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1、基础工业工程 课程设计学 院：机械工程学院专 业： 工业工程班 级： 114120302学 号： 11412030217姓 名： 冯 闯指导教师： 何 明 全 提交时间： 2016年11月27日一、装配线概况本课程设计研究的是一级减速器的装配过程。在这条装配线上，计划月产量为4800件，每月工作28天，每天工作8小时。一级减速器的装配结构图如图1所示，BOM（Bill of Materials）表如表1所示。减速器1齿轮轴1端盖3箱体1箱盖1 垫圈1固定螺钉12油塞1封盖螺钉4图1 一级减速器器装配结构图表1一级减速器器BOM表产品名称一级减速器设计日期20108层次零件编号零件名称数量/产品
2、自制或外购0000001一级减速器1自制1040101箱体1自制1040202箱盖1自制1010101齿轮轴1外购2040301端盖固定螺钉12外购2020102封盖螺钉（）4外购2040304端盖3自制2010401端盖垫圈4外购2040302油塞1自制据了解，该生产线一直以手工劳动为主。因此，通过合理分配生产作业要素使得各操作工人的生产负荷尽量均衡，减少工人忙闲不均现象，使之按生产节拍运转和高效率生产，是极具现实意义的。减速器的装配主要包括箱盖、箱体、齿轮轴和端盖等安装等工序组成。在该装配线上共有8个工位，实际生产流程及各工位操作内容如图2所示.2.左端盖用两个螺钉固定，右端盖用一个固定起
3、来。3.将左右端盖余下的三个螺钉固定。1.将左右端盖安装到箱体的左右端4.把齿轮轴安装到箱体上，盖上箱盖，装上后端盖。6.用一个螺钉固定前端盖，两个螺钉固定后端盖。5.用4个封盖螺钉固定箱盖。8.装上油塞。7.将前后端盖余下的3个螺钉补齐图2 一级减速器的生产流程二、生产线现状及问题1、生产线的作业测定作业时间是核算生产线平衡率的基础数据，也是找出瓶颈工位的依据。本研究采用秒表测时方法对生产线8个在线工位进行测定，结果如图3所示。图3 各工位的标准时间从以上搜集到的时间数据可以看出，工位1、工位4和工位8的标准时间较短，工位1比工位5少了48s之多。其余各工位均小于生产节拍，其中，工位5标准时
4、间为72s远大于其他各个工位，这就意味着工位5的工人一直处于高度繁忙的状态，因此，确定工位5瓶颈工位。而其余大部分工位（工位1、4、8）的标准时间较短，能力过剩，造成资源浪费，操作工人一直十分空闲，多数时间处于等待状态。如果能将瓶颈工位的作业时间降下来,且将过剩的生产能力有效利用起来,生产效率必定会有大幅度提高。2、生产线平衡分析生产不平衡最大时间损失:生产不平衡损失率=1-平衡率=1-64.24%=35.76%由以上计算可知，在生产过程中,有35.76%产线配置不平衡而损失了。生产线生产不平衡最大时间损失为60s不平衡最大时间损失非常大。生产不平衡时间大于平衡时间，是非常不正常的现象，该生产
5、线存在很大的改进空间。1.3生产线的第一次优化分析1、作业分解与重排由于该生产线各工位时间差相当大，各操作工人的生产负荷不均，我们希望对各工位的生产作业进行重新分配，以优化生产线平衡现状。首先，我们对各工位进行作业分解，如表2所示： 表2 各工位作业分解工位基本作业作业说明完成时间（s）1A将左端盖装在箱体上714B将右端盖装在箱体上72C左端盖一个螺钉固定，右端盖两个螺钉固定58583D安装左端盖余下螺钉2059E安装右端盖余下螺钉394F将齿轮轴安装到箱体上836G盖上箱盖12H装上后端盖165（瓶颈）I用4个封盖螺钉固定箱盖72726J安装前端盖1个螺钉2060K安装后端盖2个螺钉407
6、L补齐余下螺钉59598M装上油塞1212合计370结合产品特征及各基本作业的实际装配顺序，作出工作网络图，如图4所示。FJDAMIGCKEBH图4 工作网络图2、工位分析通过对各工位进行作业分解，结合工作网络图，我们对部分工位进行了重点分析： 工位5分析工位4是瓶颈工位，工位5的视频中，四颗螺钉在同一水平面的情况下，可以采用对角线的安装方法。由于封盖螺钉和端盖螺钉有尺寸的差别，所以封盖螺钉会花费更多的时间，因此熟练度也是提高这个工位时间的重要因素。 工位1、4、8操作分析由于工位8和前面的工位并不存在顺序问题，所以把工位8合并到工位4中去。工位1和工位8都耗时较少，比较于其他工序造成了相当大
7、的时间差。处于相对空闲状态，而其他工位则处于忙碌状态。通过以上分析，结合生产的实际情况，运用动作经济原则和整个生产线工作量平衡理论，利用ECRS原则，对生产线的瓶颈工位进行改善，充分利用现有资源提高生产能力，将瓶颈工位5进行了对角线安装的方法改进，由于采用了对角线安装方法后，封盖螺钉安装少用7s 即65s再将安放螺钉的步骤放到工位3。且将工位1和8耗时较短的工位分别合并到了工位2、3、4中。表3改善后的作业分配工位基本作业作业说明完成时间（s）1A将左端盖安装到箱体上765B用3个螺钉将其固定582 C将右端盖安装到箱体上766D用三个螺钉将其固定593E将齿轮轴安装到箱体上860F盖上箱盖，
