装配生产线设计与实践

2024-07-21

装配生产线设计与实践（精选10篇）

装配生产线设计与实践篇1

0 引言

在机床、车辆、船舶等传动装置内, 齿轮作为最重要的机械传动装置之一被广泛地应用于各种主要部件中[1]。但对于制造行业中的仿真研究问题, 我国开展的工作并不深入, 特别是对于齿轮生产的整个过程研究甚少, 现有的研究也多数是从齿轮自身的强度、特性以及适用性等方向出发进行探讨。所以本文通过Witness软件, 将物流仿真的概念与齿轮的生产装配过程相结合, 对中国一拖某齿轮生产装配线进行仿真, 从而建立一种可视化的动态显示界面。通过对仿真数据的分析和系统的优化, 找到合适的优化方案。

1 齿轮生产装配线现状分析

对一拖齿轮生产车间进行现场调查, 依据齿轮生产装配线的原始设计数据和现场生产情况, 收集齿轮生产装配线的生产时间数据, 包括生产车间的布局数据、工位布置规划、零部件明细、零部件的存放、生产设备、生产人员和生产工时等。该线上生产的主要零部件包括细长花键轴、驱动齿轮、齿轮轴等。

该企业主要生产工程机械变速齿轮箱, 其中副箱驱动齿轮由齿轮轴、驱动齿轮、细长花键轴组成。每个生产部件由不同的生产车间单独完成加工, 其中细长花键轴必须经过热处理车间。齿轮轴与驱动齿轮加工后进行装配, 再与完成热处理过程的细长花键轴进行装配。各加工时间服从正态分布, 生产线的结构物流图如图1所示。

加工齿轮轴要求用车床组、插齿机组、铣床组和磨床机组4组机器来完成4道工序, 每一道工序都要按照先前的工艺顺序规定在指定的机器组上完成, 通过观测统计时间为27 min。

加工驱动齿轮使用了7组机器:车床组、滚齿机组、插齿机组、剃齿机组、倒角机组、清洗机组、磨床机组。按照顺序进行事先规定好的工艺流程, 通过观测统计时间为19.7 min。

细长花键轴的原材料是棒料, 其加工工序为:打孔、车外圆、粗车卡簧槽、滚齿、打标记、清洗、精车。完成一道工序后, 工件会进入下一道工序或者处于等待进入状态, 进行规定的工艺顺序, 通过观测统计时间为15.2 min。

在热处理车间主要是对细长花键轴表面进行热处理, 在轴表面进行一系列的物理变化及化学变化, 提高表面的硬度, 使半成品具有耐磨、耐疲劳、耐腐蚀等优良性能, 还需进行冷却处理, 该工序对于提高产品的使用性能具有重要的意义, 该工序的加工时间为10 min。

在装配车间一阶段, 主要是将加工后的齿轮轴与驱动齿轮进行装配, 装配完成后检验合格的放入缓冲站传入下一工序, 装配时间为20 min。

在装配车间二阶段, 主要是把装配车间一中得到的组合件与热处理车间加工冷却后的零件进行组合, 并对得到的成品进行检验, 将成品入库, 该段为整条生产线的最后一段, 对产品要求较严, 涉及总检, 加工时间为18 min。

2 基于Witness的齿轮生产装配线仿真

2.1 Witness仿真软件介绍

Witness软件是由英国Lanner公司开发出的一种基于离散事件仿真的功能强大的工具软件, 该软件不仅适用于生产系统的仿真, 而且也适用于其他领域的仿真, 不仅可以为企业生产系统的实施和规划提供模拟环境及可视化显示, 还可以为合理利用生产系统资源提供一种好的策略[2,3]。

2.2 构建结构模型

模型不能表示现实系统的所有方面。表示系统所有细节模型通常是差的模型, 我们应该根据系统仿真的基本步骤, 首先定义问题和设定目标, 然后建立解决问题的模型。本研究的目标是在保持车间连续工作的状态下, 对系统进行仿真运行, 计算设备利用率、产量和库存量。进而通过不同方案下仿真模型的运行, 发现系统的瓶颈, 对仿真结果进行分析, 提出最优方案。

定义系统元素, 并布置可视化模型的结构图, 本模型主要有3种离散型元素:机器元素、缓冲区元素和零部件元素。本模型中采用被动式的进入规则, 就是要进行加工生产时零部件就可以被拉入模型进行生产。我们设定生产齿轮箱所需的零部件的供应是充足的, 能够满足生产的需要。本系统有6组机器, 3种零部件元素, 6个缓冲区, 元素的相关定义如表1。

2.3 结构模型的设置

对各元素进行可视化设置和细节设置, 可视化设计中设置各元素的Text、Icon、part Queue, 细节设置中设置各元素的参数及相应的程序代码, 设置完成后的显示结果如图2。

2.4 模型的运行及结果分析

在选择仿真运行长度时, 不考虑启动时间、资源失效可能间隔时间、处理时间等因素。因此, 在运行模型前不设定系统的“预热期”。在保持车间逐日连续工作的条件下进行30 d 8 h (30×8×60=14 400 min) 的仿真运行, 计算设备利用率、产出量和库存量因素。运行结果如图3。

由仿真结果可知:生产车间1、2、3设备利用率都为100%, 处于满负荷的状态, 这对设备的损耗很大, 这样会严重降低设备的使用寿命。因此生产齿轮轴、驱动齿轮、细长花键轴的车间1、2、3为本系统的瓶颈。缓冲区的功能主要是用于存放上一工站加工完而下一工站来不及加工的零件, 因此容量不是很大, 但缓冲区2和缓冲区4上一月累积的零件数分别达到了197件和410件, 这显然严重阻碍了产线的平衡, 而这也正是生产装配线存在的一些问题。库存量最高的是装配车间2的库存, 即生产线产出量为533件, 因此建设仓库时, 与装配机组2的距离不宜过长, 可以降低运输成本。

3 齿轮生产线的改善及评价

根据原工厂的实际调研情况, 原厂的投产顺序可以改变, 但原料投产批量是固定的, 依据公司资金周转的情况, 公司同一种类型的设备最多只能添加1台, 并且添加设备的总台数不能超过2台, 并且企业可以引进新设备和新技术改变局部车间生产的加工时间, 但需要增加资金投入, 能改变的车间分别为:生产车间1 (24 min) , 生产车间2 (14 min) , 生产车间3 (20 min) , 装配车间1 (11 min) , 装配车间2 (15 min) 。故依据工厂的实际情况和上述仿真模型的结果分析, 在保证缓冲站上积压总量不大的情况下, 现提出了以下方案。方案1:改变不同原料的投产顺序;方案2:把加工车间1、2和装配车间1的数量变为2;方案3:在所有车间都引进新技术;方案4:把加工车间1的数量变为2, 并且在加工车间2、装配车间1、2处引进新技术改变生产时间。按各方案运行结果如表2。

通过对上述4种方案的仿真发现, 方案1改变原料的投产顺序, 使得产线缓冲站上累积达到了平衡, 所有车间的利用率都减小了, 但加工车间1的利用率为99.64%, 还是没有解决整个系统的瓶颈问题, 产量变为520件, 产量不增反减, 所以方案是不可取的。

方案2增加车间数量, 虽然产量增加到782件, 但所有车间的利用率改变很大, 并且装配车间2的利用率为97.73%, 仍然很大, 并且其他车间的利用率相对较低, 所以也没有解决系统的瓶颈问题, 方案是否可取有待比较, 有很大的参考价值。

方案3在所有的车间都引进新技术降低车间的加工时间, 在保证缓冲区平衡的前提下, 可以看到车间利用率变化后, 适当地降低了车间的利用率, 但降幅太大, 并且产出降为467件, 增加成本反而起到了负面的作用, 这是不可取的。

最后通过综合比较发现较优的方案是方案4。因为经过此优化后的模型, 得到缓冲区内产品的累积量也大大降低, 车间的利用率也降低到恰当的范围内, 既提高了利用率也不至于降低设备的使用寿命, 尽管热处理车间和装配车间1的利用率提高幅度不大, 但在所有方案中是最优的, 不仅解除了存在于系统中的瓶颈问题, 而且产量由原来的533件提升为880件, 因此该方案是可行的。

4 结语

本文运用Witness仿真软件, 对中国一拖某一条齿轮生产装配线来进行仿真, 通过对仿真模型输出数据的分析, 发现生产过程的瓶颈, 并通过优化生产工艺, 多次独立运行模型, 得到能够消除系统瓶颈的改善方案, 再通过对不同改善方案的对比分析, 得出一个能提高产线产能的较优的系统配置, 能为生产管理者制定生产决策提供很好的决策参考, 同时也对实际生产制造系统的改善与优化有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]边明杰, 杨建鸣, 王鹏飞.基于ANSYS的渐开线斜齿圆柱齿轮建模研究[J].现代制造技术与装备, 2007 (4) :21-22.

[2]王亚超, 马汉武.生产物流系统建模与仿真——Witness系统及应用[M].北京:科学出版社, 2006.

[3]熊少飞.基于Witness的服务系统建模仿真[J].物流工程与管理, 2012 (3) :226-241.

[4]唐一, 周炳海.基于Witness仿真的生产线规划评价[J].组合机床与自动化加工技术, 2009 (7) :5-8.

