生产系统的多目标分析与优化学士学位论文.doc

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1、沈阳理工大学学士学位论文 I 摘摘 要要 随着产业结构的调整,我国成为全球制造中心的趋势将越来越明显，但作为一个 “劳动密集型”为主的国家，我国人均劳动生产率和产品合格率与国外相比存在着较 大的差距。本文正是在这种背景下，结合系统工程、基础工业工程、人因工程、运筹 学等学科的理论和方法展开研究的。 本文以天津耀华机械厂生产系统为研究对象，首先，利用系统工程的的方法对生 产系统中生产效率、作业环境、成本、产品质量、安全多个目标进行分析，根据分析 结果建立影响生产系统效率因素的结构模型图。其次，对影响生产系统因素运用层次 分析法，对各因素进行排序，找出主要问题因素。最后，运用工业工程和人因工程学

2、中的方法（如方法研究）对生产系统进行改善，得出改善结果，并进行改善后的评价， 得到一个最优、满意、高效的生产系统。 关键词：生产系统；多目标；系统工程；层次分析法；方法研究 沈阳理工大学学士学位论文 II Abstract With the adjustment of industrial structure, China has become the worlds manufacturing center of the trend will become increasingly evident, but as a “labor-intensive“ based country, China

3、s per capita labor productivity and product qualification rate compared with other countries there are large gap. This article is in this context that combines systems engineering, basic industrial engineering, human factors engineering, operations research and other disciplines, theories and method

4、s for Research. In this paper, Tianjin Yaohua machinery factory production system as the research object, first of all, the use of systems engineering approach to production efficiency production system, operating environment, cost, product quality, safety analysis of multiple targets, according to

5、the results of the analysis to establish affecting production systems efficiency factor structural model diagram. Secondly, the factors affecting the production system using AHP to sort the various factors to identify key issues factor. Finally, the use of industrial engineering and human factors en

6、gineering methods in (such as a method of) the improvement of the production system, to improve the results obtained, and make improvements after evaluation, to get an optimal and satisfactory and efficient production systems. Keywords: production systems; multi-objective; systems engineering; AHP;

7、Methods 沈阳理工大学学士学位论文 III 目录目录 摘 要 .I ABSTRACTII 目录 .III 1 绪论 .1 1.1 选题背景和意义 1 1.2 国内外现状研究 2 1.3 文章结构简介 2 2 生产系统分析与优化的相关概念与理论 .3 2.1 多目标规划的基本概念 3 2.1.1 多目标规划的定义 .3 2.1.2 多目标规划的产生与发展 .3 2.2 生产系统的基本概念 5 2.2.1 生产系统的定义及主要要素 .5 2.2.2 系统改进的原因 .6 2.2.3 系统分析定义及主要内容 .7 2.3 层次分析相关理论 8 2.3.1 层次分析法的基本原理与步骤.8 2.3

8、.2 递阶层次结构的建立与特点.8 2.4 方法研究 9 2.4.1 方法研究的定义与内容.9 2.4.2 方法研究的层次10 2.4.3 程序分析10 3 生产系统多目标分析与结构模型 12 3.1 企业概况 .12 3.1.1 公司基本情况12 3.1.2 公司组织结构图13 3.2 多目标分析 .14 3.3 生产系统结构模型 .17 3.2.2 生产系统各要素可达矩阵的建立17 3.2.3 可达矩阵 R 的区域与级别划分18 3.2.4 生产系统分析解析结构模型的建立19 4 层次分析法对生产系统的分析 21 沈阳理工大学学士学位论文 IV 4.1 建立层次结构模型 .21 4.2 建

9、立判断矩阵并计算 .22 4.2.专家打分 22 4.2.2 构造判断矩阵及一致性检验24 4.2.3 层次总排序及一致性检验28 4.2.4 运用排列图找出关键因素30 5 生产系统的多目标优化 31 5.1 方法研究对生产系统的优化 31 5.1.1 轴承套圈磨加工工艺程序的分析与优化32 5.1.2 轴承套圈车加工流程程序的分析与优化35 5.1.3 热处理车间布置和路径的分析与优化39 5.1.4 外购件接收管理事务的分析与优化41 5.2 设备性能优化 .43 5.2.1 设备的故障规律44 5.2.2 设备更新45 5.2.3 制定耀华机械厂设备维修保养制度47 5.3 工作环境改

