关于超声波焊接生产的产能提升与改善.docx
《关于超声波焊接生产的产能提升与改善.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《关于超声波焊接生产的产能提升与改善.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
关于超声波焊接生产的产能提升与改善
工业工程专业
综合课程设计报告
题目：
关于超声波焊接生产的产能提升与改善
（副标题）：
指导教师：
王益祥
姓名：
学号：
日期：
2015年9月1日~2015年10月10日
##大学机械工程学院
工业工程专业综合课程设计报告
摘要：
本文首先介绍了选题的背景、目的及意义，接着介绍了提高产能和生产效率在国内外研究发展现状，就罗杰斯企业超声波焊接车间生产模式及其不足进行分析和研究。
运用IE的思想及方法，以提高焊接车间的人、机效率，减少七大浪费，将理论与实践相结合,着力将把工业工程中的时间研究、程序分析、操作分析及物流设施规划等方法和思想引入现场管理改善过程中，将工业工程知识与生产现场有效结合。
运用IE的观点和理论技术，为企业找到正确的改善方法和实现利益最大化的途径。
关键字：
工业工程；秒表测时法；标准作业时间；设施规划
Abstract:
This paper first introduced the background,purposeandmeaningofthetopic,thenintroducedthepresentsituationanddevelopmentofincreasingcapacityandproductionefficiencyathomeandabroad.UsingtheRogersweldingplanttoimproveandanalysisitsproductionpattern.Theideaofusingindustrialengineeringandconcepttoimprovetheweldingplant’smanpower,machineefficiencyandreducethesevenwastes.Combiningtheorywithpractice,focusingontheindustrialengineeringofthetimestudy,programanalysis,operationanalysis,logisticsfacilitiesplanningmethodsandideasareintroducedintotheproductionsitemanagementimprovement.Combiningtheindustrialengineeringwithproductionsiteeffectively.UsingtheIEviews,theoryandtechnologytohelptheenterprisefindthecorrectimprovingmethodsandtheeffectivewaytoachievemaximumprofits.
Keywords:
industrial engineering;stopwatchmeasuring;standardoperatingtime;logistics facilities planning
目录
一.绪论4
1.1选题的背景、目的及意义4
1.2国内外研究发展状况5
1.2.1国外研究发展状况5
1.2.2国内研究发展状况6
1.3本文主要研究内容7
二.相关理论知识8
2.1特性要因图（鱼骨图）8
2.2工作研究9
2.2.1程序分析10
2.2.2动作分析11
2.2.3作业测定12
2.3秒表时间研究12
2.5设施规划布置与设计13
三.企业与项目简介14
3.1企业简介14
3.2车间简介及存在问题14
3.3项目简介17
3.4技术路线18
四.现场分析与改善19
4.1现状调查19
4.1.1总工作抽样19
4.2时间研究及标准时间的确定19
4.2.1工序测时19
4.2.2确定现有标准时间20
4.2.3其他相关时间数据收集21
4.3提出改善措施22
4.4确定有效的改善措施及标准时间23
4.4.1有效措施的确定23
4.4.2确定改善后的标准时间及产能提升24
4.5改善成果验收与确认26
五.设计中存在的不足30
六.心得与体会31
七.参考文献32
一、绪论
1.1选题的背景、目的及意义
现代工业社会离不开生产。
