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摘要
随着21世纪全球经济的一体化，制造业的竞争日趋激烈，在流水线式生产的模式下，提高生产线的效率和产能越来越受到企业的重视。生产线平衡率这一指标在某种程度上可以衡量生产线平衡性的高低以及生产线上人员、设备的利用情况，企业的生产线平衡率的高低直接影响着企业的经济效益情况，同时，流水线的流畅情况对企业的产品的良率有着重大的影响。人因的优良对提高企业的生产效率也是起着举足轻重的作用。
针对F 集团的典型流水线H 产线的生产现场的平衡率偏低的实际情况，通过运用工业工程的基本理论与改善手法提高生产线平衡率，从而提高公司的生产效率与效益。同时也利用人因工程的知识对相关的工具进行合理的改善与设计，提高人员的作业的舒适度。概述了生产线平衡的相关理论知识以及工业工程的相关改善手法，阐明了影响生产线平衡的要素，通过工时测定、作业分析的方法对企业生产线现场进行研究，找出问题所在，制定改善的目标，并提出了生产线平衡的改善方案。运用动作研究、工序重组以及布局的优化对企业现有的生产线进行了改善，提高了企业的经济效益，也表明了工业工程技术在生产线平衡改善中的有效作用。
关键词：生产线平衡；节拍；工时；流水线改善。
ABSTRACT
As the 21st century global economy integration, the competition of manufacturing industry, under the mode of assembly-line production, improve the efficiency of the production line and production capacity is more and more brought to the attention of the enterprise. Production line balancing rate the indicators to some extent, can measure the production line balance of line personnel, equipment utilization, enterprise production line balance rate directly affects the enterprise's economic benefit, at the same time, line is fluent situation to the enterprise the yield of the product. People because of the good to improve the production efficiency of enterprises is also plays an important role.
Typical assembly line for F group H of the production line balance rate of manufacturing is low of the actual situation, by using the basic theory of industrial engineering and improve the technique to improve line balance rate, thus improve the efficiency and effectiveness of the company. Also use for engineering knowledge for related tools to design reasonable improvement and improve operation comfort. Outlined the production line balance of the relevant theoretical knowledge and the relevant improvement of industrial engineering technique, illustrates the factors affecting production line balance, through the determination of working site, find out the problem, develop improvement targets, and the production line balance improvement scheme are put forward. Using action research, process reorganization, and the layout of the optimization to the enterprise to improve the existing production line, improve the enterprise economic benefits, also shows that the industrial engineering technology in the production line balance to improve effectively.
Keywords: production line balance; The beat; Working line to improve
目 录
摘要 ............................................................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................................................. II
1. 绪论 ....................................................................................................................................................... 1
1.1 选题背景 ..................................................................................................................................... 1
1.2 研究内容 ..................................................................................................................................... 2
1.3 研究方法和改善手段 ................................................................................................................. 2
