2023年優(yōu)化設(shè)計(jì)大賽作品示例(僅供參考)

封面說明：1、每隊(duì)自己設(shè)計(jì)封面2、應(yīng)包括內(nèi)容：作品名稱、隊(duì)伍名稱、隊(duì)員、指導(dǎo)教師等作品題目摘要:(限400字)關(guān)鍵詞：〔3~5個(gè)〕目錄1工程背景分析11.1企業(yè)背景介紹11.2案例總體介紹21.3外機(jī)生產(chǎn)線效率提升研究工程介紹31.3.1選題理由31.3.2工程目標(biāo)以及解決思路32改善研究42.1瓶頸工位分析改良42.2線平衡分析以及工位設(shè)置改良82.3人因?qū)W改善92.4物流配送系統(tǒng)改善132.5改善效果分析133可行性分析163.1方案的技術(shù)可行性分析163.2方案的經(jīng)濟(jì)可行性分析184總結(jié)和思考16參考文獻(xiàn)20附件1工程背景分析1.1企業(yè)背景介紹該民營空調(diào)制造企業(yè)是一家以家用和商用空調(diào)生產(chǎn)、銷售為主的企業(yè)集團(tuán)，下轄鈑金廠、銅管閥門廠、塑料廠、噴唋廠、包裝材料廠、電機(jī)廠、兩器廠等幾十個(gè)下屬機(jī)構(gòu)和企業(yè)，除了少數(shù)關(guān)鍵零件〔比方壓縮機(jī)〕以外，95%的零部件均由自身配套廠提供。然后在總裝廠采用人工作業(yè)的流水線方式進(jìn)行空調(diào)內(nèi)外機(jī)的組裝工作。目前該企業(yè)為國內(nèi)四大空調(diào)制造企業(yè)之一，空調(diào)年銷售量超過到1000萬套。在泰國、越南、博茨瓦納、尼日利亞等國家設(shè)有多家合作工廠，市場營銷網(wǎng)絡(luò)遍布全球100多個(gè)國家和地區(qū)，是目前中國最大的民營空調(diào)生產(chǎn)基地和出口創(chuàng)匯企業(yè)之一。在06年中開始，該企業(yè)購置了ERP軟件并且將其逐步融入企業(yè)的生產(chǎn)管理之中。企業(yè)希望能夠通過引進(jìn)ERP系統(tǒng)來提升企業(yè)的信息化水平。該企業(yè)的主要高層領(lǐng)導(dǎo)都曾經(jīng)前來清華大學(xué)參加工業(yè)工程相關(guān)知識的培訓(xùn)活動，能夠了解和重視工業(yè)工程對于企業(yè)的作用。而在企業(yè)之中也開始嘗試將工業(yè)工程思想方法應(yīng)用到生產(chǎn)管理之中。1.2案例總體介紹此案例為清華大學(xué)工業(yè)工程系03級三位同學(xué)，在2006年暑假在該企業(yè)的實(shí)習(xí)成果。這三名同學(xué)主要在企業(yè)的生產(chǎn)一廠〔家用空調(diào)總裝一廠〕進(jìn)行實(shí)習(xí)活動。在兩個(gè)月的實(shí)習(xí)期間，應(yīng)用他們所學(xué)的工業(yè)工程相關(guān)知識，完成了兩個(gè)改善工程：1〕外機(jī)生產(chǎn)線效率提升研究工程：以生產(chǎn)一廠外機(jī)生產(chǎn)線〔外四線〕為研究對象，開展關(guān)于提升生產(chǎn)線效率以及人因?qū)W改良的工程；2〕物料配送系統(tǒng)評估及改善工程：評估生產(chǎn)一廠的物流配送系統(tǒng)，提出相應(yīng)的改善方案；1.3外機(jī)生產(chǎn)線效率提升研究工程介紹1.3.1選題理由生產(chǎn)一廠主要承當(dāng)著家用空調(diào)〔包括窗機(jī)、柜機(jī)以及一體機(jī)〕的總裝任務(wù)，下轄5條空調(diào)內(nèi)機(jī)裝配線以及5條外機(jī)裝配線。