工业工程（IE）与人类社会工业化进程一起，已经走过了一百多年的历史，对人类社会，尤其是西方的经济和社会发展产生了巨大的推动作用。
世界上诸多工业发达国家，如美国、德国、日本、英国等，其经济发展都与其雄厚的工业及其工业工程（IE）的实力有着密切的联系。
在美国，工业工程（IE）与机械工程、电子工程、土木工程、化工工程、计算机、航空工程一起，并称为七大工程，可见它的独特性和重要性【1】。
工业工程（IE）在上述工业化国家受到了工业界的普遍重视，其原因就是因为工业工程（IE）直接面向企业的生产运作过程；它与数学、人因学、经济管理、各种工程技术有着密切的关系，以系统工程为哲理，以运筹学等数学方法为理论基础，以现代信息技术为工具，用工程量化的分析方法对包括制造业、服务业在内的由人、物料、设备、能源、信息等多种因素所组成的各种复杂的企业或组织系统中的实际工程与管理问题进行定量、系统的分析、设计与优化，从而实现系统的最大效率和效益【2】。
工业工程（IE）最早期的成果就是“福特生产方式”，近三十年里，各种先进的生产模式层出不穷，如对日本汽车工业发展及至全世界制造业产生重要影响的准时生产方式（Just In Time-JIT）、精益生产方式（Lean Production），具有美国信息时代生产制造特征的敏捷制造方式（Agile Manufacturing），以及现在人们谈论很多的大规模定制生产方式（MassCustomization）。
这每一种生产方式，都极大地影响着整个企业的运作，通过改善企业的业务流程，改变和发展了企业的经营方式，从而推动了全人类近半个世纪的高速发展【3】。
工业工程（IE）是唯一一门以系统效率和效益为目标的工程技术，因此成为其它工程所不能替代，同时又对其它工程互补性很强的一项的综合性边缘学科。
我国的工业基础是相对薄弱的，特别是制造业的管理基础相对于工业发达国家具有较为明显的差距。
在困扰国企的所有问题中，体制和生产率问题是有待解决的主要问题。
显然，生产率的提高主要取决于生产过程中如何充分发挥生产要素的作用，提高效率。
工业工程（Industrial Engineering，简称IE）作为企业的效益生命线，己被我国各界人士广泛认识。
在过去的三四十年里，由于内外部的各种条件的制约，使得IE在我国未能系统推广。
今天要发展社会主义市场经济，就必须恢复企业配置生产要素的功能，加强利用IE的思想和观念，使企业的各项生产活动有序协调地运行，从而达到提高企业抗击市场风险的能力。
1.2国内外研究发展状况
1.2.1国外研究发展状况
早在19世纪末20世纪初，美国工业急速发展，工厂由家庭小作坊向社会化大生产转变，劳动力严重不足，同时当时的工业生产通常很少有生产计划和组织，生产一线的管理人员对工人作业只是口头指导，工人作业通常很少受训练，作业方法很少得到提高和改进。
即使有所改进也完全由工人各自自发，分散的个人活动，管理人员的工作和方法缺乏科学性和系统性。
以泰勒和吉尔布雷诺为代表的一批工业管理先驱就提高生产率和产能，降低成本进行了卓有成效的研究，开创科学管理和有效地作业方法，为工业工程的产生奠定了基础，开辟了道路。
1908年美国宾州大学首次开设了工业工程课程，后来又成立了工业工程系，1917年美国成立了工业工程师协会。
此后有人主张把当时从事动作研究、时间研究等提高劳动生产率的各种研究工作，从管理职能中分离出来，由懂得工程技术的人员去进行，逐步形成了一批将工程技术和管理相结合的工业工程工程师【4】。
1924年休哈特著有《统计质量管理》一书，根据统计学的抽样理论提出一种统计的质量管理方法，即MTM法，以解决质量控制问题。
第二次世界大战期间及其后一段时间，MTM法逐步被普遍采用。
工作研究、工作简化、质量控制、人事评价与选择、工厂布置、生产计划、材料管理等都已正式成为工业工程的主要内容。
这一时期运筹学也得到了很大程度的发展。
专家们运用运筹学为战役决策提供可行性方案。
第二次世界大战后，根据经济建设和工业生产发展的需要，工业工程相关原理与运筹学得以结合，为学科提供了更为科学的方法基础，使其技术内容得到了极大的丰富和发展。
另外，计算机的广泛运用也为工业工程提供了有效可行的技术手段【5】。
二战期间和其后的一段时间内，工作研究（包括时间研究与方法研究）、质量控制、人事评价与选择、工厂布置、生产计划等都已正式成为工业工程的内容。
随着制造业的发展，费希（J.Fish）开创了工程经济分析的研究领域；战后由于经济建设和工业生产发展的需要，使得工业工程与运筹学结合起来，并为工业工程提供了更为科学的方法基础，工业工程的技术内容得到了极大的丰富和发展。
1948年，美国正式成立了工业工程师学会。
