工业工程本科毕业设计（论文）-天津三电汽车空调有限公司成品组装生产线现状分析和改善.doc

本本科科毕毕业业论论文文 第i页 共 页 目 录 1 绪论1 1.1 研究的目的及意义1 1.2 研究的主要问题2 1.3 预计要求和关键技术3 2 理论基础4 2.1 ie 基础理论.4 2.2 流水生产线平衡理论6 2.3 保证质量要求8 2.4 jit 生产方式.9 2.5 双手作业分析10 3 公司简介11 3.1 集团简介12 3.2 企业文化12 3.3 天津三电厂区布局简介12 3.4 成品组装装配线生产现状分析12 4 成品组装生产流程优化方案实施17 4.1 工序节拍平衡改善的步骤17 4.2 确定组装工序的工时17 4.3 生产线平衡改进21 本本科科毕毕业业论论文文 第ii页 共 页 5 改善后的效果及评价29 5.1 改善后的效果29 5.2 效果评价30 结 论32 致 谢33 参 考 文 献34 本本科科毕毕业业论论文文 第1页 共 34 页 1 1 绪论绪论 人类社会进入 21 世纪，面临着全球经济一体化，2001 年 12 月 11 日中国加入 wto（世界贸易组织） ，意味着中国所有企业都将面临来自全球同类企业的竞争，在国 际市场和外来产品技术迅猛的冲击下，所有企业都面临着改革，通过加强管理和技术 革新来提高自身的综合竞争能力。目前面临着全球产销一体化的企业，在流水线的生 产模式下，怎样提高设备利用率，减少工序间的在制品，平衡生产线，消减库存，提 高生产线的整体效率， ，以及追求同步化生产和消除生产流程中的问题越来越受到重视， 企业生产中通常用平衡率这一量化的指标来评价一条流水线平衡性的高低.它在某种程 度上决定着企业设备的利用率，并限制着生产线生产能力的提高。论文通过对装配生 产线的研究，结合自身企业产品的特点，对现有生产进行了改善，说明了现有工业工 程技术在生产流程优化中的作用1。 首先，本文叙述了生产与运营管理理论及影响生产流程平衡的要素，同时根据工 业工程基础理论定义了改善生产流程中的问题。对于本文所讨论的生产线的多种工序， 通过分析现状，找出了问题所在：工时量测不合理；有明显的瓶颈工序存在；人机利 用率较差；作业工序安排不当。然后根据生产线平衡的步骤及方法，及学习曲线的理 论，重新确定了工时；并按照工序节拍均衡的原则，通过对工业工程理论中 ecrs 及人 机操作分析方法的运用，调整了工序内容，使各工序节拍趋于一致，且精减了部分工 序，节省了人力，设备成本，并使生产能力得到了提高。应用 ie 技术，通过精益生产 实施、精益工作站设计、标准工时建立和全面的生产流程优化以提高生产。 1.11.1研究的目的及意义研究的目的及意义 现如今，经济全球一体化，企业竞争面临全球同类行业，但我国经济起步较晚， 在全球经济浪潮的冲击之下，国内企业产生了一个技术革新、控制成本的新浪潮，尤 其在全球经济危机的前提下，所有企业效益降低甚至有些企业倒闭，更加凸显了改革 的重要性。而工业工程作为一个降低成本、提高质量、提高生产率和经济效益的行之 有效的管理技术也越来越凸现其在企业中的重要性。工业工程以其系统、整体、综合 三个特点，改善工业企业宏观管理，优化企业生产过程，在企业内部建立起以生产系 统为基础、以物流系统和信息系统为主要内容的高效生产系统，为企业管理整体优化 提供一整套切实可行的理论与技术方法。工业工程技术方法的应用，能有有效的消除 本本科科毕毕业业论论文文 第2页 共 34 页 不必要的浪费，比如：时间的浪费，不必要的工序，搬运的浪费，等待的浪费，物料 的浪费，管理的浪费等。同时正是因为这些浪费提高了企业的生产成本，降低了企业 的竞争力。同时工业工程的应用能够大幅度的提高企业的生产效率，提高设备以及工 时的利用率，这主要表现在生产线的平衡上。生产线平衡程度是衡量产线工序水平的 一项重要指标，最能反映企业的综合管理水平。一个较完善的流水线（即平衡的流水 线）各个生产工位的作业时间应尽量趋于完全一样，使各个工位的生产节拍相同，即 产生作业负荷均衡，而节拍又是生产效率的一个表现。均衡的工序节拍，有利于保证 设备、人力的负荷的平衡，从而提高设备和工时的利用率，建立正常的生产秩序和管 理秩序，进而保证产品的质量和生产的安全。而且线平衡还能提高材料的利用率，减 少人力、能源的浪费，提高员工的素质，提高产品的合格率，减少在制品，加速流动 资金的周转，从而降低生产成本、提高企业的利润。 由于中国汽车行业的技术引进或与外国汽车行业的合作，在经济危机的大背景下， 销售额稳中有升，再加上国家促进消费拉近内需的政策的影响下，中国汽车行业在经 济危机中却出现了春天般的发展态势。俗话说，一业兴百业旺，与汽车业相关的产业 也在其带动下有所发展。4 天津三电汽车空调有限公司作为一个以汽车空调的生产为主营业务的公司，与国 内外多数汽车厂商有合作关系，如：保定长城，东风二汽，天津夏利，上海大众，浙 江吉利等。在销量不断上升的前提下，企业却忽略了本身竞争力的提高，导致其产品 质量下滑，管理混乱，成本控制困难，生产效率降低，产品合格率降低等诸多问题。 这也是许多企业都面临的问题，正是因为这些原因，引进工业工程方法与技术对公司 进行管理和改善显得尤为重要。 