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        基于FLEXSIM的電機(jī)生產(chǎn)線平衡分析與改善

        2019-08-27 03:12:48鮑丙亮
        價(jià)值工程 2019年20期
        關(guān)鍵詞:瓶頸

        鮑丙亮

        摘要:針對(duì)X電機(jī)廠總裝生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率低的問(wèn)題,分析了電機(jī)總裝生產(chǎn)線操作流程,結(jié)合Flexsim仿真分析,首先識(shí)別瓶頸工位,然后采用程序分析、操作分析和聯(lián)合作業(yè)分析的方法改善瓶頸工位,平衡各工位的工作負(fù)荷。結(jié)果顯示,生產(chǎn)線平衡率由49.5%提高到80.30%,生產(chǎn)節(jié)拍由40.5s降低為21s,日平均產(chǎn)量由350臺(tái)提高到677臺(tái),仿真結(jié)果驗(yàn)證了改善過(guò)程的有效性。

        Abstract: In view of the low productivity, the operation flow of the assembly line of X Motor factory was analyzed, and the bottleneck station was analyzed by Flexsim simulation. Then the bottleneck station were improved and the work load for each station was balanced by the method of process analysis, operation analysis, and the joint operation analysis. The results show that assembly line balancing rate increased from 49.5% to 80.30%, production cycle time reduced from 40.5s to 21s, and average daily output increased from 350 to 677, the simulation results verify the effectiveness of the improvement process.

        關(guān)鍵詞:Flexsim仿真;生產(chǎn)線平衡;生產(chǎn)節(jié)拍;瓶頸

        Key words: Flexsim simulation;assembly line balance;production cycle time;bottleneck

        中圖分類號(hào):F273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào):1006-4311(2019)20-0264-04

        0 ?引言

        電機(jī)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)生活所需設(shè)備的重要部件,被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、軋鋼機(jī)、傳送帶等設(shè)備上。2017年以來(lái),環(huán)保督查、原材料漲價(jià)、新能源政策補(bǔ)貼退坡、人民幣貶值所帶來(lái)的各種成本壓力讓電機(jī)企業(yè)措手不及。電機(jī)制造業(yè)增速明顯放緩,利潤(rùn)空間被進(jìn)一步壓縮,利潤(rùn)總額出現(xiàn)下滑。因此,如何以較少的投入,較低的成本,快速提高生產(chǎn)率成為眾多電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)迫切需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)尋找瓶頸工位,利用工業(yè)工程(IE)方法進(jìn)行生產(chǎn)線平衡分析和改善,是降低成本,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的有效解決方案,龔立雄等通過(guò)Flexsim仿真軟件進(jìn)行仿真優(yōu)化對(duì)摩托車涂裝生產(chǎn)線的瓶頸工序進(jìn)行了二次優(yōu)化,使得改進(jìn)后的生產(chǎn)線基本達(dá)到平衡[1]。杜軒等通過(guò)Flexsim仿真對(duì)啤酒包裝生產(chǎn)線進(jìn)行仿真優(yōu)化,針對(duì)瓶頸工序提出改善方案,結(jié)果表明包裝生產(chǎn)線效率顯著增加[2]。張磊與李中原利用Flexsim仿真軟件對(duì)改善方案進(jìn)行效果評(píng)價(jià),驗(yàn)證IE方法對(duì)生產(chǎn)線平衡改善的科學(xué)性、可行性[3]。Ma Yanhua等通過(guò)對(duì)制造系統(tǒng)的產(chǎn)品線平衡進(jìn)行分析,進(jìn)行改善,縮短了瓶頸工序時(shí)間,提高了生產(chǎn)線平衡[4]。Dewa等通過(guò)建立離散事件仿真模型,對(duì)瓶頸工序進(jìn)行分析改善,提高了汽車裝配生產(chǎn)線平衡率[5]。Heung Jae Cho和Jae Park采用IE基礎(chǔ)方法中的模特分析法對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行改善[6]。本文運(yùn)用Flexsim仿真方法對(duì)X公司電機(jī)總裝車間生產(chǎn)線進(jìn)行分析改善,通過(guò)基礎(chǔ)IE的方法來(lái)對(duì)流水線的瓶頸工位進(jìn)行平衡優(yōu)化,降低了節(jié)拍時(shí)間,提高了機(jī)器設(shè)備和人員的利用效率,并結(jié)合Flexsim軟件對(duì)改善效果進(jìn)行評(píng)價(jià),確保改善方案的科學(xué)性和有效性。

