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1、东北农业大学学士学位论文 学号 A07111072 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡 改善研究改善研究 学生姓名学生姓名：凌磊 指导教师指导教师： 所在院系所在院系：工程学院 所学专业所学专业：工业工程 研究方向研究方向：装配线平衡 东 北 农 业 大 学 中国哈尔滨 2015 年 5 月 Northeast Agriculture University Bachelors Degree Thesis Registration Number：A07111072 RESEARCH ON ASSEMBLY LINE BALANCING PROBLEM OF HARBIN L
2、IGHT VEHICLE CHASSIS Candidate：Ling Lei Supervisor: College: Engineering College Profession: Industry Engineering Research Direction: Assembly Line Balancing Northeast Agriculture University Harbin China May 2015 摘要 I 摘 要 近年来哈尔滨轻型车厂各产品的装配线平衡率总是处于不理想的水平，大概为 70%左 右，低于同行业企业的 85%的水平。这种现状已经严重的影响了哈尔滨轻型车厂的
3、市场竞 争力。因此本文的目的就是要提高哈尔滨轻型车厂的装配线平衡率，以此获得可观的经济 效益和潜在的企业潜力。 本文以哈尔滨轻型车厂底盘装配过程为研究对象，首先采用工业工程中的作业测定技 术测定底盘装配线改善前的各工序标准时间数据，分析计算得出了改善前的装配线平衡率 水平。接下来细分工作要素，选择启发式平衡方法对底盘装配线进行重排，并应用工作平 均化的方法解决启发式平衡方法后个别工作站工时利用率相差过多的情况，对比改善前取 得了很好的改进效果。最后对改善的效益进行了评价，意义重大。 通过对比改善前后的各相关指标，哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡率从最初的 71.89% 提升到现在的 88.96%，
4、在缩短装配线节拍的同时，减少了底盘装配线的工作站数和作业人 数；在降低产品装配工时的同时，提高了装配线的产能，取得了丰硕的经济效益，每年的 净节省 50 多万元。装配线研究改善过后，极大地解决了哈尔滨轻型车厂平时工作要素拆分 不细，成效偏低和标准数据测定不准确的问题。 关键词关键词：装配线平衡；作业测定；工作站；启发式平衡算法；工作平均化 Abstract I Research on Assembly Line Balancing Problem of Harbin light vehicle chassis Abstract In recent years, the assembly lin
5、e balancing rate of the light truck factory in Harbin is always in the unsatisfactory level, about 70%, and the level of 85% is lower than that of the same industry This situation has seriously affected the Harbin light car factory market competitiveness. So the purpose of this paper is to improve t
6、he assembly line balance rate of Harbin light truck factory, in order to obtain considerable economic benefits and potential enterprise potential. The Harbin light duty truck chassis assembly process as the research object. First of all, the industrial engineering work before chassis assembly line t
7、o improve the standard time of each process data is determined by the technology and analysis are given in this paper to improve the assembly line balancing rate. Next subdivision elements, heuristic balance method the chassis assembly line to rearrange, method and application of the mean heuristic
8、balance method for solving individual workstations working hours the rate difference is too much and contrast improvement achieved very good improvement effect. Finally, the benefit of the improvement is evaluated, and it is of great significance Through the contrast before and after the improvement
9、 of the relevant indicators, Harbin light duty truck chassis factory assembly line balance rate increased from initial 71.89% to 88.96% now, in shortening the assembly line beats at the same time, reduce the chassis assembly line station number and the number of jobs; and improve the productivity of
10、 the assembly line in reducing assembly working hours and achieved fruitful economic benefits, the annual net savings of more than 50 million yuan. After the improvement of the research of assembly line, it has solved the problem that the normal working elements of Harbin light truck factory are not
11、 fine, the results are low and the standard data is inaccurate Keywords: assembly line balance; work measurement; workstation; heuristic algorithm; average work 目录 I 目目 录录 摘摘 要要I AbstractI 1 前 言1 1.1 论文研究的背景、目的与意义.1 1.1.1 论文研究的背景1 1.1.2 论文研究的目的1 1.1.3 论文研究的意义2 1.2 装配线平衡简述.2 1.3 国内外研究现状.3 1.4 研究的主要内容
12、和方法.5 1.4.1 研究的主要内容5 1.4.2 研究的主要方法5 2 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况- 6 - 2.1 哈尔滨轻型车厂及主要产品介绍.- 6 - 2.2 底盘装配线改善前各工作站具体作业说明.- 6 - 2.3 底盘装配流程介绍.- 7 - 2.4 底盘装配线改善前装配线的平衡数据收集.- 8 - 2.4.1 确定作业观测次数及处理异常值- 8 - 2.4.2 对改善前装配线进行作业测定并分析数据- 9 - 2.4.3 底盘装配线总体不平衡情况分析- 14 - 3 底盘装配线工作要素细分- 17 - 3.1 对改善前的底盘进行装配线工作要素细分.- 17 - 3.
