工业工程生产线论文

1、摘要生产线平衡率在某种程度上决定着企业设备和人员的利用率，并限制着生产线生产能力的提高。基于电子生产企业生产线的工艺平衡问题是一般劳动密集型生产企业的普遍存在问题,分析工艺平衡是提高生产率的关键问题,有助于采取相应的措施,以利于企业生产效率的提高。本文通过对装配工艺及装配生产线平衡的研究，结合电视机生产的特点，设计出该产品的装配线平衡方案。过程中主要使用测量的工时数据及现场观察，通过程序分析、操作分析、动作分析、鱼骨图分析法找出影响平衡率的问题，运用工业工程手法，“ECRS”、“5W1H”“人机作业分析”、“动作经济原则”等对原产线进行优化。最后,引入缺料预警系统,将产线生产与物料供应联系起来

2、，使整个生产线的平衡率得到更大程度的保证。最终为该公司优化出一条效率更大的生产线，为企业创造更多的效益。关键词：生产线平衡 人机作业分析 动作经济 鱼骨图 程序分析 缺料预警目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc327734075 1 绪论 PAGEREF _Toc327734075 h 5 HYPERLINK l _Toc327734076 1.1研究背景 PAGEREF _Toc327734076 h 5 HYPERLINK l _Toc327734077 1.2问题的提出 PAGEREF _Toc327734077 h 6 HYPERLINK l _Toc

3、327734078 1.3国内外研究现状 PAGEREF _Toc327734078 h 7 HYPERLINK l _Toc327734079 1.4研究的主要内容 PAGEREF _Toc327734079 h 9 HYPERLINK l _Toc327734080 2基本理论综述 PAGEREF _Toc327734080 h 10 HYPERLINK l _Toc327734081 2.1工作研究理论 PAGEREF _Toc327734081 h 10 HYPERLINK l _Toc327734082 2.2流水生产线理论 PAGEREF _Toc327734082 h 19 HY

4、PERLINK l _Toc327734083 2.3装配流水线平衡理论 PAGEREF _Toc327734083 h 20 HYPERLINK l _Toc327734084 3车间现状分析 PAGEREF _Toc327734084 h 26 HYPERLINK l _Toc327734085 3.1富士康集团简介 PAGEREF _Toc327734085 h 26 HYPERLINK l _Toc327734086 3.2车间流程分析 PAGEREF _Toc327734086 h 26 HYPERLINK l _Toc327734087 3.3产线存在问题 PAGEREF _Toc

5、327734087 h 31 HYPERLINK l _Toc327734088 4 CTV车间产线优化 PAGEREF _Toc327734088 h 34 HYPERLINK l _Toc327734089 4.1利用工序重排解决瓶颈工站 PAGEREF _Toc327734089 h 34 HYPERLINK l _Toc327734090 4.2运用动作经济原则进行物料架改善 PAGEREF _Toc327734090 h 35 HYPERLINK l _Toc327734091 4.3人机作业分析精简人力 PAGEREF _Toc327734091 h 36 HYPERLINK l

6、_Toc327734092 4.4自动化导入减轻劳动强度精简人力 PAGEREF _Toc327734092 h 38 HYPERLINK l _Toc327734093 4.5优化评价 PAGEREF _Toc327734093 h 41 HYPERLINK l _Toc327734094 5缺料预警系统导入 PAGEREF _Toc327734094 h 43 HYPERLINK l _Toc327734095 5.1物料供应现状分析 PAGEREF _Toc327734095 h 43 HYPERLINK l _Toc327734096 5.2运用层次分析法选择最佳解决方案 PAGERE

7、F _Toc327734096 h 44 HYPERLINK l _Toc327734097 5.3缺料预警系统工作原理及流程 PAGEREF _Toc327734097 h 47 HYPERLINK l _Toc327734098 5.4优化评价 PAGEREF _Toc327734098 h 50 HYPERLINK l _Toc327734099 6总结 PAGEREF _Toc327734099 h 52 HYPERLINK l _Toc327734100 参考文献 PAGEREF _Toc327734100 h 541 绪论1.1研究背景流水装配线这种生产组织方式于1914年诞生于美

8、国“福特”公司，能够极大地提高了劳动生产率。就在流水装配线诞生的前夕，1913年的8月，“福特”公司装配车间每个汽车底盘由一位工人操作，每装配完成一件的时间是12.5小时。数个月后，当装配线试流成功以后，完成一件汽车底盘的操作时间为93分钟，劳动生产率提高了8倍多。流水装配线创造出巨大的汽车市场，同时也使福特公司的生产规模超过了通用汽车公司。可以说是福特发明的流水线揭开了现代化大生产的序幕。生产线平衡(ALB)问题是与生产线问世之日同时出现的，自从1913年，HenryFord发明了第一条装配线以后，一直到20世纪50年代，准确地说在1954年前，装配线的平衡技术只有Trail-and-Err

