装配工艺及装配生产线平衡的研究学士学位论文

装配工艺及装配生产线平衡的研究学士学位论文 山东科技大学学士学位论文 摘要 学士学位论文 装配工艺及装配生产线平衡的研究 山东科技大学学士学位论文 摘要 毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 (论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计,论文,～是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知～除文中特别加以标注和致谢的地方外～不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果～也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体～均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名: 日 期: - 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计,论文,的规定～即:按照学校要求提交毕业设计,论文,的印刷本和电子版本,学校有权保存毕业设计,论文,的印刷本和电子版～并提供目录检索与阅览服务,学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文,在不以赢利为目的前提下～学 山东科技大学学士学位论文 摘要 校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名: 日 期: 山东科技大学学士学位论文 摘要 摘要 生产线平衡率在某种程度上决定着企业设备和人员的利用率，并限制着生产线生产能力的提高。基于电子生产企业生产线的工艺平衡问题是一般劳动密集型生产企业的普遍存在问题,分析工艺平衡是提高生产率的关键问题,有助于采取相应的措施,以利于企业生产效率的提高。 本文通过对装配工艺及装配生产线平衡的研究，结合电视机生产的特点，设计出该产品的装配线平衡方案。过程中主要使用测量的工时数据及现场观察，通过程序分析、操作分析、动作分析、鱼骨图分析法找出影响平衡率的问题，运用工业 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 手法，“ECRS”、“5W1H”“人机作业分析”、“动作经济原则”等对原产线进行优化。最后,引入缺料预警系统,将产线生产与物料供应联系起来，使整个生产线的平衡率得到更大程度的保证。最终为该公司优化出一条效率更大的生产线，为企业创造更多的效益。 关键词:生产线平衡 人机作业分析 动作经济 鱼骨图 程序分析 缺料预警 山东科技大学学士学位论文 Abstract Abstract To some extent production line balancing rate decide the utilization ratio of the enterprise equipment and staff, and limits the increase in capacity of the production line. Production line process balance problem based on electronic production enterprise is the widespread problem of the general labor-intensive manufacturing enterprises, Analysis process balance is the key to improve productivity, it is helpful to take corresponding measures in order to improve production efficiency. This article through to the research of the assembly process and assembly line balancing, combining the characteristics of the TV production, Design the product assembly line balancing schemes. In the process we mainly use the measured data and the observation on the spot, through the program analysis, operation analysis, action analysis, fishbone diagram analysis to find the problem affects balance rate, using industrial engineering technique, "ECRS", "5 W1H" "man-machine operation analysis", the " principle of motion economy" and so on to optimize the production line. Finally, the introduction of the warning system of lack of material connect the production line with the material supply. The whole production line balance rate is greater guaranteed. Finally optimized for the company a greater efficient production lines, to create more benefits for the enterprise. Key words:Production line balance Man-machine operation analysis Principle of motion economy Fishbone diagram Program analysis Warning of lack of material 山东科技大学学士学位论文 目录 目录 1 绪论 ........................................ 1 1.1研究背景 ................................................ 1 1.2问题的提出 .............................................. 2 1.3国内外研究现状 .......................................... 3 1.4研究的主要内容 .......................................... 5 2基本理论综述 ................................. 6 2.1工作研究理论 ............................................ 6 2.2流水生产线理论 ......................................... 15 2.3装配流水线平衡理论 ..................................... 16 3车间现状分析 ................................ 22 3.1富士康集团简介 ......................................... 22 3.2车间流程分析 ........................................... 22 3.3产线存在问题 ........................................... 27 4 CTV车间产线优化 ............................. 30 4.1利用工序重排解决瓶颈工站 ............................... 30 4.2运用动作经济原则进行物料架改善 ......................... 31 4.3人机作业分析精简人力 ................................... 32 4.4自动化导入减轻劳动强度精简人力 ......................... 34 4.5优化评价 ............................................... 37 5缺料预警系统导入 ............................. 39 5.1物料供应现状分析 ....................................... 39 5.2运用层次分析法选择最佳解决方案 ......................... 40 山东科技大学学士学位论文 目录 5.3缺料预警系统工作原理及流程 ............................. 43 5.4优化评价 ............................................... 46 6总结 ....................................... 48 参考文献 ..................................... 50 致谢......................................... 51 附录......................................... 53 山东科技大学学士学位论文 绪论 1 绪论 1.1研究背景 流水装配线这种生产组织方式于1914年诞生于美国“福特”公司，能够极大地提高了劳动生产率。就在流水装配线诞生的前夕，1913年的8月，“福特”公司装配车间每个汽车底盘由一位工人操作，每装配完成一件的时间是12.5小时。数个月后，当装配线试流成功以后，完成一件汽车底盘的操作时间为93分钟，劳动生产率提高了8倍多。流水装配线创造出巨大的汽车市场，同时也使福特公司的生产规模超过了通用汽车公司。可以说是福特发明的流水线揭开了现代化大生产的序幕。 生产线平衡(ALB)问题是与生产线问世之日同时出现的，自从1913年，HenryFord发明了第一条装配线以后，一直到20世纪50年代，准确地说在1954年前，装配线的平衡技术只有Trail-and-Error方法在尝试。没有ALB问题的研究成果公开发表，正式提出并着手解决这一问题的是美国人Bryton Braces提出COMSOAL(Computer Method of Sequencing Ope ration for Assembly Lines)，利用简单的系统记录的方式，随机地产生分配作业元素的不同分配方式，这种方法比较通用于实际的企业。RPW(The Ranked Position Weight Heuristic)另一个著名的启发式算法，把要分配的作业元素按一定的规则排序，并分配到各个工作站去。 众所周知，提高系统的效益主要有以下两种途径: 一是以增加投入来获得提高。大部分企业都倾向于走这条路子，一般都采用先进的管理方法(譬如 ERP)来改善管理或者大量购进设备来提高自己的生产能力，但这两种思路都会发生大量的费用而效果并不一定理想。大量购进设备固然可以提高企业生产能力，对大部分企业来说不得不考虑一次性引进一条生产线的投入给财务带来的压力，最大的问题是没有配套技术的跟进高价引进的设备利用率不高本身就是浪费;采用新的管理方法 1 山东科技大学学士学位论文 绪论 虽然不用大量引进硬件设施，但购买软件和管理费用上的投入会让企业感觉力不从心，同时还有思维方式的影响造成实施者繁多而成功者甚少的局面。 二是改善资源的利用来获取提高。几乎所有的制造企业都存在系统能力不平衡的现象，增强生产线的平衡性是一种通过改善企业现有资源组合而达到充分利用并提高其效益的行之有效的思路，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。 装配是产品成型的最后的环节,也是制约产量的重要地方,在制造中占有重要的地位,具有联系型、装配型、强制节拍等多种特征的流水线装配型企业是最典型的制造型企业,受到工业界的普遍关注。 富士康公司的CTV产品处主要生产,ONY客户的TV产品，其中32寸的月产订单产量为210K，而目前月差能只有80*10*2*26*4=166K，无法满足订单需求。