客車廠多品種小批量混流生產線設計.

1、畢業(yè)設計 客客車車廠廠多多品品種種小小批批量量混混流流生生產產線線 設計說明書設計說明書學校代碼：學校代碼： 1012810128內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書I摘要現(xiàn)在汽車市場的細分化和汽車產品需求的多樣化，使得企業(yè)在日趨激烈的市場競爭中的發(fā)展面臨越來越多的考驗，汽車制造企業(yè)為適應當前的市場將多品種混流生產線作為一個競爭手段。本文以某客車廠為背景，提出設計一條混流生產線以適應當前市場。根據這個企業(yè)，首先結合兩條生產線產品類型和產品生產工藝繪制兩產品作業(yè)先序圖，應用工業(yè)工程思想和技術，確定產品生產中每個作業(yè)要素的標準作業(yè)時間，并繪制出總的作業(yè)先序圖。然后計算節(jié)拍，根據廠房的長度和客車車型長度

2、，確定大致的工作地數，同時以工作地時間均衡為目標，以生產工藝為基礎人為地進行作業(yè)要素分配和人員分配，確定工作地數和節(jié)拍時間，達到生產線平衡的目的。最后根據最小生產單元排序法，計算所有的最小生產單元序列，并應用Flexsim 軟件仿真技術進行投產排序，選擇用時最少的序列為最佳投產序列，解決了投產排序問題。關鍵詞：關鍵詞：客車裝配生產線，生產線平衡，投產排序 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書IIAbstractNow car market differentiation and automobile products demand diversification, makes the enterp

3、rise 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 f

4、low 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 ea

5、ch 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 ba

6、sis 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 pro

7、duction 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內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書III目錄第一章第一章 概述概述.1 11.1 論文的研究背景 .11.2 研究的目的與意義

8、 .11.3 國內外研究現(xiàn)狀 .21.3.1 混流線的平衡 .21.3.2 混流線投產排序 .51.3.3 混流線的仿真優(yōu)化 .51.4 論文研究的主要內容和方法 .61.5 本章小結 .7第二章第二章 某企業(yè)客車生產線現(xiàn)狀某企業(yè)客車生產線現(xiàn)狀.8 82.1 生產車間現(xiàn)狀 .82.2 生產線狀況 .102.3 小結 .11第三章第三章 客車生產線設計客車生產線設計.12123.1 裝配生產線平衡優(yōu)化設計理論 .123.1.1 裝配生產線平衡問題的基本理論.123.2 客車裝配生產線平衡優(yōu)化 .133.2.1 Q1 線個項目產品作業(yè)先序圖.133.2.2 客車生產線綜合作業(yè)先序圖 .183.2.

9、3 客車生產線節(jié)拍及工作地數的確定 .203.3 客車裝配生產線設計方案評價 .223.3.1 客車生產線的平衡率 .223.4 小結 .23第四章第四章 客車裝配線投產排序設計客車裝配線投產排序設計.24244.1 客車裝配線排序問題 .244.1.1 客車裝配線生產排序問題描述 .244.1.2 客車裝配線生產排序方法 .244.2 F1EXSIM仿真應用.254.2.1 Flexsim 仿真軟件.254.2.2 啟用 Flexsim 仿真軟件條件 .254.3 建立客車裝配線投產仿真模型 .264.3.1 客車裝配線仿真實體的選擇 .264.3.2 客車裝配線仿真實體連接 .274.3.

10、3 仿真實體模型參數設置.284.4 運行仿真模型及數據分析 .304.4.1 運行仿真模型 .304.4.2 數據處理分析 .31內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書IV4.5 本章小結 .33第五章第五章 全文總結全文總結.3434參考文獻參考文獻.3535致謝致謝.3838內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書I第一章 概述1.1 論文的研究背景隨著科技進步、經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，用戶對產品的個性化需求增加，同時產品制造也趨向于個性化和多元化，企業(yè)要想在激烈的市場競爭中立足就面臨著快速響應市場，在最短的時間內，開發(fā)出和生產出相應的市場需求產品，率先占領市場，及時的滿足用戶的需求，獲得盡可

11、能高的用戶滿意度。為滿足個性化需求越來越高的消費者，企業(yè)的市場銷售已經從過去的以“產定銷”改變到“以銷定產”1，就目前國內汽車企業(yè)的生產模式大多已經從原來的單線大量生產逐漸的向混流多品種小排量模式過渡，混流生產線是很多企業(yè)擺脫產品更新?lián)Q代快和個性化需求最好的選擇，也是企業(yè)贏得競爭力的主要是手段之一，而在日、美、歐等發(fā)達按國家混流生產線已被廣泛應用?；炝魃a線的發(fā)展前景很寬廣，但這種技術的不成熟使得混流生產線面臨諸多的問題：生產線工藝不平衡，工藝布局不合理，投產順序有待優(yōu)化等。盡管不斷有新的理論和新的方法被提出，有些已經應用于實際生產并取得了一定的經濟效益，但是應用的普及及效益有待進一步提高。

12、1.2 研究的目的與意義隨著社會的進步和經濟的快速發(fā)展，消費者對產品需求趨向于個性化，很多大規(guī)模生產方式已經不再適應多變的市場需求，多品種、小批量混流生產的生產方式已受到很多行業(yè)的青睞，但多品種、少批量混流生產的生產方式在組織和生產上有一定的難度，很多情況下會出一些難以避免的問題，譬如：裝配線平衡問題、制造設備柔性問題、生產線投產排序問題、企業(yè)物流規(guī)劃問題等，這些問題對企業(yè)造成的影響都是不可忽視的。 客車混流生產線正常運轉必須做到生產的均衡化和同步化，而這點與投產前裝配線的設計和后期的改進是相關的，而且生產線各工作站的均衡和一個好的排產順序是保證裝配線正常運行必要條件，可減少很多的可控制的成本