[5]王向东.直齿圆柱齿轮精锻技术的发展现状与趋势[J].锻压装备与制造技术, 2006 (2) :21-22.

[6]李建华, 陈泓敏, 李临虎.齿轮加工的物流仿真[C]//西安科技大学2006年学术大会论文集, 2006:102-105.

[7]贾秋红, 肖燕, 龚玉洁, 等.基于Witness的飞轮生产线生产节拍平衡研究[J].机械设计与制造, 2011 (11) :122-124.

[8]王长进.基于Witness的齿轮装配过程的仿真研究[D].西安:西安科技大学, 2012.

[9]赵月霞, 惠娜, 韩美贵.基于WITNESS的FMS物流系统仿真研究[J].物流科技, 2011 (12) :48-50. (编辑昊天)

装配生产线设计与实践篇2

关键词能力本位设备机械装配与调试教学设计任务驱动

中图分类号：G712 文献标识码：A

机电一体化技术专业在示范院校重点专业建设过程中确定了专业培养目标是培养能够从事机电设备操作、装配、维修和管理等岗位，具有良好职业道德、较强专业技能和可持续发展能力的高素质技能型人才。同时与行业企业合作进行了工作过程系统化的课程体系开发，确定设备机械装配与调试为专业核心课程之一，该课程主要培养学生设备的使用维护、机械装调、机电设备管理等专业职业能力。按照高等职业教育教学的要求，培养学生的职业能力是职业教育的根本。为此，课程组根据课程的培养目标，从“能力本位”出发，对课程的教学内容进行了重构和设计，探索了适合课程特色的教学模式，通过完成源于职业岗位典型的工作任务，培养学生设备机械装调专业能力的同时，获得工作过程知识，促进学生关键能力和职业素质的提高，从而发展学生的综合职业能力。

本课程的开发和设计依据机电行业职业任职要求，参照装配钳工和机床装调工的职业资格标准，在设计中充分体现课程的职业性、实践性和开放性。

1 明确课程的能力目标

根据高职院校的人才培养要求，高等职业院校要培养具备综合职业能力的，能直接在生产、服务、技术和管理第一线工作的应用型人才。因此，对于以应用技能为主的设备机械装配与调试课程，在设计中要注重培养和提升学生的综合素质，增强学生的综合职业能力。而职业能力的高低又主要取决于专业能力、方法能力和社会能力等，因此，本课程设计时把培养学生的职业能力作为课程的教学目标，如表1所示。

2 设计课程教学内容

根据机电行业企业发展需要，以及完成机电设备机械装调职业岗位实际工作所需要的知识、能力和职业素质要求选取课程内容。同时融合职业资格标准，在培养学生职业能力的同时提高学生的可持续发展能力。

根据课程的职业能力目标和特点，以“任务驱动，能力递进”的专业人才培养模式为指导，遵循“工学结合、必需够用、任务导向和情境化设计”的设计理念，对教学内容进行重构设计，在设计中注重联系实际应用，强调“实用、够用”的原则。通过与企业专家和工程技术人员共同进行工作任务分析，提炼典型工作任务，分析归纳行动领域，对典型工作任务再进行教学论加工确定课程内容。我们最终选择了以典型的机床设备为载体构建学习情境，再以机床的主要部件为载体构建子学习情境（工作任务）。并充分考虑高职学生的实际情况，设计任务内容时由浅入深，由易到难，能力递进，符合学生的认知规律。表2为工作过程系统化的课程结构设计。通过完成实际工作任务来组织引领课程内容，通过工作任务的完成，培养学生的职业能力，实现“教、学、做”一体化，通过任务的完成过程培养学生的方法能力与社会能力。

3 教学过程设计

根据学生的职业能力培养要求，在教学过程设计中突出“以能力为本位，以学生为主体，以教师为主导”的设计思想，以工作任务驱动教学内容，使学生在真实的任务中探索学习。按照“任务分析→相关知识储备→结构认知→任务实施→检查评估→任务总结”的逻辑顺序，设计和组织教学过程。每个任务的完成都遵循资讯、决策、计划、实施、检查、评估“六步骤”过程工作法。如“车床主轴部件装调”教学过程设计如下：

（1）资讯：采集车床主轴部件拆装信息，包括传动原理、结构功用、零部件的联接关系、装配技术要求、装调方法、所需装调工、量具和辅具等。

（2）决策：确定主轴部件拆装流程的优化方案，零配件的选用，工量具、辅具的选用。

（3）计划：制定主轴部件拆装工艺流程，编制装配工艺文件，填写相关卡片、表格等。

（4）实施：主轴部件拆装前的准备及检查，工具的使用与维护，按拆装流程实施拆装、检查和调整，拆装过程中出现问题的分析和处理。

（5）检查：装配质量检查（包括外观要求、旋转精度及使用性能等），精度调整。

（6）评估：装配质量分析评估，找出精度超差原因及预防措施，总结优化方案，自评，小组互评，老师点评。

在教学过程中，始终将教学内容与具体任务相融合，学生在完成具体任务的过程中既学习了相关知识，又应用知识解决了实际问题。所以在不断地完成任务的过程中，学生习得了知识，提高了学习兴趣，增强了自信心，培养了综合职业能力。

每个任务从下达到最终完成，要融入个人自学、小组讨论、教师讲授等，最终每个小组要将本组的成果在课堂上进行展示汇报，接受老师与学生的提问和点评。通过具体任务的实施，体现课程内容的实际价值。在知识和技能掌握的同时，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的综合能力。

4 教学方法和手段

本课程是基于工作过程的典型的工学结合的课程，为了培养学生的职业能力，强化职业素质，必须采用适合的教学方法和手段。經过尝试多种教学方法，探索出较好的教学方法是任务驱动法、项目教学法、引导文教学法、现场教学法、组织讨论法等多元化的教学方法。多种教学方法的应用将理论和实践、课堂和实训室、学校和企业紧密地结合在一起，强化了学生综合技能培养，取得了显著的效果。

本课程的教学手段多样化，主要是进行了区级精品课程建设，开发了配套的教学资源和网络资源，编写了工学结合的教材，建立了设备机械装配与调试实训室，完善了机加工实训车间和相应的设备及工量具，开发了切实可行的实训项目等。丰富的教学资源和完善的实训条件有力地保证了学生课内学习和实训，促进学生职业能力的培养，同时也满足了学生能力拓展的要求，有利于学生可持续发展能力的培养。

5 课程考核方案设计

基于工作过程的课程必须注重形成性考核，才能客观反映学生的职业能力。本课程建立以能力和过程考核为重点的考核方式；以教师评价为主，个人、小组、教师三方共同参与其中，形成多元化的评价体系。考核共分三个模块，按百分制方式计算，其中考核学生职业素养养成的比重占30%，操作技能的比重占40%，期末考试成绩占30%；在每个模块内又进行了细化考评。如在完成每个任务的评价中从计划决策、实施、创新和合作意识等方面制定了详细的评价细则。这种考核方式的科学性在于能够全面客观地评价学生的综合职业能力，能够调动学生学习的积极性和创造性，有利于学生的全面发展。

基于能力本位课程的设计，必须从高职院校专业人才培养目标出发，通过调研分析制定课程的能力目标，并与行业企业专家共同设计教学内容，设计源于企业实际工作的典型的工作任务，通过工作任务的完成过程，培养学生的职业关键能力和综合素质。在教学过程中，要灵活应用适合的教学方法，提高教学效果。

参考文献

[1] 姜大源.职业教育学研究新论[M].北京：教育科学出版社，2007.

[2] 李洛，古凌岚，汪清明.三阶段技能递进式高职软件技术专业人才培养模式实践[J].职业技术教育，2010（32）：13.

[3] 谢金红，吴小兰.基于能力本位的汽车底盘课程体系开发与实施[J].职业教育研究，2011Vol.13（9）：90-91.

