电风扇装配流水线设计与平衡新

目录
一、摘要
二、企业生产线生产情况 (3)
（一）物料清单 (3)
（二）流程程序图 (4)
三、生产线平衡分析 (6)
（一）备选方案一 (7)
1.平衡率分析 (8)
（二）备选方案二 (9)
2．平衡率分析 (9)
四、系统建模与仿真 (10)
（一）模型一 (10)
（二）模型二 (10)
五、对比分析 (11)
(一) 生产平衡率对比 (11)
(二）员工人数对比 (11)
六、小结 (12)
摘要
以某企业生产线的生产情况为研究对象，通过收集生产线的相关数据，做出物料清单表，并绘制出流程程序图。

从而进行生产线平衡分析。

从生产线平衡的基本概念出发，针对该企业生产电风扇的实际情况，分析生产线的平衡设计方法与步骤。

生产线平衡是制造企业底层生产流程设计规划和重组优化的重要方法之一,是在给定的约束条件下,将一系列的作业要素分配给合适数量的工位,满足作业要素之间的优先关系,以提高生产线的生产效率。

分别计算两个方案的平衡率，在对该企业生产线进行仿真实体抽象的基础上，利用Flexsim系统仿真软件建立生产线仿真模型；针对系统仿真软件分别建立的两个模型得出的结果进行分析比较。

通过对该生产线进行设计与仿真，达到了提高生产线产能、平衡各工序负荷的效果，实际数据和仿真数据吻合，验证了仿真技术的有效性和生产线平衡优化方法的可靠性。

关键词：物料清单；流程；生产线平衡；系统建模
二、企业生产线生产情况
某企业生产电风扇，在一个传送带上进行组装，每天生产量为120台，销售预测量为180台，每天的生产时间为480分钟。

表1列出了电风扇的装配步骤及其定额时间，请根据节拍和作业次序的限制，求生产效率最高的生产线平衡方式。

[1]
（一）物料清单
物料清单是根据生产要求外购的原材料、标准件和成套部件等产生的，主要包括外购件明细表、外协件明细表、自制件明细表和材料明细汇总表。

企业电风扇外框、开关、扇叶及马达如下图1,2,3。

图1电风扇外框
图2 电风扇开关
图3 电风扇扇叶及马达
电风扇物料清单如下表1。

表1 物料清单
电风扇物料清单BOM
阶层子项名称计量单位单位
0 电风扇台 1
1 电风扇外框个 1
1 电风扇格栅个 1
1 马达个 1
1 开关个 1
1 电风扇扇叶片 1
1 长螺丝钉个12
1 电线条 1
1 短螺丝钉个 4
电风扇物料清单图如下图4。

图4电风扇物料清单图
（二）流程程序图
电风扇的装配线属于经典的流水线生产方式，产品运转批量为一件，产品结束一道工序的生产后不经过缓冲就被直接推到下道工序进行加工。

装配线上有20道工序，总装的工序比较复杂，自动化设备难以完成，每道工序完成都需要人的辅助完成。

依据工作研究实施的基本程序，一个十分重要的步骤是记录现行方法的全部事实，为了
能方便、迅速、正确地表示任何工作的程序，美国机械工程师学会（ASME）将吉尔布雷斯设计的40 种符号加以综合制定出5种符号，分别是操作（加工、处理环节）、搬运或运输、检验、暂存或等待，以及受控制的储存。

[2]其相应的符号和电风扇流程相结合如表 2所示。

表2电风扇流程程序图
三、生产线平衡分析
生产线平衡即是对生产的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。

由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，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不均衡的现象，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，是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法体系。

目的是消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。

[3]
下面将根据企业电风扇生产线装配记录时间，画出电风扇装配网络图，求出其生产率，最后进行分析。

按照产品原则设计一条生产线，有关数据见表3。

[4]
表三装配时间表
步骤1：画出网络结构，见图5。

图5 电风扇装配网络图
（一）备选方案一
步骤2：求出周期时间[5]
每天需求量（D）：120台
每天工作时间（t）：8*60=480min
所有任务总计时间（T）：13.45min
周期时间=每天生产时间/每天计划产量=480/120=4min
步骤3：计算工作地点数
理论上工作地数量
（N）=完成作业所需时间总量/周期时间=120*13.45/480=3.36≈4
步骤4：确定平衡生产线的规则
规则一：首先分配后续工作较多的任务。

规则二：首先分配操作时间最长的任务。

根据这两项规则排列任务，分析2个工作地点任务，
如表1所示。

表1 任务排列一览表
任务后续的任务数目
A 5
C 4
D 3
B、E 2
G、F 1
1.平衡率分析
流水线的生产能力等同于关键工序,即瓶颈工序的生产能力,也就是整条流水线的生产能力取决于瓶颈工序的生产能力。

提高瓶颈工序的生产能力就相当于提高了整条生产线的生产能力。

一般有几种可选择的措施,即采取高效设备和工艺设备,提高工人的操作水平,改进工作地布置等,每一种措施都是着眼于时间而展开的。

[6]
通常,提高生产能力的途径有 3 条：
1) 提高操作者的工时利用率
2) 延长工作时间
3) 缩短生产节拍
步骤5：分析各工作地点的任务
表2 根据规则一做出的平衡
步骤6：计算效率
计算规则一的平衡效率
效率=完成作业所需的时间总量/（实际工作地点数*时间周期）=13.45/（5*4）=67％（二）备选方案二
2．平衡率分析
平衡率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这一偏差。

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IE方法与手段;
2、将瓶颈工序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;
6、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。

