Get清风企业产线平衡应用研究毕业论文

企业产线平衡应用研究毕业论文
毕业设计论文
专业班级：工业本121
学生姓名：曹修涵
指导教师：徐菁鸿
密级：内部
L企业产线平衡应用研究Applicationof L Enterprises Line balancing
院系名称：经济与管理学院
专业班级：工业本121
学生姓名：曹修涵
学号：2021629123
指导教师：徐菁鸿
摘要
随着企业的迅速开展和市场需求的不断变化，提高生产线的整体效率，追求同步化生产越来越受到企业重视。

企业通常用产线平衡率和平衡损失率来评价生产线平衡性的上下，用生产线平滑性指数来反映装配生产线作业时间分布的离散状况，其中产线平衡率在某种程度上反映了企业生产线的设备、人员利用率，并限制企业生产线产能的提升。

产线平衡即是对生产线上全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使各作业时间尽可能相近的技术手段与方法。

目的是消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。

产线平衡是制造企业生产流程设计规划和重组优化的重要方法之一，产线平衡直接关系到生产线的正常作业。

产线平衡率在某种程度上决定着生产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L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。

首先针对L企业三种生产线的布局，依据加工工艺进行程序分析，发现瓶颈工序，参照程序分析的改善方法及作业分析、动作分析等IE方法与手段。

将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序，或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。

最后再对细节问题予以深入研究，全面提高劳动生产率及平衡率，以提高产量，单位产品本钱也随之下降，使企业获得更大的效益。

关键词产线平衡生产效率瓶颈分析平衡性
Abstract
With the rapid development of ever-changing business and market needs, improve the overall efficiency of the production line, the pursuit of synchronous production of more and more enterprises to pay attention. Businesses often use the line balance rate and balance loss rate to evaluate the line balance of high and low, with a production line smoothness index to reflect the discrete status assembly line work time distribution, wherein the line balance rate to some extent reflects the production line equipment, personnel utilization, improve production lines and limit capacity.
Key WordsLine balancing , productivity , bottleneck analysis , balance
目录摘要
AbstractI
1 绪论
1.1 研究背景
制造业是所有与制造有关的企业生产机构的总称。

或者说，它是对原材料加工或再加工以及对零部件装配工业的总称。

随着市场竞争的日益加剧，顾客个性化追求，大批大量生产方式开始逐步向多品种、中小批量生产方式发生转变。

精益生产、大量定制、合并工程、敏捷制造、JIT、成组技术等思想倍受企业的关注。

这些思想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根底上，使企业产出量到达最大，并赢得更多的顾客满意。

产线平衡很好地响应上述思想，并同时能解决现代制造业存在的制造技术、制造模式、制造系统问题。

产线平衡方法是IE的七大手法之一，它是通过对各工序的作业时间、人员、机器合理地分配，从而使生产效率大大提高。

L企业面向市场，生产S、R、T三种车型。

在2021年之前S型汽车相对R型和T型销量较高，故企业生产S型汽车为主，R型和T型为辅。

在L企业生产车间内，大局部生产流水线均为生产S型汽车所设计，大局部员工也较为擅长S型汽车的生产。

2021年起，随着市场需求的多样化，R型和T型汽车销量迅速增长，需求量与S型汽车相近。

对此企业把生产R型和T型的生产线进行简单的修改，使其迅速投入到生产中去，已满足供销平衡。

开始各个生产线均能到达预期产量，但随着
1.2 研究现状和趋势
流水线生产一般可分为两种：装配线、加工生产线。

装配线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。

加工生产线那么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。

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。

产线平衡问题视伴随着流水线的产生而产生的。

流水生产线这种生产方式于1914年诞生于美国福特公司，它极大地提高了劳动生产率，大幅度降低了汽车本钱。

但这个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，试图通过交换各个工位间的作业元素来到达减少空余时间。

在这之后对于生产线平衡的研究经历了很长时间的摸索开展，但至今仍然没有一套完整的体系来表现它的应用价值。

不过经过研究论证，对于生产线问题的定义还是存在比拟一致的看法，所谓生产线平衡问题，就是对生产线上的各作业要素的作业时间进行研究，然后通过一定的改善手段和方法对各个工位的作业时间进行平均化，保证生产线的正常运行。