9、or方法在尝试。没有ALB问题的研究成果公开发表，正式提出并着手解决这一问题的是美国人Bryton Braces提出COMSOAL(Computer Method of Sequencing Ope ration for Assembly Lines)，利用简单的系统记录的方式，随机地产生分配作业元素的不同分配方式，这种方法比较通用于实际的企业。RPW(The Ranked Position Weight Heuristic)另一个著名的启发式算法，把要分配的作业元素按一定的规则排序，并分配到各个工作站去。众所周知，提高系统的效益主要有以下两种途径：一是以增加投入来获得提高。大部分企业都倾向于

10、走这条路子，一般都采用先进的管理方法（譬如 ERP）来改善管理或者大量购进设备来提高自己的生产能力，但这两种思路都会发生大量的费用而效果并不一定理想。大量购进设备固然可以提高企业生产能力，对大部分企业来说不得不考虑一次性引进一条生产线的投入给财务带来的压力，最大的问题是没有配套技术的跟进高价引进的设备利用率不高本身就是浪费；采用新的管理方法虽然不用大量引进硬件设施，但购买软件和管理费用上的投入会让企业感觉力不从心，同时还有思维方式的影响造成实施者繁多而成功者甚少的局面。二是改善资源的利用来获取提高。几乎所有的制造企业都存在系统能力不平衡的现象，增强生产线的平衡性是一种通过改善企业现有资源组合而

11、达到充分利用并提高其效益的行之有效的思路，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。装配是产品成型的最后的环节,也是制约产量的重要地方,在制造中占有重要的地位,具有联系型、装配型、强制节拍等多种特征的流水线装配型企业是最典型的制造型企业,受到工业界的普遍关注。富士康公司的CTV产品处主要生产ONY客户的TV产品，其中32寸的月产订单产量为210K，而目前月差能只有80*10*2*26*4=166K，无法满足订单需求。实习过程中发现，在CTV处大规模人工作业的线体，出现了线体平衡率低，人员无效动作浪费比较多单位线体人员数量多且机动性较差等等导致成本提高的现象。并将直接因此导

12、致利润降低，公司市场竞争力降低。因此进行生产线线体现场改善，提高产线平衡率，提高产线产能势在必行。通过对生产线平衡率提升的方法研究，可以不断减少人员无效动作的浪费、提升人员效率、减轻人员工作强度、减少资源浪费，令公司更具人性化，同时提升客户的满意度、公司的满意度、员工的满意度。1.2问题的提出生产线平衡的意义在于，在实现均衡生产后，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，同时还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

13、变能力，对应市场变化实现柔性生产系统；通过平衡生产线，可以综合运用程序分析、操作分析、动作分析、设备布置分析、时间分析等全部工业工程相关方法，并能适当提高全员的综合素质。1.3国内外研究现状流水线生产一般可分为两种：加工生产线、装配线。加工生产线是一系列机器上制造与加工零件，例如汽车轮胎或冰箱的金属部件。装配线则是在一系列工作台上将制造出的零件组合在一起，包括部件装配线与产品总装线。生产线平衡是这种生产方式评价的重要指标，因此，研究人员对其进行了大量的研究工作。生产线平衡问题（Line Balancing Problem,简称LBP）伴随着流水生产线的产生而产生，至今已有近百年的时间。但这一问

14、题的正式提出是在1954年，美国人B.Bryton在他的硕士论文连续生产线平衡中第一次提出生产线平衡的问题并着手解决这一问题，在此之后，许多科研人员都研究了这个方面的问题，并发表了各种各样的求解方法。随着产品需求量的增长,大部分企业都以增加投入来提高产量最常见的一种投入是采用先进的管理方法来改善管理或者大量购进设备来提高自己的生产能力,但这两种思路都会发生大量的费用而效果并不一定理想，大量购进设备固然可以提高企业生产能力,但对大部分企业来说必须考虑一次性引进一条生产线的投入给财务带来的压力；另一方面是没有配套技术的跟进高价引进的设备,利用率不高本身就是浪费采用新的管理方法虽然不用大量引进硬件设

15、施,但购买软件和管理费用上的投入也会让企业感觉力不从心,同时还有思维方式的影响造成实施不一定成功的局面除了增加投入,企业还可以通过改善资源的利用来获取提高几乎所有的制造企业都存在系统能力不平衡的现象,增强生产线的平衡性是一种通过改善企业现有资源组合而达到充分利用并提高，其效益的行之有效的思路,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。虽然目前国内外大量的著作对此论述不少,但目前国内外很多对生产流水线平衡问题仅见于理论上的研究，其基本研究方法是将一个实际的流水生产线按一定方式进行简化,以建立一个可以模拟实际流水线情况的数学模型,然后采用适当的方法对这个数学模型进行求解,以

