基于工业工程技术对某装配生产线平衡研究开题报告

湖北文理学院

毕业设计(论文)开题报告

2013年 2月26 日

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┊ 一、课题研究的背景 随着全球经济以及科学技术的迅速发展，国内国际企业竞争的加剧，产品更新换代速度的加快以及人们对产品多样化需求的增加，使得制造业从大批量生产方式向多品种、小批量、个性化的生产方式发展。同时制造已经由个人行为和孤立机器完成的 简单过程演变成必须由众多制造要素组成的制造系统来完成。计算机集成制造、敏捷制造、JIT制造、柔性自动化制造等先进制造模式的不断涌现为企业制造业的发展带来了新的挑战和机遇。 尽管我国现已成为制造大国，但还不是制造强国，我国制造业与发达国家还有阶段性的差距，据相关调查结果显示，我国制造业总体规模不到世界的5%，仅相当于美国的1/5，日本的1/4。二战后，市场需求模式发生重大变化，制造模式、制造技术随之发生变化。现国内外正经历着新的产业革命一精益生产，重新定义了企业价值，消除一切不必要的浪费。在实际加工生产中，浪费主要表现在：不必要的工序；原料或半成品或成品盲目地搬运；因上道工序的不及时，下一道工序只能等待等。这些会造成无谓的工时损失，生产线平衡即是衡量生产线工序水平的重要指标之一，也能反映出企业综合管理水平的高低。 生产线平衡能很好地解决上述问题，并同时解决现时制造业存在的制造系统、制造模式、制造技术问题。生产线平衡方法是现场IE（Industrial Engineering，工业工程）的一种管理方法，它足通过各工序的作业时间、人员、机器合理地分配，从而使生产效率有很大的提高。生产线平衡是解决企业资源优化配置的一个有效手段，生产线的平衡问题一直是生产过程中长期关注的问题，对企业生产秩序的正常运转起着至关重要的作用。生产线的平衡问题是一个发现问题、分析问题、改善问题的过程。通过改善，从而使生产线在更高的水平上达到新的平衡，并在新的环境条件下发现新的瓶颈、不断改进，不断完善。这样才能提高企业生产效率、这是所有企业真正追求的目标，也是工业工程的宗旨所在。 生产线平衡（Line balancing）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。是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法。制造业的生产线多半是在进行了细分化之后的多任务序流水化作业生

产线，此时由于分工作业，使作业熟练程度提高，从绪论 硕｝：学位论文而提高了作业效率。生产现场的改善与革新永远围绕着质量、效率，原料消耗（成本）这几方面进行的，而效率改善的核心即是消除工序不平衡，消除工时浪费，实现“一个流”。

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┊ 二、课题研究的意义 一、提高作业员及设备工装的工作效率； 二、减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）； 三、减少工序的在制品，真正实现“一个流”； 四、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； 五、通过平衡生产线可以综合应用到程序分析，动作分析，lay out分析、搬动分析、时间分析等全部IE手法，提高全员综合素质。

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┊ 三、生产线平衡的计算和改善方法 1.节拍、瓶颈、空闲时间、工艺平衡的定义 流程的“节拍 ”（Cycle time）是指连续完成相同的两个产品（或两次服务，或两批产品）之间的间隔时间。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天（或其它单位时间段）必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。 而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈”（Bottleneck）。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产品或使用的人力和设备。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。 与节拍和瓶颈相关联的另一个概念是流程中的“空闲时间”（idle time）。空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。 这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。除了造成的无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。 “生产线工艺平衡”即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。是生产流程设计与作业标准化必须考虑的最重要的问题。生产线工艺平衡的目的是通过平衡生产线使用现场更加容易理解“一个流”的必要性

及“小单元生产”（Cell production）的编制方法，它是一切新理论新方法的基础。

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┊ 要衡量工艺总平衡状态的好坏，我们必须设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，以百分率表示。 首先，要明确一点，虽然各工序的工序时间长短不同，但如前所述，决定生产线的作业周期的工序时间只有一个，即最长工序时间Pitch time，也就是说Pitch time等于节拍（cycle time）。另外一种计算方法同样可以得到cycle time，即由每小时平均产量，求得一个产品的CT（Q，每小时产量）。 生产线的平衡计算公式 平衡率=（各工序时间总和/（工站数*CT））*100%=（∑ti/（工站数*CT））*100% 生产线的平衡损失率计算公式 平衡损失率=1-平衡率 ; 3.生产线工艺平衡的改善原则方法 首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善，作业改善的方法，可参照程序分析的改善方法及动作分析、工装自动化等IE方法与手段； 将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序； 在必要时，增加全能工来平衡流水，只要平衡率提高了，人均产量就等于提高了，单位产品成本也随之下降； 合并相关工序，重新编排生产工序，相对来讲在作业内容较多的情况下容易拉平衡； 分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其它工序当中去。

