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1、玩具四驱车装配线仿真研究 专业：工业工程班级：2005级1班姓名：目 录引言31 混流装配生产的研究内容及意义51.1 混流装配生产的概况51.2 研究混流装配生产线的过程分析及仿真问题的意义52 混流装配生产线82.1 混流装配生产线的相关概念92.1.1混流装配生产线92.1.2生产节拍92.1.3生产节拍与生产周期102.1.4生产节拍对生产的作用102.1.5生产线平衡122.2 混流装配生产线平衡设计142.2.1设计混流装配生产线平衡的具体步骤142.2.2混合流水生产的平准化152.2.3工艺平衡率162.3 混流装配生产线的应用价值173 混流装配生产实验193.1实验目的及内
2、容193.1.1混流装配生产实验的目的193.1.2混流装配生产实验的具体内容203.2实验流程233.3实验设备介绍243.4产品选定与拆分263.5 混流装配生产线设计303.6 物料管理354 装配线生产建模及仿真364.1 模型的建立364.2 仿真过程分析384.2.1 首批次车型对总加工时间的影响384.2.2 投产顺序组合对总加工时间的影响394.2.3 批量的大小对加工时间的影响404.3 仿真结果41结论43致谢46参考文献47附录1 混流装配生产实验48附录2 实验看板摘 要在制造企业进行产品生产的过程中，混流生产是比较典型的工业工程技术应用实例，是消除效率低下的物料调配过
3、程，以达到优化生产和物料补给的目的，所以现代企业大多采用混流装配生产，以提高本企业的生产效率。系统仿真软件是必不可少的、有益的工具。随着批量生产制造系统的发展，涉及到整个生产制造系统效率的生产线平衡问题越来越受到关注。因此，借助系统仿真技术研究生产线的平衡问题，将成为制造业发展的必然趋势。本文以我校工业工程综合实验室中混流装配生产线为研究对象，通过对玩具四驱车混流装配生产线的调查，收集整理了装配线的相关数据；设计出了混流装配生产线的生产节拍和平衡方案；在对玩具四驱车混流装配生产线进行仿真实体抽象的基础上，利用Flexsim系统仿真软件建立了装配线仿真模型。本篇论文的研究为下一步实验室的建设提供
4、依据，同时还为这类企业的装配生产线平衡、仿真研究及生产率提高探索了一条有效途径。关键词：混流生产； 生产线平衡； 生产节拍； Flexsim；仿真AbstractDuring the production process in manufacture corporation, mixed-model production is a typical example in industrial engineering technology. It is the process of clearing the efficiency of materials in order to achieving
5、 the purpose of optimizing production. So , modern enterprise almost use mixed-model production to promote the efficiency. System simulation software is essential and useful tool. With the development of batch production system, more and more attention was attracted which are about the problem of as
6、sembly line in the whole manufacture system. So, it is inevitable trend to apply the system simulation technology to resolve the balance problem in manufacture. In this paper, School of Industrial Engineering Laboratory in mixed-model production for the study, four-wheel-drive through the toy mixed-
