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1、济南大学毕业设计毕业设计题 目 用于电动车组装生产线综合平衡管理 系统的研究 学 院 机械工程学院 专 业 工业工程 班 级 工程0701 学 生 赵传留 学 号 20070407070 指导教师 马玉真 二一一年 月 日- 1 -济南大学毕业设计第一章 前言1.1 课题研究背景从目前世界范围内的整个形势来看，日本电动车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在混合动力汽车的发展方面，日本居世界领先地位。目前，世界上能够批量产销混合动力汽车的企业，只有日本的丰田和本田2家汽车公司。美国的汽车公车在电动车产业化方面和日本相比有一定差距，三大汽车公司只是小批量生产和销售过纯电动汽车，而混合动力和
2、燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，日本这方面在美国市场上占据了主导地位。近几年中国制造业发展很快，于是一些国家便认为中国已经成为“世界制造中心”。虽然中国制造业在世界经济中的地位日趋重要，但还远远不是制造中心。一个世界制造中心，无论是一个国家还是一个地区，应当是面向全球市场最重要、最大的工业产品生产基地。从传统产业到高技术产业（尤其是后者） 拥有一批优秀企业，其制成品在品牌、技术、质量、价格，以及生产效率和经营管理，应当在总体上代表着某个时代世界制造业最高水平，并在全球主要市场占有重要地位。 中国制造业企业小而散，国际竞争力不强，整体实力较弱，缺少参与国际竞争的“航空母舰”，缺乏国际经营经
3、验。根据我国商务部最新公布的2001年财富全球500家大公司的名单，中国企业榜上有名的共有16家，其中的大部分企业属于服务行业，属于真正制造业的只有家。相比之下，日本上榜的企业有83家，其中制造业公司上榜数量为31家。我国的制造业企业与西方发达国家无论在产值上还是数量上都不可相提并论，与真正的“世界制造中心”还有很大的距离。 中国的装备制造业设备陈旧落后，缺乏核心技术，在国际市场上还不是有比较优势的行业。装备制造业指那些为我国国民经济和国家安全提供装备的企业的总称，也指资本品制造业。装配制造业是将高科技转化为现实生产力所必要的手段和工具，它集中地反映了一国总体的科技水平，是中国的战略性产业，是
4、中国工业化的前提。美国的装配业以生产集成电路、与航天器为主；德国以生产汽车为主；日本则以生产机械制造业为主。中国的装备制造业总体水平较低，要想使中国成为世界制造中心提高生产力，提高产品核心竞争力是关键所在。上述问题的宗旨都是如何有效地充分利用企业现有资源，即在不投入或少投入的基础上，使企业产出达到最大。生产线平衡方法能很好的响应上述思想，并能解决现代中国制造业存在的制造系统、制造模式、制造技术问题。生产线平衡方法是工业工程的七大手法之一，它是通过对各个工序的作业时间、人员、机器合理的分配利用，达到他们的最优状态，从而使生产效率大大提高1.2国内外研究现状流水线生产一般可分为两种: 加工生产线,
5、 装配线。加工生产线是一系列机器上制造与加工零件, 例如冰箱的部件。装配线则是在一系列工作台上将制造出的零件组合在一起, 包括部件装配线与产品总装线。装配线(包含自动化,半自动化和手工装配线)是制造行业中应用很广泛的生产方式。生产线平衡是这种生产方式评价的重要指标, 因此研究人员对其进行了大量的研究工作。目前国内外对于流水线平衡的理论研究已达到相当高的水平 , 提出了各种算法：Jackson 算法, 分枝定界算法, 遗传算法, 随机算法, 启发式算法等, 用建立模型并求解的方式来解决一般装配线的平衡问题。 1) Jackson 算法: 在满足优先约束的基础上, 列举所有分配组合, 从而找出最
6、优的那一个; 2) 分枝定界法: 把所有可以分配到当前位置的所有可行的作业元素当作第一 个分支, 接着考虑所有可能分配的情况, 就是下一层的分支; 3) 遗传算法: 借鉴自然界自然选择和自然遗传学机理上的概率性搜索法;4) 随机算法: 即随机的排列算法, 一次运行不一定能得到较好的结果, 但通过 多次运行, 结果会比较好 。 以上皆是从数学算法上来进行求出最优解, 在第一生产线的 IE 工程师很难理解现有的理论和方法, 且这些方法往往带有复杂的计算, 给实际应用带来困难。还可以通过仿 真技术来模 拟生产中可 能出现的 状况, 该方法侧重于对系统中运行的逻辑关系的描述, 能够对生产调度方案进行评