10、善 .49 5.3.1 噪声环境改善49 5.3.2 微气候环境改善52 5.4 其他方案优化 .53 结论 .54 致谢 .56 参考文献 .57 附录 A59 THE ABCS OF SUPPLY CHAIN MANAGEMENT59 附录 B .67 供应链管理 ABC67 沈阳理工大学学士学位论文 1 1 绪论绪论 1.1 选题背景和意义选题背景和意义 对于许多规划问题,常常需要考虑多个问题,即多个目标的优化,如企业经济效益、 生态效益、社会效益以求出对企业最有利的实施方案。这就需要用到多目标规划方法 来解决问题。 多目标分析作为系统分析的一种，是为了发挥系统的功能及达到系统的目标，利

11、 用科学的方法和工具，对系统的目的、功能、结构、环境、费用与效益等问题进行周 详的分析、比较、改进和实验。采用系统工程思想对事物进行探讨时，决策者可以获 得对问题的综合的和整体的认识，既不忽略内部各因素的相互关系，又能顾全外部环 境变化所可能带来的影响，特别是通过信息，及时反映系统的作用状态，随时都能了 解和掌握新形势的发展。在已知的情况下，以最有效的策略解决复杂的问题，一期顺 利地达到系统的各项目标。 本论文研究的对象是一个制造企业，制造业直接体现了一个国家的生产力水平， 是区别发展中国家和发达国家的重要因素，制造业在世界发达国家（developed countries）的国民经济中占有重要

12、份额。同时，制造业是我国的核心力量和支撑行业， 我国的制造业发展迅速，但是大而不强，存在生产率低，浪费严重等不足，作为经济 社会发展的重要依托，制造业是我国城镇就业的主要渠道和国际竞争力的集中体现。 2012 年下半年由于日货在国内被第二次抵制，加上国内爆发的大规模抵制日货行为。 因此，中国制造业感受到了来自外界和内界的巨大生存压力，包括员工的分配压力， 员工数量上的缺失双重压力，因此，中国开始注重培养制造业的员工，并大力扶植中 国的制造产业。 本文在参阅有关多目标规划学研究和应用文献的基础上,阐述和归纳了多目标规划 的基本概念、基本研究方法和研究内容。从系统工程的角度出发运用了目标规划理论

13、和方法完成了企业生产系统改善方案的整体设计,确定了生产系统改善方案的设计目标 和设计原则,在降低生产成本和提高经济效益等方面提出了具体的方案设计,并提出了 相应的整改措施,对改善后的预期效果进行了分析。从车间现场现状入手,对企业生产 系统中的各种因素,作了详细调查和分析,总结并归纳了目前存在的问题，在实践中探 索如何利用工业工程的方法减少制造过程中的浪费，提高生产率，提高产品质量，提 沈阳理工大学学士学位论文 2 升企业整体效益。 1.2 国内外现状研究国内外现状研究 本学科起源于欧洲，形成于美国，是数学规划的一个分支。研究多于一个的目标 函数在给定区域上的最优化,又称多目标最优化。通常记为

14、MOP（multi-objective programming） 。 在很多实际问题中，例如经济、管理、军事、科学和工程设计等领域，衡量一个 方案的好坏往往难以用一个指标来判断，而需要用多个目标来比较，而这些目标有时 不甚协调，甚至是矛盾的。因此有许多学者致力于这方面的研究。1947 年，J.冯诺 伊曼和 O.莫根施特恩从对策论的角度提出了有多个决策者在彼此有矛盾的情况下的多 目标问题。1951 年，T.C.库普曼斯从生产和分配的活动中提出多目标最优化问题，引 入有效解的概念，并得到一些基本结果。同年，H.W.库恩 A.W.塔克尔从研究数学规划 的角度提出向量极值问题，引入库恩-塔克尔有效解概

15、念，并研究了它的必要和充分条 件。1963 年，L.A.扎德从控制论方面提出多指标最优化问题，也给出了一些基本结果。 1968 年，A.M.日夫里翁为了排除变态的有效解，引进了真有效解概念，并得到了有关 的结果。虽然前辈们为之付出了巨大的努力，但是至今关于多目标最优解尚无一种完 全令人满意的定义，所以在理论上多目标规划仍处于发展阶段。 1.3 文章结构简介文章结构简介 绪论 生产系统的相关理论 建立生产系统结构模型 生产系统层次分析 生产系统的优化 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 本文大纲 理论研究 找出问题 问题分析 解决问题 沈阳理工大学学士学位论文 3 图1.1 结构框架 2 生

