基于工业工程的汽车车灯装配过程的研究_鄢亚辉 (1).docx

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1、 图书分类号 F273 _ 密级 非密 UDC a 1 _ 全日制工程硕士学位论文 基于工业工程的汽车车灯装配过程的研究 指导教师（姓名 i职称） 王凡教授 申请学位级别 _ 工 程 硕 士 专业名称 _ 工 业 工 程 论文提交日期 二。 年 _月 曰 论 文 答 辩 日 期 年 _月日 学位授予日期 _ 年 _月 _ 曰 论立评阅人 k後 ， 答辩委员会主席 免电金 _ 年 夕 月 日 原 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出

2、重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论 文 作 者 签 名 ： 务丸巧 日期： 5 . 1 _ 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括： 学校有权保管 V并向有关部门送交学位论文的原件与复印件； 学校可 以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学 位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位 论文； 学校可以公布学位论文的全部或部分内容 （ 保密学位论文在解密 后遵守此规定 )。 签 名： 知灰今 日期： W. _ 导师签名： 日期： Us _ _ 中北大学学位

3、论文 _ 基于工业工程的汽车车灯装配过程的研究 摘要 制造业的高速发展，给我国的企业带来了光明的前景，同时也带来了空前的挑战， 作为制造业重中之重的汽车制造业更是如此，很多国内汽车企业通过采用工业工程技术 获得了良好的收益。本文主要以汽车零部件一车灯的装配过程为研究对象，以提高车灯 装配线的效率和工人工作的舒适性为目标，采用了 IE的方法，提出了具有良好改善效 果的方案。 本文总结了我国汽车零配件制造业取得的成绩和面对的困难，旨在为解决国内汽车 零配件生产和管理问题追本溯源。课题主要研究的是装配线 人、机器和环境的协调改善， 通过采用 IE的方法来提高装配线的生产效率，应用的方法主要是方法研究

4、、作业测定 和定置管理等IE技术，对生产现场一些不合理的生产流程进行合并、重排，并改善作 业方法。在改善的过程中，充分考虑生产现场人、机器和环境的协调统一，通过改善现 场环境，给工人一个舒适安全的保障，提高了工作的效率，体现了人性化改善的思想。 在没有追加投资的前提下，使生产效率有较大的提升。 在竞争日益加剧的汽车零配件制造行业， IE方法的运用成为了一个具有价值的热点。 本文以环宇车灯厂的车灯装配车间为对象，通过实 地的数据采集，对现行的工艺流程、 作业指导、定额标准和现场管理数据分析，制定有效的改善方案。首先，运用 5W1H提 问方法、 ECRS四大原则以及结合人因工程学原理对装配车间的生

5、产流程、作业方法进 行优化改善分析，重新分配生产线的负荷分布，提高工人工作的舒适性。其次，运用模 特法和人机操作分析，对工位的人机标准作业时间重新制定，在减少了时间浪费的同时 提高了生产效率。然后，运用Flexsmi对优化后的方案进行仿真模拟，以确定改善的合 理性，并评价改善取得的效果。最后，针对生产现场的区域划分、物料摆放等问题，结 合公司实际，推行定置管理，并提出管理办法，之后对改善后的效果进行对比分析并评 价。 研究结果表明，改善后的车灯装配厂生产效率显著提高，成本大大降低。 中北大学学位论文 关键 字：工业工程，车灯装配线，工作研究，定置管理 中北大学学位论文 Assembly Pro

6、cess Study of Automotive Lamps Based on Industrial Engineering ABSTRACT The rapid development of manufacturing industry brings a bright future to our business, but also brings unprecedented challenges at the same time. The automobile manufacturing industry is especially in manufacturing top priority

7、, many domestic auto companies has made great economic benefits through the use of Industrial Engineering technology. This paper takes lamps assembly process as the research object and improves the lamp assembly line efficiency and workers comfort as the goal, uses the method of IE to propose scheme