实习过程中发现，在CTV处大规模人工作业的线体，出现了线体平衡率低，人员无效动作浪费比较多单位线体人员数量多且机动性较差等等导致成本提高的现象。并将直接因此导致利润降低，公司市场竞争力降低。因此进行生产线线体现场改善，提高产线平衡率，提高产线产能势在必行。通过对生产线平衡率提升的方法研究，可以不断减少人员无效动作的浪费、提升人员效率、减轻人员工作强度、减少资源浪费，令公司更具人性化，同时提升客户的满意度、公司的满意度、员工的满意度。 1.2问题的提出 生产线平衡的意义在于，在实现均衡生产后，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，同时还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 2 山东科技大学学士学位论文 绪论 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，对应市场变化实现柔性生产系统;通过平衡生产线，可以综合运用程序分析、操作分析、动作分析、设备布置分析、时间分析等全部工业工程相关方法，并能适当提高全员的综合素质。 1.3国内外研究现状 流水线生产一般可分为两种:加工生产线、装配线。加工生产线是一系列机器上制造与加工零件，例如汽车轮胎或冰箱的金属部件。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。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。 生产线平衡问题(Line Balancing Problem,简称LBP)伴随着流水生产线的产生而产生，至今已有近百年的时间。但这一问题的正式提出是在1954年，美国人B.Bryton在他的硕士论文《连续生产线平衡》中第一次提出生产线平衡的问题并着手解决这一问题，在此之后，许多科研人员都研究了这个方面的问题，并发表了各种各样的求解方法。 随着产品需求量的增长,大部分企业都以增加投入来提高产量"最常见的一种投入是采用先进的管理方法来改善管理或者大量购进设备来提高自己的生产能力,但这两种思路都会发生大量的费用而效果并不一定理想，大量购进设备固然可以提高企业生产能力,但对大部分企业来说必须考虑一次性引进一条生产线的投入给财务带来的压力;另一方面是没有配套技术的跟进高价引进的设备,利用率不高本身就是浪费采用新的管理方法虽然不用大量引进硬件设施,但购买软件和管理费用上的投入也会让企业感觉力不从心,同时还有思维方式的影响造成实施不一定成功的局面"除了增加投入,企业还可以通过改善资源的利用来获取提高几乎所有的制造企业都存在系统能力不平衡的现象,增强生产线的平衡性是一种通过改善企业现 3 山东科技大学学士学位论文 绪论 有资源组合而达到充分利用并提高，其效益的行之有效的思路,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。 虽然目前国内外大量的著作对此论述不少,但目前国内外很多对生产流水线平衡问题仅见于理论上的研究，其基本研究方法是将一个实际的流水生产线按一定方式进行简化,以建立一个可以模拟实际流水线情况的数学模型,然后采用适当的方法对这个数学模型进行求解,以得出若干个理论上的可行解供流水线的设计者参考。由于影响流水生产线平衡的因素很多,目前还没有一种能够把所有影响因素都考虑进去的数学模型,而且考虑的因素越多,理论设计的模型就越复杂,当数学模型中的作业元素和约束条件过多时,甚至难以找到合适的算法进行求解,因此,其应用有很大的局限性。 除了建立数学模型外,近年来又出现了一些运用算法解决装配线平衡问题,遗传算法、粒子群算法等，这些算法的主要功能是进行装配作业的重组,是基于作业时间已知的条件下进行设计。所以,这些方法都是优化时间分配的方法,而不能研究操作改进给装配线带来的利益。但随着工业工程影响的深入,越来越多的企业开始关注工业工程的力量,也出现了很多关于应用工业工程技术解决生产中实际问题的研究著作,而且大量实践也证明工业工程方法的实用性和有效性。 生产线平衡问题是典型的NP-Hard组合优化难题，目前，针对生产线平衡问题，主要的解决方法可以分为四类:工业工程方法、数学分析法、启发式方法和仿真优化方法。本文主要运用工业工程方法。 现国内外正经历着新的产业革命—精益生产, 重新定义企业价值, 消除一切不必要的浪费。在实际加工生产中, 浪费主要表现在:不必要的工序; 原料或半成品或成品盲目地搬运; 因上道工序的不及时,下一道工序只能等待等。这些会造成无谓的工时损失, 生产线平衡即是衡量产线工序水平的重要指标之一, 也能反映出企业综合管理水平的高低。生产线平衡 4 山东科技大学学士学位论文 绪论 问题直接关系到设施利用率和生产效率，且影响到产品的质量，此外，生产线平衡给员工带来的公平感，有助于员工间的合作，因此也是企业关注的热点。 1.4研究的主要内容 本论文通过对生产线平衡研究发展历程的认识，运用工业工程的相关知识对烟台富士康CTV处TV生产线进行了细致的研究和分析，同时应用平衡理论对该生产线进行了分析和优化，希望通过这些研究能够提高自己对工业工程基本理论的认识和对这些知识的实际运用能力。在解决问题的同时，提高自身发现问题、分析问题、解决问题的能力，也希望能够通过这篇论文为青岛红旗电机公司的小电机生产线起到一定的指导和借鉴作用，从而使该生产线能够真正达到高效率、高品质生产的目标。 5 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 2基本理论综述 2.1工作研究理论 工业工程的核心是降低成本、提高质量和工作效率，工作研究是工业工程体系中最重要的基础技术，起源于泰勒提倡的“时间研究”的吉尔布雷斯提出的“动作研究”。“时间研究”是用科学法则代替经验法则，确定一名工人每日公正合理的工作量，并采用秒表测定，制定工时定额。“动作研究”是通过研究改进操作和动作方法，提高生产效率。1936年“时间研究”和“动作研究”结合为一体。随着动作研究技术的不断发展，进一步延伸到对操作和作业流程的研究，逐步形成了“方法研究”(Method Study)的完整体系，时间研究的技术也日益丰富和完善，尤其是20世纪40年代以后，出现了众多的预定时间 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，它们可以说是动作研究与时间研究的完美结合。到了40年代中期，“时间研究”则更名为“作业测定”(Work Measurement)。至此，“方法研究”与“作业测定”两部分结合在一起统称为“工作研究”。 工作研究的对象是作业系统。作业系统是为实现预定的功能、达到系统的目标，由许多相互联系的因素所形成的有机整体。作业系统的目标表现为输出一定的“产品”或“服务” 。作业系统主要由材料、设备、能源、方法和人员等五方面的因素组成，其结构如图2.1所示。 为了使作业系统达到预定目标，在系统转换过程中需经常检查测定作业活动的时间、质量、成本、柔性。 “时间”包括作业活动的进度、消耗的人工数及交货期等方面; “质量”既包括制成品的质量，也包括转换过程的质量; “成本”是指变换过程中各项耗费的总和，它反映出作业系统运行的经济性。作业活动的时间、质量、成本和柔性根据检测结果再反馈到作业系统，进行控制和调整，使作业活动按预定项目进行。 6 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 “柔性”是指企业具备的为顾客提供多种类型产品的能力，以及对需求变化的能力。 原材料 生产设备、能源、生产产品或服务 方式和人的作用 反 馈 检 控 测 时间(T) 制 质量(Q) 成本(C) 柔性(F) 图2.1 作业系统结构简图 工作研究又称为基础IE,最显著的特点是:只需很少投资或不需要投资的情况下，通过改进作业流程和操作方法，实行先进合理的工作定额，充分利用企业自身的人力、物力和才力等资源，走内涵式发展的道路，挖掘企业内部潜力，提高企业的生产效率和效益，降低成本，增强企业的竞争能力。因此，世界各国都将工作研究作为提高生产率的首选技术。 工作研究包括方法研究和作业测定两大技术。方法研究在于寻求经济有效的工作方法，主要包括程序分析、作业分析和动作分析。而作业测定是确定各项作业科学合理的工时定额，主要包括秒表测时、工作抽样、预定动作时间标准法和标准资料法。运用这些技术来考察生产和管理工作，系统地调查研究影响生产效率和成本的各种因素，寻求最令人愉快的工作方法和最科学、最合理的工作时间，不断改进和完善，保证人员、物料等资源的有效运作，达到提高生产效率，降低成本的目的。 工作方法研究常用的分析技术是:“5W1H”、“ECRS四大原则”。 “5W1H”提问技术是指对研究工作以及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问，为了清楚地发现问题可以连续几次提问，根据提问的答案，弄清问题所在，并进一步探讨改进的可能性。“5W1H”提 7 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 问方法如表2.1所示。 表2.1 5W1H 提问技术 考察点 分析现状 提出问题 改进意见 目的 做了什么 what 是否必要 有无其他更合适的对象 原因 为何做 why 为什么要这样做 是否不需要做 时间 何时做 when 为何需要此时做 有无其他更合适的时间 地点 何处做 where 为何需要此处做 有无其他更合适的地点 人员 何人做 who 为何需要此人做 有无其他更合适的人 方法 如何做 how 为何需要这样做 有无更合适的方法与工具 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，改进常遵循ECRS四大原则。 (1)E (Eliminate),即消除。在经过“作什么”、“是否必要”等问题的提问，而答复为不必要则予以取消。取消为改善的最佳效果，如取消目的、取消不必要的工序、作业和动作等以及取消不必要的投资等，取消是改善的最高原则。 (2)C (Combine),即合并。对于无法取消而又必要者，看能否合并，以达到省时简化的目的。如合并一些工序或动作，或将原来有多人进行的操作，改进为有一人或一台设备完成。 (3)R (Rearrange),即重排。不能取消或合并的工序，可再根据“何人、何事、何时”三提问进行重排，使其作业顺序达到最佳状况。 (4)S (Simple), 即简化。经过取消、合并、重排后的工作，可考虑采用最简单、最快捷的方法来完成。如增加装夹具、增加附件、采用机械化或自动化等措施，简化工作方法使新的工作方法更加有效。 改善时一般遵循对目的进行取消，对地点、时间、人员进行合并或重排，对方法进行简化的原则，其示意图如图2.3所示。具体应用情况如表2.2 所示 8 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 目的 取消 时间 合并 地点 重排 人员 方法 简化 图2.2 ECRS原则运用示意图 表2.2 ECRS四原则的运用实例 符号 名称 内容 例子 取消 完成内容后，非必要的取消 取消不必要的工序、搬运、检验 E 合并 对于无法取消者，看是否合工序之间能力不平衡、忙闲不均等C 并，达到省时简化的目的 情况，可考虑工序的合并调整 重排 在EC的基础上重排，除去重加工顺序的重新组合，前后工序的R 复，使工作更加有序 对换，工位器具位置的调整等 简化 看能否采用最简单的方法及用较简单的设备、工具代替复杂的S 设备，以节省人、时间及费用 设备工具，或用简单省时省力的方 法代替繁重的工作 在选择某项作业进行工作研究时，必须考虑经济因素、技术因素人的因素。 从上面的介绍中可以知道工作研究以生产系统的微观基础——作业或者操系统为研究对象,是工业工程中最早出现的一种主要技术,是工业工程的基础方法,也可以说工业工程是在工作研究基础上逐步发展壮大起来的。工作研究的基本功能是生产系统诊断分块,其最终目的是提高生产率的一种工程与管理相结合的技术,一直受到工业界普遍的重视。工作研究是以系统为对象,要在不断增加投资或投资很少的情况下,通过对生产组织、劳动分工、工装设计、操作方法、工作环境等因素的总和分析与改进,使人、机、物、时间、空间、环境等受到有效地控制和充分利用,从而保证工作质量, 9 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 使整个系统处于受控状态,以达到降低消耗、提高产品质量、提高生产效率、提高企业经济效益和竞争能力的目的。工作研究的主要作用具体有: (1)提高工作效率。 提高工作效率通过工作研究,使作业程序、操作方法和动作达到优化,生产效率、缩短工作周期和减轻作业疲劳。