毕业论文流水线均衡生产研究分析.doc

目 录第一章 绪论11.1 课题研究的背景及意义11.2车轴11.2.1 车轴的各部位名称和作用11.2.2 车轴材质及要求11.3 流水线11.3.1 流水线定义及简介11.3.2 流水线安装注意事项21.3.3 生产流水线21.4 均衡生产21.4.1 均衡生产的优缺点分析21.4.2 实现均衡生产的途径31.5 国内外发展状况3第二章 理论概述52.1流水线生产作业计划编制方法简介52.1.1生产作业计划的任务52.1.2制定生产作业计划基本要求52.1.3生产作业计划工作的内容52.1.4编制生产作业计划的步骤52.2 生产能力简介52.2.1生产能力概念62.2.2生产能力测定62.3均衡生产82.4 生产线平衡方法的相关理论介绍92.4.1生产线平衡问题的分类92.5 生产线平衡法的介绍102.5.1 数学分析方法102.5.2工业工程管理方法10第三章 车轴流水线均衡生产研究133.1 机车厂概况133.2 机车车轴生产流程133.3 车轴流水线均衡生产研究133.3.1 车轴生产线133.3.2 车轴流水线改善方案14第四章 总结与展望184.1 总结184.2 展望18谢辞19参考文献20第一章 绪论1.1 课题研究的背景及意义 随着全球经济的发展，科学技术的飞跃，市场需求的变化，国内国外企业的竞争日趋激烈，企业的竞争优势体现在成本，质量，交期，服务等方面。在进行原料加工的生产制造业中，全员劳动生产率水平的高低可以作为作为企业经济管理水平的重要经济指标之一。通过流水线均衡化生产研究要实现其资源的最大利用化，使其能够增加产出并提高整个系统的生产效率，使承诺的订单的交货期能够实现。但是，在通常的生产系统中，无法达到预期目标的因素很多，如何寻求一种更好的、更快捷的、更简单的生产计划与生产作业计划就成了我们所追求的目标之一。1.2车轴车轴是机车走形部分的重要组成，铁路车辆的车轴绝大多数是圆截面实心轴。1.2.1 车轴的各部位名称和作用轴颈：用以安装路阿东轴承的轴瓦或滚动轴承，负担着车辆总量，并传递各方向的动、静载荷。轮座：是车轴与车轮配合的部位。轮座是车轴受力最大的部位。防风板底：为车轴与防尘板配合部位，其直径比轴颈直径大，比轮颈直径小，介于两者之间，是轴颈和轮座中间的过度部分，以减应力集中。轴身：是车轴的中间部分，该部分受力最小。为了减小应力集中，各相邻截面直径变化时，交界处必须缓和过度。为了提高车轴的疲劳强度，对轴颈、防尘板和轮座要进行滚压强化和精加工。在车轴两端有中心孔，以便于轮对在机床上进行卡装。车轴轴型已经标准化和系列化，这是为了简化设计和便于制造、检修、运用，同时为了减轻车轴自重，以适应不同车种和车型自重和载重的要求，以及适应客、货运输用途不的需要。1.2.2 车轴材质及要求车轴采用优质碳素钢，如平炉钢或者电炉钢或者专门的车轴钢坯加热锻压成型，经过热处理和机械加工制成。1.3 流水线1.3.1 流水线定义及简介流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线，悬挂线等流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。流水线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的输送要求。输送线的传输方式有同步传输的/（强制式）也可以是非同步传输/（柔性式），根据配置的选择，可以实现装配和输送的要求。输送线在企业的批量生产中不可或缺。1.3.2 流水线安装注意事项流水线的平面设计应当保证零件的运输路线最短，生产工人操作方便，辅助服务部门工作便利，最有效地利用生产面积，并考虑流水线安装之间的相互衔接。为满足这些要求，在流水线平面布置时应考虑流水线的形式、流水线安装工作地的排列方法等问题。流水线安装时工作地的排列要符合工艺路线，当工序具有两个以上工作地时，要考虑同一工序工作地的排列方法。一般当有两个或两个以上偶数个同类工作地时，要考虑采用双列布置，将它们分列在运输路线的两例。