工业工程_生产线优化论文正稿

南京工业大学
毕业论文
题目好孩子推车事业部总装生产线优化设计
学生姓名蒋伟伟
学号 28
专业工业工程
班级工程0801
指导教师蒋南云
2012 年 6月10日
好孩子推车事业部总装生产线优化设计
摘要
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。

在大批量生产制造系统中，装配线平衡问题关系到整个生产制造系统的效率。

如何在现有条件下最大限度地提高生产效率，如何均衡各工作站的生产负荷直接影响到工作效率。

论文系统介绍了生产线平衡性对企业流水线的重要性,以及提高流水线负荷率和效率的方法；通过收集大量的相关数据和文件资料，利用工作研究的程序分析法，5W1H提问技术和ECRS四大原则，对ST103拖车生产线工艺流程进行分析和改善解决了工位冗余，生产线不流程的问题。

并根据生产线平衡相关理论对该生产线进行生产线平衡设计。

主要通过提高关键工序的生产能力,以达到消除工序不平衡，消除工时浪费，努力实现“一个流”生产，提高生产效率的目标，令企业在现有条件下使装配线平衡程度得到了提高，为降低生产成本，提高生产效率奠定了基础。

关键词：生产线平衡，瓶颈工序，工作研究
Goodbaby cart division assembly line optimization of the
design
ABSTRACT
The balance of the production line is to make all work carry on equally. It is the technical means and method that make the time of each work possibly close by adjusting the work burden, and it is also the most important method to standardize production process and work. In mass production system, assembly line balance impact the efficiency of the whole manufacturing system. It directly impacts work efficiency that how to balance the work load of each station.
The paper introduced the importance of the balance of the production line on the corporate pipeline, as well as improve the methods of pipeline loading rate and efficiency; use of the work study program through the collection of relevant data and documentation, analysis, 5W1H questions and ECRS four principlesST103 trailer production line process analysis and improvement to solve the station redundancy, production line process. And line balancing theory of the production line, the balanced design of the production line. Mainly by increasing the production capacity of key processes to achieve the elimination of the imbalance of the process to eliminate man-hours to waste, and strive to achieve the production of a stream to improve the production efficiency of the target under current conditions and the degree of assembly line balancing been improved for the reduce production costs, raised production efficiency to the foundation.
Keywords: streamline balancing, Bottleneck process, work study
目录
摘要 (I)
ABSTRACT .................................................................. I I 第一章引言. (1)
1.1 课题来源 (1)
1.1.1 公司概况 (1)
1.1.2 课题介绍 (1)
1.2 课题提出的背景及意义 (1)
1.2.1 研究背景 (1)
1.2.2 研究意义 (2)
1.3 本文的研究内容 (3)
第二章设计理论概述 (4)
2.1 工作研究概述 (4)
2.1.1工作研究的常用分析技术 (4)
2.1.2方法研究的相关技术 (5)
2.2流水线生产理论概述 (6)
2.2.1流水生产的特点 (6)
2.2.2流水线生产的分类 (7)
2.3生产线平衡理论及方法 (7)
2.3.1装配线平衡问题的基本概念 (8)
2.3.2生产线平衡的目标 (9)
2.3.3流水线平衡的设计方法 (9)
第三章 ST103拖车生产线的生产现状 (13)
3.1 总装车间和ST103拖车生产线概况 (13)
3.2改进前的ST103生产线工艺流程分析 (15)
3.3 改进前的生产平衡率分析 (19)
第四章 ST103拖车生产线的平衡改善与设计 (21)
4.1 生产线流程改善分析 (21)
4.2 ST103生产线流程改善后效果评价 (25)
4.3 ST103组装线平衡的必要性和可行性 (26)
4.4流水线平衡改善的原则 (26)
4.5生产线的平衡研究和设计过程 (27)
第五章结束语 (39)
参考文献 (40)
致谢 (42)
第一章引言
1.1 课题来源
1.1.1 公司概况
好孩子集团创立于1989年，是世界儿童用品行业的重要成员之一，是目前中国规模最大的专业从事儿童用品的企业集团。

