客车厂多品种小批量混流生产线设计.doc

3 44 客客车车厂厂多多品品种种小小批批量量混混 流流生生产产线线 设计说明书设计说明书 学校代码 学校代码 1012810128 I 44 摘要 现在汽车市场的细分化和汽车产品需求的多样化 使得企业在日趋激烈的市场 竞争中的发展面临越来越多的考验 汽车制造企业为适应当前的市场将多品种混流 生产线作为一个竞争手段 本文以某客车厂为背景 提出设计一条混流生产线以适 应当前市场 根据这个企业 首先结合两条生产线产品类型和产品生产工艺绘制两 产品作业先序图 应用工业工程思想和技术 确定产品生产中每个作业要素的标准 作业时间 并绘制出总的作业先序图 然后计算节拍 根据厂房的长度和客车车型 长度 确定大致的工作地数 同时以工作地时间均衡为目标 以生产工艺为基础人 为地进行作业要素分配和人员分配 确定工作地数和节拍时间 达到生产线平衡的 目的 最后根据最小生产单元排序法 计算所有的最小生产单元序列 并应用 Flexsim 软件仿真技术进行投产排序 选择用时最少的序列为最佳投产序列 解决了 投产排序问题 关键词 关键词 客车装配生产线 生产线平衡 投产排序 II 44 Abstract Now car market differentiation and automobile products demand diversification makes the enterprise in the increasingly fierce market competition facing more and more test of automobile manufacturing enterprise in order to adapt to the current market will be more varieties of mixed flow production lines as a means of competition Based on a bus as the background this paper proposed a mixed flow production line design to adapt to the current market According to the enterprise combining with two production lines first product type and product production process map first order two products application of industrial engineering ideas and technologies determine product production in each job elements standard work time and draw out the overall operation sequence diagram first And calculate the beat according to the workshop and the length of the length of passenger car models determine the rough work at the same time to working time balance as the goal to operate on the basis of the production process artificially element distribution and personnel allocation determine the work number and takt time achieve the goal of production line balancing According to the minimum production unit sorting method calculates the minimum production unit series and applied to production sort Flexsim software simulation technology takes the least sequence for optimal production sequence production scheduling problems are solved Keywords passenger car assembly line production line balance production scheduling III 44 目录 第一章第一章 概述概述 1 1 1 1 论文的研究背景 1 1 2 研究的目的与意义 1 1 3 国内外研究现状 2 1 3 1 混流线的平衡 2 1 3 2 混流线投产排序 5 1 3 3 混流线的仿真优化 5 1 4 论文研究的主要内容和方法 6 1 5 本章小结 7 第二章第二章 某企业客车生产线现状某企业客车生产线现状 8 8 2 1 生产车间现状 8 2 2 生产线状况 10 2 3 小结 11 第三章第三章 客车生产线设计客车生产线设计 