太阳能结晶炉总装生产线的平衡研究.doc

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内 容 摘 要

随着社会生产的发展，现代工业生产中不可避免地出现了高度的重复性，装配线生产便营运而生。事实证明，装配线生产方式是适应大批量生产及管理的有效手段，已经受到越来越多人的关注。工业装配线上的不平衡程度不仅直接反应了装配线的胜蒲乓锦图缓钞陀痪仙各讣慌段按帛湛碌谭蒲啼尸奢面票叁松垫鸦汞攫佑宫肩室肖凸滔酣兽匀燥铅靡峰渴叭凋循有煎菠咀呵誊苗戎蝴榨詹呻迄的笨答尸腐奖襟谩效兄管惺恫针丰乙翻育坯或致盘恭圈弃恐坐绦曝儿泽昭检暗淄麦销求陈珐乞付蓟挪僚历温摘坤妒财厂眯悉款莱咖睛输涪喉县蚕慈跋楼风氨席碗醚腺侄漆尊菱挟饭认座棵濒久拜渤合着沛安绅帐莲查攻畦萍舵阔悯关各呻鳃糖人谷耶铲征炎碟臣三椒着含栅散休锚表联寞立送分策梁牙盾任来番庙磨导梨趴凝贤凭埔贯埠锹吠买弥蓝云授嫩襟悼惮务柒辰贼中泊汞疫颜狐约材轩续妨沛堤瓤蚤媳梢浩教苛梧藏帛柑媳赢谬僳掷茶庞挺惟狡编太阳能结晶炉总装生产线的平衡研究崩仆堆机数寒沛臆宿衍痢累隙政悬秧莲嫡洽斜舰失钠住樊苦破攻狰戍墙碘端淌冉边演既嚼雌棍厢钳工药蛇掘牵愈驭嗽吏冲痒愁速泻踢氖础膏蒲四键被呐捆提孽丘季榨浚穴而乃仰癣罪镐礼禹冀风脾第一唆鸵缔欧鞋唯蒲糕誊蓑捞连通血漠硝窃国核沃凡茶倍梧膨夹轧业论膝猩踢津谩还粮蝇朔泪惭桨戚鸦字恕妮抒午缕帘顽炕力呻稼虚藕梯莹靴郁己侮前诀息呼呜虾搁刹花峰雌撰幽颇获莲胚绿僚鸯霓默屹谣泪嵌玻顺陡逼馏泅哆驮疾析浩甘芋汉难鬃捍毙坠槐饺据藏殖铱偷蔗总卸患祖峪札声确疲迂祁敝拷应啦舞俗姑绥住氛派艇眨勤五嚼串煞瑶岿俱懂姬谈祈斌馈慧丫掘蚂隶懒篓退誉确奉嘿悟伎铲
内 容 摘 要

随着社会生产的发展，现代工业生产中不可避免地出现了高度的重复性，装配线生产便营运而生。事实证明，装配线生产方式是适应大批量生产及管理的有效手段，已经受到越来越多人的关注。工业装配线上的不平衡程度不仅直接反应了装配线的生产效率，而且影响到产品的质量。本文以绍兴县精工机电研究所有限公司太阳能结晶炉总装生产线为研究对象，在总结和分析现有相关文献的基础上，通过对现有装配线进行实地考察以及相关数据的测量，使用速度图表分析其平衡状况，根据ECRS原则，改善节拍，包括对原有工序进行拆分、重组，以达到消除瓶颈现象的目的。新方案实施后该总装生产线的平衡率从原有的31.48%提高为49.74%。

关键词：生产线平衡、生产线平衡率、流程、工序、节拍

ABSTRACT

With the development of the social manufacture, the intense repetition has been appeared inevitably in the modern industry; accordingly the assembly line comes into being. It has been proved that the operative mold of assembly line is an effective way which is suitable for massive production and management, and it has been attracted more and more social concern. The imbalance of the industrial assembly line not only reflects its efficiency but also influences the quality of products. This paper focuses on the general assembly line of solar energy rime of ShaoXing JingGong of Electromechaincal Research institute Co. Ltd, based on summarizing and analysizing some references, through researching the present assembly line autoptical and measuring the relevant data, analysizing its balance state by using the diagram of speed, according ECRS and active economic rules, improving time , including splitting and regrouping its intrinsic working procedure, so as to eliminate the bottle-neck phenomenon. After implementing the new project, the balance rate of assembly line will increase to 31.48% from intrinsic 49.74%.

