畢業(yè)設計（論文）玩具四驅車裝配線仿真研究

1、玩具四驅車裝配線仿真研究 專業(yè)：工業(yè)工程班級：2005級1班姓名：沈陽大學畢業(yè)設計（論文）目 錄引言31 混流裝配生產的研究內容及意義51.1 混流裝配生產的概況51.2 研究混流裝配生產線的過程分析及仿真問題的意義52 混流裝配生產線82.1 混流裝配生產線的相關概念92.1.1混流裝配生產線92.1.2生產節(jié)拍92.1.3生產節(jié)拍與生產周期102.1.4生產節(jié)拍對生產的作用102.1.5生產線平衡122.2 混流裝配生產線平衡設計142.2.1設計混流裝配生產線平衡的具體步驟142.2.2混合流水生產的平準化152.2.3工藝平衡率162.3 混流裝配生產線的應用價值173 混流裝配生產實

2、驗193.1實驗目的及內容193.1.1混流裝配生產實驗的目的193.1.2混流裝配生產實驗的具體內容203.2實驗流程233.3實驗設備介紹243.4產品選定與拆分263.5 混流裝配生產線設計303.6 物料管理354 裝配線生產建模及仿真364.1 模型的建立364.2 仿真過程分析384.2.1 首批次車型對總加工時間的影響384.2.2 投產順序組合對總加工時間的影響394.2.3 批量的大小對加工時間的影響404.3 仿真結果41結論43致謝46參考文獻47附錄1 混流裝配生產實驗48附錄2 實驗看板摘 要在制造企業(yè)進行產品生產的過程中，混流生產是比較典型的工業(yè)工程技術應用實例，是

3、消除效率低下的物料調配過程，以達到優(yōu)化生產和物料補給的目的，所以現代企業(yè)大多采用混流裝配生產，以提高本企業(yè)的生產效率。系統(tǒng)仿真軟件是必不可少的、有益的工具。隨著批量生產制造系統(tǒng)的發(fā)展，涉及到整個生產制造系統(tǒng)效率的生產線平衡問題越來越受到關注。因此，借助系統(tǒng)仿真技術研究生產線的平衡問題，將成為制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文以我校工業(yè)工程綜合實驗室中混流裝配生產線為研究對象，通過對玩具四驅車混流裝配生產線的調查，收集整理了裝配線的相關數據；設計出了混流裝配生產線的生產節(jié)拍和平衡方案；在對玩具四驅車混流裝配生產線進行仿真實體抽象的基礎上，利用flexsim系統(tǒng)仿真軟件建立了裝配線仿真模型。本篇論文的研究

4、為下一步實驗室的建設提供依據，同時還為這類企業(yè)的裝配生產線平衡、仿真研究及生產率提高探索了一條有效途徑。關鍵詞：混流生產； 生產線平衡； 生產節(jié)拍； flexsim；仿真abstractduring the production process in manufacture corporation, mixed-model production is a typical example in industrial engineering technology. it is the process of clearing the efficiency of materials in order

5、to achieving the purpose of optimizing production. so , modern enterprise almost use mixed-model production to promote the efficiency. system simulation software is essential and useful tool. with the development of batch production system, more and more attention was attracted which are about the p

6、roblem of assembly line in the whole manufacture system. so, it is inevitable trend to apply the system simulation technology to resolve the balance problem in manufacture. in this paper, school of industrial engineering laboratory in mixed-model production for the study, four-wheel-drive through th

7、e toy mixed-model production of surveying collected data assembly line; designed cycle time and mixed-model balance of production line programs; in the four-wheel toys assembly line simulation based on abstract entities, the use of system simulation software flexsim established a simulation model of

8、 the assembly line. the paper for the next step of the construction of the laboratory to provide a basis for such enterprises at the same time the assembly line balancing, simulation research and productivity growth has been an effective way to explore.keywords:mixed-model production; assembly lines

9、 balancing; cycle time; flexsim; simulation; 引 言工業(yè)工程是以人、物料、設備、能源和信息組成的集成系統(tǒng)為主要研究對象，綜合應用工程技術、管理科學和社會科學的理論與方法等知識，對其進行規(guī)劃、設計、管理、改進和創(chuàng)新等活動，使其達到降低成本，提高質量和效益的目的。它是對人員、物料及設備等，從事整個系統(tǒng)之設計改進及運用的一門科學。它利用數學、自然科學與社會科學的專門知識及技巧，并利用工程分析與設計的原理和方法，來規(guī)劃、預測，并評估由此及其有關系統(tǒng)中所獲得的效果。工業(yè)工程專業(yè)是一門綜合性很強的學科，培養(yǎng)的學生必須具有一定的工程分析、規(guī)劃和設計能力，能夠提出有

10、效的改善措施，確定系統(tǒng)的優(yōu)化方案。在工業(yè)工程的專業(yè)教學中，單一的演示性、驗證性實驗是不夠的，開設綜合性開放實驗對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、綜合能力、實踐能力等具有重要的作用1?；炝餮b配生產是比較典型的工業(yè)工程技術應用實例，通過開設實驗可以使學生親身了解制造系統(tǒng)中裝配線的生產過程，并能從系統(tǒng)的角度加深對產品結構于裝配關系的理解，學習產品功能與性能分析的方法以及多品中混流裝配生產的組織與計劃方法等，通過產品裝配過程的規(guī)劃、調整，運行和協(xié)同工作，切實地體驗裝配線平衡與優(yōu)化，操作過程優(yōu)化以及看板在系統(tǒng)工程中的應用，利用flexsim軟件對新流程的模擬仿真，為流程的改進提供模型、數據等方面的依據。本篇論文主

