工业工程综合训练

《工业工程综合训练》
课程设计报告书
目录
第一部分设计任务书 (2)
一、课程设计的性质、基本内容 (2)
二、题目 (2)
三、原始资料 (2)
四、课程设计的基本要求 (5)
第二部分综合设计内容 (8)
一、设置生产单位 (8)
二、生产组织设计方案 (9)
三、编制作业计划 (18)
第三部分设计体会 (25)
第四部分参考文献 (26)
第一章课程设计任务书
一、课程设计的性质、基本内容
《工业工程综合设计》课程设计是工业工程专业教学计划中的一个重要环节，主要是使学生通过课程设计，学会综合运用过去所学过的相关课程的知识，经受一次理论联系实际的综合训练，使学生熟悉工业工程的原则、步骤和方法，培养提出问题、分析问题和解决问题的能力。

根据《2007级工业工程专业人才培养计划》的有关要求，以及实践教学的相关安排，本次综合课程设计主要包括两方面的内容：①工作研究课程设计；②生产管理课程设计。

每个学生均应参加两方面的课程设计
二、生产管理设计任务
通过本次课程设计的训练，使学生进一步掌握所学工业工程专业知识，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，熟悉和掌握企业生产计划和生产作业计划的编制方法和步骤。

(一)题目
螺杆泵生产组织与计划管理设计
(二) 原始资料
（1）螺杆泵产品品种、结构与零件明细
1、产品品种：B—2
2、产品基本结构：
3、各种产品自制零部件明细
（2）零件工艺过程，工时定额及设备类型
1、泵体工艺
2、衬套工艺
3、主杆工艺
4、从杆工艺
5、阀体工艺
6、阀杆工艺
7、法兰盘工艺
8、轴套工艺
（3）生产能力设计规模
1、台份能力：2000台（混合品种）
2、易损件（主杆、从杆、轴套）能力，2500~3000件（注：在前面2000台的基础上加上该能力）。

（4）某月订货情况
（5）其他参考资料
1、生产间隔期、设备调整费用、平行系数
2、保险占用量、期初盘点占用量
设计过程中需要的一些参数需要根据实际情况进行合理假设，使其符合实际情况。

（三）设计任务
1、设置生产单位
根据资料给出的情况，设置与产品生产直接相关的职能科室，生产车间及有关的中间库、生产车间要求进一步设置内部生产单位。

2、对生产车间做出生产组织设计方案
采用适当的方法，确定生产车间或生产环节的生产类型，确定各类生产设备需要量，列出车间设备明细，选择合理的生产组织形式（流水线、生产线、设备组）进行组织设计，画出加工车间平面布置示意图。

3、编制作业计划
依据资料中给出的某月订货情况，运用所学的加工排序方法对该月排出较优的投产顺序、编制产品进度计划。

选择合理的生产作业计划编制方法：（1）在制品定额法；（2）MRP法；（4）JIT法。

编制厂级生产作业计划（加工车间及装配车间），加工车间要求进一步编制车间内部作业计划（各工段或设备组的进度与负荷平衡图）。

4、设计生产进度及在制品控制信息反馈系统
选用并设计恰当的生产原始凭证，设计相应的统计信息、种类、统计要求（时间、质量、方式），信息处理及报表等，为生产调度提供有效依据。

第二章生产管理设计
一、设置生产单位
根据设计题目优先考虑工艺专业化原则布置，工艺专业化原则又称“工艺导向型原则”，是指按照工艺特征建立生产单位，将完成相同工艺的设备和工人放到一个厂房或一个区域内，这样构成诸如铸造厂、锻造厂、热处理厂、铸造车间、锻造车间、机械加工车间、热处理车间、车工工段、铣刨工段等生产单位。

根据按工艺专业化原则设置生产单位
职能部门：计划科：完成生产及物料计划下载，并按工艺将生产及物料计划细分
到工位，并将其下发到生产线相应工位控制器上。

工艺科：完成生产线工艺流程及工序组织方案的设计及维护。

品质控制科：完成产品生命周期跟踪，并为质检部门提供成品质量综
合分析功能。

生产监控科：用于监控生产计划执行情况和生产线实时运行状况。

同
时管理人员还可以通过本系统想单个或多个工位发布
生产指令。

物料采购科：实现关重件的物料比对及信息记载。

设备维护科：对生产设备进行维护，保证生产正常运行。

生产单位车间：机加工车间、毛坯车间、热处理车间、质检车间、调直仪车间、装配车间、
中间库：外壳中间库、法兰盘中间库、泵体中间库、主体中间库、衬套中间库生产车间的内部生产单位：
机加工车间：车工工段、洗刨工段、磨工工段、镗工工段、钻工工段
毛坯车间：开坯工段
热处理车间：退火工段、正火工段、调质工段、表面热处理工段、淬火工段
调直仪车间：调直工段
二、 对生产车间做出生产组织设计方案
生产类型就是指以生产专业化程度为标志划分的生产类别。