[7]
表3 根据规则二做出的平衡
计算规则二的平衡效率
效率=完成作业所需的时间总量/（实际工作地点数*时间周期）==13.45/（4*4）=84％
步骤7：评价方案
规则一做出的平衡效率为67％，意味着装配线不平衡或闲置时间达33％，从表2中可以看出，有6.55min的空闲时间，最轻松的工作地是工作地5。

规则二做出的平衡效率为84％，装配线不平衡或闲置的时间为16%，说明装配线平衡性较好。

四、系统建模与仿真
系统建模与仿真是用一个人造的（仿真系统）区模仿一个真实或设想的系统行为，以对其进行研究，是对系统模型进行随时间演化试验的活动，展现类似系统运行的过程或特性的活动。

通过研究模型来揭示原型的形态特征和本质，从而达到认识实际系统的目的。

将设计的方案一和方案二进行系统模拟与仿真，再根据其运行状态进行结果分析。

生产线的仿真一般属于离散事件系统仿真。

离散事件系统仿真就是建立离散事件系统的模型，并在计算机上运行这个模型，从而获得模型的行为，以便分析与研究这类系统的技术。

[8] 传统上，离散事件系统有三种典型的仿真策略：
(1) 面向事件的建模仿真。

(2) 面向活动的建模仿真。

(3) 面向进程的建模仿真。

（一）模型一
[9]
（二）模型二
五、对比分析
(一) 生产平衡率对比
通过对比计算，备选方案一的生产平衡率为67%,备选方案二的生产平衡率为84%,足足比方案一的生产平衡率提高了17%。

[10]
图生产平衡率对比
(二）员工人数对比
改善前是由8名员工分别对应8个工位，备选方案一通过重新布置工位，最后将工位精简到了5个，分别对应5名员工，比之前减少了3名员工；而备选方案二则直接精简到了4个工位，人数足足减少较之前减少了一半。

图员工人数对比
综上所述，备选方案二的生产平衡率最高，且人员最少，效益是最大的，因此该企业应该在原来的操作流程上应该实施方案二，精简人员从而提高生产率，实现最大利益化。

六、小结
本文在总结和分析该企业电风扇的生产线情况的基础上，针对其中的一系列问题，进行生产线平衡分析。

生产线平衡即对生产线的全部工序进行负荷分析，通过调整工序间的负荷分配使各工序达到能力平衡（作业时间尽可能相近）的技术手段与方法，最终消除各种等待浪费现象，提高生产线的整体效率。

将仿真技术应用于设施规划设计方案的设计、验证和分析等阶段，通过仿真模拟有效地为企业生产设施布局优化提供理论依据和指导。

撰写本论文正是以生产线设计为方向，运用仿真软件F1exsim进行模拟。

其次，在通过对该企业生产车间的实践考察后，根据经营历史和总结的经验收集的数据整理绘制得到该车间的简化模型，通过简化模型中对该生产线的特点的认识来分析装配车间的生产特点和仿真原则。

经过进一步优化建立以工位建模思想为指导，按照两种方案不同特点，运用Flexsim系统仿真技术对整个装配车间的生产物流进行建模。

最后，在模型上运行一个原始的生产计划，并分析其各个工位的性能指标，用Flexsim仿真模型进行校核和验证，然后进行调整，以适应改进的需要。

生产系统仿真的目的是通过对生产计划进行仿真，分析仿真结果，进而找出整个生产线问题的所在，针对该问题找出一个解决方式，并再次进行仿真分析，以得到一种既经济又优化配置的生产线组织形式。

课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。

综合课程设计则可以帮助培养大家的团队精神，有助于即将面临的就业。

回顾本次课程设计，
从定题到实地考查，从理论到实践，主要从人因学和质量管理两方面分析校园路灯的自身情况、周围环境、以及维护与改善。

在这个过程中，我们认识到理论与实践相结合的重要性。

现实中，只有把两者紧密结合起来，从理论中得出正确的结论，才能做到真正的学以致用。

通过这次的课程设计，我们发现了自身知识和实践经验的缺乏。

同时也意识到团队合作的重要性。

在实践中，遇到困难总是难免的，有些问题把握得不够到位，认识得不够全面，但往往综合大家的思想，集思广益，总会有柳暗花明。

曾经因为实践经验的缺乏而失落，也曾为自己做出来的成果感到高兴，热情激增。

可见，一分劳动一分报酬；一分付出一分收获。

在做课程设计之前，我们一直觉得这是很难很艰巨的一个任务，因为想到严格的格式要求，还有一些自己不熟悉的绘图工作，并且还要融合两门以上学科的知识，在做课程设计的过程中，对一些工具不熟悉，通过团队之间的相互交流得到了很大的程度上的了解。

在这次课程设计中，我们觉得收获颇多，通过查阅的一些资料，关注我们学校路灯的实际情况，对这些方面有了一定的了解，培养了自己理论结合实际的能力，同时也锻炼了自己的综合能力。

最后，我们在此感谢老师的耐心教导。

参考文献
1 /doc/496581-526243.html
2装配生产线平衡分析与研究
3生产线的平衡及优化方法研究
4 /doc_36913744644032375_all.htm
5/view/d7a545d833d4b14e85246832.html?qq-pf-to=pcqq.discuss ion
6装配生产线平衡的研究
7 /doc/3752927.html
8基于flexsim的虚拟生产线的研究与实现
9混合装配线过程平衡研究及仿真分析
10/view/0a5511fcfab069dc50220144.html?qq-pf-to=pcqq.discus sion。