13、內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書2浪費，所以要使生產線能夠正常的轉動，在生產線設計當中就要做到生產線各工作站作業(yè)要素的平衡分配和投產排序的合理。 再者，為了適應復雜多變的當今市場，能夠在激烈的市場競爭中取勝，企業(yè)必需充分發(fā)揮其生產系統(tǒng)的生產能力，縮短生產周期、提高生產效率，從而降低生產成本，提高企業(yè)的市場競爭力。 總的來說，汽車生產線的平衡設計和投產的排序問題會影響到企業(yè)生產計劃的實施、設備的利用程度、人力的利用程度、物料流動的狀況以及庫存水平高低等多方面，因而這些問題解決效果的好壞，是衡量企業(yè)生產管理與作業(yè)控制水平非常重要的一個方面，它的解決是企業(yè)提高生產效率，降低生產成本，提高市場競爭力的

14、前提，所以對其進行研究具有很重要的意義。 混流生產線是一種柔性生產系統(tǒng)，可以生產大批量標準化產品，也可以生產小批量個性化產品，適應了顧客對產品的多樣化需求?；炝魃a線是多品種、小批量的一種生產組織方式，能夠使企業(yè)適應市場的變化不再依賴于成品的庫存，使企業(yè)實現(xiàn)在需要的時候、按需要的量生產所需的產品的目標；與單一型混流生產線相比，混流生產線具有更高的靈活性，適應現(xiàn)代市場產品的需求，有助于提高產品質量勢和較好的經濟效益。1.3 國內外研究現(xiàn)狀1.3.1 混流線的平衡混裝線平衡包括兩類：初次平衡與再平衡。 一般的的研究主要針對初次平衡，并將其簡稱為混裝線平衡；由于需求模式和技術變化等原因導致原來平衡的

15、混裝線不再平衡，這樣需要進行的重新平衡稱為再平衡2。汽車裝配工藝以工位為單位，每個工位的裝配時間和裝配區(qū)域是固定的。工位操作時間分為周期裝配時間和單件裝配時間；周期裝配時間是指汽車經過工位的固定時間，一般情況下流水線傳送速度大致相同，經過一個工位，基本為6-8米的裝配區(qū)域，所需要的時間為周期裝配時間3。設計多品種混流生產線，目的就是制造多種汽車成品，企業(yè)根據汽車制造的工藝需求設/計建立一條符合工藝制造要求的生產線?，F(xiàn)今工藝平衡存在的難點就是，如何在一條生產線將不同車型的工藝進行平衡，這樣就是多車型混流生產線了。不同車型的整體裝配工藝周期時間不同；裝配工藝要素不同，會導致每個崗位有飽和內蒙古工業(yè)

16、大學本科畢業(yè)設計說明書3操作要素與空閑的操作要素并存的現(xiàn)象，這樣對企業(yè)的生產運作會造成巨大的浪費4。 混流裝配線(Mixed Model Assembly Line，MMAL)，是指可以混合連續(xù)地生產不同的變型產品的生產線。這種生產組織方式提高了生產效率，減少了在制品的數量，增強了生產線的靈活性及適應性，因此越來越多地為汽車生產企業(yè)所采用川5。這種生產線是在滿足所有產品的加工順序、市場需求量以及其它約束的前提下，將組裝任務分配給各工作臺，對所有的產品都實現(xiàn)各工作臺負荷的盡量均衡。生產線平衡就是將具有先后優(yōu)先順序關系的工序作業(yè)分配到若干有序的工位上進而實現(xiàn)某些性能指標優(yōu)化的過程2。生產線平衡程度

17、不但決定著生產效率，而且還通過控制線平滑系數，影響員工的工作積極性及相應的產品質量6。一一 混流生產線節(jié)拍的確定混流生產線節(jié)拍的確定 根據計劃期生產任務的數量和完成該任務的時間確定節(jié)拍的大小，對于多品種小批量混流生產線節(jié)拍是按照產品組計算節(jié)拍，C組=Fe/N組，再根據產品產量進一步確定7，節(jié)拍平衡才能達到均衡生產，而影響節(jié)拍平衡的影響因素有很多，諸如車間的時間規(guī)劃、人員素質和能力、產品配置的改變和投入、現(xiàn)場布置的改變及產品與產量的比例等，因此節(jié)拍確定要進行綜合的考慮。對于節(jié)拍均衡趙群在一汽-大眾轎車二廠焊裝車間混流生產投產排序研究中采用了數學建模的形式找出了混流生產線投產排序問題中的生產節(jié)拍均

18、衡約束8。二二 生產線工作站生產要素配置和平衡計算生產線工作站生產要素配置和平衡計算工作站的合理排序，可以減少工序之間的預備時間和空閑時間，提高生產線的效率，有利于調動操作人員的工作積極性。結合現(xiàn)有規(guī)劃方法和裝配線平衡理論，利用懲罰函數對裝配工藝順序以外的約束進行優(yōu)化，并將最小工作站數與平衡率同時進行優(yōu)化，研究了混合裝配線的多品種車橋工作站平衡優(yōu)化問題，針對生產線平衡這種 NP-Hard 類型9的組合優(yōu)化問題，應用遺模擬退火法求解得到作業(yè)要素的最優(yōu)配置方案。 混合產品裝配線工作站分配排序10首先需要考慮各個裝配任務的優(yōu)先關系，假設一條裝配線生產 2 種產品，產品 A 和產品 B，裝配任務優(yōu)先關