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┊ 四、国内外研究现状 1.国内生产线平衡研究现状 生产线平衡问题是伴随着流水线的产生而产生的，至今已有百年历史。但这一问题的正式提出是在1954年美国人Bryton B．在他的论文《Balancing of A Continuous Production Line》即《连续生产线平衡》中第一次提出生产线平衡的问题并着手解决的这一问题，国内也有一些理论工作者对生产线平衡问题 （Assembly Line Balance Problem，ALBP）进行了研究，孙建华等介绍了生产线平衡的方法，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。周金应，但斌等提出了面向产品族的混流装配线平衡研究。杜运普等讨论了装配过程中的生产平衡问题，并介绍了装配平衡的2种人工分析方法即最大候选原则法和分级位置权法，并介绍了相关实例应用。岑吴等将精益生产有关理论应用在企业生产管理中，通过实例阐述了装配生产线平衡改善的基本原则与方法，并对装配生产线的平衡进行了分析和改善。另外卢炜等提出了订单生产条件下的多品种装配流水生产线平衡问题，建立了基于人力成本的多目标装配流水线平衡求模理，并通过运用混合遗传算法进行求解。目前国内对这一问题的研究着重于理论上，其基本思路是将一个实际的流水生产线按一定的方式简化，然后适当建立数学模式或图表，之后采取适当的算法进行求解。 在国内，生产线平衡研究起步比较晚。早些年研究发现我们在用不到40%的工作时间，甚至不到10%的工作时间在给客户做增值服务，其他的时间可能是无效的或者被浪费。而中国的劳动生产力只有美国1/25，日本的1/26，也决不是简单的自动化程度高所能解释的。生产效率持续提高，对企业持续经营有着重要意义面生产线平衡是提升劳动生产率的前提。制造业的生产多半是在进行细分化之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，各工序的作业时间在理论上、实际操作上都不能完全相同，这就势必存在工序间作业负荷不均衡的现象。除了造成无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积，严重时会造成生产线的中止。装配线平衡（Assembly Line Balancing，简称ALB）就是为了解决上述问题而提出的一种手段与方法，它对各工序的作业时间进行平均化，同时对作业进行研究、对时间进行测定，使装配生产线顺畅

连动。例如，刘晋浩、侯东亮的论文“装配线平衡问题的求解方法浅析”里面谈到，目前随着快速多变的市场需求，一些先进的生产模式在制造业得到了广泛的应用，如何提高装配生产线的整体效率，减少工序间的在制品，以及追求同步化生产越来越受

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┊ 处于研发投入不足，工业基础薄弱及管理水平不高的状态，且主要从事设备及人员密集型的产业，急需要提升整体水平。传统的装配线理论辛要把注意力放在劳动力的有效利用上，对设备及设施的利用不充分，且通常把问题看成静态并寻找最优的解决方案。 从上个世纪70年代以来，我国制造业得到了很大的发展。许多企业安装了像柔性制造系统这样的自动化制造系统。这种系统一方面提高了生产效率，保证了产品的质量，具有很大的柔性，大大地提高了系统的有效性。但另一方面又给系统的管理带来了极大的挑战。另外，并不是所有的生产过程部可以用自动化方式实现，大量的生产过程还足处于半自动化的状态。特别是在我国劳动密集型制造企业占有相当大比例的情况下，生产过程实现全自动化不太现实。实际上在我国大量的装配生产线是手工和半自动化为主的生产线。它们的相当～部分甚至是大部分在不同程度上存在生产率较低的问题。因此，对装配生产线进行生产线平衡分析，实现生产过程的优化重组是摆在我们面前的艰巨任务。 2.国外生产线平衡研究现状 西方的工业化已经经历了将近一个世纪的发展，从20世纪初泰勒等人的工作研究与时间研究，到80年代左右计算机技术在工业领域的应用及至90年代通讯与网络技术的发展，工业化的内涵和外延部发生了很大变化。工业工程（Industrial Engineering ,IE）理论和方法的企业在发展取得了很大进步，同时也获得了可观的效益。1908年美图宾州大学首次开设了工业工程课程，而生产线平衡为工业工程的七大手法之一，相对国内来说国外生产线平衡起步早，尤其是欧美及日本等发达国家，生产线平衡研究为这些区域的生产效率带来了显著的提升。目前现代工业工程虽然在许多行业得到广泛应用，特别足在国外企业及一些国防工业中已取得显著效益，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。

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┊ 线出现之前，福特公司装配车间每个汽车底盘由一位工人操作，这样每装备完成一件部需要大约12个小时。最后通过设计制造各道工序的专用设备，建立了流水生产线，每完成一件汽车底盘的操作时间为93分钟，劳动生产率提高了8倍多。福特汽车公司曾20年间连续生产Ｔ型车，总产量为1500万辆。福特在Ｔ型车的生产过程中所创立的大批量生产方式奠定了现代汽车工业生产的基础，揭开了现代化大生产的序幕。他所创立的“生产标准化原理”以及“流水线组装方式”在生产技术以及生产管理史上也具有极为重要的意义。不过，到了20世纪后半期，不仅美国，其他许多发达国家整体上都进入了消费者追求个性、相应市场需求开始向多样化发展，因此要求工业生产也向多品种、小批量的方向迈进。 为了顺应这种趋势的发展，丰田公司在20世纪60年代推出了关于组织、管理和产品开发、生产运作等方面的一种新管理方式，即丰田生产方式。其后，美国人通过归纳各日本公司推广应用丰田公司的经验，并与全世界各汽车制造方式做了详尽比较研究后，提出了一种区别于福特式大批量生产方式的新生产模式一一精益生产方式（Lean Production，LP），也叫准时化（Just In Time，JIT）生产方式。精益生产方式提出了多品种混合生产线的概念，这使得制造业的手要生产方式从单品种流水生产向多品种混合流水线生产发展。单一流水生产方式体现的是“以生产为中心”的管理思想，混合流水生产方式体现的是“生产与经营一体化”的管理思想，是生产组织方式的一大进步

