装配生产线平衡的研究课程

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1、I装配生产线平衡的研究摘要随着快速多变的市场需求及企业的发展,在流水线生产的模式下,如何提高生产线的整体效率,减少工序间的在制品,以及追求同步化生产越来越受到重视,企业生产中通常用平衡率这一量化的指标来评价一条流水线平衡性的高低.它在某种程度上决定着企业设备的利用率,并限制着生产线生产能力的提高。论文通过对装配生产线平衡的研究,结合自身企业产品的特点,对现有生产进行了改善,说明了现有工业工程技术在生产线平衡改善中的作用。首先,本文叙述了生产线平衡理论及评价方式,及影响线平衡的要素,同时根据工业工程基础理论定义了改善生产线平衡的方式。对于本文所讨论的机种N机型,针对其线平衡率不高的问题,通过分析

2、现状,找出了问题所在：工时量测不合理；有明显的瓶颈站位存在；人机利用率较差；作业工序安排不当。然后根据生产线平衡的步骤及方法,运用了统计分析的x-管制方法,及学习曲线的理论,重新确定了工时；并按照工序节拍均衡的原则,通过对工业工程理论中ECRS及人机操作分析方法的运用,调整了工序内容,使各工序节拍趋于一致,且精减了部分站位,节省了人力,设备成本,并使生产能力得到了提高。论文的运用方法：1.结合统计制程管中的x-管制方法,来对工时量测进行计算。2.运用学习曲线,结合实际生产状况,适时进行工时改善,降低生产线工时,提高了人均产出。3.运用人机操作分析法,调整测试站位的工时及人机分配。关键词：生产线

3、平衡,工序节拍,人机操作分析,x-管制,学习曲线RESEARCH ON THE ASSEMBLYPRODUCTION LINE BALANCEABSTRACTTo meet the variable requirement of the market,it becomes more andmore important to improve the efficiency of production line,decrease thestorage of half-goods and attain equalization for the pipelines.It is an popularind

4、ex for the company to make the assessment on a pipeline,and it is alsoaffect the line capability.Through studying on the theory of the assembly line balance andcombining the the characteristic of the the real production line,we find it ishelpful to practice the industry engineering technology.First,

5、this paper hasrecounted the theory of the pipeline balance and of how to make evaluationfor it.Then by the theory,the paper defined the detail methods to improve theline balance.For the model of N which is one of the most important productsin our company,we found some problems on the pipeline by ana

6、lyzing thesituation：unreasonable measurement for cycle time；obvious neckstation；low efficiency for the use of man-machine；improper arrangementfor the operation.By steps and methods of assembly line balance,the paper practice thestatistic method of x-control and the study-curve,so new man-hour wasmad

7、e.Then following ECRS(Eliminate,Combine,Rearrange,Simplify) principle of IE and man-machine the method,we adjusted operation contentand make the operation cycle reach unanimity.During the improvement,wealso made the cost down for some stations,operators,machines and increasedthe production capacity

8、of line greatly.Theory practice in the paper：1.To measure the man-hour with x-method.2.Through study-curve,improve the man-hour.3.To use man-machine method and adjust the allocation ofoperator and machine.KEY WORDS：production line balance,operation cycle,man-machineoperation analysis,x-control,study

9、-curve目录摘要ABSTRACT第一章绪论1.1课题背景及研究意义1.2国内外研究现状1.3本课题研究方1.4论文的创新之处第二章理论概述2.1流水线生产线平衡理论2.1.1生产线平衡定义2.1.2装配线平衡原则2.1.3线平衡的效果评价2.1.4影响线平衡的要素2.1.5线平衡改善方向2.2 IE基础理论2.2.1方法研究分类2.2.2程序分析的四大原则2.2.3操作分析种类2.2.4动作分析十大原则2.3作业测定(也称为时间研究)2.3.1时间研究分类2.3.2时间研究实施步骤2.4学习曲线理论2.5保证质量要求2.6本章小结第三章N机型生产现状分析3.1 N机型装配线简介3.2 N机

10、型生产线中存在的主要问题3.3本章小结第四章N机型生产线平衡方案实施4.1工序节拍平衡改善的步骤4.2确定组装及包装段各工序站位的工时4.2.1学习曲线分析4.2.2以X-统计法确定工时量测值4.2.3重新确定各工序站位的工时4.3提高瓶颈站位的生产能力4.4调整工序作业内容4.4.1工序作业调整的基本原则4.4.2工序作业内容调整方案实施4.4.2.1站位作业内容改善4.4.2.2站位分布调整4.4.2.3线体规划与品质相结合4.5人机法的应用4.6其它管理方式及技巧的应用4.7本章小结第五章N机型生产线平衡方案实施效果评价5.1工艺流程变更的相应措施5.2调整后的生产效率5.3改善后的产能

11、及人力变化5.4本章小结第六章结论与展望参考文献致谢第一章绪论1.1课题背景及研究意义随着全球经济的发展，科学技术的飞跃，市场需求的变化，国内国际企业的竞争日趋激烈，企业竞争优势体现在质量，成本，交期，服务，安全等各方面。在进行原料加工生产的制造业中,全员劳动生产率水平的高低可作为企业经营管理水平的重要经济指标之一。现国内外正经历着新的产业革命精益生产,重新定义企业价值,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产线工序水平的重要指标之一,也能反映出企