组件化的装配生产线快速设计篇3

装配生产线以高生产效率、低成本的优势在汽车部件装配领域得到了广泛应用。产品变型及新产品的研发投产, 必然导致装配生产线的改造甚至重建。目前, 装配生产线大都采用专用装配生产线, 为了快速、低成本地设计、制造装配生产线, 国内外学者进行了大量的研究, 提出大批量定制技术、成组技术、可重构制造技术、模块化设计方法等。模块化的设计思想[1]首先在欧美国家于19世纪50年代被提出, 经实践, 模块化被认为是实现产品多样化的主要途径[2]。文献[3]通过对机床结构的分析, 提出分级模块的思想;文献[4]提出一种启发式的方法用于模块识别中。对于复杂系统并行设计, Tsai等[5]提出在概念设计阶段就采用基于模块化的方法;文献[6]提出柔性元结构、柔性模块和虚拟柔性模块的概念, 实现了模块的参数化设计。随后, 高卫国等[7]系统地提出了广义模块化的设计方法。在大批量定制 (mass customization) 技术中, 谭建荣等[8]、王海军等[9]提出了面向定制生产的产品配置设计方法;孟祥慧等[10]提出了可配置产品族模型的描述和规划方法。文献[11]提出了基于类和特征的产品配置建模方法, 将零部件视为类, 并应用软件设计中面向对象的方法表达配置模型。文献[12]建立了基于标准设计语言 (unified modeling language , UML) 的模块配置知识库。Jiao等[13]提出了从三个角度出发设计产品族的方法, 并从成本角度出发优化了产品定置设计[14]。陈友东等[15]建立了数控系统组件化模型。

组件因其具有良好的封装性、明晰的接口、可以实例化、重用性好、灵活性好等优点, 已成为软件设计中的一个重要方向。借鉴组件的优点, 笔者在模块化设计方法的基础上, 将组件技术引入装配生产线的设计和制造中, 开展装配生产线组件化快速设计方法的研究, 以提高设计与制造的效率和知识的重用水平。

1 组件化设计

1.1 组件的概念

组件这一概念首先出现在软件设计领域, 在软件设计领域中, 组件是独立于特定的程序设计语言和应用系统、可重用和自包含的软件成分, 并支持托放 (drag and drop) 和即插即用 (plug and play) [16]。

文献[15,17]将组件定义为系统中可替换的物理单元, 该单元封装了模块的实现细节并提供了一组实现接口, 可不经任何修改或很少修改便可“插入 (Plug-in) ”到其他部件中, 并且能够重复使用。文献[18]对组件进行了具体的描述, 即将机械部件、电力电子器件和用户程序——也就是具有独立工作能力的工艺模块抽象成一个可以反复使用的“组件封装”, 组件可以独立运行, 并且可以方便地和其他组件交换数据。

综合考虑以上几种定义及组件本身具有的特性, 本文对组件作如下定义, 并引出组件实例的概念。

定义1 组件是指具有一个清晰、标准化接口并封装了具体实现的、在实际应用中能够提供某种功能的抽象模型, 用Ci (i=0, 1, …, n) 表示。

按功能和作用, 把组件分为平台组件和普通组件。平台组件可接纳其他组件的“插入”;普通组件只能插入到平台组件中。为了表示组件的功能、作用以及在系统中所处的位置, 分别用CP $_{i}^{(k)}$ 、CG $_{j}^{(k)}$ 表示平台组件和普通组件, 编码示例如图 1所示, i、j分别表示平台组件和普通组件的编号, 组件编号i、j都是唯一的, 不可重复, 用来标识组件;k∈{i|i=0, 1, 2, …, np}, k表达了组件的一种所属关系, 即组件在系统中的安装位置, np是平台组件的个数, i、j一旦确定, k就确定了。当k=0时, CP $_{i}^{(k)}$ 表示最底层的平台组件, 它只接收其他组件的插入;当k≠0时, CP $_{i}^{(k)}$ 表示一般的平台组件, 既要接收普通组件的插入, 其本身也要插入到其他平台组件中。

组件应具有以下几个特征:①组件是一个广义的概念, 包括软件和硬件;②组件是抽象的, 可以被实例化, 它封装了具体的实现;③组件是独立的, 可独立运行, 实现即插即用;④组件可以实例化, 根据给定参数实现各种组件实例, 可多次被实例化;⑤组件具有一组清晰、标准化的接口, 并具有一定的属性。

定义2 组件实例是指组件经实例化得到的具体模型。组件实例也分为平台组件实例和普通组件实例, 分别用CP (k) iIl、CG (k) jIl表示, l为组件实例编号。

1.2 组件化过程

在组件化过程中, 首先要确定出组件, 因此如何得到组件是组件化设计的关键技术之一。为方便阐述, 引入系统及元素的概念, 分别用S、ei (i=1, 2, …, me) 表示, 系统是指能完成一定功能的生产线或其他装备, 元素是组成系统并具有一定结构或能够实现一定功能的零部件。对组件化定义如下。

定义3 组件化是指对系统元素进行一系列处理的过程, 即用具有相同或相似特性的元素进行概括和抽象, 并用一组清晰标准化的接口进行封装。

组件化是一个过程, 包含元素识别、元素聚类和元素集的概括抽象三个步骤。

(1) 元素识别。

对系统需求及技术要求进行分析, 得到一组能实现需求的功能fi, 并由此对应出一组元素ei, 最后得到由所有元素组成的元素库。

(2) 元素聚类。

元素识别只从功能和结构分析提取组件, 对元素粒度大小、元素间的耦合性强弱、系统组态可行性及可操作性等考虑不够, 因此, 需对元素进行合理划分才能最后确定各元素集的组成。影响元素聚类的因素主要有需求因素、使用功能情况、产品本身的相关特性及产品的系列化变型等, 根据模糊聚类的方法, 得到动态聚类谱系图。参考文献[19]得出具体步骤如下:①由步骤 (1) 得到的元素及需求, 用改进质量屋进行定量描述;②采用数量积法, 由改进质量屋所描述的值得到模糊相似关系矩阵;③将模糊相似关系矩阵通过合成运算得到模糊等价关系矩阵;④根据模糊等价关系矩阵, 得到动态聚类谱系图。采用这种方法得到的是模块划分的结果, 对于组件化设计还需要考虑组件的可组态性。这里只提取组成组件的元素集, 其他相关性不高的元素可作为一个组件, 仍可按模块化方法进行设计、制造。

(3) 元素集的概括抽象。

对聚类后的元素集分别进行概括抽象, 并用一组清晰、标准化的接口将元素集封装, 形成组件。重点考虑组件的接口设计、组件的属性、组件的柔性以及组件间的安装方式。

1.3 组态成套

在组态软件中, 组态是指使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置, 达到使计算机或软件按照预先设置自动执行特定任务、满足使用者要求目的的一个过程[20]。实际上, 组态是一个广义的概念, 不仅指软件的组态, 还可以指硬件 (机械、电子) 的组态。对组态重新定义如下。

定义4 组态是指将组件以一定的规则以兼容、即插即用的形式组装成满足某种特性要求的系统的过程和方法。

一定的规则称为组态法则, 图1所示即为组态法则示意图。组件实例在组态法则下通过即插即用实现系统组装。

组态成套是指用组态的方法得到一个系统, 设系统S有平台组件nP个, 普通组件nG个, 则组态成套可用下式表示:

$S = \sum_{j = 1}^{n_{G}} C G_{j}^{(k_{j})} ˚ C Ρ_{k_{j}}^{(x_{1})} ˚ C Ρ_{x_{1}}^{(x_{2})} ˚ \dots ˚ C Ρ_{1}^{(0)} ˚ C Ρ_{0}^{(0)} (1)$

求和的每一项都是从CG (kj) j开始, 到CP $_{0}^{(0)}$ 结束, 求和表示系统的组成关系, 符号“。”表示系统的接口关系。式 (1) 表明了系统的组成及接口关系以及系统的组态法则。

1.4 组件化设计方法流程

组件化设计方法流程主要有三大步骤, 即系统组件化、组态成套方程的建立、组件的实例化和组态成套为系统。

首先, 根据设计要求, 对系统按功能或结构进行组件化, 构建组件库, 这一过程通过元素识别、元素聚类、元素集的概括抽象三个步骤实现。组件库通过各种工程应用不断得到积累, 组件库越大, 组件种类越多, 后续的设计过程就越短、效率越高。

然后, 建立组态成套方程 (隐含系统组态的法则) , 用来约束各个组件在系统中的关系。一个组态成套方程可以组态多种相似的系统。当系统的相似度太差以致不能用原组态成套方程时, 必须根据要求建立相应的组态成套方程, 以便实现设计自动化。

最后, 根据参数, 将需要的组件进行实例化, 产生不同的组件实例。组件实例在组态方程的约束下组态成具有不同功能的系统。

2 装配生产线的组件化

以某汽车公司的油泵支架装配生产线设计制造为例, 该装配生产线要求适合21种不同的油泵支架产品的装配, 而且要求能快速实现装配生产线调整以适应不同型号产品的装配, 并应具有良好的扩展性, 以适应新产品的投产。要实现组件化, 首先需对装配生产线的需求和功能进行分析。现对油泵支架装配工艺进行分析, 得出21种产品全部的工艺步骤, 根据装配时间、工艺方式和顺序等将完整的工艺步骤分为11个部分, 分布于11个工作台STi (i=1, 2, …, 11) 中, 如图2所示。

进一步以图2中所示ST6工位为例说明装配线的组件化, 其装配工艺是将储油桶组件的进油管、出油管分别压入法兰组件的进油口、出油口, 并且油管压入深度与法兰端面距离有严格要求, 图3所示为ST6工位装配工艺示意图。组件化的具体过程如图4所示, 步骤如下:

(1) 元素识别。

由ST6工位的需求及技术要求得到一组功能, 即:压力管定位夹紧、回油管定位夹紧、法兰定位、储油桶定位、手动预压紧、气动压到位、油管压深限位和一维移动, 表示为fi (i=1, 2, …, 8) , 对应的元素ei (i=1, 2, …, 8) 分别为压力管夹紧机构、回油管夹紧机构、法兰定位机构、储油桶定位机构、手动预压装置、气动压紧装置、压深限位机构和一维移动装置。

(2) 元素聚类。

①对步骤 (1) 得到的元素和需求用改进质量屋进行定量描述, 如图5所示。

图5 ST6工位改进质量屋

②根据图5所描述的值, 采用数量积法, 得到模糊相似关系阵矩阵Rs:

$R_{s} = [\begin{matrix} 1 & 0.41 & 0.34 & 0.39 & 0 & 0 & 0.46 & 0 \\ 0.41 & 1 & 0.34 & 0.39 & 0 & 0 & 0.46 & 0 \\ 0.34 & 0.34 & 1 & 0.25 & 0 & 0 & 0.18 & 0 \\ 0.39 & 0.39 & 0.25 & 1 & 0 & 0 & 0.14 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0.46 & 0.46 & 0.18 & 0.14 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}]$

③把模糊相似关系矩阵通过合成运算得到模糊等价关系矩阵Re:

$R_{e} = [\begin{matrix} 1 & 0.46 & 0.34 & 0.39 & 0 & 0 & 0.46 & 0 \\ 0.46 & 1 & 0.34 & 0.39 & 0 & 0 & 0.46 & 0 \\ 0.34 & 0.34 & 1 & 0.34 & 0 & 0 & 0.34 & 0 \\ 0.39 & 0.39 & 0.34 & 1 & 0 & 0 & 0.39 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0.46 & 0.46 & 0.34 & 0.39 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}]$

④根据模糊等价关系矩阵, 得到动态聚类谱系图, 如图6所示。

模糊矩阵截距λ取值没有客观依据, 装配线要实现快速换型, 根据经验一般可配置的组件不得超过3个, 可得出λ1和λ2。

(3) 元素集的概括抽象。

最后, 根据步骤 (2) 得到的动态聚类图, 抽取一定的元素, 对其接口进行详细设计, 并封装形成组件。聚类前元素与聚类后形成组件如表1所示。

3 装配生产线组件的实例化

组件需进行实例化得到具体的对象才能应用于系统中。通过改变组件参数可实例化不同的组件实例, 每个组件实例本身也是可变的, 调整组件实例可适应不同型号产品的装配。以油泵支架装配线ST6工作台为例对组件进行实例化, 如表2所示。

储油桶定位组件CG $_{1}^{(0)}$ 实例化后得到一系列储油桶定位组件实例, 每个实例可适用于2～3

个产品装夹。法兰定位组件CG $_{2}^{(0)}$ 实例化后也得到一系列法兰定位组件实例, 每个组件实例可适用于2～3个产品装夹。平台组件CP $_{0}^{(0)}$ 实例化后可得到一个平台组件实例。

4 装配生产线的组态成套

根据已确定的组件及其相互间的关系得到组态法则, 如图7所示。

组态成套方程如下:

S= (C G $_{1}^{(0)}$ +C P $_{2}^{(0)}$ ) 。C P $_{0}^{(0)}$ (2)

将组件实例进行组态即可得到一个新的系统。由于各组件实例自身是可变的, 所以每个组态后的新系统也具有一定柔性, 调整个别组件实例参数, 可实现一组不同型号的相似油泵支架总成的装配。由不同组件组态的工装可实现差别较大的泵支架总成的装配。如可以通过组件CG $_{1}^{(0)}$ 中的调整螺钉来调节储油桶定位机构与管夹头定位机构之间的距离, 得到多种不同总成高度的油泵支架装配结构。部分组件实例组态后的系统适用装配汽车部件产品情况如表3所示。

5 结束语

本文提出了组件化装配生产线快速设计方法, 实现所设计的装配生产线如同一个组态软件平台。通过组件实例在装配生产线中即插即用, 实现了快速组态装配生产线, 同样此方法也可用于系统的设计过程, 可提高设计效率, 降低设计成本。该方法已成功应用于某公司的油泵支架总成装配生产线的设计中, 所设计的装配生产线具有高的柔性和良好的扩展性。装配生产线首次组建后可实现21种不同型号的油泵支架总成装配, 生产线的组态时间小于等于1min。本装配线已成功扩展装配的产品型号超过5个, 新扩展的装配线功能稳定, 效果较好。

装配生产线设计与实践篇4

摘要：通过对某接线板装配生产线布局的分析，发现其工序安排不合理、空间分配不合理和设备摆放不符合人因等问题。运用5W1H和ECRS方法对该装配生产线的工序流程，人员空间布局，作业工具及配件的空间布局进行了改善。运用ED仿真软件针对此装配生产线的布局进行仿真优化，可减少该流水线的作业人员，降低用工成本，缩短生产线长度及作业时间，提高作业效率。

关键词：ED仿真；生产线；布局优化

中图分类号： TH16 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-147-2

0 引言

生产线的合理布局能较好地响应精益化大批量生产、JIT、敏捷制造、成组技术等思想，同时消除由于建设时期对企业发展战略和产能规划预想不足，整体物流规划、产线布局考虑不完善而导致的半成品、成品、配件等随意摆放的现象。实现生产线合理布局，不仅有助于合理利用空间、人力、物力，降低企业成本，还能提高企业生产效率，保证产品质量与稳定性。某新型接线板装配生产线是传统的直线型流水线作业，通过程序分析、作业分析及作业空间分析，发现其在工艺流程、空间布局和物件摆放等方面存在问题，影响作业效率。运用基本改善方法，提出合理的优化方法并运用ED 仿真软件进行可行性分析，从而达到合理利用空间，节约人力物力的改善目的。

1 装配生产线布局现状及存在问题

1.1 接线板装配生产线布局现状

本次研究的新型接线板共有三条流水式手工组装生产线，每条生产线有18名作业员工，较其他生产线，它的生产能力较低。因此选择该产品的新型接线板装配生产线（JR）为研究对象并进行研究改善。

其装配流程包括以下工序：①开关点焊电源线；②开关电源线组件铜片点焊；③铜片焊接LED灯；④底座装铜片和开关；⑤上盖装保护门；⑥理线和盒盖；⑦打螺丝（6个）；⑧检查外观并贴合格标签；⑨装下装饰条；⑩耐压测试；11接地电阻导通测试；12装上装饰条；13装电源插座保护套；14最终检查并贴标签；15装袋封口；16装箱封箱。共由16道工序组成，作业人数需18人，共耗时290.90S。其中工序4需要附加件铜片和开关，工序7需要附件螺丝，工序9和12需要附件装饰条，工序8和14需要合格标签。每道工序间为传统直线型流水线作业，通过采集每道工序的作业用时发现，在作业过程中存在等待空闲和紧张作业的工序，流水线存在不平衡。装配生产线布局规划现状图如图1所示。

1.2 接线板装配生产线布局存在问题分析

针对该装配流水线的装配流程、工位大小位置、工人作业方式等，结合装配生产线布局现状图，运用程序分析、操作分析、动作分析、布局分析和模特分析等发现主要存在以下几点问题：

①接线板装配生产线工序安排存在不合理。

部分工序作业压力大，部分作业空闲。装下装饰条和装电源插座保护套这两个工序的作业时间明显短于平均作业时间。

由图1可以看出工序2、3、4之间没有遵循最短路径原则，形成了工件的逆流。

②接线板装配生产线空间分配存在不合理。

作业人员空间分配不均，个别工位距离间隔特别大，个别工位距离间隔特别小，没有实现标准化。

配件工具的摆放位置占据空间过大，虽然不影响作业，但是形成浪费。

③接线板装配生产线摆放没有符合人因。

工序6作业过程中使用的插座盖自带包装壳，出于回收思想，在作业人员的右侧放置垃圾袋。但每次将包装壳丢进垃圾袋中都需要一手将袋口打开，一手丢入，既浪费时间，也使作业人员易产生疲劳感。

2 装配生产线布局的改善

2.1 装配工序流程改善

运用5W1H和ECRS思想对该装配生产线的工序流程进行改善。通过5W1H逐一对生产流程各个步骤进行分析，结合ECRS进行必要优化，改善后装配生产线布局图如下图2。

工序9、10和工序12、13的作业时间较短，作业方式简单不会互相产生干扰，可以合并为一个作业，既平衡生产线，又节约人力成本。

2.2 装配生产线人员空间布局

运用模特分析法以及作业空间分析，将工位距离标准化，使作业空间既不会太狭小导致设备位置不好，流水线作业过程中作业不便，又不会浪费作业空间。

在合理分配流水线作业空间后，流水线上有足够的空间将工序3的作业位置放于流水线上。这样既避免了工序2、3、4形成的流水线逆流现象，也有效的减少工位3在流水线外侧所占用的空间。

2.3 装配生产线作业工具及配件的空间布局

在安排好作业人员位置以后，根据模特作业分析法，将作业动作分解。根据作业方式最轻松、作业距离最短、作业范围最小的原则，合理摆放作业工具，并采用器具上挂的方式，方便作业也节约空间。

改进工序6中的垃圾袋，将其敞口设置改为固定开口，将双手作业变成轻松的单手操作。

2.4 装配生产线布局改善方案可行性分析

在确立改善方案以后，为确保方案的可行性与合理性，借助Enterprise Dynamics（ED）仿真软件，对改善方案进行模拟仿真。仿真模型建立如下图3所示。

通过ED仿真，减少人力、时间、资金的浪费，提高生产效率，节约运行周期以及缩短决策时间。仿真在企业设施规划中扮演着越来越重要的角色，也正是用这种虚拟手段，更直观地反应改善方案的可行性。

3 结语

通过对新型接线板装配生产线（JR）布局的改善结合ED仿真软件的可行性分析，可减少该流水线的作业人员2名，降低用工成本；将原长为18米的生产线缩短为16米并且解决生产线中存在的逆流；缩短流水线作业时间20秒，可提高该装配生产线的作业效率。

参考文献

[1] 龚全胜，李世其.基于虚拟仿真的制造系统布局设计[J].机械科学与技术，2004，23（7）：857-859.