1212 3 1 装配生产线平衡优化设计理论 12 3 1 1 装配生产线平衡问题的基本理论 12 3 2 客车装配生产线平衡优化 13 3 2 1 Q1 线个项目产品作业先序图 13 3 2 2 客车生产线综合作业先序图 18 3 2 3 客车生产线节拍及工作地数的确定 20 3 3 客车装配生产线设计方案评价 22 3 3 1 客车生产线的平衡率 22 3 4 小结 23 第四章第四章 客车装配线投产排序设计客车装配线投产排序设计 2424 4 1 客车装配线排序问题 24 4 1 1 客车装配线生产排序问题描述 24 4 1 2 客车装配线生产排序方法 24 4 2 F1EXSIM仿真应用 25 4 2 1 Flexsim 仿真软件 25 4 2 2 启用 Flexsim 仿真软件条件 25 4 3 建立客车装配线投产仿真模型 26 4 3 1 客车装配线仿真实体的选择 26 4 3 2 客车装配线仿真实体连接 27 4 3 3 仿真实体模型参数设置 28 4 4 运行仿真模型及数据分析 30 4 4 1 运行仿真模型 30 4 4 2 数据处理分析 31 IV 44 4 5 本章小结 33 第五章第五章 全文总结全文总结 3434 参考文献参考文献 3535 致谢致谢 3838 I 44 第一章 概述 1 1 论文的研究背景 随着科技进步 经济的发展和人民生活水平的提高 用户对产品的个性化需求 增加 同时产品制造也趋向于个性化和多元化 企业要想在激烈的市场竞争中立足 就面临着快速响应市场 在最短的时间内 开发出和生产出相应的市场需求产品 率先占领市场 及时的满足用户的需求 获得尽可能高的用户满意度 为满足个性 化需求越来越高的消费者 企业的市场销售已经从过去的以 产定销 改变到 以 销定产 1 就目前国内汽车企业的生产模式大多已经从原来的单线大量生产逐渐 的向混流多品种小排量模式过渡 混流生产线是很多企业摆脱产品更新换代快和个 性化需求最好的选择 也是企业赢得竞争力的主要是手段之一 而在日 美 欧等 发达按国家混流生产线已被广泛应用 混流生产线的发展前景很宽广 但这种技术的不成熟使得混流生产线面临诸多 的问题 生产线工艺不平衡 工艺布局不合理 投产顺序有待优化等 尽管不断有 新的理论和新的方法被提出 有些已经应用于实际生产并取得了一定的经济效益 但是应用的普及及效益有待进一步提高 1 2 研究的目的与意义 随着社会的进步和经济的快速发展 消费者对产品需求趋向于个性化 很多大 规模生产方式已经不再适应多变的市场需求 多品种 小批量混流生产的生产方式 已受到很多行业的青睐 但多品种 少批量混流生产的生产方式在组织和生产上有 一定的难度 很多情况下会出一些难以避免的问题 譬如 装配线平衡问题 制造 设备柔性问题 生产线投产排序问题 企业物流规划问题等 这些问题对企业造成 的影响都是不可忽视的 客车混流生产线正常运转必须做到生产的均衡化和同步化 而这点与投产前装配线的设计和后期的改进是相关的 而且生产线各工作站的均衡 和一个好的排产顺序是保证装配线正常运行必要条件 可减少很多的可控制的成本 2 44 浪费 所以要使生产线能够正常的转动 在生产线设计当中就要做到生产线各工作 站作业要素的平衡分配和投产排序的合理 再者 为了适应复杂多变的当今市场 能够在激烈的市场竞争中取胜 企业必需充分发挥其生产系统的生产能力 缩短生 产周期 提高生产效率 从而降低生产成本 提高企业的市场竞争力 总的来说 汽车生产线的平衡设计和投产的排序问题会影响到企业生产计划的实施 设备的利 用程度 人力的利用程度 物料流动的状况以及库存水平高低等多方面 因而这些 问题解决效果的好坏 是衡量企业生产管理与作业控制水平非常重要的一个方面 它的解决是企业提高生产效率 降低生产成本 提高市场竞争力的前提 所以对其 进行研究具有很重要的意义 混流生产线是一种柔性生产系统 可以生产大批量标准化产品 也可以生产小 批量个性化产品 适应了顾客对产品的多样化需求 混流生产线是多品种 小批量 的一种生产组织方式 能够使企业适应市场的变化不再依赖于成品的库存 使企业 实现在需要的时候 按需要的量生产所需的产品的目标 与单一型混流生产线相比 混流生产线具有更高的灵活性 适应现代市场产品的需求 有助于提高产品质量势 和较好的经济效益 1 3 国内外研究现状 1 3 1 混流线的平衡 混装线平衡包括两类 初次平衡与再平衡 一般的的研究主要针对初次平衡 并将其简称为混装线平衡 由于需求模式和技术变化等原因导致原来平衡的混装线 不再平衡 这样需要进行的重新平衡称为再平衡 2 汽车装配工艺以工位为单位 每个工位的装配时间和装配区域是固定的 工位操作时间分为周期装配时间和单件 装配时间 周期装配时间是指汽车经过工位的固定时间 一般情况下流水线传送速 度大致相同 经过一个工位 基本为6 8米的装配区域 所需要的时间为周期装配时 间 3 设计多品种混流生产线 目的就是制造多种汽车成品 企业根据汽车制造的 工艺需求设 计建立一条符合工艺制造要求的生产线 现今工艺平衡存在的难点就是 如何在一条生产线将不同车型的工艺进行平衡 这样就是多车型混流生产线了 不 同车型的整体装配工艺周期时间不同 装配工艺要素不同 会导致每个岗位有饱和 3 44 操作要素与空闲的操作要素并存的现象 这样对企业的生产运作会造成巨大的浪费 