11、要結合我校工業(yè)工程實驗室的建設及其專業(yè)綜合性實驗的內容，以玩具四驅車混流裝配生產線為例，通過具體研究玩具四驅車混流裝配生產的實驗過程，設計混流裝配生產線的平衡，并應用flexsim軟件對混流裝配生產線進行建模與仿真。混流裝配生產線對生產現場起到重大作用，它能使各種生產要素進行合理的配置與優(yōu)化組合，以保證生產系統(tǒng)目標的順利實現。在采用流水生產線方式的企業(yè)，流水生產線平衡是一個重要的生產管理問題，也是設計有效生產線時必須考慮的重要問題之一。因為只有當生產線平衡，也就是生產線各工序的生產節(jié)拍達到一致，才能最大限度地減少由于生產線各工序節(jié)拍不均衡造成的勞動力和設備能力的浪費，使生產線保持一種均衡、連續(xù)

12、的流動狀態(tài)，從而獲得所希望的產出。目前國內外對流水生產線平衡問題(assembly line balancing problem)僅見于理論上的研究，其基本研究方法是將一條實際的流水生產線按一定方式進行簡化，以建立一個可以模擬實際流水線情況的數學模型，然后采用適當的方法對這個數學模型進行求解，以得出若干個理論上的可行解供流水線的設計者參考。因此，設計混流裝配生產線最主要的工作，就是設計生產線的平衡。本篇論文所采用的技術路線為：首先，介紹混流裝配生產線的基本概念；其次，利用工業(yè)工程方法對所設計混流裝配生產線的平衡給出具體實施步驟；接著，根據我校工業(yè)工程綜合實驗室具體情況，對玩具四驅車的混流裝配生

13、產線進行固定生產節(jié)拍平衡設計；第四，利用flexsim軟件對玩具四驅車混流裝配非固定生產節(jié)拍生產線進行建模與仿真研究。希望通過本篇論文，能夠對我校工業(yè)工程實驗室的具體建設給與實質性的建議。1 混流裝配生產的研究內容及意義1.1 混流裝配生產的概況混流裝配生產是消除效率低下的物料調配過程，以達到優(yōu)化生產和物料補給的目的，所以現代企業(yè)大多采用混流裝配生產，以提高本企業(yè)的生產效率提高效益。隨著市場經濟的發(fā)展和競爭的加劇，我國的產品市場形式發(fā)生了顯著的變化，企業(yè)正面臨著國內外劇烈競爭的大市場，客戶對產品的需求越來越趨于多樣化，基于訂單的多品種、小批量混流生產模式被企業(yè)廣泛采用。特別是汽車、電腦、家電制

14、造等以裝配生產為主的企業(yè)，產品多是一種基型、多種變型，在生產作業(yè)方式以及工藝流程上基本相同或相似，因此這些企業(yè)多采用混流裝配線。而混流生產線投產順序的安排問題比單一的生產線要復雜的多，且影響著生產線整體的效率及人員或機器的利用率問題2。因此，如何安排一天的生產，一周的生產等生產排序問題，成為工業(yè)企業(yè)日常經營管理中的核心問題之一。生產線是制造系統(tǒng)的一個重要組成部分，由一臺或者多臺制造設備和物料儲運裝置組成的，直接面向制造執(zhí)行層面的“小制造系統(tǒng)”；生產線的平衡設計和過程優(yōu)化是實現集成制造系統(tǒng)優(yōu)化設計的重要組成部分，是構建更高級別制造系統(tǒng)的基礎。1.2 研究混流裝配生產線的過程分析及仿真問題的意義所

15、謂混流裝配線,有時也特指混合車型組裝線，是指在一定時間內，在一條生產線上生產出多種不同型號的產品，產品的品種可以隨顧客需求的變化而變化。由于產品市場的變化，目前越來越多的工廠選擇多品種，小批量的生產模式，混流生產線被企業(yè)廣泛采用?；炝餮b配生產是比較典型的工業(yè)工程技術應用實例，它能通過消除效率低下的物料調配過程，達到優(yōu)化生產和物料補給的目的，所以現代企業(yè)大多采用混流裝配生產，以提高本企業(yè)的生產效率。本文根據我校工業(yè)工程綜合實驗的實際情況，研究玩具四驅車混流裝配生產，了解混流裝配線的生產過程，通過對產品裝配過程的觀察、規(guī)劃、設計、調整，運行和協(xié)同工作，利用工業(yè)工程方法，根據生產節(jié)拍、工作站數目等條

16、件，具體設計具有固定節(jié)拍性質的混流裝配生產線的平衡，并計算混合流水線負荷率評價生產線平衡后的效率，驗證所設計的平衡生產線是否合理?；炝魃a線投產順序，是區(qū)別于單一生產線的生產計劃問題。如果不考慮投產的排序問題，而仍像單一生產線一樣，集中同一類型的產品生產，則由于產品品種的差異，同一加工工位工時不相同，將會造成生產線平衡率下降，在制品數量增加和加工時間過長等問題。面對生產線由單一生產線轉變成混流生產線的變化，當前的許多企業(yè)，尤其是規(guī)模不太大的中小企業(yè)，沒有意識到混流生產線投產排序問題的重要性。所以利用flexsim軟件對混流裝配生產線投產順序問題進行建模與仿真，得到優(yōu)化的混流裝配生產線，可以為采