7、model production of surveying collected data assembly line; designed cycle time and mixed-model balance of production line programs; in the four-wheel toys assembly line simulation based on abstract entities, the use of system simulation software Flexsim established a simulation model of the assembl
8、y line. The paper for the next step of the construction of the laboratory to provide a basis for such enterprises at the same time the assembly line balancing, simulation research and productivity growth has been an effective way to explore.Keywords:mixed-model production; assembly lines balancing;
9、cycle time; Flexsim; simulation; 引 言工业工程是以人、物料、设备、能源和信息组成的集成系统为主要研究对象，综合应用工程技术、管理科学和社会科学的理论与方法等知识，对其进行规划、设计、管理、改进和创新等活动，使其达到降低成本，提高质量和效益的目的。它是对人员、物料及设备等，从事整个系统之设计改进及运用的一门科学。它利用数学、自然科学与社会科学的专门知识及技巧，并利用工程分析与设计的原理和方法，来规划、预测，并评估由此及其有关系统中所获得的效果。工业工程专业是一门综合性很强的学科，培养的学生必须具有一定的工程分析、规划和设计能力，能够提出有效的改善措施，确定系统的
10、优化方案。在工业工程的专业教学中，单一的演示性、验证性实验是不够的，开设综合性开放实验对于培养学生的创新能力、综合能力、实践能力等具有重要的作用1。混流装配生产是比较典型的工业工程技术应用实例，通过开设实验可以使学生亲身了解制造系统中装配线的生产过程，并能从系统的角度加深对产品结构于装配关系的理解，学习产品功能与性能分析的方法以及多品中混流装配生产的组织与计划方法等，通过产品装配过程的规划、调整，运行和协同工作，切实地体验装配线平衡与优化，操作过程优化以及看板在系统工程中的应用，利用Flexsim软件对新流程的模拟仿真，为流程的改进提供模型、数据等方面的依据。本篇论文主要结合我校工业工程实验室
11、的建设及其专业综合性实验的内容，以玩具四驱车混流装配生产线为例，通过具体研究玩具四驱车混流装配生产的实验过程，设计混流装配生产线的平衡，并应用Flexsim软件对混流装配生产线进行建模与仿真。混流装配生产线对生产现场起到重大作用，它能使各种生产要素进行合理的配置与优化组合，以保证生产系统目标的顺利实现。在采用流水生产线方式的企业，流水生产线平衡是一个重要的生产管理问题，也是设计有效生产线时必须考虑的重要问题之一。因为只有当生产线平衡，也就是生产线各工序的生产节拍达到一致，才能最大限度地减少由于生产线各工序节拍不均衡造成的劳动力和设备能力的浪费，使生产线保持一种均衡、连续的流动状态，从而获得所希