13、2 用作业测定法观测细分后的工作要素.- 18 - 4 应用启发式平衡算法重排底盘装配线- 20 - 4.1 启发式平衡算法实施说明.- 20 - 4.2 重排底盘装配线工作要素.- 20 - 4.3 核算新的生产节拍和最小工作地数.- 21 - 4.4 重新分配工作地作业.- 22 - 4.5 启发式平衡算法的进一步完善.- 26 - 4.5.1 工作平均化处理流程- 26 - 4.5.2 应用工作平均法进一步完善改善结果- 27 - 4.6 改善后底盘装配线平衡相关指标情况.- 28 - 5 改善前后实施效果评价- 29 - 5.1 效益分析 - 29 - 结论结论 - 30 - 参考文献
14、参考文献 - 31 - 目录 II 致谢致谢 - 33 - 1. 前 言 - 1 - 1.前 言 1.1.论文研究的背景、目的与意义 1.1.1.论文研究的背景 中国第一汽车集团哈尔滨轻型车厂是一座具有 40 年历史的国有大中型企业，是中国第 一汽车集团全资子公司，一汽集团北方重要的轻卡、皮卡生产基地。近几年来各产品装配 线平衡率一直处于低水平状态，一般在 70%左右，而相同行业类似公司的装配线平衡率都 在 80%左右，较低的装配线平衡率严重影响了公司在市场上的竞争力。 偏低的装配线平衡率对公司造成的影响如下： 引起人工工时浪费，工作站空闲时间过长。 资源利用效率低，公司须投入更多资源才能完成
15、相同批量的出货需求，实际上增加 了 公司的运营成本。 装配线的产能低下，需要工人加班，增加了公司的人工成本。 产品单位人工工时与同行业相比劣势明显。 任务量不均造成工人心理不平衡，影响工作热情。 装配线平衡改进在投资较少的情况下，依然可以有效的提高装配线平衡率，降低产品 人工成本，减少工时浪费，提高公司的市场竞争力。 1.1.2.论文研究的目的 平衡率高的装配线在企业生产管理中是极其重要的。当制造型企业装配线出现生产不 平衡状态时，将会导致装配线工序节拍混乱，装配线上在制品堆积在某一工位进而造成的 人力和物力以及资源的浪费。本文打算采用以启发式方法为主对哈尔滨轻型车厂装配线平 衡问题进行分析研
16、究。 本文研究目的如下： 验证启发式算法在求解装配线平衡问题的有效性，为哈尔滨轻型车厂在今后遇到此 类问题提供一定参考，使研究更加方便。 通过对哈尔滨轻型车厂装配线平衡问题进行改善，使得生产车间的人员之间、机器 之间、人与机器之间的生产配合更加紧密。 通过对哈尔滨轻型车厂装配线平衡问题进行改善，使得装配线运行更加流畅，瓶颈 工序时间得到合理改善，缩短装配线节拍。 通过对哈尔滨轻型车厂装配线平衡问题进行改善，使得哈尔滨轻型车厂装配线上操 作人员的积极性整体得到改进。 1. 前 言 - 2 - 通过对哈尔滨轻型车厂装配线平衡问题进行改善，使得哈尔滨轻型车厂生产系统整 体协调性得到了提高。 1.1.
