案例一自動(dòng)變速箱換擋機(jī)構(gòu)

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1、自動(dòng)變速箱換擋機(jī)構(gòu)10萬套輪番裝配車間生產(chǎn)線設(shè)計(jì),,轎車自動(dòng)變速箱換擋機(jī)構(gòu)制造公司目前的產(chǎn)品主要是二、三檔和四檔轎車自動(dòng)變速箱換擋機(jī)構(gòu)。其中二檔、三檔要經(jīng)過機(jī)加工和裝配才能形成產(chǎn)品；四檔只需要經(jīng)過機(jī)加工生產(chǎn)線。企業(yè)現(xiàn)年產(chǎn)量10萬臺(tái)/套，今后有發(fā)展成為15萬臺(tái)/套的可能性。選取了優(yōu)化后的機(jī)械加工車間平面布置方案和裝配試驗(yàn)車間10萬生產(chǎn)綱領(lǐng)輪番裝配工位布置方案進(jìn)行建模仿真。其中所需數(shù)據(jù)包括： 生產(chǎn)綱領(lǐng)產(chǎn)量、節(jié)拍； 工藝規(guī)劃數(shù)據(jù)工藝流程、工序循環(huán)時(shí)間、上下料時(shí)間； 生產(chǎn)組織數(shù)據(jù)生產(chǎn)班次。,案例背景,研究的意義,汽車工業(yè)規(guī)?？梢砸暈橐粋€(gè)國家的經(jīng)濟(jì)指標(biāo),在國家實(shí)力成長中發(fā)揮著極為重要的作用。 而對于汽車

2、的生產(chǎn)包括各個(gè)零部件和總裝都涉及到生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，規(guī)劃，而且設(shè)計(jì)規(guī)劃的結(jié)果決定了汽車生產(chǎn)的效率，間接影響到效益，從而影響到整個(gè)汽車工業(yè)。 通過對生產(chǎn)線進(jìn)行仿真，既可以避免資金、人力和時(shí)間的浪費(fèi)，也可以分析其供應(yīng)商按不同頻次、不同數(shù)量所提供的零配件對生產(chǎn)線產(chǎn)生的影響，找出生產(chǎn)線潛在的作業(yè)“瓶頸”，平衡整個(gè)生產(chǎn)線，為生產(chǎn)實(shí)際提供決策依據(jù)。,目的是針對汽車自動(dòng)變速箱二，三檔機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)流水線，及優(yōu)化。,目的,主要內(nèi)容,討論:如何對生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)計(jì)？ 生產(chǎn)的工藝流程 生產(chǎn)線類型， 生產(chǎn)節(jié)拍， 生產(chǎn)線布局（工位，設(shè)備，人員）,主要內(nèi)容,自動(dòng)變速箱換擋機(jī)構(gòu)裝配工藝流程的分析。 裝配車間的整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)

3、。 換擋機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)線的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。 生產(chǎn)的節(jié)拍的研究和確立。 兩種產(chǎn)品生產(chǎn)的平衡性的分析，研究。 建立裝配生產(chǎn)線模型。 進(jìn)行模型的仿真和數(shù)據(jù)的計(jì)算，得到優(yōu)化的結(jié)果。,,什么是生產(chǎn)物流？ 生產(chǎn)物流指從企業(yè)的原材料、外購件購進(jìn)入庫起，直到企業(yè)成品庫的成品發(fā)送為止，這一全過程的物流活動(dòng)稱為生產(chǎn)物流。,生產(chǎn)線及相關(guān)物流,它包括從原材料和協(xié)作件的采購供應(yīng)開始，經(jīng)過生產(chǎn)過程中半成品的存放、裝卸、輸送和成品包裝，到流通部門的入庫驗(yàn)收、分類、儲(chǔ)存、配送，最后送到客戶手中的全過程，以及貫穿于物流全過程的信息傳遞。,流水線是一種先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式。它是按照產(chǎn)品(零部件)生產(chǎn)的工藝順序排列工作地，使產(chǎn)品(零部件)按

