大摘要(聂文凯)

本科毕业设计(论文)
大摘要
学院机械自动化学院
专业工业工程
学号200403166029
学生姓名聂文凯
指导教师周敏
日期2008-6
工业工程专业产品装配生产线实验规划研究
聂文凯
机械自动化学院工业工程专业
指导老师：周敏
摘要：工业工程是一门注重实践操作的学科，因此工业工程实验教学是工业工程教学的一个重要方面。

本文根据武汉科技大学工业工程系生产线与物流实验室的实际需求，对实验室的实验方案进行设计。

依照实验教学要求，设计出既能符合当前实验室软硬件条件，又能满足工业工程专业教学的实验方案。

因此设计的实验方案要采用基础工业工程的技术方法，包括程序分析、操作分析、动作分析、时间研究和生产线平衡等。

本文的目的是通过设计的实验指导学生运用工业工程的思想与方法来进行实验，从而提高对工业工程的理解与认识。

本文首先介绍当前工业工程教学方面的情况，分析国内外工业工程教学进展；然后进行生产线与物流实验室进行总体设计，包括设备布置和实验类型设计；接着依照实验教学要求，运用工作研究方法设计出一个初定的实验方案，完成初定的实验流程；最后对初定方案进行分析并提出改进意见。

通过运用生产线平衡方法对生产线改良前后情况进行分析对比，证明改进的有效性。

最后论文提出了进一步的研究方向。

关键词：工业工程，实验教学，工作研究，生产线平衡
Abstract：Industrial Engineering emphasizing on practice and operation, so Industrial Engineering Experimental Teaching is an important aspect of Industrial Engineering Teaching.
This Paper is based on the actual needs of the production lines and logistics laboratory Industrial Engineering of the Wuhan University of Science and Technology, and to design the laboratory of experimental programme. According to the requirements of teaching, experimental program can be designed accordingly with the current hardware and software laboratory conditions, but also for the teaching of industrial engineering. Thus this programme should be designed by using the foundation way of industrial engineering technology, including process analysis, operations analysis, motion analysis, time research and production line balance. The purpose of this paper is through the designed examples to guide students to use the ideas and ways of Industrial Engineering and to experiment ,then to improve the understanding of industrial engineering.
Firstly, this paper introduces the current teaching of Industrial Engineering, and analyzes the progress of Industrial Engineering Teaching at home and abroad. Secondly, it designed the production line and logistics laboratory, including equipment layout and type design. Then, in accordance with the requirements of teaching, it designs a tentative programme of experiments by using ways of the research work to complete initial experiments processes. Finally, the initial programme is analyzed and improved. By using of production lines balanced methods to analyze and compare the situation, improve the effectiveness of improvement. In the end of this paper, the paper pointed out that further research area.
Key words: Industrial engineering, Experimental teaching, Research work, Production line balance
1前言
工业工程是一门注重实践操作的学科，因此工业工程实验教学是工业工程教学的一个重要方面。

工程教学和实践环节是工业工程人才培养极其重要的必修环节。

通过实验室建设为加强教学实验和项目训练提供基本条件。

大量的实践训练，使工业工程专业的学生能够加深对基础理论和工程基础知识的理解，提高综合运用多种工业工程手段(工程的或管理的)解决实际问题的能力，以适应高层次应用型、复合型人才的要求。

本文根据武汉科技大学工业工程系生产线与物流实验室的实际需求，对实验室的实验方案进行设计。

通过装配生产线实验实践教学可以对学生学习基础工业工程、人因工程、设施规划与物流等课程有一个更加全面深刻的认识，对提高教学效果有着极佳的效果。

依照实验教学要求，设计出既能符合当前实验室软硬件条件，又能满足工业工程专业教学的实验方案。

因此设计的实验方案要采用基础工业工程的技术方法，包括程序分析、操作分析、动作分析、时间研究和生产线平衡等。

本文的目的是通过设计的实验指导学生运用工业工程的思想与方法来进行实验，从而提高对工业工程的理解与认识。

2本文采用关键技术手段
本文采用的技术手段主要是工作研究和生产线平衡技术。

2.1工作研究
工作研究是工业工程体系中最重要的基础技术，以提高生产率和整体效率为目的，利用方法研究和作业测定两大技术，分析影响工作效率的各种因素，帮助企业挖潜、革新、消除人力、财力和时间方面的浪费，减轻劳动强度，合理安排，合理安排作业，用新的工作方法来代替现行的方法，并制定该项工作所需的标准时间，从而提高劳动生产率和经济效益的一门现代化的科学管理技术。

图2-1 工作研究
2.2生产线平衡
生产线平衡是现场IE的一种管理手法，也是解决生产线负荷平均化这一影响生产线效率关键问题的重要方法之一。

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，通过合理地划分和重组生产作业要素，使得各个工序作业时间具有尽可能相近的技术手段与方法
要衡量工艺总平衡状态的好坏，我们必须设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，它在定量上表示了生产线的平衡性，通常以百分率表示。

