电脑主机装配流水线节拍的平衡与改善

1、电脑主机装配流水线节拍的平衡与改善 创新实验报告 学生姓名: 学生学号: 指导教师： 2013.3.5 电脑主机装配流水线节拍的平衡与改善 摘要：借助*大学工业工程实验室的装配流水线，进行台式电脑主机装配流水线的设计实验并采集实验中的数据，找出瓶颈工序，并对瓶颈环节进行分析和优化，使整个装配流水线得到初步的改善，达到一定的平衡，最终提高工作效率。 关键字：装配流水线；设计再造；优化 装配流水线的基本原理是把一个生产重复的过程分解为若干个子过程，前一个子过程为下一个子过程创造执行条件，每一个过程可以与其它子过程同时进行。简而言之，就是“功能分解，空间上顺序依次进行，时间上重叠并行” 装配流水线的

2、特点是是每一道工序都有特定的人去完成，一步一步地加工每个人做一个特定的工作但是由于装配的工件各个部件不同，每道工序的装备时间不同，而用时最长的工序就是整条流水线的瓶颈工序，瓶颈工序决定着流水线的节拍，而节拍决定着整条流水线的效率。因此，通过对台式电脑主机装配流水线的实验研究，平衡整条流水线的节拍，意义重大。1.装配流水线的有关理论1.1 装配流水线的节拍 流程的节拍是指流水线上生产两个相同产品的时间间隔。节拍通常只用于定义流程中某一具体工序或环节单位产出时间。节拍是组织大量流水生产的依据，是流水生产期量标准中最主要的标准。其计算公式为： 式中 为工序单件时间；为该工序的工作地数量。1.2作业分

3、配法 分工进行流水作业时，最重要的一点是，向操作者分配均等时间的工作量。如果所有工序所需时间相同的话，整个流水线的操作就不会停滞，这样就能流畅的进行下去，确保稳定的生产。相反，如果途中某道工序出现停滞的话，各个工序的生产就不会平衡，进而严重降低工作效率，影响整个流水线的生产效率。在进行作业分配时，各个工序所需要的时间是不一样的，而且不同操作员的操作时间也是不一样的。所以在进行流水作业分析时，把加工时间作为目标对各个工序进行平均分配。其具体步骤：在制作样本时，要明确工序顺序和加工时间，制作工序分析表，然后利用已完成的工序分析表，计算出一件产品的加工时间，算出加工时间后，再除以操作人数，计算出一个

4、人平均应当被分配的加工时间。根据这个平均时间给每个操作者分配不同的任务，尽量使每道工序的节拍达到一致。其计算公式为： 式中是指第i个人的操作时间；T是完成一件产品的加工时间；n是操作人员的数量。2.台式电脑主机装配流水线的实验操作和研究2.1 准备工作 实验设备：电脑主机箱若干台 各类拆装工具 秒表两个 实验地点：工业工程实验室 流水线： U型流水生产线2.2 流水线的执行与优化 我们模拟一条装配生产线，即装配台式电脑主机箱，首先我们拆卸了多台电脑主机，在装配主机前我们认真了解了主机的主要部件，主机主要由主板、CPU、内存条、网卡、电源、机箱盖组成。然后我们不计时的进行多次试验，以熟悉各个工序

5、的操作方法。最后进入正式实验阶段，找出每次实验中的瓶颈工序，寻找办法将其改善，再次进行实验，找出此次实验的瓶颈工序，将其改善，如此循环下去，直到不需改进或整个生产装配线达到平衡为止。如下是实验的具体内容。2.2.1 实验一我们将装备机箱分为以下步骤（工序）： 1.安装主板 2.安装CPU及散热器 3.安装电源 4.安装内存条和网卡 5.安装安装软驱和硬盘6.安装机箱盖通过实验得到如下表格中的数据和信息： 表2-1 实验一工序序号工序名称操作人员操作时间（秒）1安装主板41.772安装CPU及散热器18.993安装电源41.314安装内存条和网卡23.045安装软驱和硬盘41.746安装机箱盖3

6、6.92总计205.37由表2-1可看出该条生产装配线各工序的操作时间相差很大，其中用时最长的工序是安装主板，需时41.77秒，用时最少的工序是安装CPU及散热器，只需要18.99秒。根据生产工序节拍的定义可知该道装配线的节拍为41.77秒，由于生产节拍是整条生产线上耗时最多的工序，也可以说一条生产线上的生产节拍就是这条生产线的瓶颈工序，所以该条生产线此时的瓶颈工序为安装主板。由作业分配法可以计算每道工序平均时间： 以此每道工序消耗的平均时间作为工序平衡改进的依据。 接下来我们对工序安装主板进行详细的分析和研究，研究发现这道工序之所以会消耗这么长时间主要是因为安装主板时需要安装4颗固定螺钉，于

7、是我们提出了如下的思路：增加一名操作人员协助*同学安装主板上的螺钉，于是我们就派*同学来协助安装主板。具体方案就是在*同学工位的下方再设置一个工位，也就是将安装主板这道工序分为两个工位来完成，*同学先将主板定位，然后紧固一个螺钉防止主板平滑错位，流到下一个工位时，*同学负责安装主板上其余的三个螺钉，以进一步加固主板。制定好方案一后，接下来我们又根据该方案一做了实验二，具体情况如下所述。2.2.2 实验二实验二的装配工艺流程如下： 1.安装主板 2.安装CPU及散热器 3.安装电源 4.安装内存条和网卡 5.安装安装软驱和硬盘6.安装机箱盖图2-1 安装主板 图2-2 安装主板上螺钉 按照以上的

8、装配工艺流程我们做了实验二，具体的人员分配情况及实验中的数据如下表所示： 表2-2 实验二工序序号工序名称操作人员操作时间（秒）1安装主板18.2623.542安装CPU及散热器18.623安装电源39.994安装内存条和网卡23.485安装软驱和硬盘41.326安装机箱盖35.86总计182.81由表2-1、2-2可知，在改进前安装主板需要41.77秒，改进后安装主板的时间只需要23.54秒，甚至小于实验一的平均时间34.23秒。实验二证明了我们方案一的制定是成功的，它缩减了整条生产线的生产节拍，消除了瓶颈工序-安装主板。整条生产线的总时间也降到182.81秒，比实验一中的工序总时间205.