7、估, 分析系统的动态性能, 并选择系统的动态结构参数, 其中数学模型是仿真的基础, 只有建立起正确的数学模型和数据, 才能得到正确的仿真结果 。这同样给现场管理人员带来一定专业技术上的难度。 西方的工业化已经经历了将近一个世纪的发展, 从 20 世纪初泰勒等人的工作研究与时间研究, 到 80 年代左右计算机技术在工业领域的应用及至 90 年代通讯与网络技术的发展, 工业化的内涵和外延都发生了很大变化 。应用工业工程(Industrial Engineering, IE)理 论和方 法的企业 在发展 取得了很 大进步 , 同时也 获得了 可观的效益。对于我国企业, 因经历了计划经济到市场经济的转
8、变, 大部分企业仍处于研发投入不足 , 工业 基础薄 弱及管理 水平不 高的状 态, 且主 要从事 设备及 人员密集 型的产业, 急需要提升整体水平。传统的装配线理论主要把注意力放在劳动力的有效利用上, 对设备及设施的利用不充分, 且通常把问题看成静态并寻找最优的解决方案。 工业工程分为基础工业工程与现代工业工程。 基础工业工程技朮可分为方法研究与作业测定两个方面, 可使企业在不用增加投资，或投资很少的情况下就能大大提高生产线的 平衡。成效也会快 而明显，也被认 为是减少各种浪费 ，挖掘企业内部的潜力，提高生产效益的实用技术； 而现代工业工程则是与概率论, 数理统计,运筹学及系统工程等相结合,
9、 对企业进行更科学的管理。考虑当前国内的技术水平, 管理状况及信 息流通 水准, 基础工业 工程的 理论更 易于实施 并展现 效果, 而若能将 基础工业工程与现代工业工程相结合则对企业的长远发展有着重大意义。 本文将从线平衡的理论出发, 将结合 本企业实际 情况, 系 统而全面 地应用各种理论, 探讨提 高装配 线平衡及 生产效 率的有 效方法, 为有相 同状况 的企业提 供改善- 2 -思路及方法。本文以企业内正在在运行的某产品装配线为例进行研究, 规划了进行装配线平衡改善步骤 对于学习曲线, 工时量测的理论及人机关系理论进行深入研究, 总结出 适用于同类 线体的经 验并且应 用工业工程 的
10、改善方 法, 对实际 生产的状况进行了调整, 提高了装配线平衡率, 为企业实际效益的增加发挥了作用。1.3论文选题目的及意义1.3.1.论文选题目的 在工厂流水线的生产模式下，如何提高生产线的整体效率，减少工序间的在制品，决定着企业设备，人员的利用率，并闲置着生产能力的提高。目前，生产线平衡问题已被认为是生产流程设计及作业标准化过程中关键的一环。制造业的生产多半是在进行细分化之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度提高了，从而提高了作业效率。然而，经过这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，显示上都不能完全相同，这就势必存在工序间作业负荷不均衡的
11、现象。造成了无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积，严重时会造成生产线的中止。所以，研究平衡性问题不仅有利于保障设备，人力的负荷平衡，从而提高设备和工时的利用率，同时保障了正常的生产秩序和管理秩序的建立。1.3.2. 研究意义1、提高作业员及设备工装的工作效率； 2、单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）； 3、减少工序的在制品，真正实现“一个流”； 4、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（Layout）分析、搬运分析、时间分析等全部IE手法，提高全员综合素质。1.4 课题的基本
12、思路该设计题目属于设计性论文的内容，应用到课程包括：机械设计、机械原理、机械制图、理论力学、材料力学、机械制造及基础、互换性与技术测量、网络技术与应用、计算机辅助电路设计、工业工程基础、企业管理学、运筹学、人机工程、管理信息系统、生产计划与控制、系统工程导论、测试技术、机电一体化系统设计等。首先将矛头指向生产线的研究与认知，熟知生产线平衡问题在生产线中的应用，然后根据所掌握专业知识，完成电动车组装生产线管理系统的整体设计，包括常规的电动车组装生产线的建设、工位工时数据的测量、各个工序的组装时间的平衡管理等几个部分。 该系统的指标如下： 1完成常规的电动车组装生产线的建设； 2完成各个工位工时数
