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1、生产计划与控制课程实验一产品结构分析、装配工艺规划与线平衡实验报告工业工程系 林路 宿文 吴梦春 杨路怡 应宁康实验日期 2011/3/16一、实验目的1、 学习产品功能分析与性能分析的方法；2、 掌握分解结构与装配关系的基本手段；3、 学习产生装配作业任务及紧前关系的约束方法；4、 实践装配线平衡与优化的过程。二、选择产品的考虑根据实验要求，生产线装配的产品应符合如下特点：产品具有多种型号，以供实验二的混装实验；产品尺寸不大于200mm200mm200mm，产品包装不大于250mm250mm150mm；产品零部件数量在1030之间，装配作业数在2060之间；装配过程不需要复杂工具；采购单价不
2、超过30元我们最终选择了智高玩具的一款变形金刚模型。智高玩具伴随我们走过美好的童年，在本次实验中我们选择它，除了它满足上述的实验要求外，还有如下原因：智高玩具有多种型号，而且不同型号产品的装配工艺几乎相同，既能实现混合生产的要求，也避免了学习新工艺的麻烦；我们选择的变形金刚模型可以按照身体部位分为不同的组成部分，方便流水线的分工合作；智高玩具不需要电，安全性高。图1 变形金刚模型图2 飞机模型三、产品的功能与性能描述，以及装配作业注意事项功能：玩具。装配描述：智高玩具由一块块小部件通过一定的方式拼装到一起，拼装类型主要有扣、插、转、卡等，所有动作都可以手工完成。按照产品说明书，经过少量训练后，
3、大部分人即可掌握拼装方法。装配注意事项：产品某些部位较松易脱落，装配、搬运过程中需格外注意；产品存在一些小部件，容易丢失，生产过程中也需格外注意；变形金刚有两种形态，飞机和人形，飞机形状较为规整且部件容易区分，故拼装的产品应为飞机，人形作为产品质检之用；飞机的部件间存在逻辑关系，拼装顺序应该按照关系进行，比如机头、机身、机翼、机尾的顺序；飞机的左右部件是不一样的，相互之间不能调换位置，在装配前最好确定哪个部件属于哪边，并做好标记，可以提高装配效率、减小出错率；产品存在某些难以连接的部件，可以考虑用胶水固定。四、产品功能、装配结构树，BOM表图3 各零件俯瞰图1、产品功能结构树图4 产品功能结构
4、树此产品结构功能树从机器人的身体部位和功能为基点，较之其他工业产品，情况较为特殊；此外，产品功能结构图也是后期产品装配时的分工依据。虽然我们组生产的最终产品可以在飞机和机器之间进行变换，但是为了描述方便，下面的必要描述将以机器人为对象进行必要分析。由于组内成员的分工各异，对一些工序和零部件的称呼会有所不同，但是并不会对产品的介绍产生误解。2、产品装配结构树组内成员分为5个工位，对产品进行装配，形成一个简单的生产线模式。这些加工工序的信息（process information）是产品生产线和装配线进行改进的着手点，也是工厂（plant layout）的重要参考。从产品装配结构图中，我们不难发现
5、：越到后面的工序，部件的整体装配越困难，花费时间也相应增加，因此前期工序中的零件装配会相对较多；这也是装配图可以提供的重要生产信息。图5 产品装配结构树3、BOM表LevelPart NameNo./unitMake or BuyImageComment1头部1Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。1胸部1Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。2后背1Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。2喷气筒2Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。1腹部1Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。1后背壳1Buy直接购买。2腰部1Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。1臀部
6、1Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。3大臂2Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。1小臂2Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。1手部2Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。5螺旋桨2Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。5支撑轮1Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。1方向盘1Buy直接购买。4大腿2Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。1小腿2Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。1脚2Make购买必要元零件之后，由自己手工制造。略其他56Buy略对于产品制造过程中的其他小部件，省略其图样；直接购买。BOM表在提供了每个产品中的零部件名称