12、望的产出。目前国内外对流水生产线平衡问题(Assembly Line Balancing Problem)仅见于理论上的研究，其基本研究方法是将一条实际的流水生产线按一定方式进行简化，以建立一个可以模拟实际流水线情况的数学模型，然后采用适当的方法对这个数学模型进行求解，以得出若干个理论上的可行解供流水线的设计者参考。因此，设计混流装配生产线最主要的工作，就是设计生产线的平衡。本篇论文所采用的技术路线为：首先，介绍混流装配生产线的基本概念；其次，利用工业工程方法对所设计混流装配生产线的平衡给出具体实施步骤；接着，根据我校工业工程综合实验室具体情况，对玩具四驱车的混流装配生产线进行固定生产节拍平衡
13、设计；第四，利用Flexsim软件对玩具四驱车混流装配非固定生产节拍生产线进行建模与仿真研究。希望通过本篇论文，能够对我校工业工程实验室的具体建设给与实质性的建议。1 混流装配生产的研究内容及意义1.1 混流装配生产的概况混流装配生产是消除效率低下的物料调配过程，以达到优化生产和物料补给的目的，所以现代企业大多采用混流装配生产，以提高本企业的生产效率提高效益。随着市场经济的发展和竞争的加剧，我国的产品市场形式发生了显著的变化，企业正面临着国内外剧烈竞争的大市场，客户对产品的需求越来越趋于多样化，基于订单的多品种、小批量混流生产模式被企业广泛采用。特别是汽车、电脑、家电制造等以装配生产为主的企业
14、，产品多是一种基型、多种变型，在生产作业方式以及工艺流程上基本相同或相似，因此这些企业多采用混流装配线。而混流生产线投产顺序的安排问题比单一的生产线要复杂的多，且影响着生产线整体的效率及人员或机器的利用率问题2。因此，如何安排一天的生产，一周的生产等生产排序问题，成为工业企业日常经营管理中的核心问题之一。生产线是制造系统的一个重要组成部分，由一台或者多台制造设备和物料储运装置组成的，直接面向制造执行层面的“小制造系统”；生产线的平衡设计和过程优化是实现集成制造系统优化设计的重要组成部分，是构建更高级别制造系统的基础。1.2 研究混流装配生产线的过程分析及仿真问题的意义所谓混流装配线,有时也特指
15、混合车型组装线，是指在一定时间内，在一条生产线上生产出多种不同型号的产品，产品的品种可以随顾客需求的变化而变化。由于产品市场的变化，目前越来越多的工厂选择多品种，小批量的生产模式，混流生产线被企业广泛采用。混流装配生产是比较典型的工业工程技术应用实例，它能通过消除效率低下的物料调配过程，达到优化生产和物料补给的目的，所以现代企业大多采用混流装配生产，以提高本企业的生产效率。本文根据我校工业工程综合实验的实际情况，研究玩具四驱车混流装配生产，了解混流装配线的生产过程，通过对产品装配过程的观察、规划、设计、调整，运行和协同工作，利用工业工程方法，根据生产节拍、工作站数目等条件，具体设计具有固定节拍
16、性质的混流装配生产线的平衡，并计算混合流水线负荷率评价生产线平衡后的效率，验证所设计的平衡生产线是否合理。混流生产线投产顺序，是区别于单一生产线的生产计划问题。如果不考虑投产的排序问题，而仍像单一生产线一样，集中同一类型的产品生产，则由于产品品种的差异，同一加工工位工时不相同，将会造成生产线平衡率下降，在制品数量增加和加工时间过长等问题。面对生产线由单一生产线转变成混流生产线的变化，当前的许多企业，尤其是规模不太大的中小企业，没有意识到混流生产线投产排序问题的重要性。所以利用Flexsim软件对混流装配生产线投产顺序问题进行建模与仿真，得到优化的混流装配生产线，可以为采用混流装配生产线的企业等
17、制造装配业，生产线的改进提供模型、数据等方面的依据，提高企业的生产率，使企业效益得到提高，达到企业经营的最终目的。本文研究的最终目的：是通过对玩具四驱车装配线的研究，设计出符合我校工业工程综合实验室具体情况的混流装配生产线的平衡方案，运用Flexsim仿真软件，对于影响混流装配生产线投产顺序的因素进行研究，经过建模与仿真，从而找到能使混流装配生产线总加工时间最优的生产组合，达到优化玩具四驱车的混流装配生产的目的。2 混流装配生产线流水线概念：是指劳动对象按照一定的工艺路线顺序的通过各个工作地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。流水生产线是一种先进的生产组织形式，有