12、业综合管理水平的高低。对于流水生产线而言，节拍时间是衡量生产线的生产能力，各个生产工位的作业时间不可能完全一样才造成各个工位的生产节拍不同,即产生作业负荷不均衡的结果。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,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；均衡地进行生产还有利于节约物资消耗,减少在制品,加速流动资金的周转,从而降低生产成本；并通过运用各种科学的改善技术,提高了全员的综合素质。流水线生产是一种高效率的生产组织方式，为了让流水线发挥出最大的效能，必须使流水线各工序的生产能力均衡一致，也就是使流水线达到平衡。本人所在公司-华硕电

13、脑,创立十余年,在世界顶尖工程技术研发团队支持下，华硕的产品线完整覆盖至笔记本电脑、主板、显卡、服务器、光存储、有线/无线网络通讯产品、LCD、PDA随身电脑、手机等全线3C产品。遍布全球20多个国家和地区的分支机构，以及十万余名员工，于1989年在苏州建厂。N机型型号产品是本公司A厂的产品,该产品小巧精致,具有播放音乐功能。其电路板采用SMT(Surfacemount technology,表面贴片技术)制程,而整个机台则采用流水线组装,测试及包装的生产工艺。以流程表示整个生产工艺过程如图1： 其生产过程的竞争力将一定程度上决定着本厂后续成长的空间。自实际生产中观察,目前生产中还存在生产效率

14、低,设备利用率不高等问题点。改善其生产现状,可提高本厂竞争力,为后续争取更多的订单作好准备。1.2国内外研究现状流水线生产一般可分为两种:加工生产线,装配线。加工生产线是一系列机器上制造与加工零件,例如冰箱的部件。装配线则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。装配线(包含自动化,半自动化和手工装配线)是制造行业中应用很广泛的生产方式。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。目前国内外对于流水线平衡的理论研究已达到相当高的水平,提出了各种算法：Jackson算法,分枝定界算法,遗传算法,随机算法,启发式算法等,用建立模型并求

15、解的方式来解决一般装配线的平衡问题。1)Jackson算法:在满足优先约束的基础上,列举所有分配组合,从而找出最优的那一个;2)分枝定界法:把所有可以分配到当前位置的所有可行的作业元素当作第一个分支,接着考虑所有可能分配的情况,就是下一层的分支;3)遗传算法:借鉴自然界自然选择和自然遗传学机理上的概率性搜索法;4)随机算法:即随机的排列算法,一次运行不一定能得到较好的结果,但通过多次运行,结果会比较好。以上皆是从数学算法上来进行求出最优解,在第一生产线的IE工程师很难理解现有的理论和方法,且这些方法往往带有复杂的计算,给实际应用带来困难。还可以通过仿真技术来模拟生产中可能出现的状况,该方法侧重

16、于对系统中运行的逻辑关系的描述,能够对生产调度方案进行评估,分析系统的动态性能,并选择系统的动态结构参数,其中数学模型是仿真的基础,只有建立起正确的数学模型和数据,才能得到正确的仿真结果。这同样给现场管理人员带来一定专业技术上的难度。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都发生了很大变化。应用工业工程(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。对于我国企业,因经历了计划经济到市场经济的转

17、变,大部分企业仍处于研发投入不足,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。传统的装配线理论主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。工业工程分为基础工业工程与现代工业工程。基础工业工程技朮可分为方法研究与作业测定两个方面,可使企业在不用增加投资，或投资很少的情况下就能大大提高生产线的平衡。成效也会快而明显，也被认为是减少各种浪费，挖掘企业内部的潜力，提高生产效益的实用技术；而现代工业工程则是与概率论,数理统计,运筹学及系统工程等相结合,对企业进行更科学的管理。考虑当前国内的技术水平,管

18、理状况及信息流通水准,基础工业工程的理论更易于实施并展现效果,而若能将基础工业工程与现代工业工程相结合则对企业的长远发展有着重大意义。本文将从线平衡的理论出发,将结合本企业实际情况,系统而全面地应用各种理论,探讨提高装配线平衡及生产效率的有效方法,为有相同状况的企业提供改善思路及方法。本文以企业内正在在运行的某产品装配线为例进行研究,规划了进行装配线平衡改善步骤对于学习曲线,工时量测的理论及人机关系理论进行深入研究,总结出适用于同类线体的经验并且应用工业工程的改善方法,对实际生产的状况进行了调整,提高了装配线平衡率,为企业实际效益的增加发挥了作用。1.3本课题研究方法针对现有N机型产能不足及线

19、平衡率不高的状况,以生产线平衡理论及工作研究理论为前提,通过对现有生产线进行全面考察,找出影响生产线平衡及产能不足的原因是：作业程序排定的不合理,测试站人机利用率低,产线工时不精准及产线站位冗余等原因。运用生产线平衡的方法,结合实际生产状况,重新对生产线进行平衡与改善,局部或整提高生产线平衡,提升了产能,同时还有利于建立正常的生产管理秩序，减少在制品，降低生产成本，提升了生产效率。1.4论文采用的线平衡方案：1)设立改善方向及目标,因时制宜,对生産分阶段进行改善。2)运用学习曲线,结合实际生产状况,进行工时及时改善,并运用工业工程理论,降低瓶颈站的工时,即生产线节拍,提高了产线的平均产能,同时

20、,根据学习曲线理论,总结出量测产线工时的时机,使后续生产能及时有效地得到控制。3)结合统计制程管中的x-管制图,来对工时量测进行计算。4)运用人机分析法,分析测试站位的人机分配,并对不合理的方面进行调整。第二章理论概述2.1流水线生产线平衡理论术语名词定义:工作站:为了完成某一产品的各道工序,在装配线指定一个工作位置,工人在其中进行操作,这个位置即称为工作站。作业元素:将操作划分为一个一个操作单元,这些操作单元一般不能再分。总作业时间:从产品整个装配流程来说,装配一个产品需要的时间,即装配一个产品所有作业工序的作业时间总和。先后顺序约束:作业元素之间加工的先后顺序。在装配线的作业分配中,当且仅