16、得出若干个理论上的可行解供流水线的设计者参考。由于影响流水生产线平衡的因素很多,目前还没有一种能够把所有影响因素都考虑进去的数学模型,而且考虑的因素越多,理论设计的模型就越复杂,当数学模型中的作业元素和约束条件过多时,甚至难以找到合适的算法进行求解,因此,其应用有很大的局限性。除了建立数学模型外,近年来又出现了一些运用算法解决装配线平衡问题,遗传算法、粒子群算法等，这些算法的主要功能是进行装配作业的重组,是基于作业时间已知的条件下进行设计。所以,这些方法都是优化时间分配的方法,而不能研究操作改进给装配线带来的利益。但随着工业工程影响的深入,越来越多的企业开始关注工业工程的力量,也出现了很多关于

17、应用工业工程技术解决生产中实际问题的研究著作,而且大量实践也证明工业工程方法的实用性和有效性。生产线平衡问题是典型的NP-Hard组合优化难题，目前，针对生产线平衡问题，主要的解决方法可以分为四类：工业工程方法、数学分析法、启发式方法和仿真优化方法。本文主要运用工业工程方法。现国内外正经历着新的产业革命精益生产, 重新定义企业价值, 消除一切不必要的浪费。在实际加工生产中, 浪费主要表现在：不必要的工序； 原料或半成品或成品盲目地搬运； 因上道工序的不及时,下一道工序只能等待等。这些会造成无谓的工时损失, 生产线平衡即是衡量产线工序水平的重要指标之一, 也能反映出企业综合管理水平的高低。生产线

18、平衡问题直接关系到设施利用率和生产效率，且影响到产品的质量，此外，生产线平衡给员工带来的公平感，有助于员工间的合作，因此也是企业关注的热点。1.4研究的主要内容本论文通过对生产线平衡研究发展历程的认识，运用工业工程的相关知识对烟台富士康CTV处TV生产线进行了细致的研究和分析，同时应用平衡理论对该生产线进行了分析和优化，希望通过这些研究能够提高自己对工业工程基本理论的认识和对这些知识的实际运用能力。在解决问题的同时，提高自身发现问题、分析问题、解决问题的能力，也希望能够通过这篇论文为青岛红旗电机公司的小电机生产线起到一定的指导和借鉴作用，从而使该生产线能够真正达到高效率、高品质生产的目标。2基

19、本理论综述2.1工作研究理论工业工程的核心是降低成本、提高质量和工作效率，工作研究是工业工程体系中最重要的基础技术，起源于泰勒提倡的“时间研究”的吉尔布雷斯提出的“动作研究”。“时间研究”是用科学法则代替经验法则，确定一名工人每日公正合理的工作量，并采用秒表测定，制定工时定额。“动作研究”是通过研究改进操作和动作方法，提高生产效率。1936年“时间研究”和“动作研究”结合为一体。随着动作研究技术的不断发展，进一步延伸到对操作和作业流程的研究，逐步形成了“方法研究”（Method Study）的完整体系，时间研究的技术也日益丰富和完善，尤其是20世纪40年代以后，出现了众多的预定时间标准，它们可

20、以说是动作研究与时间研究的完美结合。到了40年代中期，“时间研究”则更名为“作业测定”（Work Measurement）。至此，“方法研究”与“作业测定”两部分结合在一起统称为“工作研究”。工作研究的对象是作业系统。作业系统是为实现预定的功能、达到系统的目标，由许多相互联系的因素所形成的有机整体。作业系统的目标表现为输出一定的“产品”或“服务” 。作业系统主要由材料、设备、能源、方法和人员等五方面的因素组成，其结构如图2.1所示。为了使作业系统达到预定目标，在系统转换过程中需经常检查测定作业活动的时间、质量、成本、柔性。“时间”包括作业活动的进度、消耗的人工数及交货期等方面；“质量”既包括制

21、成品的质量，也包括转换过程的质量；“成本”是指变换过程中各项耗费的总和，它反映出作业系统运行的经济性。作业活动的时间、质量、成本和柔性根据检测结果再反馈到作业系统，进行控制和调整，使作业活动按预定项目进行。“柔性”是指企业具备的为顾客提供多种类型产品的能力，以及对需求变化的能力。 生产设备、能源、生产方式和人的作用原材料产品或服务 反 馈 检 时间（T）质量（Q）成本（C）柔性（F）控 测 制 图2.1 作业系统结构简图工作研究又称为基础IE,最显著的特点是：只需很少投资或不需要投资的情况下，通过改进作业流程和操作方法，实行先进合理的工作定额，充分利用企业自身的人力、物力和才力等资源，走内涵式

22、发展的道路，挖掘企业内部潜力，提高企业的生产效率和效益，降低成本，增强企业的竞争能力。因此，世界各国都将工作研究作为提高生产率的首选技术。工作研究包括方法研究和作业测定两大技术。方法研究在于寻求经济有效的工作方法，主要包括程序分析、作业分析和动作分析。而作业测定是确定各项作业科学合理的工时定额，主要包括秒表测时、工作抽样、预定动作时间标准法和标准资料法。运用这些技术来考察生产和管理工作，系统地调查研究影响生产效率和成本的各种因素，寻求最令人愉快的工作方法和最科学、最合理的工作时间，不断改进和完善，保证人员、物料等资源的有效运作，达到提高生产效率，降低成本的目的。 工作方法研究常用的分析技术是：