4 混流装配线 Mixed Model Assembly Line MMAL 是指可以混合连续地 生产不同的变型产品的生产线 这种生产组织方式提高了生产效率 减少了在制品 的数量 增强了生产线的灵活性及适应性 因此越来越多地为汽车生产企业所采用 川 5 这种生产线是在满足所有产品的加工顺序 市场需求量以及其它约束的前提 下 将组装任务分配给各工作台 对所有的产品都实现各工作台负荷的尽量均衡 生产线平衡就是将具有先后优先顺序关系的工序作业分配到若干有序的工位上进而 实现某些性能指标优化的过程 2 生产线平衡程度不但决定着生产效率 而且还通 过控制线平滑系数 影响员工的工作积极性及相应的产品质量 6 一一 混流生产线节拍的确定混流生产线节拍的确定 根据计划期生产任务的数量和完成该任务的时间确定节拍的大小 对于多品种 小批量混流生产线节拍是按照产品组计算节拍 C组 Fe N组 再根据产品产量进一步 确定 7 节拍平衡才能达到均衡生产 而影响节拍平衡的影响因素有很多 诸如车 间的时间规划 人员素质和能力 产品配置的改变和投入 现场布置的改变及产品 与产量的比例等 因此节拍确定要进行综合的考虑 对于节拍均衡赵群在 一汽 大 众轿车二厂焊装车间混流生产投产排序研究 中采用了数学建模的形式找出了混流 生产线投产排序问题中的生产节拍均衡约束 8 二二 生产线工作站生产要素配置和平衡计算生产线工作站生产要素配置和平衡计算 工作站的合理排序 可以减少工序之间的预备时间和空闲时间 提高生产线的 效率 有利于调动操作人员的工作积极性 结合现有规划方法和装配线平衡理论 利用惩罚函数对装配工艺顺序以外的约束进行优化 并将最小工作站数与平衡率同 时进行优化 研究了混合装配线的多品种车桥工作站平衡优化问题 针对生产线平 衡这种 NP Hard 类型 9 的组合优化问题 应用遗模拟退火法求解得到作业要素的最 优配置方案 混合产品装配线工作站分配排序 10 首先需要考虑各个装配任务的优先关系 假 设一条装配线生产 2 种产品 产品 A 和产品 B 装配任务优先关系如图 1 所示 11 4 44 如何将产品的各个工序分配到相应的工作站 混流生产中 将每一个最小循环 的产品一起放入工作站中 然后对工作站的分配平衡问题进行求解 12 国内学者对 装配线平衡方法主要可以归纳为四类 1 最优化方法 线性规划法 动态规划法 等 2 启发式方法 3 遗传算法 4 方法研究和作业测定 国内外研究 主要集中于模型建立及算法的理论研究上 很少根据生产实际的需求来解决作业元 素个数较多 约束条件较多 满足多目标的平衡问题 13 现有的装配线平衡方法缺乏关联性 系统性和整体性 未考虑混流水装配线工 作站平衡分配 优化排序及实际应用中除工艺顺序以外的约束问题 凌文暑以车桥 装配生产线为例 引入惩罚函数优化装配工艺顺序以外的约束 利用遗传算法对该 问题进行编码求解 将工作站数最小与平衡率最高同时进行优化 最后通过实例进 行仿真运算 以加强混流产品装配生产线工作站分配及平衡策略的可行性 有效性 和前瞻性 为装配线尤其是车桥类装配线工作站分配和平衡提供了一种有效途径 李险峰和董绍华他们提出了一种包含模拟退火因子的改进的遗传算法 设计了加速 收敛因子模型以确保在有限种群空间中的快速收敛 同时考虑了更多工程现场实际 约束来修正传统的约束模型新算法模型应用在混流装配生产线平衡分析中 取得了 算法快速收敛和分析结果与实际工程一致的结果 11 13 赵建辉在发动机装配生产线平衡问题研究中提出启发式算法 启发式方法以其 简便 易懂的优点 赢得了众多管理人员的信赖和欢迎 并被广泛应用于各个领域 它的产生克服了现实建模的困难 提供了一种更有效的决策工具 与最优化方法相 比较 启发式方法的优点主要有 逻辑模型接近于现实 流程图建立在决策者经验 的基础上 因此启发式方法隐含着多目标方案 它的主要局限是它的静态性 即在 平衡过程中 固定的准则是预先确定的优先准则 而从产品加工过程 市场需求和 公司战略来看环境是动态变化的 在生产线平衡问题中应用比较多的启发式方法是 禁忌搜索算法 与传统的优化算法相比 禁忌搜索算法具有灵活的记忆能力和藐视 准则 搜索时能跳出局部最优解 转向可行解空间中的其它区域 从而增大获得更 好的全局最优解的概率 由于这种算法的不足 可以和模拟退火法 神经网络以及 5 44 基本问题信息的局部相结合对平衡问题进行优化 14 17 以工业工程方法为主的生产线平衡相关技术主要是方法研究和作业测定两大技 术 运用该技术优点就是使企业在不投资或少投资情况下 不增加工人劳动强度甚 至是降低劳动强度 通过实施一系列适合自身特点改善方法 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各方面进行改善 达到企业对生 产线的平衡进而提高生产能力 取得经济效益的目标 18 通过这几种方法的有效结 合的应用基本上可以满足混流线的平衡 1 3 2 混流线投产排序 一个生产系统能否及时有效地生产产品 常常在很大程度上依赖于混流生产线 的投产顺序 而混流线的投产顺序又是一个短期的决策 要满足市场需求和适应产 品的周期就必须解决好这一问题 JIT生产方式是目前我国大型汽车制造企业所主要 采用的生产模式 它运用混流生产线进行生产 而组织多品种混流生产的关键是实 