7、、所需数量、make-buy决策方案等信息，此外还依据紧前关系图提供了产品的部分结构化信息。五、产品组装的工艺程序分析和流程分析变形机器人的组装工艺流程包括：组装下半身、组装上半身并和下半身装配成身体、组装上肢并和身体装配、组装下肢并和带上肢的身体装配、风扇装配和功能检查。1、 具体流程分析流程名称零部件作业内容操作者组装后躯干1个小风轮、2个腹部零件、1个头部、1个护盖将校风轮安装在较小的腹部零件上，之后与另一个腹部结合在一起，插上护盖，插上头部。杨路怡组装前躯干3个背部零件（大、中、小）将最小的背部零件和中等大小的背部零件扣在一起，按压在最大的背部零件上。吴梦春前后躯干装配组装好的前躯干与
8、后躯干部分相结合。吴梦春组装上肢（两臂）2个小臂、2个大臂、2个风扇底座将小臂和风扇底座插合，与大臂插在一起，同样方法装好另一条胳膊。林路两臂与身体装配组装好的躯干与两臂将两条胳膊按压在身体上。林路组装下肢（左右腿）2个大腿零件、2个小腿零件、2个脚部零件将脚部零件和小腿零件插在一起，之后插在大腿零件上，同样方法装好另一条腿。宿文腿与身体装配组装好的下肢与身体将两条腿插在身体上。宿文螺旋桨等小零件装配2个螺旋桨、组装完毕的机器人调整机器人胳膊的方位，将风扇安装在手的位置。应宁康功能检查已组装好的机器人完善所有工序，进行变形质检。应宁康图6 组装流程图2、时间研究我们采用秒表连续时间观测法，借助
9、摄像辅助，依据基本动作要素，对各个流程进行动素分析得到如下观测时间：（单位: s）流程作业要素12345合计平均观测时间组装后躯干伸手、握住、组装、确定位置、组装、考虑、组装T232621191910821.621.6组装前躯干伸手、握住、组装、握住、组装、伸手、组装、检查T16151316177715.415.4前后躯干装配伸手、寻找、握住、搬运、组装、伸手、组装、伸手、组装、伸手、组装、确定位置、组装T876683577组装上肢（两臂）伸手、寻找、握住、组装、握住、组装、搬运、确定位置、组装T20191918179318.618.6两臂与身体装配伸手、寻找、握住、组装、握住、组装、搬运、确
10、定位置、组装T1081012145410.810.8组装下肢（左右腿）伸手、寻找、握住、组装、握住、组装、搬运、确定位置、组装T26243028271352727腿与身体装配伸手、寻找、握住、组装、握住、组装、搬运、确定位置、组装T15141217137114.214.2螺旋桨等小零件装配伸手、寻找、握住、组装、握住、组装、搬运、确定位置、组装T89677377.47.4功能检查握住、使用、检查、伸手、组装T10121411125911.811.8运用“5W1H”分析方法和ECRS技术提出存在的问题：整体流程的工序还是比较高效的，但有些动素可以去掉或改进，达到进一步优化流程的目的：1) 组装下
11、半身：动素“考虑”可以去掉，如果有用于固定装好的零件的工具，“确定位置”可以省略。2) 组装上半身并和下半身装配成身体：熟练之后可以通过手感来判断安装情况，省略“检查”。3) 组装上肢并和身体装配：工作员反复伸手去零部件组装，寻找和搬运的时间较长，可以通过增加固定零部件的工具来两只机器手臂同时组装，以减少伸手和寻找的次数。4) 组装下肢并和带上肢的身体装配：同上。5) 风扇装配和功能检查：变形时间较长，可以通过将手臂关节零件在流程3调整到合适位置，以省略“使用”。3、确定标准时间令定额系数为1，宽裕率为15%，由观测时间我们可以得到标准时间：（单位：s）作业编号观测时间净时间标准时间标准时间（
12、实际）121.621.624.8425215.415.417.71183778.058418.618.621.3921510.810.812.42126272731.0531714.214.216.331687.47.48.519911.811.813.5714（考虑到本产品操作时的实际时间精度，我们将标准时间精确到以秒为单位。）六、装配作业任务及操作时间1、紧前关系图1. 后躯干2. 前躯干3. 躯干装配4. 两臂5. 两臂装配6. 左右腿7. 腿的装配8. 小零件装配9. 质检图7 紧前关系图2、紧前关系表作业任务紧前作业作业时间(s)12521831、2842153、41263175、6
13、1687998143、作业表由以上分析，我们可以得到此作业流程的作业表基本作业作业内容装配时间紧前作业组装后躯干将校风轮安装在较小的腹部零件上，之后与另一个腹部结合在一起，插上护盖，插上头部。25组装前躯干将最小的背部零件和中等大小的背部零件扣在一起，按压在最大的背部零件上。18前后躯干装配与后躯干部分相结合。8组装后躯干、组装前躯干组装上肢（两臂）将小臂和风扇底座插合，与大臂插在一起，同样方法装好另一条胳膊。21两臂与身体装配将两条胳膊按压在身体上。12前后躯干装配、组装上肢组装下肢（左右腿）将脚部零件和小腿零件插在一起，之后插在大腿零件上，同样方法装好另一条腿。31腿与身体装配将两条腿插在身体上。16两臂与身体装配、组装下肢螺旋桨等小零件装配调整机器人胳膊的方位，将风扇安装在手的位置。9腿与身体装配功能检查完善所有工序，进行变形质检。14螺旋桨等小零件装配七、装配线节拍及效率图8 各作业时间比较作业工位权重图：（单位：s）作业任务工位权重113621293904103