1.3.1研究方法 ........................................................................................................................... 2
1.3.2改善手段 ........................................................................................................................... 3
1.4 研究现状 ..................................................................................................................................... 3
2. 生产线平衡的相关理论知识 ............................................................................................................... 3
2.1 生产线平衡的相关概念 ............................................................................................................. 3
2.1.1 节拍 .................................................................................................................................. 4
2.1.2 瓶颈 .................................................................................................................................. 4
2.1.3 空闲时间 .......................................................................................................................... 4
2.1.4 工艺平衡 .......................................................................................................................... 4
2.2 生产线平衡的评价指标与计算方法 ......................................................................................... 5
2.2.1 生产线的平衡率（P ）计算公式 . ................................................................................... 5
2.2.2 生产线的平衡损失率（d ）计算公式 ............................................................................ 5
2.2.3 UPPH的计算公式 ........................................................................................................... 5
2.3 生产线平衡的改善原则与方法 ................................................................................................. 5
2.4 相关的IE 理论基础 ................................................................................................................... 5
2.4.1 程序分析 .......................................................................................................................... 6
2.4.2 工艺程序分析 .................................................................................................................. 7
2.4.3 流程程序分析 .................................................................................................................. 8
2.4.4 动作分析 .......................................................................................................................... 9
2.4.5 模特排时法（MODAPTS ） ........................................................................................ 11
2.5 尽量开发自动化的工序 ........................................................................................................... 13
2.6 保证质量要求 ........................................................................................................................... 13
3. 生产线的改善过程 ............................................................................................................................. 14
3.1 H产线的现状描述 .................................................................................................................... 14