由于生產(chǎn)線建成的時(shí)間有先有后，造成不同生產(chǎn)線之間設(shè)備新舊程度不一。而外四線那么是其中比擬新的家用空調(diào)外機(jī)裝配線。由于空調(diào)行業(yè)本身特點(diǎn)，使空調(diào)生產(chǎn)有淡旺季之分。在空調(diào)生產(chǎn)旺季，該空調(diào)企業(yè)的生產(chǎn)一廠面臨著產(chǎn)能缺乏的問題。由于各種問題的存在，使得目前裝配線的生產(chǎn)能力沒有得到充分發(fā)揮，實(shí)際產(chǎn)能與理論產(chǎn)能存在著差距。除此之外，該企業(yè)存在著人員流動大的特點(diǎn)。企業(yè)需要抽出相當(dāng)大一局部精力用于新員工的培訓(xùn)以及適應(yīng)，無形中提高了生產(chǎn)本錢。而且新員工的工作績效也與老員工有較大的差距。1.3.2工程目標(biāo)以及解決思路該工程的目標(biāo)是提高產(chǎn)線產(chǎn)能，降低生產(chǎn)本錢，提高工人績效。該工程中主要應(yīng)用了工業(yè)工程逐步改善的思想，首先通過瓶頸工位的改良以提升產(chǎn)線產(chǎn)能，其后通過線平衡的優(yōu)化來降低生產(chǎn)本錢，最后應(yīng)用人因?qū)W相關(guān)知識到達(dá)提高工人績效的目的所以在實(shí)施該工程過程中，他們首先對外四線進(jìn)行細(xì)致的調(diào)研分析，了解空調(diào)外機(jī)的全部裝配流程，確定瓶頸工位進(jìn)行重點(diǎn)研究及改良。之后進(jìn)行裝配線的線平衡分析，對工位設(shè)置以及各工位人員配置進(jìn)行改良。最后，為提升工人工作效率，降低工人勞動強(qiáng)度，對工人的裝配動作以及生產(chǎn)工具進(jìn)行人因?qū)W上的改善。圖1-1：問題解決思路2改善研究2.1瓶頸工位分析改良1〕瓶頸工位分析：圖2-1：外四線整體結(jié)構(gòu)圖外四線總計(jì)工位數(shù)60個(gè)，工位工人數(shù)64名，加上線長1名，段長3名，返修工2名，預(yù)裝線工人5名，總定編75人。但工人配置以及數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)整。外四線需要負(fù)責(zé)生產(chǎn)多種型號的空調(diào)外機(jī)，不同型號之間會有局部物料差異，以及微小的工藝差異，但型號轉(zhuǎn)換的時(shí)間間隔很短，在測量中可以忽略。通過調(diào)查分析，全線瓶頸為商檢房的前端和后端。商檢房正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)節(jié)拍約為17.3秒，由檢驗(yàn)設(shè)備調(diào)定，不可隨意更改。假設(shè)能始終保持商檢房正常運(yùn)轉(zhuǎn)，〔最大〕產(chǎn)能為3600/17.3=208臺/小時(shí)，但實(shí)際產(chǎn)量淡季時(shí)一般做到150－160臺/小時(shí)，旺季時(shí)能做到180－190臺/小時(shí)。由于技術(shù)原因以及質(zhì)量要求，商檢房的工作節(jié)拍不能夠隨意更改，所以我們對外四線的改良目標(biāo)就變成了讓商檢房這一瓶頸工位盡可能地滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，提高生產(chǎn)效率。