而现在的问题就集中在两个方面，即在一定的生产约束条件下，如何均匀分布各个生产线上工作站的生产工序，并且不超过预先设定的周期；如何保证各个工作站的作业负荷，不仅保证工人在工作时间内处于繁忙状态，而且能够减少工位间的不必要的等待和停滞。

因此可以把问题归结为一类典型的离散组合问题的求解过程。

许多科研人员都对此问题进行了论证分析，并创造了许多不同的解决方案以及相关理论。

到目前为止，针对生产线平衡问题的解决方法主要分为三种，具体介绍如下。

1.2.1 生产线平衡的启发式方法
1960年Tonge首先提出一种解决生产线平衡的算法。

然而他的方法搜寻速度缓慢，求解一个较为简单的生产工序的生产线运行时间都需几个小时。

1961年，Helgeson和Birie寻求运用另一种启发式方法来求解有关生产线平衡的问题。

他们向生产线每次派发单个作业任务，以“位置加权最大的作业"作为搜寻条件，但经过详细推算并没有得到最优解。

1963年，Hoffman采用特定的矩阵模型来解决此类问题，虽然把他的方法运用于各类生产线平衡上，但遗憾的是这个方法不能在实际中得到最优解。

1.2.2 生产线平衡的最优化方法
最优化方法就是通过建立数学模型来寻找问题的最优解。

线性规划(Linear Programming，简称LP)问题时约束条件和目标函数都是线性的最优化问题，也可以通过适当的转化解决一些非线性问题。

线性规划是最优化问题领域中重要的应用范畴之一，但只能求解作业元素量少的线平衡问题，故此法在实际应用中所取得的效果不是很理想。

动态规划(Dynamic Programming)方法是解决多阶段决策过程最优化问题的一种常用方法，难度性大，技巧性强。

动态规划方法的实现并不复杂，适用于许多问题，在解决一般优化问题时是首选的算法之一。

1.2.3 生产线平衡的工业工程方法
产线平衡的工业工程方法就是针对生产企业现场实际情况提出的解决方法，并且考虑在企业改造本钱以及生产本钱的前提下，通过合理的措施，不增加人力本钱和劳动量，就能改善生产线平衡率。

由于此法充分考虑了企业的现实需求及条件，在现代企业运用中也得到广泛的推广，从而使此类方法得到快速的开展。

1.3 本文研究课题的目的及意义
产线平衡的最终目的是提高制造企业作业效率从而取得更大的经济效益，实现“一个流〞生产。

“一个流〞生产是指生产线内部相邻两道工序之间的在制品在数量上，任何时候都不超过前一道工序的装夹数量，在运动状态上是不落后的、不超越的、不间断的运动过程。

这种作业方法能够在很大程度上防止流水作业的缺点，它通过一定的手段使产品实现单件生产、流动，实现生产的连续性，从而使得工序间在制品数量接近于零，到达生产线系统平衡和优化的最终目的。

L企业成立于2005年，公司主要生产汽车配件。

L企业起初生产销量逐年上升，但是随着这几年汽车制造企业多样化，L企业从大批量生产转变为多品种、小批量生产,产量呈现出递减趋势。

因企业的生产流水线增多，对流水线的管理力度有所下降，故产量降低。

出现的问题有：企业的生产率降低、流水线上有在制品堆积、各流水线的生产节拍不同步等。

本文从产线平衡理论出发，结合L企业汽车生产线的实际情况，系统而全面地运用工业工程等理论及方法，探究提高生产线平衡率和生产效率的有效方法。

本课题的研究规划了装配生产线平衡改善的步骤，为具有相同或相似状况的企业提供一套完整的改善思路及方法。

1.4 本文研究课题的主要内容
本文根据L企业的实际情况和设备特点，详细阐述了产线平衡在该企业的推行和实施，并对其结果进行分析。

第一章为绪论，主要阐述了该课题的研究背景，介绍了研究现状和趋势，并明确了课题的研究目的及意义。

第二章为TPM管理的理论综述，详细介绍了本文所用到的TPM理论，包括其起源与开展、定义、目标以及TPM活动的根底和活动内容，详细介绍了5S管理。

第三章那么是对世硕电子的设备管理现状进行分析，先对企业概况及管理现状进行分析，之后对整个设备管理模式、工作人员、生产现场进行分析。

第四章阐述了世硕电子TPM管理的推行方案，主要包括该企业实施TPM的目的，TPM管理的相关培训和导入、设备维修防护系统的建立以及如何去提高设备的综合利用率，最后那么是通过TPM管理的导入，将公司取得的效果进行分析，并作出综合评价。