五六十年代，美国许多大学先后成立了工业工程系，到1975年，已有150多所大学开设了工业工程课程【6】。
运筹学（OR发生影响的时期（40年代中期-70年代）IE进入成熟期。
40年代中期，英、美两国发表了关于运筹学成果的资料，立刻受到IE工作者的注意。
OR是包括数学规划、优化理论、排队论、存贮论、博弈论等理论和方法在内的比较系统的学科体系，可以用来描绘、分析和设计多种不同类型的运行系统，寻求最优结果。
运筹学的诞生为IE学科的发展奠定了理论基础。
目前，已经有一些运筹学软件（包括微软的 Excel）可供各种实际问题使用，效率比较高，这为IE问题求解的定量化和精细化提供了有力的工具【7】。
许多企业的现场管理优化，都只是强调个别管理方法的应用，注重部分生产要素的优化或局部的优化，而没有按照系统论的观点，从整体上来考虑现场管理的全面优化，因而不能实现现场管理的整体效能最佳，综合效益最高。
工业工程的目标就是使系统投入的要素得到有效利用，降低成本，保证质量和安全、提高生产效率，获得最佳效益。
具体地讲就是通过研究、分析和评价，对人机系统的每个组成部分都进行设计（包括再设计或改善），再将各个部分有机联合起来，设计出系统整体，以实现生产要素合理配置，优化运行，保证以低成本、低消耗、安全、优质、准时、高效地完成任务【8】。
信息时代的大背景下，国外IE的应用现状是：
广泛采用系统工程技术、控制理论和技术、计算机辅助管理及信息系统的支持条件，生产系统普遍建立起完善的计算机信息网络，从而使大规模生产系统的投资分析、决策分析、信息控制能够更加迅速、准确、及时地完成；突出研究生产率提高和质量监测与控制，综合分析生产环境与条件，测定与改进生产方法，有效地提高效率与质量；重点转向集成制造；IE与运筹学以及IE与系统工程的结合。
从IE的发展历史看，美国是IE的发源地，60年代后期开始形成以MRP、闭环MRP、MRPII为代表的美国IE模式，90年代刮起了BPR旋风。
IE为美国的经济发展起到了重要作用。
日本的IE最初也是从基础IE开始的，在60～70年代创立了TQC模式，70年代以来，推出了以JIT／LP为代表的日本IE模式。
从功能演变轨迹我们可以发现，IE正发展为：
运用规划、设计、评价与预测、改进与创新等职能实现整体优化，把生产制造系统或服务运作系统中要素资源集成到产品、服务或项目的整个寿命期内，使系统的可获利性、效率、适应性、响应能力、质量同产品与服务在其寿命期内不断改进和提高，以赢得竞争优势。
目前各国都根据自己的国情形成了富有自己特色的工业工程体系【9】。
1.2.2国内研究发展状况
我国的工业企业由于历史的原因，受前苏联影响极大，工业布局和企业管理大都采用苏联模式，生产过程组织工艺专业化为主，大量的职能车间和处室是其主要特征，而欧美大多采用对象专业化，独立的产品车间和流水线生产是其主要特征。
通过学习、引进国外先进的技术和经验，可以帮助我们解决一些问题，但问题的最终解决还是要靠我们自己。
建设有中国特色的工业工程学科体系，有助于改善我国工业企业现状，缩小与世界发达国家的差距，增强企业在国际市场的竞争力，促进国民经济的飞速发展。
工业工程的许多知识在我国早有应用。
80年代初，国家经委在全国推广的网络计划技术、全面质量管理价值工程等现代管理l8法。
但因为当时工业工程在我国尚未成为一门独立的学科，这些方法均被未纳入管理体系。
相对于欧美各国工业工程用的普及，工业工程在我国的应用可以说是“点多、线少、面没有”。
但是真正IE的推广和应用是改革开放以后，当前我国发展工业工程的一项重要工作是是人才培养。
今天工业工程在很多领域（医院、消防、政府、航空）等已得到广泛应用。
最近IE的发展倾向是源流管理。
以前的IE所要解决的问题是对已经设计好的产品在生产过程中如何改善的问题。
但是在现在的超竞争时代中、更重要的是在产品开发时如何按照IE的原则设计出效率更好的产品。
设计部门将IE的原理编入设计中，由生产部门把握是否可行并进行指导及改善的时代已经到来。
随着数码·模拟技术等IT技术的发展，这些都变成了可行。
在国外，系统工程（System Engineering）、作业研究（Operation Research）已经成为工业工程的延伸利用它们来解决那些存在于企业经营的大而复杂的问题。
这个趋势无疑也将是我国的工业工程研究和应用发展方向。
1.3本文主要研究内容
本文运用工业工程的基础理论，分析了IE在国外的发展趋势及国内使用现状，就罗杰斯（苏州）科技有限公司现有的生产模式及其不足进行分析和研究。