根据企业生产产品的品种多少、重复和稳定程度、产量大小和专业化水平来分成三种基本类型：大量生产、成批生产和单件小批量生产。

因此，综合以上分析，该工厂螺杆泵的生产类型属于大量大批生产。

根据题目所给资料，分析各个零件的加工工艺，我们注意到泵体、衬套、主杆、从杆加工过程中所用的设备几乎没有相同的，阀体、阀杆、法兰盘、轴套四种零件加工过程比较简单且较多设备相同。

通过分析流水线、生产线、设备组等生产方式的特点和条件，将该车间的生产方式具体设计为：
1、泵体、衬套、主杆、从杆为流水线型布置。

2、阀体、阀杆、法兰盘、轴套为设备组型布置。

(一)、确定生产设备的需要量
因为泵体、衬套、主杆、从杆的生产组织形式为流水线型，而且属于单一品种的流水线，其组织设计一般可以分为以下七个步骤。

1. 计算流水线的节拍
流水线的节拍就是顺序生产两件相同制品之间的时间间隔，它表明流水线生产率的高低，是流水线最重要的工作参数。

其计算公式如下：
N
F
r
式中：r ——流水线的节拍（分/件） F ——计划期内有效工作时间 N ——计划期的产品产量（件）
计划期的产品产量N ，除应根据生产大纲规定的出产量计算外，还应考虑生产中不可避免的废品和备品的数量。

因为所设计的生产线的台份能力为2000台，而易损件（主杆、从杆、轴套）的能力为2500︿3000件（注：在前面2000台的基础上加上该能力）。

所以计划期的各零部件的生产能力如下表3.1所示：
表3.1 计划期的各零部件的生产能力
根据所给资料，为了更好地反映实际情况，对某些具体数据做出如下假设：假设每个月工作22天，每天8小时工作制，时间利用系数为0.95，废品率为2%，则各条流水线的节拍为：
泵体：
())(5%2122200095
.0608件分=-÷÷⨯⨯==
N F r
衬套：())(5%2122200095.0608件分=-÷÷⨯⨯==
N F r 主杆：)(2%)
21(22450095.0608件分=-÷÷⨯⨯==
N F r 从杆：)(5.1%2122650095.0608件分）
（=-÷÷⨯⨯==
N F r 2. 确定个工序所需的设备数
为了使制品在流水线各工序间平行移动，每道工序设备数应当是工序时间和流水线节拍之比，即：
S i=t i /r
式中：S i ————流水线第i 道工序所需设备数（台） r ————流水线节拍
t i ————流水线第i 道工序单件时间定额（分/件）
计算出来的设备数若为整数，就可以确定他是该工序的设备数。

若不是整数则采用的设备数S ei 应取接近于计算数的整数，一般S ei ≥S i 。

结合题目所给数据，计算得到各工序设备数如下：
泵体工艺：立车1台、立车-1 2台、摇臂孔1台、立铣1台、立铣-1 1台、检验台-1 1台。

衬套工艺：热处理炉6座、普车2台、专用镗床-1 3台、镗床-2 3台、专用镗床-2 3台、车1台、检验台-2 1台
主杆工艺：热处理炉10台、车3台、深钻孔2台、外圆磨2台、数控铣-1 6台、专用调直仪2台、立铣2台、检验台-3 2台
从杆工艺：车2台、数控纹-2 4台、数控铣-2 4台、调直仪3台、车2台、检验台-4 3台
3.组织工序同期化、流水线平衡
所谓工序同期化，就是根据流水线节拍的要求，采取各种技术的、组织的措施来调整各工作地的单间作业时间，使他们等于节拍或是节拍的倍数。

工序同期化是组织连续流水线的必要条件，也是提高劳动生产率，使设备充分负荷和缩短产品生产周期的重要方法。

组织工序同期化的基本方法是将整个作业任务细分成许多小工序（或称作业元素），然后将有关的小工序组合成大工序，并使这些大工序的单间作业时间接近于节拍或节拍的倍数。

工序的分解与合并，在以手工操作为主的装配流水线上比较容易实现，而在以机器工作为主的流水线上则较难以实现，因为后者受机器设备的限制，不能随意分解或合并。

确定最少工作站的理论值：
K1=[t sum/C]=(4+9+2+4+5+3)/5=5
K2=[t sum/C]=(30+3+3+13+14+14+4+4)/5=17
K3=[t sum/C]=(20+2+3+3+4+5+5+4+3+4)/2=27
K4=[t sum/C]=(2+5+5+4+2+4)/1.5=15
通过对题目中所给工序数据的分析，得到分配结果如下：
表1 泵体工艺平衡表
说明：工作地2共设置两套设备（立车-1两台），安排两名工人同时分别操作一套，则单件作业时间为4.5分
表4 从杆工艺平衡表
流水线的平衡方法从理论上讲是可以求的最优解，但由于工序数目的稍稍增加会使编组数量急剧增加，因此一般能求得近似最优解也就可以了。