3.1.1整体的layout 介绍 . ........................................................................................................ 14
3.1.2各道工序的情况介绍 ..................................................................................................... 15
3.1.3流水线目前的各项生产指标如下所示： ..................................................................... 18
3.2现状分析 .................................................................................................................................... 18
3.2.1现状的鱼骨图分析现状 ................................................................................................. 18
3.2.2 “5W1H ”分析法 ......................................................................................................... 19
3.3改善的目标 ................................................................................................................................ 20
3.4改善思路 .................................................................................................................................... 20
3.5“ECRS ”的改善方式................................................................................................................... 21
3.6工序研究改善 ............................................................................................................................ 21
3.7线体布局的改善 ........................................................................................................................ 25
3.8改善后生产线平衡的的评价 .................................................................................................... 28
总结 .......................................................................................................................................................... 30
致谢 .......................................................................................................................................................... 31 参考文献 .................................................................................................................................................. 31
1. 绪论
1.1 选题背景
随着市场向全球化、知识化的转变，制造业面临更为严峻的挑战。因此，为了提高市场竞争力、降低生产成本、快速响应市场需求、提高劳动生产效率、保证产品与服务质量、降低以至消除对环境的污染和影响，现代制造系统必须向柔性化、敏捷化、可重构化、自动化、信息化、集成化、智能化、绿色化的方向发展[1]，其目的在于提高生产效率、效益，缩短制造周期，保证产品和服务的质量，以持续提高企业竞争力。 制造业的高速发展使得生产制造系统的设计越来越重要。制造企业在采用细分化之后的多工序连续作业生产线时，由于分工作业，简化了作业难度，使得操作人员的熟练度易于提高，从而提高了作业效率。然而，经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上都不能完全相同，这样势必会存在工序间作业负荷不平衡的现象，从而造成工时损失，设备利用率遍低，生产线产能低等不良后果[1][2]。 生产线平衡就是为了解决上述问题而提出的，它是现场IE （Industrial Engineering ，工业工程）的一种管理方法，也是解决生产线负荷平均化这一影响生产线效率关键问题的重要方法之一。它对各工序的作业时间进行平均化，同时对作业进行研究、对时间进行测定，通过合理地划分和重组生产作业要素，使得各个工位作业时间尽可能相近的技术手段与方法[3][4]。
流水生产线在当今的生产制造系统中占有着重要作用，是当前制造业广泛采用的生产方式。它强调生产过程的节奏性与连续性以及专业化平行作业和按比例的生产，利用流水线生产进行各种产品的生产是现代化大量生产的一种主要生产形式。采用大量生产方式的大部分产品，特别是一些较为复杂的产品，如汽车、家电、电子产品等都是在流水线上进行生产直至最终产品的。由此可见，流水生产线的重要性在制造业中是不可替代的。