21、当一个作业元素的所有前作业元素被分配完毕,这个作业元素才能被分配。节拍:是流水线生产最重要的工作参数。节拍指流水线上连续生产两个相同在制品的间隔时间,它表明流水线生产速度的快慢或生产率的高低。运用生产节拍的概念,将作业划分为数个工作站,每一个工作站要完成的工作由多个作业基本单元组成,使每个工作站在节拍内都处于繁忙状态,以完成规定的操作量,从而使各工作站的闲置时间最少,作业达到平衡,效率较高。生产线各站作业的不平衡,会造成无谓的损失外,还会造成大量半成品的堆积,严重时甚至会造成装配线的中止。要使产线能够顺畅高效率地运作,就必须使各站的负荷均衡化,即尽量使分配到各站作业总时间相等,避免或尽量减少等

22、待时间。生产线的平衡状况反映了生产组织是否合理,这与产品的产量,质量及成本皆有很大关系。生产线节拍的公式定义如下生产线节拍=每天的生产时间/每天的计划产量目前,对于装配线平衡的研究主要分为以下3个方面：(1)给定装配线的最小节拍,求最小工作站数,通常在装配线的设计与安装阶段进行；(2)给定装配线的工作站位数,使装配线的节拍最小,对已存在的生产线进行调整优化；(3)在装配线的工作站数和节拍得到优化确定的条件下,均衡工作站上的负荷,给工作人员一种公平感。2.1.1生产线平衡定义：又称工序同期化,是对于一定生产节拍下的装配线,所需工序的工作地与作业人员数量最少的方案。生产线平衡是衡量生产线工序水平的

23、重要指标之一,生产平衡率越高,则产线发挥的效能越大。生产线平衡率=各工序时间总和/(CT*工序数)*100%(1-1)CT：生产线工序中最大标准工时,即生产线节拍根据定义可以看出,生产线平衡需满足以下两个条件：1)生产线节拍工序时间2)(生产线节拍-工序时间)最小2.1.2生产线平衡原则:a)调整作业元素组成各工序的作业时间不超过生产线节拍,又不违反工序先后顺序,并使工序数目尽可能减少。b)各工序损失时间尽可能少,且较均匀,使装配时间损失率最小。2.1.3线平衡的效果评价装配线平衡效果主要是以平衡延迟(Balance Delay)指标(用Bd)来评价,又称时间损失系数(用L来表示),平衡延迟是

24、一件在制品在线上的总空闲时间与它自始至终留在装配线上的总时间之百分比值。如下列公式(1)：Bd=(NC-t总)/(NC)100%(1-2)式中,N工位数,C理论节拍,t总总工作时间 对于Bd的值,有以下三个区间的评定结论,由上,平衡率为=1-Bd, (1-3)代入(1),则为=t总/(NC)100% (1-4)2.1.4影响线平衡的要素1)工序的作业内容工序的作业内容是按照工艺的要求定义,在指定的工作站位需完成的工作内容。任务的多少会直接影响到完成作业的时间。2)操作者的技术水平不同作业人员因为知识背景,经验积累及个人身体状况的差异,即使是相同的工序内容,操作技术能会有不同,从而会使测试时间产

25、生差异。3)工序设备的生产能力设备在一定时间内装配产品数量的能力及设备本身的嫁动率(开工率),即代表了其生产能力。同样的工序内容,由不同型号的设备来完成,可能会存在数量及品质的差异；而在流水线作业条件下,由于设备不良,在处理不当的情况下,有可能使整条流水线都停产。除了以上三点,其它如物流的安排,原料的品质,设计的因素也会影响线平衡。2.1.5线平衡改善方向1)改进工艺设备与操作设备方面生产线节拍的构成表明,若要缩短生産過程的节拍,一方面可以利用加工零件自身结构的特点,通过机械结构的科学设计,使作业过程中某些时间进行重叠,以缩短作业时间,另一方面缩短过程中部分或全部动作所耗用的时间,同样可实现缩

26、短整条线节拍。通常改善设备往往需要较高的费用,不少公司出于对成本的考量往往不太愿意进行此方面的变更,这与人们的思维方式有关。人们往往会产生误解,对每日每时发生在生产线上的费用认为很少,不在乎,但对为了改进生产线一次性发生的费用自理却认为很高,这种认识是不正确的,以图2进行相关性说明。放弃对连续发生的浪费进行排除,结果造成损失的情况很多,对于降低工时和降低成本要追求其经济性,正确的判断是很重要的。需以科学的计算方式,且根据外界环境的变化,合理地进行评估。2)改进工艺方面通过调整生产工艺来控制节拍,在国内外也有大量研究和应用。如对于某冰箱厂一条冰箱生产线的两道工序-箱体装配与发泡的节拍相差较大的问

27、题,采取在它们之间增设一个缓冲环节-储存线的方法解决。3)改善产品本身的设计随着科技的发展,越来越多的产品,尤其是电子类产品出现在人们的日常生活中,改善人们的生活品质。为了抢占市场,产品自研发到投产的时间是受限制的,而通常产品本身也存在一个自不成熟到成熟的发展过程,当然也就会有一些不符合最佳工艺的设计结构出现。故工厂在生产过程中,应积极与研发设计单位进行沟通,根据自身的生产经验,对于影响生产工艺的设计,提供建议,请设计者在可能的情况下进行修正。这样的生产模式,通常称为DFM(Design For Manufacture),即当产品处于正式投产前以及正式生产中,通过FMEA(Failure Mo