4、照一定的速度，連續(xù)地和有節(jié)奏地經(jīng)過各個(gè)工作地依次加工，直到生成成品。,討論:,有哪些種類的流水線？,流水線,,,,流水線分類圖,1 .按生產(chǎn)對象的移動(dòng)方式：固定流水向線和移動(dòng)流水線 固定流水線：是指生產(chǎn)對象位置固定,生產(chǎn)工人攜帶工具沿著順序排列的生產(chǎn)對象移動(dòng).主要用于不便運(yùn)輸?shù)拇笮椭破返纳a(chǎn),如重型機(jī)械、飛機(jī)、船舶等的裝配。 移動(dòng)流水線：生產(chǎn)對象移動(dòng)，工人和設(shè)備及工具位置固定的流水線。這是常用的流水線的組織方式。,流水生產(chǎn)組織,固定流水線,移動(dòng)流水線,,流水生產(chǎn)組織,2 .按生產(chǎn)對象的數(shù)目：單品種流水線和多品種流水線 單品種流水線：又稱不變流水線，是指流水線上只固定生產(chǎn)一種制品。要求制

5、品的數(shù)量足夠大，以保證流水線上的設(shè)備有足夠的負(fù)荷 多品種流水線：將結(jié)構(gòu)、工藝相似的兩種以上制品，統(tǒng)一組織到一條流水線上生產(chǎn)。 按產(chǎn)品的輪換方式：可變流水線、成組流水線和混合流水線,,3.對象變換方式 可變流水線：集中輪番地生產(chǎn)固定在流水線上的幾個(gè)對象，當(dāng)某一制品的批制造任務(wù)完成后，相應(yīng)地調(diào)整設(shè)備和工藝裝備，然后再開始另一種制品的生產(chǎn)。 成組流水線：固定在流水線上的幾種制品不是成批輪番地生產(chǎn)，而是在一定時(shí)間內(nèi)同時(shí)或順序地進(jìn)行生產(chǎn)，在變換品種時(shí)基本上不需要重新調(diào)整設(shè)備和工藝裝備。 混合流水線：是在流水線上同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)品種，各品種均勻混合流送，組織相間性的投產(chǎn)。一般多用于裝配階段生產(chǎn)。,流水生產(chǎn)

6、組織,4.按連續(xù)程度：連續(xù)流水線和間斷流水線 連續(xù)流水線：制品從投入到產(chǎn)出在工序間是連續(xù)進(jìn)行的沒有等待和間斷時(shí)間。 間斷流水線：由于各道工序的勞動(dòng)量不等或不成整數(shù)倍關(guān)系，生產(chǎn)對象在工序間會(huì)出現(xiàn)等待停歇現(xiàn)象，生產(chǎn)過程是不完全連續(xù)的。,,5 .按節(jié)奏性程度：強(qiáng)制節(jié)拍流水線、自由節(jié)拍流水線和粗略節(jié)拍流水線 強(qiáng)制節(jié)拍流水線: 要求準(zhǔn)確地按節(jié)拍出產(chǎn)制品.自由節(jié)拍流水線: 不嚴(yán)格要求按節(jié)拍出產(chǎn)制品,但要求工作地在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)的生產(chǎn)率應(yīng)符合節(jié)拍要求. 粗略節(jié)拍流水線: 各個(gè)工序的加工時(shí)間與節(jié)拍相差很大,為充分地利用人力、物力，只要求流水線每經(jīng)過一個(gè)合理的時(shí)間間隔，生產(chǎn)等量的制品，而每道工序并不按節(jié)拍

7、進(jìn)行生產(chǎn)。,,6 .按機(jī)械化程度：手工流水線、機(jī)械化流水線和自動(dòng)線 手工流水生產(chǎn)線一般用于裝配; 機(jī)械化流水生產(chǎn)線的工件傳輸采用機(jī)械自動(dòng)方式，工序(含工位)也匹配適量機(jī)械裝置，其效率高，運(yùn)用最廣; 自動(dòng)流水生產(chǎn)線是流水生產(chǎn)線的最高形式，其加工或裝配主要采用自動(dòng)形式進(jìn)行。,,7 按運(yùn)輸設(shè)備種類，可分為無專用運(yùn)輸設(shè)備的流水生產(chǎn)線、具有非機(jī)動(dòng)專用運(yùn)輸設(shè)備的流水生產(chǎn)線和機(jī)械化運(yùn)輸設(shè)備的流水生產(chǎn)線。,,內(nèi)容和形式上的變化 1 .內(nèi)容上：產(chǎn)品的裝配、零件的機(jī)械加工、鍛壓、鑄造、熱處理、電鍍、焊接、油漆以及包裝等。 2 .形式上：單一產(chǎn)品流水線----可變流水線----混合流水線----成組流水線-