[2] 桑红燕，潘全科，潘玉霞，等.求解批量流水线调度问题的离散差分进化算法[J].计算机仿真，2010，27（7）：292-295.

[3] 蔡临宁.物流系统规划—建模及实例分析[M].北京：机械工业出版社，2008.

[4] 卢海洋，栗继祖.工业工程在F公司生产线平衡中的应用[J].物流技术，2014，12（03）：295-299.

装配生产线设计与实践篇5

轮式装载机是一种广泛应用于工矿企业的铲土运输机械。它对于减轻劳动强度, 加快工程建设速度, 提高工程质量起着重要的作用。

我国装载机行业发展比较成熟, 国产装载机在国内及国际市场都有优异的表现。然而装载机行业相对汽车行业在技术上仍有一定差距。比如在线检测技术在汽车行业中已获得了较广泛的应用。早在1991年, 上海大众汽车有限公司发动机厂就引进德国、美国、意大利等国的先进检测设备, 对发动机中的曲轴、连杆、凸轮轴等工件进行在线检测。国内的其他汽车制造商也都先后引进了汽车在线检测技术。

然而, 在线检测技术在国内工程机械行业的应用却屈指可数, 特别是借助检测结果进行分析及利用的研究。早在1991年, 美国卡特皮特公司就已经实现了装载机的在线检测, 其中包括对装载机对跑合阶段、怠速状态、高速运行状态、执行 (工作) 状态时装载机液压系统各个部分压力及蓄能器、转向系统压力等整车关键参数的测试。

柳工机械股份有限公司的柳工牌装载机产品销售收入多年持续保持国内行业第一。为满足日益增长的客户需求, 柳工新开工建设一条大型装载机工厂。本文主要介绍该轮式装载机工厂总装生产线在满足设计生产节拍的前提下保证装配生产线平衡的在线检测项目的设计方案, 并以制动力在线检测方案设计为例进行说明。

1 总装生产线在线检测的总体布局

1.1 关键检测项目

装载机行业正从“大批量、刚性”的生产模式转向“小批量、个性化”的生产模式。在总装生产线上, 在满足多样化柔性生产的前提下, 必须将检测项目有机融入相应的装配工序, 优化装配工作站, 调整各站作业负荷, 以使各装配工作站的工作时间尽可能相近, 从而达到生产线平衡。

在线检测是直接将检测仪器安装在生产线上, 通过软测量技术实时检测, 实时反馈, 以此来更好地指导生产, 减少浪费, 提高作业效率并实现检测项目的信息化和数字化。轮式装载机是一个庞大而复杂的机械系统, 为保证装载机整机的安全可靠, 装载机在整个生产过程中要进行诸多参数的检验, 装配完毕后出厂前, 还要进行整机性能测试。目前这些参数的检测大多数都由人工检测定性判定合格与否, 检测结果没有实现数字化, 无法对检测数据进行统计分析并将整机的各个检测结果关联建立数据库。这样的检测结果仅仅是一张“合格证”, 无法更深层次地利用检测结果指导生产和售后维修。由于装载机在生产过程中的检测项目众多, 若将每一个项目都纳入在线检测并不现实。完成每一个检测项目所需时间不同, 为保证检测不影响整机装配节拍, 因此选择关键的检测项目作为控制节点很重要, 同时必须对检测项目进行合理优化, 采用并行与串行结合的方式布置检测设备。根据装载机的使用情况, 可将筛选的主要检测项目分为装配线上检测项目和整机性能测试项目两大类。装配线上检测项目是在总装车间流水线上完成的检测项目, 主要有:关键部位螺栓拧紧力矩检测、发动机燃油注油量检测、制动液注油量检测、液压油注油量检测等。这些线上检测项目是在原有装配工艺和设备上适当改进, 在完成装配的同时即完成相应的数据采集, 不增加额外的装配时间, 因此也并不影响生产线的平衡性。比如, 螺栓拧紧可直接采用螺栓拧紧机拧紧, 同时开发相应的软件程序将拧紧数据直接传输到数据库。整机性能测试项, 是在装配完毕后, 在试车场跑合过程中的检测项目, 这类检测项目需要额外的工作时间, 因此在总装配线的平衡性设计阶段必须考虑这些项目的影响。此类项目主要有:装载机转速测量、关键尺寸测量 (如举升高度、卸料高度、转弯半径等) 、主要动作完成时间测量 (如提升时间、三项和时间) 、装载机工作系统压力检测、驾驶室噪声检测、发动机排放颗粒度检测等项目, 根据不同的实际情况可以柔性添加必检项目和抽检项目, 总体流水线布局如图1所示。

1.2 检测数据处理

与传统人工检测相比, 采用在线实时检测可以使各检测结果自动保存, 并可监控生产过程和产品质量。不仅能准确地判断产品质量性能指标和工艺技术参数, 定量判别新产品性能, 通过对定量数据的统计分析, 为以后的生产提供保障, 使制造过程形成良性循环。实现上述功能的关键在于将各检测项目的检测结果汇总并进行统计及技术分析, 即建立检测数据处理平台接收各检测数据, 并对数据进行分析处理, 建立检测结果数据库并输出检测结果。因此, 对各检测结果的数字化处理是非常重要的一个环节。而所有检测项目的检测结果则统一输入该数字化信息处理平台分析处理。其总体结构示意如图2所示。

在线检测数据处理的核心是要采用VC++搭建一个信息分析处理系统, 该系统是一个软件平台, 也可以采用的编程语言常见的VB和Delphi可完成相应的功能。所有检测项目通过传感器或者专用检测仪采集的模拟信号 (电流或电压信号) 经过数模转换为数字信号, 再由接口协议输入该信息分析处理系统, 系统进行分析处理可以直接打印检测报表, 也可将检测结果以数据库形式保存建立数字整机档案, 而企业的信息管理系统 (例如SAP系统) 也可以从此数据库中索取相关信息, 以方便数据的统计分析。

2 装载机制动力检测

以装载机制动力检测为例介绍在线检测实现原理。装载机的制动试验台一般可分为惯性式制动检验台和反力式制动检验台两种。反力式滚筒制动台检测时, 车辆不动, 只是滚筒带动车轮转动, 是一种静态检测, 不能检测汽车动态制动状况 (轴荷转移) 下的制动力, 检测车速较低, 一般用于低速检测制动力。惯性式滚筒制动检验台是模拟道路行驶动能检测车辆制动性能的装置, 车辆在惯性式滚筒制动检验台检测制动性。惯性式滚筒台的转速比反力式滚筒台的转速高, 滚筒线速度一般都大于4O km/h, 一般用于带ABS刹车系统的制动力检测[2,3]。装载机主要是对松散物料进行铲装及短距离运输作业。一般在工矿企业有限的场地内使用, 车速不高, 因此选择反力式制动检验台检测制动力, 反力式制动检验台结构如图3所示[4,5,6]。

1.前滚筒2.后滚筒3.第三滚筒装置4.后滚筒调整丝杠

如果采用反力式滚筒制动试验台, 被测装载机置空挡将前后车轮分别停在前后滚筒上。针对不同型号的装载机轴距不同, 可以通过后滚筒调整丝杠进行调节。通过减速器驱动滚筒, 滚筒带动车轮, 达到预定检测速度后, 在LED屏上提示驾驶员踩下制动踏板制动。车轮同时受到滚筒的驱动力和盘式制动器的制动力。电机仍继续驱动滚筒转动, 由于制动力大于驱动力车轮开始减速, 直至停止转动, 滚筒相对车轮滑转。通过测力杠杆将制动力传给测力传感器, 此时, 测力传感器测得的力值就是该检测条件下的车轮最大制动力。传感器测量得到的电流信号通过数据采集卡输入到信息分析处理软件平台。经过信息处理平台对采集的检测数据进行统计分析, 分析结果一方面可以监控单个装载机的整机制动性能是否达标, 另一方面统计分析结果可以监测生产线设备和装载机产品质量的变化趋势, 为指导生产提供参考依据。

该装配线设计生产节拍为600 s, 总装基本装配工位与检测工位合计共69个, 未经平衡设计的装配总工作时间为12 906s。通过生产线平衡方案规划[7], 增添专用工具, 优化物流通道等措施, 重新优化组合后共分16个装配工作站。其中制动力检测工位为新增工位, 工作时间900 s, 为保证总装线的顺畅性, 并行设置两套制动力检测台, 并将这两套制动力检测台与跑合试验台划分到同一装配工作站, 安排4名工人完成操作。优化后最大的工作站时间1 100 s, 最小工作时间480 s。优化后的装配总工作时间缩短为6 840 s, 比未进行优化平衡前节省53%, 优化效果明显。

3 结语

传统的整机制动试验试车员劳动强度大, 检测效率低;试验过程中, 由于负载等原因, 易造成装载机零部件划伤等外观损坏;由于试验场地跑道等原因, 易在试验过程中产生零件的早期失效, 给用户带来未被发现的早期损坏;试验检测结果受人为因素影响大, 无法客观评价制动效果, 检测结果与企业管理信息系统脱节, 检测结果利用率低, 产品缺乏质量跟踪。采用在线检测可有效避免上述问题, 为产品建立整机数字档案, 有助于企业的信息化程度, 也可实现在线检测监控系统与企业管理信息系统的集成, 推进信息化与工业化的有机融合。在整个总装生产线设计阶段充分考虑流水线的平衡性, 合理规划, 可大大节省装配成本。

参考文献

[1]广西柳工集团有限公司.集团介绍[EB/OL].[2013-08-14].http://www.liugonggroup.com/index.aspx?menuid=3&type=introduct&lanmuid=43&language=cn.