好孩子集团秉承“健康、智慧、爱心”的理念，以“关心孩子、服务家庭”为宗旨，专业从事儿童用品的研发、制造、分销和零售，为天下家庭提供全系列的母婴用品。

“好孩子”在中国儿童用品行业拥有“中国驰名商标”和“中国名牌”的称号。

“好孩子”关心并陪伴着全球宝宝的健康成长，为每个家庭提供了从怀孕准备期到学龄前各个阶段的科学育儿方案。

“好孩子”为孩子们准备了童车、童床、餐椅、儿童服饰、哺育用品等几千种儿童用品，并为年轻父母们提供了专业育儿网、亲子俱乐部、呼叫中心等全方位、无间隙的服务方式。

1.1.2 课题介绍
本次设计基于好孩子公司总装二厂的ST103拖车生产线。

本设计首先要对生产线中不合理、不经济的工艺的步骤进行分析改进，进而运用生产线平衡方法来解决，生产线的生产能力不平衡的问题，需要达到生产效率提高，生产成本降低的目标。

本设计主要利用基础IE的手法来解决它工序存在浪费、操作不标准的问题以及利用生产线平衡的方法来解决它工序安排不合理，生产平衡率低下的问题。

1.2 课题提出的背景及意义
1.2.1 研究背景
流水生产线这种生产组织方式于1914年诞生于美国福特公司，极大地提高了劳动生产率，大幅度降低了汽车成本。

可以说，是福特发明的流水线揭开了现代化大生产的序幕。

大规模生产的标准化商品一般是一种完全竞争性产品，其生命周期已经处于成熟期，市场趋于饱和，企业要在市场中生存，必须努力降低成本，提高服务质量。

降低成本的有效途径之一就是规模化生产，企业往往通过不断扩大生产规模来获取竞争优势。

在大量生产的情况，流水生产线是一种生产过程的先进组织形式，大批量生产的产品往往采用流水线的形式来达到经济、均衡的效果，流水线的平衡过程就是实现一种劳动生产率、设备利用率和满足市场需求三者之间的平衡的过程。

根据美国有关资料统计，即使在美国这样工业发达的国家，在工业装配生产中，平均有5%-10%的装配时间浪费在平衡延迟中。

所以，多年来流水线平衡问题一直受到人们的关注和重视。

通过广泛调查资料文献，可看到在国内生产线平衡技术的理论研究尚未深入开展，生产线平衡的应用也不是很成熟，平衡技术还没有深入到生产管理中去，由于生产线不平衡引起的效率低下、成本浪费现象十分严重。

因此，生产线的平衡技术在中国企业有很大的市场。

1.2.2 研究意义
“生产线工艺平衡”即是对生产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，它是生产流程设计与作业标准化必须考虑的最重要的问题。

生产线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基础。

增强生产线的平衡性是一种适当提高生产能力的行之有效的思路，是流水线型生产企业所追求的目标，其最高境界是实现“一个流”生产。

实现生产线平衡，实现均衡生产，有利于保证设备、人力的负荷平衡，从而能提高设备和工时的利用率，同时有利于建立正常的生产秩序和管理秩序，以保证产品质量和安全生产；均衡地进行生产还有利于节约物资消耗，减少在制品，加速流动资金的周转，从而降低生产成本；在均衡生产的基础上实现的“单元生产”,提高了生产应变能力。

因此，生产线平衡对企业来说，具有重要意义。

通过对流水线进行不断的改善与更新，在新的环境下发现并解决新的瓶颈，使其在更高的水平上达到新的平衡。

消除流水线生产中不合理、不科学的因素，确定流水生产线的节拍，合理而均衡地组织流水线上各工作地的分工，在不需要投资或很少投资的情况下大大提升生产线的平衡性，增强企业的生产能力，进而提高企业的经济效益，增强企业的活力。

这是本论文研究的重点内容。

结合所研究的装配生产线，通过平衡生产线能够实现以下意义：
（1）对生产线的整个流程进行分析和改进，消除不合理之处，使员工的工作更加舒适，提高作业人员及设备工装的工作效率。

（2）通过对现场布置的改善，在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能力，对应市场变化，实现柔性生产系统。