23、“5W1H”、“ECRS四大原则”。“5W1H”提问技术是指对研究工作以及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问，为了清楚地发现问题可以连续几次提问，根据提问的答案，弄清问题所在，并进一步探讨改进的可能性。“5W1H”提问方法如表2.1所示。表2.1 5W1H 提问技术考察点分析现状提出问题改进意见目的做了什么 what是否必要有无其他更合适的对象原因为何做 why为什么要这样做是否不需要做时间何时做 when为何需要此时做有无其他更合适的时间地点何处做 where为何需要此处做有无其他更合适的地点人员何人做 who为何需要此人做有无其他更合适的人方法如何做 how为何需要这样

24、做有无更合适的方法与工具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，改进常遵循ECRS四大原则。（1）E (Eliminate),即消除。在经过“作什么”、“是否必要”等问题的提问，而答复为不必要则予以取消。取消为改善的最佳效果，如取消目的、取消不必要的工序、作业和动作等以及取消不必要的投资等，取消是改善的最高原则。（2）C (Combine),即合并。对于无法取消而又必要者，看能否合并，以达到省时简化的目的。如合并一些工序或动作，或将原来有多人进行的操作，改进为有一人或一台设备完成。（3）R (Rearrange),即重排。不能取消或合并的工序，可再根据“何人、何事

25、、何时”三提问进行重排，使其作业顺序达到最佳状况。 （4）S (Simple), 即简化。经过取消、合并、重排后的工作，可考虑采用最简单、最快捷的方法来完成。如增加装夹具、增加附件、采用机械化或自动化等措施，简化工作方法使新的工作方法更加有效。改善时一般遵循对目的进行取消，对地点、时间、人员进行合并或重排，对方法进行简化的原则，其示意图如图2.3所示。具体应用情况如表2.2 所示目的 取消 时间 地点 人员合并重排 方法简化图2.2 ECRS原则运用示意图表2.2 ECRS四原则的运用实例符号名称内容例子E取消完成内容后，非必要的取消取消不必要的工序、搬运、检验C合并对于无法取消者，看是否合并

26、，达到省时简化的目的工序之间能力不平衡、忙闲不均等情况，可考虑工序的合并调整R重排在EC的基础上重排，除去重复，使工作更加有序加工顺序的重新组合，前后工序的对换，工位器具位置的调整等S简化看能否采用最简单的方法及设备，以节省人、时间及费用用较简单的设备、工具代替复杂的设备工具，或用简单省时省力的方法代替繁重的工作 在选择某项作业进行工作研究时，必须考虑经济因素、技术因素人的因素。从上面的介绍中可以知道工作研究以生产系统的微观基础作业或者操系统为研究对象,是工业工程中最早出现的一种主要技术,是工业工程的基础方法,也可以说工业工程是在工作研究基础上逐步发展壮大起来的。工作研究的基本功能是生产系统诊

27、断分块,其最终目的是提高生产率的一种工程与管理相结合的技术,一直受到工业界普遍的重视。工作研究是以系统为对象,要在不断增加投资或投资很少的情况下,通过对生产组织、劳动分工、工装设计、操作方法、工作环境等因素的总和分析与改进,使人、机、物、时间、空间、环境等受到有效地控制和充分利用,从而保证工作质量,使整个系统处于受控状态,以达到降低消耗、提高产品质量、提高生产效率、提高企业经济效益和竞争能力的目的。工作研究的主要作用具体有：（1）提高工作效率。通过工作研究,使作业程序、操作方法和动作达到优化,提高工作效率生产效率、缩短工作周期和减轻作业疲劳。工作研究不需要增加大量投资、购置设备和增加劳动力,而

28、是靠挖掘现有生产系统的潜力来提高经济效益、降低生产成本和增加生产效率。（2）使作业标准化。通过工作研究,对现行作业进行分析和优化,使作业经济有效,形成一套规范化、标准化的作业方法。这种标准化的作业方法不仅可以保证较高的作业效率,而且也能够保证产品质量的一致性,使产品质量稳定。同时也可以提高操作者的操作技能,并且能够对新工人进行有效的培训,还可以为自动化设备的作业设计提供参考依据。（3）为确定作业标准时间提供依据。通过工作研究,使作业程序和方法得到优化。在此基础上进行作业测定,确定作业标准时间和编制工时定额标准，使工时定额达到科学合理,为企业生产和经营提供可靠准确的基础数据。（4）使操作者在保持

29、较高工作效率的情况下，减轻疲劳和提高安全性。通过工作研究,进行操作和动作的分析优化，剔除多余无效的操作和动作,改进不合理的操作和动作。这不仅提高了工作效率,同时也减轻了操作者的劳动强度。工作研究使作业规范化和标准化,也提高了作业的安全性。方法研究方法研究就是运用各种分析技术对现有工作（加工、制造、装配、操作、管理、服务等）方法进行详细的记录、严格的考察、系统的分析与改进，设计出最经济、最合理、最有效的工作方法，从而减少人员、机器的无效动作和资源的消耗。并使方法标准化的一系列活动。方法研究是以科学的方法和步骤,寻求更为简便、有效、安全和经济作业方式的原理和技术。主要包括程序分析、操作分析和动作分