第五章总结，归纳总结论文的主要工作。

本研究课题的主要路线如图1-1所示
2 产线平衡的相关理论和改善方法
2.1 生产线与现代制造系统优化
生产线，是一种按照加工对象专业化原那么组织起来的生产方式，它按照产品生产的工艺顺序排列工位，使产品按照一定的速度，连续和有节拍的经过各个工位依次加工，直到生产出成品。

生产线是制造系统的根底制造系统，是生产过程在空间上和时间上的合理加工方式，制造系统中从原材料到产品的物理转换都是有生产线这样的根底制造系统来实现的，它的运行性能对整个生产系统具有举足轻重的作用。

制造系统 (Manufacturing System)一词最早出现在 1815 年，其原意就是“工厂系统〞。

制造系统是人、机器和装备以及物料流和信息流的一个组合体。

因此，对制造系统进行性能分析和配置优化时，可以从设备和设施布置规划、生产线规划和系统整体规划三个层次上进行。

生产系统三个层次的优化配置之间不是孤立进行的而是相互联系的，进行合理有效的生产线规划是生产系统得到优化配置的重要内容，生产线得到了平衡和优化是保证生产系统整体到达最优性能的前提之一。

2.2 产线平衡的相关概念
1、节拍
生产线的“节拍〞( Cycle Time )是指连续完成相同的两个产品(或两批产品)之间的间隔时间，即指完成一个产品所需的时间。

节拍表示了生产线的生产效率的上下，通常用于定义一条生产线上某一具体环节或工序的单位产出时间。

如果产品是成批制作的，那么节拍指两批产品之间的间隔时间。

在组织生产线生产时，如果预先给定了生产线每天(或其它单位时间段)必须的产出，首先需要考虑的就是生产线的节拍。

生产线节拍计算公式:
Tw
CT=
Q
CT 表示生产线的生产节拍， Tw表示单位时期内有效的总工作时间，Q 表示单位时期内
的方案产量。

2、瓶颈工位
通常把一条生产线中生产节拍最慢的环节叫做 “瓶颈〞(Bottleneck)。

生产线上存在的瓶颈工位不仅限制了一条生产线的产出速度，而且影响了其它工位生产能力的发挥。

更广义地讲，所谓瓶颈是指整个生产线中制约产出的各种因素。

而瓶颈工位顾名思义就是制约整条生产线产出量的那一局部工作步骤或工艺过程。

例如，在有些情况下,可能利用的人力缺乏、原材料不能及时供给、某环节设备发生故障或信息流停滞等，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，生产线生产过程中的瓶颈那么制约着整个生产线的生产速度。

瓶颈还有可能“漂移〞，取决于在特定时间段内生产的产品或人力和设备配备的情况。

因此，在生产线设计中需要引起足够的重视，注意产线平衡的持续改善。

3、空闲时间
与节拍和瓶颈相关联的另一个概念是生产线上的“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，可以指人或设备的时间。

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。

使生产线上所有工位的总空闲时间最小化也可以作为产线平衡的优化目标之一。

4、工艺平衡
“工艺平衡〞是对生产线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。

是作业标准化与生产流程设计必须考虑的最重要的问题。

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根底。

5、优先约束与优先关系图
生产线的生产过程是一个按照生产工艺安排的有序过程。

因此，可完成生产作业要素受一定限制的生产。

例如，在安装设备外壳或仪器之前需要装上电动机。

进行产线平衡设计时，我们必须要考虑各工序之间的优先约束关系。

优先关系图，根据优先约束条件，用图示法表达作业要素的流程顺序，这样的图称为作业要素优先关系图。

如图 1 表示一个简单的生产线作业要素优先关系图： 图 1 优先关系图
图中，节点表示最小作业要素及其序号，节点上面的数字表示了该作业要素需要的时间，箭头表示作业之间要满足优先约束。