但当一个工人看管多台设备时，要考虑使工人移动的距离尽可能短。1.3.3 生产流水线 生产流水线的特征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 优点是这样生产起来会比较快，因为每个人只需要做一样事，对自己所做的事都非常熟悉 缺点是工作的人会很觉得很乏味1.4 均衡生产 所谓均衡生产,是指在完成计划的前提下,产品的实物产量或工作量或工作项目,在相等的时间内完成的数量基本相等或稳定递增。1.4.1 均衡生产的优缺点分析 维护稳定的生产层而不必顾虑到需求更改的生产策略。均衡生产策略的优点是尽量降低能力需求的波动，但需增加库存储运成本费用。 实现均衡生产是生产管理的一项基本要求，生产不均衡，如月初松月末紧或者时松时紧，它的后果是：松时人员设备闲置、生产能力浪费、劳动纪律松弛；紧时加班加点突击生产，容易粗制滥造忽视质量，且工人疲劳，易出安全事故，设备长时间连续工作得不到正常保养，引起过度磨损，易出设备故障。事故多、停产多，任务难以完成，就要求加班突出。突击加班多，生产不正常，事故就增多，往往形成恶性循环。只有实现均衡生产，建立起正常的生产秩序，生产能力才能得到充分利用，才能保证有稳定的产品质量.使生产过程的各环节具有大体相等的生产率是实现均衡生产（节奏生产）的物质基础。除此之外，加强生产技术准备部门、辅助生产部门、供应服务部门的工作，特别是优化生产计划和强化对生产过程的监控，则是实现均衡生产的重要保证。1.4.2 实现均衡生产的途径 实现均衡化生产的途径之一是实施节拍时间1（takt，德语词，指乐队指挥手中的指挥棒，用于调整乐手演奏的速度、节拍及时间安排），为满足市场需求，每个工作中心每小时估计必须处理的产品量，以此确定生产速率。Takt时间规定生产步调以匹配客户需求速率，并成为任何精益生产系统的心跳节奏。作为精益系统的“定调者”，takt时间对于生产单元工作流的顺畅至关重要，也是工作计划调度中的关键因素。计算方法是每天可用于工作的时间除以每天客户需求。例如，假定需求为每月10,000个或者每天500个，计划每天生产能力是420分钟，那么takt时间就等于420分钟每天除以500个每天，即每个0.84分钟，意味者平均每0.84分钟从生产系统产出一个产品。通过应用takt时间，生产可以平准到一个规定的水平或者保持在最小和最大水平之间。可以在计算机系统中规定从某个日期开始的任何一天或任何时期的生产水平。均衡化生产产生稳定需求模式，保证了可预见的、平顺的计划，避免了生产能力瓶颈。简化了计划和控制（因为在平准期内每天的计划基本相同），创造了生产稳定性，让操作员更好理解每天需要做什么以及怎么做才能实现目标.同时也方便上游供应商建立稳定的计划。1.5 国内外发展状况 所谓均衡生产,是指在完成计划的前提下,产品的实物产量或工作量或工作项目,在相等的时间内完成的数量基本相等或稳定递增。均衡生产是拉动式生产的前提。均衡不仅是数量，而且包括品种、工时、设备负荷的全部均衡。备、工装始终处于良好状态，材料、毛坯供应准时，工人技术平和出勤率良好、稳定等都是实现均衡生产的前提和保证。各个环节都提供保障才能实现生产的均衡，尤其是在压缩在制品的况下组织均衡生产难度更大、更艰巨。为此，全厂全方位地加了管理，组织了材料（毛坯）、工具、机床备件的准时化供应工作。各方面管理都开始了全神贯注的投入，后勤方面努力提供时化的优质服务，建立准时化生产体系。最早实行均衡化生产的也是丰田汽车公司。丰田的均衡化生产要求的是生产数量的均衡和产品种类的均衡，即总装配线向各前工序领取零部件时，要均匀地领取各种零部件，实行产品组合生产。要防止在某一段时间内集中领取同一种零部件，以免造成前方工序的闲忙不均，以及由此引发的生产混乱。为此，丰田公司的总装线均以最小批量装配和输送制成品，以期实现“单件”生产和输送的最高理想。其结果，总装线也会以最小批量从前工序领取必要的零部件。简言之，生产的均衡化使得零部件被领取时的数量变化达到最小程度，即各后工序每天如一地以相近似的时间间隔领取数量相近的零部件。 