4.计算流水线的负荷系数
流水线的负荷系数越大，表明流水线的生产效率越高。

一般机器工作流水线的负荷系数应不低于0.75，以手工为主的装配流水线的负荷系数应该在0.85～0.9以上。

流水线负荷系数可按下列公式计算:
Kα=T/(S*r)
式中：Kα————流水线负荷系数；
T————完成一件产品全部作业的时间总和；
r————流水线节拍；
S————流水线平衡后实际的工作地数。

利用所给数据计算各工序负荷系数如下：
Ka1=(4+9+2+4+5+3)/(5*5)=1
Ka2=(30+3+3+13+14+14+4+4)/(5*18)=0.944
Ka3=(20+2+3+3+4+5+5+4+3+4)/(2*29)=0.931
Ka4=(2+5+5+4+2+4)/(1.5*18)=0.833
经计算，生产负荷非常符合要求。

5.配备工人
在以机器为主的流水线上，配备工人时要考虑工人实行多设备看管和兼做的可能性，以及配备工人的必要性。

因此，配备工人这项工作常常是同编制流水线工作指示图表结合起来进行的。

本题在此不再具体予以考虑安排。

6.设计运输工具
流水线上采用的运输工具种类很多，主要取决于加工对象的重量与外形、流水线的类型和实现节拍的方法。

通常的连续流水线上，工序间的传送大多采用
传送带，这是一种比较先进的运输装置，它可以在同一时间里把流水线上各工作地完工的制品运送到下一个工作地去加工；可以节省运输人力，缩短运输时间，控制流水线按规定的节拍进行生产。

传送带有多种形式，典型的是带式运输装置。

本题亦可运这种方式。

当然本题也可运用小车运输等。

由于题目所给条件有限，运输工具的具体设计（如传送带的长度、宽度、运行速度等）在此不做详细说明。

7.进行流水线平面布置
流水线平面布置应使机器设备、工具、运输装置和工人操作有机地结合起来，合理安排各个工作地，使产品的运输路线最短，便于工人操作和生产服务部门进行工作，充分利用车间的生产面积。

流水线平面布置一般有直线形、直角形、开口形、山字形、环形、和蛇形等。

排列工作地时，又可分为单列式和双列式两种。

由于本题车间面积等数据未知，在此简单画出加工车间平面布置图如下：
16
其中成组区是生产阀体、阀杆、法兰盘、轴套的设备组放置区。

通过对生产能力设计规模要求、各道生产工艺工序的分析，得出成组布置所需设备数如下：
普车6台、铣床1台、立铣1台、钳工台2台、内圆磨1台、检验台2台
按照生产要求、车间面积等具体情况将所需设备合理布置于成组区内。

三、编制作业计划
1.概述
生产计划系统是一个包括需求预测、中期生产计划、生产作业计划、材料计划、能力计划、设备计划、新产品开发计划等相关计划职能，并以生产控制信息的迅速反馈连接构成的复杂系统。

