PAGEVI基于仿真的某汽車零部件企業(yè)生產(chǎn)線分析與優(yōu)化【摘要】在現(xiàn)如今快速發(fā)展的工業(yè)環(huán)境中，企業(yè)大多會(huì)通過優(yōu)化生產(chǎn)線來適應(yīng)不斷變化的市場需求，這直接影響到企業(yè)的競爭力。本文以某汽車零部件制造企業(yè)生產(chǎn)線為研究對象，以Flexsim仿真技術(shù)為主線對生產(chǎn)線進(jìn)行分析，輔以工業(yè)工程方法以及精益生產(chǎn)管理知識(shí)。針對產(chǎn)能過剩、平衡率低等問題，分析生產(chǎn)線現(xiàn)狀和問題，結(jié)合多種理論對工藝流程、標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)進(jìn)行深入分析，對工位包含的工序進(jìn)行重新分配，根據(jù)生產(chǎn)線實(shí)際情況和改進(jìn)方案，利用Flexsim建立生產(chǎn)線仿真模型，對生產(chǎn)線的進(jìn)行分析與優(yōu)化。最終從工藝流程、動(dòng)作、人機(jī)協(xié)作等方面優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)減少生產(chǎn)過程浪費(fèi)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線平衡率與工位利用率的提高，產(chǎn)能可滿足需求產(chǎn)能的同時(shí)生產(chǎn)率下降13.%，工位數(shù)由11個(gè)減少至6個(gè)，生產(chǎn)線平衡率從61.43%提升到83.33%，生產(chǎn)線平滑系數(shù)從13.6下降到9.6?！娟P(guān)鍵詞】Flexsim，生產(chǎn)線優(yōu)化，精益生產(chǎn)，工業(yè)工程方法，生產(chǎn)線平衡Analysisandoptimizationofproductionlineofacertainautopartsenterprisebasedonsimulation【Abstract】Intoday'srapidlyevolvingindustrialenvironment,companiesoftenoptimizetheirproductionlinestoadapttotheever-changingmarketdemands,whichdirectlyimpactstheircompetitiveness.Thispaperfocusesonaproductionlineofanautomotivepartsmanufacturingcompany,usingFlexsimsimulationtechnologyasthemainanalyticalapproach,supplementedbyindustrialengineeringmethodsandleanproductionmanagementknowledge.Toaddressissuessuchasovercapacityandlowproductionlinebalancerates,thisstudyemploysindustrialengineeringmethodstothoroughlyanalyzethecurrentstateandexistingproblemsofthecompany'sproductionline.Itcombinesvarioustheoriestodeeplyexaminetheprocessflowandstandardworkinghours,redesignsworkunits,andestablishesaproductionlinesimulationmodelusingFlexsimsimulationtechnologytoanalyzeandoptimizetheproductionline.Ultimately,throughprocessoptimization,itaimstoreduceovercapacity,materialhandling,andwaitingtimeswhileimprovingtheproductionlinebalancerateandworkstationutilization.Theproductioncapacitycanmeetdemandwhilereducingproductivityby13.%,decreasingthenumberofworkstationsfrom11to6,increasingtheproductionlinebalanceratefrom61.43%to83.33%,andloweringtheproductionlinesmoothnesscoefficientfrom13.6to9.6.【KeyWords】Flexsim，ProductionLineOptimization，LeanProduction，IndustrialEngineeringMethods，LineBalancing目錄281901緒論 7181451.1研究背景及意義 7136491.1.1研究背景 7285521.1.2研究意義 785101.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7225901.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 8182451.2.2國外研究現(xiàn)狀 953261.3主要研究內(nèi)容 962171.4論文研究方案 10219581.4.1研究方法 10248151.4.2技術(shù)路線 10251592相關(guān)理論及方法 12278352.1精益生產(chǎn)理論 12320252.2工業(yè)工程方法 12274592.2.1程序分析 12306282.2.25W1H分析方法 12286272.2.3ECRS原則 1324362.3仿真分析技術(shù) 13264083企業(yè)生產(chǎn)線現(xiàn)狀與問題分析 14311743.1企業(yè)概況 14318043.1.1公司簡介 14202503.1.2左前橫向穩(wěn)定桿拉桿及球頭總成產(chǎn)品簡介 14277003.2生產(chǎn)線概況與工藝流程 1498463.2.1生產(chǎn)線概況 1427963.2.2工位流程 1530783.3生產(chǎn)線現(xiàn)狀分析 1612073.3.1生產(chǎn)線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)收集 16205673.3.2生產(chǎn)流程分析 1739173.3.3生產(chǎn)線產(chǎn)能分析 20256313.3.4生產(chǎn)線工位時(shí)間分析 2028123.4問題及原因分析 22222964生產(chǎn)線優(yōu)化改善方案的設(shè)計(jì) 23242184.1生產(chǎn)線優(yōu)化目標(biāo) 23150374.2基于工序同期化對生產(chǎn)線優(yōu)化 23275954.2.1生產(chǎn)流程優(yōu)化 23286544.2.2動(dòng)作分析優(yōu)化 2598684.2.3人-機(jī)作業(yè)分析優(yōu)化 26242674.3優(yōu)化后生產(chǎn)線平衡性分析 28292344.3.1生產(chǎn)線優(yōu)化設(shè)計(jì) 28210585企業(yè)生產(chǎn)線建模仿真與分析 31141355.1基于Flexsim的生產(chǎn)線仿真 31156465.1.1仿真參數(shù)設(shè)置 311345.1.2構(gòu)建產(chǎn)線仿真模型 3373355.2生產(chǎn)線仿真結(jié)果分析 3492625.2.1工位利用率 3433335.2.2產(chǎn)能狀況分析 3523204結(jié)論 371550參考文獻(xiàn) 38238致謝 40圖目錄TOC\h\z\t"題注"\c11726圖1.1技術(shù)路線圖 1117568圖3.1產(chǎn)品實(shí)物圖 1423118圖3.2生產(chǎn)線布局圖 1510242圖3.3工位流程圖 1531513圖3.4產(chǎn)能分析直方圖 2021486圖3.5作業(yè)單位時(shí)間分析直方圖 2132527圖3.6生產(chǎn)節(jié)拍分析直方圖 226393圖4.1產(chǎn)能優(yōu)化前后對比 291224圖4.2平衡率優(yōu)化前后對比 3012905圖4.3平衡損失率優(yōu)化前后對比 3015694圖4.4平滑系數(shù)優(yōu)化前后對比 3027764圖5.1運(yùn)行時(shí)間參數(shù)設(shè)置 313571圖5.2發(fā)生器參數(shù)設(shè)置 32339圖5.3處理器參數(shù)設(shè)置 3212686圖5.4暫存區(qū)參數(shù)設(shè)置 333062圖5.5吸收器參數(shù)設(shè)置 