16、产系统分析与优化的相关概念与理论生产系统分析与优化的相关概念与理论 2.1 多目标规划的基本概念多目标规划的基本概念 2.1.1 多目标规划的定义多目标规划的定义 多目标是数学规划的一个分支。研究多于一个目标函数在给定区域上的最优化。 又称多目标最优化。通常记为 VMP。在很多实际问题中，例如经济、管理、军事、 科学和工程设计等领域，衡量一个方案的好坏往往难以用一个指标来判断，而需要 用多个目标来比较，而这些目标有时不甚协调，甚至是矛盾的。因此有许多学者致 力于这方面的研究。 1896 年法国经济学家 V.帕雷托最早研究不可比较目标的优化 问题，之后， J.冯诺伊曼、H.W.库恩、A.W.塔克

17、尔、A.M.日夫里翁等数学家做了 深入的探讨，但是尚未有一个完全令人满意的定义。求解多目标规划的方法大体上 有以下几种： 一种是化多为少的方法，即把多目标化为比较容易求解的单目标或双目标，如 主要目标法、线性加权法、理想点法等； 另一种叫分层序列法，即把目标按其重要性给出一个序列，每次都在前一目标 最优 解集内求下一个目标最优解，直到求出共同的最优解。对多目标的线性规划 除以上方法外还可以适当修正单纯形法来求解； 还有一种称为层次分析法，是由美国运筹 学家沙旦于 70 年代提出的，这是 一种定性与定量相结合的多目标决策与分析方法，对于目标结构复杂且缺乏必要的 数据的情况更为实用。 2.1.2

18、多目标规划的产生与发展多目标规划的产生与发展 多目标最优化思想，最早是在 1896 年由法国经济学家 V.帕雷托提出来的。他从政 治、经济学的角度考虑把本质上是不可比较的许多目标化成单个目标的最优化问题， 从而涉及了多目标规划问题和多目标的概念。1947 年，J.冯诺伊曼和 O.莫根施特恩 从对策论的角度提出了有多个决策者在彼此有矛盾的情况下的多目标问题。1951 年， 沈阳理工大学学士学位论文 4 T.C.库普曼斯从生产和分配的活动中提出多目标最优化问题，引入有效解的概念，并 得到一些基本结果。同年，H.W.库恩和 A.W.塔克尔从研究数学规划的角度提出向量极 值问题，引入库恩-塔克尔有效解

19、概念，并研究了它的必要和充分条件。1963 年，L.A. 扎德从控制论方面 提出多指标最优化问题，也给出了一些基本结果。1968 年，A.M.日 夫里翁为了排除变态的有效解，引进了真有效解概念，并得到了有关的结果。自 70 年 代以来，多目标规划的研究越来越受到人们的重视。至今关于多目标最优解尚无一种 完全令人满意的定义，所以在理论上多目标规划仍处于发展阶段。 1、劣解和非劣解 （1）劣解：如某方案的各目标均劣于其他目标，则该方案可以直接舍去。这种通 过比较可直接舍弃的方案称为劣解。 （2）非劣解：既不能立即舍去，又不能立 即确定为最优的方案称为非劣解。 非劣解在多 目标决策中起非常重要的作用

20、。 单目标决策问题中的任意两个方案都可比 较优劣，但在多目标时任何两个解不 一定都可 以比较出其优劣。如图 1.2，希望 f1和 f2两个 目标越大越好，则方案 A 和 B、方案 D 和 E 相 比就无法简单定出其优劣。但是方案E 和方案 I 比较，显然 E 比 I 劣。而对方案 I 和 H 来说，没有其它方案比它们更好。而其它 的解，有的两对之间无法比较，但总能找到令一个解比它们优。I、H 这一类解就 叫非劣解，而 A、B、C、D、E、F、G 叫作劣解。 如果能够判别某一解是劣解，则可淘汰之。如果是非劣解，因为没有别的解比 它优，就无法简单淘汰。倘若非劣解只有一个，当然就选它。问题是在一般情