中国作为一个制造业大国，要使其制造业走出上述困境并具有竞争力，能够以最低的成本生产出能够满足社会需求的具有竞争力的产品来，是国内制造企业面临的最重要的难题之一。当前，国内制造企业的设备落后是普遍存在的现象，很多企业还在使用落后的手控设备，没有自动化可言；另一方面，在管理上国内也处于落后水平。 即使有些企业高价进口了世界一流的设备，由于管理方面存在严重的问题，最终生产出来的产品仍然是三流的，这正是由于管理不善、设计不合理而造成人力、设备等的浪费。大多数工厂没有很好地去合理利用生产线平衡技术，生产线存在严重的不平衡现象，工序节拍波荡起伏。在流水生产线方式下进行生产的企业，生产线平衡是一个重要的生产管理问题，它是与流水生产线诞生之时同时出现的。生产线的平衡问题是设计有效生产线时必须考虑的重要问题之一，更是生产管理中一项重要的决策性问题。生产线的不平衡不仅会影响流水生产线的生产效率，还会影响到产品的质量。通过合理的作业排挰、科学的管理和不断的改善，使生产线负荷均衡化、流畅化，这不仅可以缩短产品的生产周期，增加产量，加快产品的流动速度，稳定产品质量，减少在制品，而且可以改善雇员关系，给工人一种公平感，调动工人的积极性，提高劳动生产率。中国的大多数企业生产线平衡率都很低，有很大的提升空间。所以生产线的
平衡问题是一个迫切需要解决的问题。生产线的平衡问题不仅对于企业提高综合竞争力有着重要的意义，而且对于发展我国工业也有着十分重要的意义，所以生产线平衡问题历来受到人们的重视，特别是在资源日益缺乏的今天，其对于有效利用资源，缓和资源不足问题也有着深远的意义。
F 公司属台湾著名集团公司之一，是典型的电子产品的代工生产商。全集团具有流水线20000多条，F 集团的之H 线采用流水线式生产作业方式，负责加工料号为ZZ 产品的部分工艺。
H 线目前是由四条线体组成，四条线体共有作业员工35人，由于H 产线是在ZZ 产品的制造工艺的中段因此该段的平衡直接影响着整个ZZ 产品的出货的效率，目前该段的生产线的平衡率只有59%，整个产线的UPPH 很低，只有5.36，人员的全线流动性很大，没有固定的工作站点，而且人员的作业相对较复杂，存在很多的堆货站点，可见该生产线的平衡率还有较大提升空间。据此，提出本毕业设计课题的主要内容为：运用工业工程的理论与方法，对H 线进行改善，达到提高该线的线平衡率的目的。
1.2 研究内容
H 线是负责ZZ 料号的产品的中段的制作过程，该段主要是对连接线的接口的处理，首先是对线端进行修剪。再对修剪好的进行焊接USB 接口，焊接的有三个USB, 其中两个USB 的性质是一样的，另外一个不一样，从收集的数据中可以看到，瓶颈工序集中在后面的焊接和点胶工序中，而前段段工序的各个作业时间都不平稳，呈起伏不当的状态。所以本次改善的重点是：（1）降低后段的瓶颈工序时间，使线平衡率有所提高；（2）重排前段的作业，使后段的工序时间趋于平衡，降低劳动强度。针对用时短的工序和瓶颈工序分别展开研究，综合应用程序分析、动作分析、物流布局分析、时间分析以及ECRS 原则等IE 方法提出改善方案并切实实施方案，使线平衡率有所提高。本次改善的目标是将线平衡率提升至85%以上，使整段的UPPH 提高30%以上，降低人员的作业强度，增强舒适感。
1.3 研究方法和改善手段
1.3.1研究方法
衡量生产线平衡状态的好坏，应该设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，以百分率表示。本文以流水生产线的相关理论为基础，以工业工程的相关技术作为研究工具，通过码表测时得出H 线的当前工时现状，从而计算出H 的线平衡率现状。然后采用5W1H 提问技术、程序分析、动作分析以及头脑风暴等IE 方法导出瓶颈并提出改善方向。应用动作简化、工序重组、布局优化的方法对瓶颈工序进行改善。在基础改善过后，再考虑到本工段的自动化程度较低，对后段的点胶工序开发自动点胶机的模型，以节约成本和提高产品的良率，通过线平衡率和UPPH 这一指标来衡量产线平衡的优良情况并持续改善。
1.3.2改善手段
（1）首先考虑对瓶颈工序进行作业改善，可以运用程序分析、动作分析、工装自动化等IE 方法与手段；
（2）将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序（用时短的工序）；
（3）减少各作业员；
（4）合并相关工序，重新排布生产线；
（5）优化物流布局，减少物流浪费；
（6）通过开发自动化的点胶机来提高良率。
1.4 研究现状
生产线平衡是依照流水线作业的工段顺序，以生产目标算出周期时间，将作业分割或者结合，使各个工序的负荷均匀，以提高生产效率的方法。生产线平衡问题（Line Balancing Problem，简称LBP ）伴随着流水生产线的产生而产生，至今已有近百年的时间。但这一问题的正式提出是在1954年，美国的B.Bryton 在他的硕士论文《连续生产线平衡》中第一次提出生产线平衡的问题并着手解决这一问题。在此之后，许多科研人员都研究了这个方面的问题，并提出了各种各样的求解方法。目前，针对生产线平衡问题，主要的解决方法可以分为三类：数学分析法（最优化方法）、启发式方法和工业工程方法。
本论文将从线平衡的理论出发，结合企业实际生产运作状况，系统而全面地应用工业工程的各种理论，提出提高线平衡的有效方法。论文以企业生产现场的H 流水生产线为例进行研究，制定线平衡改善步骤，并且应用工业工程的改善方法，对实际生产的作业过程进行调整，提高线平衡率，为增加企业的经济效益发挥作用。
2. 生产线平衡的相关理论知识
2.1 生产线平衡的相关概念
生产线是一种按照对象专业化原则组织起来的生产组织形式，它按照产品生产的工艺顺序排列工位，使产品按照一定的速度，连续和有节奏的经过各个工位依次加工，直到生产出成品[6]。生产线平衡(Line Balancing) 指如何指派工作予工作站的决策过程，及使各个工作站负荷一样，即对生产的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使各作业时间尽可能相近的技术手段与方法。目的是消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。生产线平衡是一门很大的学问，生产线平衡直接关系到生产线的正常使用。生产线平衡的意义为有下几点：
（1）提高作业员及设备工装的工作效率；
（2）减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）；
（3）减少工序的在制品，向“一个流”靠拢；
（4）在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能力，应对市场变化，实现柔性生产系统；
（5）通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、规划（Layout ）分析、搬运分析、时间分析等全部IE 手法，提高全体员工的综合素质。
2.1.1 节拍
“节拍（Cycle time）”是指连续完成相同的两个产品（或两次服务，或两批产品）之间的间隔时间，即指完成一个产品所需的时间[7]。节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天（或其它单位时间段）必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。
2.1.2 瓶颈
而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈”。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产运作流程中的瓶颈则制约着整个流程的产出速度。瓶颈还有可能“漂移”，取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。