17、3.论文研究的意义 制造型企业中生产成本过高、库存积压、员工工作懈怠、非正常停工、机器损坏、产 品质量等问题都会造成制造企业竞争力下降。现代制造企业想要长远发展就必须提高生产 效率，要想使生产效率提高就必须提高装配线平衡率。装配线平衡率的提高不仅能使生产 成本得到降低，同时还能减少企业的浪费，从而提高企业的竞争力。本文将理论方法与实 际情况相结合，以哈尔滨轻型车厂总装车间底盘装配线为研究对象，应用启发式算法并结 合工业工程相关理论，对哈尔滨轻型车厂底盘装配线进行研究，在此基础上可以为哈尔滨 轻型车厂在今后遇到同样问题提供一定帮助，为具有此类问题的生产制造型企业提供一定 的参考。 其意义具体如下
18、： 结合企业的产品和装配线的具体状况，找到一个在当前状态下最适合企业的装配线 平衡改善方法，通过此方法可以迅速的提高对象装配线的平衡率。 缩短产品的装配时间，降低生产成本。 减少工序间在制品，减少对场地的占用。 减少工序间准备时间，缩短装配周期。 消除员工等待现象。 改变传统小批量作业模式，使其达到一个流生产。 稳定产品质量。 提升企业整体装配效率，降低浪费。 1.2.装配线平衡简述 装配线平衡是对生产的全部工序进行平均化、均衡化，调整各工序或工位的作业负荷 或工作量，使各工序的作业时间尽可能相近或相等，最终消除各种等待浪费现象，达到生 产效率最大化。 “装配线平衡”与“木桶定律”相似：装配线
19、的最大产能并不是取决于作业速度 最快的工位，反而恰恰取决于作业速度最慢的工位，最快与最慢之间的差距越大，产能损 失就越大。制造现场，各个车间或小组之间，彼此的管理水平、产能等往往是不等的，企 业现场管理的最高水平并不取决于最突出的车间单位而是取决于最差的车间单位，相同的， 对一条装配线而言，其产量、生产效率高低也是如此。传统的装配线平衡主要集中于作业 元素的分配问题，使各工位的平均负荷均衡，但是由于各工作站在各时刻要处理不一样的 产品，就算达到了完全平衡，在现实操作中，依然会有相当的积压停产与空闲等待现象。 有鉴于此，近些年来国内外装配线平衡理论研究偏向于综合作业元素的分配和产品的投产 排序因
20、素的影响，运用模拟退火算法和遗传算法等整体优化方法，建立数学模型进行研究。 1 一般来说，现在企业大都用装配线平衡率和不平衡率来评估自已装配线的平衡情况， 下面是一些相关公式。 1. 前 言 - 3 - = = 1 . 100% (1 1) = 1 ( 1 2) 上式中：P 为装配线平衡率，为第 i 个工作站的作业标准时间，N 是装配线所有工作 站数量，d 为装配线损失率。C.T（Cycle Time）是整个装配线单位产出间隔时间，即节拍时 间。它由瓶颈工位的作业标准时间确定，亦是整个装配线作业时间最长的工作站的作业标 准时间 由于改善目标的不同，传统的装配线平衡问题一般分为以下三种： 知道装
21、配线的节拍，求最小工作站数 在装配线的初始，传统来说需要调整生产能力，以求满足客户需求和整体投资少和 装配线效率高等目标。这时期对市场需求的预测是为已知信息，通过对设备能力的 估算，可以求出最小工作站数。最小工作站数意味着人员、设备最小化，人员、设 备费用最低，同时提高生产效率。这是本文所重点讨论的。 对于可变化的装配线节拍和工作站数，求极限装配线平衡率 这类装配线平衡的问题，国内外相关学者都有大量研究，但是由于计算过程太复杂， 并不适合在现代企业中推广使用，所以本文不再详细说明。 告知工作站数，求最小装配线节拍 在安装完装配线后，人员与设备大致固定，需要做的就是优化装配线的节拍。 进行装配线
22、平衡一般应遵守如下原则： 合并相关工序，重新排布相关工序 适当增加各作业人数 优先改善瓶颈工序的作业内容 分解瓶颈工序的作业内容 分解作业时间较短的工序，将该工序内容并到其他工序 1.3.国内外研究现状 1913 年 10 月 7 日，汽车制造公司福特创立了第一条汽车装配装配线。第一条装配装 配线的产生标志着制造业将进入高效率时代。随着福特汽车制造公司第一条装配线的发明， 针对装配线平衡问题研究的文章也随之增加。装配线的平衡是装配线的设计与管理中的一 个很重要的问题，因为装配线的平衡与否直接影响到生产制造系统的生产率。装配线平衡 1. 前 言 - 4 - 问题是典型的优化组合难题，目前主要有三