13、据的测量；3分析各个工序的组装时间的平衡管理，实现生产线的优化作业第二章 生产线平衡问题的概述 2.1 生产线平衡相关理论 2.1.1生产线与流水线及单件流 生产线是一种按照对象专业化原则组织起来的生产组织形式，是一种基本的制造系统。生产线的种类，按范围大小分为产品生产线和零部件生产线，按节奏快慢分为流水生产线和非流水生产线，按自动化程度，分为自动化生产线和非自动化生产线。 生产线的主要产品或多数产品的工艺路线和工序劳动量比例，决定了一条生产线上拥有为完成某几种产品的加工任务所必需的机器设备，机器设备的排列和工作地的布置等。生产线具有较大的灵活性，能适应多品种生产的需要；在不能采用流水生产的条
14、件下，组织生产线是一种比较先进的生产组织形式；在产品品种规格较为复杂，零部件数目较多，每种产品产量不多，机器设备不足的企业里，采用生产线能取得良好的经济效益。而流水线是生产线的一种特殊形式，它是在生产线的基础上经过优化建立的。流水线的特点1， 生产前置期大大的缩短了，一般效果是过去的5天变成了5个小时或者50个小时。（总产能不会增加，而且一般总产能一定会减少。）2， 工人的学习率高了，工人可以在短时间内学会本工位的工作。3， 物流强度一般也降低了。4.，流水线上出产相邻两件产品的时间间隔，有着明显的节奏性和统一规定5，工作场所使用具有高度功能的专业设备流水线按加工工艺顺序排列工位，使产品按照一
15、定的速度，连续有节奏地经过各个工序依次加工。它是空间和时间上的合理组织形式，可以减少库存与物流，降低企业成本，所以流水线是生产平衡问题解决的基础框架单件流也叫one piece flow，简称OPF。通过OPF，我们可以把生产过程中那些不能创造价值的工序或动作尽可能的减少，以此来提升生产效率。单件流生产过程中能及时发现品质不良，从而及时去解决问题；而传统的批量生产，当大批量的部品生产出来，这时才发现品质不良，损失的是大批量。2.1.2 生产线的平衡 生产线平衡是依照流水线作业的工程顺序，以生产目标算出周期时间，将作业分割或者结合，使各个工序的负荷均匀，以提高生产效率的方法。 一个产品，少则两三
16、个工程，多则几十个，而每个工程又是由多个作业要素所组成，在生产工场里，制造部门依物料的加工流程分为一组、二组、三组，而每组内又由许多的个别工序所组成，所以又把它联结成一条条的生产线。生产线平衡的描述：我们知道生产线是按产品原则进行布置的,其优点在于它把要做的工作分解为可由技术不高的人或专用机器快速而机械的完成的一系列作业(Task).完成这些作业所需的时间从不足一秒到十几分钟甚至更长.由于作业工时相差太大,仅为每个工人或设备分配一个作业是不现实的,这一方面是因为大多数工人很快会厌烦简单的重复操作,降低工作效率,影响产品质量;另一方面是即使生产一个很简单的产品也可能需要很庞大的工人队伍.通常的做
17、法是将各作业组合后分配给各工作站(或称工位),每个工作站有一个工人或一台主要设备负责相关作业.对生产线,决定如何将作业组合分配到工作站的过程就称为生产线平衡(Assembly Line Balancing, ALB).生产线平衡的目的是就是尽量使各工作站的负荷(即工作站上所有作业时间之和)相等,以避免因工时相差太大而造成某些工作站产品堆积,而另外一些工作站却因等待而流失工时,从而减少总的闲置时间,提高整条生产线的效率.通过生产线平衡,还可以提高重要设备的利用率,减少工人由于工作量不平衡而引起的情绪问题. 若生产线上所有工作站的负荷都完全相同,那么这条生产线就是完全平衡的.完全平衡的生产线由于每
18、个工作站的作业是同步进行的,从而实现了工人和设备的最大利用,工作流没有任何障碍,十分畅快.但是完全平衡是很难达到,甚至是不可能的,主要原因是工作站的负荷为该工作站作战完成的所有作业时间之和,而作业时间是一个离散分布的量,且相差较大,不太可能存在一种使所有工作站负荷相等的作业分配方案.另外,通常产品的作业之间存在某种技术上的先后顺序约束关系,有些作业必须在其他某些作业完成之后2.1.3 生产线平衡的相关概念流程的“节拍”（Cycle time）是指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。换句话说，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
19、环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天（或其它单位时间段）必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。 而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈“。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。正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产运作流程中的瓶颈则制约着整个流程的产出速度。瓶颈还有可