3323779圖5.6優(yōu)化前生產(chǎn)線模型 349571圖5.7優(yōu)化后生產(chǎn)線模型 3418175圖5.8優(yōu)化前工位利用率 3510757圖5.9優(yōu)化后工位利用率 3515828圖5.10優(yōu)化前產(chǎn)能 3620085圖5.11優(yōu)化后產(chǎn)能 36浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表目錄表目錄TOC\h\z\t"表樣式"\c21160表2.1七大浪費(fèi)類型 128839表2.2流程程序圖符號表 1215797表2.3“5W1H”提問分析表 1324315表2.4“ECRS”原則 1310538表3.1工位單次作業(yè)時(shí)間 1627972表3.2工位劃分表 1729429續(xù)表3.2工位劃分表 1832278表3.3生產(chǎn)線作業(yè)流程程序圖 184488表3.4工序數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 1923650表3.5生產(chǎn)線平衡率標(biāo)準(zhǔn)表 2216691表4.1搬運(yùn)工序提問分析表 23980表4.2等待工序提問分析表 2425892表4.3改善前工位1動(dòng)作分析表 254171表4.4改善后動(dòng)作分析表 25384表4.511號工位人-機(jī)作業(yè)分析（改善前） 2630227表4.611號工位人-機(jī)作業(yè)分析（改善后） 277991表4.7生產(chǎn)線優(yōu)化后工序表 2812516表5.1模型實(shí)體表 311緒論1.1研究背景及意義1.1.1研究背景在制造業(yè)競爭加劇的大環(huán)境下，中小型制造企業(yè)面臨前所未有的市場競爭壓力。為了應(yīng)對，企業(yè)急需利用現(xiàn)代化的管理工具和技術(shù)手段，提升生產(chǎn)線的效率，使其能夠適應(yīng)不斷變化的市場需求。全球汽車行業(yè)正面臨向智能制造和工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型的迫切需求，汽車零部件企業(yè)面臨著成本優(yōu)化、質(zhì)量控制和生產(chǎn)效率等多重壓力，并且消費(fèi)者對汽車需求的全面提升，而“雙碳”目標(biāo)的提出推動(dòng)著企業(yè)向綠色低碳制造轉(zhuǎn)型，需要企業(yè)通過優(yōu)化生產(chǎn)線流程來降低能源消耗和資源浪費(fèi)。仿真技術(shù)是一種有效的分析工具，通過對生產(chǎn)過程進(jìn)行建模和仿真，可以在不實(shí)際改動(dòng)生產(chǎn)線的情況下，驗(yàn)證不同方案的可行性，識(shí)別瓶頸環(huán)節(jié)，優(yōu)化資源配置。這種方法不僅降低了試錯(cuò)成本，還提高了決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性REF_Ref22631\r\h[1]。在此背景下，提出基于仿真對某汽車零部件企業(yè)的前橫向穩(wěn)定拉桿生產(chǎn)線的分析與優(yōu)化的研究。1.1.2研究意義企業(yè)生產(chǎn)線的優(yōu)化是產(chǎn)能增效、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的核心抓手。在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的背景下，企業(yè)對生產(chǎn)線的優(yōu)化需求日益增加。研究者們利用多樣化方法對生產(chǎn)線進(jìn)行深入分析，生產(chǎn)流程和布局需要持續(xù)優(yōu)化，來適應(yīng)市場的需求變化和技術(shù)的進(jìn)步。仿真分析可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線流程、配置等方面的不合理處，幫助更可觀的體現(xiàn)生產(chǎn)過程中的瓶頸和問題具有重要意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在生產(chǎn)線優(yōu)化的研究領(lǐng)域，許多的國內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)都曾進(jìn)行大量的探索和實(shí)踐。在國際研究領(lǐng)域，就已較早開始探索，許多經(jīng)典的生產(chǎn)線優(yōu)化理論和模型已經(jīng)被業(yè)內(nèi)采納并持續(xù)演進(jìn)。國外在企業(yè)生產(chǎn)線優(yōu)化研究中，廣泛采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真、遺傳算法、多標(biāo)準(zhǔn)決策等先進(jìn)技術(shù)，重點(diǎn)生產(chǎn)效率提升、資源配置優(yōu)化以及智能制造的融合，推動(dòng)了制造業(yè)的智能化和靈活化發(fā)展。1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀生產(chǎn)線優(yōu)化仿真研究離散事件仿真是生產(chǎn)線仿真最常用的方法，適用于具有離散工序的生產(chǎn)系統(tǒng)。學(xué)者通過建立仿真模型，模擬生產(chǎn)過程中的各類事件，分析系統(tǒng)瓶頸，優(yōu)化設(shè)備布局與工序節(jié)拍。例如，劉文REF_Ref22700\r\h[2]等學(xué)者通過使用Flexsim軟件對定制門窗生產(chǎn)線進(jìn)行建模仿真，低成本反映生產(chǎn)線效能、識(shí)別瓶頸工序，為生產(chǎn)線優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。李慧REF_Ref22729\r\h[3]等學(xué)者通過使用PlantSimulation軟件，對某航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片機(jī)械加工生產(chǎn)線建立生產(chǎn)線仿真模型并進(jìn)行多方面仿真分析與優(yōu)化，結(jié)果表明仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)可以均衡設(shè)備利用率，節(jié)約投資成本和縮短設(shè)計(jì)周期。朱星宇REF_Ref22772\r\h[4]等學(xué)者通過使用PlantSimulation軟件對揚(yáng)聲器組裝生產(chǎn)線進(jìn)行建模與仿真，結(jié)果表明仿真優(yōu)化可以有效提高人工利用率、設(shè)備利用率和平衡率，產(chǎn)線生產(chǎn)效率顯著提高。精益生產(chǎn)在生產(chǎn)線優(yōu)化中的應(yīng)用REF_Ref116\r\h賓新鳳REF_Ref22798\r\h[5]等通過精益生產(chǎn)理念研究對G公司的起重機(jī)配件生產(chǎn)流程再造優(yōu)化研究，以達(dá)到消除浪費(fèi)的目標(biāo)。熊宗慧REF_Ref22853\r\h[6]等學(xué)者利用價(jià)值流圖等精益工具與仿真技術(shù)相結(jié)合，識(shí)別生產(chǎn)線中問題，制定生產(chǎn)線優(yōu)化方案，最終實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)平衡率、縮短生產(chǎn)時(shí)間、提高生產(chǎn)效率的預(yù)期。生產(chǎn)線平衡改善研究曹天峰REF_Ref22886\r\h[7]基于精益思想對電源裝配線進(jìn)行平衡優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)降低平衡率、少人化、減少工位限制與提高工作質(zhì)量。馬勝REF_Ref22935\r\h[8]等學(xué)者對噴注器測量裝配系統(tǒng)的瓶頸工位進(jìn)行優(yōu)化，從而提高裝配生產(chǎn)線的平衡率，以及使得工位產(chǎn)能均衡。陳佳鑫REF_Ref22964\r\h[9]等學(xué)者針對服裝生產(chǎn)線工序分配不合理、瓶頸工序時(shí)間長等問題，對工序進(jìn)行重新編排優(yōu)化與仿真模擬，來提高生產(chǎn)線的平衡率，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提高。工業(yè)工程方法在生產(chǎn)線優(yōu)化的應(yīng)用萬鵬REF_Ref23010\r\h[10]針對DB空調(diào)外機(jī)生產(chǎn)過程中AB段裝配線產(chǎn)能不足、負(fù)荷不均衡的問題，使用流程分析和ECRS等工業(yè)工程方法對其進(jìn)行優(yōu)化改善，該方法很好地實(shí)現(xiàn)了合理分工，平衡裝配線各工序的操作負(fù)荷、提高生產(chǎn)能力的目標(biāo)。