21、况下 非劣解远不止一个，这就有待于决策者选择，选出来的解叫选好解。 对于 m 个目标，一般用 m 个目标函数 f1(x),f2(x),fm(x)刻划，其中 x 表示方 案，而 x 的约束就是备选方案范围。 最优解：设最优解为 x*，它满足 )()( * xfxf ii ni, 2 , 1 （3）选好解：在处理多目标决策时，先找最优解，若无最优解，就尽力在各待 选方案中找出非劣解，然后权衡非劣解，从中找出一个比较满意的方案。这个比较 f2目标值 f1目标值 B D F H E G A C I 图1.2 劣解与非劣解 沈阳理工大学学士学位论文 5 满意的方案就称为选好解。 单目标决策主要是通过对各

22、方案两两比较，即通过辨优的方法求得最优方案。 而多目标决策除了需要辩优以确定哪些方案是劣解或非劣解外，还需要通过权衡的 方法来求得决策者认为比较满意的解。权衡的过程实际上就反映了决策者的主观价 值和意图 1。 2.2 生产系统的基本概念生产系统的基本概念 2.2.1 生产系统的定义及主要要素生产系统的定义及主要要素 生产系统是将输入资源转换为期望输出的过程，转换的过程可分为下列几种类型： 实体的：如制造业 位置的：如运输业 交换的：如零售业 储存的：如仓储业 生理的：如医疗照护 资讯的：如通讯业 研究企业生产系统应从六大主要要素着手：人、机、料、法、环、检。 人：指在现场的所有人员，包括主管、

23、司机、生产员工、搬运工等一切存在的人， 人是生产系统管理与开发中的难点，如何提高生产效率，就首先从现有的人员中去发 掘，尽可能的发挥他们的特点，激发员工的工作热情，提高工作的积极性。 机：就是指生产中所使用的设备、工具等辅助生产用具。生产中，设备的是否正 常运作，工具的好坏都是影响生产进度，产品质量的又一要素。一个企业在发展，除 了人的素质有所提高，企业外部形象在提升，公司内部的设备也在更新。 料：物料，半成品、配件、原料等产品用料。现在的工业产品的生产，分工细化， 一般都有几种几十种配件或部件是几个部门同时运作。当某一部件未完成时，整个产 品都不能组装，造成装配工序停工待料。 法：指生产过程

24、中所需遵循的规章制度。它包括：工艺指导书，标准工序指引， 生产图纸，生产计划表，产品作业标准，检验标准，各种操作规程等。他们在这里的 作用是能及时准确的反映产品的生产和产品质量的要求。严格按照规程作业，是保证 沈阳理工大学学士学位论文 6 产品质量和生产进度的一个条件。 环：指环境。对于某些产品（电脑、高科技产品）对环境的要求很高。环境也会 影响产品的质量。比如：音响的调试时，周围环境要求应当很静。食品行业对环境也 有专门的规定，否则，产品的卫生不能达到国家规定的标准。 检：指质量检测和考核测评。产品质量的好坏与生产任务的完成能否必须要有检 做保证2。 2.2.2 系统改进的原因系统改进的原因

25、 1、企业生产系统改进的内部原因： 生产系统在经过了一段时间的运转后，一方面系统本身的缺陷会暴露出来需要改 进完善；另一方面，系统本身的设计功能会因系统某些要素的老化使系统指标变劣， 竞争能力减弱，这时必须采取改革的手段。具体表现在以下方面：产品老化、设备老 化、质量指标下降、成本上高；系统内部工作效率低下、员工士气不高。 在这里，企业重要的是如何发现种种不良倾向，及时采取改进措施。以上列出的 几条，有些是可以很容易定量计算的，如废品率，单位产品成本，员工的缺勤率，辞 职率等。对可以计算的指标，要确定企业标准，以规定的形式定期记录下来，经常与 标准作比较分析，以便发现问题。但是，有些因素却难以

26、计算，如服务质量、员工的 不满情绪等。在这种情况下，那些潜在的问题发展到能够被发现以前，是不可能采取 改进措施的。而当发现了问题再采取措施，则代价又是比较大的，这全靠各级管理人 员对生产现场的熟悉程度。所以，生产经理要做的工作比检查考核指标，批阅工作汇 报要多得多，他们必须深入到生产第一线，和基层员工交换情况和意见，了解并理解 员工的心情，从中去发现隐藏在表面现象背后的不良因素，及早采取改进措施。 2、企生产系统改进的外部原因: 企业是一个复杂的系统，有自身的特定功能。它又是个开放系统，是外部更大的 系统社会系统的一个子系统，与外部大系统有着大量的信息、能量和物质的交换。 企业之所以能存在下去