28、de EffectiveAnalysis)方法对实际生产的品质状况,以及人员作业方便性等方面进行分析,对产品本身的设计提出改善要求,使生产适合工艺的生产,这种设计改善也是公司持续发展的重要内容。当然,也不是仅要求所有的产品都按照实际生产能力来设计,而是发挥设计的潜能,使产品的工艺与工厂实际生产能力尽量达到一致,降低生产单位的负担,让公司利益最大化。4)改进节拍计算方法工作站位数,生产效率等,更科学有效。2.2 IE基础理论工业工程(Industrial Engineering,简称IE)思想最早是由科学管理之父泰勒在20世纪初提出的,它是以人,物料,设备或设施,能源和信息组成的集成系统为主要研

29、究对象,综合应用工程技术,管理科学和社会科学等知识,使其达到降低成本,提高质量和效益的目的,同时为科学管理提高决策依据。现代IE是以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象,在制造工程学,管理科学和系统工程学科基础上逐步形成和发展起来的一门交叉的工程学科。它是将人,机,料,法及环境等生产系统要素进行优化配置,对工业等生产过程进行系统规划与设计,评价内容日益广泛。新时期的IE是一个以制造为中心,基于现代科学技术,特别是信息,网络和计算机应用的综合技术。它是利用人因学,社会科学,自然科学,管理科学,行为学,组织学和伦理学的观念以及高度发达的通讯与效能技术和方法交互渗透去实现基目标。其特征是实践性,工

30、程性,社会性,创新性。实施先进的IE技术方法时,必须将其建立在一套好的,稳定的,经得起考验的基础标准之上。企业的基础如果很薄弱,无法满足先进的IE技术方法和先进的制造技术的要求,会事倍功半,难以实现预定目标。以工业工程为主的生产线平衡技术分方法研究和作业测定两类,该技术的优点是使企业在不增加投资或减少投入的情况下,对生产过程的作业程序,作业方法,物料配置,空间布局及作业环境等方面的改善,达到平衡生产线并进而提高生产力,提高经济效益的目的。2.2.1方法研究分类程序分析：整体性制造过程各作业运用剔除，合并，重排与简化使之合理化。操作分析：是对某部分的作业分析操作者的作业方法，或与机器的关系达到改

31、善作业方法，降低工时消耗，提高设备利用率。动作分析：对操作者细微身体动作进行分析，删除其无效动作，提高生产效率。程序分析、操作分析和动作分析分别按从宏观到微观、从粗略到具体的步骤介绍生产线平衡的实施要点和实务,可为生产线的改进提供指导。2.2.2程序分析的四大原则：为删减(Eliminate),合并(Combine),重组(Rearrange),简化(Simplify),简称ECRS,用于对生产过程进行优化。使用较少的人数及较短的时间，一面谋求作业负荷均等，一面使作业人员能舒服地完成作业,如表2所示。对于生产线上手工装配作业比较密集的区域,可以根据实际情况,采用”一人完结方式”,使该区域各工位

32、作业量达到均衡。例如设计适当的治具,或是进行工位合理地调配,使得所有作业内容可以合并在一个工位进行。很显然,这样一来,每个工位的作业量都相同,消除了由于不平衡造成的浪费,以便人力精减。2.2.3操作分析种类操作分析可分为：人机操作分析,联合操作分析,双手操作分析。1)人机操作分析主要在分析人工或机器之能量闲置,以谋消除浪费增进效率之道,“人”的工作时间以及“机器”的工作时间所占之比例有多少，一个“人”最多可操作几部机。人机操作图(Man-Machine chart),又称为多项活动图,是一种描述有多个工人,或是一个工人与一台机器或多台机器的工作系统中,联动的同步活动的图表方法。每一个工人或每一

33、台机器的工作过程,分别平行列示在图表中,以显示它们之间的相互配合关系。是以图表的方式,如图3,记录操作人与一部机器或多部机器之操作关系,并藉此记录来进一步之分析与改善。它的作用主要表现在：1.了解在现况下,操作人之时间或机器之时间是否妥善应用。2.依上述之记录加以质疑,寻求改善之地方。3.比较改善前后之差异情形。以模型来定义人员作业时间及机器作业时间,当作业人员的作业时间与等待时间有较明显的分段进行时,可粗略地估算出人机比例,如图3所示。通过量测单人操作一台机器设备，分别量测出人员作业时间及机器作业时间,当然,机器在作业期间有时需要作业人员的参与,故以机器自行运作的时间作为人员在过程中等待的时

34、间。设人员作业时间为T人,机器自行运作的时间为T机,可估出一个作业人员可操作的设备数N, (1-5)考虑人员实际能力,所得结果小数部人需全部舍掉,不可采用四舍五入的方式。此方法可作为人-机操作图的补充及简单验证。如图4可看出,一个作业循环的作业时间介于3倍与4倍的人员作业时间之间,即表示在此期间,一个人可以操作3台设备。2)联合操作分析在生产现场，常有两个或两个以上的操作员同时对一台机器（一项工作），进行工作，则称谓联合操作。3)双手操作分析生产现场的具体工作，主要由工人的双手完成，调查、了解如何用双手进行实际操作的情况，称双手操作分析。2.2.4动作分析十大原则1)双手的动作应同时而对称。2