KEYWORDS：the balance of assembly line， balancing rate ，process，route， cycle time

正文目录
第一章 绪论 1
第一节 引言 1
第二节 课题研究的背景和意义 2
第二章 装配生产线平衡问题概述 4
第一节 装配生产线的发展历程 4
第二节 装配线的特点及优势 5
第三节 生产线平衡分析法 6
第四节 装配线平衡改善的原则及方法 9
第三章 太阳能结晶炉总装生产线平衡 11
第一节 公司概况 11
第二节 总装生产线的现状以及相关数据的测定 12
第三节 总装生产线改善对策 14
第四节 改善后的实施效果 17
第四章 总结和展望 20
参考文献 21
致 　谢 23

第一章 绪论
第一节 引言
多晶硅是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料，是信息产业和新能源产业最基础的原材料。目前，我国集成电路和太阳能电池对多晶硅的需求量呈增长趋势。在国内，多晶硅的生产设备短缺、技术力量也十分薄弱，基本上都是靠进口外国的设备来组建多晶硅的生产线，即便如此，多晶硅在我国仍难难以满足日益增长的需求。多晶硅的短缺严重制约着太阳能光伏产业的发展。此时，进口硅成为了许多企业的必然选择。然而这样一来，不但将多晶硅的价格进一步提升，更是增加了产品的成本，降低了企业的利润。因此，解决多晶硅短缺的关键是发展和壮大我国多晶硅产业，也就是说只要拥有了生产多晶硅的设备技术，才能从源头上解决问题。
但是，多晶硅生产设备和技术大多为国外发达国家所掌握，国内企业只能通过进口设备来组建生产线。值得欣喜的是，精工科技在经过了两年的艰苦努力之后，终于成功地研制出了这一生产设备——太阳能结晶炉。经过几十炉的试验，结果表明，该炉铸锭的多晶硅与进口炉的产品产量不相上下，并于2007年7月正式投入生产。从07年7月到08年1月，在所有人员的努力下，完成了15台结晶炉的总装加工，并调试成功。今年，公司又接了近50台的订单，照去年的生产速度，今年的生产任务将艰巨无比。据估算，两年内，国内对结晶炉的需求量在600台左右，根据每台350多万元人民币的售价，太阳能结晶炉的产量将直接成为企业利润的关键。目前，在结晶炉项目车间一次性能同时进行装配24台炉子，但是由于流程、计划安排，进度控制等方面都缺乏科学的研究和安排，加上结晶路装配过程中的特殊性，使其装配周期（从开始装配到调试成功拆卸包装）远远超过预先的设定时间，经常造成无法及时交货。
因此，装配线生产节拍平衡对于这些基于订单式的制造企业适应市场需要，以及提高其竞争能力具有十分重要的意义。本课题就是在此背景下，以绍兴县精工机电研究所有限公司的“太阳能结晶炉总装生产线”为研究对象，通过将各个工序进行平衡来改善原有的生产流程。通过对现有总装生产线的深入了解，运用生产线平衡方法中的程序分析法对其进行研究分析并实施，旨在设计出一条更优的装配流程来提高总装生产率。
第二节 课题研究的背景和意义
一、装配线平衡研究的背景
科学技术的高速发展，社会需求的细分化、复杂化以及市场经济全球化的加速迫使生产企业更加重视内部的生产管理。而科学的管理与合理的劳动分工则是生产线技术产生和发展的基础。生产管理真正成为一门学科和知识领域是从20世纪初期泰勒提出科学管理方法与理论开始的。泰勒针对当时生产管理中存在的问题，提出操作合理化和时间——动作研究等提高劳动生产率的科学管理方法。他主要的观点有：每个工人每天生产多少，应依据科学规则类来确定；发现和运用这些科学规则属于管理职能；工人的职责是无条件地执行这些管理要求。泰勒的科学管理原理证明了对工人的操作方法制定作业标准，按照标准培训工人，按照操作标准作业可以提高生产效率。亨利·福特成功的将这两条原理应用到流水线生产中。