9、37秒节约了22.56秒。本次实验中的工序消耗的平均时间： 虽然安装主板这道瓶颈工序得到了解决，但是由表2-2可以看出此时该道工序依然存在瓶颈工序，此时生产线的生产节拍为41.32秒，与平均时间30.47秒相差10.58秒。于是我们在一起讨论研究，分析后制定了如下方案二：由我协助*同学来完成工序安装软驱和硬盘。我负责安装软驱，*同学安装硬盘，共同完成该道工序。按照方案二的思路我们又做了实验三，具体情况如下所述。2.2.3 实验三 实验三的装配工艺流程如下 1.安装主板 2.安装CPU及散热器 3.安装电源 4.安装内存条和网卡 5.安装安装软驱和硬盘6.安装机箱盖图2-3 安装软驱 图2-4

10、安装硬盘按照以上的装配工艺流程以及方案二的设计改善思路我们做了实验三，具体情况和实验数据如下表所示： 表2-3 实验三工序序号工序名称操作人员操作时间（秒）1安装主板18.6522.792安装CPU及散热器18.463安装电源39.544安装内存条和网卡24.035安装软驱和硬盘23.646安装机箱盖36.13总计162.17由表2-3可以看出，由于我的加入，安装软驱和硬盘这道工序由原来的41.32秒缩短到现在的23.64秒，位于工序平均消耗时间的下方，说明我们的改进是成功的，消除了实验二中的瓶颈工序，缩短了整条流水线的生产节拍，工序总耗时也由182.81秒降到162.17秒，大大提高了生产效

11、率，达到了我们预期的目标。尽管如此，从表2-3 实验三中的数据可以看出，工序3-安装电源的耗时依然偏高，有待于改进。接下来我们对工序3进行了深入的观察和分析，分析发现，电源的安装主要由电源定位和安装电源螺钉两大步骤完成。针对这种情况我们制定了方案三，方案三的思路如下：由于人员有限，我们没有多余空闲的人来协助完成工序三，但是与之相邻的工序2仅耗时18.46秒，于是我们尝试让做工序2的*同学在做完工序2时协助*同学将电源定位并安装一个紧固螺钉，然后由*同学完成剩下的三个螺钉的安装。按照方案三的设计改进思路，我们一起完成了实验四的操作，具体情况如下所述。2.2.4 实验四 实验四的装配工艺流程如下

12、1.安装主板 2.安装CPU及散热器，电源定位 3.安装电源螺钉 4.安装内存条和网卡 5.安装安装软驱和硬盘6.安装机箱盖 图2-5 电源的定位 图2-6 电源螺钉的紧固按照以上的装配工艺流程以及方案三的设计改善思路我们做了实验四，具体情况和实验数据如下表所示：工序序号工序名称操作人员操作时间（秒）1安装主板18.5922.882安装CPU及散热器电源定位24.863安装电源螺钉26.694安装内存条和网卡23.975安装软驱和硬盘24.556安装机箱盖36.93总计159.88 表2-4 实验四由表2-3、2-4 中的数据对比可知工序3消耗的时间被分配到了工序2中一部分，工序3消耗的时间由

13、原来的39.54秒降到26.69秒，工序2消耗的时间由原来的18.46秒提高到24.86秒，尽管工序2消耗的时间有所增加，但这对生产节拍没有产生负面影响，甚至对整条生产线的生产经济性有着更有利。因此，实验四证明了方案三的设计思路是可行的。尽管我们解决了工序3中存在的问题，消除了实验三中的瓶颈工序，但是从实验四中的数据我们可清晰地发现，从工序1到工序5每道工序消耗的时间大致相同，但是工序6所消耗的时间却大大超出了前五道工序各自消耗的时间。针对这种状况，我们又一次対工序6进行深入研究，研究发现，工序6即机箱盖的安装也分为箱盖定位和安装螺钉两大步骤，由于螺钉较多，故工序6费时较严重。于是我们提出方案

14、四，方案四的思路就是让*同学协助*同学共同安装机箱盖。根据方案四的思路我们进行了实验五，具体实施步骤如下所述。2.2.5 实验五 实验四的装配工艺流程如下 1.安装主板 2.安装CPU及散热器，电源定位 3.安装电源螺钉 4.安装内存条和网卡 5.安装安装软驱和硬盘6.安装机箱盖按照以上的装配工艺流程以及方案四的改善思路我们做了实验四，具体情况和实验数据如下表所示： 表2-5 实验五工序序号工序名称操作人员操作时间（秒）1安装主板18.7722.922安装CPU及散热器电源定位24.563安装电源螺钉26.454安装内存条和网卡23.615安装软驱和硬盘24.196安装机箱盖21.32总计143.05由表2-5 实验五中的数据可知，到目前为止每道工序所消耗的时间大致相同，此时的生产节拍为26.45秒，大大低于实验一中的41.77秒，产品的流程节拍也由原来的205.37秒降到现在的143.05秒，生产效率得到大大的提高，此时的各工序消耗的平均时间 由此可以看出此时的生产节拍和平均工序时间非常相近，改善到此为止已达到了总的预期目标，实验到此结束。3. 结论及心得 通过上面的实验，实