本科毕业设计论文l企业产线平衡应用研究.docx
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本科毕业设计论文l企业产线平衡应用研究
L企业产线平衡应用研究
ApplicationofLEnterprisesLinebalancing
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：
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
Abstract
Linebalancingisanimportantmethodofmanufacturingplanningandproductionprocessdesignoptimizationofthereorganization,underthegivenconstraints,willfeatureaseriesofjobsassignedtotheappropriatenumberofstationstomeetthepriorityelementsoftherelationshipbetweenjobtoimproveproductionefficiencyoftheproductionline.Startingfromthebasicconceptoftheproductionlinebalance,weanalyzedtheoperationalcapacityandthebalanceofLproductionlineforthewholebottleneckontheproductionline,theproposedlinebalanceimprovementmeasurestoreducethecycletime,therebyenhancingtheentireproductionlinebalance.Finallylinebalanceintheproductionprocessdesignandoperationoftheimportantrolethestandardizationprocess.
KeyWordsLinebalancing,productivity,bottleneckanalysis,balance
目录
摘要I
AbstractII
1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，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（LinearProgramming，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（DynamicProgramming）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（ManufacturingSystem）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”（CycleTime）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。
生产线节拍计算公式:
CT=
CT表示生产线的生产节拍，Tw表示单位时期内有效的总工作时间，Q表示单位时期内的计划产量。
2、瓶颈工位
通常把一条生产线中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈”（Bottleneck）。
生产线上存在的瓶颈工位不仅限制了一条生产线的产出速度，而且影响了其它工位生产能力的发挥。
更广义地讲，所谓瓶颈是指整个生产线中制约产出的各种因素。
而瓶颈工位顾名思义就是制约整条生产线产出量的那一部分工作步骤或工艺过程。
例如，在有些情况下,可能利用的人力不足、原材料不能及时供应、某环节设备发生故障或信息流停滞等，都有可能成为瓶颈。
正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产线生产过程中的瓶颈则制约着整个生产线的生产速度。
瓶颈还有可能“漂移”，取决于在特定时间段内生产的产品或人力和设备配备的情况。
因此，在生产线设计中需要引起足够的重视，注意产线平衡的持续改善。
3、空闲时间
与节拍和瓶颈相关联的另一个概念是生产线上的“空闲时间”。
空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指人或设备的时间。
当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。
使生产线上所有工位的总空闲时间最小化也可以作为产线平衡的优化目标之一。
4、工艺平衡
“工艺平衡”是对生产线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。
是作业标准化与生产流程设计必须考虑的最重要的问题。