生产线平衡率或生产线平衡损失率通常可以使用以下两个公式给予确定：
%
100*.*%100*.*1
T
C t T C n
i i 总工序数总工序数各工序的时间总和生产线平衡率∑=== (2-1)
式中：C.T 为节拍时间
生产线平衡率失产线-=1平衡损生 (2-2)
C.T(Cycle Time)指生产线最长作业时间(Pitch Time)，即节拍时间。

在数值上可以由
每小时的平均产量，求得一个产品的Cycle Time ：
Q 3600
Time Pitch .Time Cycle =
=）（T C (2-3)
式中：时间单位为秒 Q 为每小时的产量[11]。

产能是衡量装配线生产能力的指标，其具体计算公式如下：
生产线周程时间良品率
工时利用率日作业时间日产能**=
(2-3)
3 生产线与物流实验室设计
3.1 实验室设备及平面布置
实验室的布置是按照一定的原则来进行的，本文主要从实验室的空间尺寸限制和实验室
设备的功能划分来对实验室的布置进行分析的。

实验室的良好布局有利于实验的正常进行，实验室的维护保养也更加方便，更有利于指导学生进行实验操作。

3.2 实验室实验类型
实验室的实验类型是根据实验室建设目标和实验设备要求来决定的。

武汉科技大学工业工程系生产线与物流实验室的实验类型主要是基础工业工程实验和物流系统实验。

基础工业工程实验是在自动化装配流水线上进行的，具体可分为：流程程序分析、生产节拍与效率的测定模特法应用实验、秒表测时分析（时间研究）、人机操作分析、作业测定在装配生产线中的应用实例等实验。

物流系统实验实在自动化仓储物流系统上进行的，包括自动立体仓库订货发货运行模式实验、自动立体仓库查询/盘点运行模式实验、物性检测,条形码识别及传动实验等实验。

3.3 实验设备的启动与注意事项
实验室设备启动和维护时要按照实验设备指导书的要求来进行，在实验进行前，必须让学生学习实验设备的启动操作过程，防止违法操作的发生。

4 装配生产线实验总体设计
依照实验教学要求，确定实验的环境、原理、目的和内容，选取合适的实验对象进行实验设计。

4.1实验环境
实验是在装配生产线上进行的，根据现场情况要确定好实验人员的分配，保证实验数据的正常采集。

4.2实验原理
实验原理是通过设计模拟实际生产线的装配过程来学习工业工程研究方法，对基础工业工程技术和生产线平衡原理的过程有一个全面的了解，并学会运用这些方法对生产线的产能进行优化。

4.3实验目的
实验目的是通过实验将掌握方法研究、时间研究、生产线平衡、产能分析等多种工业工程研究方法。

通过对流水线进行优化设计，提高装配生产线平衡率；掌握运用多种工业工程方法对生产线进行优化。

4.4实验对象
实验对象的选取主要有以下几个原则：
1.实验对象要能满足实验要求，完成实验目的
2.实验对象不能过于复杂，使得学生难以理解。

3.实验对象要比较耐用，要能够反复拆装且不易损换。

根据这些原则，选取电脑主机作为实验对象，确定以电脑生产企业为背景，在这个背景前提下进行基础工业工程相关实验。

4.5实验内容
根据实验对象，确定整个实验方案的设计要包含以下内容：
1.程序分析,具体包括工艺程序分析和流程程序分析来设计出装配线的确定装配流
程。

2.操作分析法,对各个工序进行双手操作分析，分析出每个工序的具体操作动作，运
用双手操作分析法做出双手操作程序图。

3.进行时间研究并采用秒表测试法和模特法，制定标准时间。

4.对装配线产能进行分析，完成产能分析表。

5.对装配线进行优化设计，实现产能和平衡率的提高。

4.6实验过程
实验的正式开始前需要做好详细的准备工作，需要对实验的整个过程进行规范，使得实验能够正常进行，实现实验目的。

实验过程需要充分考虑到实验中人员与设备的协调：
1.参加实验学生熟悉实验室环境和所需要使用的实验设备。

了解设备的启动和维护注
意事项，保证实验过程中的安全。

2.熟悉每个工位具体的操作过程和动作，了解自己所要进行的操作。

这一部分可以在
实验前进行预习，以加深映像。

3.各个工位的操作人员到位，记录人员到位。

终控机和设备控制人员到位。

4.按照设备指导书启动设备，启动终控机并打开控制软件，按照制定的初步实验方案
设置好生产线节拍。

5.按照实验指导要求进行实验操作，开始实验模拟电脑装配，测定每个工位的操作时
间并记录数据在表格中。

分析每个工位的双手操作动作，记录在双手操作分析图中。

6.根据所得到的数据分析生产线所存在的问题，并提出改进意见。

7.制定改进方案。

首先对工艺流程图进行优化设计，标明需要进行改进的工位和流程；
制定出改进后的流程程序图；各个小组根据新的流程对自己所在工位的情况进行分
析，对当前工位的操作进行分析，制定出新的双手操作分析图和动作分析图。

