毕业设计(论文)哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善研究.doc
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1、东北农业大学学士学位论文 学号A07111072 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善研究 学生姓名:凌磊指导教师:所在院系:工程学院 所学专业:工业工程研究方向:装配线平衡东 北 农 业 大 学中国哈尔滨2015年 5 月Northeast Agriculture University Bachelors Degree Thesis RegistrationNumber:A07111072 RESEARCH ON ASSEMBLY LINE BALANCING PROBLEM OF HARBIN LIGHT VEHICLE CHASSIS Candidate:Ling LeiSupervisor
2、: College: Engineering CollegeProfession: Industry EngineeringResearch Direction: Assembly Line Balancing Northeast Agriculture University Harbin China May 2015摘 要近年来哈尔滨轻型车厂各产品的装配线平衡率总是处于不理想的水平,大概为70%左右,低于同行业企业的 85%的水平。这种现状已经严重的影响了哈尔滨轻型车厂的市场竞争力。因此本文的目的就是要提高哈尔滨轻型车厂的装配线平衡率,以此获得可观的经济效益和潜在的企业潜力。本文以哈尔滨轻型
3、车厂底盘装配过程为研究对象,首先采用工业工程中的作业测定技术测定底盘装配线改善前的各工序标准时间数据,分析计算得出了改善前的装配线平衡率水平。接下来细分工作要素,选择启发式平衡方法对底盘装配线进行重排,并应用工作平均化的方法解决启发式平衡方法后个别工作站工时利用率相差过多的情况,对比改善前取得了很好的改进效果。最后对改善的效益进行了评价,意义重大。 通过对比改善前后的各相关指标,哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡率从最初的71.89%提升到现在的88.96%,在缩短装配线节拍的同时,减少了底盘装配线的工作站数和作业人数;在降低产品装配工时的同时,提高了装配线的产能,取得了丰硕的经济效益,每年的净节省
4、50多万元。装配线研究改善过后,极大地解决了哈尔滨轻型车厂平时工作要素拆分不细,成效偏低和标准数据测定不准确的问题。 关键词:装配线平衡;作业测定;工作站;启发式平衡算法;工作平均化Research on Assembly Line Balancing Problem of Harbin light vehicle chassisAbstractIn recent years, the assembly line balancing rate of the light truck factory in Harbin is always in the unsatisfactory level,
5、about 70%, and the level of 85% is lower than that of the same industry. This situation has seriously affected the Harbin light car factory market competitiveness. So the purpose of this paper is to improve the assembly line balance rate of Harbin light truck factory, in order to obtain considerable
6、 economic benefits and potential enterprise potential.The Harbin light duty truck chassis assembly process as the research object. First of all, the industrial engineering work before chassis assembly line to improve the standard time of each process data is determined by the technology and analysis
7、 are given in this paper to improve the assembly line balancing rate. Next subdivision elements, heuristic balance method the chassis assembly line to rearrange, method and application of the mean heuristic balance method for solving individual workstations working hours the rate difference is too m