17、用混流裝配生產線的企業(yè)等制造裝配業(yè)，生產線的改進提供模型、數據等方面的依據，提高企業(yè)的生產率，使企業(yè)效益得到提高，達到企業(yè)經營的最終目的。本文研究的最終目的：是通過對玩具四驅車裝配線的研究，設計出符合我校工業(yè)工程綜合實驗室具體情況的混流裝配生產線的平衡方案，運用flexsim仿真軟件，對于影響混流裝配生產線投產順序的因素進行研究，經過建模與仿真，從而找到能使混流裝配生產線總加工時間最優(yōu)的生產組合，達到優(yōu)化玩具四驅車的混流裝配生產的目的。2 混流裝配生產線流水線概念：是指勞動對象按照一定的工藝路線順序的通過各個工作地，并按照統(tǒng)一的生產速度（節(jié)拍）完成工藝作業(yè)的連續(xù)的重復的生產過程。流水生產線是一

18、種先進的生產組織形式，有利于提高生產率。流水線生產不平衡會出現阻塞，在制品過多和誤工誤時的現象，最終導致生產率降低和生產組織失敗3。流水線特征：(1) 工作地固定一或幾道工序，專業(yè)化程度高； (2) 工作地按產品加工順序排列；(3) 工作地加工時間相等或成倍數關系； (4) 節(jié)奏性強，有一定節(jié)拍。 流水線類型：(1) 直線流水線(2) 曲線流水線(3) 圓形（瑞典式）流水線(4) u型流水線(5) 聯(lián)合u型流水線混合流水線：是一種實現多品種同時連續(xù)進行的流水作業(yè)生產方式。與可變流水線不同的是，它不是成批地生產完一種產品后再轉向生產另一種產品，而是要組織各個品種相互交替生產，從而相間地出產各種產

19、品?；旌狭魉€的生產組織方式是在同一時間內，多種產品混合編組在一條流水線上進行生產。它具有如下的特點：(1) 按固定的混合產品組組織生產；(2) 產品組在各工作地的作業(yè)含量時間與流水線節(jié)拍應相等或成倍比關系；(3) 生產中轉換品種時，不需要對設備或工藝裝備重新調整。2.1 混流裝配生產線的相關概念2.1.1混流裝配生產線混流裝配線是在一個計劃期內，在同一條生產線上生產m種規(guī)格的產品；生產線上的產品通常是結構和工藝相似，但規(guī)格和型號不同；生產過程中，不同產品之間轉換基本上不需要調整生產線；生產線上m種產品是連續(xù)、混合（非成批輪番）投入的，對生產現場的各種生產要素進行合理的配置與優(yōu)化組合，以保證生

20、產系統(tǒng)目標的順利實現。要求有序、生產均衡、設備完好、信息準確、紀律嚴明、環(huán)境整潔4。2.1.2生產節(jié)拍生產節(jié)拍(cycle time)根據客戶需求量與工廠可供時間所得之生產節(jié)拍，即是瓶頸站時間也是可滿足客戶需求的生產節(jié)拍。生產節(jié)拍又稱客戶需求周期、產距時間，是指在一定時間長度內，總有效生產時間與客戶需求數量的比值，是客戶需求一件產品的市場必要時間。 混合流水線節(jié)拍的確定：混合流水線的節(jié)拍是按產品組計算的，其計算公式為： (2-1)式中：-混合流水線的平均節(jié)拍； -計劃期有效工作時間，即生產線每天的實際生產時間； -計劃期內產品組的產量，即計劃的班產量。產品組產量n組與產品組的構成及各產品的計劃

21、產量有關。它需分別對下面不同情況來加以確定：(1) 固定于流水線上生產的產品產量相等。(2) 流水線上生產的若干種產品的計劃期產量成較小的整數比(如1:2:3或2:3:4等)。2.1.3生產節(jié)拍與生產周期 從生產節(jié)拍的定義可以看出，生產節(jié)拍與生產周期不同，生產節(jié)拍實際是一種目標時間，是隨需求數量和需求期的有效工作時間變化而變化的，是人為制定的。節(jié)拍反映的是需求對生產的調節(jié)，如果需求比較穩(wěn)定，則所要求的的節(jié)拍也是比較穩(wěn)定的，當需求發(fā)生變化時節(jié)拍也會隨之發(fā)生變化，如需求減少時節(jié)拍就會變長，反之則變短。生產周期則是生產效率的指標，比較穩(wěn)定，是受到一定時期的設備加工能力、勞動力配置情況、工藝方法等因素

22、影響決定的，只能通過管理和技術改進才能縮短。2.1.4生產節(jié)拍對生產的作用(1) 生產節(jié)拍對生產的作用首先體現在對生產的調節(jié)控制，通過節(jié)拍和生產周期的比較分析，在市場穩(wěn)定的情況下，可以明確需要改進的環(huán)節(jié)，從而采取針對性的措施進行調整。如當生產節(jié)拍大于生產周期時，生產能力相應過剩；如果按照實際生產能力安排生產就會造成生產過剩，導致大量中間產品積壓，引起庫存成本上升、場地使用緊張等問題。如果按照生產節(jié)拍安排生產，就會導致設備閑置，勞動力等工等現象，造成生產能力浪費。當生產節(jié)拍小于生產周期的情況下，生產能力不能滿足生產需要，這時就會出現加班、提前安排生產、分段儲存加大等問題。因此，生產周期大于或小于