在现代企业中，企业内部分工精细，协作严密，任何一部分活动都不可能离开其他部分而独立进行。

尤其是生产活动，它需要调配多种资源，按时、按量地提供所需的产品和服务，因此必须要有周密的计划来指挥企业各部分的生产活动。

生产计划的作用就是充分利用企业的生产能力和其他资源，保证按质、按量、按期限地完成订货合同，满足市场需求、尽可能地提高企业的经济效应，增加企业利润。

生产作业计划是生产计划的具体实施计划。

它是把生产计划规定的任务，逐项具体分配到每个生产单位、每个工作中心和每个操作工人。

，规定他们在月、周、日以致每一个轮班的具体任务。

因此生产作业计划是一项十分详细而复杂的工作。

对于制造装配型企业，生产作业计划的地位和作用很关键。

对于这类企业，如何安排和协调材料、零件和完工产品的加工进度和加工批量，确保交货并使库存尽量少，是这类企业作业计划面临的主要挑战。

2．编制厂级生产作业计划
根据题目所给资料，选用在制品定额法编制生产作业计划。

在制品是指从原材料开始加工到合格入库为止，处于生产过程尚未完工的所有毛坯、零件、部件、和产品的总称。

在制品占用量是指在一定的时间、地点和具体的生产技术组条件下，为保证生产有节奏地进行和产品均衡生产所必要的在制品数量。

在大量生产条件下各个车间的分工及关系稳定，同一时期内分工协作地生产同一种或少数几种产品，彼此间的联系主要是表现在提供一种或少数几种产品或半成品上。

只要前一车间的半成品能够保证后一车间加工的需要和车间之间库存半成品变化的需要，就可使生产均衡协调地进行。

由此可见，作业计划的编制主要着眼于解决个车间上产数量上协调的问题，运用预先制定的在制品定额，按照反工艺顺序的连锁计算方法来调节各车间的生产任务，调整各车间的投入和产出量，使车间之间协调配合。

这种编制作业计划的方法就是在制品定额法。

某月的订货情况如下表：
表5 订货情况表
我所做的题目生产产品是B-2，因此本月加工车间厂级作业计划如下表：月出产量如下即
装配车间本月计划装配200套B-2成品
表6 厂级作业计划表
3. 编制车间内部生产作业计划
3.1.计算车间内部在制品占用量
）包括工艺占用量Z1、运输占用量Z2、工序间车间内部在制品占用量（Z
内
流动占用量Z3、保险储备量Z4。

其中：
工艺占用量是指在流水线各道工序每个工作地上加工、装配或检验的制品，其数量决定于流水线工序数m、每道工序的工作地数S和每个工作地同时加工的零件数g，如下式所示：
运输占用量是指在各生产线之间运输中的在制品。

在机械加工流水线中，它指在第一道工序前尚未加工的毛坯和零件，在装配车间中，它指尚未投入装配的零件和部件。

运输占用量是当发出车间在两次发送毛坯（零件）的间隔时间中能保证下一加工车间第一道工序正常工作的储备量。

运输占用量的大小取决于运输方式、运输批量、运输间隔期、零件体积及存放地等情况。

工序间流动占用量是指在规定的间隔期内，为保证上下工序或生产线正常工作而存放的储备量。

它是由在间断流水线中由于上下工序或生产线之间不同的工时定额和不同的工作制度（如开动班次、起止时间）所决定的。

在连续流水线内部是没有工序间占用量的。

当生产中设备发生故障，产生废品或生产组织失调试时，上工序一时不能供应，会破坏生产节拍。

为使生产正常进行，设置了保险储备量。

保险储备量取决于零件生产周期长短、价值大小、工艺复杂性和稳定性，以及设备调整时间损失等因素。

利用在制品定额法编制车间作业计划
按照上述定义，利用资料所给数据，确定生产车间内部在制品定额，并利用在制品定额法编制车间生产作业计划。

采用在制品定额法，安排车间任务的原理如下：
某一车间的产量=后续车间的投入量+本车间半成品外销量+（车间之间库存
在制品定额—期初预计库存量）
某车间的投入量=本车间的产出量+本车间可能出现的废品数+（车间内部期末在制品定额—本车间期初预计的在制品占用量）
具体生产作业计划编制如下：
表7 成品车间生产作业计划表
续表：
根据上述车间生产计划，把计划任务按日分配，具体安排每日的生产量。

（平准化生产安排）
具体安排如下表：
表9 成品B-2生产计划表
因为生产方式是按流水先生产的，所以各个工段或设备组的进度与计划等同，严格按照每天分配任务完成作业。

泵体分工段的月度作业计划
衬套分工段的月度作业计划
法兰盘分工段的月度作业计划
第三章心得体会
经过两周紧张、忙碌而充实的课程设计，我成功的完成了工业工程综合训练课程设计，对工业工程这门学科有了一个更加深刻的认识，尤其是生产运作管理和计划有了全面的掌握，对生产组织与计划安排能做到运用自如，能针对具体研究对象，初步综合考虑各种条件，设计合适的布置方案，这是本次课程设计的最大的收获。

同时在与同学积极的探讨，在与大家的相互学习中不停的获得知识，在积极动手中进步。

通过整个设计中培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦相信会对今后的学习工作生活产生非常积极的影响。

参考文献
1.课本基础工业工程
2.课程生产运作管理和生产运营管理
3.刘丽文.生产运作管理【M】.北京：清华大学出版社，1999
4.季建华。

运营管理【M】.上海.上海交通大学出版社，2003
5.陈心德.现代生产管理学【M】.上海.世界图书出版公司，2002
6.孙维琦.生产与运作管理【M】.北京：机械工业出版社，2004。