1.21.2研究的主要问题研究的主要问题 天津三电汽车空调有限公司（下简称三电）赛达厂区成品组装生产线自动化程度 较低，需要大量人工操作流程，存在大量瓶颈工序，制约着车间的产能。本文运用生 产与运营管理理论，对三电成品组装生产线生产流程存在的问题进行进行剖析。 1.2.1 生产线设备布置问题 在生产现场存在较多物流上的浪费，究其原因就是设备布置的不合理。物料长距 离的搬运或重复性的搬运都需要耗费大量的人力、物力和时间，造成工时的浪费、工 序上产品的积压，以及后续工序生产的停滞。总结成产过程中遇到的各种问题，由此 本本科科毕毕业业论论文文 第3页 共 34 页 针对企业设备布局进行综合性的分析，并对设备布局做出改善，消除不增值的搬运活 动，减少搬运的次数，缩短搬运的距离，从而才能提高作业能力，最终制定出完善的 布置方案。 1.2.2 作业方法和作业测定问题 寻找不合理的地方，利用 rcse（消除、合并、重排、简化）的方法步骤对不合理 的地方改善，改善操作方法和动作，为流程改善提供理论上的依据。对员工的操作方 法进行分析，减少不必要的动作，并对工时进行测量，用模特排时法进行理论上的用 时设定以及放宽，从而经济的使用人力。 1.2.3 瓶颈工序产能问题 怎样优化瓶颈工序的产能，如何对特殊工序进行分解、改善。可以提高整体作业 能力。 1.2.4 准时生产问题 怎样消除浪费，降低库存，提高生产效率。以解决车间内生产能力不平衡、柔性 差、操作方法不标准、存在浪费、存在瓶颈工序等问题。 1.31.3 预计要求和关键技术预计要求和关键技术 工业工程的目的就是使生产系统中投入的要素得到充分利用，降低成本，保证质 量和安全、提高生产率，获得最大效益。也就是说，通过研究、分析和评价，对人机 系统（人、机、料、法、环）进行再设计，将各个组成部分恰当地综合起来，从而将 原系统改善，以实现生产要素合理的配置，优化流程，保证安全、优质、准时完成任 务的同时在成本、能耗上降到最低。 本文充分利用 ie 的基本方法进行优化：在作业研究方面，通过 5w1h（why,what,who,where,when,how）作业研究方法和 ecrs 即取消合并重排 简化的分析方法，对瓶颈工位进行优化；通过时间和动作分析以及现场管理等经典理 论，结合 hvac 的实际情况进行分析和改善。通过对流水线上各工位工时的测量，对工 时定额重新核定，确保准时生产，杜绝浪费、降低企业成本。在产能瓶颈问题的分析 中，对个别产能不足的瓶颈工位，应用生产线平衡方法，对其工序中存在的问题逐一 剖析，找出造成瓶颈的根源，有针对性的改善。 本本科科毕毕业业论论文文 第4页 共 34 页 2 2 理论基础理论基础 2.12.1 ieie 基础理论基础理论 工业工程(industrial engineering，即 ie)思想最早是由科学管理之父泰勒在 20 世纪初提出的，它是以人，物料，设备或设施，能源和信息组成的集成系统为主要研 究对象，综合应用工程技术，管理科学和社会科学等知识，使其达到降低成本，提高 质量和效益的目的，同时为科学管理提高决策依据5。 它是将人，机，料，法及环境等生产系统要素进行优化配置，对工业等生产过程 进行系统规划与设计，评价与创新，从而提高工业生产效率和社会经济效益的专门化 的综上所述技术，且内容日益广泛。新时期的 ie 是一个以制造为中心，基于现代科学 技术，特别是信息，网络和计算机应用的综合技术。它是利用人因学，社会科学，自 然科学，管理科学，行为学，组织学和伦理学的观念以及高度发达的通讯与效能技术 和方法交互渗透去实现基目标。其特征是实践性，工程性，社会性，创新性。 以工业工程为主的生产线平衡技术分方法研究和作业测定两类，该技术的优点是 使企业在不增加投资或减少投入的情况下，对生产过程的作业程序，作业方法，物料 配置，空间布局及作业环境等方面的改善，达到平衡生产线并进而提高生产力，提高 经济效益的目的。 2.1.1 方法研究分类 程序分析：整体性制造过程各作业运用剔除，合并，重排与简化使之合理化。 操作分析：是对某部分的作业分析操作者的作业方法，或与机器的关系达到改善 作业方法，降低工时消耗，提高设备利用率。 动作分析：对操作者细微身体动作进行分析，删除其无效动作，提高生产效率。 程序分析、操作分析和动作分析分别按从宏观到微观、从粗略到具体的步骤介绍 生产线平衡的实施要点和实务，可为生产线的改进提供指导。 2.1.2 程序分析的四大原则： ecrs,即：删减(eliminate)、合并(combine)、重组(rearrange)、简化(simplify)， 用于生产过程的优化。使用较少的人数和较短的时间，谋求作业负荷均和作业人员的 舒适性，如表 2-1 所示。 本本科科毕毕业业论论文文 第5页 共 34 页 表 2.1 程序分析四原则 改善原则目的事例 排除 eliminate 排除浪费 排除不必要的作业 合理布置，减少搬运。 取消不必要的外观检查。 组合 combine 配合作业 同时进行 合并作业 把几个印章合并一起盖。 一边加工一边检查。 使用同一种设备的工作，集中在一起。 重排 rearrange 改变次序 改用其它方法 改用别的东西 把检查工程移到前面。 用台车搬运代替徒手搬运。