23、生產節(jié)拍都會對生產造成不良影響。生產管理改進的目的就是要盡可能地縮小生產周期和生產節(jié)拍的差距，通過二者的對比分析安排生產經營活動。韓總在職代會報告中提出的建立標準生產周期的目的就是要通過不斷的改進使生產周期與市場需要的生產節(jié)拍相適應，從而保證均衡有序的生產5。如果市場需求能夠穩(wěn)定在年產量為一固定值，那么節(jié)拍就比較穩(wěn)定，這種節(jié)拍就可以作為提高生產周期的一個標竿，進而組織相關資源進行改進。 (2) 生產節(jié)拍應用的另一個作用是能夠有效防止生產過剩造成的浪費和生產過遲造成的分段供應不連續(xù)問題，并確定工序間的標準手持品數量。經濟學的常識告訴我們，成本和產量間存在一種函數關系，當產量過剩時，成本就會增加，

24、當產量不足時單位產品的成本同樣處于較高水平，因此從成本的角度出發(fā)，生產過剩和不足都是一種浪費，應用生產節(jié)拍就是解決這個問題。相對于jit的零庫存理念，應用生產節(jié)拍就要改變生產越多越好的觀念，建立起適量生產的觀念。為保證生產中分段連續(xù)供應，必要的、合理的分段貯備在實際生產中也是必須的，因此在平衡生產節(jié)奏的同時，通過工序能力的分析就可以建立起各工序間必要的手持分段數量，避免分段庫存過多造成的嚴重浪費。 (3) 生產節(jié)拍的使用將會使生產現場的作業(yè)規(guī)律化，達到生產活動的穩(wěn)定，實現定置管理，并作為現場生產效率改善的依據。2.1.5生產線平衡裝配線平衡又稱工序同期化，就是根據流水線節(jié)拍的要求，采取各種技術

25、、組織的措施來調整各工作地的單件作業(yè)時間，使它們等于節(jié)拍或節(jié)拍的整數倍。其目的是使所設計的裝配線所需工作地數最少，同時使各工作地作業(yè)間盡可能接近節(jié)拍，減少忙閑不均的現象，并符合高效率和按節(jié)奏生產的要求6。制造業(yè)的生產線多半是在進行了細分之后的多工序流水化連續(xù)作業(yè)生產線，此時由于分工作業(yè)，簡化了作業(yè)難度，使作業(yè)熟練度容易提高，從而提高了作業(yè)效率。然而經過了這樣的作業(yè)細分化之后，各工序的作業(yè)時間在理論上，現實上都不能完全相同，這就勢必存在工序間節(jié)拍不一致出現瓶頸的現象。除了造成的無謂的工時損失外，還造成大量的工序堆積即存滯品發(fā)生，嚴重的還會造成生產的中止。為了解決以上問題就必須對各工序的作業(yè)時間平

26、均化，同時對作業(yè)進行標準化，以使生產線能順暢活動。生產線平衡就是對生產的全部工序進行均衡化，調整作業(yè)負荷，以使各作業(yè)時間盡可能相近的技術手段與方法。它是生產流程設計及作業(yè)標準化中最重要的方法。生產線平衡的目的是通過平衡生產線使現場更加容易理解“一個流”的必要性及生產作業(yè)控制的方法。(1) 保持生產線平衡的目的：1)物流快速，減少生產周期；2)減少或消除物料或半成品周轉場所；3)消除工程瓶頸，提高作業(yè)效率；4)穩(wěn)定產品品質，降低生產成本。(2) 生產線平衡問題分析：1)產量和產品的配比發(fā)生變化，原來平衡的各工位出現不平衡的現象。2)產品配置設計的改變以及新型產品的投入。3)操作工對工作的熟練程度

27、的變化。4)現場布置的改變。5)原料、設備、工裝及操作工對生產線平衡的影響。(3) 生產線不平衡現象產生原因的分析：解決生產線平衡問題的關鍵就是對瓶頸工序的處理，瓶頸工序的處理方法：1)降低瓶頸工序的工作時間，如增加工人、提高工人的熟練程度、提高工序的自動化水平；2)將瓶頸工序進行分解，使其部分工作在別的工序上完成；3)調整整個生產線的循環(huán)周期，把瓶頸工序的工作時間作為循環(huán)周期，將其它工序進行重新合并?！吧a線工藝平衡”即是對生產的全部工序進行平均化，調整各作業(yè)負荷，以使各作業(yè)時間盡可能相近。是生產流程設計與作業(yè)標準化必須考慮的最重要的問題。生產線工藝平衡的目的是通過平衡生產線使用現場更加容易

28、理解“一個流”的必要性及“小單元生產”(cell production)的編制方法，它是一切新理論新方法的基礎。2.2 混流裝配生產線平衡設計 2.2.1設計混流裝配生產線平衡的具體步驟(1) 按作業(yè)先后次序將綜合作業(yè)順序圖劃分成區(qū)間：按產品工藝流程畫出產品的流程圖，用流程圖表示作業(yè)的先后順序，流程圖中可以用文字或圖形(如圓圈、方框)表示單個作業(yè)，用箭頭表示操作順序；(2) 確定生產節(jié)拍(c)，生產線節(jié)拍按照生產線每天的實際生產時間和計劃的班產量，計算各工作站(工位)的生產周期，即節(jié)拍(c)，所用公式為： (3) 計算滿足節(jié)拍要求的最少工作站(s)理論值（結果要用不少于原值的最小整數來表示）：