20、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。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。 与节拍和瓶颈相关联的另一个概念是流程中的“空闲时间”空闲时间是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。 这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后，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
21、拍不一致出现瓶颈的现象。除了造成的无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。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。 “ 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。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。 2.2生产线平衡的参数2.2.1 生产节拍、工序同期化、工序节拍 生产节拍是指完成一个产品所需要的时间，即连续完成相同
22、的两个产品之间的时间间隔。通常流水线是以相同的时间间隔将完工产品从上道工序向下道工序易懂。这个相同的时间间隔称为流水线节拍，它表明了流水线生产效率的高低，是衡量流水线工作水平的重要参数。 生产线节拍一般用一定时间内，生产线产出的产品数量来计算节拍的CT=TW/Q （1）TW ：计划期内有效地工作时间，Q ：计划期产品出产量 ，CT 节拍假定生产线每天运转8小时。节拍为1分钟，那么产量为4801480。节拍为2.5分钟，产量为4802.5192作为一般设计原则，节拍是由计划期的产量决定的。CT=OT/D （2）D计划期的产量假定计划期的产量是每天480个单位，则节拍是：4804801分钟确定工作
23、地数量 工作地数取决于计划期的产量和把基本作业分配到工作地的情况。Nmin （3）Nmin工作地数的理论最少值各作业时间之和假定计划期的产量是480，那么达到这一产量最少所需要的工作地为：Nmin2.512.5工作地取整数为3。工序同期化是指工序间的时间一致性。生产线节拍是对整条生产线来说的。为了达到工序同期化，必须考虑生产线的组成单元工序。生产线上的各道工序完成的各自作业任务所需时间是不尽相同的。也就是说，在相同的生产时间内，各工序的实际产出能力是不相等的，实际上一条生产线的产量等于产出能力最低的工序的生产产量。为了说明上述问题，我们引进一个概念-工序节拍：流水线各工序生产单位产品所需要的时
24、间。Ct=tw/q tw：工序有效的工作时间；q：在有效时间内工序产品生产量。在工序有效工作时间一定的情况下，工序节拍取决与工序产品生产。而工序产品生产量有以下几个影响因素：工序作业内容、操作着技术水平、工序设备的生产能力、产品质量、物流情况等、由以上的知识介绍可知，为了使生产线平衡，要满足：生产线节拍大于等于工序节拍，生产线节拍-工序节拍的之间之和最小。2.2.2 瓶颈工位、空闲时间 通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈“（Bottleneck）。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
25、，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。正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产品或使用的人力和设备。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。空闲时间”（idle time）。空闲时间是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。 这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从