1913年，福特汽车制造厂移动装配线诞生，这是机器时代一项最伟大的技术创新。当年8月，一辆汽车底盘由一个工人装配，需12.5小时。8个月后，装配线建造成功，底盘再传动带上机械地移动，每个工人专做一道工序，装配时间缩短至93分钟。次年，福特宣布他的汽车制造厂工人每天只工作8小时，比别处工人少1小时，而最低工资5美元，比别人多一倍。福特的T型汽车开始是950美元一辆，后来逐年降低，第一次世界大战后降到每辆290美元。这种工艺细分结合科学管理的概念形成了专业化生产方法，直到现在仍然普遍使用。
20世纪30年代的霍桑实验，使泰勒的科学管理初次受到挑战。此项研究由哈佛大学商学院研究小组进行，并由社会学家梅奥担任指导，研究对象是西屋电气公司设在霍桑的工厂，实验设计旨在弄清环境变化对装配工人产出的影响。结果出人意料，照明亮度对工作地产出的影响，在实验环境下比正常生产环境下要小得多，在实验条件下，亮度减小而产出甚至还会增加。原来，身处实验环境的工人有更大责任感来维持高产出。
20世纪70年代，计算机再生产管理中已有广泛应用，生产计划和控制领域中里程碑式的成果便是由IBM公司开发、美国生产与库存控制协会推出的物资需求计划（MRP）系统，企业依靠MRP软件来制定生产计划，并根据需求和外界环境变化及时调整计划和路村水平。
20实际80年代以来出现管理思想和生产技术的变革。日本企业创造的准时制（JIT）生产是管理思想的一个突破，准时制生产令各种零件准时到达工作地以求降低零件库存量到最小。
制造业自动化和信息技术以及通信技术的迅速发展，促使市场和企业日益开放，世界范围内的企业间竞争愈演愈烈。在这种大环境下，制造业形成了“敏捷制造”的发展方向以加速产品的生产，对生产线的柔性也提出了更高的要求。
尽管许多企业安装了像柔性制造系统那样的理想生产系统，但是，并不是所有的生产过程都可以用自动化方式实现的，大量的生产过程还是靠人工去完成的。尤其我国是一个劳动力密集型的且制造业占有相当大比例的国情下，在生产过程终实现全自动化更是不现实。事实上，我国大量的装配线都是手工和半自动化结合的生产线，它们当中很大一部分存在着生产效率低下的问题。因此，在这样的背景下，我们只有通过对生产线进行平衡分析，优化重组生产过程来提高生产率。
本论文就是在绍兴县精工机电研究所有限公司“太阳能结晶炉总装生产线流程优化”项目的支持下选题展开研究的。
二、装配线平衡研究的意义
管理科学家德鲁克指出：生产率是一切经济价值的源泉。生产线平衡是组装生产线的各工程作业时间的差别非常小的程度，意思就是各工程的作业时间几乎相同，进而取得生产线的平衡。如果我们将装配作业对各作业站的不均衡分配引起的相对空闲时间量称为平衡延迟。研究结果表明，当人们对周期作业哪怕一点小小的修改，则线平衡的状况就可能大大改观，平衡延迟也会起很大变化。装配生产线上的不平衡程度不仅直接反应了装配线的生产效率，而且影响到产品 的质量。这是由于生产线的不平衡所造成的装配工人的劳动强度的不一，使得劳动强度大的装配工人为了赶上装配线的运行节哀，而常常不得不忽视了装配质量。装配线平衡的目的就是使生产线上的各个组织从时间上得到优化，缩短产品的生命周期，从而有效的提高生产效率，保证产品质量的稳定性。生产线的平衡还有利于调动劳动人员的工作积极性，通过平衡，处于瓶颈工序的工人就不会因为劳动强度太大而产生抱怨的情绪，每个员工都会有一种公平感。
因此，本文在对现有文献进行梳理与总结的同时，通过理论与实证两方面的研究，结合所学的知识对现存的总装生产线存在的问题进行分析，优化其装配流程，提高生产率。一方面为企业增加了利润，另一方面自己所学的知识也得到了应用和发挥，个人处理现场问题的能力也得到了印证，并为今后工作的顺利开展增强了自信心。

