基于IE的汽车零部件装配线分析与改善

0 引言
在机加区对摆臂的生产做了人机作业分析，将最开始的一人单机改为现在的一人三机，将人员的利用率从原来的24%，增加到现在的96.4%，单机的产量不变，单人的产量变为原来的三倍。

在组装区，对原来的装配线进行线平衡分析与瓶颈改善， 将原来的“一”字形装配线，改为现在的“中”字形装配线，将原来的第三工位增加一个工位，同时在第四工位设计了新的工装，将原来的手动操作变为现在的半自动机器操作，将瓶颈工序最开始的47s 变成现在的31s，线平衡率从原来的46.7%增加到现在的67.5%。

1913年世界上第一条装配流水线在福特汽车公司诞生，至今己有近百年的历史。

装配线平衡的问题也伴随着装配流水线的产生而产生，但一直到19世纪60年代，该问题才第一次被正式提出。

生产线平衡问题作为工业工程领域的一个重要问题，直接关系到设施利用率和生产效率。

但是在实际的操作过程中，该汽车零部件装配线规划设计水平和设计方法比较落后，使得设计的装配线生产能力或效率偏低。

如果能够重新规划装配线的整体的设施布局，再将其中的瓶颈工序改善再将流程程序重排就可以达到更好的效率，提高企业的竞争力。

1 工艺程序分析
本文主要是针对拓普公司悬架系统工厂4020摆臂的生产流程进行分析。

4020/4010的组装零件主要有：4020/4010摆臂、大衬套、小衬套、球销、三角缓冲板。

其中大衬套和小衬套都是外协件，不需要自己生产，只是装配的时候需要在自己先做一些小的处理。

4020/4010的摆臂还有三角缓冲板都是自己工厂加工生产的。

首先是铸件区完成摆臂铸件的成型，然后放在铸件区的成品区冷却，待铸件冷却完成之后放入仓库等待提货，在机加区的原材料不够的时候有专门的搬运小组会把铸件搬运到机加区，然后进行加工，机加完成之后，要对加工过的产品进行简单的外观处理，例如剔除因为机器加工产生的毛刺，清除个别工件表面由于搬运和库存而弄上去的污渍，每完成四个工件要对工件进行检验，看是否存在机器的刀具偏移而产生的产品尺寸的误差，检验完成之后，要把产品因为加工而残留在上边的水渍还有润滑油清理干净，然后装箱放在旁边的物料区等待装备区过来拉货。

三角缓冲板的加工工序相差无几，也是先在铸造区先铸模成型，冷却之后再送到仓库，之后拉到数控区进行加工，加工完成之后也是修毛刺、去污渍和检验等环节，弄完之后也
determination, and then uses “5W1H”, has carried on the improvement to the question existing in the production process. This paper analyzes and improves the operation of one person and many machines in the main organic adding area, finds out the bottleneck procedure through the calculation of the man-hour beat,then repeats the steps to optimize the assembly line continuously. According to the principle of action economy,design new tooling to reduce operator’s working pressure.
Key words : assembly line balance; action economy principle; method research; operation measurement
基金项目：本文获得西南科技大学大学生创新基金项目精准资助专项资助（jz18-082）。

是吹干装箱等待装配区来拉货过去装配。

4020/4010的工艺程序流程图如图1所示。

2 流程程序分析
2.1 三角板机加流程程序分析
从收集的数据中我们可以得出，等待的时间比较长，相比起机器，人的空闲率比较高，人的空闲率将近80%，从公司的生产角度分析，人员的利用率低，公司的付出与收获肯定是不对等的，从工业工程的角度出发，人员存在大量的空闲，产线安排肯定存在很大的提升空间，再考虑到公司提出的“降本增效”的理念，现在这样的生产状态肯定是不合理的，所以提高的效率空间很大。

2.2 三角板机加流程程序分析
由所得数据可知，同样等待的时间太长了，按照正常人、机操作的时间进行比对，操作人员的空闲率为51.1%，但是由于该装配件是六件一次性加工，为了防止库存，依照公司的意见，没有进行改善，如果后期有产量的要求，依然可以采用人机分析换做一人多机操作。

