通訊與網絡技術的發(fā)展，工業(yè)化的內涵和外延都發(fā)生了很大變化。應用工業(yè)工程 (Industrial Engineering， IE)理論和方法的企業(yè)在發(fā)展取得了很大進步，同時也獲得了可觀的效益。工業(yè)工 程是在人們致力于改善生產系統(tǒng)、提高工作效率和生產率、降低成本的實踐中產生的一門學問，它把研究生產要素組成的生產力水平更高的運行有效的系統(tǒng)，以實現提高生產率目標的工程技術 [9]。對于我國企業(yè)，因經歷了計劃經濟到市場經濟的轉變，大部分企業(yè)仍處于研發(fā)投入不足，工業(yè)基礎薄弱及管理水平不高的狀態(tài)，且主要從事設備及人員密集型的產業(yè)，急需要提升整體水平。傳統(tǒng)的裝配線理論主要把注意力放在勞動力的有效利用上，對設備及 設施的利用不充分，且通常把問題看成靜態(tài)并尋找最優(yōu)的解決方案。 工業(yè)工程分為基礎工業(yè)工程與現代工業(yè)工程?；A工業(yè)工程技朮可分為方法研究與作業(yè)測定兩個方面，可使企業(yè)在不用增加投資，或投資很少的情況下就能大大提高生產線的平衡。成效也會快而明顯，也被認為是減少各種浪費，挖掘企業(yè)內部的潛力，提高生產效益的實用技術；而現代工業(yè)工程則是與概率論，數理統(tǒng)計，運籌學及系統(tǒng)工程等相結合，對企業(yè)進行更科學的管理。考慮當前國內的技術水平，管理狀況及信息流通水準，基礎工業(yè)工程的理論更易于實施并展現效果，而若能將基礎工業(yè)工程與現代工業(yè) 工程相結合則對企業(yè)的長遠發(fā)展有著重大意義 。 天津理工大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 3 本文研究內容及方法 本文以聯合動力公司 K10發(fā)動機組裝生產線為研究對象， 通過應用工業(yè)工程的理論— 精益生產理論， 利用工業(yè)工程方法使組裝作業(yè)標準化， 并對組裝線的平衡進行改善， 使組裝線的生產流程設計更加優(yōu)化， 從而實現降低成本、降低在制品不良率、提高生產率和經濟效益的目的。 主要內容：首先，介紹生產線平衡的基本概念和實施步驟、勞動定額制訂方法以及相關的一些理論 。其次，對聯合動力發(fā)動機裝配線和試機線現場管理情況進行分析，內容包括 K10發(fā)動機裝配線特點、工藝路 線、生產組織情況以及影響發(fā)動機裝配線生產能力的主要因素 。接著，按照生產線平衡的理論和方法對 K10發(fā)動機裝配線重新進行平衡，內容有工序作業(yè)內容調整、提高工序生產能力以及 生產現場的規(guī)劃 和生產組織的管理等 :第四，實施效果評價，內容有調整后的生產線效率、改進前后生產能力對比、進一步改進的措施等。 方法： 1）采用因素分析的方法，對影響 K10發(fā)動機裝配線生產能力不足的主要原因一工序節(jié)拍不均衡、存在瓶頸工序，以及造成工序節(jié)拍不均衡的直接和間接原因進行分析和研究，并采取技術性和組織性措施，從而能用比較簡單的方法解決復雜的生 產線平衡問題。 2）運用 5S管理理論，同時結合試機線現場情況，對不足之處進行具體分析，提出具體實施步驟，對生產現場進行改善，以解決現有問題。 天津理工大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 4 技術路線：如下圖所示。 緒 論K 1 0 生 產 線 平 衡研 究 現 狀實 施 效 果 評 價研 究 方 法 和 內容研 究 背 景生 產 線 平 衡 理論5 S 現 場 管 理 理論工 序 調 整裝 配 線 平 衡 率產 能節(jié) 省 勞 動 力機 械 化 程 度 圖 天津理工大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 5 第二章 理論概述 流水線生產線平衡理論 術語名詞定義 : 工作站 :為了完成某一產品的各道工序，在裝配線指定一個工作位置，工人在其中進行操作，這個位置即稱為工作站。 