趙婷婷REF_Ref23043\r\h[11]運(yùn)用傳統(tǒng)工業(yè)工程的理論和方法，對人員操作、空間布局、工裝設(shè)備等進(jìn)行優(yōu)化，并引入生產(chǎn)線平衡率和平滑性指數(shù)，對改善效果進(jìn)行評價(jià)。高建偉REF_Ref23085\r\h[12]等學(xué)者運(yùn)用工業(yè)工程的基本方法，通過平衡流水線各工序的作業(yè)負(fù)荷，消除浪費(fèi)，提高線平衡率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線作業(yè)效率的提升。胡智文REF_Ref23121\r\h[13]基于工業(yè)工程方法，通過優(yōu)化汽車門線生產(chǎn)過程中的工藝流程、人力資源配置和設(shè)備布局等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)平衡優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。1.2.2國外研究現(xiàn)狀（1）生產(chǎn)線優(yōu)化仿真研究在生產(chǎn)線仿真研究中，歐美學(xué)則較早引入離散事件仿真技術(shù)，如通過Arena、SIMUL8等仿真軟件，模擬復(fù)雜的生產(chǎn)工藝流程。JungWooKyunREF_Ref23160\r\h[14]等提出了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的離散事件仿真方法，應(yīng)用于服裝生產(chǎn)線的優(yōu)化，這種方法利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提高了生產(chǎn)調(diào)度的靈活性，為復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境的管理提供了新思路。ZupanREF_Ref23193\r\h[15]利用離散事件仿真方法優(yōu)化生產(chǎn)線，構(gòu)建仿真模型并改進(jìn)模擬模型后進(jìn)一步過程優(yōu)化，極大地提高了工藝的生產(chǎn)率。（2）精益生產(chǎn)在生產(chǎn)線優(yōu)化中的應(yīng)用RohaniREF_Ref23235\r\h[16]通過價(jià)值流圖來改進(jìn)色彩行業(yè)的生產(chǎn)線，用于識(shí)別和消除生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)。EndrigoREF_Ref23284\r\h[17]將工業(yè)機(jī)器人與精益制造方法集成以提高裝配線效率。生產(chǎn)線平衡改善研究ChristofferFinkREF_Ref23314\r\h[18]等討論了仿真中解決裝配線平衡問題與實(shí)踐中存在巨大差異的問題。AnjumanAraREF_Ref23350\r\h[19]等采用新的流程順序和優(yōu)化設(shè)計(jì)的布局，打造高效的平衡生產(chǎn)線，以減少閑置時(shí)間與人力需求。（4）工業(yè)工程方法在生產(chǎn)線優(yōu)化的應(yīng)用SuhardiREF_Ref23389\r\h[20]等討論了印度尼西亞夾具行業(yè)使用精益制造和ECRS原則最大限度減少浪費(fèi)。TBHM.ArifinREF_Ref23484\r\h[21]等利用工業(yè)工程方法和山積圖針對裝配線進(jìn)行問題解析，對兩種布局規(guī)劃下的生產(chǎn)節(jié)拍加以對比，確定出最優(yōu)布局方案。1.3主要研究內(nèi)容本文主要結(jié)構(gòu)如下：第一章緒論。主要簡概這篇論文的研究背景和意義，并站在前人研究的基礎(chǔ)上，綜述了國內(nèi)外生產(chǎn)線優(yōu)化的研究現(xiàn)狀，同時(shí)敘述主要研究內(nèi)容與自己對此研究主題的研究路線和方法第二章相關(guān)理論及方法。列舉出這篇文章需要用到的精益生產(chǎn)、工業(yè)工程方法等相關(guān)理論知識(shí)、以及各類分析工具和方法。第三章企業(yè)生產(chǎn)線現(xiàn)狀與問題分析。通過實(shí)地調(diào)研收集企業(yè)生產(chǎn)線產(chǎn)能、布局、工藝流程等相關(guān)數(shù)據(jù)，然后對此分析，由此探尋生產(chǎn)線主要存在的問題，并結(jié)合生產(chǎn)管理知識(shí)與精益生產(chǎn)工具溯源分析有這些問題的根本原因。第四章生產(chǎn)線優(yōu)化改善方案的設(shè)計(jì)。針對上一章總結(jié)出生產(chǎn)線的問題和原因，通過“5W1H”提問法、“ECRS”四原則、工業(yè)工程方法、人機(jī)分析法、模特法等分析對生產(chǎn)線制定合理有效的改進(jìn)方案。第五章企業(yè)生產(chǎn)線建模仿真與分析。利用Flexsim仿真技術(shù)對生產(chǎn)線優(yōu)化前后建模與仿真驗(yàn)證，并對仿真輸出數(shù)據(jù)分析對比，分析優(yōu)化方案實(shí)施效果。（5）第六章結(jié)論與展望。1.4論文研究方案1.4.1研究方法文獻(xiàn)研究法：通過對相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行深入梳理和分析，了解國內(nèi)外在生產(chǎn)線優(yōu)化和仿真技術(shù)方面的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，為研究提供了理論基礎(chǔ)。實(shí)地調(diào)研法：針對研究對象所在企業(yè)的生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。通過與企業(yè)工作人員的調(diào)研，收集生產(chǎn)流程、工位工序、生產(chǎn)平衡率、作業(yè)單位時(shí)間、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等第一手資料，確保所建模型的真實(shí)性和有效性。仿真分析法：利用Flexsim等專業(yè)仿真軟件，根據(jù)收集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建生產(chǎn)線仿真模型。模型構(gòu)建后，通過多次仿真運(yùn)行，分析生產(chǎn)線在不同條件下的表現(xiàn)，識(shí)別瓶頸環(huán)節(jié)和效率低下的原因。對設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證，通過對比優(yōu)化前后的仿真結(jié)果，評估實(shí)際效果，并根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化策略，確保方案的可行性和有效性。工業(yè)工程方法：利用5W1H方法分析生產(chǎn)線存在的問題與改善建議，運(yùn)用ECRS對生產(chǎn)流程進(jìn)行改善，為生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。1.4.2技術(shù)路線首先確定研究對象，對選取的企業(yè)生產(chǎn)線進(jìn)行現(xiàn)狀分析，本文研究技術(shù)路線圖如圖1.1所示。圖1.1技術(shù)路線圖

2相關(guān)理論及方法2.1精益生產(chǎn)理論精益生產(chǎn)是從日本豐田公司生產(chǎn)方式中衍生的一種新型工業(yè)生產(chǎn)管理理念，通過不間斷生產(chǎn)作業(yè)流程以及杜絕浪費(fèi)等方式進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)過程的管理與控制，主要經(jīng)營理念是借助生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)人員組織、運(yùn)行方式調(diào)整以及市場供求等方面變革的形式，讓生產(chǎn)系統(tǒng)能夠不斷適應(yīng)市場發(fā)展和用戶的實(shí)際需求REF_Ref23555\r\h[22]。在精益生產(chǎn)中，消除浪費(fèi)是提高效率和競爭率的關(guān)鍵，企業(yè)在生產(chǎn)過程中要最大限度地減少甚至消除“浪費(fèi)”REF_Ref23614\r\h[23]。浪費(fèi)主要有七大類型如表2.1所示。