23、类处理方法：启发式平衡算法、工业工程方法 和数学分析法。 装配线平衡问题的研究至今已经近百年历史，人们对于装配线平衡问题一直都未曾放 弃，国内外已有许多相似文献。装配线平衡问题经过了近半个世纪的研究应用，己经从最 优化方法进展到人工智能方法及启发式方法。装配线平衡问题是在 1954 年由 Benjamin Bryton 在他硕士文章中连续装配线平衡首次提出的，在其文章中利用了一种各工位相 关作业元素交换的方法，以达到减少作业时间的目的，使装配线更加平衡。1955 年 Slaveson 发表了 ALB（Assembly Line Balancing）问题研究的相关文章，文章中 Slaveson
24、第一 次建立了装配线平衡问题的线性规划模型，至此，装配线平衡问题的研究渐渐被广大科学 界所关注。Tonge F.M.于 1960 年提出了一种能解决装配线平衡问题的启发式算法2。针对 U 型装配线：Miltenburg 等人对 U 型装配线平衡问题进行了分析研究，应用动态规划方法 建立了相应数学模型3。Vina CD 和 Roberts S.D.于 1970 年建立了可对混合装配线进行平 衡的整体规划模型，约束条件和变量个数随着装配线平衡问题的规模的增大而增加，所以 应用在现实比较困难4。 Hackman S.T.等人于 1979 年设计了一种分枝定界算法，运用多种 启发式规则减少搜索树的分枝
25、。Schofield N.A.于 1979 年设计了 Nottingham University Line Sequencing Program（NULISP）方法，该法系统地考虑了装配线的各种约束问题，可以处理 作业元素时间超过节拍的情况5。 Scholl 等人对 U 型装配线平衡问题应用分枝定界法进行分析求解6，Scholl 和 Miltenburg 应用运筹学方法对其求解使 U 型装配线平衡问题得以解决。H.Pierreval 等人采用 遗传算法 求解装配线的平衡问题7。Amiya Chakravarty 于 1988 年提出了带“学习效应”的装配 线平衡方法，为避免装配线随着时间的推移
26、，出现日渐增多的空闲等待时间，在装配线平 衡设计阶段就会开始考虑工作中的“学习效应”8。2000 年，M. Tanya, D. Spinellis 分别给 出了装配线平衡问题的遗传算法与模拟退火算法。Brian J Carnahan 于 2001 年把操作者的 生理需要因素考虑在装配线平衡中，第一次结合了工效学、人机工程设计了三种启发式方 法求解多因素(如时间因素、疲劳因素等)装配线平衡问题9。 国内亦有许多学者对装配线平衡问题进行了研究，齐二石等人以间歇流动装配线作为 研究对象，并与连续型流水装配线做了相应对比，在分析了作业时间构成等特点的基础上 应用 KW 启发式算法与改进的 MY 算法对
27、间歇流动装配线进行了设计。徐发平等人在结 合全球经济现状的基础上分析了装配线平衡意义，分别对混流装配线平衡问题以及混合双 边装配线第一类平衡问题进行了分析研究，以传统分枝界定法为基础建立了数学模型引入 了优先关系矩阵约束，为今后求解该类平衡问题提供了有效的理论依据。杜运普等讨论了 装配线组装过程中的平衡问题，介绍了装配线平衡的两种人工分析方法，即分级位置权和 最大候选原则 法，同时进行了实例应用10。孙建华等人对装配线平衡的手段与方法进行了研究，并 且分析了装配线研究的工业工程方法，指出了装配线平衡问题对企业的重要性。陈永卿等 人对装配线平衡问题进行分析研究，在对作业次序编码的混合遗传算法研究