工作研究不需要增加大量投资、购置设备和增加劳动力,而是靠挖掘现有生产系统的潜力来提高经济效益、降低生产成本和增加生产效率。 (2)使作业标准化。 通过工作研究,对现行作业进行分析和优化,使作业经济有效,形成一套规范化、标准化的作业方法。这种标准化的作业方法不仅可以保证较高的作业效率,而且也能够保证产品质量的一致性,使产品质量稳定。同时也可以提高操作者的操作技能,并且能够对新工人进行有效的培训,还可以为自动化设备的作业设计提供参考依据。 (3)为确定作业标准时间提供依据。 通过工作研究,使作业程序和方法得到优化。在此基础上进行作业测定,确定作业标准时间和编制工时定额标准，使工时定额达到科学合理,为企业生产和经营提供可靠准确的基础数据。 (4)使操作者在保持较高工作效率的情况下，减轻疲劳和提高安全性。 通过工作研究,进行操作和动作的分析优化，剔除多余无效的操作和动作,改进不合理的操作和动作。这不仅提高了工作效率,同时也减轻了操作者的劳动强度。工作研究使作业规范化和标准化,也提高了作业的安全性。 2.1.1 方法研究 方法研究就是运用各种分析技术对现有工作(加工、制造、装配、操作、管理、服务等)方法进行详细的记录、严格的考察、系统的分析与改进，设计出最经济、最合理、最有效的工作方法，从而减少人员、机器的无效 10 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 动作和资源的消耗。并使方法标准化的一系列活动。 方法研究是以科学的方法和步骤,寻求更为简便、有效、安全和经济作业方式的原理和技术。主要包括程序分析、操作分析和动作分析三个层次。这三个层次所实用的分析方法如表2.3所示。 程序分析是把整个生产过程作为研究对象,进行宏观分析,目的是改善生产过程中不合理的工艺内容、工艺方法、工艺程序以及作业现场的空间布置。 操作分析是在程序分析的基础上,对以人为主的工序进行详细研究,使操作者、操作对象和操作工具三者科学地组合、合理地布置和安排,达到工序合理,减轻劳动强度,减少操作的工时消耗,以提高产品的质量和生产效率的目的而进行的分析。 动作分析是在程序决定后,研究并减少甚至消除人体各种动作的浪费,以寻求省力、省时、安全和最为经济的动作。其实质是研究分析人在进行各种操作时的细微动作,删除无效动作,使操作更加简便有效,提高工作效率。特别需要注意的是要想从动素的基础上寻求改善空间,就必须要贯彻人机工程的理论和“动作经济性”原则。 方法研究的两项具体方法包括提问法( 5W1H 法 )和提炼法( ECRS 法 )。提问法就是用于寻找和发现现行生产作业中存在问题及其产生原因的有用方法。该方法从作业目的(What)、作业地点(Where)、作业时间(When) 、作业人员(Who)和作业方法(How)等几个方面以及为什么(Why)进行逐步提问探索寻找存在问题产生的原因,故称5W1H 法.具体方法如表2..1所示.当现行生产作业中存在的问题及其原因找到后,就要探讨改进的方法.一般可用提炼法进行作业的初步改进,具体方法如表2.2所示. 方法研究的层次，一般首先进行程序分析，使工作流程化、优化、标准化，然后，进行作业分析，最后进行动作分析。其过程如图2.3所示。 11 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 程 有工 有操 有动 有动 序 序构 作构 作构 素构 成 成 成 成 程序分析 作业分析 动作分析 图2.3 方法研究的分析层次 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 工艺程序图含有工艺程序的全面概况及工序之间的相互 工艺程序图分关系,并根据工艺顺序进行描绘,且标明所需时间。分析的 析 目的是改善工艺内容、工艺方法和工艺程序 程 流程程序图分析是在工艺程序图分析的基础上,作进一步 序 流程程序图分的详细分析。通过对制造过程中“操作”、“检验”、“搬运”、分 析 “储存”、“暂存”、的详细记录、分析，提出改进意见 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 线图线路图分业者的实际流通路线进行分析,以达到改进现场布置和移 析 动路线,缩短搬运距离的目的 人机操作分析 分析单人单机、单人多机或多人多机的作业操作，分析人 操 和机器的相互配合以提高人一机系统的利用率 作 联合操作分析 分析多人单机的操作，以提高多人间的操作配合程度，平分 整工人的工作量 析 双手操作分析 以双手为对象，记录其动作，表示其关系，经过分析、改 善，提高工作效率 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动 要素的关系,以达到简化动作,提高效率的目的 作 分 瞬时动作分析 用1S或0.01S拍摄1格的速度，记录操作活动,然后在较析 短时间内分析动作轨迹，加以改善 微动作分析 用每分钟拍摄3840——7680格的速度,记录操作活动，然 后做微动作(慢动作)分析，以求操作的改进 12 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 另外，方法研究的目的有以下几点: (1) 改进工艺和流程。 (2) 改进工厂、车间和工作场所的平面布置。 ) 经济地使用人力、物力和财力，减少不必要的浪费。 (3 (4) 改进物料、机器和人力等资源的有效利用，提高生产率。 (5) 改善工作环境，实现文明生产。 (6) 降低劳动强度，保证操作者身心健康。 2.1.2作业测定 作业测定是按照规定的工作方法来完成指定工作所需时间的测定技术。完成任何工作所花费的时间，应该是一个合格工人(即具有一定的体力和智力，并具备一定技术熟练的工人)在从事这项工作的整个正常工作期间里，不增加劳动强度情况下所消耗的时间，同时，他是在标准状况下进行的工作。所谓标准状况，是指标准设备和工作方法，标准工作条件，标准生理状态以及操作者在工作方法上受有良好训练等。由此可见，所谓标准状况，实际上是在方法研究基础上改进了的状况。 作业测定是研究和寻求一项工作所需要的时间，并设法消除和减少无效时间，使工作能用最少时间完成，以提高劳动生产率。它以工人在标准状况下工作所消耗的时间为标准时间，制定时间定额，并且应用于工资奖励制度。机器设备的效率、负荷及利用率、工人管理的机器数，完成生产计划所需用工人和机器数等，都受标准时间的影响，即生产计划和控制的基础资料来源于标准时间。所以，严格地说，生产管理是不能脱离作业测定而进行的。 国际劳工组织的工作研究专家为作业测定下的定义是:“作业测定是运用各种技术来确定合格工人按规定的作业标准完成某项工作所需的时间”，作业测定是在合理的工作方法基础上,测定必要的作业时间,通过评比、宽 13 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 放等技术,制定合理的标准时间。 作业测定的技术一般可分为秒表时间研究、预定时间制度、分析评估法、数学分析法、标准资料法及工作抽样法等。 其中秒表时间研究是最基本的时间研究技术，它是在一定期间，直接和连续观察一项工作的执行，记录时间消耗和有关资料，并根据标准，评定完成情况，然后加上宽限时间，根据这些数据来计算出标准时间。但是，这种秒表时间研究的应用有一定的限制，因为这种技术是在较短期内，对工作进行连续不断地直接观察。由于抽样时间短，取样集中，而且必须连续进行，不能中断，这就使其主要只适用于重复性手动工作。因此，在实际时间研究中，要结合采用几种技术，取长补短，因事制宜。 预定时间制度是把作业分解为基本动作，然后，制订这些基本动作的时间值并列成表，以备查用。在制订作业时间标准时，首先对作业进行分析，把作业分解为基本动作，设计合理的操作方法，再根据作业的基本动作查表，得到各基本动作时间值，将设计所规定的各基本动作的时间值合计，加宽限就可制定出作业标准时间。 标准资料法是利用以往其它时间研究技术所确定的大量时间数据，加以分析综合，组成一套有关作业的标准时间的基本数据。它是一些预先确定的时间数据，因此，它和预定时间制度相似。但是，预定时间制度积累的是基本动作的时间数据，标准资料法所积累的则是作业要素的时间数据，以上两法的优点是可能不通过秒表时间研究等直接研究制定数据要花费很多的人力、物力和时间，如果所研究的工作既简单又少重复，那么，使用这种技术方法。 模特法是以作业最简单的手指动作所需要的时间作为单位动作时间，定为1MOD(1MOD=0.129s)，人体其它有形动作都可以计算为手指动作的整数倍，即若干，进而可以计算出一个工序、一条作业线、一种产品的生产时 14 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 间，模特法把人体所有有形动作划分为21种，每种动作都确定出所需要模特法(即时间值),这样只要知道人体动作的部位,即不必测量也不用查表,就能立即确定动作所需的时间"它与以前PTS的法相比,分析简单,使用方便, 而精度并不亚于以前的各种方法。 容易掌握, 模特法与其他PTS法一样都是以人的动作为研究对象,与动作经济原则相结合,可以用模特排来改进现行操作,从而获得最优操作方案并把它以标准的形式确定下来,在实践中进行推广实施,最终达到提高工作效率,降低疲劳,提高经济效益的目的"正因为模特法是以人的动作为研究对象,所以它主要适用于手工作业为主的分析应用. 2.2流水生产线理论 流水生产是在“分工”和“作业标准化”的原理上发展来的。流水生产方式的基础是流水生产线。流水生产线是由设备、工作地和传送装置构成的设施系统。流水生产的生产对象、生产能力!生产速率以及设备人力利用率等问题都是在设计阶段中规定好的,因此大量流水线生产的生产组织设计的关键在于合理设计好流水线。这包括确定流水线的生产节拍,合理而均衡地组织流水线上各工作地的分工。这种工作分工的组织称流水线平衡。 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集中制品,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,要求每到工序都按节拍生产。 (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。 15 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 (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,消除或者最大向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。 按一条装配线上所完成的产品类型数量可以分为:单产品线装配线、多产品装配线和多种产品混在一起的装配线。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、多种产品混在一起的装配线,装配多种产品,各种产品的投产间隔较短。 2.3装配流水线平衡理论 制造业的生产基本上都是在进行细分化之后的多工序流水化连续作业生产线，由于分工作业，简化了作业难度，使工人的作业熟练度得到提高，从而提高了作业效率。然而，在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、现实上都不可能完全相同，这就势必存在工序间作业负荷非均衡的现象，负荷高的工序不能按时完成生产任务同时负荷低的工序却经常停工待料，除了造成无谓的工时损失外，还造成大量的工件堆积滞留现象，严重的话会造成生产线的中断。为了解决上述问题就必须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，以使各个生产环节的能力都能够充分利用，生产线才能顺畅运行，即实现生产的平衡性。 平衡性也叫节奏性，是指生产过程的各个阶段和各道工序都要按照规定的节奏，在相同的时间间隔内生产和交付等量的成品，使各工作地负荷保持相对稳定，避免发生时松时紧的现象，以均衡地完成生产任务。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 16 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 计及作业标准化中最重要的方法体系。其目的是通过平衡生产线使现场人员更加容易理解“一个流”的必要性及“单元生产(Cell Production)”的编制方法，它是一切新理论与新方法的基础。 