30、析三个层次。这三个层次所实用的分析方法如表2.3所示。程序分析是把整个生产过程作为研究对象,进行宏观分析,目的是改善生产过程中不合理的工艺内容、工艺方法、工艺程序以及作业现场的空间布置。操作分析是在程序分析的基础上,对以人为主的工序进行详细研究,使操作者、操作对象和操作工具三者科学地组合、合理地布置和安排,达到工序合理,减轻劳动强度,减少操作的工时消耗,以提高产品的质量和生产效率的目的而进行的分析。动作分析是在程序决定后,研究并减少甚至消除人体各种动作的浪费,以寻求省力、省时、安全和最为经济的动作。其实质是研究分析人在进行各种操作时的细微动作,删除无效动作,使操作更加简便有效,提高工作效率。特

31、别需要注意的是要想从动素的基础上寻求改善空间,就必须要贯彻人机工程的理论和“动作经济性”原则。方法研究的两项具体方法包括提问法（ 5W1H 法 ）和提炼法（ ECRS 法 ）。提问法就是用于寻找和发现现行生产作业中存在问题及其产生原因的有用方法。该方法从作业目的（What）、作业地点(Where)、作业时间(When) 、作业人员(Who)和作业方法(How)等几个方面以及为什么(Why)进行逐步提问探索寻找存在问题产生的原因,故称5W1H 法.具体方法如表2.1所示.当现行生产作业中存在的问题及其原因找到后,就要探讨改进的方法.一般可用提炼法进行作业的初步改进,具体方法如表2.2所示.方法研

32、究的层次，一般首先进行程序分析，使工作流程化、优化、标准化，然后，进行作业分析，最后进行动作分析。其过程如图2.3所示。程序有工序构成有操作构成有动素构成 有动作构成程序分析作业分析动作分析 图2.3 方法研究的分析层次 表2-3 方法研究的主要分析技术类别分析技术名称技术特点的分析程序分析工艺程序图分析工艺程序图含有工艺程序的全面概况及工序之间的相互关系,并根据工艺顺序进行描绘,且标明所需时间。分析的目的是改善工艺内容、工艺方法和工艺程序流程程序图分析流程程序图分析是在工艺程序图分析的基础上,作进一步的详细分析。通过对制造过程中“操作”、“检验”、“搬运”、“储存”、“暂存”、的详细记录、分

33、析，提出改进意见线图线路图分析线路图分析是以作业现场为对象,对现场布置及物料和作业者的实际流通路线进行分析,以达到改进现场布置和移动路线,缩短搬运距离的目的操作分析人机操作分析分析单人单机、单人多机或多人多机的作业操作，分析人和机器的相互配合以提高人一机系统的利用率联合操作分析分析多人单机的操作，以提高多人间的操作配合程度，平整工人的工作量双手操作分析以双手为对象，记录其动作，表示其关系，经过分析、改善，提高工作效率动作分析动作要素分析将作业划分为动作要素,分析每一个动作要素与其他动作要素的关系,以达到简化动作,提高效率的目的瞬时动作分析用1S或0.01S拍摄1格的速度，记录操作活动,然后在较

34、短时间内分析动作轨迹，加以改善微动作分析用每分钟拍摄38407680格的速度,记录操作活动，然后做微动作（慢动作）分析，以求操作的改进另外，方法研究的目的有以下几点： （1） 改进工艺和流程。（2） 改进工厂、车间和工作场所的平面布置。（3） 经济地使用人力、物力和财力，减少不必要的浪费。（4） 改进物料、机器和人力等资源的有效利用，提高生产率。（5） 改善工作环境，实现文明生产。（6） 降低劳动强度，保证操作者身心健康。2.1.2作业测定作业测定是按照规定的工作方法来完成指定工作所需时间的测定技术。完成任何工作所花费的时间，应该是一个合格工人（即具有一定的体力和智力，并具备一定技术熟练的工人

35、）在从事这项工作的整个正常工作期间里，不增加劳动强度情况下所消耗的时间，同时，他是在标准状况下进行的工作。所谓标准状况，是指标准设备和工作方法，标准工作条件，标准生理状态以及操作者在工作方法上受有良好训练等。由此可见，所谓标准状况，实际上是在方法研究基础上改进了的状况。作业测定是研究和寻求一项工作所需要的时间，并设法消除和减少无效时间，使工作能用最少时间完成，以提高劳动生产率。它以工人在标准状况下工作所消耗的时间为标准时间，制定时间定额，并且应用于工资奖励制度。机器设备的效率、负荷及利用率、工人管理的机器数，完成生产计划所需用工人和机器数等，都受标准时间的影响，即生产计划和控制的基础资料来源于