35、)人体的动作应尽量应用最低等级而能得到满意结果为妥。3)尽可能利用物体的动能；曲线运动较方向突变的直线运动为隹；弹道式运动较受控制的运动轻快；动作尽可能有轻松的节奏。4)工具、物料应置于固定处所及工作者前面近处，并依最佳的工作顺序排列。5)零件、物料应尽量利用其重量堕送至工作者前面近处。6)应有适当的照明设备，工作台及坐椅式样及高度应使工作者保持良好的姿势及坐立适宜。7)尽量解除手的工作，而以夹具或足踏工具代替。8)可能时，应将两种或两种以上工具合并为一。9)手指分别工作时，各指负荷应按其本能给予分配；手柄的设计，应尽可能增大与手的接触面；机器上的杠杆、手轮的位置，尽可能使工作者少变动其姿势。

36、10)工具及物料尽可能预放在工作位置。以上共十个原则,皆是根据工业工程理论及实践经验进行的总结,对于实际生产具有很好的改善意义。2.3作业测定(也称为时间研究)时间研究定义：决定一位合格适当而有良好训练人员，在标准状态下，对一特定的工作，以正常速度操作所需时间之方法。以上定义，隐含的重要条件：1)合格而适当的操作人2)良好训练3)正常速度4)必须在标准状态下(方法/环境/设备/程序/动作/工具)作业测定的目的：制定标准时间,改善作业系统,制定最佳作业系统。对工作时间的研究,用于安排生产工艺流程,适当的科学方法,可使工业工程人员快速且准确地把握生产工时,并进行适当的站位分布,以适应企业生产的需求

37、。2.3.1时间研究分类图5为时间研究分类,其中,在进行工序时间量测中最常使用的是密集抽样法秒表时间研究。密集抽样：在一段有限时间内，连续地直接观测操作员的作业,测时工作最主要是在于时间研究分析人员之能力和性格上,时间研究之实施步骤：1)搜集操作资料2)划分并记述操作单元3)观测并记录操作时间4)决定观测周期数5)决定评比6)检视观测周期数是否足够7)决定宽放值8)订定标准时间2.3.2时间研究实施步骤：测时方法/评比/宽放。1)马表测时法有连续测时法与归零法两种。12归零法：第一单元开始，开动秒表，第一单元结束时，即按停秒表，读取表上读数然后使表针回复到零位。次一单元开始，再开动秒表。连续测

38、时法：当第一单元开始时，开动秒表，在整个测时过程中不使秒表指针回零，而任其继续走动，仅当每一单元完毕时看指针并记录其表面时间(R值)。待全部记录完毕，再将两相邻单元的表面时间相减，以求得每一单元时间(T值)。实际操作时操作者可能偏离正常速度，因此应根据实际操作过程考虑操作人员的评比。确定作业评比系数常依靠有经验的监工对操作者的表现作出评价。一般将操作速度分为：很慢,较慢,正常,较快,很快5种等级,相应的得分为：0.80； 0.90；1.00；1.10；1.20,则相应的评比系数为：1.25；1.11；1.00；0.91；0. 83。正常时间观测时间*评比系数在连续观测过程中，操作者偶而会发生一

39、些干扰性的中断使操作时间增加；标准工时应将干扰或中断所影响之时间，给予宽放加入正常时间。宽放时间是作业者个人自然需要,疲劳和合理的延迟所需时间,它可以作为绝对量直接加在经过修正的作业时间上,也可以采用系数的形式,乘以作业时间然后附在其上。宽放率（%）=（宽放时间/正常时间）100%标准时间正常时间1+宽放率观测时间1+评比1+宽放率 (1-6)标准工时数据所需纪录的项目：机种名称,机种规格,机种版本,标准工时发行日期,标准工时版本,单站工时,站数人力,成品工时,每日产能。2)观测异常值分析美国机械工程协会（SAM）对异常值定义为：“某一单元的秒表读数，由于一些外来因素的影响而超出正常范围的数值

40、”。时间观测值内参杂有非机遇性原因异常值时，必须摒弃该异常值；评判异常值最适当之方法是借用质量管理的x-管制图。如下：设对某一操作单元观测n次，所得时间为：其中，以表示,正常值为x3内的数值,超过则为异常值。剔除了异常值后，每一操作单元所有时间值的算术平均数，即为该单元的平均操作时间。可以用x-管制图的分析手法来评估所量测的工时,确认生产制程中出现的异常，并经行分析。超出管控上限及管控下限的值为异常的数据，需对此进行单独的分析。有点子逸出管制界限之现象此种称之为”不稳定型”如以下图6。对于超出管控上限或是超出管控下限的数据,需重新加以分析以确定原因,若是查出有非机遇性的问题,还需先进行改善;若

41、是异常数值只是偶然出现的状况,则可在排除该异常值后重新计算。例如，某一操作单元观测20次（其中漏记一次，记为M），观测数据如下：20， 20，21，20，22，20，19，24，20，22，19，21，20，28，21，20，20，22，M， 20,则：管制上限UCL=21+（3x2)=27,下限LCL=21-(3x2)=15,28的数值大于27，在上限之外，为异常值，应剔除后再重新计算平均值。2.4学习曲线理论学习曲线(Learning Curve)是1936年美国康乃尔大学赖特(TPWright)博士在飞机制造过程中，通过对大量有关资料、案例的观察、分析、研究，首先发现并提出来的。学习曲线

