基于工作研究的厢式半挂车焊装生产线优化

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

随着科学技术的进步和发展，制造已经由个人行为和孤立机器完成的简单过程演变成必须由众多制造要素组成的制造系统来完成的复杂工程。流水作业是常用的制造方式之-。制造企业采用细分后的多工序连续作业，由于分工简化了作业难度，从而提高了作业效率。然而，经过了这样的作业细化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上都不能完全相同，势必存在工序间作业负荷不平衡的现象。这样会造成大量的在制品堆积，同时还会造成无谓的工时损失 ，产生设备和人力资源的浪费。对于生产线平衡问题，理论的研究侧重于采用不同的数学算法如遗传算河南侍育厅 自然科学研究项目(2008A46001 1)法、蚁群算法等来探索工时分配问题 ，但对于指导工厂实际生产来讲，运用工业工程的时间研究、动作分析等工作研究技术更为简洁和实用，在此方面已经有很多成功的实例 引。利用工作研究来优化生产线的实质就是对各工序作业进行研究，通过合理地划分和重组生产作业要素(生产线流程再造)，使得各个工位作业时间旧能相近，通过生产线负荷的平均化来不断改进和完善生产线，从而达到实现生产线优化配置、提高生产效率的目的。本研究以生产线平衡为目的，以时间研究和程序分析为基础对某型号厢式半挂车焊装生产线进行了分析和改进，并通过仿真评估了优化效果。

692013年第6期 现代制造工程(Modem Manufaetufng Engineering)l 问题的提出某厢式半挂车是某汽车厂中较为典型的-种产品，采用流水作业方式，厢式半挂车焊装工位及生产流程如图 1所示。

图 1 厢式半挂车焊装工位及生产流程虽然该型号厢式半挂车焊装生产线配置了-些半自动化的作业设备，如链条式翻转机、半门式行车等，但 由于半挂车焊装的工序关系比较复杂，且半挂车本身形状较大、质量较重，不便于制作通用的工装夹具，全 自动化设备难 以完成复杂的操作且投资较大，该生产线仍以工人的手工操作为主。

该型号厢式半挂车进入产量阶段后，历经多次生产调整。在现行的工序和工位配置下，有-些工位的作业时间与生产线节拍相差较大，当每班要求的产量不高时，产能矛盾尚不明显，但随着需求的增加，产能矛盾越来越突出。有些工位无法完成产量计划，有些工位的生产能力则相对富余，导致人力闲置。由于工序节拍不均衡，瓶颈工位明显，使得整体产能无法获得进-步提升，现阶段-般采用延长工作时间或是周末加班的方式来弥补产能的不足。

2 分析与改进为了解决上述问题，考虑对生产线进行新的组合分析，手工作业方式为工位的合并与调整提供了方便。通过以上对生产线中存在问题的研究分析，采用时间研究和程序分析对生产线进行优化改善。

2.1 现状分析2.1.1 确定生产节拍企业生产计划 N3台/天，现行工作制度为 l0小时/天。则生产节拍 为：：强 ：下1060：20( 台) -计划期内计划产量- 3 H2.1.2 原生产线的工时测定原生产线按照工位布置人工，采用直接测时法对各工位作业进行测时分析，考虑工人的生理需求，按单件宽放率0.08计算得各工位宽放后时间u 。优化前各工位的人员安排及作业时间如表1所示。

70表 1 优化前各工位的人员安排及作业时间2.1.3 生产线平衡计算生产线平衡率P为：P x 100% ×l00% 62.30%式中： 为各工位用时；CT为瓶颈工位工作时间，也即各工位同等条件(人均)耗时最长工作时间；r为工位总数，本研究中也等于工人数，r14。

生产线平衡损失率 d为：d1-P37.70%平滑性指数 为：SI 84.80由生产平衡率及平滑性指数可以判断，原生产线的工位设计不平衡，有改进余地。这种不平衡也是导致工人忙闲不均的主要原因，不仅浪费了人力资源，而且容易引发派工矛盾。

2.2 优化方案从生产工艺分析，本厢式半挂车整条焊装生产线可以划分为三个过程：车架组焊(包括上具、悬挂、护盒、翻转机、整理、铺底、焊面、焊底和拷上拱)、厢体安装(合车)以及整理检验(放车)。这三个过程是严格按照作业要素的优先关系进行的，所以这三个过程不能调换顺序进行。在生产线的改进过程中，只能考虑对三个过程分别进行优化，尽量使各个工位的实际生产时间接近生产节拍 。