36、标准时间。所以，严格地说，生产管理是不能脱离作业测定而进行的。国际劳工组织的工作研究专家为作业测定下的定义是：“作业测定是运用各种技术来确定合格工人按规定的作业标准完成某项工作所需的时间”，作业测定是在合理的工作方法基础上,测定必要的作业时间,通过评比、宽放等技术,制定合理的标准时间。作业测定的技术一般可分为秒表时间研究、预定时间制度、分析评估法、数学分析法、标准资料法及工作抽样法等。其中秒表时间研究是最基本的时间研究技术，它是在一定期间，直接和连续观察一项工作的执行，记录时间消耗和有关资料，并根据标准，评定完成情况，然后加上宽限时间，根据这些数据来计算出标准时间。但是，这种秒表时间研究的应用

37、有一定的限制，因为这种技术是在较短期内，对工作进行连续不断地直接观察。由于抽样时间短，取样集中，而且必须连续进行，不能中断，这就使其主要只适用于重复性手动工作。因此，在实际时间研究中，要结合采用几种技术，取长补短，因事制宜。预定时间制度是把作业分解为基本动作，然后，制订这些基本动作的时间值并列成表，以备查用。在制订作业时间标准时，首先对作业进行分析，把作业分解为基本动作，设计合理的操作方法，再根据作业的基本动作查表，得到各基本动作时间值，将设计所规定的各基本动作的时间值合计，加宽限就可制定出作业标准时间。标准资料法是利用以往其它时间研究技术所确定的大量时间数据，加以分析综合，组成一套有关作业的

38、标准时间的基本数据。它是一些预先确定的时间数据，因此，它和预定时间制度相似。但是，预定时间制度积累的是基本动作的时间数据，标准资料法所积累的则是作业要素的时间数据，以上两法的优点是可能不通过秒表时间研究等直接研究制定数据要花费很多的人力、物力和时间，如果所研究的工作既简单又少重复，那么，使用这种技术方法。模特法是以作业最简单的手指动作所需要的时间作为单位动作时间，定为1MOD(1MOD=0.129s)，人体其它有形动作都可以计算为手指动作的整数倍，即若干，进而可以计算出一个工序、一条作业线、一种产品的生产时间，模特法把人体所有有形动作划分为21种，每种动作都确定出所需要模特法（即时间值）,这样

39、只要知道人体动作的部位,即不必测量也不用查表,就能立即确定动作所需的时间它与以前PTS的法相比,分析简单,使用方便,容易掌握,而精度并不亚于以前的各种方法。模特法与其他PTS法一样都是以人的动作为研究对象,与动作经济原则相结合,可以用模特排来改进现行操作,从而获得最优操作方案并把它以标准的形式确定下来,在实践中进行推广实施,最终达到提高工作效率,降低疲劳,提高经济效益的目的正因为模特法是以人的动作为研究对象,所以它主要适用于手工作业为主的分析应用.2.2流水生产线理论流水生产是在“分工”和“作业标准化”的原理上发展来的。流水生产方式的基础是流水生产线。流水生产线是由设备、工作地和传送装置构成的

40、设施系统。流水生产的生产对象、生产能力!生产速率以及设备人力利用率等问题都是在设计阶段中规定好的,因此大量流水线生产的生产组织设计的关键在于合理设计好流水线。这包括确定流水线的生产节拍,合理而均衡地组织流水线上各工作地的分工。这种工作分工的组织称流水线平衡。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集中制品,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

41、而言,要求每到工序都按节拍生产。（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,消除或者最大向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。按一条装配线上所完成的产品类型数量可以分为：单产品线装配线、多产品装配线和多种产品混在一起的装配线。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、多种产品混在一起的装配线,装配多种产品,各种产品的投产间隔较短。2.3装配流水

42、线平衡理论制造业的生产基本上都是在进行细分化之后的多工序流水化连续作业生产线，由于分工作业，简化了作业难度，使工人的作业熟练度得到提高，从而提高了作业效率。然而，在经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上都不可能完全相同，这就势必存在工序间作业负荷非均衡的现象，负荷高的工序不能按时完成生产任务同时负荷低的工序却经常停工待料，除了造成无谓的工时损失外，还造成大量的工件堆积滞留现象，严重的话会造成生产线的中断。为了解决上述问题就必须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，以使各个生产环节的能力都能够充分利用，生产线才能顺畅运行，即实现生产的平衡性。平衡

43、性也叫节奏性，是指生产过程的各个阶段和各道工序都要按照规定的节奏，在相同的时间间隔内生产和交付等量的成品，使各工作地负荷保持相对稳定，避免发生时松时紧的现象，以均衡地完成生产任务。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。其目的是通过平衡生产线使现场人员更加容易理解“一个流”的必要性及“单元生产(Cell Production)”的编制方法，它是一切新理论与新方法的基础。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（工位）,使每个工作站在工

44、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待制品,严重的还会造成生产的中止这些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装配流水线平衡问题的定义装配线平衡问题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,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

