基于某手机生产厂的大规模流水线生产的优化问题研究毕业论文

 2020-04-08 02:04

摘 要

在流水线的历史发展上来看,流水线的出现极大的提高了社会生产效率,而衡量流水线的优劣就是节拍,此外还有总体流水线上各工站工作时间的极差。通过ESCR分析法和PDCA方法对流水线进行平衡优化,通过编制效率的数值对流水线生产能力进行衡量。在精益生产优势日益突出的今天,其管理方式拥有更大的竞争活力,通过现场5S管理手段,对现场加工现场进行优化,以使厂家能够在日益激烈的竞争中脱颖而出,5S管理大体上分为整理、整顿、清扫、清洁、素养。由这5大项组成的5S管理手段具体应用到实际的生产中还存在一些苦难需要克服,本文以理论模型来阐述5S应用之后对生产效率的促进作用。对于现阶段的流水线生产来说,物料配送也是一个较为模糊的话题,在流水线生产节拍已知的情况下,通过对流水线上物料的需求进行分析,按照物流强度最小原则对物料的配送做出方案,使得物料配送在满足生产需求的情况下,尽量物流强度降低。本文在已优化的流水线上对物料的需求进行衡量,来为企业生产和采购提供一下建议。

关键词:工业工程(IE);大规模流水线生产;生产优化

Abstact

In the historical development of the pipeline, the main purpose of the pipeline is to improve production efficiency and measuring the efficiency of the pipeline is an important data is the line beat, for the assembly line production, balancing the beat of the pipeline is particularly important, through the ESCR analysis and PDCA The method balances the pipeline and optimizes the production capacity by compiling the efficiency. In the lean production Advantage day by day, its management way has the more competitive vigor, through the field 5S management means, to the scene processing scene optimizes, enables the factory to be able to stand out in the increasingly fierce competition, the5S management basically divides into finishing, rectification, cleaning, cleaning, literacy. The 5S management method, which is made up of this 5 large item, is applied to actual production. There are still some sufferings to be overcome, this paper illustrates the effect of the 5S application on production efficiency after using the theory model. For the current production line, material distribution is also a more vague topic, in the pipeline production beat known in the case, through the assembly line on the material demand analysis, in accordance with the minimum logistics strength principle of the distribution of materials to make a plan, so that material distribution in meeting production needs, as far as possible to reduce logistics strength. This article in the optimized assembly line on the demand for materials to measure, for the enterprise production and procurement to provide a suggestion.

Keywords: Industrial Engineering (IE), large-scale assembly, line production and production optimization

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与研究意义 1

1.2 研究思路与研究方法 2

1.2.1 研究思路 2

1.2.2 研究方法 2

第2章 文献分析 4

2.1流水线平衡理论 4

2.2 5S管理理论 5

2.3车间物料配送理论 5

2.4 TPM——设备保全理论 6

第3章 对F公司现状分析 7

3.1 F公司现状分析 7

3.2 F公司存在的问题 7

第4章 针对F公司所存在的问题进行优化 10

4.1现场管理的5S优化的应用 10

4.2 物料配送方案的研究 13

4.3 TPM推进管 15

4.4 流水线节拍的设定 18

第5章 结论 20

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

1.1 研究背景与研究意义

从1938年美国贝尔实验室为美国军方制成第一部移动电话手机到现在百家争鸣的手机市场[1]。手机在这七十年的发展中改变了人类的生活方式,不亚于最伟大的发明。手机的功能涵盖了生活的方方面面,成了人手必备的物品。

手机可分为软件和硬件两部分,就硬件部分来说,手机的硬件生产对厂家要求还是比较高的,在精益生产的优越性下,对手机硬件制造厂提出了新的挑战。由利润=售价-成本 当前手机生产厂家如雨后春笋不断冒出,盈利方式从之前的提高售价变为降低成本,手机生产过程中,对生产设备也做出了要求,本文主要从管理方法来对手机生产出谋划策。

科学的管理方法不仅能让手机生产厂在激烈的竞争中脱颖而出,而且还能节约社会资源,在精益生产问世以来,汽车制造公司的资源利用率上升了80%,同样是制造型企业,如果精益生产充分应用到手机生产当中,那么其利润将会有较大的提高,对于社会的发展进步也有促进作用。