8、---半自動(dòng)化線----自動(dòng)化線,現(xiàn)狀及趨勢,國內(nèi)在選取生產(chǎn)線方面大部分還是選取可變流水線，可變流水線：集中輪番地生產(chǎn)固定在流水線上的幾個(gè)對象，當(dāng)某一制品的批制造任務(wù)完成后，相應(yīng)地調(diào)整設(shè)備和工藝裝備，然后再開始另一種制品的生產(chǎn)。,在技術(shù)和條件都不斷提高和允許的條件下，開始學(xué)習(xí)國外進(jìn)行，柔性生產(chǎn)線的裝配和使用 物流的先進(jìn)理念的投入也是必須的。,1.確定流水線的節(jié)拍 節(jié)拍（Takt Time）:是指流水線上連續(xù)出產(chǎn)兩個(gè)相同制品之間的時(shí)間間隔。又稱為產(chǎn)距時(shí)間。 節(jié)拍是一種重要的期量標(biāo)準(zhǔn)，它決定了流水線的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)速度和效率。 確定節(jié)拍的依據(jù)是計(jì)劃期的產(chǎn)量和有效工作時(shí)間。即： R=

9、T效/Q 式中: R節(jié)拍 (分/件) T效: 計(jì)劃期有效工作時(shí)間 (分) Q: 計(jì)劃期制品產(chǎn)量(件).除計(jì)劃中規(guī)定的任務(wù)外,不包括不可避免的廢品,流水生產(chǎn)組織,,有效時(shí)間T效？ 無效時(shí)間：不合格產(chǎn)品，組裝不良，設(shè)備調(diào)整或故障導(dǎo)致生產(chǎn)線停止，作業(yè)故障導(dǎo)致的運(yùn)輸混亂等現(xiàn)象。 Q？ Q=計(jì)劃每日產(chǎn)量 * 合格率,計(jì)劃期有效工作時(shí)間=計(jì)劃期制度工作時(shí)間時(shí)間利用系數(shù) T效=T制K K=0.90.96 計(jì)劃期制度工作時(shí)間=全年制度工作日數(shù)班次每班工作時(shí)間 節(jié)奏：如果R很小，且加工制品的體積小重量輕，不適于按件傳遞，則可以按批傳遞。順序出產(chǎn)相鄰兩批同樣制品之間的時(shí)間間隔就稱為節(jié)奏。

10、即：Rg=Rn 其中 Rg: 節(jié)奏 n: 批量,流水生產(chǎn)組織,例某制品流水線計(jì)劃年銷售量為20000件，另需生產(chǎn)備件1000件，廢品率2%，兩班制工作，每班8小時(shí)，時(shí)間有效利用系數(shù)95%，求流水線的節(jié)拍。（254天）,解,例某制品流水線計(jì)劃年銷售量為20000件，另需生產(chǎn)備件1000件，廢品率2%，兩班制工作，每班8小時(shí)，時(shí)間有效利用系數(shù)95%，求流水線的節(jié)拍。,解 T效 = 254 2 8 6095% = 231648 分鐘 Q = (20000+1000) / (12%) = 21429 件 R = T效 / Q = 231648 / 21429 = 11(分/件）,,瓶頸(Bottle

11、neck): 通常把流水線中生產(chǎn)節(jié)拍最慢的環(huán)節(jié)，叫做瓶頸。 周期時(shí)間（Cycle Time）:反映流水線的生產(chǎn)速度，以生產(chǎn)一件產(chǎn)品所需要的時(shí)間（秒數(shù)）來表示。,2、確定工作地?cái)?shù) （1）設(shè)備數(shù)量 某工序需要工作地（設(shè)備）數(shù)= 用公式表示為： Si = ti / R 其中： Si 第 i 道工序所需設(shè)備數(shù) ti 第 i 道工序單件時(shí)間定額 當(dāng)計(jì)算所得的工作地?cái)?shù)不是整數(shù)時(shí)，實(shí)際采用的工作地?cái)?shù)應(yīng)取大于或等于計(jì)算值的最小整數(shù)。即:Sei=Si ,該工序單件時(shí)間定額,,流水線節(jié)拍,流水生產(chǎn)組織,（2）設(shè)備負(fù)荷系數(shù) 計(jì)算所得工作地?cái)?shù)與實(shí)際采用的工作地?cái)?shù)的比值稱工作地負(fù)荷系數(shù)，表明該工作地的負(fù)荷