2.1.3 空闲时间
流程中的“空闲时间（idle time ）”是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。除了造成无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。
2.1.4 工艺平衡
“生产线工艺平衡”即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。是生产流程设计与作业标准化必须考虑的最重要的问题。生产线工艺平衡的目的是通过平衡生产线使用现场更加容易理解“一个流”的必要性及“小单元生产（Cell production）”的编制方法，它是一切新理论新方法的基础。
2.2 生产线平衡的评价指标与计算方法
生产线平衡就是对生产线的全部工序平均化，调整作业负荷，以使各工位的作业时间尽可能相近的技术手段和方法[8]。要衡量工艺总平衡状态的好坏，我们必须设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，以百分率表示。 首先，要明确一点，虽然各工序的工序时间长短不同，但如前所述，决定生产线的作业周期的工序时间只有一个，即最长工序时间Pitch time ，也就是说Pitch time 等于节拍（cycle time ）。另外一种计算方法同样可以得到cycle time，即由每小时平均产量，求得一个产品的CT 。
2.2.1 生产线的平衡率（P ）计算公式
平衡率=（各工序的时间总和该工序的作业人数）(所有的工站数*pitch time)
2.2.2 生产线的平衡损失率（d ）计算公式
平很损失率=1-p
2.2.3 UPPH的计算公式 UPPH 是衡量一个员工每天工作量的指标，UPPH 计算方式如下：
UPPH=日工作量日工作时间（日工作时间以小时计算）
2.3 生产线平衡的改善原则与方法
（1）首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善，可应用程序分析、动作分析、工装自动化等IE 方法与手段；
（2）将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序；
（3）在必要时，增加全能工来平衡流水；
（4）合并相关工序，重新编排生产工序，相对来讲在作业内容较多的情况下容易拉平衡；
（5）分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其它工序当中去。
2.4 相关的IE 理论基础
进行生产线平衡改善时，必须用到一系列的工业工程的改善方法，所以相关的工业工程理论基础是改善生产线平衡的基础。
工业工程（Industrial Engineering，简称IE ）思想最早是由科学管理之父泰勒在20世纪初提出的，它是以人员、物料、设备或设施、能源和信息组成的集成系统为主要研究对象，综合应用工程技术，管理科学和社会科学等知识，使其达到降低成本，提高质量和效益的目的，同时为科学管理提高决策依据。
现代IE 是以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象，在制造工程学，管理科学和系统工程学科基础上逐步形成和发展起来的一门交叉的工程学科。它是将人、机、料、法及环境等生产系统要素进行优化配置，对工业等生产过程进行系统规划与设计，评价与创新，从而提高工业生产效率和社会经济效益的专门化的综上所述技术，且内容日益广泛。新时期的IE 是一个以制造为中心，基于现代科学技术，特别是信息、网络和计算机应用的综合技术。它是利用人因学， 社会科学，自然科学，管理科学，行为学，组织学和伦理学的观念以及高度发达的通讯与效能技术和方法交互渗透去实现其目标。其特征是实践性、工程性、社会性和创新性。
实施先进的IE 技术方法时，必须将其建立在一套好的，稳定的，经得起考验的基础标准之上。企业的基础如果很薄弱，无法满足先进的IE 技术方法和先进的制造技术的要求，会事倍功半，难以实现预定目标。以工业工程为主的生产线平衡技术分方法研究和作业测定两类，该技术的优点是使企业在不增加投资或减少投入的情况下，对生产过程的作业程序、作业方法、物料配置、空间布局及作业环境等方面的改善，达到平衡生产线并进而提高生产力，提高经济效益的目的。
程序分析、操作分析和动作分析分别按从宏观到微观、从粗略到具体的步骤介绍生产线平衡的实施要点和实务，可为生产线的改进提供指导。
2.4.1 程序分析
程序是指完成某项工作的各步骤的顺序，如工艺程序或某项工作所经历的一道道手续，如处理公文。任何工作都要循序渐进。一批产品，从原材料投产到产品入库之间所有的加工工序、检验、运输、储存和等待都属于程序。
程序分析是指从宏观角度对整个工作（作业）过程进行研究和分析，寻求最佳的各步骤的内容和顺序，以获得最佳效果。具体来说，就是依照工作程序，从第一个工作地到最后一个工作地全面研究，分析有无多余或重复和作业，程序是否合理，搬运是否太多，迟延与等待是否太长等，通过分析求得改善工作程序的方法，达到提高效率的目的。
程序分析的主要对象有零件的制造过程、生产服务过程、生产管理过程，程序分析的目的是要根据生产实际，通过研究分析，探求一个最佳的工作程序。按这个程序进行工作，能以最低的消耗（劳动力、成本、时间、物质等）获得最佳的效益（效率、质量、利润、生产周期等）。因此，最低的消耗和最高的效益，始终是程序分析的目标。
程序分析的技巧主要有以下几个方面
（1）分析时的六大提问
为了使分析能得到最多的意见，而不致有任何遗漏，最好按提问技术依次进行提问，具体如表2-1所示。
表2-1 提问技术
以上六个问题的英文第一个字母为5个W 和1个H ，所以简称“5W1H ”工作法。运用这种方法分析问题时，先将这六个问题列出，得到回答后，再考虑列出一些小问题，又得到回答后，便可进行取消、合并、重排和简化工作，对问题进行综合分析研究，从而产生更新的创造性设想或决策。
（2）分析时的“ECRS ”四大原则
① 取消（Eliminate ）。在经过“完成了什么”、 “是否必要”及“为什么”等问题的提问，而不能有满意答复者皆非必要，应予取消。取消为改善的最佳效果，如取消不必要的工序、操作、动作，这是不需投资的一种改进，是改进的最高原则。
② 合并（Combine ）。对于无法取消而又必要者，看是否能合并，以达到省时简化的目的。
③ 重排（Rearrange ）。经过取消、合并后，可再根据“何人、何处、何时”三提问进行重排，使其能有最佳的顺序，除去重复，办事有序。
④ 简化（Simple ）。经过取消、合并、重排后保留的必要工作，就可考虑能否采用最简单的方法及设备，以节省人力、时间及费用。
（3）程序分析的六大步骤
在进行工作研究时，最初碰到的问题往往是程序分析，其步骤如下。
① 选择。选择所需研究的工作。
② 记录。用程序分析的有关图表对现行的方法全面记录。
③ 分析。用“5W1H ”提问技术，对记录的事实进行逐项提问，并根据“ECRS ”四大原则，对有关程序进行取消、合并、重排、简化。
④ 建立。在以上基础上，建立最实用最经济合理的新方法。
⑤ 实施。采取措施使此新方法得以实现。
⑥ 维持。坚持规范及经常性的检查，维持该标准方法不变。
2.4.2 工艺程序分析