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“小单元生产”的编制方法，它是一切新理论新方法的基础。
5、优先约束与优先关系图
生产线的生产过程是一个按照生产工艺安排的有序过程。
因此，可完成生产作业要素受一定限制的生产。
例如，在安装设备外壳或仪器之前需要装上电动机。
进行产线平衡设计时，我们必须要考虑各工序之间的优先约束关系。
优先关系图，根据优先约束条件，用图示法表达作业要素的流程顺序，这样的图称为作业要素优先关系图。
如图1表示一个简单的生产线作业要素优先关系图：
图1优先关系图
图中，节点表示最小作业要素及其序号，节点上面的数字表示了该作业要素需要的时间，箭头表示作业之间要满足优先约束。
2.2.2TPM管理的实施目标
TPM管理活动的目标就是要做好“预防为主，维修为辅”，在此基础上消除设备故障所造成的七大损失，即准各调整、器具调整、检查停机、加速老化、速度下降以及废品次品。
做到保证经济效益最大化同时，实现损失消耗的最低。
TPM的目标可以概括为四个“零”，即设备停机为零、产品废品为零、安全事故为零、设备的速度损失为零。
设备停机为零：
指的是在计划外的设备停机时间为零。
生产设备突发状况所造成的停机对生产造成的损失相当的大，使整个生产加工过程停滞不前，大大降低了生产效率，更造成了资源闲置的浪费。
同时，TPM管理要求计划停机的时间也要在一个合理的范围内，不能因为计划外的停机而使得计划停机的时间过长。
产品废品为零：
指的是因为设备故障而产生的次品为零。
完善的生产设备可以成就完美的产品质量，生产设备是保证产品质量的关键，而保证生产设备好坏的关键因素就是人员。
安全事故为零：
顾名思义，指的就是设备运行过程中的事故为零，设备发生事故的危害相当大，不仅影响生产效率和产品质量，而且还有可能对人身安全造成威胁，更严重的可能会造成机毁人亡的悲剧。
设备的速度损失为零：
指的是生产设备因某种原因而速度降低所造成产量的损失为零。
这些原因可能是设备保养不够及时、长期使用设备导致精度下降等因素，造成生产设备不能按照高速来使用，这相当于降低了设备原本优良的性能。
2.2.3TPM管理的预期效果
TPM管理的预期效果就是要实现产品质量、成本、交货期、生产安全、员工精神面貌以及公司企业文化全面提升。
其中产品质量、成本、交货期和生产安全体现的是一种有形的效果，而员工精神面貌以及公司企业文化是推行TPM管理产生的无形效果。
这里用两张图来详细阐述两种效果。
图2-1.图2-2
图2-1
图2-2
2.3TPM活动的基础及活动内容
2.3.1TPM管理的活动基础5S管理
起源于日本的5S管理方法主要针对的是制造企业在生产现场，通过整理、整顿、清扫、清洁、素养五个环节，对设备、材料、人员等一系列生产要素所开展的相应活动。
就是指用科学的基准以及方法对生产现场的各生产要素，包括人、机、料、法、环、信等进行合理而有效计划、组织、协调、控制以及检测，使生产处于良好的运行状态，从而达到优质、低耗、高效、安全、均衡、文明生产的目的。
推行5S管理能够起到以下8个作用：
不良、损耗、故障、缺陷、切换产品时间、浪费、投诉、事故8个方面都为零，被称之为“八零工厂”。
TPM管理是以企业能够达到四个零为目标，而5S管理是其活动的基础，要想改善企业的生产作业环境和使生产现场能够维持良好的生产秩序，就必须做好5S管理，这是有效推行TPM的必要条件，也是TPM管理能否达到其目标效果的关键所在。
因此，5S管理活动是TPM管理的基石，如果说一个企业连最基本的5S管理的意识以及其开展工作都没有，那是无法真正推动TPM活动进行的。
只有先搞好基础工作，才能使后面TPM管理活动的推进达到很好的效果，否则即便是开展TPM管理活动，也是徒劳的。
以下分别用图表的形式介绍5S管理的内容
（1）整理
表2-1
项目
整理（SEIRI）
定义
明确区分要不要的物品，去掉不要的物品、保管要的物品
作用
能使现场无杂物，过道通畅，增大作业空间，提高工作效率
减少碰撞，保障生产安全，提高产品质量
消除混杂材料的差错
有利于减少库存，节约资金
使员工心情舒畅，工作热情高涨
（2）整顿
表2-2
项目
整顿（SEITON）
定义
作用
提高工作效率，缩短工作转换时间、作业准备时间
异常情况能马上发现（如丢失、损坏）
非担当者的其他人员也能明白要求和做法
不同的人去做，结果应是一样的（已经标准化）
（3）清扫
表2-3
项目
清扫（SEISO）
定义
将工作场所（机器设备）内所有地方清扫，使破旧复原如新，并保持干净亮丽
作用
使质量保持稳定；维持仪器及设备的精度；维持机器设备的稳定性；减少故障发生；创造清洁的工作场所
（4）清洁
表2-4
项目
清洁（SEIKETSU）
定义
维持整理、整顿、清扫所取得的成果，继续保持现场及所有设备的清洁
作用
保持现场、设备等清洁，使异常现象显现化，并做到异常时的对策、办法可视化，创造舒适的工作条件
（5）修养
表2-5
项目
修养（SHITSUKE）
定义
使每位员工都养成良好的生活和工作习惯，自觉遵守规章制度，工作积极主动
作用
营造团队精神
强化人与人之间的信任
提高客户及员工满意度