42、又称为进步曲线，经验曲线，改善曲线，是一种动态的生产函数，表示的是因工人熟练程度的提高而减少工作时间，从而降低单位生产成本的现象。这种投入要素以及相关成本的递减就称为学习效应。学习曲线的数学表达式通常为： (1-9)式中x产品累积产量y第x件产品的工时（成本）a第1件产品的工时（成本）b学习曲线的指数，b0其中b=lgc/lg2，c为学习率,也称为经验曲线百分率。表示产量加倍时,单位产品工时下降的幅度。通常以学习率表示学习曲线，如学习率为80%的学习曲线称为80%的学习曲线,即当产量扩为原来的两倍时,工时可缩为原来的80%。学习率小，说明随累积产量增加，工时（成本）下降迅速；学习率大，则相反。

43、在学习因素起作用的场合，当生产批次增加，单位产品平均直接人工小时将趋于下降，初期下降趋势极、为明显，但当生产增加到一定批次，人工生产率不再提高，单位产品平均直接人工小时下降趋于平缓。这在制定工时定额和编制人力作业计划成本时有重要的应用价值。因为在实际生产中,部分工艺是以设备来进行的,设备在使用过程中的时间往往较为固定,不会随着产量的增加而有明显浮动,故在应用此理论时需将此类作业工序分成人员操作与设备运作两部分来分析。2.5保证质量要求在降低工时,提升装配线平衡率,增加产能的改善活动中,必须把质量作为重点课题考虑,不能因为成本或产量的需求而影响到生产质量。作出高质量的产品,作为工厂而言是比什么都

44、要优先的责任。为此,在被决定的作业条件中,执行标准是保证质量的基础。在工艺改善过程中,会出现以下几种情况:1)如果降低了工时,可能会出现不合格品增加;2)由于人员减少得过多,影响到产品质量。这些问题,不应该是视为降低工时所造成的,其原因:1)可以认为在节拍时间内增加了工作内容,是省略了必须作的作业或者是忘记了应作的作业,这样就不是在排除浪费,而应视为是偷工。2)到现在为止由于工时有余裕,所以再制品、修理作业是可能的,表面上也没有不合格品,但是由于降低工时,表面上却会出现不合格品。故评价质量是否因改善所致,应立足于对不良品的真因分析,而不应该自表面的变化而下简单的结论。2.6.本章小结本章概述了

45、生产线平衡理论,IE的基础知识及学习曲线的概念。生产线平衡即是生产线各工作站位在满足工作周期及作业顺序的条件下,使每个工作站的工作量尽量达到满负荷,以实现产能的最大化。将工作研究理论结合产实践出总结出的ERCS改善原则,可被灵活掌握并运用在工厂实际生产中,对提高线平衡,增加产能有着非常显着的功能；人机法可对产线中需要使用机器设备的站位进行科学的分析使人机的数量分配得到优化；借鉴质量管理中的x-管制图,以更科学的方式来确定工时量测方式,使工时更准确；将学习曲线的理论知识来定义工厂实际工时的管制机制,使产能的调整能有规划地进行；另外,在改善产线,提升产能时需考虑到对产品品质的影响,不能一味只追求生

46、产的数量。第三章N机型生产现状分析3.1 N机型装配线简介N机型是A厂生产的具有代表性的机种,分SMT(表面粘贴技术)及组装测试两种制程。其产品的特点是精致,小巧但构造复杂,且测试项目繁多。单个产品主要组成部份为:印刷电路板,耳机排线,按键金属弹片,电池,外壳,导光柱,开关面板,标签;在完成单个产品的组装后,需进行功能测试。这是典型的流水生产方式,其基本特征如下：1)线上只固定产一种产品,生产过程是连续重复进行的,最大限度减少了在制品的等候时间和设备的加工间歇。2)工作中心的专业化程度很高,在流水线上,各个工作站是按照产品工艺过程的顺序排列的,在制品按单向运输路线移动,每个工作站只固定完成一种

47、或少数几种作业。3)按照规定的节拍进行生产,所谓节拍,就是流水线上相继出产两件相同产品之间的时间间隔。4)流水线上各工序的生产能力是平衡的,成比例的,即各道工序的工作站(设备)数量与各道工序单件作业时间的比例相同。5)工艺过程是封闭的,在流水生产条件下,生产过程的连续性,平行性,比例性,节奏性都很高。6)手工作业,半自动,自动作业方式并存。手工作业是操作完全由手工完成；半自动作业是指工序中一部分作业内容由手工完成,一部分作业内容由设备完成,但流水线也存在一些不利的方面,如由于设备高度专用化,对产品的变化缺少适应性一旦流水线上的某台设备发生故障,就可能导致整条线停工,系统的可靠性较差；还有,从社

48、会心理角度来看,流水线上的操作工人长时间重复简单而单调的操作,容易感到疲劳,对工作缺少满足感。所以如何充分发挥流水线的优越性和克服其缺陷将是提升生产效率,增强管理效果需面对的主要问题。N机型组装测试段分为：组装加工段,测试段及包装段三大块。站位分布如图7,其中第1站至22站位为组装段,包括部件的加工及整个机体的装配第23站至第27站位为测试段,共分为5个站位,因机密需要,仅以代码表示。第28站至最后为包装段,主要作业内容为将完成组装及测试的成品进行最终的外观检验,包装,并加上说明书等附件进行装箱。3.2 N机型生产线中存在的主要问题自06年十月份下旬正开始投产,应市场需求,刚开始生产即架设了十

49、条组装测试线。随着生产的进行,其成本的降低就逐渐成为工厂改善的重点,缩短工时,提高生产线平衡率,提升产量,精减人力是我们的目标。运用方法研究中的程序分析,作业分析及动作分析的理论及作业测定方式对此装配线体进行了详细的调查研究,发现有以下问题：1.组装及包装线的工序节拍不平衡N机型产品进入产量阶段后,经过几个月的边生产,边调整,尽管大多数工序的节拍已非常接近,但仍有一些工序的节拍与产线节拍相差较大,当每班产量不高时,这样的矛盾可能还不明显,随着产量的增加,此问题越来越突显出来,有些工序无法完成产量计划,有的工序生产能力相对富余,由于工序节拍不均衡,尤其是存在瓶颈工序,使得整体产能无法获得进一步提

