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1、L企业产线平衡应用研究Application of L Enterprises Line balancing院系名称： 经济与管理学院 专业班级： 工业本 121 学生姓名： 学 号： 2012629123 指导教师： I 摘 要产线平衡是制造企业生产流程设计规划和重组优化的重要方法之一，是在给定的约束条件下，将一系列的作业要素分配给合适数量的工位，满足作业要素之间的优先关系，以提高生产线的生产效率。从产线平衡的基本概念出发，分析了L企业生产线的作业能力及其平衡状况，针对整条生产线上的瓶颈，提出产线平衡的改良措施，降低其作业周期时间，从而提升了整条生产线的平衡性。最后指出产线平衡在企业生产流程
2、设计及作业标准化过程中的重要作用。关键词 产线平衡 生产效率 瓶颈分析 平衡性 3AbstractLine balancing is an important method of manufacturing planning and production process design optimization of the reorganization, under the given constraints, will feature a series of jobs assigned to the appropriate number of stations to meet the pri
3、ority elements of the relationship between job to improve production efficiency of the production line. Starting from the basic concept of the production line balance, we analyzed the operational capacity and the balance of L production line for the whole bottleneck on the production line, the propo
4、sed line balance improvement measures to reduce the cycle time, thereby enhancing the entire production line balance. Finally line balance in the production process design and operation of the important role the standardization process.Key Words Line balancing , productivity , bottleneck analysis ,
5、balance5目 录摘 要IAbstractII1 绪论1.1 研究背景制造业是所有与制造有关的企业生产机构的总称。或者说，它是对原材料加工或再加工以及对零部件装配工业的总称。随着市场竞争的日益加剧，顾客个性化追求，大批大量生产方式开始逐步向多品种、中小批量生产方式发生转变。精益生产、大量定制、合并工程、敏捷制造、JIT、成组技术等思想倍受企业的关注。这些思想的宗旨都是如何有效地充分利用企业现有资源，即在不投入或少投入的基础上，使企业产出量达到最大，并赢得更多的顾客满意。产线平衡很好地响应上述思想，并同时能解决现代制造业存在的制造技术、制造模式、制造系统问题。产线平衡方法是IE的七大手法之一
6、，它是通过对各工序的作业时间、人员、机器合理地分配，从而使生产效率大大提高。L企业的生产是在进行细分化之后的多工序流水线连续作业,此时由于分工作业,降低了作业难度,使操作熟练度提高,从而提高了作业效率。然而,作业经过了这样的细分化之后，各工序的作业时间在理论上、实际上都不能完全相同,这就必然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。为解决L企业上述问题,利用产线平衡原理对企业生产线进行深入研究。使各工序的作业时间平均化,同时对作业进行研究、对时间进行测定,使生产线顺畅连动。1.2 研究现状和趋势流水线生产一般可分为两种：装配线、加
7、工生产线。装配线是在一系列工作台上将制造出的零件组合在一起，包括部件装配线与产品总装线。加工生产线则是一系列机器上制造与加工零件，例如汽车轮胎或冰箱的金属部件。生产线平衡是这种生产方式评价的重要指标，因此，研究人员对其进行了大量的研究工作。产线平衡问题视伴随着流水线的产生而产生的。流水生产线这种生产方式于1914年诞生于美国福特公司，它极大地提高了劳动生产率，大幅度降低了汽车成本。但这个问题的正式提出是在1954年美国人B.Bryton在他的硕士论文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这一问题，试图通过交换各个工位间的作业元素来达到减少空余时间。在这之后对于生产线平衡的研究经历
8、了很长时间的摸索发展，但至今仍然没有一套完整的体系来表现它的应用价值。不过经过研究论证，对于生产线问题的定义还是存在比较一致的看法，所谓生产线平衡问题，就是对生产线上的各作业要素的作业时间进行研究，然后通过一定的改善手段和方法对各个工位的作业时间进行平均化，保证生产线的正常运行。而现在的问题就集中在两个方面，即在一定的生产约束条件下，如何均匀分布各个生产线上工作站的生产工序，并且不超过预先设定的周期；如何保证各个工作站的作业负荷，不仅保证工人在工作时间内处于繁忙状态，而且能够减少工位间的不必要的等待和停滞。因此可以把问题归结为一类典型的离散组合问题的求解过程。许多科研人员都对此问题进行了论证分