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(工位),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待制品,严重的还会造成生产的中止这些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装配流水线平衡问题的定义 装配线平衡问题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,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。下面解释几个有关装配线平衡的几个名词: 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。 作业单元——将操作划分成一个一个的操作单元,这些操作单元一般不能再分,或者是没有必要再分。 作业单元时间——完成一个作业元素所需要的标准时间。 节拍——从整个生产装配线来说,节拍指的是装配线在稳定生产的情况下,生产出一个产品所需要的时间,即装配线完成单个产品的时间间隔。通常用CT来表示。 17 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 瓶颈——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。 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。 总作业时间一一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。通常用W来表示。 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。 平衡生产线的作用:提高作业员及设备工装的工作效率;减少单件产品的工时消耗，降低成本(等同于提高人均产量);减少工序的在制品，真正实现“一个流”;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;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、时间分析等全部工业工程手法，提高全员综合素质。 2.3.2装配线平衡问题的分类 装配线平衡问题一般可分为两类: (1) 已知节拍CT,进行作业分配使得所需工作地最少。 在装配线的设计与安装阶段,主要考虑生产能力满足市场需求,系统投资少和装配线的效率高这类目标。这一阶段的己知信息就是对市场需求的预测，这相当于知道了节拍CT,要求最小化工作站数。最小化工作站数就意味着设备与人员的减少,从而可以降低设备与人员费用,缩短生产流程,提高生产效率.此即第一类的装配线平衡问题。 (2) 己知工作站数N,进行作业分配使得节拍最小。 18 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 在装配线系统安装后,设备与人员基本固定,需要优化装配线的节拍,对己存在的装配线进行逆向调整,此即第二类装配线的平衡问题。在生产管理中,希望提高劳动生产率,使装配线的产出最大化,需要对装配线作逆向调整,对已存在的生产线进行调整优化。 2.3.3装配线平衡改进方法分析 装配线的平衡,一般不采用数学证明法,而采用直接观察法、分枝定界法、启发式方法和工业工程法,即这些平衡法以逻辑和常识为基础。采用这些方法不一定得到最优解,但可得到比较好的解。下面分别介绍各种方法。 (1)直接观察法 直接观察法是一种比较直观的有关工序平衡的方法之一。通过对操作实际的了解、分析,直观地发现流水线的瓶颈工序,粗略地调整工序内容和作业单元组合方案,平衡流水线。 (2)分枝定界法 分枝定界法是利用分枝定界并寻找最新活动节点的原理,首先求出可行的作业单元组合方案。然后,一面依靠回溯检查,消除明显不良的作业组合方案;一面求出能使装配工序数为最小的作业单元组合方案。分枝定界法比较严密、复杂,计算工作量大,需要一定的数理基础知识,一般人员不易接受和理解。 (3)工业工程法 工业工程方法主要是研究现行生产线的平衡改进工作"以工业工程为主的生产线平衡相关技术主要是方法研究和作业测定两大技术,运用该技术的优点就是使企业在不投资或少投资情况下,不增加工人劳动强度甚至是降低劳动强度,通过实施一系列适合自身特点改善方法,对生产过程的作业程序、作业方法、模特法、物料配置、空间布局及作业环境等各方面进行改善,达到企业平衡生产线进而高生产能力、取得经济效益的目标。按照 19 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 从粗到精、从宏观到微观、由概括到具体的体系,其主要方法包括程序分析、操作分析、动作分析和作业测定等(在前面2.1中有具体介绍)。 在应用工业工程法进行装配线平衡改善时,最常用的也是最容易操作的是手工平衡法。手工平衡法主要用于作业单元不复杂的装配线的平衡设计,一般在已知生产流程和节拍的情况下,进行作业分配,希望达到工作地最少。作业单元的分配又包括一下三个规则: 规则一:按后续作业数量最多规则优先安排作业。 规则二:按作业时间最长规则优先安排作业。 规则三:按该项作业单元时间和后续作业时间的总和最大规则优先安排作业(阶位法)。 研究表明,对于特定的问题有些规则会优于其它规则。 改善是企业永恒的主题,而工业工程所追求的目标就是永无止的改善,运用相关技术对生产线平衡,为企业降低消耗,提高生产率。工业工程方法是不需要进行建模,只需策者运用工作研究和作业测定技术对作业工序进行深人分析,容易实现,但对于作业元素个数较多且约束条件较多的装配线平衡问题则体现出一定的局限性。 (4)启发式算法 启发式算法利用计算机进行装配线平衡计算,允许探索装配作业单元组合成工作地的更多方案,从而获得最优解。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,并被广泛应用于各个领域。它的产生主要是为了克服现实建模的困难,提供一种更有效的决策工具,与最优化方法相比较,启发式方法的优点主要有逻辑模型接近于现实,流程图建立在决策者经验的基础上,因此启发式方法隐含着多目标方案。它的主要局限是它的静态性,即在平衡过程中,固定的准则是预先确定的优先准则,而从产品加工过程、市场需求和公司战略来看,环境是动态变化的。通常用 20 山东科技大学学士学位论文 基本理论综述 的最对的是遗传算法和禁忌搜索算法。 在我国,由于工业工程的引进晚,起步晚,更应该从基础工业工程起步。同时我国企业的技术条件、管理水平、信息化程度和所处的经济与市场环境, 也决定了在我国推行基础工业工程不仅起步较容易,而且见效也快,并可为今后实行现代工业工程打下坚实的基础。另一方面,由于启发式算法需要编程一般工艺工程师或工业工程师而不精通这方面的知识,所以,如果企业想寻的最优解,或者作业单元复杂的化,可以专门开发一个装配线平衡系统。 (5)生产线工艺平衡的改善原则 生产线工艺平衡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偏差。实施时可遵循以下方法: 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、工装自动化等工业工程的方法与手段。 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。? 21 山东科技大学学士学位论文 车间现状分析 3车间现状分析 3.1富士康集团简介 富士康科技集团是专业从事计算机、通讯、消费电子等3C产品研发制造，广泛涉足数位内容、汽车零组件、通路、云运算服务及新能源、新材料开发应用的高新科技企业。 凭借前瞻决策、扎根科技和专业制造，自1974年在台湾肇基，1988年投资中国大陆以来，富士康迅速发展壮大，拥有百余万员工及全球顶尖客户群，是全球最大的电子产业科技制造服务商。2011年进出口总额达2147亿美元，占中国大陆进出口总额的5.9%，2010年旗下16家公司入围中国出口200强，综合排名第一;2011年跃居《财富》全球500强第60位。 3.2车间流程分析 富士康的C产品处主要为索尼生产32寸电视。其产线布局如下:直线型产线。 检测段 包装段 组立段 图 3.1 线体概况 通过对图的仔细观察可以看出该生产线的形式为简单的单一对象直线型布置的流水线。最后通过现场的具体调研并记录好每个工位的具体名称然后做出该流水线的工作流程图。它的工位如图3.2所示。产线人数共35人。 22 山东科技大学学士学位论文 车间现状分析 前框&，,,,喇叭线,底,,,,,投入 ,,,,,投入 支架投入 喇叭前加工 装锁喇叭 装锁主板 电源板前加工 装锁电源板 插FFC线 插线&贴胶带 装锁底盖 锁后盖1 锁后盖3&锁后盖2 整机上线 Pre-test 终点投入 WB adjustment WB adjustment Hi-pot (一) (二) Function Function test 1 Function test 3 test 2 折纸箱&放保丽终检(一) 终检(二) 龙(一) 折纸箱&放保丽整机包装整机包装 龙(二) (一) (二) 说明书组装底座放装附件辅 投入 保丽龙 助封箱 贴barcode、堆栈(一) 堆栈(二) 印章 图3.2 线体各工站 23 山东科技大学学士学位论文 车间现状分析 装配过程是一个有序的过程。因此，可完成装配元的指令要受到限制，至少在一定程度上受限制。-除了工艺约束优先约束外，还有非装配作业顺序的约束。他们有区域约束、位置约束、疲劳约束等。区域约束考虑有些工序要一起完成,有的则是位置上不应靠近位置约束主要是装配作业受到空间位置的限制，需把作业人员安排在产品两侧，即流水线的两侧。 在TV装配线上具体体现在: (1)在加工过程中，部分工序要求在流水线左侧或右侧完成，而同一个工人不能同时完成流水线左右两侧的操作。分配过程中如果一个工人选取左侧操作的工序，则不允许其再选取右侧操作的工序。 (2)工具约束。 在装配作业中，有些作业需要使用一些专门工具才能完成，这就是工具约束。整机包装工站的工具约束主要有自动提升机器。 (3)某些工序由同一个工人来完成可以减少某些重复的操作动作,因而可以减少操作时间而另一些工序由同一个工人来完成则可能增加操作时间。 (4)有些工序需要由两个工人配合完成,即完成这些工序的工人必须连续排列。有部分工序必须隔开一定时间进行。 (5)疲劳作业约束。 在装配作业中，有个别作业,虽然作业时间不一定长，但强度较大，操作员容易疲劳，平衡时，要尽量避免将两个或两个以上的疲劳作业元素分配给同一个工位。 经过现场多日观察和工时测量，我们用标准工时计算方法计算得出现有产线的工时，如表3.1产线工时表。 24 山东科技大学学士学位论文 车间现状分析 表3.1 产线工时表 1 前框&IR&Keypad 投入 1人 2 Panel投入 1人 3 喇叭线&底支架投入 1人 4 喇叭前加工 1人 5 装锁喇叭 1人 6 装锁主板 1人 组立 7 电源板前加工 1人 8 装锁电源板 1人 9 插FFC线 1人 10 插线&贴胶带 1人 11 装锁底盖 1人 12 锁后盖1 1人 13 锁后盖2 1人 14 锁后盖3&终点投入 1人 15 整机上线 1人 1 Pre-test 1人 2 WB adjustment(一) 1人 3 WB adjustment(二) 1人 4 Hi-pot 1人 检测 5 Function test1 1人 6 Function test 2 1人 7 Function test 3 1人 8 Factory Reset 1人 1 终检(一) 1人 2 终检(二) 1人 3 折纸箱&放保丽龙(一) 1人 4 折纸箱&放保丽龙(二) 1人 5 整机包装(一) 1人 6 整机包装(二) 1人 包装 7 说明书组投入 1人 8 装底座放保丽龙 1人 9 装附件辅助封箱 1人 10 贴barcode、印章 1人 11 堆栈(一) 1人 12 堆栈(二) 1人 25 山东科技大学学士学位论文 车间现状分析 从表3.1可以计算出TV装配线的平衡率(线负荷系数)。计算公式如下: st，i,i (3.1) W,，100%ta，0 或者 W =各工序作业时间合计/(最长作业时间×总工序数) 其中，W——产线平衡率; ——第i工位作业时间; ti ——第i工位定员数; si ——流水线节拍; t0 a——流水线定员数。 