表2.1七大浪費(fèi)類型序號浪費(fèi)類型主要內(nèi)容1生產(chǎn)過剩最大浪費(fèi)：產(chǎn)生庫存由于制造過早或過多2庫存原材料、產(chǎn)成品庫存，在制品3搬運(yùn)耗時(shí)、耗力搬運(yùn)，占用搬運(yùn)工具與設(shè)備或因碰壞造成不良品浪費(fèi)4加工多余的流程或加工、精度過高的作業(yè)5動(dòng)作不創(chuàng)造價(jià)值的動(dòng)作、不合理操作、效率不高的姿勢和動(dòng)作6等待人員與設(shè)備的等待7不良品由于不良品造成的人員、設(shè)備、原料的損失2.2工業(yè)工程方法2.2.1程序分析程序分析是對生產(chǎn)過程的宏觀分析，對現(xiàn)行工作流程調(diào)查分析，改進(jìn)生產(chǎn)流程中不經(jīng)濟(jì)、不均衡、不合理的現(xiàn)象，提高工作效率的一種研究方法，對產(chǎn)品加工工藝流程中操作、搬運(yùn)、檢驗(yàn)、暫存和儲(chǔ)存等狀態(tài)進(jìn)行分類與記錄REF_Ref23663\r\h[24]。流程程序圖的各狀態(tài)符號如表2.2所示。表2.2流程程序圖符號表搬運(yùn)搬運(yùn)檢驗(yàn)暫存儲(chǔ)存○→□D▽2.2.25W1H分析方法5W1H分析法又稱六何分析法，是一種分析、思考和決策的方法。該提問技術(shù)是從What、Why、When、Where、Who、How等六個(gè)方面進(jìn)行提問，分別對應(yīng)目的、原因、時(shí)間、地點(diǎn)、人員、方法，通過提問發(fā)掘出問題癥結(jié)所在REF_Ref23706\r\h[25]?！?W1H”提問方法如表2.2所示。表2.3“5W1H”提問分析表考察點(diǎn)第一次提問第二次提問第三次提問目的做什么（What）是否必要有無其他更合適的對象原因?yàn)楹巫觯╓hy）為什么要這樣做是否不需要做時(shí)間何時(shí)做（When）為何要這樣做有無其他更合適的時(shí)間地點(diǎn)何處做（Where）為何需要此處做有無其他更適合的地點(diǎn)人員何人做（Who）為何需要此人做有無其他更適合的人方法如何做（How）為何需要這樣子有無其他更合適的方法與工具浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE182.2.3ECRS原則ECRS是工業(yè)工程理論中常用的程序分析方法，從多方面考量方案。通常是“5W1H”提問技術(shù)結(jié)束后，遵循ECRS原則對產(chǎn)線工序多方面改進(jìn)。具體內(nèi)容如表2.3所示。表2.4“ECRS”原則符號原則實(shí)例E取消（Eliminate）取消不必要工序、動(dòng)作或作業(yè)C合并（Combine）合并工序或動(dòng)作或少人作業(yè)R重排（Rearrange）重排不能取消或合并的工序S簡化（Simplify）簡化加工設(shè)備或方法2.3仿真分析技術(shù)仿真分析技術(shù)包含了離散事件仿真、數(shù)字孿生等，被廣泛應(yīng)用在智能制造領(lǐng)域，是縮短研究周期、提升生產(chǎn)效率的關(guān)鍵手段，?？赏ㄟ^離散時(shí)間仿真分析生產(chǎn)線平衡狀況、識(shí)別瓶頸工序；可利用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)并動(dòng)態(tài)優(yōu)化；或運(yùn)用多目標(biāo)算法尋找效率、成本、能耗之間的平衡。該研究中運(yùn)用到的Flexsim軟件就是屬于離散事件仿真軟件，可以建立直觀的3D模型，可自定義設(shè)備、物料、路徑和流程，可以動(dòng)態(tài)仿真模擬生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)，精確分析瓶頸工序、利用率等。3企業(yè)生產(chǎn)線現(xiàn)狀與問題分析3.1企業(yè)概況3.1.1公司簡介本文研究的企業(yè)是一家專注于汽車底盤系統(tǒng)關(guān)鍵零部件研發(fā)、生產(chǎn)與銷售的高新技術(shù)企業(yè)。公司一轉(zhuǎn)向與懸架系統(tǒng)核心組件為主營產(chǎn)品，依托智能化生產(chǎn)線和質(zhì)量管理體系，實(shí)現(xiàn)高精度、輕量化零部件的規(guī)?；圃?。3.1.2左前橫向穩(wěn)定桿拉桿及球頭總成產(chǎn)品簡介左前橫向穩(wěn)定桿拉桿及球頭總成是汽車底盤系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，主要用于連接車身和車輪，傳遞轉(zhuǎn)向力并緩沖路面震動(dòng)，保障車輛行駛的穩(wěn)定性和操縱性。此類產(chǎn)品需要滿足高精度、耐磨損和抗沖擊等性能要求，尤其在新能源汽車領(lǐng)域需求顯著。左前橫向穩(wěn)定拉桿及球頭總成實(shí)物圖如圖3.1所示。圖3.1產(chǎn)品實(shí)物圖3.2生產(chǎn)線概況與工藝流程3.2.1生產(chǎn)線概況全線劃分為兩個(gè)功能區(qū)域：第一區(qū)域?yàn)閳A盤式自動(dòng)加工單元（1-10號工位），其中1號工位為人工工位承擔(dān)工件定位擺放、預(yù)置后續(xù)工序零件及監(jiān)控全工序加工狀態(tài)并控制圓盤轉(zhuǎn)為三重職能，2-10號工位由機(jī)械臂完成標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)；第二區(qū)域（11號工位）由一名工人安裝大卡圈和壓裝墊圈并終檢。生產(chǎn)線現(xiàn)場布局如圖3.1所示。圖3.2生產(chǎn)線布局圖3.2.2工位流程本文研究的轉(zhuǎn)向拉桿懸架擺臂球頭總成生產(chǎn)線為半自動(dòng)生產(chǎn)線，采用模塊化布局，生產(chǎn)線核心流程為預(yù)裝→旋鉚→力矩檢測→打標(biāo)→注脂→安裝防塵套→安裝大卡圈→氣密性檢測→安裝小卡圈→壓墊圈。工藝流程圖見圖3.2所示。圖3.3工位流程圖3.3生產(chǎn)線現(xiàn)狀分析3.3.1生產(chǎn)線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)收集一條生產(chǎn)線實(shí)際產(chǎn)能59900件/月，計(jì)劃產(chǎn)能52000件/月，共有11個(gè)工作單位，需要2名工人，每周休息一天，每月工作天數(shù)約為26天，每天兩組班次，每班次工作時(shí)長12小時(shí)，休息時(shí)間1小時(shí)，因此一班次每日有效時(shí)長為11小時(shí)。根據(jù)所述信息可得每月總有效生產(chǎn)時(shí)間，單位為秒，計(jì)算公式見公式（3.1）。（3.1）總工作時(shí)間=26*2*11*3600=2059200秒由圖3.2工藝流程圖可看出，由于單個(gè)零部件需要加工兩端，因此單個(gè)零部件加工需要經(jīng)過每個(gè)工序兩次，各工位單次作業(yè)時(shí)間如表3.1所示。表3.1工位單次作業(yè)時(shí)間工位作業(yè)名稱作業(yè)時(shí)間等待時(shí)間搬運(yùn)時(shí)間1擺放8322預(yù)裝111023預(yù)裝26524旋鉚7425力矩檢測、打標(biāo)8326翻轉(zhuǎn)8327注脂7428安裝防塵罩8329安裝大卡圈65210氣密性檢測65211安裝小卡圈、壓墊圈3003已知1-10號工位為圓盤式生產(chǎn)，需等所有工序完成后統(tǒng)一轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行下一工序，經(jīng)測量，約11秒一轉(zhuǎn)動(dòng)，而由工藝流程可知一個(gè)穩(wěn)定球桿需要完成兩次以上工序，11號工位由一名工人同時(shí)操作兩個(gè)工序，理論產(chǎn)能計(jì)算公式見公式（3.2），節(jié)拍時(shí)間（T/T）計(jì)算公式見公式（3.3）。（3.2）（3.3）每個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)周期（秒）=（13*10）*2*34=294秒1-11號工位最長工序?yàn)?4秒。整線理論產(chǎn)能=60558件/月實(shí)際生產(chǎn)節(jié)拍=34.4秒理論生產(chǎn)節(jié)拍=34秒計(jì)劃生產(chǎn)節(jié)拍=39.6秒3.3.2生產(chǎn)流程分析出于系統(tǒng)性的考慮，將不可分割且必須由作業(yè)人員在同一工位完成的作業(yè)組合在一起，視為一個(gè)工序，并且該生產(chǎn)線為半自動(dòng)生產(chǎn)線，大部分工序加工時(shí)間均為標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，因此可直接秒表計(jì)時(shí)得知每個(gè)工序的加工時(shí)間，具體劃分內(nèi)容見表3.2所示。