橡胶减震器生产线的精益化研究和实践

上海交通大学硕士学位论文橡胶减震器生产线的精益化研究和实践姓名：吴颖辉申请学位级别：硕士专业：工业工程指导教师：金烨;毛军华20091101IIIABSTRACTIIIDissertationfortheEngineeringMasterDegreeRUBBERVIBRATIONISOLATIONPRODUCTIONLINELEANSTUDYANDPRACTICEABSTRACTLeanproductionmeanseliminatingwholenessofwasteandfocusonkeepingimproving,Keyisreducealltheproductionactionwhichdoesnotaddvalueonproduct.ThiskindofproductionmanagementsystembasingonJIT(JustIntime)thinking,whichreleasesproductionorderstoeachworkingstationinKanbansystem.Leanproductionraiseitsrequirementsforfacilitydesign,Including“liversystem”productionlayout,cellularmanufacturing,“U”typeassemblyproductionline,simplifiedmaterialhandlingandzeroworkinginprocessstock,Onepieceflow,Kanbanetc.Thethesisintroducesleanthinkingandusevaluemaptoanalysiscurrentsituationofproductionline,anddefinethewasteproblemwhichmeansbigquantityofWIPandlongleadtime,ThenuseSLPmethod,startfromproduct-quantityandprocessanalysis,defineproductionfamily,andwhatisthecorrelationbetweeneachcellular,refertoconstrainconditiontodesignandbuildstandardproductioncell,Asforassemblylinedesign,startwithTakttimeofcustomerdemandandprocessstudy,calculatehowmanyworkstationseachlineneed,thenuseW.B.Helgeson-D.P.Birniemethodbalancetheassemblylines.Makesureeachlinearewellbalancedandtheloadcoefficientoftwolineare92%and90%respectively,alsothepre-assemblyandmainassemblyaresynchronized,eachlinehasthehighflexibility.Kanban,asthematerialtransfercontrolmethod,isamaintoolofLeanProduction.ThethesisdesignedtwoKanbansystemsbasedonthecompanyoperationrequirement.ABSTRACTIVOneiswithdrawalKanban,usedforpullmaterialfrombondingcelltostandardcell,theotheroneisusedtopullmaterialfromstandardcelltoAssemblyline.Leanproductionconceptsareimplementedineachstepoftheproductionlineimprovementdesign.Finally,checktheresultsoftheimprovementdesignfromtwoaspectsoflean,theyareshop-floorareaneededWIPstockandLeadtime.Theresultsshowthatthisimprovementdesignisverygood.KEYWORDS:ValuemapCellularmanufacturing,Kanban,WIP,Leadtime20091111112345上海交通大学工程硕士论文第二章设施规划理论及精益生产6第二章设施规划理论及精益生产2.1设施规划的概念设施规划是在企业经营策略的指导下，针对企业的生产或转换活动，从投入到产出的全部过程中，将人员、物料及所需的相关设备设施等，做昀有效的组合与规划，并与其他相关设施协调，以期获得安全、效率与经济的操作，满足企业经营需求，同时更进一步能对企业长期的组织功能和发展产生更积极的影响和效益。它是在传统的工厂布局的基础上，扩及到满足整体环境需求的规划设计：一是由于节能、环保意识的提升，人们在筹建某项设施的过程中，不仅要考虑其对环境会产生污染的来源与数量，加以控制和处理，而且，要以前瞻性和环保的眼光，综合分析该设施设置前后，对生态环境和人们生活所可能带来的影响程度和范围，在事前分析和策划解决方式；二是由于多品种、小批量的市场需求，产品生命周期缩短和信息系统的发展，设施布局必须考虑“弹性化”，如FMS的提出。总之，设施规划问题是一种将设备、空间与成本诸要素，运用科学的方法系统地加以分析、研究和抉择，以适应企业的经营模式、机器设备、各作业环节的变动及市场需求的多元化。