在人类社会的发展历程上,如果以人均产能增长量来衡量,近五百年的发展速度远超过之前无数个世纪的发展速度,保证人类近现代能快速发展的重要支柱就是世界工业的发展,从瓦特发明一台蒸汽机开始,人类步入第一次工业革命时代,开始机器代替人力、畜力。大大解放了人类的双手,使得生产制造业开始走上腾飞之路。[2]19世纪60年代后期,电的发现与掌握开始了第二次工业革命,人们开始将电力用于生产当中,试生产效率有了长足的进步,在此过程中世界(主要是西方国家)经济的发展开始走向全球化,全球贸易对制造企业的发展又是一项重大的冲击,1913年,福特建立了世界上第一条流水线,在十年之间,流水线生产方式迅速传播到世界各地,大大提高了生产型企业的生产效率。[3]而对于制造型企业来说,优良的制造能力是生存下来的必要条件,流水线生产是现在已知的,生产效率最高的生产方式,因此对制造型企业来说对流水线生产方式的研究一日不可懈怠。

F公司作为一个手机生产公司,根据现阶段人们对手机需求量和现有手机制造型企业的数量来看,手机的市场急剧缩水,而要在激烈的竞争中脱颖而出,除了先进的软件技术,硬件技术也是一大亮点。Strategy Analytics公司在2017年6月统计得出今年一季度,全球智能手机制造商营业利润总额为121.1亿美元,其中苹果智能手机在中国占领了83.4%的市场,高于去年同期的79.8%,具体数字为101.8亿美元。占领中国市场份额27.6%,而在世界占领了40%的市场份额。F公司接受了90%的苹果订单,据网上数据来看,2018年苹果预计销售2.19亿台,F公司预计接受订单1.9亿台。[4]对于F公司来说,1.9亿台的生产数量虽然在现有公司规模上可以按时完成,但是现在苹果公司有想减少F公司垄断苹果智能手机生产的现状,因此对于F公司来说生产的优化已经计日可待,来面对世界各地的生产压力。

由于F公司已有规模,因此在订单减少之后不可避免的出现物资盈余,包括设备、人员、物料等。因此掌握好的生产流水线优化方法是在市场变动情况下保持竞争力的基础。本文通过ESCR分析法,对各工站进行优化分析,根据标准工时来制定流水线节拍,通过对流水线节拍的优化使得生产效率能够有保障的前提下,还能尽量减少浪费。其次通过现场管理5S方法应用到实际生产中,最后以物流强度最低为目标,确定物料配送方案,通过目视管理方法发现的现场机器故障率较高,针对这一问题做出相应的措施即推行TPM管理方法,以上这些目的是为了使F公司在未来的市场变动中及时做出应对措施,来保证公司的利益。

1.2 研究思路与研究方法

1.2.1 研究思路

首先对流水线进行分析,通过ESCR分析法优化流水线生产过程,对流水线平衡提出建议,然后根据厂内存在的问题,推行全员参与的现场5S管理活动;其次再细化精益生产思想在流水线上的应用,本文主要通过具体案例分析对一部分物料的配送提供数据模型。最后对由目测管理法得到的生产过程中存在的机器故障率较高问题推行TPM保全方案。

1.2.2 研究方法

1.2.2.1 ESCR分析法

  1. E-Eliminate:取消所有不必要环节,简化生产动作,简化工站项目,根据“不产生价值的工作都是浪费”这一理念对所有工位进行排查,如搬运等环节
  2. S-Simplify:简化所有必须环节,经取消合并重排之后,使现在的方法尽量简化,提高工作效率。简化即是流程的改善也是局部范围的简化。
  3. C-Combine:合并必要的工作,合并即是将一个或多个工位归纳与一个工站之内,如存在流水线节拍平衡不了的时候,将一些加工用时较短的工位合并到一起,来使流水线节拍提高平衡度。
  4. R-Rearrange:重排也称为替换,即通过改变工作流程,是工作先后顺序重新组合,来使生产过程更加合理,员工生产更加简便[5]

1.2.2.2 5W1H分析

  1. what:生产什么,明确工厂内部生产的产品种类和数量,明确物料需求量
  2. When:什么时候生产,在交货期内生产完成还是需要提前生产,如果需要提前生产,生产提前期怎么确定。
  3. Who:谁生产,这个步骤由什么人生产,明确车间内生产责任。
  4. Why:为什么生产这种产品,这种产品生产的价值在哪里,为什么在这里盛产这种零件
  5. Where:在哪生产,这种产品能不能在别的地方生产,在这里生产这种产品有什么优势?

