论文综述报告

题目

本科毕业论文文献综述 QD公司渔具生产装配线平衡

问题研究

学 院: 机械自动化学院 专 业: 工业工程 学 号: 201003166078 学生姓名: 谭柱森 指导教师: 李颖 日 期:

2014-4-20

：武汉科技大学本科毕业论文文献综述

摘要

随着全球制造业的快速发展，市场由卖方市场转入买方市场，企业的利润空间不断被缩减，制造业进入微利时代。如何提高生产线的产量和整体效率，越来越受到企业的重视。实现均衡生产，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，节约物资消耗，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，降低生产成本。装配生产线是一种高效率、高产值的作业方式，对于提高装配质量和效率以及降低生产成本等具有极其重要的意义，目前在很多工业行业都有着很广泛的应用。目前的市场经济形式下，装配线需要适应多品种，小批量，混流生产，即必须对市场响应灵活而快捷，反映到装配线的平衡上，则体现在：市场需求变化导致产量变化，从而引起装配节拍的调整；需求品种的变化，导致装配作业内容局部变更。因此如何高效能地解决生产线平衡的问题已成为制造业提高企业竞争力的一个瓶颈问题。工业工程方法有便于实施、价格低廉、实用性强的特点，适合在小型的企业使用，本文旨在研究工业工程在装配线平衡上的作用，为中小企业装配线平衡找到合适的方法。 工业工程在处理此类问题时包括方法研究与作业测定两方面[1]，本文的重点在于方法研究，省略了作业测定的程序。

关键词：工业工程；装配线平衡；方法研究

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1论文研究的意义

在我国，工作研究的应用还处于起步阶段，人们对效率、标准化的意识比较薄弱。有相当数量的企业存在作业方法缺乏科学性、系统性、标准化，主要凭经验和个人意愿行事，工作研究不成体系。所以在我国，目前如何推进工业工程的应用还是一个繁重的任务[2]。不仅如此，在实施工业工程的有些企业中还存在指导思想的错误，主要表现为，一些企业要么对工业工程不信任，不敢贸然实施；要么就一开始就直接跨过基础工业工程这一阶段，直接进入现代工业工程阶段。前者是一种裹足不前的保守思想在作怪，后者是一种不顾中国国情和我国企业现状好高骛远的做法，都是一种极端的决策。相比之下，从基础工业工程入手进行生产线的优化，加强生产线的平衡性，倒是一种脚踏实地的做法，不仅可以逐步实施“一个流”生产，并且可以在成熟的时候为以后实施现代工业工程打下坚实的基础[3]。

制造业是国民经济持续发展的主要源泉，是一个国家国力的重要支撑行业。

决定制造企业竞争力的五大要素是产品、质量、成本、交货期和服务水平，这五大要素在不同时期对竞争力的作用是不同的。随着世界统一市场的逐渐形成和发展，企业经营环境变化迅速，不确定性增加，人们的消费方式和消费观念也发生了深刻的变化，使得企业间的竞争日趋激烈。谁能更迅速适应环境的变化和缩短对顾客新需求的响应时间，推出用户所需要的全新产品，谁就能占领市场，赢得竞争。一个多世纪以来，美国、日本、德国等发达国家制造企业以工业化为核心、以工业工程(IE)为支撑技术来提高经济效益、增强竞争实力，至今仍以此作为 国际竞争的基础。这是因为自泰勒的时间研究开拓了工业工程领域以来，工业工程发展的主要动力正是在于不断地创造新的技术、通过缩短物料转化时间或新产品开发周期等来提高经济效益和企业竞争力。随着知识经济时代的到来，基于时间的竞争要求进一步提高对顾客的响应速度，从基础研究、应用研究到产品上市的时间愈来愈短。工业工程研究领域已从靠缩短产品开发和生产周期扩展到产品研究与开发阶段，从整体上、在更高层次、更大范围来考虑时间的压缩问题。因此，深入研究时间的压缩方法，扩大工业工程的应用对于提高企业竞争力具有重要的意义。泰勒认为难管理没有采用科学方法，工人缺乏训练，没有正确的操作方法和程序，大大影响了生产效率。通过科学管理使效率提高，从而增加企业收入，同时也增加了工人收入，达到了双赢，即把蛋糕做大，而不是蛋糕大小不变，劳资双方互相竞争。科学管理使得管理从经验走向了科学，大幅度提高生产效率，降低成本，重要的是它证明了未经科学管理改进的系统，存在60％\％以上的浪费。同时，科学管理使企业奠定了良好的管理基础，这个基础不是一朝一夕成功的。西方企业应用科学管理(后来更名为工业工程)累积这种基础达上百年之久。我们的企业和发达国家竞争处于不利地位就不言而喻了。西方企业应用工业

