装配车间精益设施规划
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学位论文作者签名：李加忠 日期： 2009 年 02 月 24 日
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上海交通大学工程硕士论文
上海交通大学 学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。
事实上，设施规划对于企业的今后的设施维护成本、员工安全、资金运用、生 产现场管理、满足未来需求等方面的影响也是非常大的。只有在设施的规划设计和 实施过程中，充分关注市场、技术与管理的融合、匹配与集成，今后才能有利于企 业的运作和进一步发展[1]。
同时，随着全球制造业向中国的转移，新厂房和装配线的布局设计对整个投资 项目的成功运行起着越来越重要作用。
At last, verify the results of the facility design，rework line design and
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上海交通大学工程硕士论文
摘要
material transfer system from two aspects of lean, they are shop-floor area needed for rework each product and inventory rate. The results show that they are very good so that they all get the expected result.
工业设施规划不仅在工厂建成后直接影响到公司的生产效率和获利能力，对公 司高层来说，是个较大的投资项目，所以，对规划方案必须慎重决策，以免造成浪 费和经济损失。
另一方面，现在的设施规划和未来的运行控制是一体两面。在设施规划阶段投 入较多的时间和精力，充分考虑整体设施规划的完整性，在此期间进行变更，成本 低且效率高，今后的设施布局变动弹性也较大；反之，若在使用阶段才因需求改变 而变更，则为时已晚，其变更成本高且效率低。由此也可说明设施规划的重要性。
KEY WORDS: lean production, line balancing, one piece flow, Kanban
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上海交通大学工程硕士论文
上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
关键词：精益生产，生产线平衡，单件流，看板
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上海交通大学工程硕士论文
摘要
HARD DISC DRIVER ASSEMBLY WORKSHOP LAYOUT DESIGN WITH LEAN CONCEPT
ABSTRACT
The purpose is to design effective hard disc driver’s assembly workshop layout, high load coefficient rework line and lean material transfer system. Introduce layout method, lean manufacturing concept and character, and lean material transfer method. With the guide line of lean concept, decides how much area rework line need by using SLP method and analysis on produ- ct’s process. Calculates the material flow and relationship among these units by analyzing hard disc driver production quantity combining workshop actual condition, then decides the workshop layout. As for rework line design, starts with cycle time of customer demand and process study. With guide line of lean concept, then use W.B.Helgeson-D.P.Birnie method to balance the rework line and get well balanced result of the load coefficient of the rework line with 95.1%, and line also has the high flexibility.
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才能进行，而产品在生产线上是单向流 动的，在为工作站分配作业时，必须保证满足这些顺序约束，这种约束关系妨碍了 作业的任意组合。因此，实际的生产线平衡不是追求完全平衡，而是在满足作业之
增加附加值的生产活动都是一种浪费，应该精简掉。它采用准时生产（JIT）的思想 对生产进行管理，通过看板(kanban)控制系统将生产信息传达到各个工作地。