[2]林秀君.汽车ABS性能检测试验台机械系统的研究与开发[D].广州:广东工业大学, 2006.

[3]许猛.装有ABS汽车制动试验台的研究[D].上海:上海海事大学, 2006.

[4]张金柱.汽车制动试验台关键技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2004.

[5]陈英杰.工程机械跑合试验台测控系统研究[D].北京:中国农业大学, 2004.

[6]周德光, 陶素连, 李卫民.滚筒制动试验台和平板制动试验台的受力模型建立及其分析[J].机械设计与制造, 2005 (1) :50-52.

装配生产线设计与实践篇6

关键词：SLP,混流装配,仿真

0 引言

随着现代科技的迅猛发展, 产品生命周期大大缩短, 客户对产品的多样化要求日益提高。福特提出的单品种、大批量的流水线生产模式已经无法适应快速多变的市场需求, 而此问题在装配型企业尤为突出。

混流装配生产系统可在同一条生产线上连续地生产不同类型的产品, 增强生产系统的柔性, 满足市场对企业的多样化需求, 提高企业生产效率, 降低企业生产成本。实现了在“需要的时候, 按需要的量, 生产所需要的产品”的目标。因此如何设计出多品种混流装配线, 如何使混流装配线满足市场的变化需求等都是企业所面临的重要课题。本文假定日装配350辆玩具工程车, 在对多品种混流装配线物流及非物流因素的综合考虑下, 对混流装配线进行布局设计并进行了仿真验证。

1 装配单元的划分

本次研究采用的玩具工程车如图1所示。

1.1 产品BOM表

两种玩具工程车的物料清单如图2、图3所示, 数字含义如表1所示。

1.2 装配作业时间测定

通过在对00、01两种车型进行实际装配, 得出各部分组装用时, 如表2所示。

1.3 装配节拍确定

设计装配线必须能够满足总计日产350台的需要。有效工作时间为八小时, 根据行业标准给定宽放率为20%, 现以一辆00型工程车, 一辆01型工程车作为一个单元计算节拍。其计算公式为

式中Fe———计划期内的有效工作时间;N———计划期内生产任务的数量。

1.4 装配单元划分

为充分利用装配线生产能力、节约成本、满足设定日产量350台的要求, 根据式 (1) 计算出节拍要求并结合各作业单位用时, 划分装配单元如表3所示。

1.5 作业区域划分

根据分析, 结合两种车型日生产量要求等方面因素, 将混流装配车间分为:材料库、车纵梁装配区、车架装配区等17个区域。

2 系统布置设计在玩具工程车混流装配中的应用

2.1 物流强度

本文中结合玩具工程车装配特点, 确定以一个工作日为周期, 从材料库搬运至各工作地的当量物流量以零件数为标准, 工程车组成单元在各工作地之间的搬运以单元数为标准。根据以上确定的标准和日产量要求, 计算装配车间物流量, 绘制物流强度汇总表如表4所示。

2.2 物流相关表

结合作业单位物流强度汇总表, 绘制物流相关表如图4所示。

2.3 非物流因素

所有零件及组成单元都向车体上装配, 混流装配线上物流量主要取决于零部件数量和装配单元数量, 作业单位对之间的实际物流量值相差不明显, 因此作业单位间的非物流因素相比于物流因素对整个车间布局的影响更为重要。

根据装配单元之间的联系和装配工艺要求, 确定作业单位对之间的关系密切程度, 建立非物流相关表。在本例中, 各个作业单位对之间的密切程度的物流因素不明显, 因此要进行物流m与非物流n合并, 其相对重要性比例取m:n=1:2。并据此编制作业单位综合相互关表, 进而绘制装配车间作业单位位置相关图, 如图5所示。

2.4 装配区布局设计

结合车间布局设计的要求, 在综合考虑装配车间人流、物流和安全的基础上, 严格按照标准设置通道大小, 合理规划各个区域, 绘制的装配车间布局图如图6所示。

3 仿真分析

本文运用ED仿真软件对装配线的装配能力、效率及物流通畅情况进行仿真, 进而对设计的装配线进行分析、评价。仿真中以一辆00型工程车和一辆01型工程车为一个单元进行仿真, 各装配单元的组装时间设定为各自工时定额符合的均匀分布。总装线的时间设定为装配区工时定额最长的时间, 由此建立一个装配车间的简化仿真模型。以八小时为仿真周期, 对装配车间的仿真结果如图7所示。

4 结论

本文运用系统布置设计方法对玩具工程车的混流装配线进行了设计, 仿真结果表明所设计混流装配线满足日产量要求, 同时整个装配线在一个工作日内在制品占用量只有十个装配单元, 大大减少了装配车间的在制品成本, 进一步表明所设计的混流装配线有效、合理。

参考文献

[1]方庆琯, 王转.现代物流设施与规划[M].二版.机械工业出版社, 2009.

[2]王丽莉, 张凤荣.生产计划与控制[M].二版.机械工业出版社, 2011.

[3]罗国勋, 罗昕, 蒋天颖, 丛祝辉.系统建模与仿真[M].高等教育出版社, 2011.

装配型企业的生产与组织篇7

关键词：装配型企业,生产组织

一、装配型企业的生产特点

装配型企业是指企业的产品以组装和调试为主, 其产品的组成材料及零部件是外协加工或采购而来。装配型企业按照其产品的批量程度, 可分为大批量生产、中小批量生产和单件装配等形式;依生产线布局, 可分为流水线装配、单元装配、定点装配。装配型企业在生产管理过程中的一大特点, 就是在组装之前必须所有的原材料、零部件要全部齐套。否则, 产品不能完成组装及出厂。对于这样的企业, 如果某个零部件交货期太长, 其它零部件即使全部在库了也无法进行产品的最后出厂, 这会造成在制品不断增加, 库存积压的资金不断加大, 而产品却迟迟不能出厂。

二、供应商管理

基于装配型企业的特点, 对供应商的开发与管理显得尤为重要。企业要进行正常的生产运营就必须有自己的合格供应商, 供应商的供货能力及服务水平, 对装配型企业的生存发展至关重要。所以, 供应商选择及管理的优劣直接关系到企业的生产经营状况。供应商管理包括开发、品质、成本、交期等。

1) 供应商开发要按照企业质量管理体系文件的要求进行开发。深入了解是建立供需双方合作关系的前提, 包括对供应商生产规模、所供物料产能、可供货能力、技术质量水平、信誉程度、资质合法性以及近两年来的生产经营状况等进行全面了解。并采用样品试用或先小批订单方式, 对供应商进行更深入的了解。同时还要组织企业质量、技术、采购人员对供应商进行现场审核与评估, 以确定其是否纳入企业合格供应商名册之中。

2) 采购品质管理是提高企业产品质量的保证, 只有买到高质量的原材料, 才能生产出优质的产品, 也是保证企业按计划执行的基础。做好采购质量管理的具体措施有:首先, 签订采购合同要严谨, 合同中必须明确所采购物资质量的特性要求、验收标准及出现不合格时的解决办法等, 尤其是要明确验收标准和方法, 这样才能确保物料采购质量。其次, 强化采购物料的检验, 严格按照质量标准进行来料检验, 如果采购质量在合同中有约定, 必须严格按照合同约定条款进行验收, 在检验过程中发现不合格, 要监督供应商对出现的不合格进行整改完善, 持续改进。第三, 制造同业竞争进行全球采购多家供货, 并建立战略合作供应商队伍。供应商选择是一个动态过程, 从价格、质量、交期和服务等方面制定指标对供应商进行考评, 优生劣汰。同时, 在多家供货过程中, 便能发现优秀的、适合企业的供应商, 不断更新合格供应商名册。与优秀供应商建立合作伙伴关系, 形成双方互信, 目标协商一致, 相互支持和承诺, 达到信息共享, 共担风险, 共享利益, 长期合作, 双方互赢。

3) 价格是采购的重要因素。只有严格控制采购成本, 才能增强企业产品的市场竞争力。在采购之初, 必须了解所要采购物料的成本构成, 如材料费、加工费、管理费、运输费用等, 只有掌握这些资料后, 才能胸有成竹的与供应商进行价格谈判。同时, 采购人员需要关注原材料国内外市场行情波动, 对采购物料的价格及时做出合理的调整。