29、 (2-2)式中：-第i型產品的計劃產量； -第i型產品的單件加工時間。如工作站個數是確定的，那么就由公式（2-2）推算出生產線的節(jié)拍: (2-3) (4) 選擇作業(yè)分配：按分配作業(yè)元素原則進行分配，分配作業(yè)元素原則為： 1)按區(qū)間順序進行分配；2)在同一區(qū)間內盡可能先分配平衡周期內的第i作業(yè)元素的作業(yè)時間()值較大者。如按一日一班8小時工作時間計算，要使工作時間分鐘，盡可能達到工作地數目最??；3)在一個區(qū)間內不易繼續(xù)分配時，可用能夠移動的作業(yè)元素進行調整。(5) 平衡裝配生產線，將所有作業(yè)分配到各工作站：向第一個工作站分配作業(yè)，一次一項，逐項增加，直至作業(yè)完成所需時間等于節(jié)拍，或者由于時間或

30、操作次序的限制，其它作業(yè)不能再行增加為止。重復該過程向工作站2分配作業(yè)，然后是工作站3，直至所有作業(yè)分配完畢；(6) 計算混合流水線負荷率評價生產線平衡后的效率，當實際效率目標效率，說明作業(yè)內容分配有效合理。效率=完成作業(yè)所需的時間總量/實際工作站數目節(jié)拍產品組產量 (2-4)2.2.2混合流水生產的平準化多品種混流生產關鍵是要實現“生產平準化”。要在生產中真正實現均衡化，還需做好產品混合生產的計劃和組織工作。應合理搭配產品品種，不但保證生產按節(jié)拍，不間斷地進行，達到產量均衡，而且還必須保證工時和品種的均衡。這樣的一種組織生產的方法稱為生產的平準化。生產平準化具有如下的特點：(1) 同一條流水

31、線上有多種產品在同一時間內循環(huán)變換生產；(2) 為達到均衡生產，應減少批量，增加批次；(3) 合理選擇各種品種的投產順序。生產平準化的核心是實現投產順序的最優(yōu)化?；旌狭魉a的組織主要工作之一就是最優(yōu)化投產順序，常用的方法是生產比倒數法。生產比倒數法：主要考慮的是產量，不把作業(yè)時間考慮進去的一種編排投產順序的方法。生產比倒數法應用程序：從各品種的計劃產量中，找出最大公約數，計算各品種的生產比。(1) 求出各種產品產量的最大公約數；(2) 求生產比： (2-5)(3) 計算生產比倒數： (2-6)2.2.3工藝平衡率要衡量工藝總平衡狀態(tài)的好壞，我們必須設定一個定量值來表示，即生產線平衡率或平衡損

32、失率，以百分率表示。首先，要明確一點，雖然各工序的工序時間長短不同，但如前所述，決定生產線的作業(yè)周期的工序時間只有一個，即最長工序時間(pitch time)，也就是說pitch time等于節(jié)拍(c)。另外一種計算方法同樣可以得到節(jié)拍(c)，即由每小時平均產量，求得一個產品的c（其中q為每小時產量）。c=pitch time=3600/q (2-7)(1) 生產線的工藝平衡率計算公式，如（2-4）所示：(2) 生產線的平衡損失率計算公式平衡損失率=1-平衡率 (2-8)(3) 生產線工藝平衡的改善原則方法 平衡率改善的基本原則是通過調整工序的作業(yè)內容來使各工序作業(yè)時間接近或減少這一偏差。實施

33、時可遵循以下方法：1)首先應考慮對瓶頸工序進行作業(yè)改善，作業(yè)改善的方法，可參照程序分析的改善方法及動作分析、工裝自動化等ie方法與手段；2)將瓶頸工序的作業(yè)內容分擔給其它工序；3)增加各作業(yè)員，只要平衡率提高了，人均產量就等于提高了，單位產品成本也隨之下降；4)合并相關工序，重新排布生產工序，相對來講在作業(yè)內容較多的情況下容易拉平衡；5)分解作業(yè)時間較短的工序，把該工序安排到其它工序當中去。2.3 混流裝配生產線的應用價值競爭作為人類社會活動的基本特征，隨著人類歷史的演進，不斷地在軍事、政治、文化、經濟領域內產生巨大作用。在我國，隨著市場經濟體制改革的深入、隨著全球經濟一體化的加劇，企業(yè)越來越

34、多地被推向市場，接受國內外市場競爭浪潮的洗禮?？茖W技術的迅猛發(fā)展，新產品的層出不窮，加快著企業(yè)競爭變化的速度和復雜程度。在高速運轉、充滿著機遇和風險的競爭社會中，企業(yè)只有充分發(fā)揮自身的競爭優(yōu)勢，不斷地運用適合市場變化的謀略，才能真正把握自己的命運?，F代企業(yè)為適應快速發(fā)展的經濟形式，大多制造生產企業(yè)多采用混流裝配線，而混流生產線中最重要的問題就是混流生產線的平衡問題。生產線的平衡具有很大的意義，通過平衡生產線可以達到以下幾個目的：(1) 提高作業(yè)員及設備工裝的工作效率；(2) 減少單件產品的工時消耗，降低成本（等同于提高人均產量）；(3) 減少工序的在制品，真正實現“一個流”；(4) 在平衡的生

35、產線基礎上實現單元生產，提高生產應變能力，對應市場變化，實現柔性生產系統(tǒng)；(5) 通過平衡生產線可以綜合應用到程序分析、動作分析、規(guī)劃分析、搬運分析、時間分析等全部ie手法，提高全員綜合素質。由于混流裝配生產能通過消除效率低下的物料調配過程，達到優(yōu)化生產和物料補給的目的，所以現代企業(yè)大多采用混流裝配生產，以提高本企業(yè)的生產效率提高效益。 3 混流裝配生產實驗我校工業(yè)工程綜合實驗室的基本參數為：長11米，寬7米；廂房，窗戶朝西，為早期老式磚混結構；有兩扇門，房間內鋪有地板。始建于1953年，故又稱“五三樓”。實驗室是所在樓層為大樓頂層，房頂采用鋼架結構支撐，屋面鋪彩剛板。房間朝向為東西方向（廂樓