1.2 问题的提出
1.2.1 背景介绍
硬盘是一种计算机和电子产品的数据存贮系统，主要零部件见图 1。
图 1 HDA 零件 Fig1 HDA Component
上海交通大学 硕士学位论文 硬盘装配车间精益设施规划 姓名：李加忠 申请学位级别：硕士 专业：工业工程 指导教师：范秀敏;唐寿鹏
20090201
上海交通大学工程硕士论文
硬盘装配车间精益设施规划
摘要
摘要
论文以设计高效、合理的硬盘车间布置，高负荷精益的硬盘返工线，以及精益 的物流系统为目的。阐述和介绍了设施布置方法，精益生产的思想和特点，以及精 益物流搬运的概念及特点。然后以精益概念为指导，运用设施系统布置规划方法， 通过对产品及其工艺的分析，确定硬盘返工线所需要的面积。结合厂房和车间的实 际条件，并通过对硬盘的产量的分析，计算各单位间的物料量，以及各个生产单位 之间的关系，进行了车间布局。从生产线平衡的角度，通过计算节拍和分析组装工 艺，运用韩格逊－伯尼法对其进行了平衡，使返工生产线的负荷系数达到 95.1%，而 且具有很高的柔性。以精益概念为指导，运用精益搬运系统的方法，对物料搬运系 统进行了设计，并且结合公司的实际，设计了看板系统，一种是从仓库拉料的看板， 另一种是返工件直送看板。以生产单位产品所需占地面积和库存率的精益生产指标， 来评价和考核车间布局效果，返工线和物料搬运系统,都达到了预期的设计效果。
希捷采取全球低成本战略，把笔记本硬盘生产线从新加坡转移到无锡。 硬盘产品生产特点是产量大，返工量大，而返工量大概是产量的 8-20%，结合中 国劳动力成本低的特点，在返工线尽量采用手工工位，因此返工线的设计对能否实 现精益生产至关重要。在硬盘产品的生产中，产品生产费用的 20-30%是用作物料搬 运的，而物料搬运工作量直接与车间布置情况有关，有效的布置大约能减少搬运费 用的 30%左右。车间布置得优劣不仅直接影响到整个生产系统的运转，而且通过对物 料搬运成本的影响，成为决定产品生产成本高低的关键因素之一。 因此，将从工业工程的角度，利用精益生产的思路，重点研究车间设施布局， 返工生产线设计和物料供应系统设计。 1.2.2 车间设施布局设计 车间布置设计，先从总的方面考虑，将布局和物流结合起来，确定每个部门的
据有关统计资料表明，美国自 1955 年以来，每年约有 8%的国民生产总值投资在 新的工业设施上，其中 40%用在制造业上，达到每年 2500 亿美圆的以上的规模。而 我国自 1985 年起，每年的固定资产投资至少为数千亿元人民币。因此，对于一个投 资项目而言，资源利用是否合理，设施布局是否良好，工艺设备是否先进实用，投 产后的社会效益和经济效益如何，设施的规划和设计起着决定性的作用。
生产方式是设施规划的重要输入，与传统的大量生产和批量生产不同，当前， 基于“丰田生产”方式的精益生产思想的生产方式在日本悄然诞生，并在全球范围 内流行开来，对设施规划产生了深远的影响。 精益生产方式始于六十年代的日本，当时被称为“丰田生产方式”，认为不能给产品
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上海交通大学工程硕士论文
第一章 绪 论
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上海交通大学工程硕士论文
第一章 绪 论
相互关系和初步位置，画出初步布置归划图；然后为各个部门的详细布置。之后再 回到总的方面看整体布局是否满足要求。因此，在整体布置阶段和详细布置阶段是 相同的，只是两者的内容不同。
车间包括如下作业单位: 物料准备区，清洗区,组装区，返工区和物料回用区。 采用 SLP 法对各个单位和功能区域进行平面布置。
保密□，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于
不保密□。 （请在以上方框内打“√”）
学位论文作者签名：李加忠 日期： 2009年 02月 24日
指导教师签名：范秀敏 日期：2009年 02月 24日
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上Leabharlann Baidu交通大学工程硕士论文
第一章 绪论
第一章 绪 论
1.1 课题的意义与必要性
自 20 世纪初工业工程学科建立以来，设施规划与物流、运作研究、作业研究、 系统工程与分析等构成了工业工程学的基础知识。而设施规划学科作为一门具有高 度实用价值的学术研究领域，受到不同专业领域的重视，已成为一跨领域的研究主 题。不同领域的研究者对于设施规划的认知和研究焦点也有所不同，工业工程领域 着重于制造业设施的应用研究。
Base on lean production concept, designs material transfer system using lean transfer method, and design Kanban systems with actual requirement of company operation. One is withdrawal Kanban, used for pull material from warehouse, the other one is direct Kanban for rework parts. Then decide where to put the material storage controlled by Kanban, this is part of the facility design.