19、系如圖 1 所示11。內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書4 如何將產品的各個工序分配到相應的工作站，混流生產中，將每一個最小循環(huán)的產品一起放入工作站中，然后對工作站的分配平衡問題進行求解12。國內學者對裝配線平衡方法主要可以歸納為四類：（1）最優(yōu)化方法（線性規(guī)劃法、動態(tài)規(guī)劃法等）；（2）啟發(fā)式方法；（3）遺傳算法；（4）方法研究和作業(yè)測定。國內外研究主要集中于模型建立及算法的理論研究上，很少根據生產實際的需求來解決作業(yè)元素個數較多、約束條件較多、滿足多目標的平衡問題13。現(xiàn)有的裝配線平衡方法缺乏關聯(lián)性、系統(tǒng)性和整體性，未考慮混流水裝配線工作站平衡分配、優(yōu)化排序及實際應用中除工藝順序以外的約束問題

20、。凌文暑以車橋裝配生產線為例，引入懲罰函數優(yōu)化裝配工藝順序以外的約束，利用遺傳算法對該問題進行編碼求解，將工作站數最小與平衡率最高同時進行優(yōu)化。最后通過實例進行仿真運算，以加強混流產品裝配生產線工作站分配及平衡策略的可行性、有效性和前瞻性，為裝配線尤其是車橋類裝配線工作站分配和平衡提供了一種有效途徑；李險峰和董紹華他們提出了一種包含模擬退火因子的改進的遺傳算法，設計了加速收斂因子模型以確保在有限種群空間中的快速收斂；同時考慮了更多工程現(xiàn)場實際約束來修正傳統(tǒng)的約束模型新算法模型應用在混流裝配生產線平衡分析中，取得了算法快速收斂和分析結果與實際工程一致的結果11-13。趙建輝在發(fā)動機裝配生產線平衡

21、問題研究中提出啟發(fā)式算法；啟發(fā)式方法以其簡便、易懂的優(yōu)點，贏得了眾多管理人員的信賴和歡迎，并被廣泛應用于各個領域，它的產生克服了現(xiàn)實建模的困難，提供了一種更有效的決策工具。與最優(yōu)化方法相比較，啟發(fā)式方法的優(yōu)點主要有：邏輯模型接近于現(xiàn)實，流程圖建立在決策者經驗的基礎上。因此啟發(fā)式方法隱含著多目標方案；它的主要局限是它的靜態(tài)性，即在平衡過程中，固定的準則是預先確定的優(yōu)先準則，而從產品加工過程、市場需求和公司戰(zhàn)略來看環(huán)境是動態(tài)變化的。在生產線平衡問題中應用比較多的啟發(fā)式方法是禁忌搜索算法，與傳統(tǒng)的優(yōu)化算法相比，禁忌搜索算法具有靈活的記憶能力和藐視準則，搜索時能跳出局部最優(yōu)解，轉向可行解空間中的其它區(qū)

22、域，從而增大獲得更好的全局最優(yōu)解的概率。由于這種算法的不足，可以和模擬退火法、神經網絡以及內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書5基本問題信息的局部相結合對平衡問題進行優(yōu)化14-17。以工業(yè)工程方法為主的生產線平衡相關技術主要是方法研究和作業(yè)測定兩大技術，運用該技術優(yōu)點就是使企業(yè)在不投資或少投資情況下，不增加工人勞動強度甚至是降低勞動強度，通過實施一系列適合自身特點改善方法，對生產過程的作業(yè)程序、作業(yè)方法、物料配置、空間布局及作業(yè)環(huán)境等各方面進行改善，達到企業(yè)對生產線的平衡進而提高生產能力、取得經濟效益的目標18。通過這幾種方法的有效結合的應用基本上可以滿足混流線的平衡。1.3.2 混流線投產排序一

23、個生產系統(tǒng)能否及時有效地生產產品，常常在很大程度上依賴于混流生產線的投產順序，而混流線的投產順序又是一個短期的決策，要滿足市場需求和適應產品的周期就必須解決好這一問題。JIT生產方式是目前我國大型汽車制造企業(yè)所主要采用的生產模式，它運用混流生產線進行生產。而組織多品種混流生產的關鍵是實現(xiàn)生產的平準化，而平準化的核心是混流生產線產品投產順序的最優(yōu)化，以他實現(xiàn)數量均衡、品種均衡和混合裝配19?；旌涎b配生產線的排序問題于1963年由美國的Arcus A. L在博士論文中首次提 .出，己被證明是組合優(yōu)化中的NP難題20。隨后Thomopololos21A. R. Rahimi-Vahed等22也分別從

24、模型和算法方而對混合裝配生產線的排序問題進行了研究。就目前來講，國內采用各種方法主要解決的問題主要有兩點：1）工作負荷過載（Work overload）；2）準時化目標（Justintime objectives）23。根據文獻，解決這兩個問題他們采用的措施舉例如下：（1） 混流生產線的運作需要減少混流生產線上無效率生產情況的發(fā)生，如產生空閑、工作擁擠或阻塞，可以通過擴展順序矩陣分析作業(yè)先后次序，從而避免無效率的生產 23-25。 （2） 豐田公司對“混合車型總裝配線上零部件使用速率均勻化”的投產排序問題應用目標追跡算法（goal chasing algorithm,簡記為GCA）并取得了成功