8、 of good improvement effect. This paper summarizes the achievements of Chinas auto parts manufacturing industry and the challenges faced and solves the domestic auto parts production and the management issues. Main topic research is to improve the coordination of assembly line of people, machines an

9、d the environment, to improve production efficiency of the assembly line by using IE method, and the method is mainly methods study and work measurement and fixation management etc. IE technology, combining and rearranging some of the unreasonable production flow process on production site, and impr

10、oving the operational method. In the process of improving the ingredients to consider the harmonization of the production site people, machine and the environment, and improving the environment of the scene to give workers a comfortable and safe protection, and improve work efficiency, improvement r

11、eflects the human mind. At no additional cost under the premise, the production efficiency has greatly improved In the increasingly competitive auto parts manufacturing industry, the application of IE method has become a continuing concern. This paper takes Huanyu lamp assembly workshop 中北大学学位论文 as

12、the object, through field data collection, and analysis the existing processes, work instructions, standard fixed-site management, and formulate effective improvement schemes. First of all, using 5W1H questioning method, ECRS principle and combining human factors engineering principles to analyze th

13、e assembly plant production processes, operating methods, redistribute the load on the production line distribution, improving worker comfort. Secondly, using the model method and man-machine operation analysis, the standard operation time of the station is reformulated, which reduces the waste of t

14、ime and improves the production efficiency. Then, the improved scheme is simulated with Flexsim to determine the rationality of the improvement, and the effect of the improvement is evaluated. Finally, aiming at the production site of regional division, material placement and other issues, and combi

15、ning with the companys actual, to introduce fixation management, and puts forward the measures for the administration, then through comparative analysis and evaluation to improve the effect. The research results show that the improvement of the automotive lamps assembly plant has reached the goal of

16、 reducing cost and improving production efficiency. Key words： Industrial Engineering, the automotive lamps assembly line, work study, fixation management 中北大学学位论文 目录 1谢仑 . 1 u研究的背景以及意义 . 1 1.2国内外研究现状及发展趋势 . 3 1.3论文研究的主要内容 . 5 1.4本章小结 . 6 2研究运用的理论和方法 . 7 2.1研究运用的理论 . 7 2.1.1工作研究 . 7 2.1.2人因工程 . 8 2.

17、2研究运用的方法 . 9 2.2.1 5W1H提问技术 . 9 2.2.2 ECRS 四大原贝 IJ . 10 2.2.3程序分析法 . 11 2.2.4预定动作时间标准法 . 12 2.3本章小结 . 13 3湖北环宇车灯厂现状分析 . 14 3.1湖北环宇车灯厂简介 . 14 3.2研究对象描述 . 15 3.2.1公司产品介绍 . 15 3.2.2组合前照灯生产流程 . 16 3.3装配分厂研究对象的确定 . 18 3.4公司装配线的生产流程 . 19 3.4.1公司装配线简介 . 19 3.4.2公司装配线的生产流程 . 20 3.4.3公司装配线人机布置 . 22 中北大学学位论文

18、3.5公司装配线存在的问题 . 23 3.6本章小结 . 24 4装配线优化方案设计 . 25 4.1人机布置和工艺流程优化方案 . 25 4.2装配线作业时间测定 . 29 4.2.1作业时间测定方法 . 29 4.2.2基于 MOD法的作业时间测定 . 35 4.3装配线问题分析以及优化 . 51 4.3.1装配线各工位问题分析 . 51 4.3.2装配线优化方案 . 52 4.4仿真模拟确定优化方案 . 63 4.5装配线的改善效果评价 . 65 4.6本章小结 . 66 5装配线现场定置管理 . 67 5.1定置管理 . 67 5.1.1定置管理的定义以及作用 . 67 5.1.2环宇