工艺程序程序分析是对现场的宏观分析，把整个生产系统作为分析对象，分析的目的是改善整个生产过程中不合理的工艺内容、工艺方法、工艺程序和作业现场的空间配置，通过严格的考查与分析，设计出最经济合理、最优化的工艺方法、工艺程序、空间配置。进行工艺程序分析时采用工艺程序图和流程程序图，工艺程序图仅作程序中的“操作”，以及保证操作效果的“检验”两种主要动作，避免了图形的冗长和复杂，可以很方便地研究整个程序的先后次序。工艺程序图的分析要点为：
（1）各道工序的安排是否经济合理？有无更好方案？
（2）产品质量管理的重点应放于哪一步？
（3）所用的原材料规格是否合适？加工余量是否过大？
（4）采用的设备、工具的性能、规格是否符合零件要求？
2.4.3 流程程序分析
流程程序分析是程序分析中最基本、最重要的分析技术。它以产品或零件的制造全过程为研究对象，把加工工艺划分为加工、检查、搬运、等待和储存等五种状态加以记录并逐项分析的方法。
流程程序分析与工艺程序分析相似，都属于对工作现场的宏观分析，但它比工艺程序分析更具体、内容更详细。它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。流程程序分析的作用为以下几点：
（1）让研究者进一步了解产品或零件制造全过程，为流程的进一步优化打下基础；
（2）获得生产流程、设备、方法、时间等方面的资料，以便制定恰当的生产计划；
（3）为设备的优化布置提供必要的基础数据；
（4）为进一步制定改进方案提供必要的依据；
（5）它是进行作业分析、动作分析之前必须要经历的一个环节，是最基本也是最普遍的一种分析方法。
流程程序分析的构成：
流程程序分析有两部分构成，即程序流程图和流程程序图表。
(1) 流程程序图
流程程序图与工艺流程图的结构极为相似，其差别仅为加入了“搬运”，“贮存”，“暂存”，三种符号。除记录时间之外，再加上搬运距离。了解工作的概貌需用工艺程序图，而流程程序图则是进一步对生产现场的整个制造程序的详细记录，以便于对整个制造程序中的“操作”，“检验”，“搬运”，“贮存”，“暂存”作详细的研究与分析，特别是用于分析其搬运距离和暂存等“隐藏成本”的浪费。
流程程序图有操作，检验，搬运，暂存，贮存五种符号构成。此图比工艺程序图详尽而复杂，因而常对每一主要零件（或产品）单独作图，均可对其搬运，贮存，检验，暂存，操作进行对立研究。流程程序图依其研究的对象可分为：材料或产品流程程序图（物料型）说明生产或搬运过程中材料或零件被处理的步骤；人员流程程序图（人型）即在操作人员在生产过程中一连串的活动。
(2) 流程程序图表
在实际工作中，一般都使用事先设计好的流程图表。此种图表是将五种符号印在表格中，分析记录时，只需将各项工作按照发生的顺序用直线将符号连接起来。而表头部分则应有工作部别，工作名称，现行方法与建议方法及最后统计。
绘制流程程序图必须注意以下原则：
① 图表上记述的内容必须是直接观察所得；
② 图表应提供尽可能全面的信息；
③ 所有的图表都应具有有关信息的表头. 其内容包括：产品，物料或设备的名称，附上图号或编号；所记录的流动程序，应明确说明起点和终点，以及该方法是现行方法还是建议的；进行操作的地点（部门、工厂、工地等）；图表查阅号、总页、页号；记录着，审定人的姓名和记录日期；记录距离和时间的总计、人工成本、材料成本，以便对新旧方法进行比较。
2.4.4 动作分析
主要研究分析人在进行各种操作时的身体动作，以消除多余的动作，减轻劳动强度，使操作简便更有效，从而制定出最佳的动作程序。通过研究作业动作中以下不合理现象，通过排除、组合、重排、简化的方法优化作业过程，提高作业效率、质量：
1. 停滞；
2. 无效动作；
3. 次序不合理；
4. 不均衡（如：太忙碌、太清闲等）；
5. 浪费。
程序分析是从大处着眼，根据程序图分析生产过程的种种浪费，从合理安排程序中去寻求提高工作效率的方法。而动作研究则是在程序决定后，研究人体各种操作动作之浪费，以寻求省力、省时、安全的最经济的方法。 动作分析的实质是研究分析人在进行各种工作操作时之细微动作，删除无效动作，使操作简便有效，以提高工作效率。其内容为：发现操作人员的无效动作或浪费现象，简化操作方法，减少工人疲劳，在此基础上制定出标准的操作方法，为制定动作时间标准作技术准备。它包括动素分析、影象分析、动作经济原则等内容。
动作分析是按操作者实施的动作顺序观察动作，用特定的记号记录以手、眼为中心的人体各部位的动作内容，把握实际情况，并将上述记录图表化，以此为基础，判断动作的好坏，找出改善着眼点的一套分析方法。
动作分析的方法：
1. 目视动作分析
目视动作分析是通过研究人员的直接观察，并采用动素符号将操作者的动作记录下来，然后根据记录资料进行分析和改进操作和动作的方法。目视动作分析是以眼睛观察记录为依据行分析，因此具有简单、易行、方便的优点，也有分析比较粗略、细微动素被遗漏的缺点。
2. 动素分析
动素分析是直接对操作者的动作进行观察记录，并将动作分析为动素，再按动素标准的时间值来分析比较动作的有效性和合理性的方法。人完成的操作虽然千变万化，但人完成工作的动作可由17个基本动作（伸手、移物、握取、装配、使用、拆卸、放手、检查、寻找、选择、计划、定位、预定位、持住、休息、迟延、故延）构成。这17个基本动作又称为17个动素，由吉尔布雷斯夫妇首创。把操作动作细分为动素，对各种动素逐项分析，以求改进。动素分析具有以下特点：
（1）分析比较简单、易行；
（2）分析精度较高；
（3）需要有一套动素时间标准（PTS ）。
3. 影片分析
用摄影机或录像机将各种操作进行摄像或录像。通过再现进行分析，以求改进。该方法具有以下特点：
（1）对操作者的操作活动可进行完整细微的记录和分析；
（2）可随时提供操作活动的真实情况以便于分析；
（3）分析精度高；
（4）对多人集体作业的分析比较方便；
（5）比人工记录更客观，比较容易记录操作者的真实操作情况；
（6）需要有一套摄像、放像设备，因而成本较高。
动作分析有以下几点用途：
（1）为减轻作业疲劳，提高工作效率而找出动作存在的问题；
（2）探讨最适当的动作顺序、方法和人体各部位动作的同时实施；
（3）探讨最适合于动作的工夹具和作业范围内的布置；
（4）比较动作顺序、方法改进前后的情况，预测和确认改善的效果；
（5）用记号和图表一目了然地说明动作顺序和方法；
（6）改善动作顺序和方法，制定最适当的标准作业方法；
（7）提高能细微分析动作和判断动作好坏的动作意识。
动作分析的十大原则：
第一条原则：双手的动作应同时而对称；
第二条原则：人体的动作应尽量应用最低等级而能得到满意结果；
第三条原则：尽可能利用物体的动能；曲线运动较方向突变的直线运动为佳，弹道式运动较控制的运动轻快；动作尽可能轻松节奏；
第四条原则：工具、物料应置于固定处所及工作者前面近处，并依最佳的工作顺序排列；
第五条原则：零件、物料应尽可量利用其重量坠送至工作者前面近处；
第六条原则：应有适当的照明设备，工作台和坐椅式样及高度应使工作者保持良好的姿势及坐立适宜；
第七条原则：尽量解除手的工作，而以夹具或足踏工具代替；
第八条原则：可能时，应将两种或两种以上工具合并为一；
第九条原则：手指分别工作时，各指负荷应按其本能予以分配；手柄的设计，应尽可能增大与手的接触面；机器上的杠杆、手轮的位置，尽可能使工作者少变动其姿势；