28、的基础上，提 出了一种特殊的遗传操作算子。并与局部爬山算法相结合，加强了算法的搜索能力，并验 1. 前 言 - 5 - 证了算法的有效性。鲁建夏等人应用工业工程中的程序分析、操作分析和动作分析对处于 涨滞期的电能表厂进行了实际的装配线改善，使工人的操作动作更加的合理化并且使工序 流程更加流畅，进而使得公司生产能力得到提高，降低了公司的生产成本。 查靓等人针对直线型和 U 型装配线对第一类平衡问题提出了一种改进蚁群算法。宋华 明、韩玉启对联合 U 型装配线进行了研究，分别利用人工智能算法和动态规划算法建立了 U 型装配线的平衡模型并且对 U 型装配线平衡问题进行求解，并且提出了一种改进式启发 算
29、法动态阶位算法。 杨才君等人对多目标混流装配线平衡问题建立了混流装配线再平衡问题的多目标模型， 并对其进行求解；杨涛在双边混流装配线平衡化及其在冰箱装配中应用文章中以最少装配 线工作站数和最少装配线上操作人员数为优化目标，建立了双边混流装配线数学模型并采 用 Matlab 软件作为开发软件对其进行分析研究；吴尔飞等人有效地解决双边装配线平衡问 题，建立了相应数学模型，提出了一种分支定界算法；胡俊逸针对双边装配线平衡问题提 出了一种能解决附带区域约束问题的蚁群算法来对其进行建模求解，并与国内外相关算例 进行对比研究，并验证了计算结果具有良好的效果；张宏林等人针对双边装配线即装配线 两边各有多个工
30、位进行了分析研究，提出了一种启发式平衡算法；侯东亮利用工业工程研 究方法中的工作研究方法、作业测定研究方法对双边装配线进行研究，运用了 5W1H 分析 技术和 ECRS 四大基本原则，结合装配线平衡理论，对双边装配线的瓶颈工序进行改善，并 重新布置装配线，使得装配线平衡率得到了提高。 1.4.研究的主要内容和方法 1.4.1.研究的主要内容 本文以哈尔滨轻型车厂底盘装配线为研究对象，综合基础 IE 的相关理论对哈尔滨轻型 车厂底盘装配线平衡问题进行分析研究，通过工业工程研究方法：程序分析法，作业测定 分析法等对底盘装配线进行观测，并发现生产车间存在问题，运用启发式平衡式算法和作 业测定等对装配
31、线进行优化和重排，对于重排后部分工作站的工时利用率依旧较低的情况， 建立了工作平均化原则，又重新调整了部分工作站的作业内容，使得工作站之间的工作更 加均衡，最终达到了工业工程对装配线平衡优化改善的目的。获得装配线平衡改进方案。 1.4.2.研究的主要方法 针对装配线平衡问题的改善方法有很多，像直接观察法等、数学分析法、工业工程方 法、启发式算法以及优化仿真法等。 本文采用研究方法如下： 启发式平衡方法 启发式平衡算法拥有接近于现实的逻辑模型, 决策者首先要细分工作要素，然后建立 优先图，接下来按照一定的规则重排各工作站作业内容, 所以启发式平衡算法暗含着 多目标方案的结果11 作业测定技术 1
32、. 前 言 - 6 - 作业测定技术是运用各种技术确定合格工人按照规定的作业标准来完成某项作业需要 的时12。作业测定的进行是为了制定作业标准时间和改善整个工作流程。 1 宋华明，韩玉启，基于 GA2SA 的混合 U 型装配线平衡， 运筹与管理 ，2002 年 8 月第 11 卷第 4 期，P76 2 Nils Boysen Malte Fliedner. A versatile algorithm for assembly line balancingJ. Euro pean Journal of Operational Research, 2006, (11):6 3 陈星宇基于改进遗传算
33、法的装配装配线平衡技术研究D上海：上海交通大学机械 与动力工程学院 2011-05 4 Roberts S D Villa C D. On a multiproduct assembly line-balancing problemJ. AIIE Transactions,1970, (2):361-364 5 Yakup kara Ugur Ozcan Ahmet Peker. Balancing and sequencing mixed-model just-intime U lines with multiple objectivesJ. Applied Mathematics and