更换材料。 简化 simplify 连接更合理 使之更简单 去除多余动作 改变布置，使动作边境更顺畅。 使机器操作更简单。使零件标准化，减少材料种 类。 2.1.3 作业测定 定义：决定一位合格适当而有良好训练人员，在标准状态下，对一特定的工作， 以正常速度操作所需时间之方法。 目的：制定标准时间,改善作业系统,制定最佳作业系统。对工作时间的研究,用于 安排生产工艺流程,适当的科学方法,可使工业工程人员快速且准确地把握生产工时,并 进行适当的工序分布,以适应企业生产的需求。 实际测量时操作者可能偏离正常速度，因此应根据实际操作过程考虑操作人员的 评比。确定作业评比系数常依靠有经验的监工对操作者的表现作出评价。 即： 正常时间观测时间评比系数 式(2.1) 在连续观测过程中，操作者偶而会发生一些干扰性的中断使操作时间增加；标准 工时应将干扰或中断所影响之时间，给予宽放加入正常时间。宽放时间是作业者个人 自然需要,疲劳和合理的延迟所需时间,它可以作为绝对量直接加在经过修正的作业时 间上,也可以采用系数的形式,乘以作业时间然后附在其上。2 宽放率（%）（宽放时间/正常时间）100% 本本科科毕毕业业论论文文 第6页 共 34 页 标准时间正常时间1+宽放率 观测时间1+评比1+宽放率 式 （2.2） 2.22.2 流水线生产平衡理论流水线生产平衡理论 2.2.1 术语定义 a)工位: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,这个位置即称为工位。 b)工步:将操作划分为一个一个操作单元,这些操作单元一般不能再分。 c)总作业时间:从产品整个装配流程来说,装配一个产品需要的时间,即装配一个产 品所有作业工序的作业时间总和。 d)先后顺序约束:作业元素之间加工的先后顺序。在装配线的作业分配中,当且仅 当一个作业元素的所有前作业元素被分配完毕,这个作业元素才能被分配6。 e)节拍:是流水线生产最重要的工作参数。节拍指流水线上连续生产两个相同在制 品的间隔时间,它表明流水线生产速度的快慢或生产率的高低7。运用生产节拍的概念,将 作业划分为数个工作站,每一个工作站要完成的工作由多个作业基本单元组成,使每个 工作站在节拍内都处于繁忙状态,以完成规定的操作量,从而使各工作站的闲置时间最 少,作业达到平衡,效率较高3。生产线各站作业的不平衡,会造成无谓的损失外,还会 造成大量半成品的堆积,严重时甚至会造成装配线的中止。要使产线能够顺畅高效率地 运作,就必须使各站的负荷均衡化,即尽量使分配到各站作业总时间相等,避免或尽量减 少等待时间。生产线的平衡状况反映了生产组织是否合理,这与产品的产量,质量及成 本皆有很大关系。生产线节拍的公式定义如下 生产线节拍=每天的生产时间/每天的计划产量 式 （2.3） 目前,对于装配线平衡的研究主要分为以下 3 个方面： (1)给定装配线的最小节拍,求最小工作站数,通常在装配线的设计与安装阶段进行； (2)给定装配线的工作工序数,使装配线的节拍最小,对已存在的生产线进行调整优 化； (3)在装配线的工作站数和节拍得到优化确定的条件下,均衡工作站上的负荷,给工 本本科科毕毕业业论论文文 第7页 共 34 页 作人员一种公平感12。 2.2.2 生产线平衡定义 又称工序同期化,是对于一定生产节拍下的装配线,所需工序的工作地与作业人员 数量最少的方案。生产线平衡是衡量生产线工序水平的重要指标之一,生产平衡率越高,则 产线发挥的效能越大。 生产线平衡率=各工序时间总和/(ct工序数)100% 式(2.4) ct：生产线工序中最大标准工时,即生产线节拍根据定义可以看出,生产线平衡需 满足以下两个条件： a)生产线节拍工序时间 b)(生产线节拍-工序时间)最小 2.2.3 生产线平衡原则: a)调整作业元素组成各工序的作业时间不超过生产线节拍,又不违反工序先后顺序,并 使工序数目尽可能减少。 b)各工序损失时间尽可能少,且较均匀,使装配时间损失率最小。 2.2.4 线平衡的效果评价 装配线平衡效果主要是以平衡延迟(balance delay)指标(用 bd)来评价,又称时间 损失系数(用 l 来表示),平衡延迟是一件在制品在流水线上的总空闲时间与它自始至 终留在装配线上的总时间之百分比值。如下列公式(1)： bd=(nc-t 总)/(nc)100% 式(2.5) 式中,n工位数,c理论节拍,t总总工作时间8. 对于 bd 的值,有以下三个区间的评定结论,如表 2.2 所示， 表 2.2 装配线平衡效果优劣的评判标准 平衡延迟结果评判结果(装配线) bd10% 优 10%bd20% 良 bd20% 差 由上,平衡率为 =1-bd, 式(2.6) 代入(1),则为 =t总/(nc)100% 式(2.7) 本本科科毕毕业业论论文文 第8页 共 34 页 2.2.5 影响生产线平衡的要素 a)工序的作业内容 工序的作业内容是按照工艺的要求定义,在指定的工作工序需完成的工作内容。任 务的多少会直接影响到完成作业的时间。 b)操作者的技术水平 不同作业人员因为知识背景,经验积累及个人身体状况的差异,即使是相同的工序 内容,操作技能会有不同,从而会使测试时间产生差异。 