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工程的经历给中国企业提供了以下两点启示：第一，我国经济发展的环境与条件与西方不同。我国的经济发展几乎没有经过市场经济自由竞争的发展，而直接进入了计划经济。改革开放后，又带很强的商品原始积累的特征(一般工业化初期特征)。但是，发展的速度很快，近30年的发展几乎相当于西方经济上百年的增长水平。但是，没有伴随大规模的科学管理和工业工程的应用与发展。我国工业企业和国家的管理基础很薄弱，效率不高，成本很高。资源浪费、环境破坏与经济发展的矛盾突出。因而，我们工业化的发展特征和管理科学的发展特征有许多不同之处。但从管理的累积性特征来说，科

学管理与工业工程的作用是不可替代的，发展阶段是不可绕过的。因而，从发展共性角度来说，中国必须尽快、尽早大力推行科学管理或说工业工程。第二，对于中国式管理科学的发展有重要意义。中国古代管理理论在理念和思想上的造诣很深，但是由于工程学发展很晚(基本是舶来品)，所以基于工程科学思维的科学管理在中国引入和发展很晚(应该说，在1990年代初，中国机械工程学会、工业工程学会成立后才大规模开始)。因而，对企业管理理论基础的积累和竞争力的提高贡献不足，在企业层面认识不高，但是由于外资、合资企业有很强的工业工程系统(因而竞争力很强)，对我国企业影响很大，所以我国企业对工业工程技术方法的需求越来越多。现在只有极少数中国企业能够达到发达国家企业的管理水平。绝大多数企业处在科学管理和工业工程的前期和中期，管理水平较发达国家企业还有很大差距，因此学习西方的经验、建设中国式科学管理或称中国式工业工程理论、方法和应用体系，对提高企业竞争力、国民经济效益，解决工业化发展和资源、环境等问题是十分重要的。

2 装配线平衡国内外研究现状

所谓的生产线平衡即是对生产的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使各作业时间尽可能相近的技术手段与方法。目的是消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。 生产线平衡是一门很大的学问，生产线平衡直接关系到生产线的正常使用。生产线平衡指南主要包括生产线平衡的相关定义、生产线平衡的意义、工艺平衡率的计算、生产线平衡的改善原则和方法。装配线平衡问题是典型的 NP-hard（Non-deterministic Polynomial-time hard） 难题。装配线平衡的方法主要有三大类型：启发式方法和最优化方法（数学模型法）及工业工程方法[4]。数学分析法是通过建立数学模型来寻找问题的最优解，主要有：线性规划模型法、整数规划模型法和动态规划模型、网络模型及排队模型等等。近年来又涌现出了启发式算法，主要是一些运用 IT 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，而不能研究作改进给装

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配线带来的利益。同时由于其需要大量算法的编码编程，对于一般的工程技术人员来说有着较大的难度，从而使其的适用性及操作性能大大的降低。同时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。企业一再通过应用基础 IE 的方法，能在不增加投资或是增加很少的投资的情况下能明显的提高生产线效率，被公认是减少浪费、挖掘企业潜能的实用技术。国内对生产线平衡的研究起步较晚，但也获得了一定的研究成果。在启发式算法方面宋华明等人利用 TS （Tabu Search，禁忌搜索）算法对单一、确定型的多目标装配线平衡问题进行了优化，针对 3 种不同的平衡目标，运用了 3 种不同的试探式搜索规则和一个特赦原则[5]。在应用工业工程方法进行改进生产线的学术方面，孙建华、高广章等人从生产线均衡性的概念出发，分析了实现生产线平衡的传统工业工程的基本手段和方法，提出在生产均衡优化中应用“5S”管理和目视管理的方法把生产线的均衡率作为企业流程设计以及作业标准化的重要衡量指标之一。并以笔记本主板的 SMT 生产线为例，介绍了应用程序分析法寻找生产线瓶颈的方法，并提出了基于程序分析的改良措施。同年鲜飞针对印制板组装厂商的 SMT 生产线，提出了通过负荷的优化分配方法来实现 SMT 生产线的平衡，并建立了相关的数学模型和求解方法。