9、析，并创造了许多不同的解决方案以及相关理论。到目前为止，针对生产线平衡问题的解决办法主要分为三种，具体介绍如下。1.2.1 生产线平衡的启发式方法 1960年Tonge首先提出一种解决生产线平衡的算法。然而他的方法搜寻速度缓慢，求解一个较为简单的生产工序的生产线运行时间都需几个小时。1961年，Helgeson和Birie寻求运用另一种启发式方法来求解有关生产线平衡的问题。他们向生产线每次派发单个作业任务，以“位置加权最大的作业作为搜寻条件，但经过详细推算并没有得到最优解。1963年，Hoffman采用特定的矩阵模型来解决此类问题，虽然把他的方法运用于各类生产线平衡上，但遗憾的是这个方法不能在
10、实际中得到最优解。1.2.2 生产线平衡的最优化方法最优化方法就是通过建立数学模型来寻找问题的最优解。线性规划(Linear Programming，简称LP)问题时约束条件和目标函数都是线性的最优化问题，也可以通过适当的转化解决一些非线性问题。线性规划是最优化问题领域中重要的应用范畴之一，但只能求解作业元素量少的线平衡问题，故此法在实际应用中所取得的效果不是很理想。动态规划(Dynamic Programming)方法是解决多阶段决策过程最优化问题的一种常用方法，难度性大，技巧性强。动态规划方法的实现并不复杂，适用于许多问题，在解决一般优化问题时是首选的算法之一。1.2.3 生产线平衡的工业
11、工程方法 产线平衡的工业工程方法就是针对生产企业现场实际情况提出的解决方法，并且考虑在企业改造成本以及生产成本的前提下，通过合理的措施，不增加人力成本和劳动量，就能改善生产线平衡率。由于此法充分考虑了企业的现实需求及条件，在现代企业运用中也得到广泛的推广，从而使此类方法得到快速的发展。1.3 本文研究课题的目的及意义产线平衡的最终目的是提高制造企业作业效率从而取得更大的经济效益，实现“一个流” 生产。 “一个流” 生产是指生产线内部相邻两道工序之间的在制品在数量上， 任何时候都不超过前一道工序的装夹数量， 在运动状态上是不落后的、不超越的、不间断的运动过程。这种作业方法能够在很大程度上避免流水
12、作业的缺点， 它通过一定的手段使产品实现单件生产、 流动，实现生产的连续性， 从而使得工序间在制品数量接近于零， 达到生产线系统平衡和优化的最终目的。L企业成立于2005年，公司主要生产汽车配件。L企业起初生产销量逐年上升，但是随着这几年汽车制造企业多样化，L企业从大批量生产转变为多品种、小批量生产,产量呈现出递减趋势。因企业的生产流水线增多，对流水线的管理力度有所下降，故产量降低。出现的问题有：企业的生产率降低、流水线上有在制品堆积、各流水线的生产节拍不同步等。本文从产线平衡理论出发，结合L企业汽车配件生产线的实际情况，系统而全面地运用工业工程等理论及方法，探究提高生产线平衡率和生产效率的有
13、效方法。本课题的研究规划了装配生产线平衡改善的步骤，为具有相同或相似状况的企业提供一套完整的改善思路及方法。1.4 本文研究课题的主要内容本文根据L企业的实际情况和设备特点，详细阐述了产线平衡在该企业的推行和实施，并对其结果进行分析。第一章为绪论，主要阐述了该课题的研究背景，介绍了研究现状和趋势，并明确了课题的研究目的及意义。第二章为TPM管理的理论综述，详细介绍了本文所用到的TPM理论，包括其起源与发展、定义、目标以及TPM活动的基础和活动内容，详细介绍了5S管理。第三章则是对世硕电子有限公司的设备管理现状进行分析，先对企业概况及管理现状进行分析，之后对整个设备管理模式、工作人员、生产现场进
14、行分析。第四章阐述了世硕电子有限公司TPM管理的推行方案，主要包括该企业实施TPM的目的，TPM管理的相关培训和导入、设备维修防护系统的建立以及如何去提高设备的综合利用率，最后则是通过TPM管理的导入，将公司取得的效果进行分析，并作出综合评价。第五章总结，归纳总结论文的主要工作。本研究课题的主要路线如图1-1所示2 产线平衡的相关理论和改善方法2.1 生产线与现代制造系统优化 生产线，是一种按照加工对象专业化原则组织起来的生产方式，它按照产品生产的工艺顺序排列工位，使产品按照一定的速度，连续和有节拍的经过各个工位依次加工，直到生产出成品。生产线是制造系统的基础制造系统，是生产过程在空间上和时间
15、上的合理加工方式，制造系统中从原材料到产品的物理转换都是有生产线这样的基础制造系统来实现的，它的运行性能对整个生产系统具有举足轻重的作用。 制造系统 (Manufacturing System)一词最早出现在 1815 年，其原意就是“工厂系统”。制造系统是人、机器和装备以及物料流和信息流的一个组合体。因此，对制造系统进行性能分析和配置优化时，可以从设备和设施布置规划、生产线规划和系统整体规划三个层次上进行。生产系统三个层次的优化配置之间不是孤立进行的而是相互联系的，进行合理有效的生产线规划是生产系统得到优化配置的重要内容，生产线得到了平衡和优化是保证生产系统整体达到最优性能的前提之一。2.2 产线平衡的相关概念1、节拍生产线的“节拍”( Cycle Time )是指连续完成相同的两个产品(或两批产品)之间的间隔时间，即指完成一个产品所需的时间。节拍表示了生产线的生产效率的高低，通常用于定义一条生产线上某一具体环节或工序的单位产出时间。如果产品是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。在组织生产线生产时，如果预先给定了生产线每天(或其它单位时间段)必须的产出，首先需要考虑的就是生产线的节拍。生产线节拍计