18、利于提高生产率。流水线生产不平衡会出现阻塞，在制品过多和误工误时的现象，最终导致生产率降低和生产组织失败3。流水线特征：(1) 工作地固定一或几道工序，专业化程度高； (2) 工作地按产品加工顺序排列；(3) 工作地加工时间相等或成倍数关系； (4) 节奏性强，有一定节拍。 流水线类型：(1) 直线流水线(2) 曲线流水线(3) 圆形（瑞典式）流水线(4) U型流水线(5) 联合U型流水线混合流水线：是一种实现多品种同时连续进行的流水作业生产方式。与可变流水线不同的是，它不是成批地生产完一种产品后再转向生产另一种产品，而是要组织各个品种相互交替生产，从而相间地出产各种产品。混合流水线的生产组织
19、方式是在同一时间内，多种产品混合编组在一条流水线上进行生产。它具有如下的特点：(1) 按固定的混合产品组组织生产；(2) 产品组在各工作地的作业含量时间与流水线节拍应相等或成倍比关系；(3) 生产中转换品种时，不需要对设备或工艺装备重新调整。2.1 混流装配生产线的相关概念2.1.1混流装配生产线混流装配线是在一个计划期内，在同一条生产线上生产m种规格的产品；生产线上的产品通常是结构和工艺相似，但规格和型号不同；生产过程中，不同产品之间转换基本上不需要调整生产线；生产线上m种产品是连续、混合（非成批轮番）投入的，对生产现场的各种生产要素进行合理的配置与优化组合，以保证生产系统目标的顺利实现。要
20、求有序、生产均衡、设备完好、信息准确、纪律严明、环境整洁4。2.1.2生产节拍生产节拍(Cycle Time)根据客户需求量与工厂可供时间所得之生产节拍，即是瓶颈站时间也是可满足客户需求的生产节拍。生产节拍又称客户需求周期、产距时间，是指在一定时间长度内，总有效生产时间与客户需求数量的比值，是客户需求一件产品的市场必要时间。 混合流水线节拍的确定：混合流水线的节拍是按产品组计算的，其计算公式为： (2-1)式中：-混合流水线的平均节拍； -计划期有效工作时间，即生产线每天的实际生产时间； -计划期内产品组的产量，即计划的班产量。产品组产量N组与产品组的构成及各产品的计划产量有关。它需分别对下面
21、不同情况来加以确定：(1) 固定于流水线上生产的产品产量相等。(2) 流水线上生产的若干种产品的计划期产量成较小的整数比(如1:2:3或2:3:4等)。2.1.3生产节拍与生产周期 从生产节拍的定义可以看出，生产节拍与生产周期不同，生产节拍实际是一种目标时间，是随需求数量和需求期的有效工作时间变化而变化的，是人为制定的。节拍反映的是需求对生产的调节，如果需求比较稳定，则所要求的的节拍也是比较稳定的，当需求发生变化时节拍也会随之发生变化，如需求减少时节拍就会变长，反之则变短。生产周期则是生产效率的指标，比较稳定，是受到一定时期的设备加工能力、劳动力配置情况、工艺方法等因素影响决定的，只能通过管理
22、和技术改进才能缩短。2.1.4生产节拍对生产的作用(1) 生产节拍对生产的作用首先体现在对生产的调节控制，通过节拍和生产周期的比较分析，在市场稳定的情况下，可以明确需要改进的环节，从而采取针对性的措施进行调整。如当生产节拍大于生产周期时，生产能力相应过剩；如果按照实际生产能力安排生产就会造成生产过剩，导致大量中间产品积压，引起库存成本上升、场地使用紧张等问题。如果按照生产节拍安排生产，就会导致设备闲置，劳动力等工等现象，造成生产能力浪费。当生产节拍小于生产周期的情况下，生产能力不能满足生产需要，这时就会出现加班、提前安排生产、分段储存加大等问题。因此，生产周期大于或小于生产节拍都会对生产造成不
23、良影响。生产管理改进的目的就是要尽可能地缩小生产周期和生产节拍的差距，通过二者的对比分析安排生产经营活动。韩总在职代会报告中提出的建立标准生产周期的目的就是要通过不断的改进使生产周期与市场需要的生产节拍相适应，从而保证均衡有序的生产5。如果市场需求能够稳定在年产量为一固定值，那么节拍就比较稳定，这种节拍就可以作为提高生产周期的一个标竿，进而组织相关资源进行改进。 (2) 生产节拍应用的另一个作用是能够有效防止生产过剩造成的浪费和生产过迟造成的分段供应不连续问题，并确定工序间的标准手持品数量。经济学的常识告诉我们，成本和产量间存在一种函数关系，当产量过剩时，成本就会增加，当产量不足时单位产品的成