2.2.1 车架组焊操作的优化由于车架组焊过程中原九个工位(工位 1～工位9)的各工序生产时间都比生产线节拍 小得多，所以可以考虑对其进行合并，以使其合并后的生产节拍达到或接近生产线节拍 。合并的步骤如下。

祁丽霞 ：基于工作研究的厢式半挂车焊装生产线优化 2013年第6期1)先将第-个工序放人第-个工位，如果工位的作业时间没超过生产节拍 ，计算剩余时间 ，T - ， 表示放置该工序后此工位的作业时间，如果T ，≤0，则将第二个工序放人到第二个工位，开始第二个循环；如果 T >0，则将第二个工序继续放人到第- 个工位，如果仍没超过标准，计算剩余时间并更新， ，依此类推；如果超过标准，则将该工序放人第二个工位内，然后开始第二个循环；依此类推，直到把所有的工序都放人工位。

2)如果有的工序无论怎么安排都会使工位的工作时间超过生产节拍或者造成工作站空闲时间过大，则需要首先将该工序与相邻工序合并然后分解工序操作，调整安排在两个工位内由两个工人进行加工。

依照上述规则，车架组焊操作可以由A、B、C、D四个工位完成，车架组焊各工序优化后工时如表2所示。

表2 车架组焊各工序优化后工时2.2.2 合车操作的优化合车操作是人均耗时最多的工作，是整体生产线的瓶颈工序，经分析可知其中包含许多子工序，总体要完成的操作分别为：1)校正前后水平；2)画左右两侧门洞尺寸；3)栽立柱；4)校正门洞尺寸；5)上边围；6)点焊上边围和立柱；7)校上边围直线度；8)对立柱加固定板；9)里外上下焊接；10)打拉撑；11)挂门；l2)均门缝；13)焊合页；14)对焊上锁头周边；15)对焊下锁头及平把手；16)焊门缝条及上边围锁头；17)装篷布架和爬梯。其中，第 1)-第 8)道工序是严格遵循作业要素的优先关系进行的，且在生产中不能被移动，否则会影响车身厢体的稳定性，导致生产质量下降；同样第 11)～第 16)道工序亦是如此。因此考虑实际的制造要求，把原合车操作拆分合并为三个工位(O、P、Q)完成，拆分后的合车工位及作业时间如表3所示。

表 3 拆分后的合车工位及作业时间2.2.3 放车工位的优化放车工位的工作时间居中，但距离生产节拍 也有较大差距，经分析，原放车工位中包含有五道工序，分别为：1)拆锁杠；2)除锈；3)清渣；4)打磨；5)检验。

为了使生产线上各工位生产时间尽量接近生产线节拍 ，所以对放车工序进行拆分重组。对五道工序分别进行测时，放车各子工序的作业时间如表4所示。

表 4 放车各子工序的作业时间将放车操作根据功能和操作顺序重新合并调整，采用两个工位比较合理，重组后放车作业时间如表 5所示。

表 5 重组后放车作业时间3 生产线优化效果评估通过对生产线工序的调整和改善，得到优化后各工位的作业时间如表6所示。各工位人工耗时基本相等，各安排 1名工人即可。

表6 优化后各工位的作业时间3.1 生产线平衡指标对比采用生产线平衡指标对优化前、后的生产线进行对比，计算结果如表7所示。由表 7可见，采用新生产方案后，所需工人数由l4个减为9个，生产线平衡率由62.30%提高到86.67%，优化后方案优于原方案。

712013年第6期 现代制造工程(Modem Manufacturing Engineering)验证了Workbench软件仿真的可靠性，其余工况下振动值较大是因为它们与计算工况(工况 3)下的最大修形量不相匹配所引起的。四种工况下，水平、轴向振动值较大的原因，可能是由于轮齿的端面受载变形产生了偏载，可以通过齿向修形予以降低。综上所述，齿廓修形对降低齿轮箱振动的效果是明显的。

6 结语齿廓修形后，啮人冲击消失，相应的干涉齿对上的应力消失，从而使得齿轮能稳定运行。齿廓修形后，等效应力稍有增加，接触应力明显下降，这与理论分析结果吻合，其具体形成机理有待进-步理论与实验考证。齿廓修形后，接触应力下降，对齿轮强度具有现实意义，能避免齿轮过早地发生胶合等失效形式。通过实验可以发现，在计算工况下，齿轮箱的振动值是最小的。对于消除偏载的齿向修形，还有待进- 步研究。