1.2.2.3 目视分析法

目视分析简而言之就是在生产过程中巡视生产中存在的问题,对问题在进行具体分析,找出造成该问题的具体因素,找出解决办法

1.2.2.4 TPM推进建设

TPM即全面生产性维护,包括全面预防性维护和全面预测性维护[6]。TPM实施意义:由于现在加工业对于机器的依赖性越来越高,而机器的故障率确一直存在,所以为了尽量减少设备故障率,每天停机维修是一项很重要的降低设备故障率的一种方法,(维修停工期被安排为工作日的一部分,而不会被认为是一种待工现象)。TPM目标:它可以显著提高生产率,增强员工士气,提升他们的工作满足感,降低设备的返修维护率,合理地控制能耗,不但大幅度降低企业运营成本,更是产品质量的保证[7]

第2章 文献分析

2.1流水线平衡理论

作为大批量生产的厂家来说 ,流水线平衡至关重要,其中最主要是各工站生产节拍相同,做到中途不停线,线上无积压,使带线时间为“零”。

生产节拍=有效生产时间/生产数量。

P=t/n

P-生产节拍

t-有效生产时间

n-生产所需数量

在平衡流水线过程中,需要把各工序组合为与节拍相等或成倍数的关系,但在实际生产过程中很难实现。因此,确定节拍范围是有必要的,企业通常采用 7%的浮动(也可用5%进行上下浮动)确定节拍的上 限和下限,一般来说,上下浮动的比例越小,编制效率越高[8]

编制效率:编制效率是流水线优劣的重要衡量方式,

E=P/Pmax

p-流水线节拍

Pmax-瓶颈工序时间

E-编制效率

为使得流水线效率有保证,编制效率需要大于85%,编制效率还受到工人工作条件的影响。在流水线平衡优化过程中,为方便计算,需将其他影响因素假定为零。实际生产中,现场管理者需根据实际情况再进行调整。

生产稼动率是指设备在所能提供的时间内为了创造价值而占用的时间所占的比重。

生产稼动率=(作业时间-流失时间)/作业时间[9]

流水线节拍是流水线设计的基础,流水线节拍不仅要考虑数值尽量小,还应兼顾到流水线的平衡问题,一条流水线上的所有工站都以同一节拍生产,是流水线持续高校作业的基础,编制效率主要指明了瓶颈工序与成体节拍所存在的差异,能确定流水线节拍的一个下限,生产稼动率反映了有效地作业时间,能反映节拍设定的上限,以及有效工作时间的占比。通过对这三个数据的分析优化,能有效得出节拍设定的时间范围,然后根据实际生产内容确定节拍取值范围。

标准工时:在标准的工作环境条件下,用规定的作业方法和设备,以普通熟练工作者的正常速度完成一定质量和数量的工作所必须的时间[10]

标准时间=(纯粹时间 附带时间)*(1 宽放时间)

由标准时间来衡量每个工位所需时间,通过ESCR法即取消、合并、重组、简化原则来确定工站具体项目

2.2 5S管理理论

现场5s管理设定5s有整理、整顿、清洁、清扫、安全,

整理 现场有序化、

整顿 对生产车间所存在的问题进行更正优化

清洁 维持现场的清洁,干净

清扫 对所有卫生死角进行清扫,保证车间内部境

素养 素养是在前面四项完成的基础上对车间工人的一种要求,使5S管理犯法能够正常实施的保障,在现场物料各归其位的基础上,保证现场生产合理有序的终决条件

良好的车间生产环境,不仅能够提高生产效率,还可以保证工人的安全状态,保证产品质量,特别是对于精密仪器来说,车间环境更是产品质量的一种保障。

2.3车间物料配送理论

按照物流强度最小原则对物料配送进行管控。

物料流动分析:即是物流分析,是确定物料生产过程中每个必要的工序之间物料移动的最有效的顺序及其强度。根据系统类型的不同,流动的对象可以是物料,即生产与物流系统的原材料,零部件、在制品、成品和各种工装夹模具等,也可以是人员信息等对象。