19、车灯厂装配车间的定置管理 . 67 5.2装配线定置管理效果 . 72 5.3本章小结 . 74 6总结与展望 . 75 . 76 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 . 80 m m . si II 中北大学学位论文 1绪论 1.1研究的背景以及意义 自 20世纪 80年代以来，特别是近几年我国汽车行业呈现蒸蒸日上的繁荣景象。中 国汽车工业协会的统计数据很好的说明了这一景象，去年，整个汽车行业的工业总产值 为 6812.54亿元，同比增长了 33.22%。其他的主要经济指标都获得了很大的增长：产品 的销售额为 6213.23亿元，同比有 32.13%的提升；总利润为 409.12亿

20、元，同比增长了 46.16%。可见去年的汽车行业取得了较好的业绩 火在这以前，电子信息通讯业作为 40 个工业行业之首对国内整体工业增长的贡献率是最大的，而后，交通运输装备制造业的 份额超过了电子信息通讯业，勇夺第一，这也是有史以来的首次，而汽车制造业是交通 运输装 备制造业的主要部分。充分说明，汽车产业己经成为国民经济的支柱产业，并且 市场份额越来越大随着经济的发展，汽车消费市场日益成熟，其消费结构也日益清 晰。根据有关部门的统计分析，由于中西部地区正在大力发展经济，这些地区对专用汽 车、大中型货车以及大型客车的需求量非常巨大，而这些都属于载货汽车的范畴 3。另 外，一方面国家出台宽松的政策

21、鼓励消费者积极购买汽车；另一方面大力建设汽车的周 边环境，特别是大力修建公路，尤其是修建中高速公路，完善交通配套设施，比如加大 建设停车场的投入，增加加油站的数量等 4_6。种种利好政策和措施，进一步扩大了汽 车消费市场，也为汽车制造业的发展提供了良好的契机。 整个汽车工业的基础是汽车零部件制造业，随着汽车工业市场的发展，汽车零部件 制造业的发展成为一项值得研究的课题 7。资料研究表明，截止到 2016年 3月，具有中 企业以上规模的汽车零部件企业有 5216家，创造的工业总产值为 6429亿元，销售总额 为 6152亿元，利润总额为 362亿元，与 2015年相比增长 62%。各项指标都表明

22、，中国 汽车零部件企业取得了飞速发展，无论是技术水平、管理水平等软硬件水平，还是产业 规模，都达到 了一定的水平 8H11。不仅在国内，我国的汽车零部件的出口总额己经超过 了进口总额，去年出口总额为 120亿美元，进口总额为 113亿元美元 -_。各个方面 中北大学学位论文 都为我国汽车产业的快速发展奠定了良好的基础。 作为汽车产业基础的零部件制造业获得飞速发展的同时，在国际市场中，也暴露出 我国汽车零部件制造业发展滞后的种种问题： 1、 产业结构不合理。我国的汽车零部件企业数量巨大，基本上全国各地都有它们 的身影，但是每一家都各自为营，能做到较大规模的企业少之又少，再加上整个汽车零 部件行业

23、的水平都不高，最后导致的结果就是：制造水平较低；研发投入微乎其微；行 业经验积累不够，导致无法发展强大的开发能力。最终的结果就是无法满足海内外市场 的需求 15。 2、 自主开发能力薄弱，缺乏核心竞争力。我国的汽车零部件产品主要是一些技术 含量低下的产品，而且各个企业的产品高度重叠，这样导致了资源的高度浪费。同时， 大部分企业的研发投入远远不够，导致企 业无法发展关键零部件的的核心技术，造成了 企业在国际市场竞争中缺乏核心竞争力，抵抗风险能力大大降低；缺乏对未来的深谋远 虑，无法可持续发展。 3、 产品标准化程度低，通用性和系列化较差。由于历史原因再加上我国汽车整车 产业水平不高，必须引进国际