W = [ 1018.22 / (41.69 35) ] 100% = 69.13% ，，生产不平衡损失率 = 1 – 平衡率 = 30.87% 我们画出工时图，如图3.3产线工位工时图: 45.00工時40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 前框&IR&Keypad 投入单线人数 UPPH UPH 平衡率 平均时间/S panel投入 喇叭線&底支架投入 35 2.47 86.35 69.13% 28.82 喇叭前加工 裝鎖喇叭 裝鎖主板图3.3 产线工位工时图 電源板前加工 裝鎖電源板 26 插FFC線 插線&貼膠帶 裝鎖底蓋 鎖後蓋1 鎖後蓋2 鎖後蓋3&終點投入 整機上線 Pre-test WB adjustment(一) WB adjustment(二) Hi-pot Function test1 Function test 2 Function test 3 Factory Reset 終檢(一) 終檢(二) 折紙箱&放保麗龍(一) 折紙箱&放保麗龍(二) 整機包裝(一) 整機包裝(二) 說明書組投入 裝底座放保麗龍 裝附件輔助封箱 貼barcode、印章 堆棧(一) 堆棧(二) 山东科技大学学士学位论文 车间现状分析 这意味着在生产过程中，有28.84%的时间由于生产线配置不平衡而损失了。由图3.3中数据可以看出，导致生产线平衡率低的主要原因是瓶颈工位(装锁主板、锁后盖&终点投入、整机包装(二)、说明书组投入、装附件&辅助封箱)的作业时间与其他工位的作业时间相差较大，同时有些工位(装锁喇叭、整机上线、Function test 1、贴barcode&盖章)的能力存在过剩现象。如果能将瓶颈工位的作业时间降下来，且将过剩的生产能力降下来，生产效率就会随着而提高。且UPH=86<需求值100，平衡率仅69.13%，改善势在必行。 3.3产线存在问题 3.3.1鱼骨图分析发现问题 针对产线产能低的问题，我们通过鱼骨图(鱼骨图是由日本管理大师石川馨先生所发展出来的，故又名石川图。鱼骨图是一种发现问题“根本原因”的方法，它也可以称之为“因果图” ，它同时是QC七大手法之一)，从人员、机器、物料、方法、环境五个方面进行展开分析: 人 机 动作不规范 机器故障频繁 士气低落 闲置空板多 作业不熟练 自动化程度低 WIP堆积 产线噪音大 动作浪费 Sop执行差 断料频繁 环 法 料 图3.4鱼骨图分析 27 山东科技大学学士学位论文 车间现状分析 通过鱼骨图分析，我们得出产线存在以下问题: (1)自动化程度低 自动化程度低使得产线工人劳动强度大，有的简单动作是可以用 自动化设备完成的，若单独由一个工人操作造成人员浪费。 (2)产线WIP堆积 由于瓶颈工站的出现、部分工人动作不熟练等原因造成此工位以及 此工位之前的工位出现在制品堆积现象，造成一个库存浪费。 (3)动作浪费严重 有些工位由于物料架布局不合理，造成转身及弯腰动作浪费，如前 框投入、喇叭前加工等工站 (4)断料频繁 产线上经常因为某个工站的物料供给不及时造成产线生产中断，造 成产线所有工站的等待浪费。 3.3.2解决问题思路 根据在产线发现的问题，欲从以下方面做出改善: (1)针对前三个问题:自动化程度低、WIP堆积、动作浪费我们对产线以下工位做出改善。 首先消除瓶颈工站，对工站进行工序重排;再对其他发现问题工位运用动作经济原则进行物料架改善;人机作业分析重新安排人机作业;导入自动化减轻劳动强度、减少作业时间等改善。 28 山东科技大学学士学位论文 车间现状分析 组立段 检测段 包装段 前装装装整白整折放放放Hi 框锁锁锁机平机纸保说附-- 衡 箱 件 投喇主后上包丽明po 入 叭 板 盖 线 装 龙 书 t 图3.5 需改善工站 (2)根据物料断料频繁问题，决定导入物料缺料预警系统。 29 山东科技大学学士学位论文 CTV车间优化 4 CTV车间产线优化 4.1利用工序重排解决瓶颈工站 现场观察中，我们发现装锁后盖(三)&终点投入与整机上线这两个工站的工时相差较大，装锁后盖(三)&终点投入工站的测量工时为44.69，整机上线工站的测量工时为22.94,如表4.1改善前工序工时。因此我们对这两个工站进行了工序分析，并测量了每个工序所用时间。 表4.1 改善前工序工时 锁后盖插I/O标签治具 2.97 (三)& 锁后盖4pcs(T4*16) 15.24 终点投 锁标签上螺丝1pc 4.16 入 5.16 贴I/O标签 44.69 拿开I/O标签治具 2.19 瓶颈 贴机铭板 7.06 扫描 4.91 脚踩流水板 3.00 整机上翻流水板 5.68 21.94 线 整机竖起 16.26 根据测量得出的工序工时图，在保证产品装配顺序的同时进行了工序重排，使得两个工站的时间达到均衡。将锁后盖(三)&终点投入工站的贴机铭板和扫描工序放到整机上线工站，经重排后两个工站的工时分别达到 33.91,如表4.2改善后工序工时。 32.72、 30 山东科技大学学士学位论文 CTV车间优化 表4.2 改善后工序工时 锁后盖插I/O标签治具 2.97 (三)&锁后盖4pcs(T4*16) 15.24 终点投锁标签上螺丝1pc 4.16 32.72 入 贴I/O标签 5.16 拿开I/O标签治具 2.19 脚踩流水板 3.00 整机上贴机铭板 7.06 线 扫描 4.91 33.91 翻流水板 5.68 整机竖起 16.26 4.2运用动作经济原则进行物料架改善 在前框投入工站，我们发现由于操作位置的限制，且前框的盛放箱子太大，且置放的位置过低，工人需要转身去取身后的前框，并且需要弯腰去取。造成严重的动作浪费，增加了工人的劳动强度。 图4.1 改善前物料摆放 因此我们设计了如图所示料架。增加此料架后，工人只需侧身拿取前框物料即可，而且不需要弯腰拿取。减少了动作浪费。 31 山东科技大学学士学位论文 CTV车间优化 图4.2 改善后工站物料摆放 改善 小结 学校三防设施建设情况幼儿园教研工作小结高血压知识讲座小结防范电信网络诈骗宣传幼儿园师德小结 :改善后，节约劳动时间5.32s，同时减轻了工人的劳动强度。 4.3人机作业分析精简人力 在整机包装两个工站，我们对现有的操作流程进行了人机分析发现两个人都存在严重的等待浪费，且其人员利用率，机器利用率都处于比较低的水平。 通过对现有工站进行人机作业分析，得出人机作业分析图如图4.3原始的人机作业分析图。 32 山东科技大学学士学位论文 CTV车间优化 现行方法 时间/s操作员1操作员2机器 等待5扫描5运行7 贴标签3取纸箱8操作按钮3闲置7等待2 辅助机器3 运行11等待6 等待20套PE袋3闲置4脚踏按钮1 整理7运行7 现行方法统计 项目周程空闲时工作时利用率 36142239%员1 36251169%员2 36251169%机器 4.3 原始的人机作业分析图 进行新的作业分析，但是也没有达到取消等待浪费，精简人力的目标，我们想如何减少吊装机运转时人的动作，根据现场状况，我们导入了与现场要求一致的外箱导轨，在折纸箱&放保丽龙工站操作员将纸箱直接滑行至目的位置，以减少整机包装工站操作员拿取外箱的动作。如图4.3是改善前两工站的示意图，图4.4是改善后两工位的改善效果图。 图4.3改善前整机包装两工位处示意图 33 山东科技大学学士学位论文 CTV车间优化 图4.4改善后整机包装两工位处示意图 然后再次进行人机作业分析，图4.4，发现可以实现由一个人操作，达 到精简人力目标。 改善方法运行3 操作员机器闲置3 扫描4 操作按钮3运行10 贴标签3 整理纸箱2 闲置4取PE袋5脚踏按钮1 套PE袋3等待4 运行12 整理7 改善方法统计 工作时空闲时利用率项目周程 操作员 图4.4改善后人机作业分析 机器 4.4自动化导入减轻劳动强度精简人力 对产线整体分析我们发现以下几个问题: 34 山东科技大学学士学位论文 CTV车间优化 1.流水般较重，手动翻流水板费时费力，增加操作员劳动强度。 图4.5 手动翻板 2.白平衡测试工站，需要有一个人专门扶住测试治具，造成人力浪费。 图4.6 手动扶住检测治具 3.在Hipot工站测试比较简单，专门由一人操作，造成人力浪费。 35 山东科技大学学士学位论文 CTV车间优化 图4.7 hitpot工站改善前 针对以上问题，我们分别引入了以下自动化设备:自动翻板机，实现自动翻板，减轻作业员劳动强度。 图4.8 引入自动翻板机 白平衡测试自动伸缩仪，实现产品到站自动辅助测试，实现人力精简。 36 山东科技大学学士学位论文 CTV车间优化 图4.9 白平衡测试自动伸缩仪 Hitpot自动插线检测，在白平衡检测完毕后，可留流水板到电视后面的检测线不拔，到HITpot工站时，自动插线仪可可实现电视端与检测端的链接，检测通过后指示灯显示绿灯，流水板自动下流，显示红灯时自动报警，质检人员进行下线处理。 图4.10 hitpot自动检测仪 4.5优化评价 经过我们以上四步的线体优化改善后，我们得到表4.5优化改善后工时图: 37 山东科技大学学士学位论文 CTV车间优化 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 系列20.00 前框&IR板&Keypad投入panel投入喇叭線底支架投入&安裝底支架喇叭前加工&裝鎖喇叭 MB安裝&鎖主板单线人数 UPPH UPH 平衡率 平均时间/S 電源板前加工&裝鎖電源板 插FFC線28 3.78 105.82 90.99% 31.11 插線裝鎖底蓋裝鎖後蓋(一)图4.5 改善后产线工时图 裝鎖後蓋(二)裝鎖後蓋(三) 四步改善后我们的线体的人数由35人将为28人，精简7人，平衡率整機上線Pre-testWB adjustment从69.13%提升到90.99%，UPH也因此提升到了105.82，满足了公司的订 Hi-pot单需求。 Function test1Function test 2Function test 3为了保持我们现在的高平衡率高UPH，我们还需要解决产线出现的经Factory Reset終檢(一)常断料的意外情况。下一章我们针对这个问题进行改善。終檢(二)折紙箱&放保麗龍 整機包裝 說明書組投入裝底座放保麗龍裝附件輔助封箱 堆棧(一)堆棧(二) 38 山东科技大学学士学位论文 缺料预警系统导入 5缺料预警系统导入 5.1物料供应现状分析 如图5.1是产线的现状，当产线上操作员发现缺料时需要口头呼叫周围物流员，物流员过去确认所缺物料后，行至Kitting仓取物料，再运送指该操作员工站，在此期间会因没有及时补充上料，造成改操作员因缺料而造成的产线等待浪费。表5.1是该过程的过程分析。 Kitting仓 操作员 图5.1产线现状 在表5.1中的过程分析表中，我们将造成的等待浪费着重标出。 39 山东科技大学学士学位论文 缺料预警系统导入 表5.1过程分析 过程分析 物流员 操作员 工作 等待 口头呼叫物流员 确认缺料 取料 等待 上料 等待 工作 5.2运用层次分析法选择最佳解决方案 针对这个问题运用头脑风暴法提出了以下几个方法:c1用信号灯呼叫、c2导入缺料预警系统、c3根据在线的库存定时发料、c4发挥物流员的积极性，巡回上料。 那么用哪一种方法呢,针对这个问题我们可以应用所学的层次分析法进行分析。 建立层次分析模型。 40 山东科技大学学士学位论文 缺料预警系统导入 目物料及时供应A 标 层 准经济性B1 效率B2 防呆B3 难以度B4 则 层 方案C1 方案C2 方案C3 方案C4 方 案信号灯呼叫引入缺料预定时上料 巡回上料 层 方式 警系统 图5.2层次分析模型 首先定义对比标度: 表5.1对比标度 标度 含义 1 两个要素相比,具有同样的重要度 对 比 标3 两个要素相比,前者比后者稍重要 度 说5 两个要素相比,前者比后者明显重要 明 7 两个要素相比,前者比后者强烈重要 9 两个要素相比,前者比后者极端重要 2,4,6,8 上述相邻判断的中间值 倒数 两个要素相比,后者比前者的重要性标度 计算准则层相应的权重: 41 山东科技大学学士学位论文 缺料预警系统导入 表5.2准则层权重 A B1 B2 B3 B4 Wi λmax=4.060 B1 1 1/2 2 1/2 0.186 C.I=0.020 B2 2 1 4 2 0.441 R.I=0.89 B3 1/2 1/4 1 1/2 0.110 C.R=C.I/R.I B4 2 1/2 2 1 0.263 =0.022<0.1 最终得出一致性比例为:C.R=C.I/R.I=0.022<0.1，通过一致性检验。准则层的权重相应的为经济性为0.186，效率为0.441，防呆为0.110，难易度为0.263。 