50、升，必需使整条生产线用延长工作时间或是周末加班的方式来弥补产能的不足。收集已有生产线各工序站位的工时统计资料,如表3，其中,有的站位在作业中一次可对两个部分进行加工,故产出单位指的是单个作业人员在一次加工过程中可产出的数量;评比及宽放率是采用公司的内部标准定义,分别为1.0及1.08;标准工时则是通过计算得出:标准工时=量测工时平均值*评比系数*宽放率/(人力*产出单位)测试站位分布如下：以上工序的工时皆是截止2月份所量值。确认组装段生产节拍与线平衡率,对已有的资料进行分析,根据公式1-2, Bd=(NC-t总)/(NC)100%式中,N工位数,C理论节拍,t总总工作时间,理论节拍,即产线节拍

51、为最长工序的工时,故C=6.75秒；因为每个工位只有一个作业人员,故总工位数即可当作作业人员总数,故N=93人；t总=(ti第i工序的人数)加总,故t总=546.90秒。故 Bd=(936.75-546.90)/(936.75)100%=12.88%则可求得出平衡率=1-Bd,=87.12%依照装配线平衡效果优劣的评判标准,此结果应属于良,但仍然有改善的空间。将组装段,测试段及包装段的工时按此顺序以柱状图表示如以图8,各站位的工序与最大工时站位(即瓶颈站)相比,差次不齐,有较明显的落差。其中,工时最长的工序为裁板工位,故为整个组装包装段的瓶颈站位。产线的节拍即为该工序的工时,C=6.75秒,根

52、据瓶颈站位的工时,并以一天正常生产8小时来算,可得出班产能=60秒/分60分/小时8小时/6.75秒=4266台2.工时量测方式不是最佳化在进行工时量测过程中,发现IE工程人员在确认产线各站人员作业工时中,采用固定次数的量测并取平均值,并未将人员实际操作中出现的偶发或是异常量测值考量或是作分析,这样,只通过固定的评比及宽放率所获得的标准工时会与真实的状况有差异。3.测试站位的人机安排不合理通过对测试段各测试站位的工作时间进行量测并以人机法进行分析,发现部分站位的人员与所分配的测试设备数量不匹配。例如,因为测试过程中有时并不需要测试员时刻操作测试设备,在等待期间人员可操作其它的测试设备。而实际观

53、察中发现,人员还是会有较长的闲置时间,表明实现操作中人机分配未最佳化。4.产线工时调整时机未定义对于人员实际的作业,随着产量的增加,作业速度提升,生产各工序的工时会下降,故应适时进行人员作业时间的量测。实际生产中,IE部门的人员只在生产线管理人员反映人员作业有空闲,或是实际观测到人员作业节拍明显不合拍时才考虑进行工时的重新确认并进行调整。对产线工时评估不及时,会造成生产效率无法提升,企业生产资源的很大浪费,甚至会影响到订单的争取。5.人员工作情绪不高因为我们采用的是流水线的生产方式,其专业化程度很高,站位分工内容较细,故每个工位的作业内容比较单一,作业人员长期从事相同单调的作业,心里易产生厌倦

54、,从而导致产能无法进一步提高,甚至生产良率都会因人员情绪而受到影响。对上述问题点进行综合分析,工序节拍的不平衡是影响产量的关键,它直接约束产量的提高,而其它问题的解决,可提升人均产量,减少人员数量,降低人力成本,并可促进产品良率的改善。3.3本章小结N机型的生产分为组装包装段及测试段,是属于固定节拍的流水线生产方式,随着产量的增加,其生产中的一些问题点也逐渐显露出来,通过观测及对线平衡率的计算,总结出现有生产中主要的问题有：组装及包装线的工序节拍不平衡,有的生产站位有人员有较长时间的空闲时间,而有的站位工时则较紧,整个线体分布有松有弛,通过计算,得出现有生产线平衡率为87.12%,根据线平衡的

55、理论来分析,生产在平衡上还有改善的空间；工时量测方式待改善,现有的工时量测方式为定量取平均值,缺少对异常工时的分析；测试站位的人机安排不合理,从观测的结果来看,人员有较长的等待时间,说明人机分配比例没有达到最佳化；长期一成不变的工作方式使人员工作情绪不高,产能提升空间有限。可以通过解决生产线平衡问题来提升产量,而其它问题的改善可以达到降低成本,提升良率的目的。第四章N机型生产线平衡方案实施4.1工序节拍平衡改善的步骤根据上一章对N机型生产线的分析,可以看出这是一条典型的单产品流水装配测试线,且经过一段时间的生产,调整及改善,生产方式已经较为稳定,随着产量的提升受到瓶颈站位的约束。且随着产品生产

56、数量的增加,人员的工时会下降,故需重新测定产线各工作站位的工时,并对各工序的安排再评估及调整,以提升生产线平衡率,以提高产量,降低成本。按照生产线平衡理论并结合N机型实际生产状况,确定改善步骤如下：第一步确定现在生产线节拍收集已有生产线工时资料,并按照作业测定理论要求,重新测试并确定各工序的作业时间。第二步调整工序作业内容缩短瓶颈站位与其它站位的节拍差异,重新分配各工作站位的工作内容,对于不合理的部分进行调整,使各工序的工作量均衡。第三步对测试段的人机数量进行分析量测并对现有人机分配方式进行分析,制订人机数量。第四步其它调整措施根据工厂运作的实际情况,采取必要的措施,提高作业人员的工作积极性,