27、，完全取决于它能否与外部环境成功地进行信息、能量和物质 的交换。企业的功能就是从外部获取所需要的资源，按市场需求将资源转换成产品或 劳务，返回市场进行交换。交换成功，则进行下一轮循环过程，如交换不成功，则意 味着企业无法继续从外部获取维持再生产所必需的资源，生产不能继续，经营就会陷 入困境。企业必须要生产适销对路的产品。除此以外，企业的外部系统是社会系统， 沈阳理工大学学士学位论文 7 还有一些更复杂因素要适应。这样就对生产系统提出了改进的要求。 （1）顾客需求爱好变化 在竞争日益加剧的销售市场上，顾客的偏好变得很快，企业能否敏锐地觉察顾客 的需求变化，并采取措施满足这种变化，取得经营的主动权

28、，显得十分重要。这就涉 及到生产系统的改进，使它具有提供新产品的能力。 （2）技术原因 技术的发展呈现出加速度规律，每当新技术的产生，都会对企业产生较大的推动 力。一项新的技术问世可能会使企业的现有产品变得落后过时，也可能使现有的加工 手段变得很不经济，这时生产系统的改进迫在眉睫。 （3）竞争对手原因 在市场经济中，竞争对手之间始终存在着一股无形的压力，在无情的竞争中，不 进则退，对手的任何一项改进都会提高它的竞争优势，而给对方以新的压力，这样就 迫使企业不敢有丝毫的怠慢，不断地改进完善自己的生产系统，保持自己的竞争实力。 （4）政治和法律的原因 社会的价值观念方面的变化，会反映在新制订的法律

29、和政府的某些规定之中。如 关于环境保护方面的政策与法规，对大多数企业的生产系统都会提出改进的要求3。 2.2.3 系统分析定义及主要内容系统分析定义及主要内容 系统分析最早是由美国兰德公司在二战结束前后提出并加以使用的。1945 年， 美国的道格拉斯飞机公司，组织了各个学科领域的科技专家为美国空军研究“洲 际战争”问题，目的是为空军提供关于技术和设备方面的建议，当时称为“研究 与开发”（Research and Development，缩写为 R 缩短了生产、检验及工序周转周期, 减少了在 制品周转次数;避免了 多次水 (磨削液) 、油 (清洗 油、超精油)交叉相混现象; 在节约清洗成本的情

30、况下,既 沈阳理工大学学士学位论文 33 提高工效,又创造了良好的经济效益。 5.1.2 轴承套圈车加工流程程序的分析与优化轴承套圈车加工流程程序的分析与优化 流程程序分析1314是对产品和零件整个制造过程的详细分析，特别适用于对搬运、 储存、等待等隐藏成本浪费的分析。 滚动轴承套圈的车削加工流程如下： 统计 内容次数距离/m时间/min 加工1138 检查1115 搬运811512 等待 D00 工作名称： 编号 ： 方法：现行 研究者： 日期： 审核者： 日期： 存储15 工序系列工作说明距 离/m时间/min 加工检查搬运等待存储 1.内平（粗车内孔）2D 2.自检1D 3.外平（粗车外

31、圆）2D 4.自检1D 5 搬往下一工序202D 6.磨非基准面（磨端面）5D 7.检查1D 8.搬往下一工序202D 9.外圆（精车外圆）5D 10.自检1D 11.精孔（精车内孔）5D 12.自检1D 13.搬往下一工序101D 沈阳理工大学学士学位论文 34 14.打标记1D 15.搬往下一工序101D 16.倒 R 角2D 17.自检1D 18.倒另一 R 角2D 19.自检1D 20.搬往下一工序51D 21.车沟道6D 22.自检1D 23.搬往下一工序51D 24.车一面密封槽4D 25.自检1D 26.车另一面密封槽4D 27.自检1D 28.搬往下一工序252D 29.检查5

32、D 30.搬运202D 31.存储5D 图 5.4 改进前滚动轴承套圈的车削加工流程 根据流程程序图，采用“5W1H” 、 “4 大原则”的分析方法。在实际工作中常称之为： 1 个不忘、4 大原则、5 个方面、5W1H 技术。 （1）1 个不忘不忘动作经济原则： 动作经济原则是指通过对人体动作能力的研究，创立一系列最能有效地发挥人的动 作能力的科学原则，达到减轻操作者的疲劳程度，提高效率的目的。 （2）4 大原则即“ECRS”四大原则 ： 实际工作中，采用“ECRS”四大原则进行改善时，首先考虑取消该工序， 不能取消而又必要的工序，在考虑进行合并 重排和简化，ECRS34是通过提问技 术，对现