然后分别对同一层次的各元素关于上一层中某一准则的重要度进行两两对比，构造两两比较判断矩阵，并进行一致性检验: 表5.3一致性检验表 λmax=4.071 B1 C1 C2 C3 C4 Wi 1 1/2 3 2 0.285 C.I=0.024 C1 2 1 3 3 0.446 R.I=0.89 C2 1/3 1/3 1 1/2 0.105 C3 C.R=C.I/R.I= 1/2 1/3 2 1 0.164 C4 0.027<0.1 λmax=4.060 B2 C1 C2 C3 C4 Wi 1 1/2 2 2 0.249 C.I=0.020 C1 2 1 4 4 0.498 R.I=0.89 C2 1/2 1/4 1 1/2 0.105 C3 C.R=C.I/R.I= 1/2 1/4 2 1 0.148 C4 0.022<0.1 λmax=4.060 B3 C1 C2 C3 C4 Wi 1 2 1/2 1/4 0.148 C.I=0.020 C1 42 山东科技大学学士学位论文 缺料预警系统导入 1/2 1 1/2 1/4 0.105 R.I=0.89 C2 续表5.3一致性检验表 2 2 1 1/2 0.249 C3 C.R=C.I/R.I= 4 4 2 1 0.498 C4 0.022<0.1 λmax=4.046 B4 C1 C2 C3 C4 Wi 1 2 1/2 1/3 0.163 C.I=0.015 C1 1/2 1 1/2 1/4 0.107 R.I=0.89 C2 2 2 1 1/2 0.255 C3 C.R=C.I/R.I= 3 4 2 1 0.475 C4 0.017<0.1 最终:一致性比例值C.R均<0.1通过一致性检验 表5.4一致性检验结果 权重 准则及比重 经济性 效率 防呆 难易性 综合 方案 分值 0.186 0.441 0.110 0.263 C1 0.285 0.249 0.148 0.163 0.222 C2 0.446 0.498 0.105 0.107 0.342 C3 0.105 0.105 0.249 0.255 0.160 C4 0.164 0.148 0.498 0.475 0.276 求得最终综合得分，对所得综合分值进行排序:C2>C4>C1>C3,其中方案C2为0.342,为最终的最优方案，即导入缺料预警系统。 5.3缺料预警系统工作原理及流程 下面介绍一下该系统的运行原理: 在这里首先定义一个名词:工站存料量:即产线工站上存放物料的数量，以最大存料量作为最高安全值。使用SFC系统将产线物料库存量进行抓取，导入看板～并采用目视管理(目视管理是利用形象直观而又色彩适宜的各种视觉感知信息来组织现场生产活动，达到提高劳动生产率的一种 43 山东科技大学学士学位论文 缺料预警系统导入 管理手段，也是一种利用视觉来进行管理的科学方法。 所以目视管理是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式。综合运用管理学、生理学、心理学、社会学等多学科的研究成果。)以Panel为例，下面列出界面颜色说明，如表5.5: 表5.5颜色说明 工站存料量 界面颜色 说明 60-20 绿色 在安全区 20-10 黄色 进入备料送料区 10(不送料) 红色 进入断料区 10(送料) 由红色变黄色最后变绿色 进入安全区 其中黄色14(60)表示C05-03线的Panel工站的Panel这一物料，最大工站库存量为60,14表示Panel现有物料量为14～黄色表示已达到备料送料区，需要物流人员进行送料～ 以下是仓库看板界面，如图5.3: 44 山东科技大学学士学位论文 缺料预警系统导入 工 站 前框&IR&Keypad 投入 Panel投入 喇叭线&底支架投入 产 线 前框 60(80) Panel 42(60) 喇叭线 81(100) IR板 59(130) 标签 30(50) 醋酸胶带 81(100) C05 —01 IR板线 59(130) 底支架 52(70) Kaypad模块 59(130) 螺丝 125(200) 前框 54(80) Panel 40(60) 喇叭线 80(100) IR板 68(130) 标签 30(50) 醋酸胶带 80(100) C05 —02 IR板线 68(130) 底支架 52(70) Kaypad模块 68(130) 螺丝 125(200) 前框 63(80) Panel 14(60) 喇叭线 56(100) C05 IR板 75(130) 标签 30(50) 醋酸胶带 80(100) —03 IR板线 75(130) 底支架 52(70) Kaypad模块 75(130) 螺丝 125(200) 前框 10(80) Panel 53(60) 喇叭线 69(100) IR板 95(130) 标签 53(50) 醋酸胶带 59(100) C05 —04 IR板线 95(130) 底支架 62(70) Kaypad模块 95(130) 螺丝 134(200) 图5.3 模拟系统看板 为了方便该系统的实施，我们制作了以下发料流程图，如图5.4，物流人员可以通过一下流程进行物料的发料: 当电子看板显示黄色时，总调度员根据所需物料安排物流员在kitting仓中备好物料，此过程中电子看板显示补料中。从系统中确定补料物流员 45 山东科技大学学士学位论文 缺料预警系统导入 的工号，物流员确认补料信息后，总调度员点发料，物流员向产线发送物料，此时系统显示发料中图标;发料结束后物流员返回kitting仓，调度员点击发料结束，看板显示绿色(物料充足)。 电子看板 总调度员 物流员 根据备料信息显示黄色 指定人员备料 补料 显示补料 选择物流员工 图标 号点击“补料” 确认物料信息 显示发料 点击“发料开送料 图标 始” 送料OK 显示绿色 点击“发料结 束” 图5.4发料流程图 5.4优化评价 通过导入产线缺料预警系统，我们可以随时掌握产线的物料使用情况，及时送料，有效的解决产线断料频繁问题，避免因此造成的产线损失。保证产线正常运转、生产。 46 山东科技大学学士学位论文 缺料预警系统导入 导入这个系统后我们达到以下目标: (1) 随时监控产线物料供应情况。便于宏观掌控产线物料供应。 (2) 增进物料资料的准确性。物料的领用、发放、请购、跟催、盘 记账等一切物料管理事务性的工作均通过物点、储存、保管、 料代码查核，物料管理较容易，准确率高。 (3) JIT及时供料，杜绝因缺料空闲造成的产线等待浪费。 (4) 减低物料库存、降低成本。 物料代码有利于物料存量的控制， 有利于呆滞废料的防止，并提高物料活动的工作效率，减少资 金的积压，降低成本。 (5) 防止各种物料舞弊事件的发生。对物料进出容易追踪，物料记 录也非常正确，物料储存保管有序，可以减少或防止物料舞弊 事件的发生。 (6) 便于物料的领用。每种物料都有惟一的料号，对物料的领用与 发放非常方便，并能减少出错率。 (7) 提高物料管理的效率。 47 山东科技大学学士学位论文 总结 6总结 以工业工程为主的生产线平衡相关技术作为企业降低消耗、提高生产效率的重要方法，一旦与企业生产实际相结合必将发挥出重要作用。改善是企业永恒的主题，生产线平衡的相关技术就是在企业现有的条件下，在不投资或少投资情况下，不增加工人劳动强度甚至是降低劳动强度，通过实施一系列适合自身特点改善方法，对生产过程的作业程序、作业方法、动动分析法、目视管理法、空间布局及作业环境等各方面进行改善,达到企业平衡生产线进而提高生产能力、取得经济效益的目标。 本篇论文对富士康公司的电视机生产线的生产线进行程序分析、操作分析、动作分析，最后通过5W1H、动作经济性原则等理论的应用对该生产线进行了建议性的改善，使该生产线的平衡率在理论上得到了很大程度的提高。改善是永无止境的，改善无处不在，只要具有IE意识，人人可以做改善。同时IE的改善也是需要各个部门协调工作的，懂得与别的部门的工作人员良好的沟通交流，并相互学习，取长补短。因为富士康一个烟台厂区就由很多个生产不同电子产品的分区，所以还要在不断学习新的理论知识的同时学习兄弟产品处的工作经验和成功 案例 全员育人导师制案例信息技术应用案例心得信息技术教学案例综合实践活动案例我余额宝案例 ，从中不断获取知识并应用于自己部门的产线。对于产线的员工，适时的培训活动能为生产管理人员或工程技术人员快速地提供一些有用的生产管理理论知识，拓宽他们的思路，启迪他们更好地对提高生产与工作效率做出贡献。 世界上诸多工业发达国家，如美国、德国、日本、英国等，其经济发展都与其雄厚的工业及其工业工程(IE)的实力有着密切的联系。在美国，工业工程(IE)与机械工程、电子工程、土木工程、化工工程、计算机、航空工程一起，并称为七大工程，可见它的独特性和重要性。 工业工程在我国的应用前景十分广阔。清华大学工业工程系培训中心的教授根据多年的教学研究和学员企业的实际应用的效果。认为国内大部 48 山东科技大学学士学位论文 总结 分的企业不需要在硬件方面增加许多投资，只要在管理方式、人员素质和工业工程等方面着力改进，生产效率就可提高2,3倍，甚至5,10倍。国内应用工业工程技术比较典型的企业有:北京机床电器厂、一汽集团、鞍山钢铁公司等，都取得了明显的经济效益。 最近一二十年，工业的内外环境发生了很大的变化，知识经济时代正在到来，生产线平衡方法体系也将具有新的特点和研究方向，以适应新环境下经济增长的需要。此外还有设备布置等相关方法也可以适当提高生产线平衡率，为企业带来更大的经济效益，有待我们继续做进一步的思考和研究。 49 山东科技大学学士学位论文 参考文献 参考文献 [1] 张琳娜. 基于现场IE的平衡生产线研究. 商场现代化,2009,(4) :12-14 [2] 田中一成.生产管理[M].香港:文汇出版社,2002:135-142. 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Due to high capital requirements when installing or redesigning a line, configuration planning is of great relevance for practitioners. Accordingly, this attracted the attention of research, who tried to support practical configuration planning by suited optimization models. In spite of the great amount of extensions of basic assembly line balancing there remains a gap between requirements of real configuration problems and the status of research. This gap might result from research papers focusing on just a single or only a few practical extensions at a time. Real-world assembly systems require a lot of these extensions to be considered simultaneously. This paper structures the vast field of assembly line balancing according to characteristic practical settings and highlights relevant model extensions which are required to reflect real world problems. By doing so, open research challenges are identified and the practitioner is provided with hints on how to single out suited balancing procedures for his type of assembly system. Keywords: Configuration of assembly lines; Assembly line balancing; Classification 1. Introduction 53 山东科技大学学士学位论文 附录 An assembly line is a flow-oriented production system where the productive units performing the operations, referred to as stations, are aligned in a serial manner. The work pieces visit stations successively as they are moved along the line usually by some kind of transportation system, e.g. a conveyor belt. Originally, assembly