25、。從而，針對“混合車型總裝配線上零部件使用速率均衡化”投產排序目標, 目標追跡算法成為衡量研究此排序目標的其它算法有效性的標尺26，但他只是考慮了當下的問題。（3）在混流生產線上零部件使用速率均衡化的排序目標，應用退火算法是一種全內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書6局優(yōu)化方法，與目標追蹤算法相比考慮了全局狀態(tài)，有很好的使用價值27。這幾種常見算法和遺傳算法的結合應用使得生產速率基本得以均衡化，生產負荷得以均衡化以及物料需求的時間實現(xiàn)均衡化。在現(xiàn)代市場中，需求模式總是隨時間和季節(jié)不斷發(fā)生變化，基本上不存在產品組合不變的生產系統(tǒng)。所以，在現(xiàn)實中這種屬于短期的生產決策是時時作出相應的調整的。1.3.3

26、 混流線的仿真優(yōu)化 Flexsim 是由美國猶他州的 Flexsim 軟件產品公司開發(fā)的一款離散事件仿真軟件，可通過仿真、實驗和優(yōu)化來改進動態(tài)系統(tǒng)的生產效率，減少操作成本28l。 Flexsim使用面向對象的建模方式，通過實體模型的選擇拖動和附加程序的添加可以快速建立仿真系統(tǒng)模型，這樣使得建模過程更為快捷29-30。所建立的物理仿真模型可以用三維動畫方式表現(xiàn)出來，形象逼真，更為直觀。通過 Flexsim 軟件建立了混流生產線模型，對不同投產順序的生產過程進行仿真，可達到預先對生產線設計方案進行分析、評估，達到節(jié)約成本的目的31。馬云和李躍宇在混流生產線上網 Flexsim 仿真應用研究中對影響

27、加工時間的三個影響因素：首次投產車型，投產順序安排和批量大小都進行了 Flexsim 的仿真，給企業(yè)帶來了明顯的經濟效益32-33。1.4 論文研究的主要內容和方法由于某客車廠企業(yè)生產管理混亂，在面對企業(yè)庫存問題，資源利用率低，生產效率低等問題，本文根據生產需要對企業(yè)現(xiàn)有生產線的生產方式進行調整，對兩條生產不同品種客車的生產線進行混流設計，根據訂單需求，在同一條生產線上實施生產兩種車型。主要內容如下：1）首先闡述了本文的研究背景、目的及意義，并描述分析了生產線平衡和排序的研究現(xiàn)狀；2）簡要介紹企業(yè)生產狀況，并對客車生產線現(xiàn)狀分析；3）首先根據 6601 和 6608 兩種產品的生產總裝流程圖，

28、確定每種產品的作業(yè)先序圖，之后確定總的作業(yè)先序圖。然后應用工業(yè)工程思想和技術得到標準作業(yè)時間，計算生產節(jié)拍；同時結合工廠實際情況，分配作業(yè)要素，得到最佳工作地數，再次確定生產線節(jié)拍，最后求出生產平衡率；內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書74）在裝配線線工作地確定后，以計劃期生產量結合生產節(jié)拍，找出所有的投產序列，以一個投產序列用時最少為目標，應用 Flexsim 軟件對所有序列進行仿真，通過對仿真結果數據搜集分析得到客車混流裝配線的最優(yōu)投產序列；5）總結；論文的研究思路如圖 1-1 所示。 圖 1-1 本文研究思路圖1.5 本章小結 本章主要內容介紹混流生產線、研究現(xiàn)狀及其重要性，并初步介紹設計

29、混流生產線所要研究的內容和這些內容對生產線的影響和相互關系。根據裝配線資料繪制作業(yè)先序圖繪總工藝先序圖，計算節(jié)拍，作業(yè)要素分配最小工作站根據平衡理論進行平衡計算利用 Flexsim 軟件仿真找出最佳投產序列總結內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書8第二章 某企業(yè)客車生產線現(xiàn)狀2.1 生產車間現(xiàn)狀根據資料，工廠內主要有三個加工生產區(qū)域：焊接車間、涂裝車間和制件車間。而客車廠根據訂單要求生產多品種產品，生產的準時、完成和高效的生產對企業(yè)的整體運營非常重要。一 焊接車間方管制件共 26 人，其中含庫工 1 人；共分 5 個序：1）下料： 2）調形；3）拼焊；4）等離子切割；5）鉗工序，沒有專職人員，需要

30、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處理。方管制件庫存： 庫工 1 人，只做保管工作， 接收防腐車間送回的零件, 再處理骨架焊裝的領料；如出送去防腐的零件沒有回來,會協(xié)助做尋找工作，因此比較忙。方管通用件備有 50-60 臺庫存。問題: 做好的零件送去防腐,小件不點,同時,防腐因為件小,數量大,也不清點。 造成回來個數不夠, 找不到責任人。制件庫存： 共 6 人，每人按車型和圖號進行相應的分管工作。二 分總成車間四個班組：車前后圍班 、車頂班、車側圍班和地板總成班主要瓶頸：車前后圍,其中以前圍最為突出。主要原因：前圍變化多；2 缺料情況明顯；3 員工不熟練原因分析： 內蒙古工業(yè)

31、大學本科畢業(yè)設計說明書9前圍變化多需要頻繁換胎膜場地不足，胎模重疊放置，會從最里邊取換胎時間過長（約每天有 2 人 2 小時在倒胎具） 。另外成品也常堆放在胎模上，造成更換胎模需要更多時間?，F(xiàn)在提前一天知道第 2 天的生產計劃，才安排備料。其中車前圍需要防腐處理。要將原料運到防腐車間作防腐處理.其中物流運輸流程明顯存在混亂?，F(xiàn)在流程是：原料從方管車間制作完成后運到防腐車間，經過處理后，放入倉庫，倉庫工人負責管理。在需要的時候，分總成車間的焊工自己到倉庫取貨。 員工中培訓不足，當熟練工請假時，有時甚至會導致該工位停工。工人大多不看圖紙。熟練工在完成工作后，還要檢查新工人的產品。出現(xiàn)問題；物件在防