34、computation, 2007, (184):66-588 6 H.Pierreval,C.Caux,J.L.Paris,F.Viguier.Evolutionary approaches to the design and organiz ation of manufacturing systems J.Computers and Idustrial Engineering,2003,（44）：3 39364 7 Alexandre Dolgui Nikolai Guschinsky Genrikh Levin. Balancing production lines composed b
35、y series of workstations with parallel operations blocksJ. IEEE, 2003:122-127 8 Miltenburg G J,Wijngaard J.The U-line Balancing Problem.Management Science,1994,40 (10)：13781388. 9 Amiya K Chakravart. Line balancing with task learing effectsJ. IEE transaction, 2002, (2):186-193 10 杜运普,杨月新. 装配装配线的平衡问题
36、研究J. 机械设计与制造，2003， （2）:104-106 11 沈维蕾, 谢峰, 柴畅. 基于启发式平衡搜索法的装配线平衡方法J. 工艺与装备， 2008， （11）:86-89 12 易树平，郭伏基础工业工程M北京：机械工业出版社2005 2 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况 - 6 - 2.哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况 2.1.哈尔滨轻型车厂及主要产品介绍 哈尔滨轻型车厂总装车间是哈尔滨轻型车厂的整车装配车间，是完成汽车零部件配送、 底盘装配、驾驶室内饰、合厢装配、整车调整、产品车检等一系列工序车间。其车间的生 产线计划年产能为 10 万辆左右，共有员工 290 余人，
37、车间设有 7 个工段，30 个班组。这 其中底盘装配车间平衡率最低，所以，本文选择以底盘为代表，对其装配线平衡改善进行 深入研究。 2.2.底盘装配线改善前各工作站具体作业说明 要想对底盘装配线平衡进行改善，提高其装配线平衡率，则首先必须了解 底盘的各工 作站的工作内容。以对 底盘装配线具体生产流程的详细研究，我们列出了相互工作站之间 所对应的具体作业说明，如下表 2-1 所所示。 表 2-1 底盘装配线各工作站具体作业说明 工作站序号作业内容具体作业说明 1 阅读装车单、取后拉线支架及部件 预紧 1.阅读装车单；2.取后拉线支架；3. 部件预紧。 2 装线束套，装备胎横梁1.装线束套；2.装
38、备胎横梁。 3 装软垫总成、后悬架1.装软垫总成；2.装后悬架。 4 快放阀、直通接头（ABS）气 管及轴线 1.快放阀；2.直通接头（ABS）气管 及轴线 5 前贮气筒、后贮气筒、插接气 管 1.前贮气筒4后贮气筒；2.插接气管。 6 插接报警开关插接报警开关 7 右侧过渡支架、小支架1. 右侧过渡支架；2.小支架。 8 固定线束固定线束 9 紧固支架螺栓。紧固支架螺栓。 10 备胎横梁、快放阀、后悬置软 垫 1备胎横梁；2.快放阀； 3.后悬置软 垫。 11 插接管束、阀体1.插接管束；2.阀体。 12 安装粗滤器安装粗滤器 2 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况 - 7 - 表 2-