57、以间接地提升产量及品质。第五步对策实施效果评价1.测试改善后的生产线平衡率,及生产效率。2.比较改善前后的产能状况。3.产生的经济效益。4.需持续改善的项目。4.2确定组装及包装段各工序站位的工时4.2.1学习曲线分析统计N机型机种自投产至07年2月份的的产量资料如表5。随着产能的增加,产线人员的技术越来越熟练,而完成各站位工作的实际时间缩短了,部分站位的人员会有较多的空闲时间。如不及时调整，不仅会造成人员工作时间的浪费，也会影响到其它站位人员的工作情绪。而产线的工时需随着产量的增加不断变化。理论上的计算结果表明,随着产量的积累,5月末的工时相较2月底的工时有了11%的下降。人员作业的工时变化

58、与人员的作业方式有着直接的关系：单纯进行人员自行加工,而不是借助于设备的作业方式,受新人曲线影响较明显；而若是以设备作业为主的工序,因为设备本身的作业时间固定,固不能完全按照新人曲线的的公式进行套用。故对此案例来说,需重新对生产线各工序站位的工时进行量测。根据学习曲线,生产累积数量增加到一定数量,工时会发生明显变化,为了更好地适应生产,充分利用人力及设备,故在实际生产中应定义工时调整的时机,以确定最新的生产线节拍及能达到的产能。同样以学习比例为85%为例,根据式(1-10)与式(1-11),可得取点计算,可获得对照表,如表7,并绘制曲线图,如图9。由曲线图形可以看出,随着产量的增加,工时降低的

59、幅度趋于缓和,结合工厂实际生产状况,作出产线工时调整频率的定义,当产量增至2%时,需重新量测并确定产线各站工时。4.2.2以x-统计法确定工时量测值由对学习曲线的研究可知,随着生产数量的积累,各站的工时已降低,当站的作业人员即会有一定的空闲等待时间,故需重新确定产线工时及生产节拍。厂内一直采用的是马表量测方法来统计工时,并通过(1-6)公式来计算出各站的工时：即标准时间正常时间1+宽放率观测时间1+评比1+宽放率观测时间通常由10次量测的结果进行平均来取值。根据工厂自身的经验,其中评比系数固定为1,根据生产的特点及经验的总结,选其宽放率固定为1.08。现有的量测方式上存在着统计上的问题：因为观

60、测人员在量测试时,有时会受到环境与自身的影响,而被量测的人员也会因过于紧张而使量测的数据有较大出入,若直接进行平均而不加分析,会使站位的标准工时失真。为了避免这样的情况发生,在量测工时中,采用的质量管理中的x-管制图的原理,以x3来确认所测工时是否有异常值。以裁板站位为例进行分析。重新量测该站位的作业时间,得以下数,如表8。4.2.3重新确定各工序站位的工时根据学习曲线及统计量测方式,重新得出各站位原量测时间,重新量测时间及平均工时如下表9。根据上表中新平均标准工时的数据,可知线体上的瓶颈站位仍为裁板站,故整条生产线的节拍, C=6.30秒,故以8小时来计算一个班的产量,班产能=60秒/分60

61、分/小时8小时/6.30秒=4571台4.3提高瓶颈站位的生产能力流水线的生产能力等同于关键工序,即瓶颈工序的生产能力,也就是整条流水线的生产能力取决于瓶颈工序的生产能力。提高瓶颈工序的生产能力就相当于提高了整条生产线的生产能力。一般有几种可选择的措施,即采取高效设备和工艺设备,提高工人的操作水平,改进工作地布置等,每一种措施都是着眼于时间而展开的。通常,提高生产能力的途径有3条：1)提高操作者的工时利用率2)延长工作时间3)缩短生产节拍对组装&包装段进行分析,发现其明显存在瓶颈站位裁板站。因为工艺要求, SMT所生产出的印刷电路板是16块相同小板组成的连板,需在此站位以裁板机分割成单独的16

62、块小板,根据实际量测的作业时间,可算出该站位的工时为6.30秒,为整个生产制程中加工时间最长的站位,也就是瓶颈站,该瓶颈站位的存在严重影响了生产线产能的提升,需考虑对其进行改善。该站的作业可细分三个步骤：联板定位,裁板,取小板放至小托盘。作业时间分配如表10。4)由表中数据可看出,该站位的作业时间主要是用于步骤2中裁板,该作业由裁板机自动完成。经与厂商及技术单位一并讨论,裁板设备本身已无法进行改善；而因人员单独作业时间较短,故提高操作者工时利用率的改善空间有限。自整体看来,无法直接降低该站位的生产节拍。现考虑的方案有两种：增加裁板机及人力；延长该站位的工作时间。裁板设备较昂贵,且若是增加设备,其产出又会大大超出下一站位的需求量；延长该站的生产时间,可为下一站预备较多的投入数量。采用延长该站位的工作时间来增加当站产能比较可行。解决方案如下：利用每天的吃饭时间(中午30分锺,晚饭30分锺)留线外人员裁板,共60分锺,根据裁板站的工6.30秒,及单班产能4571台,可得：平均每班增多产出量=60*60/6.30=571台,相当于每半班前补充加工的生产量。则每班产能=4571+571=5142台。平均可换算该裁板站位的工时C裁板=8*60*60/5142=5.60秒当然，为了兼顾线外人员的休息时间，采用线外人员轮值的方式来协调。4.4调整工序作