2〕問題描述：在發(fā)現(xiàn)了裝配線的瓶頸之后，接下來的任務(wù)為對瓶頸工位進(jìn)行細(xì)致的分析，找出導(dǎo)致瓶頸工位不能滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的原因。在詳細(xì)了解商檢房出入口的反應(yīng)控制及相關(guān)線體〔工位〕的具體運(yùn)行機(jī)制后，對商檢房存在問題作出了如下總述：圖2-2：商檢房局部線體示意圖工位前端傳送帶上相鄰兩產(chǎn)品間距過大，導(dǎo)致商檢房存在“空位〞。工位后端堵塞導(dǎo)致商檢房停止運(yùn)轉(zhuǎn)前端：前端空位或延誤的直接原因是相鄰機(jī)身間距過大。根據(jù)商檢房的正常節(jié)拍，可計(jì)算得恰保證商檢房正常運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)身間距臨界值約為3米。一旦有相鄰兩機(jī)間距大于3米，就必然會導(dǎo)致產(chǎn)能損失。而繼續(xù)追溯，造成此過大間距的原因又在于更前端的檢漏和返修工位。由于噴涂件工段為統(tǒng)一驅(qū)動的板式鏈，一動全動，一停全停，因此在檢漏或返修處造成的過大間距無法得到縮短，其潛含的遲滯效應(yīng)將一直延續(xù)到商檢房導(dǎo)致?lián)p失。而小于3米的間距因等待為全鏈等待，效果上與3米等同，對商檢房效率無任何補(bǔ)益。后端：根據(jù)測試的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，包裝工段的平均節(jié)拍要小于“商檢房〞工位。但由于從商檢房出口到抬機(jī)段亦為板式鏈，只要上圖右上角的紫色位有工板堵塞，板式鏈即全停，直接導(dǎo)致商檢房出口堵塞。而紫色位堵塞的原因或是抬機(jī)－打包段擁堵〔此工段問題有：長度相對于工位安排過短，操作欠穩(wěn)定，打包位換打包帶須占用線上時(shí)間等等，都易引發(fā)堵塞〕，或是上機(jī)段空板淤積。通過在某批次外機(jī)生產(chǎn)時(shí)對商檢房進(jìn)行30分鐘的節(jié)拍數(shù)據(jù)采集，可以統(tǒng)計(jì)出商檢房的正常情況以及異常情況的時(shí)間比例。其中生產(chǎn)異常情況又可以分為以下三種：空：指發(fā)生“前端空位〞的異常情況堵：指發(fā)生“后端堵塞〞的異常情況兼：指“前端空位〞和“后端堵塞〞情況同時(shí)發(fā)生表2-1:商檢房數(shù)據(jù)采集結(jié)果件數(shù)總時(shí)間(s)平均時(shí)間(s)效率(%)正常731263.6517.31100異常(堵)11298.3227.1263.8異常(空)134.7334.7349.8異常(兼)271.335.6548.6總異常14404.3528.8859.9總效率(%)90.3從此測算數(shù)據(jù)中可見，商檢房效率異常時(shí)僅為60%，總效率僅為90%。另一方面，從產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)看，嚴(yán)格按17.3秒的節(jié)拍，每小時(shí)產(chǎn)能為208臺，實(shí)際值約為150－160臺/時(shí)。生產(chǎn)效率為150～160/208=72.1～76.9%，故有很大改良空間。改良方案對應(yīng)于商檢房前后端出現(xiàn)的問題，我們也對提出了兩套對應(yīng)的方案。