c)工序设备的生产能力 设备在一定时间内装配产品数量的能力及设备本身的开工率,即代表了其生产能力。 同样的工序内容,由不同型号的设备来完成,可能会存在数量及品质的差异；而在流水 线作业条件下,由于设备不良,在处理不当的情况下,有可能使整条流水线都停产。 除了以上三点,其它如物流的安排,原料的品质,设计的因素也会影响线平衡。 2.32.3 保证质量要求保证质量要求 观测异常值分析： 美国机械工程协会（sam）对异常值定义为：“某一单元的秒表读数，由于一些 外来因素的影响而超出正常范围的数值” 。时间观测值内参杂有非机遇性原因异常 值时，必须摒弃该异常值；评判异常值最适当之方法是借用质量管理的x- 控制图 。 设对某一操作单元观测 n 次，所得时间为：x1,x2,x3xn,则: 平均值 x, x=（x1x2x3.xn）/n = xi /n 式 (2.8) 标准差 , = (xi-x)2 /(n-1) , 式(2.9) 其中,（i=1n）以表示,正常值为 x3 内的数值,超过则为异常值。剔除 了异常值后，每一操作单元所有时间值的算术平均数，即为该单元的平均操作时间。 可以用x- 控制图的分析手法来评估所量测的工时,确认生产制程中出现的异常， 并经行分析。 本本科科毕毕业业论论文文 第9页 共 34 页 质量控制中心值 =xi/n， x 质量控制上限 ucl=x+3， 式 （2.10） 质量控制下限 lcl=x-3, 式 （2.11） 超出控制上限及控制下限的值为异常的数据，需对此进行单独的分析。有点子逸出 控制界限之现象此种称之为”不稳定型”如以下图 2-1 所示。 图 2.1 管制界限图 2.42.4 jitjit 生产方式生产方式 均衡化生产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 jit 是 英文 just-in-time 的缩写,中文译为准时化生产制,又称无库存生产方式、零库存或者 超级市场生产方式。jit 是使制造业达到优秀的一种哲理，其基本点是有计划地消除所 有浪费，持续不断地提高生产率。这贯穿于生产最终产品所需求的所有活动之中。它 包括了从工程设计到发货的整个过程以及从原材料到成品进行转变的各个阶段，自始 至终强调零库存，即只在需要时才有必要的库存；以零缺陷为目标改善产品质量；通 过减少准备时间、队列长度和批量缩短提前期，改进操作过程，并且以最小成本来实 现这些目标。从广义来说，jit 可应用于各种类型的制造业。车间任务型、流程式以及 大批量重复生产型的企业均可应用。 2.4.1 均衡化生产 生产均衡化是实现 jit 生产方式的业时间尽可能相近的技术手段和方法。均衡化 生产的核心即是消除工序不平衡，消除浪费，实现“一个流”的生产。 本本科科毕毕业业论论文文 第10页 共 34 页 用看板管理控制生产过程，生产的均衡化是最重要的前提条件。后工序在必要时 刻从前工序领取必要数量的必要零部件。在这样的生产规则之下，如果后工序取料时， 在时间上、数量上和种类上经常毫无规律地变动，就会使得前工序无所适从，从而不 得不准备足够的库存、设备和人力，以应付取料数量变动的峰值，显然这会造成人力、 物力和设备的闲置和浪费。 2.4.2 标准化作业 标准化作业是实现均衡化生产的一个重要前提。根据标准作业时间，生产现场的 管理人员就能够确定在各生产单元内生产一个单位制品或完成产量指标所需要的作业 人数，并合理配备全车间及的作业人员。根据标准化作业的要求，所有作业人员都必 须在标准作业时间之内完成单位制品所需要的全部加工作业，并以此为基础，对作业 人员进行训练和对工序进行改善，对绩效进行考核。 2.52.5 双手作业分析双手作业分析 2.5.1 双手作业分析的含义 生产现场的某些作业以工序的操作过程为研究对象，详细观察和记录其过程，重点 是了解双手如何进行实际操作，成为双手作业分析。 2.5.2 双手作业分析的特征 （1）双手作业分析的主要对象是作业者的双手； （2）双手作业分析是借助于双手作业图进行分析； （3）双手作业分析简单明了，谁是随地都可以记录分析，清楚地反映出动作是否符合 动作经济原则。 2.5.3 双手作业分析的作用 （1）研究双手的动作及平衡，左右手分工是否恰到好处； （2）发掘“独臂”式作业； （3）发现伸手、找寻以及笨拙而无效的动作； （4）发现工具物料、设备等不合适的放置位置； 本本科科毕毕业业论论文文 第11页 共 34 页 （5）使动作规范化，并据此拟定作业规程，为编制标准化作业指导书提供参考。 本本科科毕毕业业论论文文 第12页 共 34 页 3 3 公司简介公司简介 3.13.1 集团简介集团简介 图 3.1 集团简图 天津三电汽车空调有限公司是与日本三电株式会社合资，集开发、生产、销售为 一体的微通 道换热器及其组件、汽车空调系统制造商。公司坐落于天津市西青经济开 发区赛达二大道 8 号，始建于 1994 年，注册资金 1780 万美元，投资总额 2300 万美元， 占地面积 54428，其中包括国际一流水平的现代化实验中心。目前，公司生产能力 汽车热交换器 150 万台、汽车空调系统 50 万套。 公司合资十年来，在日本三电的支持下，一直致力于汽车空调系统及换热器的研 发与制造。