36、），窗戶朝西，窗框為鋁合金材質，共四扇，每扇采光面積為1.96平方米（1.4米1.4米），可通風面積為0.98平方米（1.4米0.7米），門在房間靠走廊一側，外推內拉式，前后各一扇，寬0.8米，高1.9米。實驗室中混流裝配的生產線為直線型，具有8個可調節(jié)的工作站。在研究兩種車型的混流裝配實驗中，選擇玩具四驅車作為研究對象。分別對兩輛玩具四驅車編號a和b。a、b型玩具小車要在一個傳送帶上組裝，其中a型小車需要生產30臺，b型小車需要生產20臺，根據節(jié)拍和作業(yè)次序和8個工作站的限制，設計平衡的混流生產線。3.1實驗目的及內容3.1.1混流裝配生產實驗的目的(1) 學習多品種混流裝配生產的組織與計劃

37、方法；(2) 掌握在線庫存控制的方法與手段；(3) 學習使用看板系統(tǒng)；(4) 實踐裝配作業(yè)操作過程優(yōu)化。3.1.2混流裝配生產實驗的具體內容整個實驗分為前期準備工作和裝配生產實驗實施兩個階段。(1) 實驗前期準備工作 1)選擇產品優(yōu)選出一種目標產品，并從單一產品擴展到同一產品族的25種型號的產品。裝配的批量可以在50200件之間。其中各種型號的比例須根據客觀需求的預測來確定。生產型號的比例和生產批量的件數根據購置產品的情況制定。2)優(yōu)化裝配工藝與線平衡在單一品種實驗數據的基礎上，對預生產的產品族中所有型號產品進行功能與性能分析；拆分產品，描述功能結構與裝配關系，繪制產品功能結構樹、bom表；通

38、過裝配程序分析（包括工藝和流程）和動作研究確定裝配標準作業(yè)任務及裝配時間、緊前關系；將裝配作業(yè)任務合理分配到裝配生產線的工作站中，計算裝配線的節(jié)拍時間與效率。 本次實驗，采用固定節(jié)拍的方式來生產，即對于所有產品，它們的生產節(jié)拍在生產過程中是一樣的。這就需要確定最優(yōu)的節(jié)拍，使工作站的閑置與超載時間最小化（負荷均衡化）。 由于不同產品的工序和作業(yè)時間都不相同，所以混流生產必須考慮工序同期化和投產順序問題，編制出可行的混流生產計劃，各個生產環(huán)節(jié)銜接協(xié)調，實行有節(jié)奏、按比例的混合連續(xù)生產，生產過程同步化，使品種、產量、工時、設備負荷達到全面均衡7。此外應有熟練掌握多種操作技能的生產裝配操作員。確定主流

39、產品型號，作為裝配線平衡的基礎產品。根據產品型號比例安排輪番生產順序，并將裝配操作任務合理分配到裝配線的工作站，得到最優(yōu)的節(jié)拍時間與效率。3)擬定生產計劃，準備生產數據 看板是為了保證產品的質量、數量、交貨期，有效地使用工廠資源，綜合管制工廠資源活動的系統(tǒng)8。車間計劃調度人員通過調度和分配模塊，將任務分配給工人和設備。由于在實驗室實施時有按計劃生產節(jié)拍的120%試運的階段，要根據預組裝產品的總量定分批運行的計劃生產節(jié)拍。此外根據bom表和輪番生產順序，擬定每次運行的生產計劃，并根據數據制作看板，這其中包括各種型號產品在各工作站的操作任務，裝配工藝文件與裝配工序卡片等，用于在生產過程中向裝配操作

40、員發(fā)出操作任務指令。4)物料準備 準備實施裝配生產所需要的原材料、零部件、包裝材料，以及所需的工具、檢測設備及試驗材料等。購買所裝配產品的零部件套裝件：a、b型玩具四驅車。裝配過程中不能讓生產線出現“斷流”，即每個工位每時每刻都要有原材料可供裝配，并且要考慮運送人員的勞動強度即利用率問題，針對不同類型的物料，合理地擬定各工作站的安全庫存量和送料批量與頻度。在裝配生產實驗實施前，根據各型號需求，擬定物料存放規(guī)則，將物料放置于原材料存放處和工位物料車內。(2) 裝配生產實驗實施1)人員分工，見表1：表1 人員分工序號角色人數角色指責及備注1裝配生產線現場經理1兼任全能裝配操作員，隨時準備幫助其它工

41、位進行裝配2調度員1兼任看板管理員，生產批次定義，更改運行節(jié)拍時間，查看幫工請求。3工藝員1兼任全能裝配操作員4物料管理員1查看、管理物料信息，將所需信息及時傳遞給倉庫管理員5倉庫管理員1管理倉庫物料及成品，將所需物料交給送料員。6送料員13送料至工作站，監(jiān)管每個工作站的物料情況，將有質量問題的料件帶回7運貨員12負責把裝配好的貨品送到倉庫管理員處8裝配操作員68工作站的數目可根據需要調整，操作員人數根據工作站數目調整9質量檢驗員1檢查驗收產品的功能及性能指標10包裝操作員1產品的最后包裝，可由質量檢驗員兼任表1為建議方案，根據各組具體人數調整，如果人員不足時，有些崗位可以合并，如物料管理員和