26、而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后，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。除了造成的无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。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。2.2.3生产线平衡指标一般情况下评价生产线平衡的指标有工作总站数、平衡损失率、生产线平衡率、平滑指数和成本等（1）.工作总站数是指生产线上工位的总数目（2）.生产线平衡率p=Ti/N*Ct (4)（3）平衡的损失率 d=1-p (5)（4）.平滑指数：SI= (6)（5）不平
27、衡损失 （最高工序标准时间*合计人数）-合计工序时间一般地生产线平衡率在90%-100%之间，为理想生产平衡率在80%-90%之间，为良好生产平衡率在70%-80%之间，需改善;2.3 生产线平衡法的介绍2.3.1 数学分析法数学分析法是通过建立数学模型，经过大量的数学计算来寻找问题最优解的方法。我们学过的运筹学课本有中有所介绍，主要包括线性规划模型，整数线性规划模型，动态规划模型，网络模型线性规划是运用现有的资源合理安排生产，使产出达到最大或得到最大利润，线性规划模型的建立主要有以下三个步骤：假定变量，只有首先确定好合理的变量从而才能找到建立模型的关键；根据假定变量给出的约束条件，约束条件就
28、是各种限制决策变量的等式或不等式；最后是建立目标函数。整体规划其实是线性规划的一种特殊形式，其要求最优解必须是整数。这种方法的解题思路是一般采用的是分支定界法。分支定界法的思想是：假定问题有解，然后将其转化为相应的线性规划问题，从解答线性问题开始，若得到的最优解不符合整数条件，那么线性规划的最优目标必是整数规划的最优目标函数的上界；而问题的任意可行解的目标函数值将是最优目标函数的下界，分支定界法就是要将线性规划问题的可行域分成子区域，称为分枝。逐步减少上界和增大下界称为定界，最终求得最优目标函数。动态规划是一种解决多阶段问题的方法，是现代企业决策的一种重要方法，可用来解决最优路径路径问题，资源
29、分配问题，生产调试问题，库存问题，排序问题等 对于生产线平衡的一般数学描述是：给定一个无回路的有向图G=（E,P），节点e表示作业要素集合，弧p表示生产作业元素之间的先后关系集合。一个节点i属于E有一个值Ti表示作业时间。生产线平衡问题就是求节点集e的一个划分：2.3.2 启发式法启发式法比数学分析法要简单且易懂，求解速度快，因而受到研究人员青睐，其具体的思路是首先将可分配作业和不可分配作业区分开，然后自可分配作业中，从第一个工位开始寻找工序的组合，并使这个工位的闲置时间最短。然后再进入下一个工位，并把一选的工序删去。以此重复进行，直到作业分配完毕。主要的方法有分级位置加权法和最大设定准则法。
30、在用启发式法求解平衡问题时，一般都利用优先图，优先矩阵等工具进行求解。1) 首先分配后续作业最多的作业2) 先分配位置权数最大的作业，位置权数等于该作业及其所有后续作业的时间总和。程序如下：1. 确定节拍，求出最小所需工作地数2. 从工作地1开始，按顺序给工作地分配作业。作业的分配按作业下先后顺序图由左至右进行3. 在每一分配前，利用下列标准确定哪些作业够资格分配给一工作地：a) 所有先行作业都已经被分配b) 该作业时间不超过该工作地的剩余时间如果没有够资格分配的作业，继续下一工作地4. 每当一个工作分配后，计算出该工作地的剩余时间，剩余时间等于节拍减去工作地总的作业时间。5. 如果出现两个作
31、业情况都一样的情况，可采用下列方法之一解决：A. 分配加工时间最长的作业B. 分配后续作业最多的作业6. 继续下去直到所有工作都已经被分配7. 计算一些指标。 生产线平衡率=各工序时间和/（人数*CT）*100% 平衡损失率=1-平衡率例：利用下图，完成：1.画出作业先后顺序图 2.假定一天工作8小时，计算一天要达到产量400的节拍。3.求出工作地数。作业紧后作业作业时间/分120.2250.2340.84F0.6560.3671.0780.48结束0.3总时间3.812534678（1）（2）CT=OT/D=480/400=1.2分（3）=3.8/1.2=3.14（4）工作地剩余时间够资格的