12、程度。 某工序工作地(設(shè)備)平均負(fù)荷系數(shù) 用公式表示為： Ki = Si / Sei 流水線設(shè)備負(fù)荷系數(shù)= 工作地需要數(shù)/實(shí)際采用工作地?cái)?shù) 流水線設(shè)備負(fù)荷系數(shù)應(yīng)在.7.內(nèi),計(jì)算所得工作地?cái)?shù),實(shí)際采用工作地?cái)?shù),,流水生產(chǎn)組織,3.工序同期化 工序同期化是指通過各種可能的技術(shù)、組織措施來調(diào)整各工作地的單件作業(yè)時(shí)間，使它們等于流水線的節(jié)拍或者與流水線節(jié)拍成倍比關(guān)系。 實(shí)現(xiàn)工序同期化的措施: (1)分解與合并工序 (2)經(jīng)過改裝機(jī)床、改變加工用量、改進(jìn)工藝裝備、合理布置工作地等錯(cuò)施，縮短工序機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間。 通過工序同期化后，流水線的設(shè)備負(fù)荷系數(shù)達(dá)到..之間，一般可組織連續(xù)流水線，在0.

13、75 .組織間斷流水線。,流水生產(chǎn)組織,例假設(shè)某流水線的節(jié)拍為8分鐘/件，由13道小工序組成，單位產(chǎn)品的總裝配時(shí)間為44分鐘，各工序之間的裝配順序和每道工序的單件作業(yè)時(shí)間如圖。,解（1）計(jì)算裝配流水線上的最少工作地?cái)?shù) Smin=T/R=44/8=5.5=6 （2）工序同期化，由此確定流水線上實(shí)際采用的工作地?cái)?shù) 工序同期化通過合并工步進(jìn)行，即將工步分配到工作地 為工作地分配工步需滿足的條件： 保證各工序之間的先后順序。 每個(gè)工作地的作業(yè)時(shí)間不能大于節(jié)拍。 每個(gè)工作地的作業(yè)時(shí)間應(yīng)盡量相等和接近節(jié)拍。 應(yīng)使工作地的數(shù)目最少。 分配和平衡方法：列舉消去法,（3）計(jì)算裝配流水線負(fù)荷系數(shù)

14、 Ki = Si / Sei =5.5/6=0.92 可以組織連續(xù)裝配流水線,4.生產(chǎn)線平衡,生產(chǎn)線平衡：把工作要素進(jìn)行適當(dāng)合并，并分配給每個(gè)工作地，使各工作地的作業(yè)時(shí)間等于周期時(shí)間或周期時(shí)間的整數(shù)倍。 目的是使流水線合理高效，達(dá)到工序同期化。 根據(jù)裝配工藝來確定工作站數(shù)目，再將各項(xiàng)作業(yè)分配到不同的工作站，并對個(gè)工作站的作業(yè)的分配進(jìn)行平衡優(yōu)化，以使得每個(gè)工作站上完成指定作業(yè)的時(shí)間都相同。,(1)基本平衡法,首先需要確定生產(chǎn)周期時(shí)間和最少工作站(或工作地點(diǎn))數(shù)目 完成工作站分配后,要計(jì)算流水線效率(也成為平衡率). 流水線效率E為全部作業(yè)的時(shí)間總和與實(shí)際工作站總數(shù)m與周期時(shí)間乘積的百分比 E

15、=tsum/(Si*R) *100%,案例,某手推車要在一個(gè)傳送帶流水線上組裝,每天需生產(chǎn)500輛,每天的生產(chǎn)時(shí)間為420min.下圖為該手推車的裝配網(wǎng)絡(luò)圖,請根據(jù)周期時(shí)間和作業(yè)次序限制,求使工作地?cái)?shù)量最小的平衡方式. (規(guī)則1：優(yōu)先分配后續(xù)作業(yè)較多的作業(yè) 規(guī)劃2：優(yōu)先分配操作時(shí)間最長的作業(yè)),（2）韓格遜伯尼法,1確定工作周期時(shí)間C。 C=H/Q 式中：H每天生產(chǎn)時(shí)間； Q每天在H時(shí)間內(nèi)要求的產(chǎn)量； C周期時(shí)間。 2確定最少工作站（工作地點(diǎn)）數(shù)目K， K= t /C 式中：K最少工作站數(shù)； t 完成作業(yè)所需時(shí)間總量。 工作站的作業(yè)分配問題要用到矩陣解法，將結(jié)合下面的