减少单件产品的工时消耗，减少浪费，降低成本（等同于提高人均产量）。

（3）分析确定生产线中的瓶颈工序，找出原因进行优化、改善，减少工序间的存滞品，使生产过程更加顺畅高效。

（4）根据生产节拍对该装配线进行生产线平衡设计，在现有条件下最大限度地提高生产效率，均衡各工作站的生产负荷。

（5）通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、规划分析、搬运分析、时间分析等全部IE手法，提高全员综合素质，提高工作效率。

1.3 本文的研究内容
在对公司的生产进行全面记录之后，在既定的条件下，不依靠增加投资，不增加工人劳动强度，只通过重新组合生产要素、优化作业过程、改进操作方法、整顿现场秩序等方法，消除各种浪费，节约时间和资源，从而达到产出效率提高，效益增加，生产率提高，生产成本减少的目的。

本文的主要研究内容如下：
（1）首先对ST103拖车生产线现状进行描述，包括布局、生产方式等，收集原始数据。

（2）详细阐述ST103拖车生产线的生产现状，进行问题分析。

然后根据ST103装配线现场实测的结果和严格的考察、记录，运用“5W1H”提问技术分析装配生产线中存在的问题，明确影响生产线不平衡的各种因素，以及各因素之间的相互联系。

（3）运用工作研究中的程序分析等方法，以及“ECRS”四大原则对整个流程进行改进和评价。

（4）具体进行装配线的平衡研究。

按照生产线平衡的实施步骤，找出并解决瓶颈工序，提出改进建议和方法，重新对生产线进行平衡，调整生产节拍，均衡各工位的负荷率，提高生产线效率和生产能力，达到降低成本的目的，并对改进后的生产线进行分析和评价。

第二章设计理论概述
2.1 工作研究概述
工作研究包括方法研究和作业测定两大技术，方法研究着眼于对现有工作方法的改进，其实施效果要运用作业测定来测量，作业测定是努力减少生产中的无效时间，为作业制定标准时间。

在进行工作研究时，一般是先进行方法研究，制定出标准的作业方法，然后再测定作业时间。

两种技术既密切相关、相辅相成，又可以作为两种单独的技术分开使用。

2.1.1工作研究的常用分析技术
工作研究常用的分析技术是“5W1H”提问技术及ECRS四大原则，具体内容分别见表2.1及表2.2。

“5W1H”提问技术是对研究工作及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问，可连续几次提问，从而进一步探讨改进的可能性。

表中前两次提问在于弄清问题现状，第三次提问在于研究和探讨改进的可能性，改进时常遵循ECRS四大原则。

表2.1 “5W1H”提问技术
表2.2 ECRS四大原则的运用示例
2.1.2方法研究的相关技术
本论文运用到了工作研究中的方法研究。

方法研究是以科学的方法和步骤对生产过程中现行作业方法(包含作业程序、操作方法和动作)进行系统地观察、记录、分析和改进，寻求更为简便、有效、安全和经济作业方式的原理和技术。

方法研究包括程序分析、操作分析和动作分析三个层次，具体技术和相应特点如表2.3所示。

表2.3 方法研究的主要分析技术
2.2流水线生产理论概述
所谓流水线生产就是劳动对象按一定的时(节拍)序(工艺规程)通过各个工作站完成工序作业的连续、重复的生产过程。

它把产品专业化的空间组织形式及平行移动的时间组织形式结合为一体，使时空组织先进、合理、有效、完善，每个工作站按产品生产工艺路线的先后顺序排列，产品按规定速度一个接一个像流水一样通过所有工作站而完成所有生产工序，最终转化为成品。