公司拥有一批经验丰富的工程师， 关键岗位的技术人员和操作人员均被派 送到日本总部进行研修。公司的主要生产及实验设备均从英国、美国、日本等国进口， 能根据客户的不同需求进行产品开 发、实验及生产。至今已生产微通道换热器 200 万 台。优质的产品性能和良好的售后服务为公司在汽车空调市场上赢得了极高的信誉。 基于在微通道换热器应用方面的经验，考虑今后环境方面变化影响，公司从 2006 年开始研究汽车空调全铝换热器技术在家 用、商用空调方面的应用。我们认为应用铝 代铜技术产品与传统铜管铝翅片式相比，有如下优势：1）制冷剂使用量减少，绿色环 保，低碳排放；2）换热性能提高； 3）空调系统体积缩小，进而降低物流运输费用 4）风扇体积缩小，降低噪音； 5）空调能效比提高；鉴于以上优势，我们看到了铝代 本本科科毕毕业业论论文文 第13页 共 34 页 铜技术在家用、 商用空调应用的前景，致力于通过广泛推广应用全铝平行流换热器为 环保事业、低碳经济贡献自己的力量，同时我司也可以在此过程中逐步成长。目前我 司已 经与多家世界知名空调制造商签订了开发协议。 用于家用、商用空调微通道换热器的具有国际先进水平的生产线已于 2010 年 4 月 调试完成。该生产线具备生产大型商用平行流换热器芯体的能力。 天津三电致力于通过微通道技术革新，为客户提供创新、可靠、节约成本的解决 方案，满足终端客户对节能、环保产品的追求。 3.23.2 企业文化企业文化 企业宗旨：有品质才有市场，有改善才有进步 企业使命：用心工作，生产好空调 核心价值观：责任、效率、务实、质量 核心理念：每个人都是公司的一部分 实事求是，改善发展 3.33.3 天津三电厂区布局简介天津三电厂区布局简介 图 3.2 三电厂区布置 3.43.4 成品组装装配线生产现状分析成品组装装配线生产现状分析 3.4.1 生产线布局简介 hvac1 生产线的布局图（俯视）及实际图如下： 本本科科毕毕业业论论文文 第14页 共 34 页 操作台 1 物料台 1 操作台 2 操作台 3 操作台 4 物料台 2 物料台 操作台 9 4 操作台 5 操作台 6 操作台 7 物料台 3 图 3.3 hvac1 俯视图 图 3.4 hvac1 实际图 人 人人 人 人人 人 人 人 零件 区 传送带 检测室 本本科科毕毕业业论论文文 第15页 共 34 页 3.4.2 产品类型及主要流程简介 安装鼓风机 领料 贴海绵并检查 检验、插 线 领料 扣盖 检验密封度 插挡风板 插芯体 摇臂安装与圆盘 自检 安装马达 3 领料 扣盖 检验密封度 摇臂安装与圆盘 自检 安马达 1、2 安暖风芯 自检 插挡风板 零件线下预加工 安装封口 组装 自检 自检 检查及贴标 包装 入库 图 3.5 123 空调流程图 本本科科毕毕业业论论文文 第16页 共 34 页 上图为 123 型号空调的主要生产流程（图 3.5） ，成品组装流水线 havc1 主要生产 两种型号产品，分别是适用于低档汽车的 121 中适用于中档汽车的 123。由于低档汽车 空调 123 型号生产流程比较简单，存在问题较少，以下以 123 型号空调为例进行介绍 和流水线分析改善。 hvac1 生产线生产两种型号的产品，而其中的 123 型汽车空调在该厂生产的汽车 空调中具有是典型的代表性机型。其产品特点是功能完善，制造程序复杂，质量要求 高，但体积较大。123 产品的组成主要有：两个机箱，马达，鼓风机，暖风芯，蒸发器， 冷风芯。每个单品在完工以后都必须经过功能测试，并由质检部抽检，是比较典型的 流水组装线，其基本特点有： a)每个班次每天生产线上都是一种产品，极少在工作进行中更换产品，而且生产 过程持续、重复，最大限度的提高了生产效率，避免更换产品时工人和设备的加工间 歇； b)每个工序的专业化程度很高，严格按照单向运输路线生产移动，每个工序固定 完成若干个规定的步骤； c)生产有固定的节拍，过程连续，节奏性很高，避免了工人消极怠工； d)流水线上各工序的工作量以及工时大致是平衡的，是生产均衡进行； e)手工作业与机械加工并存，使生产线的灵活性大大提高，更适应产品的更换； f）长时间重复、单调作业，前工序推动后面工序，操作工心里压力较大。 3.4.3 生产流程中存在的主要问题 公司的生产实行的是拉动式生产，根据市场需求的订单量安排生产任务，制定生 产计划,成品组装有四条组装测试线。随着生产的进行,降低成本就逐渐成为公司车间 的改善重点,减短工时,提高生产线平衡率,提升产量,精减人力是改善的途径。通过运 用方法研究的程序分析,作业分析和动作分析的理论及作业测定方法对成品组装装配线 体进行了较详细的调查研究,发现了生产线主要存在以下几点问题： a)组装线的工序节拍不平衡 123 型号汽车空调在历经一年多生产，在生产过程中不断调整，尽管大多数工序的 节拍已经非常接近，但是仍有一些工序的节拍与生产线的节拍有很大差距，当产量不 高时，这些矛盾还凸显不出来，但是随着产量的增加，越来越凸显出这个问题，有些 工序无法完成生产计划的产量，导致整个流水线完不成计划任务，但还有些工序存在 本本科科毕毕业业论论文文 第17页 共 34 页 着生产能力的富余。 