3基础工业工程方法

工业工程师对人员、物料、设备、能源和信息组成的集成系统进行设计、改善和设置的一门学科，它综合运用数学、物理学和社会科学的专门知识和技术，结合分析和设计的原理和方法，对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。工业工程的八大目标：可获利性、有效性、高效率、适应性、响应性、高质量、持续改进、经济可持续性让它成为改进生产线的必要手段。泰勒是工业工程的奠基人，也是科学管理的创始人，他论述《科学管理原理》时，工业工程的内容只是科学管理的一部分。直到1911年，科学管理学家才开始用工业工程一词，并在1917年美国成立了工业工程协会。很多企业设立工业工程部门负责工作研究。此后，工业工程逐渐从科学管理分离出来，从其发展历程来说，工业工程的前身是泰勒的科学管理，二者一脉相承。从其职能来说，工业工程是沟通技术与管理的桥梁。自70年代信息技术的发展，管理的实践者将工业工程引入工业宏观系统的研究领域，与政府部门的工业管理职能也发生了关系。工业工程的目标就是设计一个生产系统及该系统的控制方法，使它以最低的成本生产具有特定质量水平的某种或几种产品，并且这种生产必须是在保证工人和最终用户的健康和安全条件下进行。在工业工程的发展过程中，不同时期、不同国家、不同组织和不同学者下过很多定义，在各种定义中，最具权威并且今天仍被广泛采用的是美国工

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业工程师学会(AIIE)于1955年提出、后经修订的定义，表达如下：“工业工程是对入员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统，进行设计、改善和设置的一门学科。它综合运用数学、物理学和社会科学方面的专门知识和技术，以及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。”该定义表明IE是一门方法学，它告诉人们，为把人员、物料和设施组成有效的系统，需要运用哪些知识，采用什么方法去研究问题和解决问题。用工业工程方法处理生产线平衡问题时，可以分为两大部分：方法工程与作业测定

方法工程是由支持人们的工作能有效进行所运用的整体手段的部分组成。方法工程是对运行过程中的每道工序、每个作业、每个动作甚至每个微动作，都进行系统化的科学分析，寻求新的工作方法，以实现时间节约与空间节约的预期。方法工程有三大分析技术，程序分析是指以整个生产过程为对象，研究分析一个完整的工艺或流程程序。全面研究和分析从第一个到最后一个作业，有无多余的作业，程序是否合理，搬运是否太多，等待是否太长，以便进一步改善工作和工作方法；作业分析是指研究以人为主题的工序，使作业者、作业对象、和作业工具三者科学的、合理的布局与安排，以减轻作业者的劳动强度，减少作业时间消耗，使工作质量得到保证；动作分析是研究作业者在进行各种作业时的身体动作，以排除多余的动作，减少疲劳，使作业简便有效，从而制定出最佳的动作程序。条均衡性很高的生产线所追求的目标包括：减少物质、能源、时间和资金的占用与浪费；降低生产成本；降低员工的疲劳度，减少遭受损伤和工伤的概率；利用有限的资源求得最高的产出，提高生产效率.没有一个良好的运行方法，就不可能达到以上目标，也就是说均衡生产需要一个良好方法，一个好方法反过来也能带来好的均衡性.方法研究就是对现有的或拟议的工作方法进行系统记录和严格的考察，作为开发和应用更容易、更有效的工作方法，以及降低成本的一种手段.按照从粗到精、从宏观到微观、由概括到具体的体系，方法研究包括程序分析、操作分析和动作分析三部分.（1）程序分析.完成任何工作所需经过的路线和手续即为程序，程序分析主要以整个生产过程为研究对象，研究分析一个完整的工艺流程，看是否有多余或重复作业、工序是否合理、搬运是否太多、等待是否太长，进一步来改善工作程序和工作方法.高平《成组技术与生产现代化》2004 年第 21 卷第 4 期现代生产与管理技术衡率的生产线离不开良好的作业程序.（2）操作分析.所谓操作分析就是通过对以人为主工序的详细研究，使操作者、操作对象、操作工具三者科学地结合、合理地布置和安排，达到工序结构合理，减轻劳动强度，减少作业时间消耗之要求，以提高产品品质和产量为目的而进行的分析.通常，合理的人机结合，能为高平衡率的生产线提供最直接的单元保障.如果人机结合不合理、不科学，那么这种作业就是一种粗放型高消耗的作业，就没有人员之间、机器之间、人机之间的相互协调与配合，更谈不上合理，这时不免会出现人等人、人等机、机等人和机等机等一系列严重影响生产线平衡的“等待性”

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浪费.也就是说，人机相互之间高效合理的配合，不仅能够大大减少作业等待，更重要的是能够提高生产线的平衡率，进而提升作业效率.（3）动作分析.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，消除无效动作，使操作简便有效，提高工作效率.动作分析能在其它方法无效时，给生产线的平衡提供一把秘密武器，它从最基本的“动素”入手，寻求改进空间，以提升生产线的平衡能力.当然，它与工业工程其它方法综合运用，会使企业收到更好的效果.