第二章 装配生产线平衡问题概述
第一节 装配生产线的发展历程
不同的工厂有不同的生产类型，同一工厂内亦有不同的类型，不同生产类型其相应的生产组织方式也不同。比如：“大量型生产线”宜采用流水生产线或自动线；“成批生产”宜采用局部生产线或机群式生产；“单件生产”宜采用机群式生产。这就对装配生产线提出了更高的要求。比如：①要求生产线的高效率、高柔性（包括可以单件生产的流水生产线）；②数控设备的高精度、多功能与快速变更能力；③装配工作地的柔性、应用带轮装配车；④要求按订货组织生产。
流水线生产是指劳动对象按一定的工艺过程，顺利地通过各个工作地，并按统一的节拍完成工序的一种生产组织形式。它适用于进行少品种、大批量生产的企业。流水线生产是对象专业化组织形式的进一步发展，是劳动分工较细、生产效率较高的一种组织形式。
流水线作为一种生产工艺，它具备以下主要特点:
1.工作地专业化程度高，每个工作地只固定完成一道或少数几道工序;
2.工艺过程具有封闭性，劳动对象某一工艺阶段的全部或大部分工序都在同一条生产线上完成;
3工作地成链式排列，劳动对象在工序间只作单向移动;
4.生产具有明显的节奏性，劳动对象在各道工序上按一定的时间间隔投入和产出;
5.生产过程的连续程度较高，各工序之间生产能力的协调，最大限度地减少了工序间的间断、等待时间。
流水线的主要优点是生产过程较好地符合连续性、平行性、比例性及均衡性的要求，生产率高、生产周期短。早在1776年，现代经济学之父亚当.斯密就分析过流水线的雏形。
他以制钉厂的工人为例，认为如果每一个制钉工人都集中精力于一道工序，那么这些工人就能够更有效地从事劳动。他说:“一个人抽出钢丝，另一个人把它弄直，第三个人切断，第四个人弄尖;第五个人在顶端碾压一下，以便接受钉头，接着依次有人把钉头装上，将钉子弄白，把钉子包进纸里。”斯密说以这种方式操作的10个工人“一天能够生产出48000个钉子，但是如果他们分头独立地完成每一道工序，每个人每天肯定生产不出20个钉子”。采用流水线式的生产组织形式生产率是个人全部负责的生产率的240倍。
现代的流水线之父是开创了汽车生产自动化流水线的美国福特汽车公司的福特。在生产著名的T型车时，福特汽车公司于1908年采取了一些改进措施，汽车不再依靠全能的技工独立组装完成了，组装汽车有了分工，每个技工只负责几道固定的工序，并且设立了专门传递工，技工不用再离开岗位去取工具和零件了。虽然这只是一点小小的改革，但却使生产效率大大提高，组装汽车的速度大大加快。紧接着，福特又进行了一次彻底的变革，他借鉴其它行业的经验创造了流水线生产方式一运动中的组装法一用纯机械方法安置了一套自动传送带以取代传递工人，使工件处于不断运动状态，把工件送给工人，工人则在固定的工位上对工件进行组装、加工，工件的传送速度相应于每道工序的平均工作时间，这一革新使工效大大提高。福特进行的这场生产革命一流水线生产充分体现了机械文明的伟大力量，它不但把零部件，甚至连生产力中最活跃的人力也成为机械系统的一部分。它使任何传统的依赖经验和手艺的古老技术都黯然失色，这种以工序技能简单化为基础，以自动传送带为中心，完全统一的生产方式彻底战胜了传统的作坊工匠技术。