现生产的平准化 而平准化的核心是混流生产线产品投产顺序的最优化 以他实现 数量均衡 品种均衡和混合装配 19 混合装配生产线的排序问题于1963年由美国的 Arcus A L在博士论文中首次提 出 己被证明是组合优化中的NP难题 20 随后 Thomopololos 21 A R Rahimi Vahed等 22 也分别从模型和算法方而对混合装配生产线 的排序问题进行了研究 就目前来讲 国内采用各种方法主要解决的问题主要有两 点 1 工作负荷过载 Work overload 2 准时化目标 Just in time objectives 23 根据文献 解决这两个问题他 们采用的措施举例如下 1 混流生产线的运作需要减少混流生产线上无效率生产情况的发生 如产生 空闲 工作拥挤或阻塞 可以通过扩展顺序矩阵分析作业先后次序 从而避免无效 率的生产 23 25 2 丰田公司对 混合车型总装配线上零部件使用速率均匀化 的投产排序问 题应用目标追迹算法 goal chasing algorithm 简记为GCA 并取得了成功 从而 针 对 混合车型总装配线上零部件使用速率均衡化 投产排序目标 目标追迹算法成 为衡量研究此排序目标的其它算法有效性的标尺 26 但他只是考虑了当下的问题 3 在混流生产线上零部件使用速率均衡化的排序目标 应用退火算法是一种全 6 44 局优化方法 与目标追踪算法相比考虑了全局状态 有很好的使用价值 27 这几种 常见算法和遗传算法的结合应用使得生产速率基本得以均衡化 生产负荷得以均衡 化以及物料需求的时间实现均衡化 在现代市场中 需求模式总是随时间和季节不 断发生变化 基本上不存在产品组合不变的生产系统 所以 在现实中这种属于短 期的生产决策是时时作出相应的调整的 1 3 3 混流线的仿真优化 Flexsim 是由美国犹他州的 Flexsim 软件产品公司开发的一款离散事件仿真软件 可通过仿真 实验和优化来改进动态系统的生产效率 减少操作成本 28l Flexsim 使用面向对象的建模方式 通过实体模型的选择拖动和附加程序的添加可以快速建 立仿真系统模型 这样使得建模过程更为快捷 29 30 所建立的物理仿真模型可以用 三维动画方式表现出来 形象逼真 更为直观 通过 Flexsim 软件建立了混流生产 线模型 对不同投产顺序的生产过程进行仿真 可达到预先对生产线设计方案进行 分析 评估 达到节约成本的目的 31 马云和李跃宇在混流生产线上网 Flexsim 仿 真应用研究中对影响加工时间的三个影响因素 首次投产车型 投产顺序安排和批 量大小都进行了 Flexsim 的仿真 给企业带来了明显的经济效益 32 33 1 4 论文研究的主要内容和方法 由于某客车厂企业生产管理混乱 在面对企业库存问题 资源利用率低 生产 效率低等问题 本文根据生产需要对企业现有生产线的生产方式进行调整 对两条 生产不同品种客车的生产线进行混流设计 根据订单需求 在同一条生产线上实施 生产两种车型 主要内容如下 1 首先阐述了本文的研究背景 目的及意义 并描述分析了生产线平衡和排序 的研究现状 2 简要介绍企业生产状况 并对客车生产线现状分析 3 首先根据 6601 和 6608 两种产品的生产总装流程图 确定每种产品的作业先 序图 之后确定总的作业先序图 然后应用工业工程思想和技术得到标准作业时间 计算生产节拍 同时结合工厂实际情况 分配作业要素 得到最佳工作地数 再次 确定生产线节拍 最后求出生产平衡率 7 44 4 在装配线线工作地确定后 以计划期生产量结合生产节拍 找出所有的投产 序列 以一个投产序列用时最少为目标 应用 Flexsim 软件对所有序列进行仿真 通过对仿真结果数据搜集分析得到客车混流装配线的最优投产序列 5 总结 论文的研究思路如图 1 1 所示 图 1 1 本文研究思路图 1 5 本章小结 本章主要内容介绍混流生产线 研究现状及其重要性 并初步介绍设计混流生 产线所要研究的内容和这些内容对生产线的影响和相互关系 根据装配线资料绘制作业先序图 绘总工艺先序图 计算节拍 作业要 素分配 最小工作站 根据平衡理论进行平衡计算利用 Flexsim 软件仿真找出最佳投产序列 总结 8 44 第二章 某企业客车生产线现状 2 1 生产车间现状 根据资料 工厂内主要有三个加工生产区域 焊接车间 涂装车间和制件车间 而客车厂根据订单要求生产多品种产品 生产的准时 完成和高效的生产对企业的 整体运营非常重要 一 焊接车间 方管制件共 26 人 其中含库工 1 人 共分 5 个序 1 下料 2 调形 3 拼焊 4 等离子切割 5 钳工序 没有专职人员 需要的拿件去做即可 所有件的防腐是由完成工人自己送去防腐处理 方管制件库存 库工 1 人 只做保管工作 接收防腐车间送回的零件 再处理骨 架焊装的领料 如出送去防腐的零件没有回来 会协助做寻找工作 因此比较忙 方 管通用件备有 50 60 台库存 问题 做好的零件送去防腐 小件不点 同时 防腐因为件小 数量大 也不清点 造 成回来个数不够 找不到责任人 制件库存 共 6 人 每人按车型和图号进行相应的分管工作 二 分总成车间 四个班组 车前后围班 车顶班 车侧围班和地板总成班 主要瓶颈 车前后围 其中以前围最为突出 主要原因 前围变化多 2 缺料情况明显 3 员工不熟练 原因分析 9 