2.3 球销加工流程程序分析
将所得数据进行分析，人的空闲率为22.4%，将稼动率考虑进去计算得出人员的利用率=（1-22.4%）/（1-14%）=90.23%，从公司现阶段的人员素质要求与产品需求量分析，是能够满足的，暂时不需要改善，不然可能会导致库存，造成成本的浪费。

2.4 组装线加工流程程序分析
可以得知在组装线中人的平均等待率是46.3%，由于该产品的产出比较繁琐，所以在需求方面属于供不应求的状态，是急需改善优化的一条线，对于人员利用率比较的低情况的，是急需作出调整的。

该条组装线一共有五个工位，每个工位的平均用时分别是15、31、47、42、12，由此可以得出，该条线的生产平衡率=
*100%=46.7%
++++，
分析下来，该条装配线的线平衡是比较低的。

3 人机作业分析及改善
根据统计出来的数据可以看出，20.64%的人员利用率是达不到公司“降本增效”的理念的，属于严重的资源浪费。

所示。

表2 装配线工序时间分析项目工序一
工序二
工序三工序四工序五时间（s）15
31
47
42
12
可以明显的看出，工序三是这条流水线里边耗时最长的工序，我们将工序三单独拿出来研究，可以看得出，其加工的步骤不多，加工消耗的时间更少，主要的时间花费在了等待上面，在这一道工序上边，机器的运作效率是挺高的，但是人的有效作业率就很差了，住在这里我们将生产线由原来的“一”字形，改为“中”字形，让工序三的人同时操作两台机器，正面一台，背面一台，这样操作的话，原来生产一件的时间，现在就可以生产两件，也就是以一件产品为标准的话，现在时间会有所减少。

这个时候再去计算该条装配线的平衡率。

生产平衡率=
153124.54212*100%59.3%
5*42
++++=和最开始相比已经有了一定的提升，但是我们从公式里边看得出，现在工序四是瓶颈工序，我们继续对工序四进行单独的研究。

可以看得出，该工序里边的等待时间占了28.5%，加工的时候，机器的空闲率是比较高的，机器总共只运行了12s，其余的时间机器都是在等人的，所以，这也是存在蛮多改善的点的。

在这里，由于考虑到工人衬套刷油的方式太过于原始，而是相当的耗费时间，所以设计了一个新的工装，来特意的给衬套刷油，就避免了刷油的时候浪费的大量的时间，还有减少机器的等待时间，增加机器的有效利用时间，这也是从另一方面增加了系统的生产效率。

我们根据这个改善后的这个工序的时间再来重新计算生产平衡率。

图1 4020/4010的工艺程序流程图如图1所示
生产线的平衡率不断的得到提高。

本文的成果如下：（1）针对机加区的加工现状，做人机作业分析，从原来的的一人单机操作改善到现在的一人三机操作。

将人员的利用率从原来的24%提升到了现在的96.4%，人员的利用率整个提升达到了72.4%，一人单机变成一人三机，单机的产量不变，单人的产量变成了以前的三倍。

（2）根据动作经济原则对装配线进行分析和改善，根据节拍分析，将原来装配线的线由“一”字型改为现在的“中”字型，将最开始的第三工位改为双工位加工，然后又将手动的滑槽刷油添加了新的刷油工装，将手动化的工艺变得半自动化，使得平衡率由46.7%提高到67.5%。

（3）组装线班产由原来的697件增加到现在的1056件。

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4 算法对比实验结论
在实际环境中运动物体目标的跟踪存在着许多的影响因素，当运动的目标物体所处的实际处理环境不同，将会受到不同因素的影响，这些因素会影响运动目标物体检测的准确性和稳定性，例如由于现场光线亮度的变化将影响背景图像随之发生变化，很难将这些变化与图像中前景目标运动导致的变化加以区分；运动物体所处环境并不是完全静态的时候，比如风中的树叶，墙上转动的电风扇，远处奔跑的人，运动的背景可能会被当做目标来处理，这样就对不同的检测环境有着对应自己适应的检测算法。

表1 不同因素对于三种算啊的影响
算法实现光线
变化
背景变化
动态环境
提取范围
帧间间隔
计算量稳定性
帧差容易不敏感不敏感适应轮廓
依赖性强小好背景容易敏感
敏感不适应范围大
依赖
性弱
小一般光流较难敏感不敏感适应范围大不要求
大
较差
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