商檢房前端改良：改善后檢漏房由于造成商檢房前端出現(xiàn)空位或者延誤的主要原因是傳輸帶上相鄰機(jī)子的間距過大，而造成機(jī)子間距過大的原因又是“檢漏房〞工位節(jié)拍波動大，以及不合格產(chǎn)品下線而導(dǎo)致的空出了一臺機(jī)子的位置。為此我們提出了兩個(gè)解決方案。改善后檢漏房將“檢漏房〞工位的串聯(lián)檢漏系統(tǒng)改成并聯(lián)檢漏系統(tǒng)。圖2-3：檢漏房工位改動示意圖該項(xiàng)改良主要是針對“檢漏房〞工位工作節(jié)拍波動過大的問題。從示意圖中可以看出，現(xiàn)有的圖2-3：檢漏房工位改動示意圖具體來說，優(yōu)點(diǎn)是：即使有一臺機(jī)器檢漏不合格，因有另一個(gè)檢漏點(diǎn)作為緩沖，檢漏操作仍可持續(xù)進(jìn)行，確?？偩€運(yùn)轉(zhuǎn)暢通。缺點(diǎn)是：1〕所占空間較大；2〕附加了每臺空調(diào)進(jìn)出檢漏房的時(shí)間，效率較低。本質(zhì)上此改良是將現(xiàn)行串聯(lián)系統(tǒng)改為并聯(lián)系統(tǒng)，從簡單概率分析可知可靠性得以增加。而應(yīng)用隨機(jī)過程理論中的排隊(duì)模型進(jìn)行計(jì)算，可以得出改良后的平均等待時(shí)間減少的結(jié)果。但此工位的核心目標(biāo)是盡量防止因檢漏造成機(jī)位間距過度拉大進(jìn)而影響商檢房節(jié)拍。只要保證檢漏時(shí)間為非瓶頸，其自身效率的犧牲對總線無任何影響，亦不會增加任何本錢。改良“商檢房〞工位前端的傳輸帶設(shè)計(jì)，保證相鄰產(chǎn)品間距均在3米以內(nèi)。在現(xiàn)有的“商檢房〞傳輸機(jī)制下，相鄰產(chǎn)品間距只要保證在3米以內(nèi)即不會出現(xiàn)“前端空位〞的異常情況。但更短的間距卻不會提升商檢房的效率。所以我們通過改良“商檢房〞工位前端的傳輸帶的設(shè)計(jì)，在已出現(xiàn)某相鄰產(chǎn)品間距過大的情況下，用平均間距的方式，使所有相鄰產(chǎn)品的間距符合3米的要求。而平均間距指的是用拉大其他產(chǎn)品的間距的方式來縮小某相鄰產(chǎn)品間距。具體設(shè)計(jì)為在前端傳輸帶上設(shè)置一小段滾筒鏈，并在其上加設(shè)一阻擋閥，該阻擋閥由獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動，通過一開關(guān)控制其升起和回落。其作用可以通過下面的例子予以說明：假設(shè)連續(xù)四臺機(jī)機(jī)身間距分別為2米、2米、4米〔可代表實(shí)際生產(chǎn)中常常出現(xiàn)的情形〕，在當(dāng)前情況下，因機(jī)身間距無法得到有效縮短，4米的間距必然將導(dǎo)致產(chǎn)能損失。試想如果能重新分配此四臺間距為3米、3米、2米，那么不會有任何損失。編號4臺機(jī)為A、B、C、D，其中AB間距2米，BC間距當(dāng)2米，CD間距4米會造成產(chǎn)能損失。當(dāng)B到達(dá)滾筒時(shí)，因它與A間距缺乏3米，阻擋閥升起。此時(shí)B停，A、C、D移動。當(dāng)A、B間距到達(dá)3米時(shí)，阻擋閥落下。此時(shí)四機(jī)間距已變?yōu)?、1、4米。同樣機(jī)理，那么最終四機(jī)間距值為3、3、2米。圖2-4：安裝阻擋閥商檢房后端改良：增加緩存將目前“商檢房〞工位后端傳輸帶由板式鏈改為滾筒鏈。這樣做可以增加從“商檢房〞工位到打包工段之間的在制品的緩存能力。