33、行方案进行严格考核与分析，建立新方法时所用的四项原则： 1）取消(Eliminate)。在经过“完成了什么、是否有必要及为什么”等问题的提问后， 取消不必要的工序、动作与操作。 沈阳理工大学学士学位论文 35 2）合并（Combine） 。将无法取消的工序、动作，能合并者则合并，以达到省时简化 的目的。 3）重排（Rearrange） 。经取消、合并后，可再根据“何人、何处、何时”三提问进 行重排，使其有序，剔除重复。 4）简化（Simple） 。经取消、合并、重排后，采用最简单的方法和设备，以节省人力、 时间和费用。 （3）5 个方面 即加工、搬运、等待、储存和检验： 针对加工、搬运、等待、

34、储存和检验这五个方面，分析的重点不一样，具体情况如 下所示： 操作分析：程序分析中最基本也是最重要的分析，它涉及到产品设计、工艺设计、产 品制造等过程。 搬运分析 ：搬运不会带来任何附加价值的增加，只会消耗资源， 但又必不可少。因 此，要合理地安排设施布置 。 检验分析 ：应重点考虑采用合适的检验方法、工具和手段提高效率 等待分析 ：应将等待降到最低限度。 储存分析 ：重点在对仓库管理策略、管理方法、订购批量等方面。 （4） “5W1H”技术56 “5W1H”在国外又称 6W 技术，或 5W1H 技术。这是因为相应的每一个提问都有一 个 W 字母，及：Why干的必要性？What干什么？Wher

35、e何处干？When何时干？ Who由谁干？How怎样干？ “5W1H”是抓住事物的制约条件，从主体的本质、客观的本质、物质运动的 基本形式：时间和空间，以及事情发生的原因和程度这几个角度进行提问，从而发 现问题的症结所在。这种由浅入深、由表及里的有系统的逻辑提问技术是程序分析 的基础。 根据滚动轴承套圈的车削加工流程图，运用 5W1H、ECRS 四大原则进行分析，其分 析过程如下： 问：作业人员的检查是否可以取消 答：可以，粗车内孔和精车外圆之后，还没有粗车外圆和精车内孔，检查意义不大。 问：作业流程是否可以重排 答：可以，精车内孔之后可以先倒 R 角，再打标记可以减少搬运次数。 沈阳理工大学

36、学士学位论文 36 问：作业人员操作和检查是否可以合并 答：可以，粗车内孔和外圆的自检，精车内孔和精车外圆的自检。 通过分析提问重排优化后，滚动轴承套圈的车削加工流程图，如图 5.5 所示 统计 内容次数距离/m时间/s 加工1138 检查913 搬运710511 等待 D00 工作名称： 编号 ： 方法：改良 研究者： 日期： 审核者： 日期： 存储15 工序系列工作说明距离/m时间/s 加工检查搬运等待存储 1.内平（粗车内孔）2D 2.外平（粗车外圆）2D 3.自检1D 4.搬往下一工序202D 5.磨非基准面（磨端面）5D 6.检查1D 7.搬往下一工序202D 8.外圆（精车外圆）5

37、D 9.精孔（精车内孔）5D 10.自检1D 11.倒 R 角2D 12.自检1D 13.倒另一 R 角2D 14.自检1D 15.搬往下一工序101D 16.打标记1D 沈阳理工大学学士学位论文 37 17.搬往下一工序151D 18.车沟道6D 19.自检1D 20.搬往下一工序51D 21.车一面密封槽4D 22.自检1D 23.车另一面密封槽4D 24.自检1D 25.搬往下一工序252D 26.检查5D 27.搬运202D 28.存储5D 图 5.5 改进前滚动轴承套圈的车削加工流程 评价改善效果 通过对滚动轴承套圈的车削加工流程的改进，减少了自检 2 项，搬运 1 项，增强 了生产

38、过程的连续性和节奏性，生产效率有所提高。通过现场调研也证明了改进过程 科学、合理。 5.1.3 热处理车间布置和路径的分析与优化热处理车间布置和路径的分析与优化 布置和经路分析是指以作业现场为分析对象，对产品、零件的现场布置或作业者 的移动路线进行的分析。布置和经路分析可以详细的了解产品或工人在现场的实际流 通路线或移动路线，通过优化设施布置，改变不合理的流向，减少移动距离，达到降 低运输成本的目的。 1、现状调查： （1）耀华机械厂热处理车间的平面布置图如图 3.9.2 所示： （2）轴承套圈在车加工后到磨加工前进行热处理的整个流程线路，包括淬火清洗 回火二次回火、检验等工艺过程。 沈阳理工