8、uch and contrast improvement achieved very good improvement effect. Finally, the benefit of the improvement is evaluated, and it is of great significance.Through the contrast before and after the improvement of the relevant indicators, Harbin light duty truck chassis factory assembly line balance ra
9、te increased from initial 71.89% to 88.96% now, in shortening the assembly line beats at the same time, reduce the chassis assembly line station number and the number of jobs; and improve the productivity of the assembly line in reducing assembly working hours and achieved fruitful economic benefits
10、, the annual net savings of more than 50 million yuan. After the improvement of the research of assembly line, it has solved the problem that the normal working elements of Harbin light truck factory are not fine, the results are low and the standard data is inaccurate.Keywords: assembly line balanc
11、e; work measurement; workstation; heuristic algorithm; average work目 录摘 要IAbstractI1前 言11.1论文研究的背景、目的与意义11.1.1论文研究的背景11.1.2论文研究的目的11.1.3论文研究的意义21.2装配线平衡简述21.3国内外研究现状31.4研究的主要内容和方法51.4.1研究的主要内容51.4.2研究的主要方法52哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况- 6 -2.1哈尔滨轻型车厂及主要产品介绍- 6 -2.2底盘装配线改善前各工作站具体作业说明- 6 -2.3底盘装配流程介绍- 7 -2.4底盘
12、装配线改善前装配线的平衡数据收集- 8 -2.4.1确定作业观测次数及处理异常值- 8 -2.4.2对改善前装配线进行作业测定并分析数据- 9 -2.4.3底盘装配线总体不平衡情况分析- 14 -3底盘装配线工作要素细分- 17 -3.1对改善前的底盘进行装配线工作要素细分- 17 -3.2用作业测定法观测细分后的工作要素- 18 -4应用启发式平衡算法重排底盘装配线- 20 -4.1启发式平衡算法实施说明- 20 -4.2重排底盘装配线工作要素- 20 -4.3核算新的生产节拍和最小工作地数- 21 -4.4重新分配工作地作业- 22 -4.5启发式平衡算法的进一步完善- 26 -4.5.1
13、工作平均化处理流程- 26 -4.5.2应用工作平均法进一步完善改善结果- 27 -4.6改善后底盘装配线平衡相关指标情况- 28 -5改善前后实施效果评价- 29 -5.1效益分析- 29 -结论- 30 -参考文献- 31 -致谢- 33 -1.前 言1.1.论文研究的背景、目的与意义1.1.1.论文研究的背景中国第一汽车集团哈尔滨轻型车厂是一座具有40年历史的国有大中型企业,是中国第一汽车集团全资子公司,一汽集团北方重要的轻卡、皮卡生产基地。近几年来各产品装配线平衡率一直处于低水平状态,一般在70%左右,而相同行业类似公司的装配线平衡率都在80%左右,较低的装配线平衡率严重影响了公司在市
14、场上的竞争力。偏低的装配线平衡率对公司造成的影响如下:引起人工工时浪费,工作站空闲时间过长。 资源利用效率低,公司须投入更多资源才能完成相同批量的出货需求,实际上增加了 公司的运营成本。装配线的产能低下,需要工人加班,增加了公司的人工成本。产品单位人工工时与同行业相比劣势明显。 任务量不均造成工人心理不平衡,影响工作热情。装配线平衡改进在投资较少的情况下,依然可以有效的提高装配线平衡率,降低产品人工成本,减少工时浪费,提高公司的市场竞争力。1.1.2.论文研究的目的平衡率高的装配线在企业生产管理中是极其重要的。当制造型企业装配线出现生产不平衡状态时,将会导致装配线工序节拍混乱,装配线上在制品堆
15、积在某一工位进而造成的人力和物力以及资源的浪费。本文打算采用以启发式方法为主对哈尔滨轻型车厂装配线平衡问题进行分析研究。本文研究目的如下:验证启发式算法在求解装配线平衡问题的有效性,为哈尔滨轻型车厂在今后遇到此类问题提供一定参考,使研究更加方便。通过对哈尔滨轻型车厂装配线平衡问题进行改善,使得生产车间的人员之间、机器之间、人与机器之间的生产配合更加紧密。通过对哈尔滨轻型车厂装配线平衡问题进行改善,使得装配线运行更加流畅,瓶颈工序时间得到合理改善,缩短装配线节拍。通过对哈尔滨轻型车厂装配线平衡问题进行改善,使得哈尔滨轻型车厂装配线上操作人员的积极性整体得到改进。通过对哈尔滨轻型车厂装配线平衡问题