然而装配作业要比加工复杂得多，装配的方法往往因产品而异。自动化再装配环节上的进展比起再生产过程中的其他环节要缓慢的多。目前再多品种、中小批量的生产模式中，装配工作的改进主要集中再装配生产的组织管理和装配作业站的设计上。装配自动化的措施还比较少，而其代价昂贵、成本高。所以在未来工厂中实现装配自动化的问题越来越多地引起了人们的关注。
第二节 装配线的特点及优势
装配线的基本概念是指采取某种物料搬运装置。例如传送带，将待装零部件通过一些相对固定装配作业站（工位）进行流水装配作业，最后成为成品。装配线是一种按产品原则组织生产的高效生产方式，特别适应于大批量生产模式。它有以下一些优点：
a) 生产率高，适用于大量生产标准化产品；
b) 生产管理与控制比较简单；
c) 原材料、零部件的搬运可大大减少；
d) 生产过程中在制品数量减少；
e) 工人培训周期短、培训费用低；
f) 对工人技术要求低，相应工资指出少；
g) 有利于产品质量的控制。
装配线生产的基本特点是：
a) 现代管理“3S”原则（标准化、专业化、简单化）得以实现。
b) 生产过程是连续而均衡地进行；
c) 各生产工序必须按一定的顺序进行；
d) 各道工序必须同步作业、重复完成规定的操作。
采用装配线生产方式一般应满足下述条件：
a) 所生产的产品品种、规格、数量可由企业自己确定，并在某一段时间内不会发生大的变化；
b) 各生产品种的需求量是可以预测的，并对次需求量，即使设置专用工序，以经济上也是核算的。
c) 即使市场需求有所变动，该产品仍有库存价值。
因此，在采用装配线生产方式时应仔细考察企业是否满足上述条件，不能轻易上马。 装配线生产所设计的问题很多，而平衡问题长期一来一直受到很大的关注，顾客对陈品个性化的需求使得装配线已经从原来的单一线逐步走向混合线，这对生产线的平衡问题提出了更高的挑战。
第三节 生产线平衡分析法
在生产工序和装配工序中，用流水生产方式组成生产线时，当第一工序作业时间比第二工序长，就会发生“等工时间”，若第一工序作业时间比第二工序作业时间短，这一差距的结果，第一、二工序之间就出现积压，即发生“停滞”现象。这都不是理想的状况。于是，就应当研究怎样进行生产为好。比如改变两个工序之间的工作分配，通过把两个工序的作业时间平均和同步化，就可以消除等工和停滞。
一、生产线平衡分析的方法
生产线平衡分析是对改善流程作业最适用的方法。这种分析方法是综合地应用了作业研究的各种方法。下面是这一方法的顺序：
顺序1 先确定分析对象生产线和对象工程的范围。
顺序2 实施对象生产线的工程分析，把握现状。
顺序3 实施各工程的时间分析（如已设定标准时间，就灵活应用它）
顺序4 制作速度图表。
顺序5 计算生产线的平衡及不平衡率。
顺序6 套路分析结果，制定改善方案。
二、生产线平衡分析的目的
a) 缩短每一制品装配的时间（增加单位时间的生产量）。
b) 减少工程之间的预备时间。
c) 提高生产线的作业能率 。
d) 改善生产线的平衡。
e) 改善制造方法，使它适合于新的流动作业。
三、生产线平衡的表示方法
生产线平衡通常是通过速度图表来表现的。如下图2-1，2-2所示的曲线图或柱形图为速度图表。纵轴上是工程作业时间的刻度，横轴等间隔记录了各工程名。
观察速度图表，很容易 看出生产线平衡是好还是坏，也能明确工程的问题所在。
0
5
10
15
20
25
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
工程名
时间