表3.2工位劃分表工位號工位名稱作業(yè)序號工序名稱標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間/s1擺放1球桿擺放/換向22預(yù)放球銷13預(yù)放防塵罩14預(yù)放大卡圈25清潔檢查16啟動(dòng)開關(guān)17搬運(yùn)至下一工位22預(yù)裝18連接球銷球座79預(yù)裝球銷球座410搬運(yùn)至下一工位23預(yù)轉(zhuǎn)211壓1312壓2313搬運(yùn)至下一工位24旋鉚14旋鉚715搬運(yùn)至下一工位25力矩檢測、打標(biāo)16力矩檢測517打標(biāo)318搬運(yùn)至下一工位26翻轉(zhuǎn)19翻轉(zhuǎn)820搬運(yùn)至下一工位27注脂21注脂322預(yù)裝防塵罩423搬運(yùn)至下一工位28安裝防塵罩24安裝防塵罩825搬運(yùn)至下一工位29安裝大卡圈26預(yù)裝大卡圈327安裝大卡圈328搬運(yùn)至下一工位210氣密性檢測29氣密性檢測630搬運(yùn)至下一工位211安裝小卡圈、壓墊圈31預(yù)裝小卡圈2續(xù)表3.2工位劃分表32安裝小卡圈533搬運(yùn)至下一工位234預(yù)裝墊圈235壓墊圈636放入成品箱1從上述工位劃分表可以看出，每個(gè)工位包含的工序數(shù)量不同，比如工位8與工位11相比較，工位8需要兩個(gè)工序完成1個(gè)零件的安裝，而工位11需要5個(gè)工序完成2個(gè)零件的安裝，工位之間工序數(shù)量相差較大，易造成生產(chǎn)流程負(fù)荷不均。對生產(chǎn)線進(jìn)行程序分析，能夠準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)工藝過程的狀態(tài)，了解工序平衡狀態(tài)，對生產(chǎn)線流程數(shù)據(jù)的生產(chǎn)流程表如表所示。表3.3生產(chǎn)線作業(yè)流程程序圖工作名稱左前橫向穩(wěn)定拉桿及球頭總成統(tǒng)計(jì)內(nèi)容次數(shù)時(shí)間距離/m加工○421560搬運(yùn)→22457.6方法現(xiàn)行方法檢查□6240等待D18700儲(chǔ)存▽100作業(yè)序號工序內(nèi)容距離/m時(shí)間/s加工搬運(yùn)檢查等待儲(chǔ)存1球桿擺放2●2預(yù)放球銷1●3預(yù)放防塵罩1●4預(yù)放大卡圈2●5清潔檢查1■6啟動(dòng)開關(guān)1●7等待3D8搬運(yùn)下一工位0.32→9連接球銷球座7●10預(yù)裝球銷球座411搬運(yùn)下一工位0.32→12壓13●13壓23●14等待5D15搬運(yùn)下一工位0.32→16旋鉚7●17等待4D18搬運(yùn)下一工位0.32→19力矩檢測5■20打標(biāo)3●21等待3D22搬運(yùn)下一工位0.32→23翻轉(zhuǎn)8●24等待3D25搬運(yùn)下一工位0.32→26注脂3●27預(yù)裝防塵罩4●28等待4D29搬運(yùn)下一工位0.32→30安裝防塵罩8●31等待3D32搬運(yùn)下一工位0.32→33預(yù)裝大卡圈3●34安裝大卡圈3●35等待5D36搬運(yùn)下一工位0.32→37氣密性檢測6■38等待5D39搬運(yùn)下一工位0.32→40球桿換向2●……（重復(fù)2-39號工序）79預(yù)裝小卡圈12●80安裝小卡圈15●81預(yù)裝小卡圈22●82安裝小卡圈25●83搬運(yùn)下一工位0.53→84預(yù)裝墊圈12●85壓墊圈16●86預(yù)裝墊圈22●87壓墊圈26●88放入成品箱0.32→89暫存0▼通過上表的生產(chǎn)流程分析表可知，生產(chǎn)線共有89道工序，其中加工42道，搬運(yùn)22道，檢查6道，等待18道，儲(chǔ)存1道，生產(chǎn)周期為295秒。將五大工序系列數(shù)據(jù)從數(shù)量與時(shí)間占比統(tǒng)計(jì)為下表3.4。表3.4工序數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表工序系列數(shù)量數(shù)量占比時(shí)長/s時(shí)間占比加工4247.19%15652.88%搬運(yùn)2224.72%4515.25%檢查66.74%248.14%等待1820.22%7023.73%儲(chǔ)存11.12%00.00%由表看出，加工工序最多但在生產(chǎn)過程中是正常的；搬運(yùn)生產(chǎn)流程中不僅數(shù)量占比高，時(shí)間占比也較多，說明工序之間運(yùn)轉(zhuǎn)不合理，可能存在搬運(yùn)浪費(fèi)；檢查工序數(shù)量少且時(shí)間短，在生產(chǎn)流程中合理；等待數(shù)量雖低于搬運(yùn)數(shù)量，但時(shí)間占比超過搬運(yùn)所占時(shí)間，時(shí)間占比達(dá)到23.73%，說明生產(chǎn)線各工位加工時(shí)間可能未分配合理，整體節(jié)拍不平衡。3.3.3生產(chǎn)線產(chǎn)能分析據(jù)調(diào)查，該企業(yè)一條左前橫向穩(wěn)定桿拉桿及球頭總成生產(chǎn)線每月實(shí)際生產(chǎn)約5.99萬件產(chǎn)品，而理論產(chǎn)能約6.24萬件，由此可得，產(chǎn)能利用率=實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)能=5.99/6.06≈0.99計(jì)劃產(chǎn)量為1000件/班，52000件/月，則計(jì)劃產(chǎn)量＜實(shí)際產(chǎn)量＜理論產(chǎn)量，理論產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量均大于計(jì)劃產(chǎn)量。圖3.4產(chǎn)能分析直方圖3.3.4生產(chǎn)線工位時(shí)間分析根據(jù)表3.1的各個(gè)作業(yè)單位時(shí)間表，一個(gè)零部件進(jìn)行加工，經(jīng)過工作地1兩次，在工作地1的加工時(shí)間為（8+2）*2=20秒，在工作地2的加工時(shí)間為（11+2）*2=26秒，以此類推，可得出每個(gè)零部件在各個(gè)作業(yè)單位加工時(shí)間。由此作出單個(gè)零部件在各作業(yè)單位加工時(shí)間的直方圖，如圖2.3所示。通過直方圖分析顯然可知，工作地11加工時(shí)間遠(yuǎn)高于其他工作地的加工時(shí)間。圖3.5作業(yè)單位時(shí)間分析直方圖在生產(chǎn)線中，若某工位的加工時(shí)間相較于其他工位，明顯超出平均時(shí)長，則該工位可能就是瓶頸工位。從圖3.4可以看出工位11用時(shí)最為冗長，是34秒。而工位3和工位9所用時(shí)間最短，僅有16秒。與工位11用時(shí)相比較，相差約2.1倍，差異化明顯。此外，與計(jì)劃節(jié)拍相比，各工位均遠(yuǎn)低于計(jì)劃節(jié)拍。采用生產(chǎn)線平衡率P、生產(chǎn)線平衡損失率BD和平滑指數(shù)SI三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。生產(chǎn)線平衡率是衡量生產(chǎn)線上各工序作業(yè)時(shí)間均勻程度的指標(biāo)，旨在同優(yōu)化作業(yè)分布減少閑置資源并提升整體效率，產(chǎn)線平衡率越高表示平衡狀況越優(yōu)；生產(chǎn)線平衡損失率越低生產(chǎn)效果越好；平滑指數(shù)越大表示工位用時(shí)差異越明顯，作業(yè)單位負(fù)荷越不均衡不合理。生產(chǎn)線各指標(biāo)計(jì)算根據(jù)式（3.1）-（3.3）過程如下所示：（3.1）（3.2）（3.3），，SI=13.6。生產(chǎn)線平衡狀況與工位用時(shí)密切相關(guān)，工位加工時(shí)間過短，易產(chǎn)生堆積現(xiàn)象，造成庫存浪費(fèi)，并且，不同工位用時(shí)差異較大生產(chǎn)線作業(yè)強(qiáng)度差異顯著。表3.5生產(chǎn)線平衡率標(biāo)準(zhǔn)表生產(chǎn)線平衡率生產(chǎn)線平衡損失率效果P≥90%BD＜10%優(yōu)秀80%≤P＜90%20%≥BD＞10%良好70%≤P＜60%30%≥BD＞20%一般60%≤P＜50%40%≥BD＞30%較差50%≤P＜40%BD≥40%很差3.4問題及原因分析經(jīng)過對穩(wěn)定球桿總成現(xiàn)狀的全面分析，將穩(wěn)定球桿總成生產(chǎn)線的問題歸納為兩類問題，即生產(chǎn)線產(chǎn)能過剩，生產(chǎn)線生產(chǎn)工序不平衡。（1）生產(chǎn)線產(chǎn)能過剩據(jù)所收集到的穩(wěn)定球桿總成生產(chǎn)線數(shù)據(jù)信息，可知穩(wěn)定球桿實(shí)際生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間為34.4秒，理論生產(chǎn)節(jié)拍為34秒，計(jì)劃生產(chǎn)節(jié)拍為39.6秒，因此，可以看出在生產(chǎn)穩(wěn)定球桿時(shí)，整條穩(wěn)定球桿總成生產(chǎn)線各個(gè)工序生產(chǎn)過快，造成了生產(chǎn)過剩浪費(fèi)。圖3.6生產(chǎn)節(jié)拍分析直方圖因此，需要在保證可完成計(jì)劃產(chǎn)能的同時(shí)節(jié)約生產(chǎn)成本。