[1]设施规划研究的范围如图2所示：图2设施规划的范围Fig2facilitiesdesignscope制造业设施规划——工厂工厂内部设计工厂物料系统工厂平面布置工厂结构系统工厂位置选择上海交通大学工程硕士论文第二章设施规划理论及精益生产7本文的研究的重点在于车间内部的生产线工艺平面布置改造与车间内部物流系统的改造。2.2规划设施理论的发展及研究现状设施规划的发展贯穿于工业工程的发展过程，从科学管理时期、运筹学时期、定量和精细化时期到目前的全球化和网络化时期，设施规划理论的研究也得到了一次次的蜕变与发展：1、二十世纪初到三十年代是学科的萌动初创期，1911年泰罗的«科学管理的原理»出版标志着人们开始从经验管理向科学管理迈进。期间，泰罗、吉尔布雷斯夫妇在进行工作研究、时间研究和生产控制时已开始关注制造厂的设计工作。此时，人们的注意力还局限于特定工作场所内工人的活动上，目标主要局限于设备的布置上[2]2、二十世纪四十年代至六十年代是设施规划学科的快速发展时期。对工厂设计的研究由“动作研究”拓展至工作物料储运方法（MaterialHandling）与工厂布置（PlantLayout）研究。二战中，由于战争的需求，促进了运筹学的发展，排队论、线性规划及系统论方法得到有效运用，设施规划成为研究对象更为广泛的、具有独立的学科方向和技术体系的学科。美国R.Muther提出了著名的系统化设施布置方法(SystematicLayoutPlanning),至今仍在一般的设施布置设计中广泛应用[2].3、二十世纪七十年代起,计算机的普及使得运筹学的应用更有生命力。生产作业管理的各类软件包的出现,计算机管理系统的应用,业务管理的变化等等,使得设施规划进入了现代发展阶段。设施规划的研究拓展至交通运输、港口、民航等系统中，其理论与方法已开始渗透于城市规划、区域开发、市政工程等领域。[2]4、二十世纪九十年代起，市场需求的多样化，竞争已从质量、成本转向快速响应市场，出现了新的管理模式：全球供应链管理、虚拟企业、精益生产等，网络成为制造全球化的基础。此时的设施规划也呈现了新的发展趋势：加强对高效、集成、柔性制造过程的研究，适应业务转变；研究对象与应用范围逐步向第三产业扩展；重视人的作用，强调可持续发展意识。2.3设施布置的基本方法通常有3种方法：线图(StringDiagram)，多产品工艺过程表(Multi-columnprocesschart)和从止表(From-ToChart)。[4]从止表是3种方法中较好、方便又准确的一种。通过从止表既能发现问题，又上海交通大学工程硕士论文第二章设施规划理论及精益生产8是解决问题的良好手段。从止表是一个矩阵，故便于用电脑作分析和计算。这一方法在SLP中也得到了应用。2.4车间布局设计理论关于工厂布局设计采取的作业程序，德国提出实行两种可行的方法，即分析设计法和综合设计法。分析设计法也叫“由外向内”或“从上而下”设计法。这种方法遵循设计“先设计整体再设计细节”的要求。例如一个车间的设计，先按厂房的区域进行厂房的建筑设计，再进行车床的布置，这种方法适合比较熟悉而有经验的项目。优点是有利于考虑建筑艺术和建筑工程的要求，适应施工的程序。缺点是工艺的要求必须服从建筑的要求。综合设计法也叫“由内向外”或“从下而上”设计法。这种方法从昀小要素开始，通过综合各个要素再完成总体设计。例如从工位开始，逐步综合工段、车间、分厂。这种方法比较稳妥，适合于缺乏经验的项目，可以制定出理想的方案。系统布置设计是典型的分析设计法，分为确定位置、总体区划、详细布置、安装四个阶段。因其以物流与产品产量分析为基础，能比较好的反映生产运作的要求，所以克服了诸多分析设计法的建筑与工艺不协调的弊端。工厂设施布局的方法和技术及其特点、发展如表1所示，设施系统布置规划方法（SLP）已成为昀基本的设施布置方法，也是其他各种方法的理论基础。[3]设施系统布置的起点是分析和综合企业生产的产品及其产量，这些数据通常来自设计部门和市场调研机构的预测分析。所以设施布局首先是调查研究、搜集资料，其次是分析有关资料的相互关系，在综合调研的基础上设计方案，昀后对若干方案进行选择并组织实施。SLP法具体程序如图3:上海交通大学工程硕士论文第二章设施规划理论及精益生产9图3SLP执行程序Fig3SLPImplementationprogram程序说明如下：1、数据收集分析（P，Q，R，S，T）P……产品和物料，包括其变化和特性Q……每种物品的数量R……加工流程或搬运路线，即工艺操作过程加工顺序或加工方法S……支持生产过程的服务部门或辅助部门T……与上述四项有关的时间因素，以及与设计本身进度有关的时间因素。2、物流分析3、与活动范围有关联的分析。在进行规划布置时，除了以物流为主体来考虑布置外，还要按照作为临近性理由的活动范围的关联程度来规划布置的内容。在次阶段，暂不考虑现实情况的制约，仅仅在理论上求出昀合适的活动范围位置关系，以原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位1．物流7．修正因素8．实际条件限制6．面积相关图解3．相互关系图解4．所需面积5．可用面积2．作业单位相互关系10．评价9．多个方案上海交通大学工程硕士论文第二章设施规划理论及精益生产10后再根据制约条件加以修正。4、绘制物流—活动范围关联线图在分析了物流—活动范围相互关系后，以此为根据，将活动范围和工序展示在线图上，将部门或作业之间的活动关系转换成位置关系，称为活动范围关联图。5、面积设定。在实际的设施布置设计过程中，常受到现有厂房或可利用土地面积与形状的限制等，而不得不把需要的面积与可利用的面积结合起来权衡考虑。面积设定的方法如表1。6、面积相互关系图。把设定的面积与物流---活动相互关系图结合起来，按比例绘成面积相互关系图。7、布置设计的寻优。根据现有设施空间的实际制约和各种修正条件（如：运输方式、储存设备、场地环境、人的要求、厂房特征、辅助设施和管理控制要求、安全防护等），对各部门的位置、形状等进行调查，昀终形成几个可行和初步优化的布置方案。8、布置评价。对以上阶段初步筛选的各备选方案进行技术经济分