装配车间生产线平衡毕业论文.doc
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山东科技大学学士学位论文摘要
摘要
生产线平衡（StreamlineBalancing）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
ABSTRACT
Thebalanceoftheproductionlineistomakeallworkcarryonequally.Itisthetechnicalmeansandmethodthatmakethetimeofeachworkpossiblyclosebyadjustingtheworkburden,anditisalsothemostimportantmethodtostandardizeproductionprocessandwork.Inmassproductionsystem,assemblylinebalanceimpacttheefficiencyofthewholemanufacturingsystem.Itdirectlyimpactsworkefficiencythathowtobalancetheworkloadofeachstation.
Thispaperintroducedtheproductionlinebalancesystematicallytotheimportantfunctionofthebusinessenterpriseflowingwaterlineandtheprinciple,andintroducedanexaltationandefficiencythisproductionlinebalanceofmethod;Bycollectingagreatdealofrelateddataanddocumentdata,thenusedthetechnologiesofworkstudyandthebalanceoftheproductiontoimprovetheassemblyline,accordingtotheproducerhythmoftheflowingwaterlineofthebusinessenterprisecarryonadesignoftheproductionlinebalance.Mainlyresolvereasonlessproblemsintheworkprocessandpassthereasonabledemarcationworkgroundtoraisetheproductionabilityofthekeyworktoattaincancellationworkprefaceunbalance,removeman-hourwaste,carryout"1flow"productionhard,raiseproductionthetargetofefficiency,andmakethelinebalancetothebestlevelunderthecurrentsituationoftheenterprise,toreducetheproductioncost,raisedtheproductionefficiencytolaythefoundation.
Keywords:
streamlinebalancing,workstudy,theburdenrateoftheflowingwaterline,balanceefficiency
山东科技大学学士学位论文目录
目录
1绪论 1
1.1问题的提出 1
1.2国内外研究现状 3
1.3研究意义 5
1.4论文的主要思路和框架 7
2基本理论 8
2.1工作研究的技术和方法 8
2.2流水线生产理论概述 11
2.3生产线平衡理论及方法 13
3DANZE装配线的生产现状及工作研究 20
3.1青岛成霖及装配车间概况 20
3.2装配作业内容及现状 23
3.3装配作业的主要问题分析 32
3.4DANZE装配整体流程的改善与评价 35
4DANZE生产线的平衡改善与设计 41
4.1DANZE装配线平衡的必要性和可行性 41
4.2流水线平衡改善的原则 42
4.3生产线的平衡研究和设计过程 43
4.4改善后的效果评价分析 55
5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，HenryFord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。
7
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2.2ECRS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
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