4) 采购交货的延期, 毫无疑问会阻碍生产活动的顺利进行, 给企业生产及相关部门带来不良的影响。同时, 也将直接影响到企业产品交货计划。装配型企业的物料齐套性是按期生产的重要保证, 这就要求在采购物料的交期上一定要严格按计划执行。另一方面, 当企业出现采购急单时也需要供应商做出相应的调整计划, 以最大限度的满足企业的生产需要。

总之, 双赢是建立良好供需关系的前提, 科学的供应商开发流程是供应商管理的基础, 合理的供应商考核体系是供应商管理的保障, 只要本着友好合作的态度和运用科学的管理方式, 就可以与供应商建立起良好的供求关系, 从而达到双赢的效果。

三、合理组织生产过程

合理组织生产过程, 指把生产过程从空间上和时间上很好地结合起来, 使产品以最快的速度通过生产过程的各个阶段, 并使人力、物力、财力得到充分利用, 达到高产、优质和低耗的目的。装配型企业依照产品的批量程度来进行生产线的布局, 产量大的进行流水线装配, 产量不大、规格较多的进行定点装配, 同时, 辅助以产品工艺顺序的先后进行空间布置, 实现对不同产品进行不同的组织管理。

流水线作业其专业化程度很高, 它将对象专业化的空间组织方式和平行移动的时间组织方式有机结合, 是一种先进的生产组织形式。流水线具有专业性、连续性、节奏性、封闭性和比例性的特点。流水作业能够对每个工步进行不同的管理, 能够提高设备利用率, 缩短运输路线及生产周期, 提商生产效率。

定点装配是单件小批量生产的重要组织形式, 其生产计划不同于其他生产模式, 生产调度工作应严格按照生产计划执行, 并保证调度过程中的柔性化管理。现代企业管理应提倡柔性化生产, 逐步提高和保持生产过程的连续性、比例性和节奏性, 从而达到合理组织生产过程、优化资源配置的目的。

四、细化内部管理, 提升企业管理水平

装配型企业的物料管理, 除了要保证及时供料和零部件的加工质量外, 更重要的是控制零部件的生产进度。大型成套设备主要部件通常是机械件和电器件, 配合辅料的装配, 绝大部分是外协加工或外购。由于装配存在先后顺序, 某一个关键部件的缺货将会影响整个装配进度。所以, 物料管理的核心是齐套性管理, 并打造核心供应商, 提高采购人员的业务水平, 提高非标产品的零部件标准化水平。

班组建设和多能工培养, 在装配型企业中, 对生产设备的依赖性不是很强, 更多的是依靠作业人员的手工装配, 自动化程度低。所以对操作人员的熟练度和士气要求就非常高。多能工的培养可以通过个人申请、部门选拔等方式进行, 一旦培训达到多能工的技能, 给予相应的待遇等, 以提高作业人员的求知欲望, 让其主动学习, 这对提升企业员工素质大有帮助。同时, 通过多能工的建设, 对提高各工序的生产效率, 提高产品质量也有着非常积极的意义。

现场“5S”管理。“5S”活动开展起来比较容易, 可以搞得轰轰烈烈, 在短时间内取得明显效果, 但要坚持下去, 持之以恒, 不断优化就不太容易。“5S”活动, 贵在坚持, 同时, 应将“5S”活动纳入岗位责任制, 使每个部门、每个员工都有明确的岗位责任和工作标准;其次, 要严格、认真地做好检查监督、评比和考核, 并将考核结果与各部门和个人的经济利益挂钩;第三, 要坚持PDCA循环, 不断提高现场“5S”水平。在检查考核后还必须针对问题, 提出改进措施和计划, 使“5S”活动持续地开展下去。

装配生产线设计与实践篇8

一、设定目标节拍

目标节拍就是根据市场的需求和每天要完成的工作量, 来设置一个生产节拍。因为只有明确了目标生产节拍, 才可以确定各个生产工位加工时间, 下一步才能平衡各工序按照统一的速度进行生产, 达到生产时间的同步化, 因此流水线目标节拍的设定就成为了后面改善的依据。

按照市场计划要求, 某大型客车日需求量为14台, 车间按照每日工作8小时计算, 生产节拍应该为34.2分钟/台。而目前总装线某标准车型的生产节拍为48分钟/台, 现设定生产节拍的改善目标为34分钟/台。由于每次流水线移动所用的时间是3分钟, 并未算入节拍内。因此, 改善目标节拍的34分钟要包括实际作业时间31分钟和生产线走线时间3分钟, 最终目标就是要把实际生产节拍控制在31分钟以内。

二、生产现状

设定目标节拍之后, 首先要对生产现状进行分析, 查找问题点, 针对问题进行设置方案进行改善。由于大型客车流水线的每个工位都是有多人联合作业完成的, 所以采取联合作业分析是针对流水线生产现况的一种非常有效的方法。

以某标准车型的边窗安装工序为例, 该工序由7人联合作业完成, 每个工作者完成此工序需要63~74min, 可以看出作业内容的时间远远大于生产线节拍48min, 作业者必须跨多个工位操作才能完成, 各工位作业者容易相互干涉。通过使用联合作业分析法对作业情况进行记录, 由于完成内容较多, 仅列出前10min每个作业者的工作内容, 见表1。

通过对作业者前10min的工作内容进行分析, 发现有很多问题点, 分别把这些问题点在表1中标明。另外对每个作业者完成此项工序的总时间63~74min按操作、搬运、等待、检查进行分类, 分析每部分所占的比例, 通过分析发现, 边窗作业的实际操作时间仅占了54%, 而40%的时间都被搬运和等待浪费掉。

经过分析和现场实践, 边窗安装工序做出如下改善:制作玻璃专用存放货架, 减少现场的库存量;按照生产工号对整车玻璃进行配送;配料过程中按照玻璃实际装配顺序进行放置, 减少搬运;制作可移动打胶车, 代替作业员抬玻璃。通过这样一系列的改善, 使总装生产线边窗玻璃安装作业中的40%的搬运和等待时间克服掉, 大大降低了实际作业时间。但仍然达不到生产节拍在31min以内的目标。这就需要除了减少每个作业者的时间浪费之外, 还要做到时间均衡。

三、工序分割平衡

将解决完生产过程中的等待、走动等浪费的时间之后, 要达到目标节拍最主要解决的问题就是平衡时间, 打破瓶颈工位。要改善这样状况必须对工序重新分割调整, 使各工序分割时间平衡。调整工序平衡应以时间为原则, 将每位员工的工作内容限制在一个生产节拍内完成。工时小于节拍的工序, 可以从其它工序中分解出部分作业内容;工时大于节拍的工序, 其作业内容必须分配给另一个作业员或下一个工位的作业员。经过工序平衡后, 人员减少至6人, 并且每个作业者时间大致相同, 这样就把生产节拍控制在大约为30分钟/台以内, 达到了把生产节拍最终控制在31分钟以内的目标。

参考文献

[1]贾秋红, 肖燕, 龚玉洁, 等.基于Witness的飞轮生产线生产节拍平衡研究[J].机械设计与制造, 2011 (11) :122-124.

《电子装配工艺》课教学实践初探篇9

关键词：激发兴趣筛选焊接总装调试总结

中图分类号：G658.4

文献标识码：C

文章编号：1671-8437-(2009)4-0138-01

笔者从事中职教育已经七年了，深知中职学生对技能实训缺少必要的认识，理论基础、动手能力普遍较差，同时缺乏兴趣，因此，我校把《电子装配工艺》课程开设在第三学期，为了让学生尽早认识和了解专业。明确专业的培养目标，为后续学习和顶岗实习打好良好的基础。为此，教师要激发学生学习兴趣、组织好学生有效的训练，本文拟就《电子装配工艺》课在教学实践中从这些方面作初步探讨。

1激发兴趣是学好《电子装配工艺》的前提

《电子装配工艺》课离不开实作，如何使学生对实作产生浓厚的兴趣，这就要求教师在课题的选题上要特别重视。课题要新颖，选材要精炼，在选材时也要结合学生的兴趣，好奇心等特点来达到兴趣的培养，激发学习的热情。在《电子装配工艺》课首次实作时，可将我校历届学生的优秀作品进行展示，如六晶体管超外差式收音机组装的效果展示，这些作品产生的声音动态效果，使许多学生产生了好奇心。从元器件的筛选、焊接、安装、调试都由学生在教师指导下独立完成，这些有声电子产品，学生通过自己的双手制作安装出来，调试成功心理不用说有多高兴。科学知识有这样如此多的乐趣，激发了学生向更高的一层去探索、去挖掘。在课余可给学生选一些简单、新颖的小制作来培养他们的兴趣，如触摸开关、变音门铃等。学生在制作这些作品的同时，也得到了无穷的乐趣，既获得了知识，又激发了兴趣。