第十条原则：工具及物料应尽可能预放在工作位置。
2.4.5 模特排时法（MODAPTS ）
模特排时法是根据人体动作的部位、动作的距离和工作的重量，预测操作所需标准时间的方法。是预定动作时间标准法的一种，它是澳大利亚的哈依德（G ·C ·Heyde ）博士在1966年研究人体工程学的基础上创建的一种动作时间分析方法。
哈依德在研究过程中，总结了前人动作与时间研究成果，借鉴了WF 法、MTM 法中关于人类基本动作分解的思想，发现并创建了一个新的关于动作与时间研究的基本规律：人体各部位动作不论快还是慢，无论是谁，如果是同一动作，其最快速度与正常速度所用时间之比，都是相等或十分接近的。研究过程中，他还把人类工程学的原理应用其中，做了大量的实验，运用统计方法，按照能量消耗与动作速度的关系，求出最佳能耗速度及其时间。工人按照这种速度操作，不易产生疲劳，劳动生产率又得到了提高，把效率的提升建立在人性化管理的基础上。
实际上大量作业测定法（MODAPTS 法）广泛应用于生产现场管理中，该方法将作业动作分解为21种人体基本动作，它的时间单位为MOD ，每一种动作均有对应的标准时间, 如表2-2。
表2-2 MODAPTS法的标准动作时间表
说明：上表中模数1=0.129秒，2=0.258秒，即模数n=0.129×n 。
其作业熟练程度不同，MOD 模数也有区别：疲劳时1MOD （模数）应增10%，即疲劳时1MOD=0.129×10%＋0.129=0.142（秒）；处于一般熟练状态1MOD=0.129秒；非常熟练时1MOD=0.1秒。
模特排时法的特点：
1）模特排时法的动作分为基本动作和辅助动作两大类，非常清楚地把人类动作分为21块，表示动作的种类和时间值。其中，移动动作5块，终结动作（摸抓、放
置）6块，形成11块基本动作。11块基本动作又分为不太需要注意力的动作模块8个，需要注意力的动作模块3个。把手以外的动作归纳到附加动作模块中，共10块。这样就给出了一个动作与时值的总体结构，一目了然，非常清楚。也就是说，人们在工作过程中的动作不外乎这21个动作的组合，大大降低了人们观察分析工作的难度。
2）以手指的动作时间为动作时间单位MOD ，其它部位的动作时间是以手指动作时间的整数倍来表示的。模特排时法是以动作的身体部位为基础，找出了身体各部位动作之间的内在联系。因此，可直接分析作业的时间值，从身体部位的使用和时间值的大小就可以判断特定背景下动作的合理性。
3）动作分类编号与时间值一致，动作以数字表示，数字即为时间值。例如，M2即表示手的移动动作，其时值为2MOD 。因此，运用模特排时法开展工作分析，有时间“量”作为科学分析的依据和基础，决定了模特排时法运用的科学价值性。
4）模特排时法中的时值共有0，1，2，3，4，5，17，30八种，这样可以很方便地从时间值大小和动作的部位对动作的经济性做出分析判断。
5）模特排时法把手以外的动作归纳到辅助动作模块中，共10块，这10块动作在几乎所有场所统计结果表明，大约占所有动作出现的比例仅为1%，属于小概率事件，我们在定性分析中完全可以不予考虑。因此，模特排时法作为定性工作分析方法，缩减了分析的范围，但精度并不会降低。
模特排时法的运用:在考虑动作的使用部位时，模特排时法的基本原则是以相对比较少的时间消耗能够完成同一动作作为选择动作部位的依据。关于模特排时法的定性分析运用，可以从动作分类的情况进行如下考虑：
1）关于移动动作的定性分析
在移动动作中，一般而言，从M1到M3，是动作的最佳选择。从能量消耗的角度考虑，动作的级别对应着不同能量消耗的大小。动作级别越低，能量消耗就越少，因此，选择低级别动作是工作设计的基本原则。但是实际应用中，考虑到动作的自然性、技巧性、舒适性等实际情况。通常讲，M2和M3是实际工作中比较理想的动作选择。当出现M4的动作时，就要引起注意，看是否必要，是否能够克服，这一动作的存在，至少应该引起重视。如果出现连续这样的动作，就必须做好取消和简化的准备。当出现M5的动作时，从劳动生理角度讲，应该尽可能地消除。工作中出现这种动作设计，即会加大职工疲劳的产生，也会降低劳动生产率。
2）关于终结动作的定性分析
终结动作分为摸抓动作和放置动作，全部动作又可以分为不太需要注意力的动作和需要注意力的动作。在岗位设计中，尽可能设计包含不太需要注意力的动作为主。一般可以通过设备、工具等设计创新，更容易满足动作设计的原则。从摸抓动作和放置动作数值看，一般尽可能设计不含有或少含有3到5的数据的动作。
具体而言，对于作业设计中的摸抓动作，尽可能设计成G0和G1动作模块，而尽可能少地设计含有G3的动作模块；对于作业设计中的放置动作，尽可能设计成 P0动作模块，而尽可能少地设计含有P2和P5的动作模块，一般P5的动作模块一旦出现，应尽可能消除或利用设备来代替手工作业。对于工作分析或岗位设计中的定性分析，要深刻理解模特排时法每个动作的内涵，从而有效把握模特排时法定性分析的尺
度。
3）关于辅助动作的定性分析
对于作业设计中的辅助动作主要有L1、E2、R2、D3、F3、A4、C4、W5、B17和S30动作模块。在实际工作中，使用的动作基本上都是上肢及其变形动作，工作中发生的概率大约为99％，是岗位设计与工作改善考虑的主体。辅助动作大约占全部动作出现的比例仅为1％，属于小概率事件，我们在定性分析中为了简化完全可以不予考虑。
4）关于反射动作的定性分析
在岗位设计中，对于作业设计中的反射动作，移动动作M4及以上动作，尽可能少涉及反射动作模块。而其他动作模块要根据情况而定。如果观察到工作出现M4及以上的反射动作，而且出现次数较多，应该成为改善和消除的主要对象。
5）关于同时动作的定性分析
在岗位设计或工作分析中，对于作业设计中涉及的同时动作，要注意时限动作与被时限动作问题，着重考虑同时动作注意力需要，一般同时动作尽可能少涉及同时需要注意力的动作模块。如果发现同时需要注意力的动作过多，说明岗位动作设计存在一定程度上的缺陷。
以上关于模特排时法的定性分析，可以广泛运用在工作分析过程及岗位设计中，只要掌握了其基本原理，就可以设计出相对合理的作业。对于人力资源管理过程的绩效考核与评估，这种分析也能够找到相对的公平基础。
2.5 尽量开发自动化的工序
由于人的操作有很大的随机性，因此在对质量影响比较大的瓶颈工序分析的时候，我们应该尽量考虑能否通过自动化工序来完成该段工序，由于自动化的操作能够减少人为的很多的不定的因素，使得操作的效率提高。自动化工序的开发对提高流水线的平衡率和质量良率有着举足轻重的作用。
2.6 保证质量要求
在降低工时，提升装配线平衡率，增加产能的改善活动中，必须把质量作为重点课题考虑，不能因为成本或产量的需求而影响到生产质量。作出高质量的产品，作为工厂而言是比什么都要优先的责任。为此，在被决定的作业条件中，执行标准是保证质量的基础。在工艺改善过程中，会出现以下几种情况：
(1)如果降低了工时，可能会出现不合格品增加；
(2)由于人员减少得过多，影响到产品质量。
这些问题，不应该是视为降低工时所造成的，其原因：
(1)可以认为在节拍时间内增加了工作内容，是省略了必须作的作业或者是忘记了应作的作业，这样就不是在排除浪费，而应视为是偷工。
(2)到现在为止由于工时有余裕，所以再制品、修理作业是可能的，表面上也没有不合格品，但是由于降低工时，表面上却会出现不合格品[12]。故评价质量是否因改善所致，应立足于对不良品的真因分析，而不应该自表面的变化而下简单的结论。
