基础工业工程课程设计.doc

《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:114120301
学号：
姓名：
指导教师：
提交时间:2016.11.28
一、装配线概况
本课程设计研究的是一级蜗轮蜗杆减速器的装配过程。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。一级蜗轮蜗杆减速器的装配结构图如图1所示,BOM（Bill of Materials)表如表1所示.
图1减速器装配结构图
表1减速器BOM表
产品名称
一级蜗轮蜗杆减速器
设计日期
2010—8
层次
零件编号
零件名称
数量/产品
自制或外购
0
01000
蜗轮蜗杆减速器
1
自制
1
00110
箱盖
1
外购
1
00120
箱座
1
外购
1
00130
轴
1
外购
1
00140
端盖(右、后）
2
外购
1
00150
端盖（左）
1
外购
2
00210
垫圈
3
外购
2
00220
注油塞
1
外购
2
00230
大螺栓
4
外购
2
00240
小螺栓
12
外购
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。
一级蜗轮蜗杆减速器的装配主要包括右端盖的安装、左端盖的安装、轴的安装、箱盖的安装、后箱盖的安装、注油塞安装等工序组成。在该装配线上共有6个工位，实际生产流程及各工位操作内容如图2所示.
图2 减速器装配流程
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6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,除工位1、工位2和工位3基本符合生产节拍以外，其余各工位均远小于生产节拍，其中，工位4、工位5和工位6的标准时间分别为53s、56s、30s远小于其他各个工位，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—61。52%=38。48％
由以上计算可知，在生产过程中，有38.48％的时间由于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106s，不平衡最大时间损失非常大,该生产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)
1
A
安装垫圈和右端盖
10
106
B
拧紧相应的三颗小螺栓
96
2
C
安装垫圈和左端盖
21
136
D
扭紧左端盖对应的三颗小螺栓
115
3
E
安装轴
15
121
F
扭紧前端盖对应的两颗小螺栓
106
4
G
安装箱盖
4
53
H
扭紧箱盖对应的四颗大螺栓
49
5
I
安装垫圈和后端盖
3
56
J
扭紧后端盖对应的三颗小螺栓
53
6
K
扭紧前端盖所剩的一颗小螺栓
22
30
L
扭紧注油塞
8
合计
502
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.
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4、5、6操作分析
工位4、5、6所用时间相对很短，能力过剩.工人的任务量相对其他工序小很多.工序总用时中等待时间过长，即这3个工位的操作工人大部分时间是在等待.
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，充分利用现有资源提高生产能力，将工位4、工位5、工位6的作业合并为新的工位4的基本作业，从而形成新的工位作业分配表，如表3所示。
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）
1
A
安装垫圈和右端盖
10
106
B
拧紧相应的三颗小螺栓
96
2
C
安装垫圈和左端盖
21
136
D
扭紧左端盖对应的三颗小螺栓
115
3

E
安装轴
15
121
F
扭紧前端盖对应的两颗小螺栓
106
4

G
安装箱盖
4
139
H
扭紧箱盖对应的四颗大螺栓
49
I
安装垫圈和后端盖
3
J
扭紧后端盖对应的三颗小螺栓
53
K
扭紧前端盖所剩的一颗小螺栓
22
L
扭紧注油塞
8
合计

502
3、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：
① 生产成本方面
将生产能力明显过剩的原工位4、5、6合并在一起，从而，取消了原工位5和原工位6，减少两个工位，从而减少两名工人,节约了人工成本.
② 时间研究方面
对改善后的各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。
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，大部分工位操作时间相差不大。工位4的操作时间相对较长，有待进行进一步优化。
③生产线平衡方面
生产不平衡最大时间损失:
TMax—TM1in=139-106=33（s）
生产不平衡损失率=1—平衡率=1—90。29％=9。71%
由以上计算可知，经过第一次优化，生产线不平衡最大时间损失由106s降低到33s，生产线平衡率由61。52％提高到90。29%，生产节拍由136s略增到139s，但减少了两个工位，节省了人工成本.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4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4进行动作时间分析。
1、操作分析
我们利用工位4的影像资料进行分析，发现在扭紧后端盖对应的3颗小螺栓的操作时，操作者一直保持一只手操作，另一只手持住箱底的操作状态（如图6所示）,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排时法对扭紧小螺母的操作进行动作因素分析，如表4所示。
图6 扭紧小螺母操作
表4 工位4的动作因素分析
作业内容：拧紧3个小螺栓
工
作
地
布
置
图

工位序号:4
定员：1
操作者：
MOD数：213 时间:27.477s
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
伸手到箱座
M3G1
3
12
3
M3G1
伸手取小螺栓
持住
H
3
9
3
M3P0
拿到身前
持住
H
3
21
3
M2P5
插到端盖留孔位
持住
H
3
6
3
M1P0M1G0
旋转螺栓
持住
H
3
48
3
（M1P0M1G0)＊8
继续旋转8次螺栓
持住
H
3
12
3
M3G1
伸手取扳手
持住
H
3
9
3
M3P0
拿到身前
持住
H
3
21
3
M2P5
契合螺栓尾部
持住
H
3
15
3
M2G1M2P0
旋转螺栓
持住
H
3
60
3
(M2G1M2P0）＊4
旋转4次，拧紧螺栓
合计

213

由表4不难看出，在整个螺栓的操作中,时间浪费相当严重。左手一直保持持住箱座等待的状态，右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，之所以左手要一直保持持住箱座的状态，是由于箱座没有固定，必须要左手进行人工固定，便于右手在箱座上进行安装操作。所以我们选用一个支架，来代替左手固定箱座,从而使左手解脱出来帮助右手进行组装操作，改善后的动作因素分析见表5。
表5改善后的动作因素分析
作业内容：拧紧3个小螺栓
工
作
地
布
置
图

工位序号：4
定员：1
操作者：
MOD数：174 时间：24。768s
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
伸手去取箱座
M3G1
1
12
3
M3G1
伸手取小螺栓
放到支架上
M3P0
1
9
3
M3P0
拿到身前
伸手去取扳手
M3G1
1
21
3
M2P5
插到端盖留孔位
把扳手放在身前
M2P0
1
6
3
M1P0M1G0
旋转螺栓
用扳手契合螺栓尾部
M2P5
3
21
3
BD
等待
旋转螺栓
M2G1M2P0
3
15
3
BD
等待
旋转6次,扭紧螺栓
（M2G1M2P0）*6
3
90
3
BD
等待
合计

174

改善后，MOD值由213减少为174，操作时间由27.477s降低到22.446s，减少了5。031 s.双手同时进行相同的操作，协调性强，操作效率高。工位4的整体操作时间也从139s减少为133.969s,不再是瓶颈环节,任务时间总和由502s变为496。969s。
生产不平衡最大时间损失:
T=TMax—TMin=136-106=30
生产不平衡损失率=1-平衡率=1-91。35%=8。65％
经过第二次优化，生产线不平衡最大时间损失由33s降低到30s，生产线平衡率由90。29％提高到91.35％，生产节拍由139s降低到136s。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极大改善，日产量也相对提高。
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教
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106s减少到30s，生产平衡率由61.52％提高到91.35％，增长了29。83％,日产量得到显著提高.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。.