8.按照改进方案进行实验。

对各个工位的操作时间进行统计，记录在事件分析表格中。

9.将两次实验的数据结果进行对比分析，完成实验报告。

在论文的最后，对本文的研究进行总结和展望。

4.7实验报告
实验报告是实验结果和内容的展示过程，实验报告要包含实验环境、原理、目的、内容、过程和实验结论，最后还要对实验的心得体会进行叙述。

实验报告要按照标准统一的格式进行。

5实验过程详细设计
5.1实验过程初步设计
5.1.1工艺程序图设计
初步设计的装配程序为：将主板安装在机箱→安装光驱→安装软驱→安装硬盘→安装CPU 及散热器→安装内存→安装显卡→安装USB扩展卡→安装电源→连接电源线→安装数据排线→安装机箱挡板。

依据这个装配程序做出相应的工艺程序图：
图5-1 电脑主机装配工艺流程图
5.1.2流程程序设计
5.1.3双手操作分析图
根据前面章节制定的工艺流程图和流程程序图，我们进行了模拟装配，并对每个工序的
图5-3 电源连线装配双手操作图
5.1.4时间研究
在对模拟装配的双手操作分析完场后，对装配线上每个工序操作的事件进行研究。

表5-1 标准时间表单位：秒
5.2实验方案改进设计
通过分析对工艺程序、双手操作等的优化，优化流程如方案的初步设计过程一样，将得到的数据进行分析
表5-2 产能分析表
6总结与展望
整篇论文的撰写主要是依照实验教学角度来进行的，主要从以下几个方面展开：
6.1研究总结
本文是基于武汉科技大学工业工程系生产线与物流实验室，对装配生产线实验进行设计。

本文以电脑主机装配生产线为研究对象进行实验设计，结合实验室的实际环境对其进行总体规划，对设备布置和实验类型进行规划和设计；然后从实验环境、原理、目的、对象、内容和过程着手，进行详细的实验设计。

整篇论文的撰写主要是依照实验教学角度来进行的，
主要从以下几个方面展开：
1.生产线与物流实验室设计
根据实验室建设目标和实验设备实际情况，对实验室设备情况进行介绍，再从实验室空间限制和设备的功能划分角度对其进行平面布置，使得实验室能够实现正常教学要求。

实验室设备功能决定其可进行的实验类型，确定的实验类型是进行进一步研究的前提。

2.装配生产线实验总体设计
实验方案的确定过程是依照教学目的要求来进行的，以实验环境确定实验设备和实验人员布置安排，根据工业工程理论教学课程的理论知识作为实验原理，根据教学要求确定实验目的，在这些前提下选择合适的实验对象，确定具体实验内容，最后进行实验过程的详细设计
3.电脑主机装配生产线实验过程设计与改进
根据实验总体设计，运用工作研究包括工作研究和作业测定，对装配流程进行初步设计，包括装配流程图和每个工位的双手操作分析图。

根据设计的操作流程和动作进行装配实验，然后记录每个工位的操作时间，运用生产线平衡方法，确定生产线的节拍，寻找生产线瓶颈工序，再对其进行优化，包括工艺程序优化、流程程序优化、操作动作优化、动作分析等。

根据优化后的方案再重新进行实验，重新测定数据，并运用模特法对时间研究结果进行验证。

最后对改进前后的数据进行产能分析，对生产线的不平衡度进行对比，确定优化的有效性。

通过这样的过程使得学生对实验操作有个清晰的认识，对工业工程的实际运用有一个感性认识。

本人限于水平问题，未能将二者紧密联系起来，文章中还有诸多未尽之处，希望各位老师和学友给予指正，以便于今后工作的进一步展开。

6.2研究展望
工业工程实验研究是需要根据教学要求来进行的，在这一方面，我国的进展较为落后。

这也是当前我国工业工程起步发展的现状之一。

随着工业工程在企业中的应用逐步扩大，高校对起重视程度也会逐步提高。

我校的工业工程实验室建设还只是起步阶段，随着教学水平的提高，实验设备的更新，技术含量的提高，随之而来也需要更新的实验方案来进行操作。

这次由于时间不够充足，对这些问题还未能更加深入的研究。

1.对实验过程进行系统仿真，模拟整个流水线的运行，这将更加直观的表现生产线平衡方面的问题，使得改进过程更加简单有效。

2.本次实验方案只是运用了实验室中装配流水线模块，自动化立体仓库没有加入到实验中来，因此可以将自动化物流系统与自动化装配流水线系统结合起来，进行联合实验。

3.本实验室的自动化装配流水线除了能进行定节拍生产，还可以进行不定节拍生产方式，将这两种生产方式结合起来，也能设计出全新的实验，对比定结拍和不定节拍式对生产
过程的影响。