32、作业适合的作业分配作业闲置1.21,31,311.03,23,230.22,42205,4无-01.25,45,440.65550.36无-0.31.26660.27无-0.21.27770.88880.50.5-1. 1和3c够资格分配，因为1的后续作业较多，所以先分配a2. 2和3够资格分配，由于采用后续作业数最多，所以分配所需时间最长的作业3. 尽管6是够资格的，但是他不适合2.3.3. 工业工程管理方法 数学分析法及启发式方法主要是解决如何合理划分工序集合，使各个工位的节拍时间一致，而工业工程法着重的是改善作业方式，使作业标准化，消除不必要的动作，减少浪费，降低企业成本，并且以人为本，
33、提高员工的积极性。3.1 方法研究 （1） 程序分析 程序分析是工作研究的基础，因为如果未作程序分析，预先发现某工序在整个流程中根本不必要，就先作微观的作业分析或动作分析，就可能造成较大的浪费。 程序分析按着工作流程，从第一个工序到最后一个工序一个一个的全面分析有无多余的、重复的、不合理的作业，通过这样的逐步分析，以改进现行的作业方法和空间布置，提高生产效率。程序分析一般针对工作中的加工、检查、搬运、等待和储存五种基本活动进行方法研究程序分析的四大原则：为删减(Eliminate), 合并(Combine), 重组(Rearrange),简化(Simplify), 简称 ECRS, 用于对生产
34、过程进行优化。 使用较少的人数及较短的时间，一面谋求作业负荷均等，一面使作业人员能舒服地完成作业, 如表 2 所示。 对于生产线上手工装配作业比较密集的区域, 可以根据实际情况, 采用”一人完结方式” ,使该区域各工位作业量达到均衡。 例如设计适当的治具, 或是进行工位合理地调配, 使得所有作业内容可以合并在一个工位进行。 很显然, 这样一来, 每个工位的作业量都相同, 消除了由于不平衡造成的浪费, 以便人力精减。 序号改善原则目的事例1排除Eliminate排除浪费排除不必要的作业合理布置，减少搬运。取消不必要的外观检查。2组合Combine配合作业同时进行合并作业把几个印章合并一起盖。一边
35、加工一边检查。使用同一种设备的工作，集中在一起。3重排rearrange改变次序改用其它方法改用别的东西把检查工程移到前面。用台车搬运代替徒手搬运。更换材料。4简化simplify连接更合理使之更简单去除多余动作改变布置，使动作边境更顺畅。使机器操作更简单。使零件标准化，减少材料种类。（2）操作分析 操作分析即动作分析是以人为研究对象，分析人在操作过程中的操作动作，使操作者。操作对象、作业工具三者科学合理的布置和安排，达到工序的结构合理，减轻劳动强度，减少工时消耗，缩短时间，提高产品的质量和产量。操作分析可分为：人机操作分析, 联合操作分析, 双手操作分析（3）动作分析 动作分析是指观察操作者
36、的实际操作并用特定的记号记录以手、眼为中的人体各部位的动作内容，并记录图表化，以此为基础，判断动作的好坏，找出改善点 动作分析 十大原则 1) 双手的动作应同时而对称。 2) 人体的动作应尽量应用最低等级而能得到满意结果为妥。 3) 尽可能利用物体的动能；曲线运动较方向突变的直线运动为隹；弹道式运动较受控制的运动轻快；动作尽可能有轻松的节奏。 4) 工具、物料应置于固定处所及工作者前面近处，并依最佳的工作顺序排列。 5) 零件、物料应尽量利用其重量堕送至工作者前面近处。 6) 应有适当的照明设备，工作台及坐椅式样及高度应使工作者保持良好的姿势及坐立适宜。 7) 尽量解除手的工作，而以夹具或足踏
37、工具代替。 8) 可能时，应将两种或两种以上工具合并为一。 9) 手指分别工作时，各指负荷应按其本能给予分配；手柄的设计，应尽可能增大与手的接触面；机器上的杠杆、手轮的位置，尽可能使工作者少变动其姿势。 10) 工具及物料尽可能预放在工作位置。 以上共十个原则, 皆是根据工业工程理论及实践经验进行的总结, 对于实际生产具有很好的改善意义。 3.2作业测定(也 称为时间研究) 作业测定就是对操作，程序，工序进行时间测定，通过测定研究获得最佳程序和方法，并且以此制定出标准时间 在生产中，时间的消耗大致分为三种：基本作业时间、由于工作进行不合理而造成多余时间和完全浪费的无效时间以上定义，隐含的重要条
38、件： 1) 合格而适当的操作人 2) 良好训练 3) 正常速度 4) 必须在标准状态下 (方法/环境/设备/程序/动作/工具) 作业测定的目的：制定标准时间, 改善作业系统, 制定最佳作业系统。对工作时间的研究, 用于安排生产工艺流程, 适当的科学方法, 可使工业工程人员快速且准确地把握生产工时, 并进行适当的站位分布, 以适应企业生产的需求。 时间研究分类 图 5 为时间研究分类, 其中, 在进行工序时间量测中最常使用的是密集抽样法秒表时间研究。 时间研究 直接法 合成法 密集抽样法 分散抽样法 预定时间标准法 标准数据法 时间研究分类图密集抽样：在一段有限时间内，连续地直接观测操作员的作业