2.2.1流水生产的特点
所谓流水生产是指生产对象按照一定的工艺路线顺序地通过各个工作地，并按照统一的生产速度(节拍)完成工艺作业的连续的、重复的生产过程。

它一般具有以下特点：（1）工作的专业化程度高。

在流水生产线上固定生产一种或几种制品，作业分工很细，因此每个工作地仅固定地完成一道或几道工序。

（2）生产按照节拍进行。

所谓节拍就是流水线上出产相邻两件制品的时间间隔。

一般而言，要求每道工序都按节拍生产。

（3）工艺过程是封闭的。

即劳动对象在流水线上从头到尾接受连续的加工，中间不接受线外加工。

（4）组成流水线的各工地(设备)按工艺过程的顺序排列，生产对象在工序间做单向移动。

（5）工作地之间有传送装置联结。

生产对象如同流水般地从一道工序流向下一道工序，消除或者最大限度地减少了劳动对象的等待加工时间或设备加工的间断时间。

具有上述特征的生产线才是流水生产线。

在流水生产条件下，生产过程的连续性、并行性、比例性、节奏性和密封性都很高，所以它具有比其他生产组织形式都高的生产效率和其他一些优点[1]。

2.2.2流水线生产的分类
根据产品特点、产量大小，装配生产方式大致可分为以下几类：
（1）单人单产品式。

一个人完成一件产品，操作者要完成所有作业。

这种装配方式操作者对作业不易熟练，装配周期长，生产管理较混乱。

（2）单产品固定式。

将基础件放在特定的位置上，按规定的顺序将其他零部件或总成与基础件连接和固定，最后形成产品。

这种方式适用于单件生产的产品，如飞机、船舶、大型锅炉等。

（3）多产品固定式。

将若干个相同的基础件固定在特定的位置上，每个或每组工人按规定的顺序分别对每个产品完成相同的作业，最后完成产品装配。

这种方式适用于批量不大的重型汽车等。

（4）自由流水式。

产品在装配过程中，不遵守严格的节拍，工位间可以积存在制品，以防止工位之间由于装配速度不同而造成的等待现象。

这种方式具有一定的柔性，但在制品数较多，一般用于小型产品或某些产品的总成装配。

（5）连续传动流水式。

装配件在装配过程中随传送装置一起处于运动状态，工人在各自的工位上在节拍时间内完成该工位所规定的作业内容，接着完成下一个装配件的相同作业内容。

这种方式适用于大批量生产，如大批量生产的轿车、载重车、摩托车等。

（6）间歇传动流水式。

工人进行装配操作时，传送装置及装配件不动，在所有该工位的作业都完成之后，传送装置带着装配件移动一个工位。

这种方式适用于批量不大、节拍较长的装配生产，如批量不大的各种车辆等。

（7）分组式。

按照产品构成，分成若干个装配组，在装配组之间可设置在制品，用来消除由于各装配组的装配速度不同而造成的等待现象，使装配生产均衡地进行。

每一装配组可视具体情况组成各种形式的装配线。

这种组织形式便于管理，在生产上具有一定的柔性，已受到了普遍重视。

另外，按一条装配线上所完成的产品类型数量可分为：单产品装配线、多产品装配线和混产品装配线。

单产品装配线只装配一种产品；多产品装配线装配多种产品，各种产品的投产间隔较长；混产品装配线，装配多种产品，各种产品的投产间隔较短[3]。

2.3生产线平衡理论及方法
流水生产线平衡就是将所有作业单元分派到生产线各个工作站，使每个工作站在工作周期内都处于繁忙状态，以完成最多的操作量，从而使各工作站未工作时间(闲置时间)最少。

装配线平衡就是为了解决由于工序间节拍不一致出现瓶颈，造成的无谓的工时损失和大量的工序堆积即存滞品，严重的还会造成生产中止等问题而提出的一种手段与方法，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，以使生产线能顺畅活动。

2.3.1装配线平衡问题的基本概念
装配线平衡问题具体可以描述为:装配某一产品或者产品的某一部分包括一系列的工序，其中某些工序之间存在时间先后顺序的约束关系，给定节拍时间CT，在满足先后顺序约束以及一些其它约束的前提下，如何分配各个作业工序，使得需要的工作站最少，并使各工作站的最大作业时间不超过节拍时间、分配到各个工作站的作业的总时间尽可能相等。