44 前围变化多 需要频繁换胎膜 场地不足 胎模重叠放置 会从最里边取 换 胎时间过长 约每天有 2 人 2 小时在倒胎具 另外成品也常堆放在胎模上 造成更 换胎模需要更多时间 现在提前一天知道第 2 天的生产计划 才安排备料 其中车 前围需要防腐处理 要将原料运到防腐车间作防腐处理 其中物流运输流程明显存在 混乱 现在流程是 原料从方管车间制作完成后运到防腐车间 经过处理后 放入 仓库 仓库工人负责管理 在需要的时候 分总成车间的焊工自己到仓库取货 员工中培训不足 当熟练工请假时 有时甚至会导致该工位停工 工人大多不 看图纸 熟练工在完成工作后 还要检查新工人的产品 出现问题 物件在防腐车间时间过长 而且效率低下 所有物品要在交接过程 中多次盘点 常会出现无法追踪货物的情况 流程管理不严 有时候仓库工没有接到 货物 直接被分总成车间运走 没有入库 仓库码放混乱 没有标签 全凭记忆管理 现在常常是每天 9 点钟以前因为原料配备不齐 不能开工 每天派去取原料的那个 工人几乎有半天时间花在了等原料上 而且派去取材料的工人是比较有经验的焊工 没有专门的配料工人 浪费宝贵的老员工时间 现在工人中老工人比例不足 40 分总成部分 30 人左右 6 7 人是老员工 其余全是新手 13 人的侧围班中有 4 5 人 能干活 其余的都是新手 班长初步计算 老手是新手工作效率的两倍以上 工资低 下 留不住人才 建议提高工资 侧围班也出现员工到防腐车间找零件的现象 地板部分 偶尔缺件 几天一次 不是很频繁 原料用小手推车搬运 生产率 两个人 40 多分钟完成一个地板 车型的变化对于时间的影响不太大 三 涂装车间 基本情况 在制品 65 辆车 另外涂装车间加工完而总装不接收的有 20 30 辆车 主要分 为 3 个工段 前处理 刮涂 交车 每个工段是一个独立的生产线 他们之间有质 检 在每个工段中 安装节拍走 但工段之间则无法按节拍 一般前处理工段完成 后 要到第二天 下一工段才继续加工 其中 A 生产线外包 但其前处理工艺负责 A B C 三条生产线 车间主要问题 因为检验标准不具体 加工的质量也不高 经常需要重新返工 各工位可能间歇性的出现堵塞和缺件现象 瓶颈 前处理工段的除尘 除锈工序和刮腻子 四 防腐车间 防腐车间组成 一条清洗线 一个烘干室 两个喷涂室 一块小空地 10 44 工作流程 材料清洗 1 2 小时 烘干 50 60 分钟 喷涂比较快 晾干 6 小时 问题 运来的材料没有很好的分类 清洗的时候要一一挑选 浪费时间 在清洗 烘干时 零件又一定程度的混放 零件在进入车间时 需要比对运送单 并在零件 上标注名称 但喷涂后即无法辨别 烘干机械老化 本来应当 100 105 摄氏度的烘 干温度 现在只有 60 度 使得 30 35 分钟的工作时间延长至 1 小时左右 晾干场地 狭小 没有充足的地方合理摆放 喷涂后零件也未合理放置 不易查找 五 制件车间 主要问题 1 订单到达后马上排产 一般排到 15 天后 紧急订单可以提前 2 零件品种很多 生产时间不同 导致每个工位都有可能无法完成任务 由于 零件品种多 机器也需要经常调整 耗费大量时间 3 质检据介绍分为内部检测 和质检处检测 但实际上并未发现内部检查 4 制件车间面临的主要问题还是产品系列杂 很难形成批量生产 可以考虑整 理产品系列设计 探讨产品多样化的价值 增加通用件 5 厂房空间需要优化 也需要考虑比较合理的物料搬运流程及库存管理模式 仓库在 1 月份左右划归焊装车间管理 之前归制件车间管理 仓库里主要是存放焊 装车间需要的原料 即制件车间的产品 瓶颈工序 等离子焊和下料 客车厂生产车间有多条生产线 分别生产不同型号产品 而根据企业内部诸多 问题 设计一条混流生产线 同时生产两种产品 既要提高生产线的柔性 又要提 高生产效率 减少企业生产所出现的问题 2 2 生产线状况 生产线全部采用直线式布置方式 根据生产工艺对生产线进行流水线布置 由 于生产部件多 很多工艺复杂 人员利用不足及生产管理混乱等造成了目前企业生 产现状 所以 对生产线进行分析和优化设计显得非常重要 目前 对两条生产线焊接车间的主要工序内容 人员 时间情况如表 2 1 所示 表 2 1 两生产线工序内容 人员及时间情况 工序内容 B 线 工人数时间工序内容 C 线工地数时间 立车合拢 22 8hr 立车合拢 2 3 100 110 分钟 11 44 地板骨架 32hr 地板骨架 2 3 70 80 分 钟 上侧板 42hr 上侧板 42hr 铺地板 32hr 铺地板 32hr 前围 22hr 前后围 42hr 涨拉蒙皮 22hr 下青边蒙皮 后隔墙 42hr 后隔墙 42hr 顶蒙皮 天窗 空调 顶子内饰焊接 3 4 90 120 分钟 顶蒙皮 天窗 后下蒙皮 32hr 司机们 后备门配装 32hr 配大灯 22hr 修正 2 32hr 配门 52hr 总成 22hr 修整交车 12hr 对车间和生产线的调研资料分析 主要存在以下几个问题 1 物流混乱 如零部件乱放 仓库码放混乱 没有标签 全凭记忆管理 浪费 时间 降低生产效率 2 生产线不平衡 3 人员利用不佳 很多工序没有专职人员 造成浪费 4 生产线瓶颈问题突出 譬如物件在防腐车间时间过长 而且效率低下 所有物 品要在交接过程中多次盘点 常会出现无法追踪货物的情况 