39、, 测时工作最主要是在于时间研究分析人员之能力和性格上, 时间研究之实施步骤： 1) 搜集操作资料 2) 划分并记述操作单元 3) 观测并记录操作时间 4) 决定观测周期数 5) 决定评比 6) 检视观测周期数是否足够 7) 决定宽放值 8) 订定标准时间 3.3 影响线平 衡的要素 1) 工序的作业内容 工序的作业内容是按照工艺的要求定义, 在指定的工作站位需完成的工作内容。 任务的多少会直接影响到完成作业的时间。 2) 操作者的技术水平 不同作业人员因为知识背景, 经验积累及个人身体状况的差异, 即使是相同的工序内容, 操作技术能会有不同, 从而会使测试时间产生差异。 3) 工序设备的生产
40、能力 设备在一定时间内装配产品数量的能力及设备本身的嫁动率(开工率), 即代表了其生产能力。 同样的工序内容, 由不同型号的设备来完成, 可能会存在数量及品质的差异； 而在流水线作业条件下, 由于设备不良, 在处理不当的情况下, 有可能使整条流水线都停产。 除了以上三点, 其它如物流的安排, 原料的品质, 设计的因素也会影响线平衡。3.4 线平衡改善方向 1) 改进工艺设备与操作设备方面生产线节拍的构成表明, 若要缩短生産過程的节拍, 一方面可以利用加工零件自身结构的特点, 通过机械结构的科学设计, 使作业过程中某些时间进行重叠, 以缩短作业时间, 另一方面缩短过程中部分或全部动作所耗用的时间
41、, 同样可实现缩短整条线节拍。通常改善设备往往需要较高的费用, 不少公司出于对成本的考量往往不太愿意进行此方面的变更, 这与人们的思维方式有关。人们往往会产生误解, 对每日每时发生在生产线上的费用认为很少, 不在乎, 但对为了改进生产线一次性发生的费用自理却认为很高, 这种认识是不正确的1011放弃对连续发生的浪费进行排除, 结果造成损失的情况很多, 对于降低工时和降低成本要追求其经济性, 正确的判断是很重要的 。需以科学的计算方式, 且根据外界环境的变化, 合理地进行评估。 2) 改进工艺方面 通过调整生产工艺来控制节拍, 在国内外也有大量研究和应用。 如对于某冰箱厂一条冰箱生产线的两道工序
42、-箱体装配与发泡的节拍相差较大的问题, 采取在它们之间增设一个缓冲环节-储存线的方法解决 。 3) 改善产品本身的设计 随着科技的发展, 越来越多的产品, 尤其是电子类产品出现在人们的日常生活中, 改善人们的生活品质。为了抢占市场, 产品自研发到投产的时间是受限制的, 而通常产品本身也存在一个自不成熟到成熟的发展过程, 当然也就会有一些不符合最佳工艺的设计结构出现。故工厂在生产过程中, 应积极与研发设计单位进行沟通, 根据自身的生产经验, 对于影响生产工艺的设计, 提供建议, 请设计者在可能的情况下进行修正。这样的生产模式, 通常称为 DFM(Design For Manufacture),
43、即当产品处于正式投产前以及正式生产中, 通过 FMEA(Failure Mode Effective Analysis)方法对实际生产的品质状况,以及人员作业方便性等方面进行分析, 对产品本身的设计提出改善要求, 使生产适合工艺的生产, 这种设计改善也是公司持续发展的重要内容。 当然, 也不是仅要求所有的产品都按照实际生产能力来设计, 而是发挥设计的潜能, 使产品的工艺与工厂实际生产能力尽量达到一致, 降低生产单位的负担, 让公司利益最大化。4) 改进节拍计算方法 生产节拍方面, 以往大都凭经验估算出来, 现在则可以通过公式计算节拍, 最小工作站位数, 生产效率等, 更科学有效。 第三章 山东
44、比德文动力科技有限公司生产线平衡分析3.1 公司简介作为中国电动车行业的领军企业，比德文公司拥有世界上领先的电动车生产基地-比德文产业园（总占地面积1480亩）、覆盖全国的营销及服务网络和逾21亿元价值的“比德文”品牌；公司现下设潍坊、天津、无锡三大生产基地，员工人数近3000人，年生产能力200余万辆，年产值数十亿元，是目前国内最大的电动车生产企业之一。 比德文坚持“诚信经营”的根本准则，建立了完善的质量管理体系，严守“以振兴中国绿色环保科技为已任，精心设计、精心制造，向国内外用户提供优质产品和满意服务”的质量方针，自主建立了完备的研发中心、检测中心和高水平的技术实验室等，并依托国际国内多家高等院校、科研机构，联合开发新技术和新产品，保证了企业的技术发