24、本同样处于较高水平，因此从成本的角度出发，生产过剩和不足都是一种浪费，应用生产节拍就是解决这个问题。相对于JIT的零库存理念，应用生产节拍就要改变生产越多越好的观念，建立起适量生产的观念。为保证生产中分段连续供应，必要的、合理的分段贮备在实际生产中也是必须的，因此在平衡生产节奏的同时，通过工序能力的分析就可以建立起各工序间必要的手持分段数量，避免分段库存过多造成的严重浪费。 (3) 生产节拍的使用将会使生产现场的作业规律化，达到生产活动的稳定，实现定置管理，并作为现场生产效率改善的依据。2.1.5生产线平衡装配线平衡又称工序同期化，就是根据流水线节拍的要求，采取各种技术、组织的措施来调整各工作
25、地的单件作业时间，使它们等于节拍或节拍的整数倍。其目的是使所设计的装配线所需工作地数最少，同时使各工作地作业间尽可能接近节拍，减少忙闲不均的现象，并符合高效率和按节奏生产的要求6。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
26、化，以使生产线能顺畅活动。生产线平衡就是对生产的全部工序进行均衡化，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。它是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法。生产线平衡的目的是通过平衡生产线使现场更加容易理解“一个流”的必要性及生产作业控制的方法。(1) 保持生产线平衡的目的：1)物流快速，减少生产周期；2)减少或消除物料或半成品周转场所；3)消除工程瓶颈，提高作业效率；4)稳定产品品质，降低生产成本。(2) 生产线平衡问题分析：1)产量和产品的配比发生变化，原来平衡的各工位出现不平衡的现象。2)产品配置设计的改变以及新型产品的投入。3)操作工对工作的熟练程度的变化。4)现场布置的改
27、变。5)原料、设备、工装及操作工对生产线平衡的影响。(3) 生产线不平衡现象产生原因的分析：解决生产线平衡问题的关键就是对瓶颈工序的处理，瓶颈工序的处理方法：1)降低瓶颈工序的工作时间，如增加工人、提高工人的熟练程度、提高工序的自动化水平；2)将瓶颈工序进行分解，使其部分工作在别的工序上完成；3)调整整个生产线的循环周期，把瓶颈工序的工作时间作为循环周期，将其它工序进行重新合并。“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
28、“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。2.2 混流装配生产线平衡设计 2.2.1设计混流装配生产线平衡的具体步骤(1) 按作业先后次序将综合作业顺序图划分成区间：按产品工艺流程画出产品的流程图，用流程图表示作业的先后顺序，流程图中可以用文字或图形(如圆圈、方框)表示单个作业，用箭头表示操作顺序；(2) 确定生产节拍(C)，生产线节拍按照生产线每天的实际生产时间和计划的班产量，计算各工作站(工位)的生产周期，即节拍(C)，所用公式为： (3) 计算满足节拍要求的最少工作站(S)理论值（结果要用不少于原值的最小整数来表示）： (2-2)式中：-第i
29、型产品的计划产量； -第i型产品的单件加工时间。如工作站个数是确定的，那么就由公式（2-2）推算出生产线的节拍: (2-3) (4) 选择作业分配：按分配作业元素原则进行分配，分配作业元素原则为： 1)按区间顺序进行分配；2)在同一区间内尽可能先分配平衡周期内的第i作业元素的作业时间()值较大者。如按一日一班8小时工作时间计算，要使工作时间分钟，尽可能达到工作地数目最小；3)在一个区间内不易继续分配时，可用能够移动的作业元素进行调整。(5) 平衡装配生产线，将所有作业分配到各工作站：向第一个工作站分配作业，一次一项，逐项增加，直至作业完成所需时间等于节拍，或者由于时间或操作次序的限制，其它作业