b)员工动作不规范 123 生产流程各个工序一套标准作业方法，都是由老操作工总结出来的经验，而且 操作工的更替时不经培训，由操作工教授没有经过专业培训，使得工序工作人员的操 作存在很多问题，而且操作工文化程度偏低、流动性大，制约着生产的产量和质量。 尤其是 123 型号汽车空调的摇臂安装工位，要安装十一个零件，还要涂抹润滑油，最 后进行自检，工序操作比较复杂，质量要求比较高，操作难度也比较大，再加作业方 法不标准严重影响生产线的正常运行，影响流水线的平衡。 c)操作工情绪不高，影响工作效率 因为流水线各工序分工内容较细,且每个工位的作业内容比较单一,工作任务大， 操作工长期重复单一的动作，身体容易产生疲劳、心理易产生厌倦,从而导致工作效率 下降，增加成本。 本本科科毕毕业业论论文文 第18页 共 34 页 4 4 成品组装生产流程优化方案实施成品组装生产流程优化方案实施 4.14.1 工序节拍平衡改善的步骤工序节拍平衡改善的步骤 按照生产线平衡理论并结合 123 机型实际生产状况,确定改善步骤如下： 1)确定现有生产线的节拍 按照作业测定理论要求,重新测定生产线的节拍以及各工序的作业时间,并分析计 算确定各工序的作业时间。 2)调整工序作业内容 将统计计算的数据进行分析，对各个工序的工作内容进行重新分配，调整不合理 的地方，是各个工序的工作量均衡，缩短原瓶颈工序与其它工序的节拍差异。 3）对测试段的人数进以及现有人员分配方式进行分析,制订人员数量。 4）其它调整措施 根据车间的实际情况,采取必要的措施,提高操作人员的工作积极性,以间接地提升 工作效率和产品质量。 4.24.2 确定组装工序的工时确定组装工序的工时 4.2.1 工时的测量及计算 通过对 hvac1 生产线的了解，对其生产过程进行观察和记录，为了保证数据的精 确，对其各个工位测量了 10 次，得到了以下的数据： 表 4.1 123 空调生产流程各工位时间测定 次数 工序 12345678910 扣盒 58.2 60.348.552.458.959.057.256.759.5 59.2 摇臂安装 87.286.987.8 896850886862842876865 安装马达 61.8 630626636 64.862.561.8 640612628 海绵插线 40.541.042.0 40.039.841.241.839.039.240.6 检测 49.550.250.650.952.851.649.751.352.6 53.1 扣盒摇臂 66.365.064.667.668.2 69.067.266.866.065.8 本本科科毕毕业业论论文文 第19页 共 34 页 -1 马达组装 63.162.562.6 61.0 63.562.764.160.962.461.8 冷暖组装 73.272.976.1 74.0 73.172.673.272.770.974.1 检测贴标 92.591.093.694.892.092.693.6 90.891.2 92.1 装箱入库 36.836.034.637.637.236.035.635.235.036.7 由于秒表的误差和测量时操作工的心理因素影响，所得数据会稍有偏差，所以用 统计学方法对所测量的数据进行处理,根据式（2.8） = 公式算出各个工序平x n x n i i 1 均值，根据式（2.9） = 算出各个工序标准差，填入下表: n xx n i i 1 2 表 4.2 平均值、标准差数据表 工序 12345678910 x 56.99 86966281 40.5151.2366.6562.4673.2892.4236.07 3.5291.5191.0400.9681.2201.3881.0151.3251.2860.991 为了使数据更加精确，我们利用管制界限来确定工序用时的正常值的范围，根据 管制上限和下线来剔除异常值。根据式（2.10） 、式（2.11）举第一组数据计算得到： ucl=+3=56.99+33.52967.577（s） ；lcl=-3=56.99- xx 33.52946.403（s） 得到管制界限如下图所示： 67.577 56.99 46.403 ucl lcl 本本科科毕毕业业论论文文 第20页 共 34 页 图 4.1 管制界限图 根据上图显示，第一组数据没有异常值，同理可以计算得到其余九个工序的数值 均未出现异常，根据以上信息可以得到以下一组数据（表 4.3）： 表 4.3 havc1 各个工序的平均值 工序 12345678910 x 56.99 86966281 40.5151.2366.6562.4673.2892.4236.07 4.2.2 标准时间的评定 根据第二章提到的式 2.1 和式 2.2 可知： 正常时间观测时间评定系数 标准时间正常时间（宽放率） 根据 hvac1 生产线的实际情况和操作工人的精神状况，可以按照下表(表 4.4)可以得到 评定系数。熟练程度为 a2+0.13，努力程度为 c1+0.05，工作环境系数为 c+0.02，一致 性系数为 f-0.04，所以得出评定系数为：1+0.13+0.05+0.02-0.04=1.16。由于电子厂 的工人作业强度比较小，三电的宽放率设定为。 