1.2.3 返工生产线设计 生产线的形式取决于产品的生产方式和制造工艺（单件小批生产，成批生产和
大量流水生产）。 为了提高生产线的效率，生产线的平衡非常重要。我们知道大多生产线是按产
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[1]。
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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。
事实上，设施规划对于企业的今后的设施维护成本、员工安全、资金运用、生 产现场管理、满足未来需求等方面的影响也是非常大的。只有在设施的规划设计和 实施过程中，充分关注市场、技术与管理的融合、匹配与集成，今后才能有利于企 业的运作和进一步发展[1]。
同时，随着全球制造业向中国的转移，新厂房和装配线的布局设计对整个投资 项目的成功运行起着越来越重要作用。
At last, verify the results of the facility design，rework line design and
-1-
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摘要
material transfer system from two aspects of lean, they are shop-floor area needed for rework each product and inventory rate. The results show that they are very good so that they all get the expected result.
工业设施规划不仅在工厂建成后直接影响到公司的生产效率和获利能力，对公 司高层来说，是个较大的投资项目，所以，对规划方案必须慎重决策，以免造成浪 费和经济损失。
另一方面，现在的设施规划和未来的运行控制是一体两面。在设施规划阶段投 入较多的时间和精力，充分考虑整体设施规划的完整性，在此期间进行变更，成本 低且效率高，今后的设施布局变动弹性也较大；反之，若在使用阶段才因需求改变 而变更，则为时已晚，其变更成本高且效率低。由此也可说明设施规划的重要性。
KEY WORDS: lean production, line balancing, one piece flow, Kanban
-2-
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上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
关键词：精益生产，生产线平衡，单件流，看板
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摘要
HARD DISC DRIVER ASSEMBLY WORKSHOP LAYOUT DESIGN WITH LEAN CONCEPT
ABSTRACT
The purpose is to design effective hard disc driver’s assembly workshop layout, high load coefficient rework line and lean material transfer system. Introduce layout method, lean manufacturing concept and character, and lean material transfer method. With the guide line of lean concept, decides how much area rework line need by using SLP method and analysis on produ- ct’s process. Calculates the material flow and relationship among these units by analyzing hard disc driver production quantity combining workshop actual condition, then decides the workshop layout. As for rework line design, starts with cycle time of customer demand and process study. With guide line of lean concept, then use W.B.Helgeson-D.P.Birnie method to balance the rework line and get well balanced result of the load coefficient of the rework line with 95.1%, and line also has the high flexibility.
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才能进行，而产品在生产线上是单向流 动的，在为工作站分配作业时，必须保证满足这些顺序约束，这种约束关系妨碍了 作业的任意组合。因此，实际的生产线平衡不是追求完全平衡，而是在满足作业之
增加附加值的生产活动都是一种浪费，应该精简掉。它采用准时生产（JIT）的思想 对生产进行管理，通过看板(kanban)控制系统将生产信息传达到各个工作地。
1.2 问题的提出
1.2.1 背景介绍
硬盘是一种计算机和电子产品的数据存贮系统，主要零部件见图 1。