除此之外，丰田公司把均衡化生产作为使生产适应市场需求变化的重要手段。通过均衡化生产，任何生产线都不大批量地制造单一种类的产品。相反，各生产线必须每天同时生产多种类型的产品，以期满足市场的需要。这种多品种、小批量的产品组合生产方式具有很强的柔性，能迅速适应市场需求的变化。 这种以多品种、小批量产品组合生产为特性的均衡化生产还具有另一个重要的优点，这就是各工序无须改变其生产批量仅需用看板逐渐地调整取料的频率或生产的频率，就能顺利地适应市场需求的变化。为了实现以“多品种、小批量”为特征的均衡化生产，就必须缩短生产前置期，以利于迅速而且适时地生产各类产品。于是，为了缩短生产前置期，则必须缩短设备的装换调整时间，以便将生产批量降低到最小。我国车轴生产线均衡生产研究的发展经历了长时间的发展过程。从60年代开始，由于轻工业的发展，首先在自行车制造行业出现了机械化生产的流水线和自动化生产的流水线，以及在原有槽子流水线生产的基础上加上程序控制的小车形成的程控流水线，这些主要是在上海和天津地区，当时我国车轴生产流水线均衡研究还很落后，还不成熟。但随着我国经济的发展，以及国外流水线均衡生产研究技术的发展，通过技术引进和与国外技术的交流，我国车轴生产线均衡研究技术开始飞速的发展，特别是我国家电行业、日用五金、钢制家具，铝材构件、电器产品、汽车工业等领域的蓬勃发展，使制造事业有了明显的进步，在车轴生产线生产中还出现了智能化的工业生产机器人。   我国生产线设备自70年代开始不断发展，特别是改革开放之后发展迅速，但基本上是处于一种“自发”状态8，国产生产设备也不适应市场需求，不少关键生产设备还是以引进为多。目前我国现有车轴生产线数千条以上，且每年还要投资新建数百条生产线，全国每年投资约为十几亿人民币之多，国外销售产品及合资公司所占份额达30%-40%；我国车轴生产设备厂合计千家左右，国产产品种类现在几乎覆盖了车轴行业的各部门。我国车轴生产线发展前景十分诱人，但发展中还存在不少问题，因此为了确保国内车轴行业的良性发展，还有很多问题需要解决。第二章 理论概述2.1流水线生产作业计划编制方法简介2.1.1生产作业计划的任务 企业生产计划确定后，为了便于组织执行，还需要编制生产作业计划。生产作业计划是生产计划的继续和具体化，是生产计划的具体执行计划。它的基本任务是:1.落实生产计划2.合理组织生产过程3.实现均衡生产4.提高经济效益2.1.2制定生产作业计划基本要求 制定生产作业计划是一项非常重要的工作，其实质是把生产计划层层分解，具体落实。所以生产作业计划的内容应当详细血又具体，才能起到组织口常生产活动的作用。因此制定生产作业计划时应达到下面一些基本要求: 1.确保实现已确定的交货期 2.减少作业人员和设备的等待时间 3.使作业加工对象的流程时间最短 4.减少在制品的数量和停放时间2.1.3生产作业计划工作的内容 企业生产作业计划一般包括下述内容: 1.制定期量标准 2.编制生产作业计划 3.做好生产作业准备 4.进行设备和生产面积的负荷核算和平衡 5.进行生产作业控制2.1.4编制生产作业计划的步骤 不同的生产类型及不同的生产组织形式，编制生产作业计划内容和方法不完全相同，但是编制的基本步骤是相同的下面分述如下: 1.收集信息资料，为编制生产作业计划提供依据 2.确定计划单位 3.制定和修订期量标准 4.确定编制方法 5.做好综合平衡工作，及时编制下达生产作业计划2.2 生产能力简介2.2.1生产能力概念 生产能力5是指企业全部生产性固定资产在一定时期(通常为1年)和一定的生产技术组织条件下，所能生产的产品最大数量。生产能力是反映企业所拥有的加工能力的一个技术参数，它也可以反映企业的生产规模。每位企业主管之所以十分关心生产能力，是因为他随时需要知道企业的生产能力能否与市场需求相适应。 决定生产能力的因素是多方面的，产品的结构等对生产能力有影响，产品标准化、系列化、通用化(即“二化”)程度高，生产能力高;产品品种多、工艺复杂，则生产能力低。生产组织方式。生产组织方式不同，生产能力也不同。一般来讲，协作、专业化、联合生产有利十提高生产能力。