39、1 底盘装配线各工作站具体作业说明 13 翻转下支架翻转下支架 14 气管过梁支架、捆扎线束。1. 气管过梁支架；2. 捆扎线束。 15 捋顺前横梁线束捋顺前横梁线束 16 燃油箱托架燃油箱托架 17 插接气管、线束捋顺。1. 插接气管；2. 线束捋顺。 18 空气处理单元空气处理单元 19 安装空压机进气管安装空压机进气管 20 左/右侧分装后桥，落装前桥 1. 左/右侧分装后桥2. 落装前桥 21 装右侧前减振、前拖钩、保险 杠支架 1. 装右侧前减振；2. 前拖钩；3. 保 险杠支架 22 装后制动软管总成、滑脂嘴注 油，底盘检查 1. 装后制动软管总成；2. 滑脂嘴注 油；3. 底盘检
40、查 2.3.底盘装配流程介绍 底盘从开始组装到最终包装全都是在同一条装配线上完成的，现如今的工作站安排如 下图 2-1 所示（其中 122 工序对应表 2-1 中各工序） 2 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况 - 8 - 2 3 1 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 18 19 20 21 22 14 图 2-1 底盘工作站安排流程图 2.4.底盘装配线改善前装配线的平衡数据收集 2.4.1.确定作业观测次数及处理异常值 现今哈尔滨轻型车厂的观测次数定为 5 次，5 次能否保证观测数据的准确性和有效性， 在这里用公式（2-1）进行检验。现取置信度为 95%
41、，精度为5%，由公式（2-1）算出合 理的观测次数： 2 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况 - 9 - = 40 = 1 2( = 1 )2 = 1 2 (2 1) 上式中，N 为观测次数，为每次的测量时间，n 为暂时的观测次数。 现取工作站 1 中的一组数据来检验观测次数正确与否，如下表 2-2： 表 2-2 以工作站 1 中一组数据检验观测次数表 观测次数（n） 12345 合计均值 观测时间（） 29.9333.7230.9133.1728.13155.8631.17 2 896113795511007914879 代入公式（2-1）可得 N=6.8，为了保证数据的准确性，取 N
42、=7 次。同时，由此可知观 测次数 5 次是不合适的，会影响数据的精确性。 得到各工作站的多组测量时间之后，必须先剔除异常值。其原因主要是由于一些外来 因素的影响使一些测量时间超出了范围。在本文的研究中将采用三倍标准差法来去除异常 值。其步骤为先计算观测平均值见式（2-2） ，然后计算标准差见式（2-3） ，正常值是在 范围内的数值，过了即视为异常值。上限偏差为，下限偏差为。上下 3 + 3 3 限之间为正常值，不在此区域内视为异常值，需要去除。 = = 1 (2 2) = = 1 ( )2 (2 3) 2.4.2.对改善前装配线进行作业测定并分析数据 现在对改善前的装配线进行为期 7 天的作
43、业测定，时间从 2015 年 3 月 10 日到 3 月 16 日，每个工作站测七组数据，由于数据太多，不宜全部列出，这里只列出一天的数据，其 他未列出的数据及相关计算过程由后台操作，在此省去，以下过程均如上述处理。对测定 的数据用 Excel 表格异常值处理法进行核查，测定的数据无异常值。这里参考表 2-3 2 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况 - 10 - 表 2-3 装配线作业测定（2015-03-10）异常值检查 工作站作业内容 3 + 3有无异常值 1 阅读装车单、取后拉线支架及 部件预紧 23.661.1220.3027.02 无 2 装线束套，装备胎横梁 19.990.59