24、知名车企，这样导致了目前国内的汽车特别是私家车的车 型来自不同的车企、不同的国家，而每个国家都有自己的产品和零部件标准，这样主要 为这些车企提供服务的国内车企的产品无法做到标准化，通用性也就较差。客观地限制 了国内零部件制造行业的发展。 4、 生产成本控制能力较低。由 于制造技术低下，加上企业管理水平不到位，国内 汽车零部件企业在整个供应链中对价格的话语权非常少；而且近几年，国内人工成本不 断升高，制造业慢慢失去了人口红利带来的优势。这些都是零部件企业成本不断升高的 原因 16。 5、 出口结构不合理。虽然汽车零部件的出口总额以及超过进口总额，但是我国主 要是依靠劳动密集型产品，产品的附加值低

25、、科技含量低、价格低以及能耗高，无法形 成竞争力。导致出口的经济效益差。另一方面，汽车零部件出口也受大人民币不断升值 的巨大影响 17。 随着经济全球化的日益加剧，整个汽车零部件 行业的竞争也非常激励，特别是国外 2 中北大学学位论文 一些知名汽车零部件企业看到了中国这一市场的巨大发展潜力，纷纷进入，国内汽车零 部件企业的发展将面临空前的挑战。挑战即是机遇，在与强者对决中，国内企业才能学 到真本事，将强者树立成我们要超越的目标，脚踏实地的发展新技术，才能不断提高自 身竞争力，在激烈的竞争中，形成自身优势，不断发展。 在此背景下，对汽车零部件生产制造过程的研究有着非凡的意义，只有不断的发现 自身

26、的短板，并持之以恒的优化改进，才能形成企业自身强有力的竞争力，才能有资本 在恶劣的国际形势中占据一席之地。 1.2国内外研究现状及发展趋势 近几年，国内在汽车零部件邻域的研究成果可谓雨后春笋一般，从不同的方向入手， 归根到底，都汇入工业工程的学科范围。人们改善生产系统的目的是为了提高工作效率、 降低生产成本，在这一过程中工业工程诞生了 18。工业工程是以提高生产率为目标，有 机的结合技术和管理的知识，创建一个拥有更高生产力水平和更有效运行的系统的一门 技术。工业工程技术是提高企业生产率的直接途径，特别 是应用工作研究，可以用较少 的投资或不增加投资即可对现行生产系统进行不断改进，达到提高生产率

27、的目的 19H22。 工业工程是对由人员、知识、信息、设备、材料等构成的系统进行构建、发展和改 进的一门新型的工程技术。它运用数学、物理与社会科学和过程技术的说明、预测原理 和方法，对获得的系统的效果进行评价 21工业工程是一门交叉学科，它的很多基本概 念都与其他工程技术的原理重叠，但工业工程又是一门新型的综合学科，运用系统的思 想和方法，从总体角度解决系统的问题 2425。 尽管最初应用于制造业， 工业工程 的 工业 的使用可能还是会有点误导，因 为它己经发展到包括任何能够用有条理的或定量的方法来优化的过程，系统或组织。工 业工程是工程技术的一个分支，它涉及到复杂的过程或者系统的优化。而作为

28、工业工程 师的工作就是消除不产生价值的时间、材料、能源、工时等的浪费，其宗旨就是需求最 好做事的方法，提高质量和生产效率 26。 工业工程兴起于国外，特别是美国和日本。 亚当史密斯提出了劳动分工的概念，他的国富论促使了工厂的技术创新。瓦特 3 中北大学学位论文 和博尔顿创造了世界上第一个集成机械制造装备，提出了成本控制系统，减少浪费和提 高生产力以及工人的技能培训等概念 27。 Charles Babbage在考察了 19世纪的英国和美 国的经济后，在他的书中提出了机械制造的概念，并科学的提出了将任务分解成更多更 小的任务，并制定任务完成所需的时间的工作方法，这样大量重复的劳动就有了优势， 这