生产设备与场地。对十大多数工业企业来讲，生产能力主要取决十生产设备的多少和生产设备的状态(技术、可利用率)。 由十企业种类的广泛性，不同企业的产品和生产过程差别很大，在作生产能力计划以前，必须确定本企业的生产能力计量单位。常见的生产能力计量单位如下: 1.以产出量为计量单位 调制型和合成型生产类型的制造企业生产能力以产出量表示十分确切明了。如钢铁厂、水泥厂都以产品吨位作为生产能力，家电生产厂是以产品台数作为生产能力:这类企业它们的产出数量越大，能力也越大。 若厂家生产多种产品，则选择代表企业专业方向，产量与工时定额乘积最大的产品作为代表产品，其他的产品可换算到代表产品。换算系数K，由式2-2求得。 K=t/ t。 ，(2-2) 式中K，表示i产品的换算系数;t;表示Z产品的时间定额;t。表示产品的时间定额。 2.以原料处理量为计量单位 有的企业使用单一的原料生产多种产品，这时以工厂年处理原料的数量作为生产能力的计量单位是比较合理的，如炼油厂以一年加工处理原油的吨位作为它的生产能力。这类企业的生产特征往往是分解型的，使用一种主要原料，分解制造出多种产品。2.2.2生产能力测定生产能力的计算主要有以下二种类型:流水线生产类型企业的生产能力训算，成批加工生产类型企业的生产能力计算和服务行业的生产能力计算。. 1.流水线生产类型企业的生产能力计算在大量生产企业，总装与主要零件生产都采用流水线生产方式，因此，企业生产能力是按每条流水线检查的。先计算各条零件制造流水线的能力，再确定车间的生产能力，最后通过平衡，求出全厂的生产能力。具体如下所述: 1)流水线生产能力计算 流水线的生产能力取决十每道工序设备的生产能力，所以，计算工作从单台设备开始，计算公式如下: Ma=Fe /t，(2-3) 7 式中M、表示单台设备生产能力; Fe表示单台设备计划期(年)有效工作时间(小时); t;表示单位产品在该设备上加工的时间定额(小时/件)。 工序由一台设备承担时，单台设备的生产能力即为该工序能力。当工序由S台设备承担时，工序生产能力为Ma /S这种由设备组成的流水生产线，各工序能力不可能相等，生产线能力只能由最小工序能力确定。 2)车间生产能力的确定 车间能力确定需要分几种情况讨论。如果仅仅是零件加工车间，每个零件有一条专用生产线，而所有零件又都是为本厂的产品配套，那么该车间的生产能力应该取决十生产能力量小的那条生产线的能力;如果是一个部件制造车间，它既有零件加工流水生产线，又有部件装配流水线，这时它的生产能力应该由装配流水线的能力决定。即使有个别的零件加工能力低十装配流水线能力，也应该按照这个原则确定，零件能力不足可以通过其他途径补充。 3)工厂生产能力确定 在确定了车间生产能力的基础上，通过综合平衡的方法来确定工厂的生产能力。第一步对基本生产车间的能力作平衡。由十各车间之间加工对象和加工工艺差别较大，选用的设备是不一样的，性能差别很大，生产能力很难做到一致，因此，基本生产车间的生产能力通常按主导生产环节来确定;所谓主导生产环节是指产品加工的关键工艺或关键设备，这些生产环节的能力决定了某些基本生产车间的能力，同时也基本限定了工厂的生产能力。第二步对基本生产车间与辅助生产部门的能力作平衡。当两者的能力不一致时，一般说来，工厂的生产能力主要由基本生产车间的能力决定。如果辅助部门的能力不足，可以采取各种措施来提高它的能力，以保证基本生产车间的能力得到充分利用。 2.成批加工生产类型企业的生产能力计算 成批加工生产类型的企业，生产单位的组织采用工艺专业化原则。产品的投料与产出有较长的间隔期，有明显的周期性。它们的生产能力计算与工艺专业化原则划分车间和班组有密切关系，有自己的特点，具体如下所述: 1)单台设备及班组生产能力计算 在这类企业中，车间内班组是最小生产单位，每个班组配备一定数量的加工工艺相同的设备，但它们的性能与能力不一定相同。所以班组生产能力的计算也是从单台设备开始。 由十加工的零件不是单一品种，是多对象多品种，数量可达上百数千种。