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要的时间，目的在于找到标准时间，并揭示由各种原因造成无效时间的性质和数量，采取措施消除无效时间。作业测定的主要方法有时间研究、工作抽样、预定时间标准法和标准数据系统。

总结

装配线平衡问题经历了一个由最优化算法到启发式算法 , 直到现代人工智能方法和工业工程方法的过程。本文针对线性规划法、动态规划算法、遗传算法、禁忌搜索算法和工业工程方法这五种求解线平衡问题的典型方法分别作了简要

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分析 , 指出了各种算法的优缺点及应用情况。装配线平衡问题是一类典型的离散型组合优化问题 , 尤其是对于随机的、多目标的装配线平衡问题 , 在某种程度上采用合适的方法只能得到满意解。在应用优化方法求解的同时 , 几乎都用到了仿真技术 , 随着计算机技术的发展 , 在目前现有软件包的基础上进行二次开发 , 建立可视化的虚拟仿真装配系统 , 以实现装配线的动态平衡效果 , 将值得进一步研究和探讨。目前 , 装配线平衡问题大都集中在讨论单条装配线时间平衡问题上 ,随着快速多变的市场及顾客的多样化需求 , 提高装配线的整体效率将会是企业界和各学术界关注的焦点 , 是否考虑地域平衡以及线与线间的平衡问题有待进一步研究和思考。

参考文献

[1] 易树平，郭伏．基础工业工程[M]．北京：机械工业出版社，2005：20—35． [2] 兰秀菊，陈勇，汤洪涛．SMT生产线平衡的持续改善分析[J]．工业工程与管

理.2006(2)：1—5．

[3] 徐学军．现代工业工程[M]．广州：华南理工大学出版社，2000：7—23． [4] 孙建华.高广章.蒋志强 生产线平衡的手段与方法研究[期刊论文]-成组技术

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与生产现代化2004,21(4).

[5] J.Betts;K. I. Mahmoud.(1989).A method for assembly line balancing.Engineering

Costs and Production Economics.18,55. [6] 贡怡峰．约束理论在汽车空调管路总成生产改善中的实践应用[D]．上海：

上海交通大学，2005：10—15.

[7] Scholl, A. (1999). Balancing and sequencing of assembly lines. Heidelberg:

Physica-Verlag. ch. 2.

[8] Nearchou, A. C. (2008). Multi-objective balancing of assembly lines by

population heuristics. International Journal of Production Research, 46, 2275–2297. [9] 郭伏，钱省三．人因工程学[M]．北京：机械工业出版社，2005：268—288． [10] 叶晓素.蔡勇.YE Xiao-su.CAI Yong 精益生产方式下生产线平衡的研究[期

刊论文]-机电工程技术2009,38(11).

[11] Zhang, Yuan;Zhang, Yuan.(2009).Application of Logistical Balancing Method in

Manufacturing and Assembly Line. Materials Science Forum.626,699. [12] 陆瑶.徐克林.高阳.刘高坤.LU Yao.XU Ke-lin.GAO Yang.LIU Gao-kun T企业

生产线平衡改善分析研究[期刊论文]-制造业自动化2009,31(2).

[13] 吴永程.徐克林.WU Yongcheng.XU Kelin 生产线平衡持续改善分析研究[期

刊论文]-精密制造与自动化2008(3).

[14] 吴晓艳 装配生产线平衡的研究[学位论文]2007.

[15] 高广章.孙建华.GAO Guang-zhang.SUN Jian-hua 动作分析法在生产线平衡中

的应用[期刊论文]-机械设计与制造2007(7).

[16] 孙建华 高广章 蒋志强．生产线平衡的手段与方法研究．成组技术与生产 现

代化．2004，21：34-36.

[17] 岑昊 蔡三发．装配生产线平衡的改善．上海管理科学．2005，5：16-17 [18] 杜运普 杨月新．装配生产线的平衡问题研究．机械设计与制造．2003，2：104-106.

[19] E. H.(2005).Assembly-Line Balancing by Linear Programming.Journal of the

Operations Research Society of America.20.122-198.

[20] James C.Chen;Chun-Chieh Chen;Ling-Huey Su;Han-Bin Wu;Cheng-Ju

Sun.(2012).Assembly line balancing in garment industry.Expert Systems with Applications.39,10073.

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