2.3 产线平衡的评价指标
产线平衡就是对生产线的全部工序平均化，调整每道工序作业负荷，以使各工位的作业时间尽可能相近的技术手段和方法，其目的是为了减少生产线上的闲置时间，提高工人和设备的利用率，从而提高生产线产量和效率。

要衡量产线平衡的好坏，须设立一个定值，即产线平衡率或平衡损失率。

产线平衡率〔P 〕的计算公式： P =节拍
工位的数目各工位的时间总和 ×100% 平衡损失率〔d 〕的计算公式：
d =节拍
工位的数目各工位损失的时间总和 ×100% = 1 - P 对于d 的值,如表 1 所示三个区间的评定结论： 表 1 生产线平衡效果优劣的评判标准 产线平衡损失率〔d 〕
评判结果 d ≤ 10%
优 10% ≤ d ≤ 20%
良 d ≥ 20% 差
2.4 在实际生产中往往会出现这样的问题。

在开始投入正式生产的时候，所有工位的工作都是较为平衡的，但是经过一段时间之后，有些工位的操作时间大于其它工位的操作时间，生产线出现了不平衡的现象。

产线不平衡现象概括起来有五种：
（1）线上半成品距离不一致；
（2）生产线没有物料〔或缺乏〕可以生产；
（3）有些工作站堆积许多半成品；
（4）线上所放半成品没有一致方向或放法；
（5）有的人应接不暇，有的人那么很轻松；
在生产线上，造成不平衡现象的原因很多，归结起来可以分为以下几个方面：
（1）产品规格的改变
由于产品规格需要根据客户的需求进行随时调整，产品规格的变化将调整产品的生产工艺，这种调整改变了工艺顺序。

因此产品规格的改变对生产线平衡有很大的影响。

但是在实际生产中，工序的安排往往不可能在短时间内进行合理改变。

最常见的情况是新的工作分配下来之后，生产线工艺流程只是在原来工序的根底上作有限的调整便开始生产，造成产线不平衡，降低产量和效率。

〔2〕工人对作业的熟练程度的改变
工人对自己从事的作业有一个学习过程，每个人能力的差异，学习的效率都不一样，这就是所谓的工作熟练度和学习曲线。

在生产线刚开始运作的时候，所有的操作依照所制定的标准工时较为科学的按其设计的工序进行生产，生产线也是较为平衡的。

但是，经过一段时间以后，由于工人对工作的熟练程度增加，能够较熟练的进行作业，使得该工位的作业时间相对减少了，而另一些工位可能由于作业工序相对繁琐、或者工人岗位的调动、或是其它的原因造成作业时间较高。

这时，如果不进行及时地调整，生产线就会产生不平衡的现象。

（3）现场布置的改变
工人在作业的时候，其作业时间由两局部时间组成：一是创造价值的时间，也就是生产时间或增值时间；二是不创造价值的时间，譬如搬运时间、空闲时间等，这些时间被称之为不增值时间或非生产性时间。

不增值时间是生产中不可防止的时间，就像物流时间一样，但是因为这些时间并没有创造价值，所以我们应当尽可能的减少这些时间占用总作业
时间的比例。

工作现场的不合理布置能影响不增值时间，譬如物料的存放位置、工具的摆放位置等等都会对工人的移动线路、作业动作造成影响。

如果在不经意间现场的设施布置被改变，那么很可能会影响工人的作业时间，该工位的作业时间就会发生改变，但是造成这种变化的原因却常常被人无视。

（4）原料设备工装及工人对生产线平衡的影响
在生产活动中，会导致生产线不能顺畅运行的因素很多，从而会造成短暂性不平衡现象发生。

从原料的角度来看，原料的质量不合格、供给的延误等都会造成工位作业的闲置和等待，甚至造成停产；从设备的角度来看，因为设备、工装夹具等故障的损坏而引发额外的修理时间也会造成生产线的不平衡；从工人的角度来看，不可防止的延迟、发生平安事故、心不在焉操作引发失误造成产品缺陷、零部件错装或长时间劳累工作使工人作业速度降低等等很多不可防止的原因都会导致生产线的短暂性不平衡。