使得當(dāng)打包工段因?yàn)槟承┰虿荒軌蚣皶r(shí)處理“商檢房〞工位送過來的在制品時(shí)，剩下的局部能夠在滾筒鏈上暫時(shí)進(jìn)行等待，以延緩“商檢房〞工位堵塞的發(fā)生，又或者是等待打包工段及時(shí)解決問題后回復(fù)正常生產(chǎn)。改良工位設(shè)置，消除擁堵情況將板式鏈改為滾式鏈屬大規(guī)模線體改造，在生產(chǎn)一廠目前的情況下不是非常現(xiàn)實(shí)；而且受廠房空間所限，不能做簡單的物理延長，但可采用變通方法，即在線體旁加二至三段小線體，當(dāng)出現(xiàn)堵塞時(shí)由工人抬機(jī)至小線體上，恢復(fù)正常后再行抬回。用這種工位設(shè)置的改變來消除擁堵問題的發(fā)生。圖2-5：打包段設(shè)計(jì)下列圖為實(shí)施這些改良之后的“商檢房〞工位附近生產(chǎn)線的示意圖。圖2-6：商檢房附近線體改良后示意圖實(shí)施成果預(yù)期追逐帶阻擋閥已加設(shè)，目前升降尚由工人控制。設(shè)備改造投資僅280元，成效每小時(shí)增加產(chǎn)量10－15臺。僅以10臺每臺盈利200元計(jì)，10分鐘左右即可收回投資。另外，以每月24工作日，每工作日8小時(shí)，一廠5條外機(jī)線計(jì)，那么每條生產(chǎn)線在生產(chǎn)旺季每月可增加盈利200＊10＊8＊24＝38.4萬元。I段小線體也已加設(shè)，但真正的意義是新廠區(qū)設(shè)計(jì)之時(shí)就給予此段足夠的空間，防止后端對商檢房出口的不良影響。2.2線平衡分析以及工位設(shè)置改良除了瓶頸工位存在各種問題之后，外四線的各工位設(shè)置以及工作任務(wù)安排也存在許多不合理的地方。這一局部主要可以進(jìn)行三項(xiàng)工作。全線的線平衡分析：通過動作研究優(yōu)化了工人的裝配動作各工位的調(diào)整以及優(yōu)化圖2-7：改良前線平衡分析改良后，總計(jì)工位數(shù)量50個(gè)，工位工人數(shù)54名?？傆?jì)減少10工位10人。其中抽真空環(huán)之前的一段通過分解合并減少了5個(gè)工位5人，內(nèi)檢至商檢房的一段減少了2工位2人，末檢至抬機(jī)的一段減少了3工位3人。而線平衡效率由改良前的49.7%增加到了改良后的58.7%。圖2-8：改良后預(yù)期線平衡2.3人因?qū)W改善裝配線上存在著許多可以應(yīng)用人因?qū)W進(jìn)行改良的地方。通過這些改良一方面可以提高工人的生產(chǎn)效率，降低工人的工作負(fù)荷，另一方面可以提高裝配質(zhì)量，減少操作失誤。實(shí)習(xí)同學(xué)主要進(jìn)行了以下兩個(gè)方面的改良：貨架及搬運(yùn)設(shè)備改良物料及裝配工藝改良表2-2:貨架及搬運(yùn)設(shè)備改良工位名稱貨架/搬運(yùn)設(shè)備名稱改良方案閥門預(yù)裝物料架末端水平、支架上翹，以防止覆壓以及利用重力實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)位四通閥預(yù)裝旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)架〔下設(shè)掛鉤〕，防止閥件鉤連〔注：本工位由三人組成：一人預(yù)裝，其余兩人一人負(fù)責(zé)上閥門及四通閥上線，另一人負(fù)責(zé)將預(yù)裝好的四通閥放上專門貨架及與前一人共同負(fù)責(zé)四通閥上線〕電機(jī)預(yù)裝電機(jī)原料架要求電機(jī)預(yù)裝線嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)擺放，不允許機(jī)疊機(jī)現(xiàn)象發(fā)生。