所有零件的形状大小不同，加工的工艺步骤不同，加工的时间长短不一，这时不能用产出量计算，而只能采用设备能提供的有效加工时间来计算，称为机时。计算公式表示为2 -4。 Fe=Fs*h=Fs（1-q）= Fs-d （2-4）6 式中Fe表示年有效工作时间; Fs表示年制度工作时间; h表示设备年度工作时间计划利用率; q表示设备计划修理停工率; d表示设备计划修理停工时间. 如果班组内全部设备的加工技术参数差异不大，则全部设备的机时之和就是班组的生产能力。如果技术参数相差很大，以车床为例，床身长度和回转半径两个参数规定了设备可以加工的工件尺寸，这时有必要再分别统计不同参数设备的机时，着重查看某些大工件的设备加工能力能否满足。 2)车间生产能力的确定 由十班组的加工对象是零件，它们的能力以机时计量是合理的，Ifu对十车间它的生产对象往往是产品或零部件配套数，所以它的生产能力应该以产量计量;工时与产量之间的换算是很容易的，换算后可能会发现，各设备组(班组)的生产能力是不平衡的。车间的生产能力可以按关键设备能力来确定。能力不足的设备组，可以通过能力调整措施来解决。 3)工厂生产能力的确定 工厂生产能力14可以参照主要生产车间的能力来确定，能力不足的车间，可以用调整措施解决。 需要指出的是，关十车间、工厂生产能力的确定，并没有严格的规定。有的认为应该以最小设备组生产能力，或者最小车间生产能力来确定，即遵循所谓的“水桶原理”。也有观点认为，应该以关键设备能力来确定，理由是关键设备价值高，企业不可能有备用的，也难以找到外协者，购置新的又可能因能力利用不足fu不经济，所以生产能力只能受制十关键设备的能力。因此具体问题需要作具体分析。2.3均衡生产实现均衡8生产是流水线生产的基本要求。均衡生产是指在计划期的各时间周期(月、旬、或周)内完成的产品产量或任务量达到均衡。 流水线生产方式的基础为均衡化生产，即平均制造产品，使物流在各作业之间、生产线之间、工序之间、工厂之间平稳、均衡地流动，假如物流不均衡，流量时高时低，所需能力也不均匀。在这种情况下，现场必需有适应高峰物流所需之能力，即拥有适应高峰生产的人员、设备、机械和材料等。在低峰时就会有能力过剩。这不仅造成浪费，提高了成本，还影响了作业的稳定性，使质量产生波动，难以控制。尤其在高峰物流期间，人力、设备能力、物料供应能力、技术保证能力都无法与之相适应，容易造成品质下降的后果。相反，在低峰时间，人员、技术保证等松懈，设备负载过低，也会影响成本和质量。 同日寸，均衡生产是实现生产过程同步化的基础。包括相配套的物料供应企业。不同步将破坏品质、成本、交期二个管理要素的保证。最终使企业的利润下降，无力再投入，产品的质量不但无法提高，反fU会急速下降，使企业陷入困境。 生产均衡化能够为企业带来诸多的好处，例如:由十不断的岗位轮换，能够为企业培养出更多的多能工，使得工厂生产的操作更加熟练;可以提高对市场的反应速度，赢得抢占市场的先机。生产均衡化还可以减少企业的库存，缩短每个产品的制造周期，可以使零部件的使用量安定化，使生产线中各道工序所承担的负荷安定化，从fU避免负荷的大起大落，库存减少。 在实际生产中，零件往往具有多种加工路线，即某一道工序可由多台可选设备中的一台来完成，在生产任务分组后，生产过程中平衡各加工设备的负荷，使它们尽可能同时完成生产任务，是生产作业计划一项重要任务。因为如果设备负荷不均衡，设备没有得到合理利用，会增加被加工零件的等待时间，影响一批零件的加工完成时间，进fU影响生产效率与零件的交货期。因此，设备负荷均衡的目标是，系统中设备的负荷尽可能相等，从fU使零件通过系统的流通时间最短。 均衡生产只是一个总体目标，具体实现时，往往是以零件加工流程时间最短为优化目标，利用优化算法或启发式方法求解。零件加工流程时间最短实际上能保证均衡生产，因为如果不能实现均衡生产的方法，其加工设备不能得到充分的利用，也就不能保证零件加工流程时间最短。