运用工业工程的思想及理念，通过动作研究、时间研究、生产系统人机操作分析和设施规划等问题进行改善。
理论与实践相结合,着力将把工业工程中时间研究、动作分析、标准作业等方法和理念引入生产现场管理改善过程中，提高企业的经济。
本文主要工作内容如下：
1.首先讲述了课题来源及提高产能和生产效率重要意义，再介绍了提高产能和生产效率在国内外研究发展现状，简单介绍了本文的主要工作内容。
2.通过对生产现场现状调查抽样和5W1H技术进行分析和评价，提出了相应的实施和改善方法。
3.对零件加工工艺进行流程程序分析，并通过方法研究和时间研究找出制约企业发展的瓶颈工序，对生产线进行了平衡。
4.对车间设施布局和物料搬运进行了优化与改善研究，并提出了相关的方案进行评价。
二、相关理论知识
2.1特性要因图[10]
特性要因图：
又称鱼刺图或因果图，是指有系统地整理工作的结果和原因。
换句话说，它是一种针对特性来分析其要因所带来的影响，以便追求原因的QC手法。
主要作用：
（1）.整理问题；
（2）.追查着真正原因；
（3）.寻找对策
主要类型：
A、整理问题型鱼刺图（各要素与特性值间不存在原因关系，而是结构构成关系,对问题进行结构化整理）
B、原因型鱼刺图（鱼头在右，特性值通常以“为什么……”来写）
C、对策型鱼刺图（鱼头在左，特性值通常以“如何提高/改善……”来写）
鱼刺图的形式：
需用脑力激荡法，启发每个人的思路，发掘问题的原因所在，绘制在鱼骨图上，“骨”表示分类，“刺”表示细目，使问题的原因纲目分明，设法解决最重要的原因，原因消除后，将对策标准化，鱼骨图实例如图2.1.1。
图2.1.1
2.2工作研究[11]
工作研究又称基础IE，工作研究主要包括方法研究和作业测定两大技术。
方法研究在于寻求经济有效的工作方法，主要包括程序分析、作业分析和动作分析。
而作业测定是确定各项作业科学合理的工时定额，主要包括秒表测时、工作抽样、预定动作时间标准法和标准资料法。
方法研究主要是通过对现行工作方法的过程和动作进行分析，从中发现不合理的动作或过程并加以改善。
作业测定这种方法的主要用途是建立工作的时间标准。
用秒表观察和测量一个训练有素的人员，在正常发挥的条件下各个工作单元所花费的时间，再考虑到正常发挥的程度和允许变动的幅度，以决定标准时间。
工作研究常用的分析技术是“5W1H”和“ECRS四大原则”。
具体介绍如下。
“5W1H”提问技术是指对研究工作及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问，为了清除的发现问题可以连续几次提问，根据提问的答案，弄清问题所在，并进一步探讨改进的可能性。
“5W1H”提问方法如表2.2.1所示：
考察点
第一次提问
第二次提问
第三次提问
目的
做什么—What
是否必要
有无更适合对象
原因
为何做—Why
为什么要这么做
是否不需要做
时间
何时做—When
为何需要此时做
有无更合适时间
地点
何处做—Where
为何需要此地做
有无更合适地点
人员
何人做—Who
为何需要此人做
有无更合适的人
方法
如何做—How
为何需要这样做
有无其他更合适的方法和工具
表2.2.1
表2.2.1中前两次提问在于弄清问题现状，第三次提问在于研究和探讨改进的可能性。
改进时一般遵循对目的进行取消，对地点、时间、人员进行合并或重排，对方法进行简化的原则，即“ECRS”原则。
具体运用情况如表2.2.2所示。
原则
目标
实例
取消（Eliminate）
是否可以不做 如果不做会怎么样
省略检查
通过变换布局省略搬运
合并（Combine）
2个及以上的工序内容是否可以合并起来
同时进行2个及以上的加工作业同时进行加工和检查作业
重排（Rearrange）
是否可以调换顺序
变换加工顺序提高作业效率
简化（Simple）
是否可以更简单
进行流程优化 实现机械化或自动化
表2.2.2
2.2.1程序分析[12]
程序分析：
是依照工作流程，从第一个工作地到最后一个工作地，全面地分析有无多余、重复、不合理的作业，程序是否合理，搬运是否过多，延迟等待是否太长等问题，通过对整个工作过程的逐步分析，改进现行的作业方法及空间布置，提高生产效率。
程序分析按照研究对象不同，可以分为：
工艺程序分析、流程程序分析、布置与经路分析以及管理事务分析四中种。
程序分析的工作流程一般由五种基本活动构成，即加工、检查、搬运、等待和储存。
为了能方便、迅速、正确的表示工作流程，便于分析研究，如表2.2.1.1所示的五种符号分别表示这五种基本活动。
符号
名称
表示的意义
例如
加工
指原材料、零件或半成品按照生产目的的承受物理、化学、形态、颜色等的变化