lines were developed for a cost efficient mass production of standardized products, designed to exploit a high specialization of labor and the associated learning effects (Shtub and Dar-El, 1989; Scholl, 1999, p. 2). Since the times of Henry Ford and the famous model-T however, product requirements and thereby the requirements of production systems have changed dramatically. In order to respond to diversified customer needs, companies have to allow for an individual libation of their products. For example, the German car manufacturer BMW offers a catalogue of optional features which, theoretically, results in 1032 different models (Meyr, 2004). Multipurpose machines with automated tool swaps allow for a facultative production sequence of varying models at negligible setup times and costs. This makes efficient flow-line systems available for low volume assembly-to-order production (Mather, 1989) and enables modern production strategies like mass customization (Pine, 1993). This in turn ensures that the thorough planning and implementation of assembly systems will remain of high practical relevance in the foreseeable future. Under the term assembly line balancing (ALB) various optimization models have been introduced and discussed in the literature, which are aimed at supporting the decision maker in configuring efficient assembly systems. Since the first mathematical formalization of ALB by Salve son (1955), academic work mainly focused on the core problem of the configuration, which is the assignment of tasks to stations. Subsequent works however, more and 54 山东科技大学学士学位论文 附录 more attempted to extend the problem by integrating practice relevant constraints, like u-shaped lines, parallel stations or processing alternatives (Becker and Scholl, 2006; Boysen et al., 2006a). Considering the large variety of regarded extensions, which are referred to as general assembly line balancing (GALB), it is astonishing that there remains a very considerable gap between the academic discussion and practical applications, up to now. Empirical surveys stemming from the 70s (Chase, 1974) and 80s (Schöniger and Spingler, 1989) revealed that only a very small percentage of companies were using a mathematical algorithm for configuration planning at that time. The apparent lack of more recent scientific studies on the application of ALB-algorithms indicates that this gap still exists or even has widened. One reason for this deficit might originate from the fact that research papers often regard single or only just a few extensions of ALB in an isolated manner (Boysen et al., 2006a). Real-world assembly systems require a lot of these extensions in many possible combinations. Thus, flexible ALBprocedures are required, which can deal with a lot of these extensions in a combined manner. Typically, there is a trade-off between flexibility and efficiency of an optimization procedure. Accordingly, by identifying typical combinations of extensions which often arise jointly in real-world assembly systems, procedures can be developed which exactly fit these requirements, while decreasing 2 the required flexibility to a minimum. Moreover, practitioners might be provided with valuable advices on how to use already existing models and procedures for their special assembly system. For that purpose this paper is structured as follows. At first, section 2 summarizes ALB-research by describing ALB in its very basic form (section 2.1) and then classifying further extension from that starting point (section 2.2). Finally, the 55 山东科技大学学士学位论文 附录 classification serves as a basis for assigning these extensions to typical assembly systems (sections 3 to 7). This way, already existing ALB models and procedures are identified being valuable for the different types of real-world assembly systems and future research challenges are recognized. 2. Assembly line balancing 2.1. Basic problem of ALB An assembly line consists of (work) stations k =1,...,m usually arranged along a conveyor belt or a similar mechanical material handling equipment. The work pieces (jobs) are consecutively launched own the line and are moved from station to station. At each station, certain operations are repeatedly performed regarding the cycle time (maximum or average time available for each work cycle). Manufacturing a product on an assembly line requires partitioning the total amount of work into a set V = {1,...,n} of elementary operations named tasks. Performing a task j takes a task time and requires certain equipment of machines and/or skills of workers. The total work load necessary for assembling a work piece is measured by the sum of task time s. Due to technological and organizational conditions precedence constraints between the tasks have to be observed. These elements can be summarized and visualized by a precedence graph. It contains a node for each ask, node weights for the task times, arcs for the direct and paths for the indirect precedence constraints. Figure 1 shows a precedence graph with n=9 tasks having task times between 2 and 9 time units).Any type of ALBP consists in finding a feasible line balance, i.e., an assignment of ach task 56 山东科技大学学士学位论文 附录 to a station such that the precedence constraints Figure 1) and further restrictions are fulfilled. The set of tasks assigned to a station k (=1,...,m) constitutes its station load or work content, the cumulated task time is called station