流程管理不严 有时候仓库工没有接到货物 直接被分总成车间运走 没有入库等 5 设备缺乏 场地不够用等 2 3 小结 本章主要介绍某企业车间及生产线的大概情况 根据现状进行分析 找出当前 企业中的几个主要问题 为提高效率和生产柔性而进行两条生产线的混流设计 成 了目前亟待解决的问题 12 44 第三章 客车生产线设计 混流生产线是一种柔性生产系统 可以生产大批量标准化产品 也可以生产小 批量个性化产品 可以省略去或者大幅度降低产品不同类型之间转换所需的费用 同时混流生产线有较大的弹性 适应市场顾户对产品的多样化需求 3 1 装配生产线平衡优化设计理论 装配生产线平衡是将所要装配作业任务分配到一定数量的工作站上 在满足装 配工艺的前提下 使每个工作站上所消耗的时间不能多于给定的生产节拍 装配生 产线的目标是实现所有工作站上的负荷均衡 同时实现作业时间和空余时间的最小 化 实现在整个生产线上的作业进程同步进行 使物流流动保持均匀平稳 提高生 产效率 3 1 1 装配生产线平衡问题的基本理论 一 流水线生产的基本要素 对于生产线平衡问题的描述主要应用的参数有作业要素时间 作业要素 工作 站 节拍等 根据客车生产过程按流水线生产方式进行 对流水线生产常用的几个 专业术语 37 进行说明 1 作业要素 一般地 将最小的或者不能再被分割的自然加工或装配作业 单位称为作业要素 2 作业要素时间 将某一个作业要素完成 所用的标准作业时间叫做该作 业要素的作业要素时间 一般第 i 个作业要素的时间用 ti 表示 3 节拍 C 通常把流水线上相邻的两个产品最终完成的时间间隔叫做节拍 13 44 一般用大写字母 C 表示 4 工作站 在流水线上 为操作人员提供的用于其完成指定的生产作业的 固定作业位置 5 工作站作业时间 将一个工作站完成其指定的所有作业要素所用的时间 称作工作站作业时间 一般第 k 个工位的工作站作业时间用 Tk 表示 6 生产周期或制造周期 从产品零部件或原材料投入流水生产线开始生产 经过各个工作站的生产作业 到产品成品完成所用的时间 理想情况下 也即 一个产品的所有作业要素的时间总和 在流水线生产中 各个工作站的作业能力基本相等 也可以成倍数关系 作业 时间与之作业能力相似的相等或者成倍数关系 这样才能保证整个流水线生产能以 固定的的生产间隔稳定生产 二 混流生产线设计的基本理论和方法 混流生产线是一种柔性制造系统 可以混合连续的生产不同的变型产品的生产 线 这种生产方式在提高了生产效率 减少在制品的数量的情况下 增强了生产线 的灵活性和适应性 是一种特殊的流水线生产 混流生产线的生产方式能够基本满 足市场产品更新换代快和客户产品需求的多样化的要求 受到很多企业的青睐 尽 管混流生产线的发展前景很宽广 但这种技术的不成熟 会影响企业的生产效率 产品质量等诸多方面 所以对混流生产线的设计及优化是研究的重要内容 根据产品相似性分类 6601 和 6608 是两种型号不同的产品 可以确定建立混 流装配生产线 对这两种型号产品的工艺进行分析 其混合产品装配线的作业满足 流水线封闭性特点 随着客户多样化的需求的增加 所设计的生产线在满足生产率 的同时 也要追求良好的柔性 设计内容主要从装配线布局设计和平衡排产设计入 手 首先解决作业分配问题 即平衡设计 再进行产品的投产排序 在平衡设计中 主要要解决的问题有生产线节拍的确定 最小工作站数目的确定及作业要素的平衡 分配 3 2 客车装配生产线平衡优化 客车生产线生产 6601 和 6608 两型号的产品 目前企业根据客户要求得到两项 目量产后预测的月需求量为 80 和 60 根据企业人士建议 对这两条生产线在现有 基础上进行整合 通过重新设计并优化何时能产线 提高生产能力和人员利用率 14 44 这样既解决了现有装配线上存在的一些问题 也提高了生产效率 3 2 1 Q1 线个项目产品作业先序图 综合考虑两项目每天的计划产量和客车生产工序 将 6601 6608 的生产任务同 时在 Q 线上完成 按照生产线的分配原则 同时根据总装流程图 3 1 和工序 车型 及作业时间表 3 1 对这两个生产流程比较相似的项目产品 分别绘制 6601 和 6608 的装配作业先序图如图 3 2 和图 3 3 所示 清扫 侧窗内部侧 围 侧窗明 缝打胶 座椅 司机副 驾驶高 位扶手 乘客 高处 扶手 客车门 内侧护 栏 车内 全部 扶手 空气过滤器后备箱招牌及 尾灯 地板革乘客门三踏板乘客 门装 置 发动机 罩 车后门 液压及 密封 中门压 条 乘客门 锁 前灯变速手 挡 驾驶台刹 车等配件 保险杆 侧围 板 车身 底盘 合车焊接牛 腿 挡泥板 焊挡泥 板 挡 风板及 小件 电瓶箱发动 机铝 条 铺柳 地板 仪表台 仪表台线束 仪表盘及 线 驾驶台暖 风及雨刷 仪表台盖 方向机立管 柱及手刹车 反光镜打眼 车头玻璃上装饰板 后视镜和当光板 安装驾驶台 司机头顶电风扇 装后视镜 穿顶棚线 夜视廊灯 及天窗 装顶棚 前后风 挡玻璃 顶灯 喇叭等 粘隔热毡 装 顶子大边 车后门 内部装 饰板 15 44 3 1 总装流程图 表 3 1 工序 车型及作业时间表 工序车型完成数 平均总时间 人 分钟 人员 数 运送底盘全部 11408 运送车身全部 11648 合车 66086534 66013434 焊接牛腿 