物料控制的定义是通过最经济的方法获得企业生产所需物料的方法。其中,最经济的方法是指在适当的时间、适当的地点、适当的价格,获取企业所需数量的物料。美国物流协会对物料控制下了这样一个定义,“物料控制是供应链重要的组成部分”。其中指出物料控制是对各种物料的釆购、运输以及分配的战略管理过程,通过物流管理,以最低的成本完成生产订单获得最大的利润,是供应链管理的一部分[11]。定义物料控制是通过计划和控制物料从物料供应商,经过中间制造商,最后到达终端客户的集成方法。国内许多企业,物料控制部门主要包括采购管理、仓库管理和生产运作计划几大板块,每个物料部门都设有生产与物料控制这个职位。这个职位包括两方面:生产控制或生产管制。主要负责生产计划进度的控制;物料控制,主要负责物料计划、采购、仓准时制生产是精益生产理念里面的一项,主要要求物料的配送能够在需要的时候能够按时运送过来,生产的产品应该及时运到下一个加工点或者存入仓库。

2.4 TPM——设备保全理论

设备保全包括自助保全、专业保全,也可以分为全面预防性维护和全面预测性维护.TPM的推行需要一定的时间,并且在推行过程中会受到一定的阻力,但是当完全推行之后会发现机器故障率能降到一个极低的水平,对于工厂整体生产效率的提高有很好的促进作用。

自主保全:是设备使用部门在设备管理部门的指导和支持下,自行对设备实施的日常管理和维护。实施自助保全,员工坚持设备的日常维护,可以减少企业的管理成本。自助保全不但可以减少因设备故障而产生的日常停工,企业的生产质量和生产效率也会相应的得到提高。

专业保全:需要有一个好的计划,这一计划要由管理者根据企业的预算和前期的维护记录来制定。设备的专业保全活动在整个生产活动中处于中心位置,从生产的投入到产品的产出,它始终渗透在人、设备和原料中,其重要性不言而喻。

个别改善:是企业根据设备的不同状况,例如设备利用情况、性能开动率、合格率和生命周期等,对设备进行的个体化维护和改善,使企业设备的总体利用率达到最高。

品质改善:就是为了保持完美的产品品质(100%良品),从设备管理层面来探讨产品品质问题,是品质保养得前提,也是TPM活动八大支柱的中药环节。

前期管理:一般是指企业对外购设备各自制设备就技术环节和经济效益进行的全面管理。

事物改善:TPM是全员参与的持久的集体活动,没有间接管理部门的支持,企业实施TPM精益化管理是不可能持续下去的。事物改善是间接管理部门的事物革新活动,活动的内容包括对生产事物的管理、销售管理事务、行政后勤管理事务以及其他间接管理事务的改善。事物改善的目的是改善管理系统,消除各类管理损耗,减少间接工作人员,提高办事效率,更好的为生产活动服务。

环境改善:是通过实施5S等活动使操作环境良好,确保生产活动安全,消除作业困难危险作业以及任何可能引发伤害的隐患,创造适合人和设备工作的连号环境。企业应全面开展环境保护活动,杜绝浪费,减少废弃物,节约能源,并开展资源再利用。

人才培育:人才培育的目的是培养新型的、具有多种技能的员工,这样的员工士气高昂,能够高效并独立的完成各项工作[12]

第3章 对F公司现状分析

3.1 F公司现状分析

F公司作为一个手机生产公司,根据现阶段人们对手机需求量和现有手机制造型企业的数量来看,手机的市场急剧缩水,而要在激烈的竞争中脱颖而出,除了先进的软件技术,硬件技术也是一大亮点。Strategy Analytics公司在2017年6月统计得出今年一季度,全球智能手机制造商营业利润总额为121.1亿美元,其中苹果智能手机在中国占领了83.4%的市场,高于去年同期的79.8%,具体数字为101.8亿美元。占领中国市场份额27.6%,而在世界占领了40%的市场份额[13]。F公司接受了90%的苹果订单,据网上数据来看,2018年苹果预计销售2.19亿台,F公司预计接受订单1.9亿台。对于F公司来说,1.9亿台的生产数量虽然在现有公司规模上可以按时完成,但是现在苹果公司有想减少F公司垄断苹果智能手机生产的现状,因此对于F公司来说生产的优化已经迫在眉睫,来面对世界各地的生产压力。

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