time. When a fixed common cycle time c is given (paced line), a line balance is feasible only if the station time of neither station exceeds c. In case of t(Sk) < c, the station k has an idle time of c – t(Sk) time nits in each cycle. For the example of Figure 1, a feasible line balance with cycle time c=11 and m=5 stations is given by the station loads S1={1,3}, S2={2,4}, S3={5,6}, S4={7,8}, S5={9}. Because of the long-term effect of balancing decisions, the used objectives have to be carefully chosen considering the strategic goals of the enterprise. From an economic point of view cost and profit elated objectives should be considered. However, measuring and predicting the cost of operating a line over months or years and the profits achieved by selling the products assembled is rather complicated and error-prone. A usual surrogate objective consists in maximizing the line utilization. Figure 1. Precedence graph Which is measured by the line efficiency E as the productive fraction of the 57 山东科技大学学士学位论文 附录 line’s total operating time and directly depends on the cycle time c and the number of stations m. In the most simple case, the line efficiency is defined as follows: E = tsum / (m . c) The basic problem described so far is called simple assembly line balancing problem (SALBP) in the literature (cf. Baybars, 1986). Four versions are defined by using different objectives (cf. Scholl, 1999,ch. 2.2): SALBP-E maximizes the line efficiency E, SALBP-1 minimizes the number m of stations given the cycle time c, SALBP-2 minimizes c given m, while SALBP-F seeks for a feasible solution given m and c. A recent survey of solution procedures for these basic problems is given by Scholl and Becker (2006). 2.2. A classification of ALBP-extensions SALBP is based on a set of limiting assumptions which reduce the complex problem of assembly line configuration to the “core” problem of assigning tasks to stations. The balancing of real-world assembly lines will, however, require the observation of a large variety of additional technical or organizational aspects, which will heavily affect the structure of the planning problem. Among the extensions considered in the literature are parallel work stations and tasks, cost synergies, processing alternatives, zoning restrictions, stochastic and sequence-dependent processing times as well as U-shaped assembly lines. For a recent survey see Becker and Scholl (2006). Recent attempt in structuring the field of ALB is the classification scheme provided by Boysen et al. 2006a). They introduce a topple-notation which is an adoption of the famous [α | β | γ] classification for machine scheduling of Graham et al. (1979) to ALB. A specific assembly system with all its relevant extensions can now be briefly characterized by a tuple. 58 山东科技大学学士学位论文 附录 In the following, the notation of this scheme is used in order to assign typical attributes to different aspects of real-world assembly systems. By doing so, joint occurrences of SALBP-extensions can be identified which are especially characteristic for certain groups of assembly systems in the real world. Furthermore, a comparison with the existing literature can clarify if solution procedures for these typical cases already exist or if their development remains up to future research. 59 装配线平衡:如何选用最优生产模式 尼尔斯•博伊森，马尔特•菲勒德，思科尔 摘要:装配线的改善与革新永远围绕着质量、效率、原料消耗(成本)这几方面进行的，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)”装配。实现均衡装配，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，同时还有利于建立正常的装配秩序和管理秩序，以保证产品质量和安全装配;均衡地进行装配还有利于节约物资消耗，减少在制品，加速流动资金的周转，从而降低装配成本;在均衡装配的基础上实现的“单元装配”,提高了装配应变能力，对应市场变化实现柔性装配系统;通过平衡装配线，可以综合运用程序分析、操作分析、动作分析、设备布局(Layout)分析、时间分析等全部工业工程相关方法，并能适当提高全员的综合素质 关键词:流水线配置;装配线平衡;基础工业工程 1(介绍 装配线是一个流动为导向的生产制度，生产的单位执行行动，称为站，是在一个串行的方式排列。工件站访问先后为他们沿着由某些种类的运输系统线路通常，例如一输送带。最初，生产线被开发为一个成本有效的大规模生产标准化产品设计开发高度专业化的劳动力和相关的学习效果(Shtub和达累斯萨拉姆，萨尔瓦多，1989年;舍尔，1999年，第2)。由于亨利福特著名的T型车时代然而，产品需求，从而生产系统的要求已经改变显着。 为了应对多样化的负荷消费需求，公司必须允许一个性化的产品。例如，德国汽车制造商宝马公司提供了一个其中的可选功能目录，从理论上说，在1032(Meyr，2004年)不同模式的结果。多与机器自动工具交换的目的， 60 让一个兼生产序列不同模型在安装时间和费用微不足道。这使得高效流水线系统提供低体积装配按订单生产(奥美，1989年)，使现代化的生产战略一样大规模定制(派，1993年)。反过来，这确保了周详的计划和实施装配系统将继续具有很高的实用意义在可预见的未来。根据长期的装配线平衡(ALB)的各种优化模式已经实施，讨论了文学，这是在支持配置效率的目的在于决策者装配系统。 自从第一次ALB数学形式化的萨尔维森(1955)，学术工作主要集中在配置，这是任务分配的核心问题站。但随后的工程，越来越多的企图延长整合问题实践中有关限制像U形线，平行站或处理办法。考虑到把扩展，被称为总装线种类繁多，平衡(GALB)，它是惊人的，有相当大的差距仍然是一个非常之间的学术讨论和实际应用，到现在为止。实证调查产生于70年代(大通1974年)和80年代(Schöniger和发言人麦克莱伦，1989年)显示，只有极少数的公司百分比正在使用的配置规划的数学算法在那个时间。这些明显的缺乏最近对ALB，算法的应用科学的研究表明，这种差距仍然存在甚至扩大了。这一赤字的一个原因可能源于事实，研究论文经常把单个或仅只是ALB一些扩展在一个孤立的方式(博伊森等，2006年)。真实世界大会系统需要在许多可能的组合，这些扩展了很多。因此，灵活ALBprocedures是必需的，它可以处理这些扩展相结合的方式在很多。 通常情况下，两者之间是有灵活性和最优化程序的效率的权衡。因此，通过确定的扩展，往往出现在现实世界中共同的典型组合装配系统，程序开发了可完全符合这些要求，同时减少2所需的灵活性到最低限度。此外，医生可能会提供了宝贵的建议如何使用他们的特殊装配系统已经存在的模式和程序。出于这一目的，本文的结构如下。首先，第2总结ALB，研究描述其本身的基本形式(2.1节)，然后从该分类进一步延长ALB出发点(2.2节)。最后，作为一个分类为基础来分配这些扩展典型的装配系统(第3至 61 7)。这样，现有的模式和程序ALB被确定为真实世界装配系统和未来不同类型的有价值的研究挑战是公认的。 2(装配线平衡 2.1 装配线平衡的基本问题 装配线由通常沿着一条传送带或安排的(工作)站中k = 1 ,...,m类似的机械材料处理设备。工件(工作)是连续发射向下移动的路线，从车站到车站。在每个车站，某些操作反复关于执行周期时间(最大或平均时间为每个工作周期提供)。生产流水线上的一个产品需要划分为一组的工作总量V=(1 ,..., N的基本运算)命名的任务。执行一个任务j需要时间和任务需要一定的机器设备和/或工人的技能。总工作负荷所需的装配一个工件的测量任务时茨姆的总和。由于技术和组织任务之间的优先条件限制，必须得到遵守。这些要素可概括和图形可视化的一个先例。它包含每个节点任务，该任务的时间节点的权重，为弧的直接和间接的优先路径限制。图1显示了具有n = 9任务有2至9次的优先任务图(时间单位)。 图1(优先图 任何类型的ALBP在于找到可行的生产线平衡，即一转让每到一站，这样的优先任务限制(图1)，并进一步限制得到履行。分配给一组任务水库站K(= 1 ,...,m)构成了车站负载或工作内容，累计工作时间Σ?=K表j水库j吨(第)吨称为站时间。当一个固定的周期时间C共同给出(节奏 62 线)，一条线是可行的平衡只有在车站站的时间不超过三在吨案(水库)