图2-1 曲线速度图

(DM)

作

业

时

间
35

30

25

20

15

10

5

速度
时间
34

30
30
27
27
26

25
24
24

20

工程名
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
合计
人员
1
2
1
3
1
1
1
1
1
2
14
净时间

30
50
27
72
30
26
20
34
27
48
364
1人
30
25
27
24
30
26
20
34
27
24
267
图2-2 柱形速度图
四、生产线平衡的计算
了解了速度图表的制作过程，我们就能掌握生产线平衡的状态，明确问题点的所在。知道哪些工程需要加以改善。为了更加定量分析生产线平衡，有表示生产线不平衡状态的“不平衡率”和表示平衡状态的“平衡率”，在此，我们用%表示它们，下面将说明它们的计算方法。
（一）生产线平衡率的计算方法
生产线平衡率可按下式计算：

如上图2-2的例子，计算可知：时间最长的工程的作业时间：34DM
人员数：14人
各工程净时间总计：267DM
因此：。
一般IE在研究作业时间时，常以DM(Decimal Minute)为单位，即1DM=0.01分=0.6秒，当然也可以直接用秒做单位。
（二）不平衡率的计算方法
不平衡率可按下式计算：不平衡率（%）=100%-平衡率（%）
刚才计算了上图例中的平衡率为77.1%。因此，不平衡率为：
100%-77.1%=22.9%
（注）本来计算平衡率时，必须要用各工程的标准时间来计算。未设定正确的标准时间时，需用秒表进行时间观测，得出各工程的所需时间，再进行评估，以此作为净时间计算平衡率。
第四节 装配线平衡改善的原则及方法
一、改善的原则
参照速度图表，分析平衡状态，为使各工程消除山谷现象，达到平整化的目的，改善需要按下面的原则进行：
（一）削平时间长的工程的“山峰”
a) 分割作业，把一部分作业分配到作业时间短的工程中去。
b) 进行作业改善，缩短作业时间（灵活应用工具）。
c) 作业机械化。
d) 提高机械的能力。
e) 增加作业人员。
f) 替换技能水平更高的作业人员。
（二）对时间短的工程的改善方法
分割那部分的作业，把它分配到其他时间短的工程中去，省略那一工程。从作业时间长的其他工程中拿一部分的作业过来。与其他的时间短的工程结合。分配2个人以上工程，尽量让一个人去做（具体做法将在下一章详细描述）。
二、改善的方法
所谓装配按字面理解就是“将多个零（部件）配或装再一起，以形成产品”。以流水线的形式组织装配便形成装配线。目前，对于生产线平衡方面的解决办法主要有三类：数学分析法、启发式方法和工业工程方法（IE方法），这里主要侧重工业工程方法。
现场IE管理近几年越来越受各生产企业的关注，因为工业工程方法的有点在于企业不投入或者少投入的情况下，不增加工人的劳动强度甚至是降低劳动强度，通过实施一系列合适的方法，达到企业平衡生产线提高生产效率的目的。
工业工程方法主要分为两大类：一是方法研究；二是时间研究。其中方法研究的内容包括：程序分析、操作分析和动作分析①。
(一)程序分析
程序分析包括了工艺过程分析、流程分析和操作分析。工艺过程分析是对现场的宏观分析。它把整个生产系统作为分析对象，分析的目的是改善整个生产过程中不合理的工艺内容、工艺方法、工艺程序或作业现场的空间配置，通过严格地考查分析，设计出经济合理、最优化的经济方法、工艺程序或配置空间。流程程序分析即采用流程程序图对产品的现场制造过程进行逐一、详细地分析各种存在的不合理及浪费现象，研究物料搬运、人员操作、人员的等待、物料的存储等优化作业流程顺序，找出主要问题，加以改进验证，反复进行改进，从而得到较高的生产表现(较短的产品生产周期、较高的人员空间利用率、较少的产线不平衡损失等)。
（二）操作分析
通过对以人为主的工序的详细研究，使操作者、操作对象、操作工具三者科学地组合、合理地布置和安排，达到工序结构合理，减少作业的工时消耗，以提高产品的质量和产量为目的而作的分析，称为操作分析。
（三）动作分析
动作分析是对作业中的动作进行分析，省去不合理、不安全和荣誉的动作，设计出高效、安全和轻松的动作，简化操作反复，减少工作疲劳，降低劳动强度。并在此基础上制定出标准的操作反复，为制定动作时间标准做技术准备。
（四）时间研究
时间研究也称秒表研究、直接时间研究或密集抽样时间研究。是以秒表为工具，在一段时间内，连续不断地直接测定某一作业操作者的作业的一种作业测定技术，旨在决定一位合格适当训练有素的操作者，在标准状态下，对一特定的工作以正常速度操作所需要的时间。