以上这些原因都会造成作业时间的增加，甚至使得生产线停产。

2.5 产线平衡的改善原那么与方法
通过调整各个工位的作业内容来使各工位作业时间大体相似。

〔1〕首先对瓶颈工序进行改善，作业改善方法可参照程序分析、作业分析、动作分析等工程方法和手段。

〔2〕将瓶颈工序的作业内容分配给其它工位。

〔3〕合并相关工序，重新规划生产线。

〔4〕分解作业时间较短的工序，把它分割到其它工位中去。

〔5〕增加工人数量，只要平衡率提高了，作业员的工作效率就提高了，本钱也随之下降。

改善耗时较长工序的方法：
〔1〕分割作业，局部安排到耗时较短的工序中。

〔2〕改善作业，缩短作业时间〔如：改善操作方法等〕。

〔3〕使作业机械化；提高机械的效能。

〔4〕联合作业，增加作业人数。

〔5〕提高作业人员的操作熟练程度和技术水平。

改善耗时较短工序的方法：
〔1〕将其分配到其他耗时也短的工序，从而减少工序数量。

〔2〕从耗时长的工序，接过一局部作业内容，延长工作时间。

〔3〕把两个时间较短的工序合并起来。

〔4〕减少作业人数。

3 L企业汽车生产线的现状分析
3.1 L企业简介
L企业成立于1998年1月15日，2001年3月10日正式投产运营，是国内一家生产柴油机的小型企业，年设计产能为生产柴油机10万台。

主要产品有三、四、六缸水冷S 系列柴油机，功率覆盖范围从30KW一198KW。

产品技术先进，性能稳定，油耗低，动力
性强，性价比高，排放到达国III标准。

现已占据柴油机的主要市场，是深受用户信赖产品。

公司现有员工700余人。

L企业由4个职能管理部室和3个生产车间组成。

目前L企业拥有的4个职能管理局部别为管理部、财务部、生产部、质量检测部。

3个生产车间分别为加工车间、装配车间、检验车间。

加工车间包括加工一车间和加工二车间，其中主要负责柴油机五大自制件(机体、曲轴、连杆、气缸盖、凸轮轴)的生产。

装配车间负责柴油机的装配工作。

检测车间负责发动机的测试工作。

公司的组织结构图如下列图
3.2 L企业总装生产线平衡现状分析
3.2.1 公司产品现状
公司为内燃机行业先进技术型企业。

生产S系列柴油机，年设计产能为80000台。

主要从事设计、生产、销售柴油机及其配件的业务并提供售后效劳，主导的柴油机产品功率在30KW至198Kw之间，缸数有三、四、六缸。

为满足市场需要，公司先后开发了226B、S4和S6系列柴油机等多个变型品种，广泛应用于发电业、农业、工程机械、汽车等领域。

L企业于2001年3月10日正式投产，开始生产226B系列柴油发动机。

最初生产的226B发动机系列产品只有6个机型，主要用于农业方面，对其它行业领域的配套尚属空白。

L企业坚持自主创新，不断扩大技术投入，提升产品品质，先后开发了发电业、农业、工程机械、汽车等领域的柴油机的配套产品。

并且合资公司还顺利通过了IS0900l质量管理体系的认证。

3.2.2 选取研究对象
2021年和2021年三缸、四缸、六缸发动机销量如下表2所示。

由表2可以看出，六缸发动机在公司产品中所占比例较大，到达80％以上。

由于企业采用订单式生产，且六缸发动机装配工艺相对于三缸、四缸发动机较为复杂，所需作业时间长。

为了便于操作者进行装配作业，公司采用每班按照产品比例批量排产的方式进行生产。

比方在2021年，装配车间平均每班8个小时作业时间中，前7个小时均生产六缸机型发动机，最后一个小时用来生产三缸、四缸机型柴油机。

无论从产品比例还是作业时间上，六缸柴油机都占据了绝对大的比例，六缸机型的生产状况直接反响了企业的生产现状。

因此针对六缸机型进行装配生产线平衡研究，对于产量较小的三缸、四缸机型在此不再展开研究。

表 2 2021、2021年六、四、三缸柴油机生产数量
统计表
柴油机型号2021年2021年
生产数量/辆所占百分比生产数量/辆所占百分比六缸796895 89% 717443 88%
四缸53467 6% 41287 5%
三缸48643 5% 49254 7%
原来的总装生产线长度为75米，由于企业产品销售量不断扩大，公司对总装生产线进行了产能改造，总装生产线总长度延长至135米。

改造后的总装生产线为流水线式生产，为。