2.4 生产线平衡方法的相关理论介绍2.4.1生产线平衡问题的分类( 1) 给定生产线的生产节拍, 求最小工作站数, 这种类型通常在生产线设计和规划阶段进行, 主要要求是综合考虑设备、人员、工作场地等因素, 在完成生产任务的前提下保证资金投入最少;( 2) 给定生产线的工作站数, 求最小的生产线节拍, 即确定产品的生产周期, 通常在已有生产线的重新调整、优化阶段进行, 主要要求是保证设备和人员利用率最高。对于第一种类型的生产线平衡问题现在研究的比较多, 而且也取得了很大的进展, 求解方法也越来越多, 如最优化方法、启发式方法、工业工程方法等。在新的求解方法中计算机的应用越来越广泛, 求解速度和精确度业逐步提高。这种平衡问题的约束条件较少, 并且由于工作站数是未知的, 所以其结果是随机分布的, 只要保证生产线平衡率最高即可。第二种类型的平衡问题由于工作站数和各工序时间已知,求解的时候约束条件也多, 并且可以两个工作站完成同样的工作, 但是每个工作站包含的工序数量也有限制, 所以对于这种生产线平衡问题不能像第一种类型那样可以完全通过计算机来解决, 主要还是依靠生产线规划人员的经验来解决, 在规划完成后可以通过仿真软件来得出各工作站的利用率。2.5 生产线平衡法的介绍自1954年，生产线平衡问题被正式提出并着手解决后，许多科研人员对这方面的问题作了大量研究，概括起来可分成三大类：数学分析法、启发式法和工业工程法。2.5.1 数学分析方法数学分析方法3是通过建立数学模型，经过大量的数学计算来寻找问题最优解的方法。数学模型在运筹学课本内都有所介绍，主要包括线性规划模型、整数线性规划模型、动态规划模型、网络模型等。在生产实践当中常常遇到两类优化问题：如何运用现有的资源（如人力、机器、原材料）安排生产，使产值最大或利润提高；对于给定的任务如何统筹安排以便消耗最少的资源；线性规划就是解决这类问题。在建立线性规划模型时主要经过以下三个步骤：假设变量，确定合适的决策变量是能否成功地建立数学模型的关键；根据假设变量给出的约束条件，约束条件是用来描述决策变量受到各种限制的等式或不等式；建立目标函数，目标函数是根据假设的变量而实现目标的函数表达式。动态规划9是一种解决多阶段决策问题的方法，是现代企业管理中的一种重要决策方法，可用于解决最优路径问题、资源分配问题、生产调试问题、库存问题、排序问题及设备更新问题等等。许多问题用动态规划方法求解常比线性规划或非线性规划更有效，特别是对于那些变量为离散型的问题。它针对多阶段决策问题的特点，提出了解决这类问题的最优化原理，把比较复杂的问题划分若干阶段，并且逐阶段解决而最终达到全局最优。在应用于生产线平衡上，一般是通过定义一个合理的任务集来实现，该集合中如果一个任务优于这个集合中的另一个任务，则这个任务应在这个集合中。2.5.2工业工程管理方法数学分析法及启发式方法主要是解决如何合理划分工序集合，使各个工位的节拍时间一致，而工业工程法着重于如何改善作业方式，使作业标准化，消除不必要的动作，减少浪费，降低企业成本，并以人为本，提高员工积极性。1、工业工程概述美国工业工程师协会（AIIE）1955年提出后经修改把工业工程10定义为工业工程是研究由人、物料、设备、能源和信息组成的集成系统进行设计、改善和实施的工程技术，它综合运用数学、物理学和社会科学的专门知识和技术，结合工程分析和设计的原理与方法，对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。2、方法研究（1）程序分析程序分析12是工作研究的基础，因为如果未作程序分析，预先发现某工序在整个流程中根本不必要，就先作微观的作业分析或动作分析，就可能造成较大的浪费。程序分析是依照工作流程，从第一个工作地到最后一个工作地，全面地分析有无多余、重复、不合理的作业，程序是否合理、搬运是否过多，延迟等待是否太长等问题，通过整个工作过程的逐步分析，改进现行的作业方法及空间布置，提高生产效率。程序分析一般针对工作中的加工、检查、搬运、等待和储存五种基本活动进行方法研究。在实际分析过程中，一般可先用“5W1H”技术发现问题点，然后用“ECRS”四大原则进行分析，再用分析表进行改善，最后得出改善方案。