图 1 HDA 零件 Fig1 HDA Component
上海交通大学 硕士学位论文 硬盘装配车间精益设施规划 姓名：李加忠 申请学位级别：硕士 专业：工业工程 指导教师：范秀敏;唐寿鹏
20090201
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硬盘装配车间精益设施规划
摘要
摘要
论文以设计高效、合理的硬盘车间布置，高负荷精益的硬盘返工线，以及精益 的物流系统为目的。阐述和介绍了设施布置方法，精益生产的思想和特点，以及精 益物流搬运的概念及特点。然后以精益概念为指导，运用设施系统布置规划方法， 通过对产品及其工艺的分析，确定硬盘返工线所需要的面积。结合厂房和车间的实 际条件，并通过对硬盘的产量的分析，计算各单位间的物料量，以及各个生产单位 之间的关系，进行了车间布局。从生产线平衡的角度，通过计算节拍和分析组装工 艺，运用韩格逊－伯尼法对其进行了平衡，使返工生产线的负荷系数达到 95.1%，而 且具有很高的柔性。以精益概念为指导，运用精益搬运系统的方法，对物料搬运系 统进行了设计，并且结合公司的实际，设计了看板系统，一种是从仓库拉料的看板， 另一种是返工件直送看板。以生产单位产品所需占地面积和库存率的精益生产指标， 来评价和考核车间布局效果，返工线和物料搬运系统,都达到了预期的设计效果。
希捷采取全球低成本战略，把笔记本硬盘生产线从新加坡转移到无锡。 硬盘产品生产特点是产量大，返工量大，而返工量大概是产量的 8-20%，结合中 国劳动力成本低的特点，在返工线尽量采用手工工位，因此返工线的设计对能否实 现精益生产至关重要。在硬盘产品的生产中，产品生产费用的 20-30%是用作物料搬 运的，而物料搬运工作量直接与车间布置情况有关，有效的布置大约能减少搬运费 用的 30%左右。车间布置得优劣不仅直接影响到整个生产系统的运转，而且通过对物 料搬运成本的影响，成为决定产品生产成本高低的关键因素之一。 因此，将从工业工程的角度，利用精益生产的思路，重点研究车间设施布局， 返工生产线设计和物料供应系统设计。 1.2.2 车间设施布局设计 车间布置设计，先从总的方面考虑，将布局和物流结合起来，确定每个部门的
据有关统计资料表明，美国自 1955 年以来，每年约有 8%的国民生产总值投资在 新的工业设施上，其中 40%用在制造业上，达到每年 2500 亿美圆的以上的规模。而 我国自 1985 年起，每年的固定资产投资至少为数千亿元人民币。因此，对于一个投 资项目而言，资源利用是否合理，设施布局是否良好，工艺设备是否先进实用，投 产后的社会效益和经济效益如何，设施的规划和设计起着决定性的作用。
生产方式是设施规划的重要输入，与传统的大量生产和批量生产不同，当前， 基于“丰田生产”方式的精益生产思想的生产方式在日本悄然诞生，并在全球范围 内流行开来，对设施规划产生了深远的影响。 精益生产方式始于六十年代的日本，当时被称为“丰田生产方式”，认为不能给产品
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第一章 绪 论
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第一章 绪 论
相互关系和初步位置，画出初步布置归划图；然后为各个部门的详细布置。之后再 回到总的方面看整体布局是否满足要求。因此，在整体布置阶段和详细布置阶段是 相同的，只是两者的内容不同。
车间包括如下作业单位: 物料准备区，清洗区,组装区，返工区和物料回用区。 采用 SLP 法对各个单位和功能区域进行平面布置。
保密□，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于
不保密□。 （请在以上方框内打“√”）
学位论文作者签名：李加忠 日期： 2009年 02月 24日
指导教师签名：范秀敏 日期：2009年 02月 24日
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上Leabharlann Baidu交通大学工程硕士论文
第一章 绪论
第一章 绪 论
1.1 课题的意义与必要性
自 20 世纪初工业工程学科建立以来，设施规划与物流、运作研究、作业研究、 系统工程与分析等构成了工业工程学的基础知识。而设施规划学科作为一门具有高 度实用价值的学术研究领域，受到不同专业领域的重视，已成为一跨领域的研究主 题。不同领域的研究者对于设施规划的认知和研究焦点也有所不同，工业工程领域 着重于制造业设施的应用研究。
Base on lean production concept, designs material transfer system using lean transfer method, and design Kanban systems with actual requirement of company operation. One is withdrawal Kanban, used for pull material from warehouse, the other one is direct Kanban for rework parts. Then decide where to put the material storage controlled by Kanban, this is part of the facility design.
1.2.3 返工生产线设计 生产线的形式取决于产品的生产方式和制造工艺（单件小批生产，成批生产和
大量流水生产）。 为了提高生产线的效率，生产线的平衡非常重要。我们知道大多生产线是按产
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[1]。