16、例子來講述這一過程。,例,現(xiàn)擬在傳送帶上組裝某部件。該部件每天需組裝369臺(tái)，每天的生產(chǎn)時(shí)間480min。裝配順序及裝配時(shí)間如下表。根據(jù)周期時(shí)間和作業(yè)順序限制，求工作站數(shù)最少情況下的平衡流動(dòng)及裝配線效率。,解 共4步,(1) 畫出其先后次序圖和先后次序矩陣表。 依照裝配程序表的要求可以畫出先后次序圖。圖中圓圈為作業(yè)，箭頭為操作順序。,裝配先后次序矩陣表,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,+1,-1,領(lǐng)先+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,延后-1,0,+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,-1,-1,0,0,+1,+1,+1,+1,+

17、1,-1,-1,0,0,+1,+1,+1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,0,+1,+1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,-1,0,+1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,0,+1,0,-1,-1,-1,-1,-1,-1,0,+1,0,-1,-1,-1,-1,-1,-1,0,-1,-1,(2) 完成位置權(quán)值計(jì)算,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,pwa,221,171,116,126,96,71,32,34,20,位置權(quán)值pwa 為該單元及所有帶+1單元時(shí)間之和,位置權(quán)值矩陣表,(3) 確定周期時(shí)間和最少工作站數(shù),將已知的數(shù)據(jù)（該部件每天需組裝369臺(tái)，每天的生產(chǎn)時(shí)間

18、480min）代入得周期時(shí)間： C=H/Q=480*60/369=78 秒 用下式計(jì)算滿足周期時(shí)何要求的最少工作站數(shù)： K= t/C=(502520 302525121420)/78 =2.833 故最少需3個(gè)工作站。,(4) 分配工作站的作業(yè)，平衡裝配線,工作站 K,1,1,2,2,2,3,3,3,3,單元時(shí)間 ti 秒,50,25,20,30,25,25,12,14,20,裝配線平衡表,1,2,3,4,5,6,7,8,9,單元 i,221,171,116,126,96,71,32,34,20,位置權(quán)值 pwa,--,1,2,2,3,4,5,6,6,7,8,緊前 單元,工作站時(shí)間 t

19、i 秒,50,75,50,30,75,25,51,39,71,平衡 延遲秒,28,3,28,48,3,53,27,39,7,遞減順序,按位置權(quán)值遞減的次序，在滿足先后次序限制的條件下，指派盡可能多的單元至一工作站，直至接近該站的周期時(shí)間。,=周期時(shí)間(78秒)-工作站時(shí)間,,,裝配線效率=完成作業(yè)所需時(shí)間總和/（實(shí)際工作站總數(shù)*時(shí)間周期） =,,作業(yè)1：,一生產(chǎn)線共有8項(xiàng)作業(yè)，其作業(yè)周期時(shí)間為8min。已知各項(xiàng)作業(yè)的裝配順序和時(shí)間如表，請根據(jù)周期時(shí)間和作業(yè)順序的限制，確定最少工作站數(shù)和各項(xiàng)作業(yè)的安排，并算出此安排下生產(chǎn)線的效率。 各項(xiàng)作業(yè)裝配順序和完成時(shí)間,,Si=t/C=(5+3+4

20、+3+6+1+4+2)/8=3.5 取4，故需要4 個(gè)工作站。先畫出先后次序圖（注緊后作業(yè)順序H 在最前，A 在最后），再運(yùn)用矩陣法得工作站安排為H、G 為1 號，E、F2 號、C、D3 號，A、B4 號。效率=28/32=75%。,作業(yè)2：,某流水線有17項(xiàng)作業(yè)需要平衡，其中最長的作業(yè)為2.4min，所有作業(yè)的總時(shí)間為18min。該流水線每天工作450min。試求： 最大和最小的周期時(shí)間各是多少？ 該流水線理論上可能達(dá)到的每日產(chǎn)能是多少？ 按最大產(chǎn)能來計(jì)算，最少需要幾個(gè)工作站？ 若每天產(chǎn)能為125件，則周期時(shí)間應(yīng)為多長？ 若周期時(shí)間分別為9min和15min，則產(chǎn)能分別是多少？,,61）最大周期時(shí)間為18 分鐘，最小為2.4 分鐘。 2）每日產(chǎn)能Q=H/C，即最小產(chǎn)能450/18=25，最大產(chǎn)能450/2.4=187.5。故產(chǎn)能在25187.5 之間。 3）K=t/C=18/2.4=7.5 即8 個(gè)工作站。 4）C=H/Q=450/125=3.6 分鐘。 5）產(chǎn)能分別是50 和30,