42、倉庫管理員與倉庫管理員合并，質量檢驗員和包裝操作員與包裝操作員合并。2)生產啟動按照擬定的投料順序和生產計劃，啟動裝配生產。剛開始時可以按照計劃生產節(jié)拍時間的120%試運行的結果，確定最終生產計劃和節(jié)拍，保證最終生產時間在1小時至2小時?；炝鹘M裝過程中需要借助看板進行信息的管理與控制，裝配生產線上工位之間移動的時間，由實驗指導老師統(tǒng)一進行處理，加入到看板中?；炝鹘M裝前一定要核實每個工位的實際物料、工具的種類和數量，以保證與看板中的信息一致性。(1) 出現設備故障或質量問題情況處理出現實際的或人為設定的設備故障時，如果無法及時排除，按組裝工位上的“停止”按鈕，使組裝線停滯下來，以排除故障。組裝過

43、程中出現質量問題時將有問題的組裝件放至裝配操作員的左側，以便送料員帶走。(2) 壞料及補料情況處理當裝配操作員發(fā)現工位物料車中取的零部件有質量問題時，將有問題的零部件放至裝配操作員的左側，以便送料員回收 。如果本工位的工具發(fā)生損壞，也同樣處理，以便及時補充零部件或工具。(3) 不能在節(jié)拍內完成裝配任務情況的處理當裝配操作員因操作不熟練或失誤導致不能在規(guī)定的節(jié)拍時間內完成裝配任務時，全能操作員應及時予以幫助，如果不能及時解決問題，要按組裝工位上的“停止”按鈕。3.2實驗流程實驗的流程如圖1所示，在準備與實施過程中線平衡問題是需要反復測定的，在發(fā)現瓶頸問題后進行優(yōu)化、分析與解決。圖1 實驗流程圖3

44、.3實驗設備介紹實驗室使用的生產線為直線型，由原材料架、混流組裝線、質量檢驗處和膽堿包裝臺組成，其中混流組裝線部分（長8米，寬1.6米，高0.85米）包括傳送帶、托盤、工作臺、工位計算機和工位物料車燈。傳送帶采用板鏈結構，可以連續(xù)移動或節(jié)拍移動，具有8個可調節(jié)的工作站，每個工作站行線槽上設220v5a電源插座，并且有控制按鈕。物流車裝有三層可拆換物料盤，每層物料盤份12個貨擱，最小貨擱容積為0.8立方分米。裝配生產線布局如圖2所示：圖2 裝配生產線布局組裝工作站如圖3所示：圖3 組裝工位物料盤如圖4所示：圖4 物料盤將欲組裝的產品按照某一節(jié)拍時間不斷地投入到組裝線的傳送帶上，隨著傳送帶的移動，

45、各個零部件分別在不同的工位被組裝，最終成為成品，裝配人員采取坐姿作業(yè)，當托盤進入工位后，從傳送帶上的托盤取下產品組裝完畢后放回托盤，再繼續(xù)下一個產品的組裝作業(yè)。為了避免原材料缺貨的現象頻繁發(fā)生，通常在每個工位物料車內存放該工位需要的零部件，從而產生工位庫存，這一部分的庫存成本高于原材料庫終端庫存成本。3.4產品選定與拆分生產線可進行多種產品的裝配，產品主要是小型機電產品，如遙控汽車模型、鼠標、手搖削筆器、計時器、電動剃須刀、小臺燈、小鬧鐘、小收音機等，產品批量單價不超過30元。對選擇產品的要求如下：(1) 所選產品應具有多種變型的系列化產品，從單一品種可擴展到同一產品族的25種型號的產品，如鼠

46、標分為光電鼠標、機械鼠標、無線鼠標等。(2) 產品本身外形尺寸一般不大于200mm200mm200mm，單間產品包裝尺寸一般不大于250mm250mm150mm。(3) 產品分解的零部件數量一般在1030件之間，裝配過程可分為2060個裝配任務。部分產品參考數據如下（括號內為零件數量）：鬧鐘（1520件），玩具車（2030件）。(4) 使用一般工具就可以對產品進行拆卸和裝配作業(yè)。本實驗選擇a、b型號的玩具四驅車，其中a型小車裝配批量為30件，b型小車裝配批量為20件。本次試驗選擇的產品示例，如圖5所示，圖a為a車型，圖b為b車型。 圖5 玩具四驅車產品示例本論文主要研究2種車型的玩具四驅車的混

47、流裝配實驗，拆分產品，描述功能結構與裝配關系如圖6，圖7所示。圖6 a車型拆分結構圖圖7 b車型拆分結構圖a車型的物料清單如表2所示，b車型的物料清單如表3所示。表2 a車型物料清單序號名稱序號名稱1車架17殼用圓輪2軸承18墊圈3架用圓輪19開關撥鈕4內置軸承20開關外殼5架用固定螺絲21金屬電極6前輪外胎22馬達7后輪外胎23主動齒輪8車軸24組裝架9前輪車圈25從動齒輪10后輪車圈26從動齒輪軸承11四驅傳動齒輪27組裝架外殼12動力傳動齒輪28長電極13四驅傳動軸29短電極14車外殼30電池擋板15尾翼31固定旋鈕16殼用固定螺絲表3 b車型物料清單序號名稱序號名稱1車架17后保險杠2