        1 ?X公司電機(jī)總裝生產(chǎn)線現(xiàn)狀分析

        X公司電機(jī)總裝車間為流水生產(chǎn)線采用鏈?zhǔn)絺魉蛶нM(jìn)行產(chǎn)品運(yùn)輸,共有11個(gè)工序分別為:定子壓入機(jī)座、接線、安裝緊定螺釘、軸承冷壓、裝配轉(zhuǎn)子、專配端蓋、出廠試驗(yàn)、噴漆前處理、整機(jī)面噴漆、后裝配、包裝。X公司電機(jī)總裝車間生產(chǎn)線的裝配生產(chǎn)線的工位與工序時(shí)間如表1所示。X電機(jī)總裝生產(chǎn)線工位布置圖如圖1,共11個(gè)工序,27個(gè)操作工人。

        2 ?仿真模型設(shè)計(jì)與分析

        以X公司的生產(chǎn)線流程為依據(jù),建立如圖2的模型,其中發(fā)生器來(lái)代替進(jìn)入生產(chǎn)線的初始產(chǎn)品,處理器代表操作工位,吸收器來(lái)代替最終產(chǎn)品出廠。建立Flexsim仿真模型,進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,對(duì)象的參數(shù)設(shè)置時(shí)間來(lái)自表2[7]。建模完成,參數(shù)設(shè)置成功后,按照一天8小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間(即28800s),運(yùn)行Flexsim軟件。

        運(yùn)行所建的Flexsim仿真模型,得到初始模型統(tǒng)計(jì)報(bào)告如表3所示,初始時(shí)貨棧R的運(yùn)行結(jié)果是706臺(tái)。得到初始模型仿真報(bào)告如表4所示,工序11的加工率為99.35%,而工序8的加工率為25.39%,這表明該電機(jī)生產(chǎn)線目前的狀態(tài)處于相當(dāng)嚴(yán)重的生產(chǎn)線不平衡;同時(shí)可以得到,工序5、6、8的加工率為30.95%、25.96%、25.39%,而對(duì)應(yīng)的工序5、6、8的阻塞率為67.14%、72.32%、73.51%。工序1、9、11的加工率為85.09%、77.50%、99.35%,由此表明工序1、9、11是該電機(jī)生產(chǎn)線的瓶頸工序,是需要重點(diǎn)改善的工序。

        3 ?X公司電機(jī)總裝生產(chǎn)線優(yōu)化

        3.1 瓶頸工序11的改善過(guò)程

        由以上分析得出該公司電機(jī)總裝車間裝配生產(chǎn)線上的瓶頸工序?yàn)楣ば?1,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的觀察與測(cè)時(shí),對(duì)工序11中的包裝的過(guò)程進(jìn)行操作的分解,畫(huà)出工序11的工藝程序圖,如圖3所示。

        本改善方案首先對(duì)電機(jī)總裝車間生產(chǎn)線的工序11進(jìn)行局部的改善。其中第一位工人完成前四個(gè)工步,包括裝訂紙箱、紙箱張貼標(biāo)識(shí)、放入泡沫下箱、吊入電機(jī)并蓋好上箱,共需時(shí)間48s;第二位工人完成后三步工步,包括封箱、紙箱打包、放在木托盤上,共需33s。可以得出第一位工人的操作時(shí)間遠(yuǎn)多于第二位工人的操作時(shí)間,并且第一位工人的操作步驟繁瑣程度也遠(yuǎn)超過(guò)第二位工人,因此以前一位工人的操作順序?yàn)楦倪M(jìn)中心進(jìn)行ECRS裝改善設(shè)計(jì)。具體改進(jìn)方法如下:

        ①將工序11與前工序10進(jìn)行操作步驟的分擔(dān)調(diào)整,由于工序11中的操作步驟二紙箱張貼標(biāo)識(shí)需要進(jìn)行標(biāo)識(shí)的核對(duì)才能進(jìn)行,而工序10中的步驟十七XY3合格證和能效標(biāo)識(shí)張貼與步驟十八裸機(jī)條形碼張貼也需要進(jìn)行標(biāo)識(shí)的核對(duì)才能進(jìn)行,所以可將工序11中的操作步驟二和操作三合并為工序10中的最后步驟,其中改善后工序10工藝程序圖如圖4所示。