表 4.4 评定因素及等级 熟练系数努力系数 a1+0.15a1+0.13 超佳 a2+0.13 超佳 a2+0.12 b1+0.11b1+0.10 优 b2+0.08 优 b2+0.08 c1+0.06c1+0.05 良 c2+0.03 良 c2+0.02 平均d0.00平均d0.00 e1-0.05e1-0.04 可 e2-0.10 可 e2-0.08 f1-0.16f1-0.12 欠佳 f2-0.22 欠佳 f2-0.17 工作环境系数一致性系数 理想a+0.06理想a+0.04 优b+0.04优b+0.03 良c+0.02良c+0.01 平均d0.00平均d0.00 可e-0.03可e-0.02 欠佳f-0.07欠佳f-0.04 本本科科毕毕业业论论文文 第21页 共 34 页 根据表 4.3 测得的各个工序的平均值，可以得出各工序作业的正常时间和标准时间。 列入表 4-5： 表 4.5 各工序的节拍（改善前） 工序顺序装备工序人力产出 测量工时 平均值 评比系数宽放率标准时间 1 扣盒 1156.991.160.0972 2 摇臂安装 1186.961.160.09110 3 安装马达 1162.811.160.0979.5 4 海绵插线 1140.511.160.0951 5 检测 1151.231.160.0965 6 扣盒摇臂 1166.651.160.0984 7 马达组装 1162.461.160.0979 8 冷暖组装 1173.281.160.0992.5 9 检测贴标 1192.421.160.09117 10 装箱入库 1136.071.160.0945.6 依据上面表中计算的标准工时的数据,可知流水线上各工序平衡很差，各工序的工 时有很大的差异，导致生产线不平衡，且存在瓶颈环节。生产线上的瓶颈工序为第二 工序（摇臂安装）第九工序（检测贴标） ，得出生产线的节拍为 c=117s，瓶颈工序为摇 臂安装和检测贴标。 确认组装段生产节拍与线平衡率,对现有资料进行分析,根据公式（2.5）, bd=(nc-t总)/(nc)100% 式中,n 为工位数，c 为理论节拍，t总为总工作时间。理论节拍就是流水线中耗时 最长的工序所用时间，为前面求出来的 c=117s；n=10，即工位数；t总为各工序工时之 和，即 t总=tini=752.1。 故 bd=（10117-795.6）/（10117）=32% 则根据式（2.6）算出来平衡率为：=1-bd=68% 由表 2.3 装配线平衡效果优劣的评判标准可以得出结论，成品组装生产线的平衡效 果为差，有很大的浪费，亟需改进。各工序工时参差不齐，其中最大工时工序（瓶颈 本本科科毕毕业业论论文文 第22页 共 34 页 工序）与其他工序有较大的落差。根据瓶颈工序的生产节拍 c=117s，按照三电的工作 制度一天两班倒，每班工作 12 个小时，排除准备、休息和吃饭时间为 9.5 个小时，可 得出班产能=60 秒/分60 分/小时9.5 小时/117 秒=319 台，日产能为 638 台/线组 （理论） ，而车间生产按批量投产，每班次生产任务为 350 台/班，由于瓶颈工序的限 制每班次生产时间都会出现拖延、加班现象，所以改善瓶颈工序，重排工序的作业在 提高作业能力，增加产能方面显得尤为重要。 4.34.3 生产线平衡改进生产线平衡改进 4.3.1 生产线的改进方法 在流水线生产中，制约整个生产线生产能力的是瓶颈工序的节拍，提高了瓶颈工 序的生产能力就可以大幅度提高生产线的整体产能。而根据公司及车间的实际情况， 对提高成品组装瓶颈工序生产能力的方法大致有三种： a) 重排工序，缩短生产节拍 b) 制定标准化作业方法，提高工人的操作水平 c) 增加工作时间 由测量和计算得到的各工序的作业时间可以明显的看出，hvac1 的瓶颈工序为摇 臂安装和检测贴标两个工序。检测贴标工序在生产线的最尾端，对生产线效率的影响 比较小，而摇臂安装工序在生产线的前端，影响着整个流水线的生产效率。 三电汽车空调公司的生产是按照批量来生产的，hvac1 生产线每班次生产任务为 350 台，每班次工作时间为 12 小时，排除吃饭休息时间为 9.5 小时，根据生产任务来 计算标准的节拍，根据式 2.3 得到：生产节拍=每天生产时间/每天生产量 根据车间每个班次实际情况来算： 生产节拍=每班工作时间/班产量=9.56060/350=97.7s 根据理论节拍和标准作业时间可以看出来，瓶颈工序和节拍相差时间比较多，下面我 就根据理论节拍来善这条生产线上的瓶颈工序。下面把成品组装线的各个工序的标准 时间与计划产量下的节拍进行对比，得到下表 4.6： 表 4.6 节拍与标准时间对照表 工序节拍 12345678910 时间 97.77211079.55165847992.511745.6 本本科科毕毕业业论论文文 第23页 共 34 页 由表中的数据可以看出，各工序工时均衡性比较差，我们利用基础工业工程中的 ecrs 四大原则对各工序进行改善。首先考虑的是改善工序能否取消，对于不能取消的 再进行合并、重排和简化。由第三章中插图（图 3.3 和图 3.4）我们可以看出，成品组 装线为暖风箱组装分线（1-3 工序） 、冷风箱组装分线（4-7 工序）和冷暖组装分线 （8-10 工序）三条小生产线组成。