45、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。下面解释几个有关装配线平衡的几个名词：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。作业单元将操作划分成一个一个的操作单元,这些操作单元一般不能再分,或者是没有必要再分。作业单元时间完成一个作业元素所需要的标准时间。节拍从整个生产装配线来说,节拍指的是装配线在稳定生产的情况下,生产出一个产品所需要的时间,即装配线完成单个产品的时间间隔。通常用CT来表示。瓶颈通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做瓶颈。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

46、的发挥。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。总作业时间一一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。通常用W来表示。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。平衡生产线的作用：提高作业员及设备工装的工作效率；减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）；减少工序的在制品，真正实现“一个流”；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；通过

47、平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、规划（layout）分析、搬运分析、时间分析等全部工业工程手法，提高全员综合素质。2.3.2装配线平衡问题的分类装配线平衡问题一般可分为两类：(1) 已知节拍CT,进行作业分配使得所需工作地最少。在装配线的设计与安装阶段,主要考虑生产能力满足市场需求,系统投资少和装配线的效率高这类目标。这一阶段的己知信息就是对市场需求的预测，这相当于知道了节拍CT,要求最小化工作站数。最小化工作站数就意味着设备与人员的减少,从而可以降低设备与人员费用,缩短生产流程,提高生产效率.此即第一类的装配线平衡问题。(2) 己知工作站数N,进行作业分配使得节拍最小。在装配线系

48、统安装后,设备与人员基本固定,需要优化装配线的节拍,对己存在的装配线进行逆向调整,此即第二类装配线的平衡问题。在生产管理中,希望提高劳动生产率,使装配线的产出最大化,需要对装配线作逆向调整,对已存在的生产线进行调整优化。2.3.3装配线平衡改进方法分析装配线的平衡,一般不采用数学证明法,而采用直接观察法、分枝定界法、启发式方法和工业工程法,即这些平衡法以逻辑和常识为基础。采用这些方法不一定得到最优解,但可得到比较好的解。下面分别介绍各种方法。(1)直接观察法直接观察法是一种比较直观的有关工序平衡的方法之一。通过对操作实际的了解、分析,直观地发现流水线的瓶颈工序,粗略地调整工序内容和作业单元组合

49、方案,平衡流水线。(2)分枝定界法分枝定界法是利用分枝定界并寻找最新活动节点的原理,首先求出可行的作业单元组合方案。然后,一面依靠回溯检查,消除明显不良的作业组合方案；一面求出能使装配工序数为最小的作业单元组合方案。分枝定界法比较严密、复杂,计算工作量大,需要一定的数理基础知识,一般人员不易接受和理解。(3)工业工程法工业工程方法主要是研究现行生产线的平衡改进工作以工业工程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,运用该技术的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、模特法、物

50、料配置、空间布局及作业环境等各方面进行改善,达到企业平衡生产线进而高生产能力、取得经济效益的目标。按照从粗到精、从宏观到微观、由概括到具体的体系,其主要方法包括程序分析、操作分析、动作分析和作业测定等（在前面2.1中有具体介绍）。在应用工业工程法进行装配线平衡改善时,最常用的也是最容易操作的是手工平衡法。手工平衡法主要用于作业单元不复杂的装配线的平衡设计,一般在已知生产流程和节拍的情况下,进行作业分配,希望达到工作地最少。作业单元的分配又包括一下三个规则：规则一：按后续作业数量最多规则优先安排作业。规则二：按作业时间最长规则优先安排作业。规则三：按该项作业单元时间和后续作业时间的总和最大规则优

51、先安排作业（阶位法）。研究表明,对于特定的问题有些规则会优于其它规则。改善是企业永恒的主题,而工业工程所追求的目标就是永无止的改善,运用相关技术对生产线平衡,为企业降低消耗,提高生产率。工业工程方法是不需要进行建模,只需策者运用工作研究和作业测定技术对作业工序进行深人分析,容易实现,但对于作业元素个数较多且约束条件较多的装配线平衡问题则体现出一定的局限性。(4)启发式算法启发式算法利用计算机进行装配线平衡计算,允许探索装配作业单元组合成工作地的更多方案,从而获得最优解。启发式方法以其简便、易懂、快速和满意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。它的产生主要是为了克服现实建模的困

52、难,提供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。通常用的最对的是遗传算法和禁忌搜索算法。在我国,由于工业工程的引进晚,起步晚,更应该从基础工业工程起步。同时我国企业的技术条件、管理水平、信息化程度和所处的经济与市场环境, 也决定了在我国推行基础工业工程不仅起步较容易,而且见效也快,并可为今后实行现代工业工程打下坚实的基础。另一方面,由于启发式算法需要编程一

53、般工艺工程师或工业工程师而不精通这方面的知识,所以,如果企业想寻的最优解,或者作业单元复杂的化,可以专门开发一个装配线平衡系统。(5)生产线工艺平衡的改善原则生产线工艺平衡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偏差。实施时可遵循以下方法： eq oac(,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、工装自动化等工业工程的方法与手段。 eq oac(,2)将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序。 eq oac(,3)增加各作业员，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。 eq oac(,4)合并相关工序