現(xiàn)可通過減少原工作時(shí)間，降低實(shí)際產(chǎn)能同時(shí)減少員工成本；也可通過加大實(shí)際生產(chǎn)節(jié)拍，改善工序順序，合并工序，減少工作地，使實(shí)際生產(chǎn)節(jié)拍接近于計(jì)劃生產(chǎn)節(jié)拍，減緩生產(chǎn)節(jié)奏來達(dá)到減少生產(chǎn)產(chǎn)量，減少工作地的同時(shí)可減少員工。（2）生產(chǎn)不平衡生產(chǎn)流程中由于工作地較多，工位劃分不合理，各工位生產(chǎn)時(shí)間差異較大，導(dǎo)致搬運(yùn)、等待環(huán)節(jié)數(shù)量和時(shí)間占比較多，存在搬運(yùn)、等待浪費(fèi)現(xiàn)象，并且工位中作業(yè)分配不平衡致使工位忙閑不均，生產(chǎn)線平衡率較低，各工位利用率不均衡。4生產(chǎn)線優(yōu)化改善方案的設(shè)計(jì)4.1生產(chǎn)線優(yōu)化目標(biāo)通過上一章節(jié)分析企業(yè)穩(wěn)定球桿生產(chǎn)線工藝流程、產(chǎn)能、平衡現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線產(chǎn)能過剩，存在浪費(fèi)現(xiàn)象和生產(chǎn)線平衡率低下的問題，結(jié)合生產(chǎn)線實(shí)際情況，確定生產(chǎn)線優(yōu)化具體目標(biāo)方向如下：（1）將生產(chǎn)節(jié)拍放大至計(jì)劃節(jié)拍以內(nèi)并盡可能接近計(jì)劃節(jié)拍，既能夠滿足公司需求數(shù)量，又能減少生產(chǎn)浪費(fèi)降低成本，實(shí)現(xiàn)少人化。由第三章分析可得知，生產(chǎn)線現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)節(jié)拍為34s，而計(jì)劃節(jié)拍為40s，仍具有較大的優(yōu)化改善空間。（2）提升生產(chǎn)線平衡率。利用作業(yè)測定法找到生產(chǎn)線的瓶頸工序，秒表測試法計(jì)算出每個(gè)工序的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，并結(jié)合工序同期化的方法，減少工作地合并工序，以加大生產(chǎn)節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)加大生產(chǎn)節(jié)拍降低產(chǎn)能的同時(shí)提升生產(chǎn)平衡率。4.2基于工序同期化對生產(chǎn)線優(yōu)化在原來生產(chǎn)線布局的基礎(chǔ)上，改善工序排序，減少工作地，加大生產(chǎn)節(jié)拍，使生產(chǎn)節(jié)奏減緩，將2名工人減少為1名工人加工，以實(shí)現(xiàn)減少實(shí)際產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本，基于精益生產(chǎn)的思想減少生產(chǎn)過剩、搬運(yùn)、等待、人員浪費(fèi)的目標(biāo)。4.2.1生產(chǎn)流程優(yōu)化先利用“5W1H”技術(shù)對生產(chǎn)過程中存在問題進(jìn)行提問，再使用“ECRS”原則進(jìn)行問題解決。對生產(chǎn)線流程進(jìn)行具體分析，將不必要的工序取消，減少過程浪費(fèi)；合并用時(shí)較短的工位或工序，加大生產(chǎn)節(jié)拍，減少工位數(shù)量，同時(shí)均衡工位作業(yè)時(shí)間，減少工位間用時(shí)差異，實(shí)現(xiàn)少人化，降低人工成本與生產(chǎn)浪費(fèi)，提升生產(chǎn)線平衡率。通過上一章生產(chǎn)流程分析可知，搬運(yùn)與等待數(shù)量和時(shí)間占比均較大，存在搬運(yùn)與等待浪費(fèi)的狀況，可能是因?yàn)楣の粍澐植缓侠怼，F(xiàn)采用5W1H方法對生產(chǎn)線各生產(chǎn)工序的搬運(yùn)和等待過多等問題進(jìn)行提問，對生產(chǎn)流程優(yōu)化對策導(dǎo)出，具體提問分析如下表4.1和表4.2所示。表4.1搬運(yùn)工序提問分析表考察點(diǎn)提問回答What搬運(yùn)是做什么是將完成該工位加工后的工件送至下一工位Why為什么那么多搬運(yùn)工序因?yàn)閯澐止の欢嗲倚枰獌杀栋徇\(yùn)When可以換別的時(shí)候搬運(yùn)嗎可以合并工位，加工完成后搬運(yùn)Who誰來進(jìn)行搬運(yùn)機(jī)器轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)搬運(yùn)How可以減少搬運(yùn)次數(shù)嗎可以，通過減少工位數(shù)量表4.2等待工序提問分析表考察點(diǎn)提問回答What在等待什么等待下一工位完成上一工件加工Why為什么那么多等待時(shí)間因?yàn)楣の粍澐植缓侠恚庸r(shí)間不均衡When什么時(shí)候等待當(dāng)前工位完成加工后Who誰在等待完成當(dāng)前工位加工的工件How如何可以減少等待時(shí)間對生產(chǎn)線工位進(jìn)行平衡優(yōu)化（1）取消由第二章中圖2.2工藝流程圖可看出每一零件需經(jīng)過1-10號工位作業(yè)兩次，由表2.4也可看出，由于1-10號工位需對零部件兩次加工作業(yè)且工位劃分較多，每個(gè)零件加工需要有23次搬運(yùn)，搬運(yùn)次數(shù)多，存在搬運(yùn)浪費(fèi)，需要合并工位以減少搬運(yùn)次數(shù)與時(shí)間。（2）合并通過第二章對生產(chǎn)線現(xiàn)狀的收集與分析，已知生產(chǎn)線的計(jì)劃節(jié)拍為40s，現(xiàn)需針對加大生產(chǎn)節(jié)拍降低產(chǎn)能和提升工位生產(chǎn)平衡率目標(biāo)，對生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化。工位2與工位3所包含的工序內(nèi)容均屬于球銷球座的安裝，可以合并，并且工位2的作業(yè)時(shí)間為22s的加工時(shí)間與4s的搬運(yùn)時(shí)間，而遠(yuǎn)小于40s的計(jì)劃節(jié)拍。工位3的加工時(shí)間為12s，將工位3的工序內(nèi)容合并入工位3后作業(yè)時(shí)間僅38s，仍小于計(jì)劃節(jié)拍。雖然僅減少了4s的搬運(yùn)時(shí)長，但減少了工位數(shù)，均衡了工位時(shí)長。工位4為旋鉚，作業(yè)時(shí)長為18s，工位5為力矩檢測和打標(biāo)，作業(yè)時(shí)長為20s，兩個(gè)工位合并后工位時(shí)長為34s，減少4s搬運(yùn)時(shí)間。工位6為翻轉(zhuǎn)工件，工位時(shí)長為22s，工位7為注脂包含兩個(gè)工序注脂和預(yù)裝防塵罩，工位時(shí)長為18s，合并工位6和工位7后工位時(shí)長共36s，減少4s搬運(yùn)時(shí)間。工位8為安裝防塵罩，工位時(shí)長為20s，工位9為安裝大卡圈，工位時(shí)長為16s，兩個(gè)工位合并后共32s，減少4s搬運(yùn)時(shí)間。工位1與工位11均需人工作業(yè)，其他工位均為機(jī)器自動(dòng)加工，可合并兩工位由一名工人操作。（3）重排可將工序1球桿取放或換向重排至工序27氣密性檢測完之后，將工序2預(yù)放球銷重排至工序6鏈接球銷球座前一工序，將工序3預(yù)放防塵罩重排至工序20預(yù)裝防塵罩前，將工序4預(yù)放大卡圈重排至工序24安裝大卡圈一前工序。（4）簡化工位1所包含工序?yàn)榍驐U擺放、預(yù)放球銷、預(yù)放防塵罩、預(yù)放大卡圈、清潔檢查、啟動(dòng)開關(guān)，原制程是工人手動(dòng)操作，均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，但球桿擺放與清潔檢查未必人工操作順暢，因此僅將三個(gè)預(yù)放工序簡化為機(jī)器操作。4.2.2動(dòng)作分析優(yōu)化生產(chǎn)線上的工位1是唯一的人工加工工位，該工位上的動(dòng)作分析可以利用模特法分析，工位1的現(xiàn)行作業(yè)的模特法分析如表4.3所示。