（2）操作分析操作分析11即动作分析是通过对以人为主的工序的详细研究，使作业者、作者对象、作业工具三者科学合理地布置和安排，达到工序结构合理，减轻劳动强度、减少作业工时消耗、缩短整个作业的时间，以提高产品的质量和产量为目的而作分析。人机作业分析是应用于机械作业的一种分析技术，通过对某一项目作业现场观察，记录操作者和机器设备在同一时间内的工作情况，并加以分析，寻求合理的操作方法，使人和机器的配合更加协调，以充分发挥人和机器的效率。联合作业分析是指当几个作业人员共同作业于一项工作时，对作业人员时间上的关系的分析，以及排除作业人员作业过程中存在的不经济、不均衡、不合理和浪费等现象。在进行联合作业分析时，首先以作业人员的各自作业流程为基础（进行详尽的观察和记录），然后使各作业人员的作业时间坐标一致，最后合并绘制联合作业分析图。在此基础上，就可以着手进行改进分析，拟定改进方案。最终用联合作业分析图把改进的方案清晰地表示出来。决定最合适的方法。双手作业分析是以作业者的双手作为研究对象，进行双手作业分析可研究双手是否合理、平衡地分配工作，发现伸手、寻找以及笨拙而无效的动作，发现工具物料、设备等不合适的放置位置，使动作规范化、编写作业标准说明书。（3）动作分析动作分析16是指观察操作者的实际操作并用特定的记号记录以手、眼为中心的人体各部位的动作内容，并将记录图表化，以此为基础，判断动作的好坏，找出改善点。动作分析可分为动素分析、慢速摄影分析和VTR分析。动素分析适合于进行详细的动作分析和进一步的作业改善。如探讨高效易行的作业方法、探讨最适当的动作顺序、讨论最适当的工夹具与作业环境布置安排、制定正确易行的标准作业方法、培养动作意识等。慢速摄影分析一般用于分析难分析的问题，它能弥补人的分析能力的局限性，并真实地记录现场，具有很强的说明能力。要追求动作经济，必须具备动作意识，经常分析一个一个的操作动作，彻底排除动作中不合理成分和浪费，达到：明白合理动作与不合理动作的区别、明确动作错误的原因，判断合理动作、全身心投入动作研究，思考合理动作方法、作业配置与工夹具。3、作业测定制定计划、组织生产等等活动都离不开标准时间。因此，实行工作研究,除进行程序分析、操作分析等方法研究活动外还必须进行时间测定。这是科学管理的基础过程：通过方法研究获得最佳程序和方法，然后再利用作业测定将所有作业制定出标准时间。在生产现场当中，日常消耗的总时间大致可分为三大类：基本作业时间、由于工作进行不合理而造成多余时间和完全浪费的无效时间。作业测定的方法很多，作业测定技术不只限于用来制定时间定额，还用于企业诊断、分析企业工时利用状况，调整生产、劳动组织等许多方面，主要方法有：时间研究（秒表时间研究）、工作抽样、预定时间标准法、标准资料法。第三章 车轴流水线均衡生产研究3.1 机车厂概况中国北车集团大连机车车辆有限公司是中国北车股份有限公司全资子企业，始建于1899年，是国家重点大型企业。主要产品有：内燃机车、电力机车、城市轨道车辆、大功率中速柴油机和各种机车车辆配件产品；并修理（改造）内燃机车。新中国成立以来，公司先后经过六次大规模技术改造，由一个只能修理蒸汽机车的老厂，逐步发展成为能够独立设计制造具有世界先进水平机车车辆的现代化企业。近年来，公司紧紧抓住国家铁路装备现代化建设的历史机遇，“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”，与国外多家著名企业建立了技术合作关系，同时承担了内燃机车和电力机车两大产品的引进消化吸收再创新项目。但是目前大连机车厂的生产流水线还存在很大的不足，有严重的流水线不均衡的情况，造成了人员工作不积极，生产成本偏高,生产效率低下等现象。3.2 机车车轴生产流程大连机车厂的车轴毛坯由国外引进，再由本厂的机五车间进行加工，最终得到成品轴。其加工工序如下：切轴头钻中心孔和工艺孔粗加工半精车精车端面钻螺孔磨外圆液压圆弧修整车轴成品检查磁粉探伤。3.3 车轴流水线均衡生产研究3.3.1 车轴生产线本文将选取HXD3B型电力机车车轮加工工艺中的粗加工、半精车、修中心孔三道工序进行车轴的流水线均衡生产研究。