        ②通過(guò)改善前布局圖1分析可得出由于裝箱內(nèi)部所用的泡沫箱體放置在工序11一側(cè),由于場(chǎng)地布置離工序11較遠(yuǎn),所花費(fèi)的搬運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng);改善后則可將泡沫箱體放置在工序10一側(cè),可節(jié)省物料搬運(yùn)的時(shí)間,并且節(jié)省了工序11中的操作一的搬運(yùn)泡沫箱體和標(biāo)識(shí)的時(shí)間,同時(shí)工序10的最后一名工人同時(shí)與工序11的第一位工人共同完成工序11的裝訂紙箱、紙箱張貼標(biāo)識(shí)、放入泡沫下箱三個(gè)操作動(dòng)作。

        通過(guò)上述的流程改善和局部的布局改善,工序10新增加了一個(gè)操作十九紙箱張貼標(biāo)識(shí),但是由于布局改善,使得總的工序10并沒(méi)有增加39s,而只增加33s左右,因此工序10的節(jié)拍時(shí)間為20.7s;工序11裝訂紙箱和紙箱張貼標(biāo)識(shí)兩個(gè)步驟通過(guò)改善后節(jié)省了39s,改善后工序11的節(jié)拍時(shí)間為21s。

        3.2 瓶頸工序1的改善過(guò)程

        通過(guò)圖1對(duì)現(xiàn)有的裝配生產(chǎn)線的分析,改善后該裝配生產(chǎn)線上的最大作業(yè)元素的時(shí)間是工序1,節(jié)拍時(shí)間為34.2s,工序1為該生產(chǎn)線上新的瓶頸工位。

        工序1的操作是由兩個(gè)工人配合完成,前三個(gè)步驟由一位工人完成,借助吊機(jī)將機(jī)座和鐵芯吊起并平放在生產(chǎn)線上,再將機(jī)座上套上限位圈,最后工人將機(jī)座、鐵芯和限位圈一起豎起在生產(chǎn)線上,推送到下一步驟處;后五個(gè)步驟由另一位工人完成,包括穿出引接線、放置壓圈、定子壓入機(jī)座、取下壓圈和限位圈、翻轉(zhuǎn)并取下底座共需時(shí)約40.5s。

        ①首先對(duì)第一位工人進(jìn)行人機(jī)的操作分析,工人是借助吊機(jī)將機(jī)座和鐵芯吊起并平放在生產(chǎn)線上的,由于機(jī)座和鐵芯的重量較重且放置在工人的身后位置,所以工人需要不斷的轉(zhuǎn)身彎腰才能將機(jī)座和鐵芯吊起;同時(shí)由于機(jī)座和鐵芯分別放置在不同的置物架上,所以一臺(tái)電機(jī)就需要兩次轉(zhuǎn)身彎腰。通過(guò)加長(zhǎng)吊機(jī)的吊臂,可首先吊起鐵芯,再吊起機(jī)座,然后一同放置在生產(chǎn)線上并將機(jī)座套限位圈,最后直接將鐵芯豎起穿入進(jìn)機(jī)座內(nèi),使得三個(gè)步驟共同完成,減少了操作時(shí)間的同時(shí)也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。改善后第一位工人的操作時(shí)間約節(jié)省了9s左右,總耗時(shí)約18.8s。

        ②對(duì)第二位工人的操作進(jìn)行分析,第二位工人需要完成出引接線、放置壓圈、定子壓入機(jī)座、取下壓圈和限位圈、翻轉(zhuǎn)并取下底座共需時(shí)約40.5s,由于該生產(chǎn)線是電機(jī)的混裝生產(chǎn)線,所以在放置壓圈需要進(jìn)行不同型號(hào)的壓圈的選擇,限位圈放置在操作工人的身后,選擇限位圈時(shí)需要轉(zhuǎn)身并挑選。改善時(shí)可在操作工人與生產(chǎn)線之間設(shè)置一個(gè)限位圈的掛鉤,使得相同電機(jī)型號(hào)的限位圈不需要重新選擇,極大的節(jié)省了時(shí)間。由于工位2的操作都是相對(duì)較輕松的操作,所以可將工序1中后一位操作工人的取下壓圈和限位圈擔(dān)到工位2的工人上。使得該工人的操作時(shí)間減少為23.2s,減少了約17.3s。