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┊ 五、本课题的研究内容 本论文研究对象为： 某车灯有限公司1089前照灯装配线为，运用生产线平衡的知识，结合实际生产中存在的问题，对该装配线作业平衡问题进行研究和合理化改善。主要研究内容有四点: 一、理论研究 充分理解书本知识，并阅读了很多生产线平衡的论文，从实例中发现问题得到启发，寻求前辈们已经找到的方法来解决该装配线中现有的问题。 二、现状研究 首先了解该装配线的工作原理，步骤，并亲身参与其中。注意自己的动作，观察员工的动作，初步理解整个流程运行，为之后的测时测距做好准备。 三、时间研究 把职工所进行的工作细分成若干单元，分别加以观测，记录其时间值，进行分析研究，建立标准工作时间的活动。时间研究又称秒表时间研究,是利用秒表或电子定时器,在一段时间内，对作业的执行情况作直接的连续观测，把工作时间以及与标准相比较的对执行情况的估计等数据，一起纪录下来给予一个评比值，并加上遵照组织机构所制定的政策允许的非工作时间作为宽放值，最後确定出该项作业的时间标准。 四、平衡研究 通过秒表时间研究[1]，寻找瓶颈并根据工业工程基本理论，减少搬运，规范动作，均衡劳动量，尽量使各工序时间趋于相等，以达到生产线平衡，物料、能源、人力、机器充分利用。

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┊ 六、实施计划 进度 开始时间： 2012年12月15日 论文提交时间： 2013年5月18日 2012.12.11：联系指导老师，熟悉选题； 2012.12.27：讨论并确定论文的结构； 2013.2.19-22：收集相关资料与运用软件； 2013.2.26：完成开题报告； 2013.3.5：论文正文设计； 2013.3.26：初稿（自己提出问题，解决方案） 2013.4.16：定稿，注意规范基本格式，熟悉关键词 2013.4.30：论文、PPT等格式、框架等方面问题 2013.5.14：老师检查，论文修改 2013.5.20：答辩及评定成绩。

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┊ 七、主要参考文献 [1]张琳娜.基于现场IE的平衡生产线研究.商场现代化，2009，（4）：12-14 [2]周亮.《装配线平衡的最优化模型与算法研究》[D].南京理工大学，2005.6. [3]贾秋红.飞轮生产线生产节拍平衡与车间物流优化研究.煤矿机械，2011，（7）：65-66 [4]高红花.基于精益生产的标准作业研究.机械工业标准化与质量，2007，（3）：10-13 [5]高广章.达宝易软件在生产线平衡中的应用.工业工程与管理，2009，（3）：72-75 [6]James B.Dilworth.Operations Management [M].CHINA CITIC PRESS,2002.7. [7]. Philips E.Hicks，Introduction to Industrial Engineering[J]，IIE，1998． [8]. Benjamin. Niebel, Andris Freivalds. Methods, standards，and work design[J].北京：清华大学出版社，2003． [9]徐天.装配生产线平衡分析与研究， 工业工程硕士，上海交通大学 2011,12,11 [10]. 郭伏，张国民．工作研究在流水线平整中的应用 [J] ，工业工程与管理，2005 (2) ：120 – 124. [11]. 汪应洛主编．工业工程手册 [M] ，沈阳：东北大学出版社，1999． [12]. 蒋祖华，奚立峰等编著．工业工程典型案例分析 [M] ，北京：清华大学出版社，2005． [13]. 刘晋浩，侯东亮．装配线平衡问题的求解方法浅析 [J] ，森林工程，2006. [14]. 李随成．多品种可变流水线平衡及改善 [D] ，西安：西安理工大学，2000． [15]. 王伟．产品装配设计中的生产模式技术与应用 [J] ，机械研究与应用，2007， [16]. 孙建华，高广章，蒋志强．生产线平衡的手段与方法研究 [J] ，成组技术与生产现代化，2008，(4) ． [17]. 江志斌．论制造系统模式的新进展 [J]，工业工程与管理，2006，(4)． [18]. 郭伏，李森．运用流程程序分析方法再造局部生产流程 [J]，人类工效学，2003，9(3)：23 – 25． [19]. 李湧范，李从东．流程分析及其在机械工业中的应用 [J]，专题讲座，第4讲，2005：69 - 71．

[19]. 齐二石．用IE 技术提升制造业竞争力 [J]，经济师，2004，9：6 - 8．

[20]. William J.Stevenson，生产与运作管理 [J]（第6版），北京：机械工业出版社，2000．

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n3mm.html