30、不能再行增加为止。重复该过程向工作站2分配作业，然后是工作站3，直至所有作业分配完毕；(6) 计算混合流水线负荷率评价生产线平衡后的效率，当实际效率目标效率，说明作业内容分配有效合理。效率=完成作业所需的时间总量/实际工作站数目节拍产品组产量 (2-4)2.2.2混合流水生产的平准化多品种混流生产关键是要实现“生产平准化”。要在生产中真正实现均衡化，还需做好产品混合生产的计划和组织工作。应合理搭配产品品种，不但保证生产按节拍，不间断地进行，达到产量均衡，而且还必须保证工时和品种的均衡。这样的一种组织生产的方法称为生产的平准化。生产平准化具有如下的特点：(1) 同一条流水线上有多种产品在同一时间
31、内循环变换生产；(2) 为达到均衡生产，应减少批量，增加批次；(3) 合理选择各种品种的投产顺序。生产平准化的核心是实现投产顺序的最优化。混合流水生产的组织主要工作之一就是最优化投产顺序，常用的方法是生产比倒数法。生产比倒数法：主要考虑的是产量，不把作业时间考虑进去的一种编排投产顺序的方法。生产比倒数法应用程序：从各品种的计划产量中，找出最大公约数，计算各品种的生产比。(1) 求出各种产品产量的最大公约数；(2) 求生产比： (2-5)(3) 计算生产比倒数： (2-6)2.2.3工艺平衡率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
32、，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(C)。另外一种计算方法同样可以得到节拍(C)，即由每小时平均产量，求得一个产品的C（其中Q为每小时产量）。C=Pitch Time=3600/Q (2-7)(1) 生产线的工艺平衡率计算公式，如（2-4）所示：(2) 生产线的平衡损失率计算公式平衡损失率=1-平衡率 (2-8)(3) 生产线工艺平衡的改善原则方法 平衡率改善的基本原则是通过调整工序的作业内容来使各工序作业时间接近或减少这一偏差。实施时可遵循以下方法：1)首
33、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；2)将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序；3)增加各作业员，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；4)合并相关工序，重新排布生产工序，相对来讲在作业内容较多的情况下容易拉平衡；5)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。2.3 混流装配生产线的应用价值竞争作为人类社会活动的基本特征，随着人类历史的演进，不断地在军事、政治、文化、经济领域内产生巨大作用。在我国，随着市场经济体制改革的深入、随着全球经济一体化的加剧，企业越来越多地被推向市场，接受国内
34、外市场竞争浪潮的洗礼。科学技术的迅猛发展，新产品的层出不穷，加快着企业竞争变化的速度和复杂程度。在高速运转、充满着机遇和风险的竞争社会中，企业只有充分发挥自身的竞争优势，不断地运用适合市场变化的谋略，才能真正把握自己的命运。现代企业为适应快速发展的经济形式，大多制造生产企业多采用混流装配线，而混流生产线中最重要的问题就是混流生产线的平衡问题。生产线的平衡具有很大的意义，通过平衡生产线可以达到以下几个目的：(1) 提高作业员及设备工装的工作效率；(2) 减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）；(3) 减少工序的在制品，真正实现“一个流”；(4) 在平衡的生产线基础上实现单元生产，
35、提高生产应变能力，对应市场变化，实现柔性生产系统；(5) 通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、规划分析、搬运分析、时间分析等全部IE手法，提高全员综合素质。由于混流装配生产能通过消除效率低下的物料调配过程，达到优化生产和物料补给的目的，所以现代企业大多采用混流装配生产，以提高本企业的生产效率提高效益。 3 混流装配生产实验我校工业工程综合实验室的基本参数为：长11米，宽7米；厢房，窗户朝西，为早期老式砖混结构；有两扇门，房间内铺有地板。始建于1953年，故又称“五三楼”。实验室是所在楼层为大楼顶层，房顶采用钢架结构支撑，屋面铺彩刚板。房间朝向为东西方向（厢楼），窗户朝西，窗框为铝合