32、腐車間時間過長，而且效率低下。所有物品要在交接過程中多次盤點,常會出現(xiàn)無法追蹤貨物的情況。流程管理不嚴，有時候倉庫工沒有接到貨物,直接被分總成車間運走，沒有入庫。倉庫碼放混亂，沒有標簽，全憑記憶管理。現(xiàn)在常常是每天 9 點鐘以前因為原料配備不齊，不能開工。每天派去取原料的那個工人幾乎有半天時間花在了等原料上。而且派去取材料的工人是比較有經驗的焊工,沒有專門的配料工人。浪費寶貴的老員工時間?，F(xiàn)在工人中老工人比例不足 40%。 分總成部分 30 人左右，6-7 人是老員工，其余全是新手。13 人的側圍班中有 4-5 人能干活,其余的都是新手。班長初步計算，老手是新手工作效率的兩倍以上。工資低下，留

33、不住人才。建議提高工資，側圍班也出現(xiàn)員工到防腐車間找零件的現(xiàn)象。地板部分：偶爾缺件，幾天一次，不是很頻繁。原料用小手推車搬運。生產率： 兩個人 40 多分鐘完成一個地板，車型的變化對于時間的影響不太大。三 涂裝車間基本情況：在制品：65 輛車，另外涂裝車間加工完而總裝不接收的有 2030 輛車。主要分為 3 個工段：前處理、刮涂、交車，每個工段是一個獨立的生產線，他們之間有質檢。在每個工段中，安裝節(jié)拍走，但工段之間則無法按節(jié)拍。一般前處理工段完成后，要到第二天，下一工段才繼續(xù)加工。其中 A 生產線外包，但其前處理工藝負責A、B、C 三條生產線。車間主要問題：因為檢驗標準不具體，加工的質量也不高

34、，經常需要重新返工。各工位可能間歇性的出現(xiàn)堵塞和缺件現(xiàn)象。瓶頸：前處理工段的除塵、除銹工序和刮膩子四 防腐車間防腐車間組成：一條清洗線，一個烘干室，兩個噴涂室，一塊小空地。內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書10工作流程：材料清洗 1-2 小時，烘干 50-60 分鐘，噴涂比較快，晾干 6 小時。問題：運來的材料沒有很好的分類，清洗的時候要一一挑選，浪費時間。在清洗、烘干時，零件又一定程度的混放。零件在進入車間時，需要比對運送單，并在零件上標注名稱，但噴涂后即無法辨別。烘干機械老化，本來應當 100-105 攝氏度的烘干溫度，現(xiàn)在只有 60 度。使得 30-35 分鐘的工作時間延長至 1 小時左右

35、。晾干場地狹小，沒有充足的地方合理擺放。噴涂后零件也未合理放置，不易查找。五 制件車間主要問題：1、訂單到達后馬上排產，一般排到 15 天后，緊急訂單可以提前。2、零件品種很多，生產時間不同，導致每個工位都有可能無法完成任務。由于零件品種多，機器也需要經常調整，耗費大量時間。3、質檢據介紹分為內部檢測，和質檢處檢測，但實際上并未發(fā)現(xiàn)內部檢查。4、制件車間面臨的主要問題還是產品系列雜，很難形成批量生產?？梢钥紤]整理產品系列設計，探討產品多樣化的價值，增加通用件。5、廠房空間需要優(yōu)化，也需要考慮比較合理的物料搬運流程及庫存管理模式。倉庫在 1 月份左右劃歸焊裝車間管理，之前歸制件車間管理，倉庫里主

36、要是存放焊裝車間需要的原料，即制件車間的產品。瓶頸工序：等離子焊和下料?？蛙噺S生產車間有多條生產線，分別生產不同型號產品，而根據企業(yè)內部諸多問題，設計一條混流生產線，同時生產兩種產品，既要提高生產線的柔性，又要提高生產效率，減少企業(yè)生產所出現(xiàn)的問題。2.2 生產線狀況生產線全部采用直線式布置方式，根據生產工藝對生產線進行流水線布置。由于生產部件多，很多工藝復雜，人員利用不足及生產管理混亂等造成了目前企業(yè)生產現(xiàn)狀。所以，對生產線進行分析和優(yōu)化設計顯得非常重要。目前，對兩條生產線焊接車間的主要工序內容、人員、時間情況如表 2-1 所示；表 2-1 兩生產線工序內容、人員及時間情況工序內容 B 線

37、工人數時間工序內容 C 線工地數時間立車合攏22.8hr立車合攏2-3100-110分鐘內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書11地板骨架32hr地板骨架2-370-80 分鐘上側板42hr上側板42hr鋪地板32hr鋪地板32hr前圍22hr前后圍42hr漲拉蒙皮22hr下青邊蒙皮，后隔墻42hr后隔墻42hr頂蒙皮，天窗， （空調），頂子內飾焊接3-490-120分鐘頂蒙皮，天窗，后下蒙皮32hr司機們、后備門配裝32hr配大燈22hr修正2-32hr配門52hr總成22hr修整交車12hr對車間和生產線的調研資料分析，主要存在以下幾個問題：1）物流混亂，如零部件亂放，倉庫碼放混亂，沒有標簽，全

38、憑記憶管理，浪費時間，降低生產效率。2）生產線不平衡。3）人員利用不佳，很多工序沒有專職人員，造成浪費。4）生產線瓶頸問題突出，譬如物件在防腐車間時間過長，而且效率低下。所有物品要在交接過程中多次盤點，常會出現(xiàn)無法追蹤貨物的情況。流程管理不嚴，有時候倉庫工沒有接到貨物，直接被分總成車間運走，沒有入庫等。5）設備缺乏、場地不夠用等。2.3 小結 本章主要介紹某企業(yè)車間及生產線的大概情況，根據現(xiàn)狀進行分析，找出當前企業(yè)中的幾個主要問題，為提高效率和生產柔性而進行兩條生產線的混流設計，成了目前亟待解決的問題。內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書12第三章 客車生產線設計混流生產線是一種柔性生產系統(tǒng)，可以