39、大学学士学位论文 38 盐浴炉 进料库 箱式电阻炉 清洗槽 厕所 两用淬火槽 高频工段 休息室 井式炉 成品车间检验工段 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 1 图 5.6 热处理车间的平面布置图 2、问题讨论： 表 5.1 改善分析表 平面移动内容 移动距离是否减少 移动路线是否采用“一”“L”等简单路线 有没有相向的流动 通道和路面是否良好 运用“5W1H、ECRS”及改善分析表 1 分析以上过程发现： （1）移动过程有明显的交叉和相向流动； （2）清洗工序平面移动距离过长、效率低下。 3、解决方案： （1）在盐浴炉和两用淬火槽附近，增加一个清洗槽。保证了轴承套圈淬

40、火后和在盐浴 炉进行其他工件的退火、淬火、回火等工序后进行清洗的方便和更少的移动。 沈阳理工大学学士学位论文 39 （2）现场调研发现，成品库附近集中过多的工件的搬运和加工工序，工作现场混乱， 造成更多的复杂的流动过程，严重影响工作效率，根据问题反映，工厂决定改变进料 库的位置，分散物流强度。 4、分析与改善，改善后的车间平面布置图如图 5.7 所示： 盐浴炉 进料库 箱式电阻炉 清洗槽 厕所 两用淬火槽 高频工段 休息室 井式炉 成品车间检验工段 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 1 图 5.7 改进后的热处理车间平面布置简图 5、评价 通过改进后的平面布置图和车间

41、调研发现，移动距离可以大大的减少，而且避免 了不同种物流之间相向流动，使得通道的流通更加通畅，改善了路径、节约了时间， 提高了物流人员的工作效率的同时也加强了成品的质量保证。 5.1.4 外购件接收管理事务的分析与优化外购件接收管理事务的分析与优化 管理事务分析是以业务处理、信息管理、办公自动化等管理过程为研究对象，通 过对现行管理业务流程的调查分析，改善不合理的流程，设计出科学、合理流程的一 沈阳理工大学学士学位论文 40 种分析方法。 外购件接收管理事务的流程如下： 1、外购单位对产品制作入库单收货单，并把它交给质检员。 2、质检员进行数量和质量的检查之后，在收货单上签字，并将收货单返回给

42、外购单位， 将入库单给采购员，将产品给仓库管理人员。 3、采购员根据入库单开出验货单一式三份，递交给仓库管理人员。 4、仓库人员收到验货单后，对货物进行检查，签字后将一份验货单交给会计。 5、仓库人员接收货物后，根据验货单进行过账登记，保留一份验货单，一份交给采购 员。 6、会计也根据验货单进行过账登记 根据以上描述的管理事务流程绘制的接收事务图如图 3.9.4 所示： 图 5.8 外购件的接收事务图 沈阳理工大学学士学位论文 41 运用“5W1H”技术及“ECRS”原则，分析现行方案，发现在单据流程中采购员接 收入库单及开出验货单的工序是多余的，可以让外购单位自行开出验货单，改进后的 外购件

43、接收事务流程图，如图 5.9 所示： 图 5.9 改进后的接收事务图 通过改进，可以明显发现单据流程得到简化，减少了不必要人员的参与，简化了工作 流程，缩短了时间，提高了工作效率。 5.2 设备性能优化设备性能优化 在先进的方法也要靠人去实施、去执行，特别是第一线的操作工人，因此应特别 注意重视对一线工人的经常性教育。不但从技能上，更重要的是从职业道德和敬业精 神上开展不懈的教育活动，使员工能够自觉的执行各项规章制度。 沈阳理工大学学士学位论文 42 5.2.1 设备的故障规律设备的故障规律 设备故障一般分为突发故障和劣化故障。突发故障是突然发生的故障，其特点是 发生时间是随机的；劣化故障是由