        綜上可使得工序1的節(jié)拍時(shí)間減少約為21s,同時(shí)工序2由于總時(shí)間增加了約15s,使得工序2的節(jié)拍時(shí)間增加至20.1s。

        3.3 瓶頸工序10的改善過(guò)程

        通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的裝配生產(chǎn)線的分析,該裝配生產(chǎn)線上新的瓶頸工序是工序9,節(jié)拍時(shí)間為31.5s。但是由于工序9為整機(jī)面噴漆,難以進(jìn)行操作分析以及程序分析,所以采用聯(lián)合作業(yè)分析方法進(jìn)行改善。工序9總耗時(shí)為63s,有兩個(gè)人共同完成,現(xiàn)通過(guò)對(duì)工位9增加1人,使得工序9的節(jié)拍時(shí)間縮短為21s。通過(guò)分析可知工序10生產(chǎn)負(fù)荷較低,現(xiàn)調(diào)度工序10一名員工到工序9進(jìn)行工作。

        分析表1,可以看出工序10的操作人員的工作負(fù)荷分布不均,其中第一個(gè)工人需要卸下電機(jī),取下電機(jī)的風(fēng)罩并放在指定的位置,耗時(shí)較長(zhǎng)且工作強(qiáng)度大;分析圖1,可以看出第三個(gè)工人需要走到第一個(gè)工人的位置拿起風(fēng)罩,再回到第三個(gè)位置將風(fēng)罩安裝上,其中的走動(dòng)是不必要的消耗時(shí)間。通過(guò)改進(jìn)放置板,將放置板增加一個(gè)掛鉤即可,將風(fēng)罩直接懸掛在掛鉤上,改善后結(jié)果如圖5所示。第四、五、六三位工人可合并為兩人的工作,具體合并結(jié)果如表5所示。

        4 ?改善效果評(píng)價(jià)

        根據(jù)X公司電機(jī)生產(chǎn)線個(gè)別工位生產(chǎn)負(fù)荷較大,生產(chǎn)能力相對(duì)較弱的問(wèn)題,通過(guò)FLEXSIM仿真分析瓶頸工位,工序1、9、11的加工率為85.09%、77.50%、99.35%,由此表明工序1、9、11是該電機(jī)生產(chǎn)線的瓶頸工序,通過(guò)基礎(chǔ)IE的改善手法分別進(jìn)行改善[8],再將改善后的各個(gè)工序的節(jié)拍時(shí)間數(shù)據(jù)輸入到Flexsim仿真模型中,進(jìn)行優(yōu)化前后的分析對(duì)比,得到改善前后的仿真運(yùn)行報(bào)告如表6所示,改善前后各指標(biāo)對(duì)照如表7所示。

        根據(jù)表7所示,本次針對(duì)南華電機(jī)總裝生產(chǎn)線的優(yōu)化得到了如下的結(jié)果:

        ①電機(jī)生產(chǎn)線的生產(chǎn)線平衡率由49.49%提高到80.14%,是個(gè)各個(gè)工位的生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到較為平均的程度。②電機(jī)生產(chǎn)線的日平均產(chǎn)量由350臺(tái)提高到677臺(tái),使得生產(chǎn)線的產(chǎn)量得到提升,提高了生產(chǎn)線的效率。③電機(jī)生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間由40.5s降低為21s。④生產(chǎn)線沒(méi)有出現(xiàn)阻塞的情況。

        通過(guò)以上的分析,可以得到本次的優(yōu)化達(dá)到了提升生產(chǎn)線效率、平衡生產(chǎn)負(fù)荷的目的,提高了機(jī)器設(shè)備和人員的利用效率,提升生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力。

        5 ?結(jié)束語(yǔ)

        線平衡率是制約X公司電機(jī)總裝線生產(chǎn)能力的核心問(wèn)題。本文首先采用Flexsim仿真識(shí)別生產(chǎn)線瓶頸工位。然后,選擇IE的改善方法,平衡各工位的工作負(fù)荷,最后,運(yùn)用Flexsim仿真驗(yàn)證改善效果,結(jié)果顯示,生產(chǎn)線平衡率由49.5%提高到80.3%,節(jié)拍時(shí)間由40.5s降低為21s,生產(chǎn)線的日平均產(chǎn)量由350臺(tái)提高到677臺(tái),生產(chǎn)線平衡優(yōu)化效果顯著。

        參考文獻(xiàn):

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