54、，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。 eq oac(,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。3车间现状分析3.1富士康集团简介富士康科技集团是专业从事计算机、通讯、消费电子等3C产品研发制造，广泛涉足数位内容、汽车零组件、通路、云运算服务及新能源、新材料开发应用的高新科技企业。 凭借前瞻决策、扎根科技和专业制造，自1974年在台湾肇基，1988年投资中国大陆以来，富士康迅速发展壮大，拥有百余万员工及全球顶尖客户群，是全球最大的电子产业科技制造服务商。2011年进出口总额达2147亿美元，占中国大陆进出口总额的5.9%，2010年旗下16家公司入围中

55、国出口200强，综合排名第一；2011年跃居财富全球500强第60位。3.2车间流程分析富士康的C产品处主要为索尼生产32寸电视。其产线布局如下：直线型产线。组立段包装段检测段图 3.1 线体概况通过对图的仔细观察可以看出该生产线的形式为简单的单一对象直线型布置的流水线。最后通过现场的具体调研并记录好每个工位的具体名称然后做出该流水线的工作流程图。它的工位如图3.2所示。产线人数共35人。 前框&投入投入喇叭线底支架投入喇叭前加工装锁喇叭装锁主板电源板前加工装锁电源板插FFC线插线&贴胶带装锁底盖锁后盖1锁后盖2锁后盖3&终点投入WB adjustment (一)整机上线Pre-testWB

56、adjustment (二)Function test 1Hi-potFunction test 2Function test 3终检（一）终检（二）折纸箱&放保丽龙（一）折纸箱&放保丽龙（二）整机包装（一）整机包装（二）说明书组投入装底座放保丽龙装附件辅助封箱贴barcode、印章堆栈（一）堆栈（二）图3.2 线体各工站装配过程是一个有序的过程。因此，可完成装配元的指令要受到限制，至少在一定程度上受限制。-除了工艺约束优先约束外，还有非装配作业顺序的约束。他们有区域约束、位置约束、疲劳约束等。区域约束考虑有些工序要一起完成,有的则是位置上不应靠近位置约束主要是装配作业受到空间位置的限制，需把

57、作业人员安排在产品两侧，即流水线的两侧。在TV装配线上具体体现在：（1）在加工过程中，部分工序要求在流水线左侧或右侧完成，而同一个工人不能同时完成流水线左右两侧的操作。分配过程中如果一个工人选取左侧操作的工序，则不允许其再选取右侧操作的工序。（2）工具约束。在装配作业中，有些作业需要使用一些专门工具才能完成，这就是工具约束。整机包装工站的工具约束主要有自动提升机器。（3）某些工序由同一个工人来完成可以减少某些重复的操作动作,因而可以减少操作时间而另一些工序由同一个工人来完成则可能增加操作时间。（4）有些工序需要由两个工人配合完成,即完成这些工序的工人必须连续排列。有部分工序必须隔开一定时间进行

58、。（5）疲劳作业约束。在装配作业中，有个别作业,虽然作业时间不一定长，但强度较大，操作员容易疲劳，平衡时，要尽量避免将两个或两个以上的疲劳作业元素分配给同一个工位。经过现场多日观察和工时测量，我们用标准工时计算方法计算得出现有产线的工时，如表3.1产线工时表。表3.1 产线工时表组立1前框&IR&Keypad 投入1人2Panel投入1人3喇叭线&底支架投入1人4喇叭前加工1人5装锁喇叭1人6装锁主板1人7电源板前加工1人8装锁电源板1人9插FFC线1人10插线&贴胶带1人11装锁底盖1人12锁后盖11人13锁后盖21人14锁后盖3&终点投入1人15整机上线1人检测1Pre-test1人2WB

59、 adjustment（一）1人3WB adjustment（二）1人4Hi-pot1人5Function test11人6Function test 21人7Function test 31人8Factory Reset1人包装1终检（一）1人2终检（二）1人3折纸箱&放保丽龙（一）1人4折纸箱&放保丽龙（二）1人5整机包装（一）1人6整机包装（二）1人7说明书组投入1人8装底座放保丽龙1人9装附件辅助封箱1人10贴barcode、印章1人11堆栈（一）1人12堆栈（二）1人从表3.1可以计算出TV装配线的平衡率（线负荷系数)。计算公式如下： （3.1）或者 W =各工序作业时间合计/（最长

60、作业时间总工序数）其中，W产线平衡率； 第i工位作业时间； 第i工位定员数； 流水线节拍； a流水线定员数。 W = 1018.22 / (41.69 35) 100% = 69.13%生产不平衡损失率 = 1 平衡率 = 30.87%我们画出工时图，如图3.3产线工位工时图：单线人数UPPHUPH平衡率平均时间/S352.4786.3569.13%28.82图3.3 产线工位工时图 这意味着在生产过程中，有28.84%的时间由于生产线配置不平衡而损失了。由图3.3中数据可以看出，导致生产线平衡率低的主要原因是瓶颈工位(装锁主板、锁后盖&终点投入、整机包装（二）、说明书组投入、装附件&辅助封箱