16、进行改善,使得哈尔滨轻型车厂生产系统整体协调性得到了提高。1.1.3.论文研究的意义制造型企业中生产成本过高、库存积压、员工工作懈怠、非正常停工、机器损坏、产品质量等问题都会造成制造企业竞争力下降。现代制造企业想要长远发展就必须提高生产效率,要想使生产效率提高就必须提高装配线平衡率。装配线平衡率的提高不仅能使生产成本得到降低,同时还能减少企业的浪费,从而提高企业的竞争力。本文将理论方法与实际情况相结合,以哈尔滨轻型车厂总装车间底盘装配线为研究对象,应用启发式算法并结合工业工程相关理论,对哈尔滨轻型车厂底盘装配线进行研究,在此基础上可以为哈尔滨轻型车厂在今后遇到同样问题提供一定帮助,为具有此类问
17、题的生产制造型企业提供一定的参考。其意义具体如下:结合企业的产品和装配线的具体状况,找到一个在当前状态下最适合企业的装配线平衡改善方法,通过此方法可以迅速的提高对象装配线的平衡率。缩短产品的装配时间,降低生产成本。减少工序间在制品,减少对场地的占用。减少工序间准备时间,缩短装配周期。消除员工等待现象。改变传统小批量作业模式,使其达到一个流生产。稳定产品质量。提升企业整体装配效率,降低浪费。 1.2.装配线平衡简述装配线平衡是对生产的全部工序进行平均化、均衡化,调整各工序或工位的作业负荷或工作量,使各工序的作业时间尽可能相近或相等,最终消除各种等待浪费现象,达到生产效率最大化。“装配线平衡”与“
18、木桶定律”相似:装配线的最大产能并不是取决于作业速度最快的工位,反而恰恰取决于作业速度最慢的工位,最快与最慢之间的差距越大,产能损失就越大。制造现场,各个车间或小组之间,彼此的管理水平、产能等往往是不等的,企业现场管理的最高水平并不取决于最突出的车间单位而是取决于最差的车间单位,相同的,对一条装配线而言,其产量、生产效率高低也是如此。传统的装配线平衡主要集中于作业元素的分配问题,使各工位的平均负荷均衡,但是由于各工作站在各时刻要处理不一样的产品,就算达到了完全平衡,在现实操作中,依然会有相当的积压停产与空闲等待现象。有鉴于此,近些年来国内外装配线平衡理论研究偏向于综合作业元素的分配和产品的投产
19、排序因素的影响,运用模拟退火算法和遗传算法等整体优化方法,建立数学模型进行研究。 宋华明,韩玉启,基于 GA2SA 的混合 U 型装配线平衡,运筹与管理,2002 年 8 月第11 卷第 4 期,P76一般来说,现在企业大都用装配线平衡率和不平衡率来评估自已装配线的平衡情况,下面是一些相关公式。上式中:P为装配线平衡率,为第i个工作站的作业标准时间,N是装配线所有工作站数量,d为装配线损失率。C.T(Cycle Time)是整个装配线单位产出间隔时间,即节拍时间。它由瓶颈工位的作业标准时间确定,亦是整个装配线作业时间最长的工作站的作业标准时间由于改善目标的不同,传统的装配线平衡问题一般分为以下
20、三种: 知道装配线的节拍,求最小工作站数 在装配线的初始,传统来说需要调整生产能力,以求满足客户需求和整体投资少和装配线效率高等目标。这时期对市场需求的预测是为已知信息,通过对设备能力的估算,可以求出最小工作站数。最小工作站数意味着人员、设备最小化,人员、设备费用最低,同时提高生产效率。这是本文所重点讨论的。 对于可变化的装配线节拍和工作站数,求极限装配线平衡率 这类装配线平衡的问题,国内外相关学者都有大量研究,但是由于计算过程太复杂,并不适合在现代企业中推广使用,所以本文不再详细说明。 告知工作站数,求最小装配线节拍 在安装完装配线后,人员与设备大致固定,需要做的就是优化装配线的节拍。进行装
21、配线平衡一般应遵守如下原则:合并相关工序,重新排布相关工序适当增加各作业人数优先改善瓶颈工序的作业内容分解瓶颈工序的作业内容分解作业时间较短的工序,将该工序内容并到其他工序1.3.国内外研究现状1913年10月7日,汽车制造公司福特创立了第一条汽车装配装配线。第一条装配装配线的产生标志着制造业将进入高效率时代。随着福特汽车制造公司第一条装配线的发明,针对装配线平衡问题研究的文章也随之增加。装配线的平衡是装配线的设计与管理中的一个很重要的问题,因为装配线的平衡与否直接影响到生产制造系统的生产率。装配线平衡问题是典型的优化组合难题,目前主要有三类处理方法:启发式平衡算法、工业工程方法和数学分析法。
22、装配线平衡问题的研究至今已经近百年历史,人们对于装配线平衡问题一直都未曾放弃,国内外已有许多相似文献。装配线平衡问题经过了近半个世纪的研究应用,己经从最优化方法进展到人工智能方法及启发式方法。装配线平衡问题是在1954年由Benjamin Bryton在他硕士文章中连续装配线平衡首次提出的,在其文章中利用了一种各工位相关作业元素交换的方法,以达到减少作业时间的目的,使装配线更加平衡。1955年Slaveson发表了ALB(Assembly Line Balancing)问题研究的相关文章,文章中Slaveson第一次建立了装配线平衡问题的线性规划模型,至此,装配线平衡问题的研究渐渐被广大科学界
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