8、四个螺钉放在箱盖上螺孔上24G装上油塞12H装上后端盖164I4个封盖螺钉固定箱盖（旋紧）60605J安装前端盖1个螺钉2060K安装后端盖2个螺钉406L补齐余下螺钉5959合计3703、第一次优化效果经过对各工位作业进行合理的调整，整个生产线的生产率已经得到明显的提高，具体表现在： 生产成本方面将操作时间最长的原工位5采用了对角线安装的方法使其工位时间减少。另外，将工位1安装左右端盖合并到了工位2、3即安装左端盖后用三个螺钉固定，安装右端盖后用三个螺钉固定，从而减少了一个工位，又将工位8合并到了工位4使得工位8 的相对空闲减少，取消了工位8。前后工位结构更加紧凑。 时间研究方面对改善后的各
9、工位再次进行秒表时间研究，测得各工位的标准时间如图5所示。工位123456完成时间656660606059节拍666666666666图5 改善后的工位负载由上图我们发现，经过改善后各工位操作时间渐趋平衡，大部分工位（工位1、2、3、4）操作时间相差不大。工位4虽然时间最长，由于改善后该工位只能增加熟练度来改善。工位1、2相似度很高，且耗时仅次于工位4，所以有进一步优化的空间。生产线平衡方面生产不平衡最大时间损失:生产不平衡损失率=1-平衡率=1-93.43%=6.57% 由以上计算可知，经过第一次优化，生产线不平衡最大时间60s损失由降低到7s，生产线平衡率由64.24%提高到93.43%，
10、生产节拍由72s降低到66s，可见第一次优化效果相当明显，但是生产不平衡最大时间损失仍然较大，依然有进一步优化的空间。四、第二次优化经过第一次优化，整条生产线的生产效率得到了显著的提高，但是部分工位工位2的操作时间较其他工位明显较长，制约了该生产线生产率的提高，成为了新的瓶颈环节。因此，我们采用MOD排时法对工位1进行动作时间分析。1、操作分析我们利用工位2的影像资料进行分析，发现在工位2的整个操作过程中，明显不符合动作经济原则的双手动作原则，在操作时间上存在较大的改善空间。因而我们运用MOD排时法对组装紧固端盖的操作进行动作因素分析，如表4所示。图6 工位2的影像资料表4 工位2的动作因素分
11、析作业内容：组装左端盖，用3个螺钉固定工作地布置图工位序号：2定员：1操作者：MOD数：226 时间：29.15s日期：左手动作时间右手动作动作叙述分析式次数MOD值次数分析式动作叙述伸手取左端盖M3G1141M3G1伸手取箱体栓拿到身前M3P0131M3P0拿到身前持住H131M3P0伸手拿取垫圈持住H151M3P2把垫圈对准套在端盖上把左端盖安装到箱体上（对准孔）M2P5171H持住伸手取螺钉M3G0393H持住移向箱体上的螺孔，对准套上M3P23153H持住拧紧螺钉，旋转(M2P0 M2G0)451605H持住由表4不难看出，在整个安装操作中，时间浪费相当严重，操作时间29.15s右手一
12、直保持持住箱体等待的状态，左手手一直在重复取物和安装动作。解决双手分工极不均衡，节奏性差的问题是降低整个工位操作时间的关键。2、第二次优化方案我们采用“5W1H”提问方法发现，之所以右手要一直保持持住箱体的状态，是由于箱体没有固定，必须要右手进行人工固定，便于左手在箱体上进行安装操作，我们对右手闲余进行改进。图7改善后的影像资料表5改善后的动作因素分析作业内容：组装左端盖，用3个螺钉固定工作地布置图工位序号：2定员：1操作者：MOD数：188 时间：24.25s日期：左手动作时间右手动作动作叙述分析式次数MOD值次数分析式动作叙述伸手取左端盖M3G1141M3G1伸手取箱体拿到身前M3P013
13、1M3P0拿到身前伸手拿螺钉M2P0171M2P5伸手拿垫圈拿起端盖M3G1282M3G1把垫圈套在端盖上安装端盖在箱体上M3P0263M3P1拿起螺钉对准安上旋紧(M2P0M2G2)451601H持住改善后，MOD值由226减少为279，操作时间由29.15s降低到24.25s,减少了4.9 s。双手同时进行相同的操作，协调性强，操作效率高。工位2的整体操作时间也从66s减少为61.1s，不再是瓶颈环节。生产不平衡最大时间损失:生产不平衡损失率=1-平衡率=1-94.87%=85.13%经过第二次优化，生产线不平衡最大时间损失由7s降低到6s，生产线平衡率由93.43%提高到94.87%，生
14、产节拍由66s降低到65。与第一次优化相比，生产效率再次得到提高，生产不平衡状况得到改善。五、优化效果对比运用秒表时间研究法以及MOD排时法，先后对原生产线进行了两次优化，两次优化效果对比如表6所示。表6 改善前后工艺评价比较改善前第一次优化第二次优化不平衡最大时间损失（s）6076生产平衡率（%）64.2493.4394.87生产不平衡损失率（%）35.766.575.13为了更清晰得展现改善效果，我们做出了各工艺评价指标的柱状图，如图8所示。图8 改善效果柱状图由以上图表我们可以清晰的看见，进过两次改善之后，原生产线的不平衡最大时间损失由60s减少到7s，生产平衡率由64.24%提高到94.87%，增长了30.63%同时依据动作经济原则对操作人员的操作进行了合理的改善，使操作方法更加科学合理，各工位任务分配合理，工人的疲劳程度降低，工段生产能力平衡。六、结论通过对实际生产线工艺进行评价及优化，说明运用作业测定技术能够充分利用现有资源有效地提高生产线的生产能力，减少无效时间，节约人工成本。这一实例也给企业提供了解决同类问题的方法和措施。.
一级减速器的装配过程-基础工业工程课程设计