44、于设备性能逐渐劣化所造成的故障，其特点是发生 故障有一定的规律，故障发生速度是缓慢的，程度多是局部功能损坏。劣化故障规律 呈盆浴曲线，见图所示。 故 障 率 时间 有效寿命期 初期故 障期 偶发故 障期 劣化故 障期 图 5.10 浴盆曲线 1、初期故障期 这一阶段的故障主要是由于设计上的缺陷，制造质量欠佳、新装配的零件没有跑、 操作不良习惯引搬运和安装的大意以及操作部适应起的，开始故障较高，随后逐渐减 少。再过一段时间故障率就比较稳定了。减少这一段时间的故障率的的措施是，慎重 的搬运以及安装设备，严格进行试转并及时消除缺陷，细致的研究操作方法，将由于 设计和制造造成的缺陷反馈给设备制造单位以

45、便改进。这一时期的工作主要是抓好岗 位培训，让操作者尽快掌握技能，提高操作的熟练程度。 2、偶发故障期 在这一阶段，设备已进入正常运转阶段，故障很少，一般都是由于维护不好和操 作失误引起的偶发故障；偶发故障期故障率的高低取决于师傅使用可靠性高的设备， 以及是否做好日常维护保养和小修工作等。这一阶段的持续时间较长，主要管理工作 是抓好日常维护和保养工作，掌握机器性能，定期维修。 3、磨损故障期（劣化故障期） 沈阳理工大学学士学位论文 43 在这阶段，设备经过很长时间的使用，某些零件开始老化，故障率逐渐上升，而 后加剧。构成设备的零件已磨损、老化，因而故障率急剧上升。这说明设备已经处于 不正常状态

46、，必须停机检修，更换已损坏的零件，恢复设备的原有性能。设备故障率 从新增加的时期称为耗损故障期。做好设备的预防性维修和进行改革性维修，可以降 低设备的故障率，延长设备的有效寿命。 针对不同故障，应采取相应措施。如：在初期，找出设备可靠性低的原因，进行 调整，保持稳定性。 在偶发期，应注意加强员工的技术教育，提高操作人员与维修人员的技术水平。 在磨损期，应加强对设备的检查、监测和计划修理工作9。 设备管理工作也和其他管理工作一样 通过对特锐德生产车间设备进行考察调研发现，其设备多为大型、复杂、精密、 连续的设备，设备投资额巨大，所占成本比例很高，然而由于设备多为国外进口，而 聘请国外维修工程师费

47、用高昂，所以企业多数维修人员为本土人士。而能够全面了解 设备各方面性能的维修工程师更是少之又少。所以公司的设备维修、保养面临非常严 峻的考验。虽然企业有非常健全的设备管理制度但是由于人的因素得不到实施。 5.2.2 设备更新设备更新 1、设备更新的原因： （1）设备发生有形磨损. （2）设备发生无形磨损 （3）原有设备生产力不足 （4）出于财务的考虑 2、设备更新要考虑的因素： （1）旧设备的价值 （2）旧设备的沉没成本 （3）不能按直接现金流比较,应该从一个客观的立场去分析比较 通过对耀华机械厂设备使用情况进行调研，这里以机加车间的轴承套圈磨加工设 备为例进行分析。设备的磨损程度不是很严重，

48、并且能够满足使用要求。设备的生产 能力也能满足目前的生产要求。所以下面从财务方面分析计算当前设备是否应该更换。 沈阳理工大学学士学位论文 44 耀华机械厂机加车间的一批磨床设备，购买于 2004 年，设计寿命为十五年，还可 以使用六年，当初购买费用为 2000 万元。第六年末估计残值为 200 万，年度使用费用 为 600 万。 目前，要在市场上购买一批实现同等生产能力的磨床费用为 2400 万元，估计可以 使用 10 年，第 10 年末残值为 300 万元，年度使用费用为 400 万元。通过计算比较两 台设备的优劣，然后决定更不更换设备。 表 5.2 旧设备现金情况 还可使用年数6 年 年度使用费用600 万 使用后残值200 万 目前价值800 万 表 5.3 新设备现金情况 还可使用年数10 年 年度使用费用400 万 使用后残值300 万 目前价值2400 万 现在有两个方案：方案甲继续使用旧设备；方案乙把机器以 800 万出售然后购买 新机器。 站在客观的角度，从购买者角度分析，计算如下： 0123456 800 600600600600600600 200 沈阳理工大学学士学位论文 45 图5.11 方案甲现金流量图 图5.12 方案乙现金流量图 A/P，15%，6 A/F，15%，6 800（ 0.2642 ）+ 6