作業(yè)元素 :將操作劃分為一個一個操作單元，這些操作單元一般不能再分。 總作業(yè)時間 :從產品整個裝配流 程來說，裝配一個產品需要的時間，即裝配一個產品所有作業(yè)工序的作業(yè)時間總和。 先后順序約束 :作業(yè)元素之間加工的先后順序。在裝配線的作業(yè)分配中，當目 _僅當一個作業(yè)元素的所有前作業(yè)元素被分配完畢，這個作業(yè)元素才能被分配。 節(jié)拍 :是流水線生產最重要的工作參數。節(jié)拍指流水線上連續(xù)生產兩個相同在制品的間隔時間，它表明流水線生產速度的快慢或生產率的高低。運用生產節(jié)拍的概念，將作業(yè)劃分為數個工作站，每一個工作站要完成的工作由多個作業(yè)基本單元組成，使每個工作站在節(jié)拍內都處十繁忙狀態(tài)，以完成規(guī)定的操作量，從而使各工作站的閑 置時間最少，作業(yè)達到平衡，效率較高。生產線各站作業(yè)的不平衡，會造成無謂的損失外，還會造成大量半成品的堆積，嚴重時甚至會造成裝配線的中止。要使生產線能夠順暢高效率地運作，就必須使各站的負荷均衡化，即盡量使分配到各站作業(yè)總時間相等，避免或盡量減少等待時間，使單件作業(yè)時間盡可能接近節(jié)拍或節(jié)拍的整數倍 [10]。生產線的平衡狀況反映了生產組織是否合理，這與產品的產量，質量及成本皆有很大關系。生產線節(jié)拍的公式定 義如下 : 生產線節(jié)拍 =每天的生產時間 /每天的計劃產量 目前，對于裝配線平衡的研究主要分為以下 3 個方面 :(1)給定裝配線的最小節(jié)拍，求最小工作站數，通常在裝配線的設計與安裝階段進行； (2)給定裝配線的工作站位數，使裝配線的節(jié)拍最小，對已存在的生產線進行調整優(yōu)化； (3)在裝配線的工作站數和節(jié)拍得到優(yōu)化確定的條件下，均衡工作站上的負荷，給工作人員一種公平感。 生產線平衡基本概念 又稱工序同期化，是對于一定生產節(jié)拍下的裝配線，所 需工序的工作地與作業(yè)人員數量最少的方案。生產線平衡是衡量生產線工序水平的重要指標 之一，生產平衡率越高，則生產線發(fā)揮的效能越大。 10/( ??? 工序數）】【各工序時間總和生產線平衡率 CT （ ） 天津理工大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 6 T:生產線工序中最大標準工時，即生產線節(jié)拍 根據定義可以看出，生產線平衡需滿足以下兩個條件 : 1)生產線節(jié)拍≧工序時間 2) Σ (生產線節(jié)拍 工序時間 )最小 生產線平衡原則 ，又不違反工序先后順序，并使工序數目盡可能減少。 ，且較均勻，使裝配時間損失率最小 。 生產線平衡的效果評價 裝配線平衡效果主要是以平衡延遲 (Balance Delay)指標 (用 Bd)來評價，又稱時間損失系數 (用 ε L 來表示 )，平衡延遲是一件在制品在線上的總空閑時間與它自始至終留在裝配線上的總時間之百分比值。如下列公式 (1): CN tCNBd ???? 總 （ ） 式中， N為工位數， C 為理論節(jié)拍， t 總 為總工作時間 [11] 對于 Bd的值，有以下三個區(qū)間的評定結論， 表 平衡延遲結果 評判結果（裝配線） Bd≤ 10% 優(yōu) 10%≦ Bd≤ 20% 良 Bd≧ 20% 差 由上，平衡率為 Bd1η —? （ ） 代入 (1)，則為 %100tη ??? CN 總 （ ） 天津理工大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 7 影響 生產 線平衡的要素 1．工序的作業(yè)內容 工序的作 業(yè)內容是按照工藝的要求定義，在指定的工作站位需完成的工作內容。任務的多少會直接影響到完成作業(yè)的時間。 2．操作者的技術水平和積極性 不同作業(yè)人員因為知識背景，經驗積累及個人身體狀況的差異，即使是相同的工序內容，操作技術能會有不同，從而會使測試時間產生差異；提升操作者的積極性能夠為企業(yè)帶來額外的產出和競爭力 [12]