表4.3改善前工位1動(dòng)作分析表工位1模特法作業(yè)分析（改善前）左手右手左手動(dòng)作分析式次數(shù)MOD值右手動(dòng)作分析式次數(shù)MOD值伸手取大卡圈M3G128伸手取球銷、防塵罩M3G1M2G1214放大卡圈于預(yù)置點(diǎn)M4P2212放球銷于預(yù)置點(diǎn)M4P2212等待BD20放防塵罩于預(yù)置點(diǎn)M3P2210等待BD10取毛巾與待加工件M3G1M2G117拿下已加工件M3G114待加工件放上加工位M4P216拿下已加工件M3G114取毛巾M3G114持住H20清潔擦拭M2G0M2P028持住H20放下毛巾M3P026遞給右手M2P012從左手拿工件M2G113已加工件放成品箱M4G115等待BD10等待BD10半加工件放上加工位M3G114等待BD10啟動(dòng)開關(guān)M4G014總模特值83工位1原包括的球桿取放或換向、預(yù)放球銷、預(yù)放防塵罩與預(yù)放大卡圈工序，由前面分析可知，工位1這幾個(gè)工序均可簡化為機(jī)器操縱，且重排至其他工位，因此工位1僅包括球桿取放、清潔檢查與啟動(dòng)開關(guān)等工序?，F(xiàn)對工位1現(xiàn)有工序進(jìn)行動(dòng)作分析優(yōu)化?；趫?jiān)持動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則和“ECRS”四原則，對工位1的動(dòng)作進(jìn)行改善，1號工位改善后，模特法動(dòng)作分析表如4.4所示。經(jīng)過動(dòng)作經(jīng)濟(jì)改善后，工位1的MOD值為28，工位1的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間將寬放率取為29%以后，為4.7s。表4.4改善后動(dòng)作分析表工位1模特法作業(yè)分析（改善后）左手右手左手動(dòng)作分析式次數(shù)MOD值右手動(dòng)作分析式次數(shù)MOD值拿下已加工件M3G114取毛巾與待加工件M3G1M2G117拿下已加工件M3G114取毛巾M3G114持住H10待加工件放上加工位M4P216持住H20清潔擦拭加工成的零件M2G0M2P028半加工件放上加工位M3G114啟動(dòng)開關(guān)M4G014放入成品箱M3P215啟動(dòng)開關(guān)M4G014模特值364.2.3人-機(jī)作業(yè)分析優(yōu)化對穩(wěn)定球桿產(chǎn)線作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行了解和實(shí)地調(diào)查，生產(chǎn)線中只有11號工位為人機(jī)作業(yè)工位，需要對11號工位作業(yè)觀察并診斷問題。我仔細(xì)地觀察并記錄操作人員與機(jī)器在同一時(shí)間內(nèi)的工作情況，引入作業(yè)分析方法將人和自動(dòng)化裝配模塊的動(dòng)作與作業(yè)情況分析，探索更好的操作規(guī)則，提升人與機(jī)器的配合默契，使人和機(jī)器的實(shí)現(xiàn)更高效的協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作效能最大化。對11號工位現(xiàn)行方法的人-機(jī)操作情況分析如表4.5所示，安裝小卡圈的機(jī)器為機(jī)1，壓墊圈的機(jī)器為機(jī)2。表4.511號工位人-機(jī)作業(yè)分析（改善前）工位11人-機(jī)作業(yè)分析（改善前）時(shí)間/s人機(jī)1機(jī)21擺放球桿至壓卡圈機(jī)（2s）等待等待23預(yù)裝小卡圈1（2s）等待45等待（4s）安裝小卡圈1（4s）6789預(yù)裝另一端卡圈（2s）等待（3s）1011球桿換向（1）12等待（4s）安裝小卡圈2（4s）13141516搬運(yùn)至壓墊機(jī)、檢查（3s）等待171819預(yù)裝墊圈1（2s）2021預(yù)裝墊圈2壓墊圈1（6s）2223等待（4s）24252627球桿換向（1s）等待（1s）28等待（6s）壓墊圈2（6s）293031323334放入成品箱（1s）等待等待統(tǒng)計(jì)人機(jī)1機(jī)2周程（s）343434工作（s）16812空閑（s）182521效率（%）47%23.53%35.29%由表4.5中統(tǒng)計(jì)部分可以看出，工人與兩臺(tái)機(jī)器工作效率較低，人機(jī)利用率均低于50%，不能充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，導(dǎo)致整體作業(yè)效果不盡如人意。另外還看出，空閑等待時(shí)間多，有嚴(yán)重的等待浪費(fèi)情況，這是由于當(dāng)工人操作時(shí)，兩臺(tái)機(jī)器均停止工作，機(jī)器安裝大卡圈和壓墊圈時(shí)，工人則幾乎空閑狀態(tài)，工人與機(jī)器有明顯的協(xié)同效率不足現(xiàn)象。由此可以看出，僅需利用機(jī)器工作時(shí)間進(jìn)行手工操作，即可縮短周程，提高功效和人機(jī)利用率。工人在安裝小卡圈過程中，將零件放置在加工臺(tái)面上和加工后零件換向、更換零件、預(yù)裝小圈是必須在機(jī)器1停止工作時(shí)才可進(jìn)行的；在壓墊圈過程中，放置零件、零件換向和更換零件是必須在機(jī)器2停止工作時(shí)進(jìn)行的。但是可以在機(jī)器1給上一工件安裝小卡圈時(shí)，在機(jī)2放置待零件或零件換向或更換零件、預(yù)裝墊圈等工作。11號工位改善后的人-機(jī)作業(yè)分析如表4.6所示，可見無需增加機(jī)器和工具，僅在33s內(nèi)就節(jié)省了工時(shí)13s，提高工效39%。表4.611號工位人-機(jī)作業(yè)分析（改善后）人機(jī)分析（改善后）時(shí)間人壓卡圈機(jī)1壓墊片機(jī)21擺放球桿至機(jī)1等待等待23預(yù)裝小卡圈145預(yù)裝墊圈1安裝卡圈167擺放球桿至機(jī)289預(yù)裝小卡圈2等待壓墊圈11011機(jī)1球桿換向12預(yù)裝墊圈2安裝卡圈21314等待15機(jī)2球桿換向等待16機(jī)1換下一球桿等待壓墊圈21718預(yù)放卡圈11920檢查上一球桿并放入成品箱安裝卡圈1212223統(tǒng)計(jì)人機(jī)1機(jī)2周程（s）212121工作（s）201012空閑（s）1119效率（%）95.24%47.62%57.14%4.3優(yōu)化后生產(chǎn)線平衡性分析4.3.1生產(chǎn)線優(yōu)化設(shè)計(jì)由前面對生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程分析、動(dòng)作分析優(yōu)化和人機(jī)分析對生產(chǎn)線進(jìn)行整體優(yōu)化后，可以得到新的工位和工序的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，優(yōu)化后的生產(chǎn)線工序表如表4.7所示。優(yōu)化后產(chǎn)線有6個(gè)工位，最長工序時(shí)間為38s。表4.7生產(chǎn)線優(yōu)化后工序表工位號工序序號工序名稱標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間/s工位標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間/s11球桿取放4322清潔檢查23啟動(dòng)開關(guān)24安裝卡圈、壓墊片205搬運(yùn)下一工序426連接球座球銷14387預(yù)裝球座球銷88壓169壓2610搬運(yùn)下一工序4311旋鉚143412力矩檢測1013打標(biāo)614搬運(yùn)下一工序4415翻轉(zhuǎn)163616注脂617取防塵罩218預(yù)裝防塵罩819搬運(yùn)下一工序4520安裝防塵罩163421預(yù)放大卡圈222預(yù)裝大卡圈623安裝大卡圈626搬運(yùn)下一工序4627氣密性檢測121628搬運(yùn)下一工序4由表4.6已知數(shù)據(jù)，通過公式3.1-3.3可計(jì)算的得，優(yōu)化后生產(chǎn)線平衡率P為83%，生產(chǎn)線平衡損失率BD為17%，平滑指數(shù)SI為9.6。改善后理論產(chǎn)能=2059200/38=54189第二章中已計(jì)算出改善前生產(chǎn)線的平衡率、平衡損失率與平滑指數(shù)，現(xiàn)對這三個(gè)指數(shù)改善前后進(jìn)行對比，觀察優(yōu)化效果，產(chǎn)能優(yōu)化前后對比如圖4.1所示，由已知數(shù)據(jù)可知，優(yōu)化后生產(chǎn)線生產(chǎn)率降低13.2%，且可滿足計(jì)劃產(chǎn)能。圖4.1產(chǎn)能優(yōu)化前后對比生產(chǎn)線優(yōu)化前后三個(gè)指數(shù)對比圖如圖3.2-3.3所示。優(yōu)化后，生產(chǎn)線平衡率從61.43%提升到83.33%，生產(chǎn)線平滑系數(shù)從13.6下降到9.6，說明生產(chǎn)線的各工位作業(yè)負(fù)荷更加均衡；工位數(shù)量從11個(gè)減至6個(gè)，說明對生產(chǎn)線有一定的優(yōu)化效果。