48、軸承18專用螺絲組合3擋輪19開關撥鈕4內置軸承20開關外殼5架用固定螺絲21金屬電極6前輪外胎22馬達7后輪外胎23主動齒輪8車軸24組裝架9前輪車圈25從動齒輪10后輪車圈26從動齒輪軸承11四驅傳動齒輪27組裝架外殼12動力傳動齒輪28長電極13四驅傳動軸29短電極14車外殼30電池擋板15固定螺母31固定旋鈕16前保險杠3.5 混流裝配生產線設計根據觀察列出了a、b型小車的裝配步驟及其定額時間如表4，表5。表4 a型小車的裝配步驟及其時間作業(yè)組裝內容所用時間(秒)1馬達組裝422前輪與車架組裝293前輪車胎安裝64后輪與車架組裝385后輪車胎安裝66開關337二個圓輪組裝408尾翼組裝

49、79四個擋輪組裝4910馬達與車架組裝1011整車組裝35 12檢驗馬達1613檢驗擋輪414塑料包裝1315紙盒包裝13 表5 b型小車的裝配步驟及其時間作業(yè)組裝內容所用時間(秒)1馬達組裝422前輪與車架組裝293前輪車胎安裝64后輪與車架組裝385后輪車胎安裝66開關337前保險杠安裝528后保險杠安裝289四個擋輪安裝10410馬達與車架組裝1011整車組裝3512檢驗馬達1613檢驗擋輪414塑料包裝1315紙盒包裝13 裝配線平衡的步驟如下：(1) 按作業(yè)先后次序將綜合作業(yè)順序圖劃分成區(qū)間：根據a、b型小車的裝配步驟及其定額時間，列出裝配兩種車型所需作業(yè)元素，如表6所示，并繪制產品

50、作業(yè)順序圖，如圖8，圖9所示：表6 裝配兩種車型所需作業(yè)元素作業(yè)組裝內容所用時間(秒)1馬達組裝422前輪與車架組裝293前輪車胎安裝64后輪與車架組裝385后輪車胎安裝66開關337二個圓輪組裝408尾翼組裝79前保險杠安裝5210后保險杠安裝2811四個擋輪組裝4912馬達與車架組裝1013整車組裝35 14檢驗馬達1615檢驗擋輪416塑料包裝1317紙盒包裝13 圖8 a型小車作業(yè)順序圖圖9 b型小車作業(yè)順序圖繪制綜合作業(yè)順序圖并劃分區(qū)間，如圖10所示：圖10 綜合作業(yè)順序圖(2) 求出生產節(jié)拍(c)，因工作站(s=8)是確定的，a型小車需要生產30臺，b型小車需要生產20臺，根據公式

51、(2-3)，求節(jié)拍得：(3) 選擇作業(yè)分配：根據作業(yè)分配原則與實際情況綜合考慮，對區(qū)間二中的作業(yè)元素進行拆分，使之分成二個工作站，實際的安排如表7所示：表7 各工作站作業(yè)分配工作站作業(yè)元素工作內容所用時間（s）1馬達組裝422前輪與車架組裝353后輪與車架組裝444開關33 （續(xù)表）工作站作業(yè)元素工作內容所用時間（s）5車外殼組裝47806車架零件497整車組裝458檢驗包裝47(4) 生產線的節(jié)拍為45（秒/臺），而工作站5中的第9、10作業(yè)元素的總加工時間為80秒，這大大超過了生產線的節(jié)拍。由于本實驗要求用固定節(jié)拍設計平衡生產線，而第9、10作業(yè)元素的裝配步驟不能再進行拆分，且與前、后步驟

52、具有裝配的先后次序關系，無法調配到其他工作站中裝配。為了平衡裝配生產線，使流水線能順暢的運行下去，在此工作站特設一個平行工位，分別裝配第9及第10作業(yè)。雖然工位及操作人員增加了，但避免了無謂的工時損失及嚴重的瓶頸現象，使生產線能夠平衡，節(jié)約了總加工時間，可以提高生產效率。根據實驗室具有8個工作站和一平行工位的實際情況，為每個工位配備1名操作工。(5) 計算流水線負荷率：所得流水線負荷率目標效率，則所設計的生產線作業(yè)分配內容合理。具體裝配線布置如圖11所示。圖11 裝配線布置圖3.6 物料管理平衡生產線設計好后，還要考慮物料的運送問題，在本實驗中我們還要安排裝配生產線現場經理一名，調度員一名，物

53、料管理員一名，倉庫管理員一名，送料員三名，運貨員兩名。每個工位下面都有“缺料”和“停止”兩個按鈕，裝配人員發(fā)現物料盒中所存有的物料少于安全庫存的時候，按下“缺料”按鈕；這時，與按下“缺料”按鈕的裝配人員位置相對應的藍色燈亮起，物料管理員查看到物料缺失信息之后，就知道是哪個工位的物料出現了短缺，將所需信息及時傳遞給倉庫管理員；倉庫管理員將所需物料交給送料員；送料員從倉庫管理員手里領到所缺物料信息后送料至工作站，并監(jiān)管每個工作站的物料情況，將有質量問題的料件帶回9。在流水線的終點位置，有運貨員在等待。每當一個生產過程完成的時候，一個整車裝配好之后，運貨員將成品拿走，送到倉庫管理員處，儲存在倉庫中。至此，整個玩具四驅車混流裝配生產線設計完成。（具體實驗要求見附錄1，實驗看板見附錄2）。4 裝配線生產建模及仿真flexsim仿真軟件由美國flexsim software production公司開發(fā)的