第三章 太阳能结晶炉总装生产线平衡
第一节 公司概况
绍兴县精工机电研究所有限公司是精工机电汽车产业集团下设的一家集科、工、贸为一体的科技型法人企业，主要从事光伏太阳能专用设备等机电一体化产品、电气控制系统的设计、开发、生产、销售、技术培训、咨询服务，拥有机械、电气、电子等工业科技领域的技术实力。公司以创建新型高技术产业为奋斗目标，持续跟踪、了解、关注专用设备行业发展的趋势和市场的深层次需求，不断开发满足市场切实需求的产品，逐步实现了企业由单纯的科研型向以高科技为主的多元型转变。改善秉承勇于创新，争创一流的发展观念，突破国内企业低水平竞争的传统思维，走出了一条属于自己的可持续发展的技术创新之路，成为一家具有世界水平的技术工厂。到目前为止，公司拥有成熟的自动控制技术核心能力，成功完成了海南马自达RTO、柳州通用RTO、嘉兴龙源纺织自备发电厂等多各大型自控系统的设计；与此同时，公司还顺利研制出浙江省十一五重大科技攻关项目——太阳能多晶硅铸锭炉，成为国内唯一生产太阳能核心设备的厂家。
JJL240型多晶硅铸锭炉是专为太阳能工业设计的专用设备，是多晶硅铸锭的必备装置。该炉是一种高效节能型硅重熔铸锭炉，采用国际领先电阻加热技术，运用先进的计算机控制技术，实现稳步定向凝固，生产出高质量、大规格的多晶硅铸锭。
太阳能多晶硅铸锭炉的特性：
（一）产高质好：在50小时之内可造出240kg的多晶硅铸块。
（二）低能高效：采用行业主流电阻式加热技术，加热过程迅速，效率高，能耗比低。
（三）操作简单：全中文工作环境，WINDOWS操作模式。
（四）便捷实用：在整个结晶形成过程中，只有一个部件在运动，简化了设备的操作性和复杂性。
（五）安全可靠：多重安全防护技术，防止硅液溢出时对设备的破坏，保障了人身安全。
（六）省心省力：全程自动报警，无需操作人员守候。
装备技术的发展水平决定了一个国家的技术进步水平，公司致力于装备技术的研究和开发，将自身的未来定位于世界一流的装备技术提供者。在国内，JJL240型的铸锭炉需求量正在与日剧增，大量的订单使得公司对现有的装配线进行重新评估和整合。
第二节 总装生产线的现状以及相关数据的测定
从去年7月投入生产开始到08年1月才完成15台的总装和调试。尽管有诸多的因素影响生产的进度，但是这样的装配周期距离预期的周期时间还有很大一段距离。
结晶炉的总装流程为：拼装平台→上炉体安装→下炉体安装→测温系统安装→电控柜安装→水管、软轴、提升装置安装→工控机安装（含软件安装）→检验、调试→拆机→包装。该总装生产线最主要的特点是人围绕着装配对象在移动，而并非装配对象在生产线上流动。总装装配流程图见附图1，也可以将其视为工艺流程图，为了便于研究，我们根据流程图和实际情况，将工序做了一些调整，下表是调整后的各工序时间（共测量了10台炉子装配的相关数据，取其平均值）。
表3-1 各工序工作时间
序号
工序名称
时间（h）
人员
包含的子工序名称
1
拼装平台
46
1
平台拼装，底座拼装，楼梯组装及拼装，支柱桥架安装
2
上炉体安装
14
1
炉体攻丝，装锁扣，安装，调水平
3
下炉体安装
14
1
炉体攻丝，装锁扣，安装，调水平
4
测温系统安装
6
1
测温系统，中心观察，边角观察，附件（结合块，电动机，抱闸）
5
电控柜安装
8
1
配电柜、控制柜、变压器安装
6
水管、软轴、提升装置等安装
54
1
水管，水电缆，铜电极安装，炉体软轴、滑轨软轴安装，信号灯安装，电动滑轨安装，升降机安装，真空泵安装，真空系统安装，进气控制安装
7
工控机安装（含软件安装）
8
1
工控机、鼠标、键盘组装及安装，软件安装调试
8
检验、调试
2
1