所以在合并、重排、简化过程中不能进行跨线合并 和重排。 4.3.2 冷暖组装分线的重排 冷暖组装分线的操作流程比较简单，大致情况如下： 冷暖组装：将冷暖风箱体和过滤管道装配，但螺丝垫片为铜质，由于装配要求为 过盈配合需要敲击进行装配，装配完毕需搬上传送带，劳动强度较大； 检测贴标：将数据线路连接，通过机器检测，观察读数合格即贴标拔线，放到下 个工序，但是机器检测时间较长； 装箱入库：将箱体放置好，并将传送带上的空调机搬到箱内，堆垛到支架上，由 物流部工作人员将堆垛好的空调入库。 贴标检测工序分为三个工步，即定位插线、人工调控机器检测和拔线贴标，将测 量的数据分析后列入下表： 表 4.7 检测贴标工时 作业步骤作业时间（秒）总时间 定位插线 11.8 人工调控机器检测 74.0 拔线贴标 6.6 92.4 由表 4.7 中的数据可以看出,该工序的作业时间主要是用于机器检测,而人工调控 机器检测过程主要由人工辅助机器完成，故不能寻求在主体设备上的改善。但是在机 器检测前后的工步上来看，所用时间为此工序总时间的 21%，所以可以在定位插线和拔 线贴标上进行改善。三电空调采用的检测设备是由日本三电株式会社自主研发的专用 检测设备，公司有自主检修和配件能力，所以可以从配件、插件上寻求解决方案。在 实习过程中经过与设备检修处讨论，得出了一个在技术上可行的改善方案，即配备三 个移动插线板，与主机分离，在检测时与主机连接。因此，可以将定位插线工步分配 给组装工序，将组装好的机体连接好线板，随传送带一起进入检测室，检测人员定位 本本科科毕毕业业论论文文 第24页 共 34 页 插板以后便可以调控机器进行检测；同时将拔线贴标工步改为拔插线板，然后由装箱 入库工序负责拔线贴标，然后将线板放在空调托板上随传送带回到冷暖组装工序。 下面重新测定改善后的数据，将十组数据与改善前进行对比列入表 4.8： 表 4.8 检测贴标工序改善前后数据对比 次数 项目 12345678910 均值 标准工 时 改善前 （s） 92.591.093.694.892.092.693.690.891.292.192.42117 改善后 （s） 74.473.974.873.275.172.673.774.174.474.074.0295.99 通过改善前后的对比数据可以看出改善后节拍减少了 21s，改善后的节拍为 95.99s，低于计划节拍 97.7s。 4.3.3 暖风箱组装分线的重排 由表 4.6 的对比数据可以看出暖风箱组装分线与节拍工时相差很多，下面列出表 4.9，三个工序中扣盒工序和安装马达工序远低于生产节拍而摇臂安装工序远高于生产 节拍，三个工序都与节拍相差较多，所以我们要对三个工序进行重排。通过观察，瓶 颈工序摇臂安装的操作动作不是很规范，很多可以双手同时作业的地方仅仅用一个手 来操作，造成了等待的浪费，一定程度上增加了作业时间。下图（图 4.2）为摇臂安装 工序的详细操作流程图： 表 4.9 暖风箱组装分线与节拍对比 工序节拍扣盒摇臂安装安装马达 时间 97.77211079.5 本本科科毕毕业业论论文文 第25页 共 34 页 图 4.2 摇臂安装工序操作流程图 取盒 放置 安装小摇臂 （4 个） 安装导向槽支架 打螺丝（2 个） 安装导向槽 抹润滑油（4 处） 安装除霜风门臂 安装大连杆 安装小连杆 打螺丝（3 个） 安装圆盘（抹油） 打螺丝（1 个） 装导向槽 2 转动检查 搬运至下个工序 本本科科毕毕业业论论文文 第26页 共 34 页 首先分析摇臂安装工序的各个工步是否能够分解，由于是手工操作的流程，只有在 打螺丝的时候会用到机械，而每个工位上都装有电扳手，所以摇臂安装的工序可以分 解，将工作任务分给扣盒工序和安装马达工序。摇臂安装工序的第三个工步为安装四 个小摇臂，需要分别安装四个摇臂和扣紧检查，第四、五个工步为安装导向槽支架和 打螺丝紧固，而且扣盒工序和摇臂安装工序用的螺丝型号一致，且扣盒工序物料台可 以多放置四个物料盒，所以这两个工步可以分配给第一个工序去做。摇臂安装最后三 个工序为：装导向槽 2、转动检查和搬运箱体至下个工序，转动检查为自检工步不能省 略且不能分配给下各工序，所以只有把装导向槽 2 工步分配给马达安装工序。 将改善运用于生产线的实际生产，重新对重排以后的摇臂安装工序计时，测出十组 数据，列入表 4.10： 表 4.10 摇臂安装工序改善前后工时对比 次数 项目 12345678910 均值 标准 工时 改善 前 （s） 87.286.987.8 896850886862842876865 86.96110 改善 后 （s） 73.874.372.973.874.272.975.074.173.274.173.8393.35 通过改善前后的对比数据可以看出改善后节拍减少了 13s，改善后的节拍为 93.35s，低于计划节拍 97.7s。 4.3.4 标准化动作改善 在生产线上，有些工序动作比较复杂，且装配零部件比较多（如摇臂安装工序） ， 摇臂安装工序有以下缺点（如图 4.3）： a） 更缺少标准化作业方法 b） 双手协同作业比较少，造成了单手在等待上的浪费 c） 工序上操作混乱，有很多不必要的动作，影响了生产线的生产效率 本本科科毕毕