39、生產大批量標準化產品，也可以生產小批量個性化產品，可以省略去或者大幅度降低產品不同類型之間轉換所需的費用，同時混流生產線有較大的彈性，適應市場顧戶對產品的多樣化需求。3.1 裝配生產線平衡優(yōu)化設計理論 裝配生產線平衡是將所要裝配作業(yè)任務分配到一定數量的工作站上，在滿足裝配工藝的前提下，使每個工作站上所消耗的時間不能多于給定的生產節(jié)拍。裝配生產線的目標是實現(xiàn)所有工作站上的負荷均衡，同時實現(xiàn)作業(yè)時間和空余時間的最小化。實現(xiàn)在整個生產線上的作業(yè)進程同步進行，使物流流動保持均勻平穩(wěn)，提高生產效率。3.1.1 裝配生產線平衡問題的基本理論 一 流水線生產的基本要素對于生產線平衡問題的描述主要應用的參數有

40、作業(yè)要素時間、作業(yè)要素、工作站、節(jié)拍等，根據客車生產過程按流水線生產方式進行，對流水線生產常用的幾個專業(yè)術語37進行說明： 1）作業(yè)要素：一般地，將最小的或者不能再被分割的自然加工或裝配作業(yè)單位稱為作業(yè)要素。2）作業(yè)要素時間：將某一個作業(yè)要素完成,所用的標準作業(yè)時間叫做該作業(yè)要素的作業(yè)要素時間，一般第 i 個作業(yè)要素的時間用 ti 表示。3）節(jié)拍（C）：通常把流水線上相鄰的兩個產品最終完成的時間間隔叫做節(jié)拍，內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書13一般用大寫字母 C 表示。4）工作站：在流水線上，為操作人員提供的用于其完成指定的生產作業(yè)的固定作業(yè)位置。5）工作站作業(yè)時間：將一個工作站完成其指定的所

41、有作業(yè)要素所用的時間稱作工作站作業(yè)時間，一般第 k 個工位的工作站作業(yè)時間用 Tk 表示。6）生產周期或制造周期：從產品零部件或原材料投入流水生產線開始生產，經過各個工作站的生產作業(yè)，到產品成品完成所用的時間理想情況下，也即一個產品的所有作業(yè)要素的時間總和。在流水線生產中，各個工作站的作業(yè)能力基本相等，也可以成倍數關系，作業(yè)時間與之作業(yè)能力相似的相等或者成倍數關系，這樣才能保證整個流水線生產能以固定的的生產間隔穩(wěn)定生產。二 混流生產線設計的基本理論和方法混流生產線是一種柔性制造系統(tǒng)，可以混合連續(xù)的生產不同的變型產品的生產線，這種生產方式在提高了生產效率，減少在制品的數量的情況下，增強了生產線的

42、靈活性和適應性，是一種特殊的流水線生產?；炝魃a線的生產方式能夠基本滿足市場產品更新?lián)Q代快和客戶產品需求的多樣化的要求，受到很多企業(yè)的青睞。盡管混流生產線的發(fā)展前景很寬廣，但這種技術的不成熟，會影響企業(yè)的生產效率、產品質量等諸多方面，所以對混流生產線的設計及優(yōu)化是研究的重要內容。根據產品相似性分類，6601 和 6608 是兩種型號不同的產品，可以確定建立混流裝配生產線；對這兩種型號產品的工藝進行分析，其混合產品裝配線的作業(yè)滿足流水線封閉性特點；隨著客戶多樣化的需求的增加，所設計的生產線在滿足生產率的同時，也要追求良好的柔性，設計內容主要從裝配線布局設計和平衡排產設計入手，首先解決作業(yè)分配問題

43、，即平衡設計，再進行產品的投產排序。在平衡設計中，主要要解決的問題有生產線節(jié)拍的確定；最小工作站數目的確定及作業(yè)要素的平衡分配。3.2 客車裝配生產線平衡優(yōu)化客車生產線生產 6601 和 6608 兩型號的產品，目前企業(yè)根據客戶要求得到兩項目量產后預測的月需求量為 80 和 60，根據企業(yè)人士建議，對這兩條生產線在現(xiàn)有基礎上進行整合，通過重新設計并優(yōu)化何時能產線，提高生產能力和人員利用率，內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書14這樣既解決了現(xiàn)有裝配線上存在的一些問題，也提高了生產效率。3.2.1 Q1 線個項目產品作業(yè)先序圖綜合考慮兩項目每天的計劃產量和客車生產工序，將 6601、6608 的生產

44、任務同時在 Q 線上完成，按照生產線的分配原則，同時根據總裝流程圖 3-1 和工序、車型及作業(yè)時間表 3-1 對這兩個生產流程比較相似的項目產品，分別繪制 6601 和 6608的裝配作業(yè)先序圖如圖 3-2 和圖 3-3 所示清掃側窗內部側圍側窗明縫打膠座椅司機副駕駛高位扶手乘客高處扶手客車門內側護欄車內全部扶手空氣過濾器后備箱招牌及尾燈地板革乘客門三踏板乘客門裝置發(fā)動機罩車后門液壓及密封中門壓條乘客門鎖前燈變速手擋駕駛臺剎車等配件保險桿側圍板車身底盤合車焊接牛腿擋泥板焊擋泥板、擋風板及小件電瓶箱發(fā)動機鋁條鋪柳地板儀表臺儀表臺線束儀表盤及線駕駛臺暖風及雨刷儀表臺蓋方向機立管柱及手剎車反光鏡打眼