接下来，解释几个解决装配线平衡用到的名词。

工作地：为了完成某一产品的各道工序，在装配线指定一个工作位置，工人在其中进行操作，这个工作位置就是工作站。

工位：操作者为了完成指定作业在装配线上的作业位置。

作业元素：不能再分的或最小的作业单元。

作业元素时间：完成一个作业元素所需要的工作时间。

工位时间：完成分配给一个工位的全部作业所需时间。

空闲时间：指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。

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。

工位空闲时间：在节拍内完成分配给一个工位的全部作业后所剩余的时间，它等于节拍减去工位时间。

总作业时间：从产品的整个装配流程来说，装配出一个产品所需要的时间，即装配一个产品的所有作业元素的作业时间总和。

总空闲时间：整个装配过程中，所有工位空闲时间之和。

节拍：从整个生产装配线来说，节拍是指装配线在稳定生产的情况下，连续完成相同的两个产品（或两次服务，或两批产品）之间的间隔时间，即指完成一个产品所需的平均时间。

节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。

瓶颈：通常是指一个流程中生产节拍最慢的环节。

流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。

更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。

例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、原材料不能及
时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。

瓶颈还有可能“漂移”，取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。

平衡率：指装配作业分配给各个工作地的平均程度，一般用来直接衡量装配线平衡的好坏标准。

平衡效率：总作业时间与工位数乘以节拍的百分比，用AE表示，有AE=T/(N×C) ×100%。

后续作业：从该作业出发沿着装配优先顺序图上所有路径前进直至终点所遇到的所有作业。

先行作业：从该作业开始逆路径方向而行直至起点所遇到的所有作业。

装配优先顺序图：给出一个产品装配过程的可能步骤之间明晰的内在逻辑关系。

2.3.2生产线平衡的目标
生产现场的改善与革新永远围绕着质量、效率、原料消耗(成本)这几方面进行，而效率改善的核心即是消除工序不平衡，消除工时浪费，实现“一个流(One Piece Flow)”生产，对生产线平衡就是围绕这样一个目标而展开的[8]。

2.3.3流水线平衡的设计方法
制造业的生产线经过作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。

为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。

因此，需要对生产工艺进行平衡。

要进行流水线平衡，应在一定的改善原则的基础上首先解决好四个基本问题，然后再进行平衡设计。

（1）应解决的四个基本问题
1）确定流水生产线上的基本作业并制定相应的作业标准。

一条流水线由若干个工位组成，一个工位由若干个作业组成，一个作业由若干个动作组成，一个动作由若干个动素组成。

对原有作业内容，应用方法研究对整条流水线努力加以改善，使流水线上的工序和操作趋于合理。

同时，采用作业测定方法确定流水线上所需各工序基本作业的标准时间，使流水线达到最优化。

2）确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图。

根据产品结构、零部件的相互位置与各种空间限制，确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图。

基本作业顺序图是一种网络图，是产品本身对装配生产的基本要
求。

在流水线平衡设计过程中，无论对基本作业进行何种组合，都不能破坏该图所规定的作业顺序。

3）确定流水生产线的循环时间（节拍）。

在确定了流水线上所需各工序基本作业的标准时间的基础上，根据产量要求确定流水生产线的循环时间（节拍）。

4）将基本作业按一定的准则分配到各工位。

在工艺与技术的约束下，按流水线的节拍要求，为每个工位分配作业任务，使它们的负荷尽可能地充分而均衡，使各工位的操作时间不超过循环时间，并且基本保持一致（平衡），以使每个工作地在节拍内处于繁忙状态，完成最多的操作量，减少工时损失，从而使各工作地的闲置时间最少，实现均衡生产[2]。

（2）生产线工艺平衡的改善原则和方法
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。

实施时可遵循以下原则和方法：
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）将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序。

3）增加或减少各作业员，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。

5）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[10]。

（3）单品种流水线平衡方法
实现流水生产，首先必须制定标准的工作程序和标准的操作方法，即进行方法研究，使流水线上的工序和操作趋于合理，然后采用一定的作业测定方法确定流水线上所需各工序的标准时间。

在此基础上进行流水生产线的平衡。

主要内容是确定流水生产地节拍，然后按节拍确定工作地数目并向工作地分配工序任务。

生产线平衡要解决的问题就是将所有工序任务分派到各个工作地，以使每个工作地在节拍内处于繁忙状态，完成最多的操作量，从而使各工作地的闲置时间最少，实现均衡生产。

1）确定流水生产的节拍。