36、金材质，共四扇，每扇采光面积为1.96平方米（1.4米1.4米），可通风面积为0.98平方米（1.4米0.7米），门在房间靠走廊一侧，外推内拉式，前后各一扇，宽0.8米，高1.9米。实验室中混流装配的生产线为直线型，具有8个可调节的工作站。在研究两种车型的混流装配实验中，选择玩具四驱车作为研究对象。分别对两辆玩具四驱车编号A和B。A、B型玩具小车要在一个传送带上组装，其中A型小车需要生产30台，B型小车需要生产20台，根据节拍和作业次序和8个工作站的限制，设计平衡的混流生产线。3.1实验目的及内容3.1.1混流装配生产实验的目的(1) 学习多品种混流装配生产的组织与计划方法；(2) 掌握在线库
37、存控制的方法与手段；(3) 学习使用看板系统；(4) 实践装配作业操作过程优化。3.1.2混流装配生产实验的具体内容整个实验分为前期准备工作和装配生产实验实施两个阶段。(1) 实验前期准备工作 1)选择产品优选出一种目标产品，并从单一产品扩展到同一产品族的25种型号的产品。装配的批量可以在50200件之间。其中各种型号的比例须根据客观需求的预测来确定。生产型号的比例和生产批量的件数根据购置产品的情况制定。2)优化装配工艺与线平衡在单一品种实验数据的基础上，对预生产的产品族中所有型号产品进行功能与性能分析；拆分产品，描述功能结构与装配关系，绘制产品功能结构树、BOM表；通过装配程序分析（包括工艺
38、和流程）和动作研究确定装配标准作业任务及装配时间、紧前关系；将装配作业任务合理分配到装配生产线的工作站中，计算装配线的节拍时间与效率。 本次实验，采用固定节拍的方式来生产，即对于所有产品，它们的生产节拍在生产过程中是一样的。这就需要确定最优的节拍，使工作站的闲置与超载时间最小化（负荷均衡化）。 由于不同产品的工序和作业时间都不相同，所以混流生产必须考虑工序同期化和投产顺序问题，编制出可行的混流生产计划，各个生产环节衔接协调，实行有节奏、按比例的混合连续生产，生产过程同步化，使品种、产量、工时、设备负荷达到全面均衡7。此外应有熟练掌握多种操作技能的生产装配操作员。确定主流产品型号，作为装配线平衡
39、的基础产品。根据产品型号比例安排轮番生产顺序，并将装配操作任务合理分配到装配线的工作站，得到最优的节拍时间与效率。3)拟定生产计划，准备生产数据 看板是为了保证产品的质量、数量、交货期，有效地使用工厂资源，综合管制工厂资源活动的系统8。车间计划调度人员通过调度和分配模块，将任务分配给工人和设备。由于在实验室实施时有按计划生产节拍的120%试运的阶段，要根据预组装产品的总量定分批运行的计划生产节拍。此外根据BOM表和轮番生产顺序，拟定每次运行的生产计划，并根据数据制作看板，这其中包括各种型号产品在各工作站的操作任务，装配工艺文件与装配工序卡片等，用于在生产过程中向装配操作员发出操作任务指令。4)
40、物料准备 准备实施装配生产所需要的原材料、零部件、包装材料，以及所需的工具、检测设备及试验材料等。购买所装配产品的零部件套装件：A、B型玩具四驱车。装配过程中不能让生产线出现“断流”，即每个工位每时每刻都要有原材料可供装配，并且要考虑运送人员的劳动强度即利用率问题，针对不同类型的物料，合理地拟定各工作站的安全库存量和送料批量与频度。在装配生产实验实施前，根据各型号需求，拟定物料存放规则，将物料放置于原材料存放处和工位物料车内。(2) 装配生产实验实施1)人员分工，见表1：表1 人员分工序号角色人数角色指责及备注1装配生产线现场经理1兼任全能装配操作员，随时准备帮助其它工位进行装配2调度员1兼任