45、車頭玻璃上裝飾板后視鏡和當光板安裝駕駛臺司機頭頂電風扇裝后視鏡穿頂棚線夜視廊燈及天窗裝頂棚前后風擋玻璃頂燈、喇叭等粘隔熱氈,裝頂子大邊車后門內部裝飾板內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書153-1 總裝流程圖表 3-1 工序、車型及作業(yè)時間表工序車型完成數平均總時間(人分鐘)人員數運送底盤全部11408運送車身全部11648合車6608653466013434焊接牛腿66086175466013874焊擋泥板、擋風板及各小件6608646166013251發(fā)動機鋁條66013603穿頂棚線6601214.516608523.751電瓶箱66083172司機門裝置6608424.516601318.

46、31裝頂棚66014452466083272.54儀表臺線束6601110166081101鋪鉚木地板6601 660811413頂視廊燈，天窗66083211擋泥板6608421.75166011271車內頂燈，頂喇叭6601 6608812.3751中門壓條6608171空氣過濾器6608317.31內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書16司機和副駕駛高位的扶手6601151后門鎖和液壓66011522安裝客車門內側的護欄66081121客車內乘客高處扶手和貨架6608224.51車子正面處的反光鏡打眼6601131駕駛臺內部剎車及附屬零件6601 6608620.251.5車內后視鏡和擋光板

47、6601 660845.51司機頭頂電風扇6601 6608471駕駛臺暖風和雨刷6601 66083342車后門液壓和鎖及密封6601 66085241.5安裝駕駛臺6601 66084101車后門內部裝飾板66011191車頭的玻璃窗上側的修飾板6601171鋪地板革660122403內部側圍6601 660881874粘隔熱氈,裝頂子大邊等6601 66088172.54乘客門鎖6601 660812151牌照及尾燈6601 66086792安發(fā)動機罩6601317.7166082181安裝后風擋玻璃6608226266012543裝側窗6601 66089614方向機立管柱及手剎車66

48、08443266012312全車扶手66084120466013604側圍板66085705三踏板6608128266012292變速手檔660832216601219.51前燈6608244266014492保險桿6601 66082902儀表臺6608511.4166011112儀表臺蓋6608224.5166013191內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書17 圖 3-2 6601 生產作業(yè)先序圖儀表盤線及儀表盤6608342.6626601529.22后備箱6601334.331安裝椅子660121382側窗玻璃刮膠縫6608166266012351裝后視鏡6601216.51660872

49、01清掃6608 660171221234568911121316151920212223242625272829303132333435363747383940414243 40 44464852511772312345611131615171910147182021242625272829313233353637493840414243 40 444650525145129內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書18圖 3-3 6608 生產作業(yè)先序圖3.2.2 客車生產線綜合作業(yè)先序圖一、 客車生產線基本作業(yè)單元標準時間的確定 在混流生產線設計之前，要對客車生產流程應用工業(yè)工程的方法進行研究。應

50、用工作研究對生產中不經濟、不合理的作業(yè)、設備布局和生產計劃等要素，以系統(tǒng)的研究方法，消除以上要素中不合理的地方，找出簡單靈活、經濟且合理的生產和工作方式。主要運用程序分析、操作分析和動作分析等方法，對生產系統(tǒng)各個層次的分析優(yōu)化來改善現(xiàn)有的生產作業(yè)現(xiàn)狀，同時在方法研究的基礎上應用秒表測時確定作業(yè)的標準時間和作業(yè)操作的規(guī)范化。下表 3-2 為兩生產線產品優(yōu)化后作業(yè)單元的標準時間表 3-2 優(yōu)化后的作業(yè)單元和標準作業(yè)時間表序號作業(yè)內容標準時間（分鐘）1運送底盤29.12運送車身46.553合車754焊接牛腿1165焊擋泥板、擋風板及各小件86擋泥板16.227電瓶箱11.338發(fā)動機鋁條609鋪鉚木

51、地板42310空氣過濾器5.7711牌照及尾燈26.33內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書1912鋪地板革36013車后門液壓和鎖及密封7.214中門壓條715乘客門鎖1.2516安發(fā)動機罩7.4517穿頂棚線618頂視廊燈，天窗719裝頂棚407.520車內頂燈，頂喇叭1.5521安裝后風擋玻璃53.722車后門內部裝飾板1923粘隔熱氈,裝頂子大邊等86.2524駕駛臺暖風和雨刷22.6725儀表臺12.1426儀表臺線束1027儀表盤線及儀表盤20.0728儀表臺蓋9.2929方向機立管柱及手剎車26.2530車子正面處的反光鏡打眼331安裝駕駛臺2.532車內后視鏡和擋光板5.0633司

52、機頭頂電風扇1.7534車頭的玻璃窗上側的修飾板735裝后視鏡5.5136裝側窗27.137內部側圍93.538司機門裝置6.139后備箱11.4440三踏板42.541駕駛臺內部剎車及附屬零件5.0642變速手檔8.5443前燈34.2544保險桿90內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書2045側圍板7046側窗玻璃刮膠縫74.547安裝椅子13848司機和副駕駛高位的扶手549安裝客車內乘客高處的扶手和貨架12.2550安裝客車門內側的護欄1251全車扶手11052清掃3.43二、 客車生產線綜合作業(yè)圖 根據優(yōu)化后的生產作業(yè)單元和兩項目的產品作業(yè)先序圖，得到兩產品的綜合作業(yè)先序圖如圖 3-3