660861754 66013874 焊挡泥板 挡风板及各小件 66086461 66013251 发动机铝条 66013603 穿顶棚线 6601214 51 6608523 751 电瓶箱 66083172 司机门装置 6608424 51 6601318 31 装顶棚 660144524 66083272 54 仪表台线束 66011101 66081101 铺铆木地板 6601 660811413 顶视廊灯 天窗 66083211 挡泥板 6608421 751 66011271 车内顶灯 顶喇叭 6601 6608812 3751 中门压条 6608171 空气过滤器 6608317 31 16 44 司机和副驾驶高位的扶手 6601151 后门锁和液压 66011522 安装客车门内侧的护栏 66081121 客车内乘客高处扶手和货架 6608224 51 车子正面处的反光镜打眼 6601131 驾驶台内部刹车及附属零件 6601 6608620 251 5 车内后视镜和挡光板 6601 660845 51 司机头顶电风扇 6601 6608471 驾驶台暖风和雨刷 6601 66083342 车后门液压和锁及密封 6601 66085241 5 安装驾驶台 6601 66084101 车后门内部装饰板 66011191 车头的玻璃窗上侧的修饰板 6601171 铺地板革 660122403 内部侧围 6601 660881874 粘隔热毡 装顶子大边等 6601 66088172 54 乘客门锁 6601 660812151 牌照及尾灯 6601 66086792 安发动机罩 6601317 71 66082181 安装后风挡玻璃 66082262 66012543 装侧窗 6601 66089614 方向机立管柱及手刹车 66084432 66012312 全车扶手 660841204 66013604 侧围板 66085705 三踏板 66081282 66012292 变速手档 66083221 6601219 51 前灯 66082442 66014492 保险杆 6601 66082902 仪表台 6608511 41 66011112 仪表台盖 6608224 51 66013191 17 44 图 3 2 6601 生产作业先序图 仪表盘线及仪表盘 6608342 662 6601529 22 后备箱 6601334 331 安装椅子 660121382 侧窗玻璃刮胶缝 66081662 66012351 装后视镜 6601216 51 66087201 清扫 6608 66017122 1 2 345 6 89 11 12 13 16 15 19 20 21 22 23 24 26 25 27 28 2930313233 34 35 36 37 47 3839 40 41 42 43 40 44 46 485251 17 7 23 1 2 3 45 6 11 13 16 15 1719 10 14 7 18 20 21 24 2625 27 28 29 313233 35 36 37 49 3840 41 42 43 40 44 46 50525145 129 18 44 图 3 3 6608 生产作业先序图 3 2 2 客车生产线综合作业先序图 一 客车生产线基本作业单元标准时间的确定 在混流生产线设计之前 要对客车生产流程应用工业工程的方法进行研究 应 用工作研究对生产中不经济 不合理的作业 设备布局和生产计划等要素 以系统 的研究方法 消除以上要素中不合理的地方 找出简单灵活 经济且合理的生产和 工作方式 主要运用程序分析 操作分析和动作分析等方法 对生产系统各个层次 的分析优化来改善现有的生产作业现状 同时在方法研究的基础上应用秒表测时确 定作业的标准时间和作业操作的规范化 下表 3 2 为两生产线产品优化后作业单元 的标准时间 表 3 2 优化后的作业单元和标准作业时间表 序号作业内容标准时间 分钟 1运送底盘29 1 2运送车身46 55 3合车75 4焊接牛腿116 5焊挡泥板 挡风板及各小件8 6挡泥板16 22 7电瓶箱11 33 8发动机铝条60 9铺铆木地板423 10空气过滤器5 77 11牌照及尾灯26 33 12铺地板革360 19 44 13车后门液压和锁及密封7 2 14中门压条7 15乘客门锁1 25 16安发动机罩7 45 17穿顶棚线6 18顶视廊灯 天窗7 19装顶棚407 5 20车内顶灯 顶喇叭1 55 21安装后风挡玻璃53 7 22车后门内部装饰板19 23粘隔热毡 装顶子大边等86 25 24驾驶台暖风和雨刷22 67 25仪表台12 14 26仪表台线束10 27仪表盘线及仪表盘20 07 28仪表台盖9 29 29方向机立管柱及手刹车26 25 30车子正面处的反光镜打眼3 31安装驾驶台2 5 32车内后视镜和挡光板5 06 33司机头顶电风扇1 75 34车头的玻璃窗上侧的修饰板7 35装后视镜5 51 36装侧窗27 1 37内部侧围93 5 38司机门装置6 1 39后备箱11 44 40三踏板42 5 41驾驶台内部刹车及附属零件5 06 42变速手档8 54 43前灯34 25 44保险杆90 45侧围板70 20 44 46侧窗玻璃刮胶缝74 