風(fēng)葉搬運(yùn)風(fēng)葉架底座加寬40厘米，防止傾側(cè)；設(shè)掛鉤供上料處拴線，防止中途掉落紙箱搬運(yùn)紙箱架將掛鉤整體下移：縮減掛鉤兩個(gè)鐵質(zhì)平面之間的距離將鐵條鋒利的頂部改成平面，同時(shí)增加橫向的突出部，方便轉(zhuǎn)動鐵條與此同時(shí)，與尾部掛鉤相對應(yīng)的前端牽引組件也作下移通過使掛鉤所在的最高平面盡量貼近拖板的載物平面，實(shí)現(xiàn)1、防止紙箱戳穿2、多拖板運(yùn)送多工位〔小型物料裝配〕原料托盤每人配備一個(gè)腰包，所需小物件存放在腰包內(nèi)以實(shí)現(xiàn)隨身移動。腰包的制作要求：1、開口大2、布料硬3、容量適度4、須取用兩種小物件工位上的腰包需要隔層上料線運(yùn)送架在運(yùn)送架前方中部加焊一個(gè)可上下轉(zhuǎn)動的把手，其一可在正中拉持，姿勢自然且省力；其二因把手可轉(zhuǎn)動，停放時(shí)不占用額外空間。表2-3：物料及工藝改良改良工程問題描述改良方案電控盒插線三根電線外形相同，很難與插座進(jìn)行對應(yīng)壓機(jī)墊片上方對應(yīng)于所插的三線涂色四通閥插管由于兩根管內(nèi)徑相同，很難插入大管上與小管配合端彎曲成喇叭口：此工藝改良涉及更換模具，本錢較高，但ZG內(nèi)部已有管件設(shè)計(jì)生產(chǎn)如是〔與供給商內(nèi)外有關(guān)〕改良包裝工藝，減少運(yùn)輸過程中的變形率壓機(jī)螺母緊固壓機(jī)螺母難以旋入建議螺母螺釘配合改為錐形風(fēng)批螺釘螺釘容易掉落對刀頭加磁紙箱打包時(shí)紙箱底板撐開，難以把上蓋扣上加大底板寬度改良并標(biāo)準(zhǔn)化管件放置位置，盡管使管件不發(fā)生重疊商標(biāo)、銘牌及注冊碼劃線定位外機(jī)前面板上的商標(biāo)與右側(cè)板上的銘牌及注冊碼膠片的粘貼完全由工人目測，難以防止歪斜，直接影響了產(chǎn)品的外觀在前面板與右側(cè)板相應(yīng)位置設(shè)計(jì)改模劃線，以便于粘貼定位銅紐區(qū)分某些機(jī)型的銅質(zhì)旋鈕尺寸區(qū)分度小，混在一起時(shí)容易拿錯前端下旋鈕時(shí)即進(jìn)行分裝下列圖為全線改良之后的示意圖：圖2-10：生產(chǎn)線全線改良后示意圖其他正文省略參考文獻(xiàn)：[1]王愛虎．應(yīng)用根底工業(yè)工程理論改善手工裝配線布置方式[J]．工業(yè)工程與管理，2004〔5〕：42-47[2]鄔永華，洪海杰，章金紅，陳亞絨.制鞋企業(yè)生產(chǎn)線平衡技術(shù)與方法研究[J].價(jià)值工程,2023(12)，118-120[3]郭振宇.豐田生產(chǎn)方式和工業(yè)工程[J].工業(yè)工程與管理，1998〔6〕：6-9[4]蘭秀菊，陳勇，湯洪濤.SMT生產(chǎn)線平衡的持續(xù)改善分析[J].工業(yè)工程，2006〔2〕：109-111[5]易樹平，郭伏主編.根底工業(yè)工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.1[6]甘華鳴.MBA生產(chǎn)作業(yè)[M].北京：中國國際播送出版社,2003.9[7]尤建新，郭重慶.MBA質(zhì)