粗加工、半精车、修中心孔的总工时如表3-1所示 表3-1 各作业工时表粗加工的总工时为65min。半精车的总工时为67min。修中心孔的总工时为20min。 为了保证精度，每道工序由一台车床一次装夹完成，所以工序中的工步无法调整重组，所以要想减少生产线节拍，需要采用增加工作站的方法减少瓶颈工序工时，因此在计算平衡率的时候需要按照三个工序整体计算。由表3-1可以看出瓶颈工序为半精车平衡率P13 = =70.2%平衡损失率d=1-P=29.8%按每天八小时工作时间，其日产量q= =7.16问题分析：1）生产方式是传统的库存式生产，且由于各个工序节拍相差很大，导致了每个工位都有520件半成品堆积品。2）工作站包含的工序过多，降低了工人操作的熟练程度。3）工人积极性不高，没有固定的工作任务约束，人员不稳定，导致产量不稳定。4）各个工位人员分配不合理，导致人力资源利用率底下。3.3.2 车轴流水线改善方案（1） 第一次改善针对现状，利用人工平衡法2和“ECRS4”方法，初步改进我们增加一个粗加工和一个半精车的工作站，来保证每个工作站的加工时间尽量相同，改进后的各个工序的作业时间表如下。表3-2 第一次改善后各个工序的工时工序工时min粗加工 32.5半精车 33.5 修中心孔 20合计 86计算改进后平衡率、平衡损失率和产量。平衡率P= =85.6%平衡损失率=1-85.6%=14.4%日产量=8*60/33.5=14.32（2）第二次改善从计算结果可以看出，改进后的平衡率和产量明显得到了提高。但是根据经验85.6%的平衡率还不够高，所以我们利用人工平衡法和“ECRS”方法进行第二次改进，这次改进我们再增加一个粗加工和半精车的工作站。得到第二次改进后的各个工序的作业时间表如下。表3-3 第二次改进后各工序工时工序工时min精车一21.7钻辐板孔22.3钻注油孔20合计64计算第二次改进后的平衡率、平衡损失率和日产量。平衡率P=95.5%平衡损失率=1-95.5%=4.5%日产量=8*60/22.3=21.52（3）改善效果第二次改进后平衡率比现状70.2%提高了25.3%，日产量提高了14.34。虽然改进方案都选择了增加工作站的方法，增加了机器设备和人力资源的投入，但是改善后车轴流水线的生产平衡率得到了很大提高，产能也得到了很大提升。为工厂赢得了更好的效益和信誉，我相信这样的改进是完全可以实现的。改善前后生产线平衡率对比图如下。图3-2 改善前后平衡率（瓶颈工序作业时间）对比图图3-2 改善前后生产节拍（瓶颈工序作业时间）对比图在这次平衡率改善中，开始使用秒表对车轮流水线各个工序进行作业测时，旨在找出生产线上的瓶颈工序，然后用相关方法对瓶颈工序进行改善，改善后再利用秒表对生产线上各个工序进行测时，旨在评价改善结果，找出改进后生产线上的瓶颈工序，对其进行改进，通过多次测时和改善，最后得到最优的改善方案。通过上述对比图，我们可以看出第二次改善方案明显优于第一次改善方案，而且95.5%的均衡率也是一个比较合理的水平，考虑到增加工作站和人力投入会增加工厂的投入成本，我们选择第二次改善方案作为最优方案并作为此次改进的解决方案。通过改善结果的比较分析，我们知道，均衡流水线在生产过程中起到以下作用：提高作业员及设备的生产效率。减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）。减少工序的在制品数量，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。通过均衡流水线可以综合应用程序分析、动作分析、时间分析等全部IE手法，提高全员综合素质。第四章 总结与展望4.1 总结本文的主要研究内容及结论如下: 首先，阐述了生产管理的相关理论知识，包括流水线理论、生产计划理论、流水线生产作业计划理论以及生产能力理论，为本文后面的分析提供了相关理论支持和依据。并对一汽轿车焊装车间车间的生产流程、加工时间进行分析，在此基础上对设备和生产线进行分析，由此得到了每条生产线的产能和整个车间的产能，以及生产线按最大产量生产时各设备的利用率情况。 然后，结合对车间工艺