29、也是工业工程中很重要的概念。惠特尼和西蒙通过研究发现，美国政府采购的步枪和 手枪的零件可以互换，首次提出了零件互换性的概念。他们采用这一思想使得生产的零 件 可以在不同的产品上使用，最终的结果就是大大降低了一些产品所需要的专业技能， 后期整个工业环境都竞相学习这种技术 28。泰勒被公认为是工业工程之父，他在史蒂芬 大学获得了机械工程的学位，并获得了多项发明专利。他的书车间管理与科学管理 在 20世纪 90年代初就出版了，这是工业工程的开始。他提出了时间研究的方法，基于 对工作方法和工作标准的改进，以减少工作所需的时间，提高工作效率。在追寻科学方 法的道路上，泰勒的时间研究使对人类工作的预测的精

30、度达到了一个很高的水平。吉尔 布雷斯夫妇是工业工程的另一块基石。他们 将人体的运动要素划分为 18个基本动作， 创造了动作研究。这个技术可以在不需要测定工作所需时间的前提下对该项工作进行分 析和设计 291最终这也发展成了一个更加宽广的邻域，称作人因工程学的开始。 在美国， 1909年宾夕法尼亚州立大学成立了第一个工业与制造工程系。 1933年康 奈尔大学授予了第一批工业工程专业博士学位。自此对工业工程的研究从各个领域扩展 开来。 1913年，福特汽车使工业工程又走上一个新的台阶。福特式生产方式使得装配线装 配一辆汽车的时间由原来的 700小时缩减到 1.5小时，不仅如此，他还采用给员 工提供

31、 更好福利的方式来提高生产率。 在 70年代，随着日本管理理论的发展，比如精益生产和看板管理，日本实现了非 常高水平的质量和生产率。二战后，急需恢复的日本提出了全面质量管理的技术，这些 理论大大改进了产品质量问题。持续改善的思想在西方企业广为传播，各企业都开始了 实施自己的持续改善计划 3G。 随着信息技术的发展，现代工业工程产生了革命性的改变。各种信息技术的加入， 特别是大量的计算机软件，使得工业工程的工作更加快速便捷，从而大大提高了工业工 4 中北大学学位论文 程的效率。工业工程逐渐融入到了人们生活的各个方面。 相比国外工业工程的漫长发展历史，我国工业工程的发展历史就显得很短暂了。 工业工

32、程在我国的发展只有 80多年的短暂时间， 40年代初，重庆交通大学设定了 工业管理工程系是我国工业工程的雏形。在 50年代初 ，一 些工业工程的实践开始出现 了，制定工时定额，改善流水线等。 工业工程广泛在国内的应用是在 80年代末期到 90年初期。主要是从那以后，国际 市场的激烈竞争让国内企业逐渐意识到，提高企业的管理水平，降低各种成本、提高生 产效率，是一项急迫紧急的事。工业工程就在这种情形了被部分企业所学习推广 31。 进入新的世纪，特别是最近几年，在我国工业工程所应用的行业早己不单单是制造 业了，电子信息、化工、物流、银行等邻域都能看到工业工程的运用。工业工程在我国 得到了飞速的发展。

33、部分大的企业综合运用工业工程的技术，包括物流设施与规划、供 应链管理、运筹决策、生产计划、质量管理等，从各方面解决系统问题，让企业高效的 运作 32。 到了今天，大部分企业都提供了工业工程师这一岗位，这在 30年前是不多见的。 可见。越来越多的企业己经意识到， 工业工程是提高企业核心竞争力的有效手段。不光 民营企业如此，许多大型国企也或多或少地开始推行工业工程的技术，在追求利润的道 路上迈出重要的一步。 1.3论文研究的主要内容 工业工程是一门交叉学科，而人因工程和工作研究是正的两大应用技术。这两大 技术是相辅相成的、不可分割的。人因工程是研究人一机一环境三者之间相互关系的学 科，其以人性化的

34、原则设计和改进人一机一环境系统，最重要的目标就是优化改善人的 工作问题，以人的舒适性为基础。工作研究以作业系统为研究对象，主要是设计经济省 力的工作方法的方法研究和科学合理地 制定每一项作业的工时定额标准的作业测定这 两大技术。人因工程是为工作研究服务的，作业系统的主导者是人，如何让人舒适地、 有效地的完成作业，是人因工程的核心。工作研究的活动必须考虑人，提高企业的生产 效率和效益，前提是为作业系统的主导着一人提供良好的作业环境。 5 中北大学学位论文 本文在结合环宇车灯厂装配流水线生产的基础上，运用工作研究和人因工程方法， 对作业系统就行优化改进。在充分考虑人的舒适性的同时，达到提高车灯装配