53、所示圖 3-6 綜合作業(yè)先序圖3.2.3 客車生產線節(jié)拍及工作地數的確定在裝配生產線上，節(jié)拍是流水線上生產兩個相鄰制品的時間間隔，在混流生產線中，我們一般用生產線所有產品的平均節(jié)拍來計算生產線的節(jié)拍，計算公式如下：1234561113161517191014718202123242625272829313233353637493840414243 40 4446505251458129223034394748內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書21 （3-1） = = 1 式中：C 是混合裝配線的平均節(jié)拍；T 是某一計劃生產時期內的有效工作時間；Q 是生產任務中第 i 種產品計劃期的產量；n 是此

54、裝配線在計劃期內需要生產的品種數。在企業(yè)中每天一個班次，一個班次 8 個小時，休息時間為 20 分鐘，一次每個班次有效工作時間為 7 小時 40 分鐘，本文以一個月作為一個計劃期，其工作時間為22 天，根據公式 3-1，我們得到生產線的節(jié)拍如下=1.2h =（7 60 + 40） 2280 + 60= 72.28在客車廠，廠房長約 100 米，生產線按直線式布置，這兩種車型車長為 8 米和6 米，每個工作站的長度為客車長度，物流區(qū)及緩沖區(qū)，有 8 到 11 個工作地，具體長度和工作地數根據后期綜合作業(yè)單元作業(yè)分配后的工作地數確定。首先對作業(yè)單元作業(yè)任務依據作業(yè)時間進行預分， 根據裝配工藝和所有

55、作業(yè)單元總時間 2574.46min 進行預分其預分結果如表 3-3 所示：表 3-3 客車裝配作業(yè)分配工作地分配作業(yè)序號作業(yè)時間（min）作業(yè)人數工作地作業(yè)時間137517524 5 6140.22270.137 871.33171.349423670.5510 11 12 13 14 15 16 1720 21 22 23 568872.7724 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36152.17276.1837 38 39 40 41 42 43 44291474945 46144.5272.3內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書22

56、1047 48 49 50 51 52280.68470.2下面對一個工作地多人員的分配作如下說明：第二工作站：兩人同時作業(yè)焊接，基本都是焊接作業(yè)，這里不詳細說明。第四工作站：六個人同時鋪地板。第五工作站：一個人做 10、11、13、14、15、16，用時 55min，這項工作做完后進行 17、18 工序；其他五個人鋪地板革（12） ，用時 72min。第六工作站：七個人裝頂碰棚，做完后進行 20、23 工序，根據工藝并行，一個人作業(yè) 21、22，用時 72.7min。第七工作站：還有一個人做 24、25、26、27、28 工序，另一個人做 29 30 31 32 33 34 35 36，用時

57、 78min，第一個人做完幫第二個，可在 76.1min 內完成。第八工作站：四個人同時 37、38、工序，用時 25min，做完后，一個人作業(yè)第40、41 工序，用時 47.1min，一個人做 39、43、用時 45min，其他倆人做 42、44 工序內容，用時 49min，在這個工作站中最長用時 49+25=74min。第九工作站：兩人各自一道工序，做完側圍板的幫忙刮膠縫。第十工作站：就兩車型來說四個人先做 47、48 或者 49、50 再做 51，左后 52 工序，最長理論工作時間是 64.2min。根據上述分配和工作地作業(yè)時間，這種工作站分配預分結果滿足基本要求，暫時沒有其他更好的作業(yè)

58、分配方式，所以其工作地數最少為 10 個。根據工作站時間，對生產節(jié)拍進行調整，按工作站最常時間為節(jié)拍，即 C=76.1min。3.3 客車裝配生產線設計方案評價3.3.1 客車生產線的平衡率本章節(jié)在不考慮裝配順序的情況下，以理論平衡率來評價裝配設計效果，利用以下公式34； (3-2) = (3-3) = = 1上述公式中， R 一生產線的平衡率；T 一生產線各個工作地作業(yè)時間和；Ti 一第 i內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書23個工位的作業(yè)時間；L 一生產線的工位數；C 一生產線的節(jié)拍。在混流裝配線中，隨著產品生產順序和品種的變化，時間 T 是變動的，本文取生產線上所有產品裝配作業(yè)時間和的平均

59、值作為混流生產線的理論時間和，則裝配線的平衡率R=722.9/（10*76.1）=94.47%上式中 722.79 是工作地作業(yè)時間和，根據所得結果，裝配生產線的平衡效果還是比較好的。3.3.2 客車裝配生產線的工作地負載率工作地負載率是以工作地中作業(yè)時間最長的作業(yè)地的作業(yè)時間為基準，去衡量其他工作地的利用率和負荷率，是評價生產線平衡設計的一個方面，其公式如下35； （3-4） =Tmax=maxT1，T2，T3T8 （3-5）上兩式中，Ki第 i 個工作地的負荷率；Ti第 i 個工作地的作業(yè)時間；Tmax 是所有工作地中作業(yè)時間最大的值。根據以上公式得到生產線各個工作地負載率如表 3-4所示

60、。 表 3-4 客車裝配線工作地負載率工作地工作地作業(yè)時間（min）工作地負載率（%）17598.56%270.192.11%371.396%470.592.6%57294.6%672.795.5%776.1100%87497.2%972.395%1070.292.2%內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書243.4 小結 本章介紹了混流生產線設計中所以用到的流水線混流線的理論知識，結合實際情況，利用工業(yè)工程的改善方法和產品裝配工藝流程，設計了一條平衡較好的客車裝配線。第四章 客車裝配線投產排序設計4.1 客車裝配線排序問題 客車裝配生產線進行混流生產，裝配多種車型，最大限度的滿足客戶多樣性的需求。