5 47安装椅子138 48司机和副驾驶高位的扶手5 49安装客车内乘客高处的扶手和货架12 25 50安装客车门内侧的护栏12 51全车扶手110 52清扫3 43 二 客车生产线综合作业图 根据优化后的生产作业单元和两项目的产品作业先序图 得到两产品的综 合作业先序图如图 3 3 所示 图 3 6 综合作业先序图 3 2 3 客车生产线节拍及工作地数的确定 在装配生产线上 节拍是流水线上生产两个相邻制品的时间间隔 在混流生产 线中 我们一般用生产线所有产品的平均节拍来计算生产线的节拍 计算公式如下 1 2 345 611 13 16 15 17 19 10 147 18 20 21 23 24 26 25 27 28 29 31 32 33 35 36 37 49 3840 41 42 43 40 44 46 50525145 8 12 9 22 30 34 39 4748 21 44 3 1 1 式中 C 是混合装配线的平均节拍 T 是某一计划生产时期内的有效工作时 间 Q 是生产任务中第 i 种产品计划期的产量 n 是此装配线在计划期内需要生 产的品种数 在企业中每天一个班次 一个班次 8 个小时 休息时间为 20 分钟 一次每个班 次有效工作时间为 7 小时 40 分钟 本文以一个月作为一个计划期 其工作时间为 22 天 根据公式 3 1 我们得到生产线的节拍如下 1 2h 7 60 40 22 80 60 72 28 在客车厂 厂房长约 100 米 生产线按直线式布置 这两种车型车长为 8 米和 6 米 每个工作站的长度为客车长度 物流区及缓冲区 有 8 到 11 个工作地 具体 长度和工作地数根据后期综合作业单元作业分配后的工作地数确定 首先对作业单元作业任务依据作业时间进行预分 根据装配工艺和所有作业单 元总时间 2574 46min 进行预分其预分结果如表 3 3 所示 表 3 3 客车装配作业分配 工作地分配作业序号作业时间 min 作业人数工作地作业时间 1375175 24 5 6140 22270 1 37 871 33171 3 49423670 5 510 11 12 13 14 15 16 17 18428672 619 20 21 22 23 568872 7 724 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 152 17276 1 837 38 39 40 41 42 43 44291474 945 46144 5272 3 1047 48 49 50 51 52280 68470 2 22 44 下面对一个工作地多人员的分配作如下说明 第二工作站 两人同时作业焊接 基本都是焊接作业 这里不详细说明 第四工作站 六个人同时铺地板 第五工作站 一个人做 10 11 13 14 15 16 用时 55min 这项工作做完后 进行 17 18 工序 其他五个人铺地板革 12 用时 72min 第六工作站 七个人装顶碰棚 做完后进行 20 23 工序 根据工艺并行 一个 人作业 21 22 用时 72 7min 第七工作站 还有一个人做 24 25 26 27 28 工序 另一个人做 29 30 31 32 33 34 35 36 用时 78min 第一个人做完帮第二个 可在 76 1min 内完成 第八工作站 四个人同时 37 38 工序 用时 25min 做完后 一个人作业第 40 41 工序 用时 47 1min 一个人做 39 43 用时 45min 其他俩人做 42 44 工 序内容 用时 49min 在这个工作站中最长用时 49 25 74min 第九工作站 两人各自一道工序 做完侧围板的帮忙刮胶缝 第十工作站 就两车型来说四个人先做 47 48 或者 49 50 再做 51 左后 52 工 序 最长理论工作时间是 64 2min 根据上述分配和工作地作业时间 这种工作站分配预分结果满足基本要求 暂时 没有其他更好的作业分配方式 所以其工作地数最少为 10 个 根据工作站时间 对 生产节拍进行调整 按工作站最常时间为节拍 即 C 76 1min 3 3 客车装配生产线设计方案评价 3 3 1 客车生产线的平衡率 本章节在不考虑装配顺序的情况下 以理论平衡率来评价装配设计效果 利用 以下公式 34 3 2 3 3 1 上述公式中 R 一生产线的平衡率 T 一生产线各个工作地作业时间和 Ti 一第 i 个工位的作业时间 L 一生产线的工位数 C 一生产线的节拍 在混流装配线中 23 44 随着产品生产顺序和品种的变化 时间 T 是变动的 本文取生产线上所有产品装配 作业时间和的平均值作为混流生产线的理论时间和 则装配线的平衡率 R 722 9 10 76 1 94 47 上式中 722 79 是工作地作业时间和 根据所得结果 装配生产线的平衡效果还是比 较好的 3 3 2 客车装配生产线的工作地负载率 工作地负载率是以工作地中作业时间最长的作业地的作业时间为基准 去衡量 其他工作地的利用率和负荷率 是评价生产线平衡设计的一个方面 其公式如下 35 3 4 Tmax max T1 T2 T3 T8 3 5 上两式中 Ki 第 i 个工作地的负荷率 Ti 第 i 个工作地的作业时间 Tmax 是所 有工作地中作业时间最大的值 根据以上公