35、线的生产 效率，降低生产成本的目的。最终，找到最优的生产流程和作业方法。 本文具体内容如下： 首先，通过查找相关文献和网络资源，了解工业工程在汽车零部件制造企业的运用 以及典型的改善案列；了解工作研究和人因工程相关理论以及在流水线生产企业中运用 方法。为优化和改进环宇车灯厂装配流水线做好充足的理论和方法准备。 其次，深入生产第一现场，通过拍照、录像、询问等方式，掌握一手的流水线生产 资料，包括车间平面布置、生产工艺、每个工作的作业指导、设备以及人员情况、生产 计划以及产量等数据。 然后，详细的分析数据，运用工作研究结 合人因工程方法，通过程序分析找出车间 布局和工艺流程不合理的地方加以改进，进

36、行初步优化；通过作业分析，结合双手作业 分析和人机操作分析，找出不经济的作业方法，进一步优化；通过作业测定，不经济合 理的动作进行优化。 其次，结合生产现场，运用人因工程方法，在提高生产效率的同时给员工提供舒适 地作业环境。 最后，通过 Hexsmi软件，对整体的改进前后方案就行仿真，得出评估的结果，并 分析改进后的方案对车灯厂生产效率以及成本带来的效益。 1.4本章小结 本章首先介绍了本研究的背景、目的和意义，以及国内外的研究现状和 发展趋势， 然后，简述了本论文研究的主要内容。 6 中北大学学位论文 2研究运用的理论和方法 2.1研究运用的理论 本文所运用的理论主要包含工作研究和人因工程学

37、，下面就这两方面所涉及的理论 作简单的介绍。 2.1.1工作研究 降低生产成本、提高产品质量和生产率是工业工程的核心，而工作研究是达到工业 工程核心最基础的方法，其由时间研究和动作研究两大部分组成。时间研究后来更名为 作业测定，其采用各种科学的方法，包括秒表测时、工作抽样、预定动作时间标准法和 标准资料法等，来替代以前的经验法则，来公平公正地确定每一名工人的工时定额 33H35。 动作研究后来更名为方法研究，通过对操作方法的研究分析改善，来达到提高生产效率 的目的，主要包括对作业程序的分析、作业分析和对操作动作的分析。 作业测定和方法研究在工作研究中并不是毫无关联的两种技术。在解决一个系统问

38、题时，这两种方法是相辅相成的 36。作业测定的目的是采用科学方法减少操作中的无效 时间，并为每一项作业制定额定工时标准；方法研究的目的是对现行的操作方法进行优 化改进，合理设计经济的动作 37。在工作研 究过程中，两者是有一个先后顺序的。先对 作业进行方法研究分析，制定出合理的作业方法；然后再进行作业测定分析，对制定好 的作业进行作业时间的制定。换句话说，方法研究所制定的合理的作业方法为作业测定 提供前提；而作业测定为方法研究制定的作业方法提供衡量的标准 38。运用在实际中时， 这两种技术可以单独使用，有些工作并同时不需要这两种技术。工作研究的具体结构见 图 2-1。 7 中北大学学位论文 图 2-1工作研究结构图 2.1.2人因工程 人因工程学是研究人一机一环境之间互相作用的一门新型的边缘性偏应用型的学 科。在发展过程中，人因工程学不断地吸收其他学科的知识，比如生理和心理学、人体 尺寸测量学、社会科学、系统工程学和管理科学，综合这些学科的成果，逐步形成人因 工程学的理论和方法，并广泛地运用到各个方面 39H4l人因工程学的目标是对人一机 一环境所组成的系统进行设计和改善，在保证