2.3.2TPM活动的主要内容
TPM活动的主要内容有自主保全、计划保全、设备前期管理、个别改善、教育训练、品质保全、间接部门效率化、安全与卫生八个方面，称为八大支柱。
如表2-6所示。
可以看出，5S管理是一切活动的基础，是TPM活动顺利进行必不可少的条件。
图2-3为TPM的活动体系。
表2-6
企业经营效率化
核心是全员参与，预防为主
零故障、零危害、零缺陷、零损失等
自主保全
计划保全
设备前期管理
个别改善
教育训练
品质保全
间接部门效率化
安全与卫生
5S基础
实现零故障、零缺陷、零危害
设备前期管理（产品/制造过程设备开发）
计划保全
自主保全
1.安全与卫生
2.间接部门事务效率化
3.个别改善、品质保全（设备损失、阻碍人的效率损失、能源损失、废品损失、成本损失）
MP改善信息
教育训练
产品、过程开发同步化
新设备运转
/保全信息
改善技能
专门技能/自主保全技能
要求技能
图2-3
3世硕电子有限公司设备管理的现状分析
3.1世硕电子有限公司概况
世硕电子（昆山）有限公司的母公司为和硕联合科技股份有限公司，2008年1月1日，和硕联合科技股份有限公司 （PEGATRONCorporation）正式成立。
凭借着丰厚的产品发展经验及生产流程垂直整合的生产制造能力，通过提供客户极具创意的设计和系统化的生茶制造服务来满足客户的一切需求。
不仅拥有新台币820亿元的净资产，业务范围更涵盖从主机板、个人电脑、笔记型电脑、伺服器、介面卡、光碟机、调变解调器、无线通讯产品、游戏机及其周边设备、网路产品、PBX交换机、数位影音播放器到液晶电视。
在2013年最新公布的世界500强榜单中，和硕排名第384位。
2015年4月25日，和硕联合科技股份有限公司2014年净利2013年增长52.5%创纪录，但是对苹果有很强的依赖性。
在飞速发展的科技领域，和硕本着与所有合作伙伴互惠互利的合作关系的原则，共同创造美好的未来。
和硕的主要商品及服务包括:
主机板、笔记型计算机、桌上型计算机、准系统、数字家庭产品、显示卡、液晶显示器、液晶电视、手机、PDA掌上型计算机、无线通讯、影音多媒体、网络产品、光驱/刻录机、机壳/电源、物理加速器、服务器等3C产品。
世硕电子（昆山）有限公司又名世硕电脑科技（昆山）有限公司，座落于昆山开发区精密机械工业园，母公司为和联集团。
主要从事高科技电子产品的生产，为全球五大笔记本电脑生产企业之一，公司拥有世界级工程技术研发团队，为消费者、企业用户提供最具创新的科技解决方案，母公司和硕联合科技股份有限公司为台湾华硕电脑股份有限公司之关系企业，目前和硕集团除了在浦东新区康桥已注册三家公司外，于昆山建立的世硕科技构成"和联/永硕华东营运中心"，总投资6.27亿美元，包括世硕科技（昆山）有限公司。
主营业务
主要从事笔记本电脑、手机等电子信息产品的研发与制造，是全球五大笔记本电脑生产企业之一;昌硕科技（上海）有限公司，主要从事手机电脑开发生产与制造;钧硕电子科技（上海）有限公司，主要从事电子信息产品相关精密模具的设计与制造;华谦商贸（上海）有限公司，主要从事IT相关产品的内销服务。
公司特色
世硕科技（昆山）有限公司以研究设计引导制造生产,拥有坚强的研究设计团队,投入新产品的发展，投资两亿元建设的研发大楼已于2014年4月启用，最多可容纳两千位科研人员办公，推动苏州园区成为和联科技集团的"全球制造与研发网络"中心节点之一。
3.2世硕电子有限公司设备管理现状
由于世硕电子有限公司于2014年成立，成立时间相对较晚，虽然其母公司和硕联合科技股份有限公司以及其兄弟公司例如上海的昌硕都已经采用TPM管理模式，但成立初期该公司使用的还是美国式PM设备管理模式，生产设备主要是由专业的设备保养人员进行日常维修和定期保养，然而生产线上的操作人员只是单纯的负责设备的操作问题。
在维修体制方面，初期的时候世硕公司采取的是周期性的计划维修，并在2015年已经建立了相对完善的设备维护体系。
世硕公司会派一名高级主管专门负责设备方面的工作，而日常的设备管理以及更新设备和改造工作则是由公司的设备管理部门负责，企业会在各个生产厂间建立相应的设备保全部门，专门负责本厂间的设备管理工作。
设备维修方面，公司的设备管理部门会在年末时下发第二年的设备维修计划，分单位根据计划安排来组织本单位的设备检修工作。
检修包括小修、中修、大修，维修等级则是根据各自的维修周期和对应的维修内容确定的。
设备检修后的验收工作则是由设备维修人员，设备操作人员以及设备管理部门人员三方共同进行。
当经过检修后的设备再投入到生产线上时，需要对设备一次试运行，如果设备在试运行期间出现故障，那么此次的设备维护人员会受到相应的惩罚。
为了有效的保证设备的正常运行，每个厂间都会配备专门的维修人员。
除了对设备进行计划内的维修外，还要做好应急处理，也就是对设备的突发故障进行事后维修。
当生产设备正常运行时，设备故障以及设备故障的隐患常常出现，需要进行紧急处理。
通常，一般是由设备故障发生所在车间的管理部门进行处理，并且相关的操作人
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