圖4.2平衡率優(yōu)化前后對比圖4.3平衡損失率優(yōu)化前后對比圖4.4平滑系數(shù)優(yōu)化前后對比5企業(yè)生產(chǎn)線建模仿真與分析通過前幾章對穩(wěn)定球桿生產(chǎn)線的問題分析與改進(jìn)方案提出，本章主要對上一章節(jié)提出的優(yōu)化方案，基于實(shí)際生產(chǎn)場景在Flexsim仿真軟件中進(jìn)行三維建模與仿真，對前后優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析。5.1基于Flexsim的生產(chǎn)線仿真5.1.1仿真參數(shù)設(shè)置根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)對參數(shù)設(shè)置，保證仿真模型與數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。在構(gòu)建生產(chǎn)下模型中需要用到的實(shí)體如下表5.1所示。表5.1模型實(shí)體表模型實(shí)體模型元素系統(tǒng)元素發(fā)生器待加工原件的源處理器生產(chǎn)線各工位暫存區(qū)成品入庫前暫存吸收器成品入庫（1）仿真運(yùn)行時(shí)間設(shè)置根據(jù)第三章對生產(chǎn)現(xiàn)狀調(diào)查可知，前橫向穩(wěn)定拉桿與球頭總成生產(chǎn)線每月工作天數(shù)26天，實(shí)行兩班制，每班次有效工作時(shí)間為11小時(shí)，即39600秒，目標(biāo)仿真作業(yè)時(shí)長為一個(gè)月，即2059200秒，具體參數(shù)如圖5.1所示。圖5.1運(yùn)行時(shí)間參數(shù)設(shè)置（2）發(fā)生器參數(shù)設(shè)置生產(chǎn)線起點(diǎn)由發(fā)生器1進(jìn)行模擬，發(fā)生器根據(jù)返回值執(zhí)行臨時(shí)實(shí)體，即生產(chǎn)線上需要進(jìn)行加工的元件。發(fā)生器1的到達(dá)時(shí)間間隔根據(jù)該生產(chǎn)線的瓶頸時(shí)間設(shè)定，穩(wěn)定球桿生產(chǎn)線發(fā)生器時(shí)間間隔應(yīng)由瓶頸工序時(shí)間確定，生產(chǎn)線由工位1-10加工完成后進(jìn)入暫存區(qū)等待工位11的加工，1-10號工位繼續(xù)加工下一工件。優(yōu)化前1-10號工位的瓶頸時(shí)間為34s，因此時(shí)間設(shè)置為34s。發(fā)生器具體參數(shù)設(shè)置如圖5.2所示。圖5.2發(fā)生器參數(shù)設(shè)置（3）處理器參數(shù)設(shè)置處理器為生產(chǎn)線上的各個(gè)工位，時(shí)間設(shè)置根據(jù)實(shí)際工位作業(yè)時(shí)間設(shè)定。以工位1為例，工位最大容量為1，工位1加工時(shí)間設(shè)置為20s，。處理器具體參數(shù)設(shè)置如圖5.3所示。圖5.3處理器參數(shù)設(shè)置（4）暫存區(qū)參數(shù)設(shè)置暫存區(qū)是主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)存臨時(shí)實(shí)體，為防止臨時(shí)實(shí)體堆放過多，將暫存區(qū)參數(shù)設(shè)置中的最大容量設(shè)置為1000，其他均為默認(rèn)參數(shù)。具體參數(shù)設(shè)置如圖5.5所示。圖5.4暫存區(qū)參數(shù)設(shè)置（5）吸收器參數(shù)設(shè)置吸收器參數(shù)設(shè)置通常為默認(rèn)模式，吸收器具體參數(shù)如下圖所示。圖5.5吸收器參數(shù)設(shè)置5.1.2構(gòu)建產(chǎn)線仿真模型將模型建立所需的實(shí)體各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置完成后，即可運(yùn)行仿真模型，模型運(yùn)行結(jié)束后可得到各工位運(yùn)行狀態(tài)與產(chǎn)能狀況等數(shù)據(jù)。前橫向穩(wěn)定拉桿及球頭總成生產(chǎn)線優(yōu)化前后模型如圖5.6和圖5.7所示。圖5.6優(yōu)化前生產(chǎn)線模型圖5.7優(yōu)化后生產(chǎn)線模型5.2生產(chǎn)線仿真結(jié)果分析5.2.1工位利用率通過Flexsim軟件對生產(chǎn)線模型仿真運(yùn)行后，可輸出生產(chǎn)線優(yōu)化前后后各工位運(yùn)行的加工時(shí)間和空閑時(shí)間占比的相關(guān)數(shù)據(jù)，優(yōu)化前后工位利用率如圖5.8和圖5.9所示。由圖5.8中可看出，優(yōu)化前生產(chǎn)線工位運(yùn)行時(shí)間占比低，且差異大，工位利用率不均衡，工位11運(yùn)行時(shí)間占比99.99%，而工位9僅有47.07%，相差2.1倍。此外工位2加工時(shí)間占比超過75%，而其余工位均低于59%，工位件加工負(fù)荷不均。然而優(yōu)化后生產(chǎn)線除工位6加工時(shí)間占比較低，僅42.1%，其余工位加工時(shí)間均較高，均84%以上乃至90%以上，整體平衡率較優(yōu)化前提高。圖5.8優(yōu)化前工位利用率圖5.9優(yōu)化后工位利用率5.2.2產(chǎn)能狀況分析根據(jù)目標(biāo)需要在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能降低的同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)平衡率，生產(chǎn)線仿真后不僅需要輸出工位率，還需要輸出優(yōu)化前后的產(chǎn)能對比，優(yōu)化前后的生產(chǎn)線產(chǎn)能如圖5.10和5.11所示。由優(yōu)化前后的產(chǎn)能可看出，優(yōu)化后生產(chǎn)線產(chǎn)能降低，可實(shí)現(xiàn)在達(dá)到52000的理想產(chǎn)能前提下，降低產(chǎn)能與庫存浪費(fèi)的優(yōu)化目標(biāo)。圖5.10優(yōu)化前產(chǎn)能圖5.11優(yōu)化后產(chǎn)能浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)論結(jié)論本文基于仿真結(jié)合運(yùn)用精益生產(chǎn)管理與工業(yè)工程理論對生產(chǎn)線產(chǎn)能與平衡進(jìn)行改進(jìn)，減少浪費(fèi)，對生產(chǎn)線各工位所包含的工序重新劃分分配，加大生產(chǎn)節(jié)拍盡可能接近于計(jì)劃生產(chǎn)節(jié)拍，降低生產(chǎn)線產(chǎn)能，減少產(chǎn)能、人員等浪費(fèi)的同時(shí)提高生產(chǎn)線平衡率。本研究有效解決了產(chǎn)能過剩、生產(chǎn)線平衡率低的現(xiàn)狀，主要結(jié)論如下：經(jīng)過生產(chǎn)流程優(yōu)化后，理論產(chǎn)能由62400降低至54128，一條生產(chǎn)線所需工人由2人減少至1人，搬運(yùn)工序由，等待時(shí)間由70秒減少至38秒，減少了生產(chǎn)、人員、搬運(yùn)、等待等浪費(fèi)。在減少浪費(fèi)的基礎(chǔ)上，提高了工位利用率，生產(chǎn)線平衡率由61.43%提升到83.33%，生產(chǎn)線平滑指數(shù)由13.6下降到9.6，生產(chǎn)線平衡問題得到改善。不足：實(shí)際數(shù)據(jù)較為不足，優(yōu)化過程和結(jié)果過于理想化，都是在物料充足等理想的前提條件下進(jìn)行研究，有些其他突發(fā)或人員技術(shù)等因素沒有考慮在內(nèi)，該研究優(yōu)化僅以某企業(yè)為案例，適用的企業(yè)具有局限性。創(chuàng)新點(diǎn)：在兼顧避免產(chǎn)能過剩的問題同時(shí)考慮工位平衡的問題，實(shí)現(xiàn)平衡、能耗與成本的多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化。參考文獻(xiàn)李春興,徐健,易泰勛,等.基于PlantSimulation的壓氣機(jī)葉片型線加工產(chǎn)線分析與優(yōu)化[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2024,53(01):40-44.劉文,宋杰,郭瓊,等.基于Flexsim的定制門窗生產(chǎn)線仿真模型的構(gòu)建與優(yōu)化[J].林業(yè)工程學(xué)報(bào),2025,10(01):177-186.李慧,孫元亮,張超.基于PlantSimulation的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片機(jī)加生產(chǎn)線仿真分析與優(yōu)化[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2019,(07):116-118.朱星宇,宮