车削、磨削、炼钢、搅拌、打字等都属于加工
检查
对原材料、零件、半成品和成品的特性数量
进行测量。
或者说将目的物与标准物对比，并判断是否合格的过程
对照图样检验产品的加工尺寸、查看仪器盘、检查设备的正常运转状况
搬运
表示工人、物料或设备从一处向另一处在物理位置上的移动过程。
物料的运输、操作工人的移动
D
等待或暂存
指在生产过程中出现的不必要的时间耽搁
等待被加工、被运输、被检验都属于等待
储存
为了控制目的而保存货物的活动
物料在某种授权下存入仓库
表2.2.1.1
2.2.1动作分析[13]
动作分析：
按操作者实施的动作顺序观察这动作，用特定的记号记录手、眼为中心得人体各部位的动作内容，并将记录图表化，以此为基础，判断动作好坏，找出改善点的一套分析方法。
常用方法有：
（1）目视动作观察法；
（2）动素分析法；（3）影片分析法。
为了以最低限的疲劳获得最高的效率，寻求最合理的作业动作是应遵循的原则。
吉尔布雷斯提出了动作经济原则，并有后来的学者在他的基础上追加和修改，确立了3类原则：
1）身体使用原则：
a.双手同时开始并同时完成其动作；
b.除规定的休息时间外，双手不应同时空闲；
c.双臂的动作应对称、反向并同时动作；
d.手的动作应以最低等级而又能获得满意的结果为好；
e.尽量利用物体的惯性、重力等，如需用体力加以阻止时，应将其减至最小程度；
f.变急剧转换方向的动作为连续曲线运动；
g.弹道式的运动路线，比受限制、受控制的运动轻快、确实；
h.建立轻松自然的动作节奏（或节拍），可使动作流利、自发。
2）工作场所布置原则：
a.工具物料应放在固定位置，使作业者形成习惯，可用较短时间自动拿到身边；
b.运用各种方法使用物料自动到达工作者身边；
c.工具、物料应放在作业者面前或身边；
d.尽量利用“坠落”的方法；
e.工具、物料应按最佳次序排列；
f.照明应适当，使视觉满意、舒适；
g.工作台和作业的高度要适宜，应使工作者坐或立时都感到方便、舒适；
h.工作椅的式样和座椅的高度要适宜，应可使工作者保持良好姿势。
3）工具、设备的设计原则：
a.尽量解除手的动作，用夹具或脚踏工具代替；
b.倘有可能，应将两种以上的工具组合成一种多功能的工具；
c.工具、物料尽可能预先放在规定的位置；
d.每个手指都进行特定的动作时，应按其固有的能力分工；
e.设计手柄时应使之与手的接触面尽量大；
f.机器上的杠杆、手轮及其他操作件的位置和机构的设计，要能做到使操作者极少变动姿势时就能以最高的效率操作。
本文主要采用上述原则中工作地布置原则和工具、设备的设计原则应用在焊接产能改善中。
2.2.2作业测定[14]
作业测定：
又称工作衡量，是运用各种技术来确定合格工人按照规定的作业标准，完成某项工作所需时间的过程。
所谓合格的工人，必须具备必要的身体素质、智力水平和教育程度，并具备必要的技能和知识，接受过某项工作特定方法的完全训练，能独立完成所从事的工作，并在安全、质量和数量方面达到令人满意的水平。
按照规定的作业标准是指工人按照经过方法研究后制定的标准的工艺方法和科学合理的操作程序完成作业。
此外，还应使生产现场的设备、工位器具、材料、作业环境、人的动作等方面达到标准作业要求的状态。
作业测定的直接目的是科学制定合格工人按对顶作业标准完成某项作业所需的标准时间，但这不是唯一和最终的目标。
通过制定和贯彻作业标准时间、促使生产者充分有效利用工作时间，减少无效时间，最大限度地提高劳动生产率，才是作业测定所追求的目标。
2.3秒表时间研究[14]
秒表时间研究：
也称直接时间研究—密集抽样。
他是在一段时间内运用秒表或电子计时器对操作者的作业执行情况进行直接、连续地观测，把工作时间和有关工作的其他参数，以及与标准概念相比较的对执行情况的评价等数据，一起记录下来，并结合组织所指定的宽放政策，来确定操作者完成某项工作所需的标准时间的方法。
秒表时间研究的特点：
采用抽样技术进行研究。
它是按随机的原则，抽选总体中的部分单位进行抽查，以腿短总体的有关数据的方法。
秒表时间研究是以生产过程中的工序为研究对象，在一段时间内，按照预定的观测次数利用秒表连续不断地测量操作者的作业，然后以此为依据计算该作业的标准时间。
由于观测的时间是限定的，而且是连续观察的，所以是密集型抽样。
由于测定时间的选择完全是随机的，无任何主观意图的影响，因此观测结果应具有充分的代表性，且计算结果比较可靠。
2.5设施规划布置与设计[15]
对系统（工厂、医院、学校、商店等进行具体的规划设计，包括选址、平面布置、物流分析、物料搬运方法与设备选择
升级会员 