44、18.2221.76 无 3 装软垫总成、后悬架 19.780.8717.1822.40 无 4 快放阀、直通接头（ABS）气 管及轴线 60.601.3556.5664.66 无 5 前贮气筒、后贮气筒、插接气 管 20.600.6518.6622.56 无 6 插接报警开关 23.661.1220.3027.02 无 7 右侧过渡支架、小支架 19.900.6118.1020.70 无 8 固定线束 23.661.1220.3027.02 无 9 紧固支架螺栓。 19.990.5918.2221.76 无 10 备胎横梁、快放阀、后悬置软 垫 19.790.8717.1822.40 无 1
45、1 插接管束、阀体 60.601.3556.5664.66 无 12 安装粗滤器 20.610.6518.6622.56 无 13 翻转下支架 29.591.0226.5332.65 无 14 气管过梁支架、捆扎线束。 20.520.9917.5423.48 无 15 捋顺前横梁线束 23.221.0819.9826.46 无 16 燃油箱托架 20.271.2916.4324.11 无 17 插接气管、线束捋顺。 19.911.1116.5823.24 无 18 空气处理单元 31.470.9228.7434.20 无 19 安装空压机进气管 18.560.8216.0921.01 无 20
46、 左/右侧分装后桥，落装前桥 24.910.9821.9727.85 无 21 装右侧前减振、前拖钩、保险 杠支架 16.960.3615.8818.04 无 22 装后制动软管总成、滑脂嘴注 油，底盘检查 14.290.9311.5017.08 无 由于 11 号16 号的数据太多，这里后台处理，就不再列出。 针对收集到的数据，我们将进行数据分析，分别算出平均观测时间、作业标准时间、 工时利用率、单位操作时间和装配线平衡率。这几个指标的计算如式 2-4，2-5，2-6 和 2-7 所示： 平均观测时间 2 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况 - 11 - = = 1 (2 4) 式 2-
47、4 中：T 为平均观测时间，n 为观测次数，为每次的观测值。为每一次的观测值。 应用观测时间平均值这个指标的主要原因，是为了尽最大努力减小测量误差对作业测定产 生的影响。 作业标准时间 作业标准时间 = 作业正常时间 （1 + 宽放率） (2 5) 作业标准时间 = 观测时间 评比系数 （1 + 宽放率） (2 6) 式 2-5 和式 2-6 为标准时间的求法，其中的宽放时间为延迟宽放，疲劳宽放，私事宽放 和政策宽放之和。 具体的作业标准时间构成下图 2-5 所示： 图 2- 2 作业标准时间构成 在哈尔滨轻型车厂，工作环境比较稳定，在进行作业测定时，操作员都是按照标准作 业操作，故取评定系数
48、为 1.0。对于作业宽放，该系统装配作业属一般体力劳动，所以统 一采用 15%的作业宽放率。 单位操作时间 单位操作时间 = 观测时间均值 工作站数量 (2 7) 在装配线上，由于一些工序的工作时间超过节拍许多，且因为这些工序无法拆分， 那么一般就通过增加设备或者人力的方式，提高同时运行工作站的数量，让该工作站 单位产出可以在节拍内完工。调整后小于节拍的时间我们就称为单位操作时间。像工 作站 17，在其装配线测试阶段，安排 1 个人同时测量 3 台产品，一共安排了 4 个人， 因此对应的人数就为 4，工作站数量就为 12。 工时利用率 工时利用率 = 标准作业时间 . (2 8) 观测时间评比系数 政策 宽放 私事 宽放 疲劳 宽放 延迟 宽放 作业正常时间 作业标准时间 2 哈尔滨轻型车厂底盘装配线平衡改善前状况 - 12 - 式 2-8