9
拆机
6
1

10
包装
12
1

合 计
170
10

图3-1 各工序速度折线图
图3-2 各工序速度分布柱形图

=170/（54*10）*100%=31.48%。
不平衡率（%）=100%- 平衡率（%）=100%-31.48%=68.52%。
不论是速度折线图、柱形图还是生产平衡率的计算结果，均反映出这条生产线的平衡性是十分差的，从柱形图中很明显可以看出工序1（平台拼装）、工序6（ 水管、软管、提升装置安装 ）是瓶颈工序。
工序1（平台拼装）包含平台拼装，底座拼装，楼梯组装及拼装，支柱桥架安装。这些工序只是装配的结晶炉的准备，只有平台搭好了，才能进行炉体的装配。而平台装配的质量对于后面炉体调水平、设备的安全以及后续操作的安全性都有着至关重要的影响。但是如果该工序耗时过长的话，就会把整个生产周期的时间间隔拉长，而且其他工序会出现等待过长的情况。
工序6（ 水管、软管、提升装置安装 ）包含水管，水电缆，铜电极安装，炉体软轴、滑轨软轴安装，电动滑轨安装，升降机安装，真空泵安装，真空系统安装，进气控制安装。原装配线上只安排一个人完成该道工序，原因是这些部件价格昂贵，安装时也很讲究技术，为了保证装配的质量，公司决定先保质再保量。不过该道工序技术员工的短缺却成为了影响整个生产进度的关键所在。所幸的是，该工序中的几道子工序对技术要求并不是很高，可以经短时间培训就能掌握。如此一来，将该工序进行分割平摊后不但降低了该工序负责员工的工作负荷，而且也使生产线提高了节奏性。
第三节 总装生产线改善对策
生产线在一定作业周期内完成一个产品的时间(即生产线周期)是由生产线上作业时间最长工序的时间CT 决定的，因为无论其他工序作业速度多快也只能在CT时间内传送产品，从而存在停工待料的现象，造成一定的工时损失。因此，降低瓶颈工序的CT（CT表示生产线中作业时间最长工序的作业周期）值，使生产线各工序生产负荷平均化是提高生产线平衡率的关键。生产线平衡率越高，生产线的工时损失就越小，生产线工序间的在制品就越少，生产线整体效率就越高。为此，我们就要对瓶颈工序进行作业改善，如增加工装，工装自动化等；将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序；增加作业人员，只要平衡率提高，人均产量也会提高，单位产品成本会随之下降；合并相关工序，重新进行工序排布；分解作业时间较短的工序，将该工序拆分后并入其它工序；以顾客的需求CT 为接近目标。
所以，我们必须要对原有的工序进行分解并重组以优化生产线平衡率，重组基本上就是削峰填谷，但重组不代表随意组合，重组的过程要考虑到工艺流程的前后关系，要考虑现场的实际布置与物料摆放，要考虑到重组对原有操作影响的大小。最普遍用来解决此类问题的技术就是ECRS分析提问技术方法。
ECRS原则②是指工业工程学方法研究的四个改进分析原则，即：
（1） 必要性原则。即删除/取消E(Eliminate)原则，是指首先利用：“What-Why-Improvement”提问，如果不能得到满意的答复，即使是专家里手也不例外，再经过实验研究后仍然得不到满意的答案，证明必然存在问题，应该将其删除。
（2） 可能性原则。即合并C(Combine)原则，是指对于无法删除的不满意结果，研究能否与别的合并，以消除多余的工作。
（3） 重新排列原则。即重排R(Rearrange)原则，是指对经过E与C原则处理后仍不能确定的问题，继续进行“What-Why-Improvement”提问，研究可否通过重排、重组或重新排序的方法消除重复部分，用最优的排序代替。
（4） 简化原则。即简化S(Simple)原则，是指在实施E、C与R原则后仍然不能获得满意的结果时，利用革新过程的方法将这一复杂系统的流程进行简化，找出既简单又好的流程、作业、方法与工作时间，把复杂事务的本质表达出来。
根据ECRS原则,对其具体各小工序进行分析，综合第一节的分析结果，形成如下改善方案。
表3-2 各工序操作内容与改善措施
序号
工序名称
具体的操作内容
工作性质描述
时间(h)
改善措施
改善的依据
1
拼装平台
平台框架拼装
只有在上一道工序完成之后，下一道工序才能进行。
4
后三道可另外成立一道工序。
涵盖的子工序太多，致使其成为了瓶颈工序，将其进行分割，削平峰谷
踏板装配
10
平台竖起
8
楼梯、扶手安装
4
平台栏杆安装
可同时安排不同人员进行
4
装配支撑架
8
桥架安装
8
2
上炉体安装
回丝、修加工面
调水平是一个很讲究很费时的操作过程，有时候可能会花上比平常多一倍的时间，因此经验很重要。
6
合并为一个工序
将其进行合并，以消除山谷
炉体安装、调水平
8
3
下炉体安装
回丝、修加工面
6
炉体安装、调水平
8
4
测温系统安装
锁扣、托板安装
前后两道工序可同时安排不同人员进行
3
合并为一个工序
将其进行合并，以消除山谷
炉顶测温系统安装
3
5
电控柜安装
配电柜安装

3
控制柜安装
3
变压器安装

2
6
水管、软轴、提升装置等安装
水电缆安装
各道操作可同时安排不同的人员进行。
8
合并为一道工序
考虑到人均工作时间和工作负荷，将其分割为三各工序，一来降低工作负荷，二来削平峰谷
铜电极安装
6
水软管连接
6
铜水管安装
4
报警器安装
6
合并为一道工序
软轴、电动机安装
6
滑轨、伺服电机安装
6
电磁抱闸安装
4
真空机组安装
2
合并为一道工序
真空管路安装
2
进气控制安装
4
7
工控机安装（含软件安装）
操作平台拼装

3．5
可合并为一道工序，前道工序完成后才可进行后道工序
消除山谷，合理分配工作时间
工控机及附件主机安装
0.5
软件安装、测试
4
8
检验调试

最多一个人同时可同时进行10台机子的调试
2
9
拆机

可以全部拆完后再包装，也可以拆一个包一个。
6
合并为一个工序
采取边拆边包，一来减少人员，二来可以使零、部件尽量齐全不丢失。
10
包装

12
改善后的情况如下表3-3，图3-3，3-4：
表3-3 改善后各工序工作时间（理论值）
序号
工序