2进行有效的训练

2.1常用元器件筛选技能训练

各种元器件在制作、运输、使用中会出现这样那样的故障，为此整机装配前一定要对所用套件进行认真、细致地筛选，此项训练要求学生做到：①剔除外观不良，有机械损伤，引脚不正常的元器件。②快速识读四色环或者五色环电阻器的标称值，并会万用表测量出实际阻值。③能识别不同型号的电容器，并会用万用表对其作出“可用”、“短路”、“断路”、“漏电”等质量判别。④用万用表判别出二极管、三极管的极性，并能迅速测出二极管的正反向电阻值，判断是“好”还是“坏”。⑤迅速指出单列直插式和双列直插式集成电路引脚的排列顺序。训练时要求学生先将套件分项粘贴在一块硬纸板上，标出各种元器件的名称，再根据老师的要求分项筛选。筛选时要仔细、认真并做好记录。待全部套件筛选完毕后，要求老师更换不合格元件。有时为了验证自己是否判断正确也可请其他同学或老师帮忙再筛选一遍，期间，教师要注意学生的动作是否规范，使用仪器的方法是否正确，结论是否有误，同时，对于不同的产品在元器件筛选上作相应的控制。

2.2焊接技能的训练

在此项训练中要求学生既要保证焊点的质量，又要保证焊接速度。在保证焊点质量时做到：①焊点大小适中、均匀圆滑、光亮干净。②焊点不能出现虚、假、漏焊。③焊点表面不能有毛刺、拉尖现象。④焊点不能有空隙、气泡、针孔、沙眼、锡瘤。⑤不得出现连焊、桥连现象。⑥不得有焊盘翘起和印制版划伤现象。⑦焊点保留的引脚高度为1-2mm，且整齐一致。质量保证了再提高速度，根据技能量化标准学生要在十分钟内完成一百个焊点，为此，我要求由少到多分阶段训练：十分钟完成40个，十分钟完成50个，……十分钟完成100个。此项训练后，每个学生都应掌握一手娴熟的焊接技能，为整机总装做好准备。

2.3整机总装的训练

训练前将全部学生分成若干小组，选择动手能力较强的同学作小组长，帮助老师辅导较差的学生，同时宣布实践计划的具体安排，即将整个装机阶段粗略安排一下，明确每天大致完成什么任务，让同学们心中有数。装机前教师要对电路原理进行一次深入细致的讲解，使同学们对整机工作原理及性能有所了解，为顺利完成装配调试工作做好必要的准备。装机过程中为了减少故障出现，可要求学生分批装插元器件。例如：安装时先安装低矮和耐热元件(如电阻)，然后再装大一点的元件(如中周、变压器)，最后装怕热的元件(如三极管)。下一步调试时出现的故障率将大为减少，同时也增强了同学们对元器件的进一步认识。训练时，教师要特别注意讲解和示范结合起来，做到边做边讲，关键动作反复示范，使学生理解快，感悟快。

2.4整机调试的训练

元器件装配完毕后，经过通电检查，调好工作点，并正常发声后，就进行调试工作。如以六晶体管超外差式收音机组装完毕进行调试为例，首先调中频频率，将中周的谐振频率都调整到固定的中频频率“465KHz”这一点上。然后调整频率范围。使双联电容全部旋入到全部旋出，所接收的频率范围恰好是整个中波波段，即525KHz～1605KHz。最后进行统调，使本机振荡频率始终比输入回路的谐振频率高出一个固定的中频频率“465KHz”。这样就能确保实践工作顺利完成。

3总结、评比、展示、表彰

整机装配完毕后，总结评比是必不可少的内容，要把那些实作做得好，效果明显的作品公布于众，并在班上、校内展示，以增强成功者的自信心和喜悦感。同时要对他们进行奖励、表彰。其奖励办法不是给他们发现金，而是电子元器件。激励同学们不断探索，去获取新的成功。

装配生产线设计与实践篇10

系统布置设计(Systematic Layout Planning,SLP)理论是Richard Muther于1961年提出的,该方法是一种条理性很强、物流分析与作业单位关系密切程度分析相结合求得合理布置的技术。采用SLP对系统进行分析和优化的首要工作是原始资料(主要包括:P-产品;Q-产量;R-生产路线;S-辅助服务部门;T-时间)收集,然后进行物流分析和非物流分析,经过综合分析得到作业单位相互关系表;根据相互关系表中作业单位之间相互关系密切程度,决定各作业单位的位置,绘制出作业单位位置相关图,形成作业单位面积相关图;通过作业单位面积相关图的修正和调整,得到数个可行的布置方案;最后采用加权因素对各方案进行评价择优,选出最佳的布置方案。其程序模式如图1所示。本文将应用SLP法对某机器公司装配车间生产系统进行分析和优化。

2 某机器公司装配车间现状及物流分析

某公司主要生产流量计、电磁阀、组合泵、油枪等七大类产品,装配车间主要生产各种型号的计量器及其零配件,随着公司产品的多样化和生产规模的不断扩大,该公司生产能力的不足的现象越来越严重,加上车间采用工艺原则进行设施布置,其特点为流程长、工艺路线复杂、迂回和交叉现象严重、物流成本高、生产周期长等,从而造成工人经常连续加班,甚至有交货期延长的现象。

2.1 装配车间产品生产流程

装配车间生产的品种少,产量较大,适合用工艺流程图进行分析,从历史销售数据和生产规模来看,具有代表性的产品是吉尔巴克计量器,其工艺流程图如图2所示。

2.2 装配车间设施布置现状

通过产品的工艺流程图以及车间现有布置情况,绘制出车间的设施布置和物流线路图如图3。

从车间设施布置情况看,产品装配工作主要在12个作业单位之间完成(即A~L,其中A为电梯间);从物流线路分析,存在严重的交叉和迂回现象。

2.3 作业单位间物流强度分析

物流强度分析中,计算物流量是关键,本文以装配一件成品所需的零配件为计算依据,以车间现有设施布置为前提,测量各作业单位之间的距离和统计其单位重量,然后将距离与单位重量相乘,就得到物流量,表1为按流量大小顺序排列的物流量表。

按照Richard Muther的SLP理论,将物流强度转化成五个等级,分别用符号A、E、I、O、U来表示,其物流强度逐渐减小,参照物流强度等级表和物流路线比例或承担的物流量比例,可以将表1转化为物流强度分析表(表2)。

表2物流强度分析表

2.4 作业单位相互关系分析

根据计量器的生产规模和生产工艺,以及原材料的输入量,各工序间的物流量(参照表1),利用工艺流程图进行物流分析,分析结果形成物流相关表。同时,考虑工作流程的连续性、生产服务要求、物料搬运、公共设施及辅助动力源、人员联系等多方面因素,确定作业单位非物流相互关系的基准相互关系,进一步确定各作业单位之间的相互关系,得到作业单位相互关系表。从计量器的工艺可以看出,物流关系占主导地位,其物流与非物流关系可以取1:1,综合物流与非物流关系相关图可以得到作业单位综合相关图(图4)。

2.5 作业单位面积相关图

作业单位占地面积与建筑物形状布置到作业单位位置相关图中,就得作业单位面积相关图,所以在绘制单位面积相关图时必须先有作业位置相关图,绘制原理是将作业单位综合关系图中A、E、I、O、U量化后计算出一个单位跟其他作业单位之间的密切程度总和,综合接近程度分值越高,说明该作业单位越应该靠近布置图的中心位置,分值越低说明该作业单位越应该处于布置图的边缘位置。计算结果及排序见表3。

作业单位面积相关图是由位置相关图得来,必须考虑修正因素和实际限制条件进行调整、修正才能得到可行的布置方案。修正因素和实际限制条件主要有:场址条件或周围情况、搬运方法、仓库设施、建筑物特征、人员的需要等。根据作业单位接近程度、修正因素和实际限制条件,绘制出作业单位面积相关图(如图5)。

3 装配车间生产系统优化

设施布置是从作业单位间相互关系密切程度出发,安排各作业单位之间的相对位置,关系密切等级高的作业单位之间距离近,等级低的距离远。于是尝试相应的调整,把关系密切的或者把相互物流量较大的生产单位在位置上尽量靠近。结合作业单位的实际面积和装配车间设施重布置的成本费用等实际限制因素,作出局部的调整,使得物料搬运路线得到最大限度空间,得到改善后的两个布置方案,采用加权因素法对两个方案进行评价,评价的因素有物料搬运的效率、工艺过程的连续性、改善成本、设备利用率、工厂空间利用率、辅助服务部门的综合效率、工作环境、整个车间布置的外观、是否适于将来发展等,得出最佳方案(如图6)。

4 结论

配度低、物料搬运设备落后、物流成本高等问题;其次,该方案是在装配车间原有物流系统基础上作局部变动,建筑物布局基本保持不变,车间内设施进行调整,从而降低生产系统的物流成本,缩短生产周期,提高物流的搬运效率;最后,通过优化前后的对比分析,方案比原方案的总搬运距离缩短64m,降低了搬运强度325.05kg·m,经济可行。

摘要：介绍了设施布置的基本理论,分析了某公司装配车间物流现状和平面布置,运用设施规划和物流分析中的SLP原理,对装配车间的设施布局进行重新规划和设计,使车间做到物流顺畅、运输路线最短、缩短生产周期和降低生产成本。

关键词：系统布置设计(SLP),物流分析,优化

参考文献

[1]向号.基于SLP的生产车间物流优化设计[J].煤矿机械,2007,(12):28-30.

[2]杨洋.SLP法在某轮胎制造厂中的应用分析[]].物流工程与管理,2008(12):113-115.

【装配生产线设计与实践】推荐阅读：

生产装配线08-13

装配与调整05-15