41、看板管理员，生产批次定义，更改运行节拍时间，查看帮工请求。3工艺员1兼任全能装配操作员4物料管理员1查看、管理物料信息，将所需信息及时传递给仓库管理员5仓库管理员1管理仓库物料及成品，将所需物料交给送料员。6送料员13送料至工作站，监管每个工作站的物料情况，将有质量问题的料件带回7运货员12负责把装配好的货品送到仓库管理员处8装配操作员68工作站的数目可根据需要调整，操作员人数根据工作站数目调整9质量检验员1检查验收产品的功能及性能指标10包装操作员1产品的最后包装，可由质量检验员兼任表1为建议方案，根据各组具体人数调整，如果人员不足时，有些岗位可以合并，如物料管理员和仓库管理员与仓库管理员合
42、并，质量检验员和包装操作员与包装操作员合并。2)生产启动按照拟定的投料顺序和生产计划，启动装配生产。刚开始时可以按照计划生产节拍时间的120%试运行的结果，确定最终生产计划和节拍，保证最终生产时间在1小时至2小时。混流组装过程中需要借助看板进行信息的管理与控制，装配生产线上工位之间移动的时间，由实验指导老师统一进行处理，加入到看板中。混流组装前一定要核实每个工位的实际物料、工具的种类和数量，以保证与看板中的信息一致性。(1) 出现设备故障或质量问题情况处理出现实际的或人为设定的设备故障时，如果无法及时排除，按组装工位上的“停止”按钮，使组装线停滞下来，以排除故障。组装过程中出现质量问题时将有问
43、题的组装件放至装配操作员的左侧，以便送料员带走。(2) 坏料及补料情况处理当装配操作员发现工位物料车中取的零部件有质量问题时，将有问题的零部件放至装配操作员的左侧，以便送料员回收 。如果本工位的工具发生损坏，也同样处理，以便及时补充零部件或工具。(3) 不能在节拍内完成装配任务情况的处理当装配操作员因操作不熟练或失误导致不能在规定的节拍时间内完成装配任务时，全能操作员应及时予以帮助，如果不能及时解决问题，要按组装工位上的“停止”按钮。3.2实验流程实验的流程如图1所示，在准备与实施过程中线平衡问题是需要反复测定的，在发现瓶颈问题后进行优化、分析与解决。图1 实验流程图3.3实验设备介绍实验室使
44、用的生产线为直线型，由原材料架、混流组装线、质量检验处和胆碱包装台组成，其中混流组装线部分（长8米，宽1.6米，高0.85米）包括传送带、托盘、工作台、工位计算机和工位物料车灯。传送带采用板链结构，可以连续移动或节拍移动，具有8个可调节的工作站，每个工作站行线槽上设220V5A电源插座，并且有控制按钮。物流车装有三层可拆换物料盘，每层物料盘份12个货搁，最小货搁容积为0.8立方分米。装配生产线布局如图2所示：图2 装配生产线布局组装工作站如图3所示：图3 组装工位物料盘如图4所示：图4 物料盘将欲组装的产品按照某一节拍时间不断地投入到组装线的传送带上，随着传送带的移动，各个零部件分别在不同的工
45、位被组装，最终成为成品，装配人员采取坐姿作业，当托盘进入工位后，从传送带上的托盘取下产品组装完毕后放回托盘，再继续下一个产品的组装作业。为了避免原材料缺货的现象频繁发生，通常在每个工位物料车内存放该工位需要的零部件，从而产生工位库存，这一部分的库存成本高于原材料库终端库存成本。3.4产品选定与拆分生产线可进行多种产品的装配，产品主要是小型机电产品，如遥控汽车模型、鼠标、手摇削笔器、计时器、电动剃须刀、小台灯、小闹钟、小收音机等，产品批量单价不超过30元。对选择产品的要求如下：(1) 所选产品应具有多种变型的系列化产品，从单一品种可扩展到同一产品族的25种型号的产品，如鼠标分为光电鼠标、机械鼠标
46、、无线鼠标等。(2) 产品本身外形尺寸一般不大于200mm200mm200mm，单间产品包装尺寸一般不大于250mm250mm150mm。(3) 产品分解的零部件数量一般在1030件之间，装配过程可分为2060个装配任务。部分产品参考数据如下（括号内为零件数量）：闹钟（1520件），玩具车（2030件）。(4) 使用一般工具就可以对产品进行拆卸和装配作业。本实验选择A、B型号的玩具四驱车，其中A型小车装配批量为30件，B型小车装配批量为20件。本次试验选择的产品示例，如图5所示，图A为A车型，图B为B车型。 图5 玩具四驱车产品示例本论文主要研究2种车型的玩具四驱车的混流装配实验，拆分产品，描述功能结构与装配关系如图6，图7所示。图6 A车型拆分结构图