3. 生产线的改善过程
3.1 H产线的现状描述
H 产线是F 集团的N 事业群的典型的流线，也是大陆的主要流线的典型，N 事业群（网络连接产品事业群 Network Interconnection Business Group ）—— 集团领先业界的起点，主要从事电脑、通讯、消费性电子、汽车电子等领域的连接器、精密线缆与线缆装配产品的研发与生产，是位居全球前列的专业精密零组件供货商。N 的研发生产广泛应用了世界先进技术，拥有集成型、线缆押出、冲压、电镀、组装为一体的高度垂直整合的制造体系。同时，N 注重自主创新，以制定产品的世界规格为己任，被欧洲工业计算机联盟Qseven 选为惟一制定Connector & Cable规格的厂商，也是USB Memory Card （miCard ） 标准开发者，及中国大陆家电业视像接口新规格DiiV （Digital interactive interface for Video & Audio）的标准制定及接口开发者。未来，N 将努力实现自我超越，矢志成为全球顶级Connector & Cable 供应商。我在实习和改善的过程中，首先自己亲自体验各道工序，在体验完各道工序和找线长和生技员了解了产线的基本情况后，着手收集产线的基本资料，包括时间、现场布置、机台的参数、人力的安排等等，然后请教制造部与工程部的同仁，了解集团能够提供的条件等等，一直留在现场，有什么新的想法和想得到论证的可以直接进行，这样的话不失一般的可实施性，最后在我们几个月的努力下，我们的很多的想法得到了实施，生产线进行了重排，很多的想法得到了同仁们的认可。
3.1.1整体的layout 介绍
由于F 集团的产品与客户签订了保密协议，所以产品的具体料号和具体的客户不便透露，只能用仿真和图形来近似的描述。
基本的线体的大概情况如图3-1：
图3-1 线体的整体面貌
目前的工作现状如下：
作业线体数：四条线体；
作业班数：两班倒；
各班的作业人数：标准人力35人；
具体的LAYOUT 如图3-2：
图3-2改善前的LAYOUT
LAYOUT 说明：图中的椭圆代表作业人员，作业人员在流水线上作业，其中所有的设备均已经用矩形方框标出，总共是35为作业员，涉及到的机台总共是六台，分别是比剪机一台（包括两个小机台，先剪再剥外坯）、镭射机一台，烘干机一台，点锡台两个，烘胶机一台。线体的开始是从比剪开始的，一直轮回着走到第四条线体直至结束。
3.1.2各道工序的情况介绍
上面的layout 涉及的是如下的所有的工序，也就是从比剪开始，一直到最后的检查结束；具体的各道工站的说明如下图3-3所示：
图3-3改善前的各工站的流程
线材的结构如图3-4所示：
图3-4 线材的基本结构
比剪1&2：比剪是将前面成型好的线条裁剪成需要的长度和将一端的前面外面的成型塑料皮去掉，露出里面的铝箔和外面的编制，用到的工具是比剪机；
剪外坯：去掉被剪线材最外面一层的塑料皮，用到的工具是剪外坯机； 挑编织：剪外坯过后露出的外面金属线，用挑针将线分成三股；
修剪编织：用剪刀去除前面分成三股编织的其中任意两股；
扭编织：将前面剩下的一股编织扭在一起，扭成近似于一条线一样；
修剪铝箔：编织里面是一层铝箔，该道工序便是将铝箔修剪掉，所用到的工具是剪子；
修剪填充物：铝箔和里面的芯线中间是裹着一层塑料填充物，该道工序便是将填充物去除掉，具体的操作是先用双手拨开，再用剪子剪掉；
穿套管：该道工序是将前面扭编织的那条线穿成一层套管；
烘焙：该道工序就是将前一道工序穿的套管放在烘机上使得塑料套管和扭好的编制紧固在一起；
固定对线：该道工序是将线体里面的芯线固定在一起，用的是纸质胶布，方便后面的镭射；
镭射：该道工序便是将上道工序固定好的对线的前端（胶布包裹的前面一端）放在镭射机中镭射 ；
去除对线铝箔：该道工序是将上道工序镭射过后的对线的前段的线皮去掉（镭射的作用就是方便该道工序去除对线铝箔）；
剪齐色线: 该道工序是用剪子将线体里面的色线剪齐，方便后面点锡和焊接； 芯线剥皮: 该道工序是将线体里面的另外的几根很细的线（简称芯线）用老虎钳嫁去前面的塑料，露出金属部分，方便后面的点锡和焊接；
点锡：该道工序是将前面所有的经过处理的线捋齐后放在点锡台上进行点锡，点锡的目的是方便后面的焊锡；
检查：检查所有的细线是否点锡上以及对焊接进行初步的前处理；
焊锡1&2：该道工序就是将点锡过后的所有细线焊接到三个USB 上去；
点胶：该道工序是将焊锡好的USB 和线体的接触部分打上胶水，是为了绝缘； 烘胶：该道工序是将胶水烘干，也是为了固定胶水；
终检：该道工序是对焊接好的USB 进行电导通检查，防止短路和短路的流入后续的工
目前的各道工序的时间和人力安排如图3-5所示：
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摘要
随着21世纪全球经济的一体化，制造业的竞争日趋激烈，在流水线式生产的模式下，提高生产线的效率和产能越来越受到企业的重视。生产线平衡率这一指标在某种程度上可以衡量生产线平衡性的高低以及生产线上人员、设备的利用情况，企业的生产线平衡率的高低直接影响着企业的经济效益情况，同时，流水线的流畅情况对企业的产品的良率有着重大的影响。人因的优良对提高企业的生产效率也是起着举足轻重的作用。
针对F 集团的典型流水线H 产线的生产现场的平衡率偏低的实际情况，通过运用工业工程的基本理论与改善手法提高生产线平衡率，从而提高公司的生产效率与效益。同时也利用人因工程的知识对相关的工具进行合理的改善与设计，提高人员的作业的舒适度。概述了生产线平衡的相关理论知识以及工业工程的相关改善手法，阐明了影响生产线平衡的要素，通过工时测定、作业分析的方法对企业生产线现场进行研究，找出问题所在，制定改善的目标，并提出了生产线平衡的改善方案。运用动作研究、工序重组以及布局的优化对企业现有的生产线进行了改善，提高了企业的经济效益，也表明了工业工程技术在生产线平衡改善中的有效作用。
关键词：生产线平衡；节拍；工时；流水线改善。
ABSTRACT
As the 21st century global economy integration, the competition of manufacturing industry, under the mode of assembly-line production, improve the efficiency of the production line and production capacity is more and more brought to the attention of the enterprise. Production line balancing rate the indicators to some extent, can measure the production line balance of line personnel, equipment utilization, enterprise production line balance rate directly affects the enterprise's economic benefit, at the same time, line is fluent situation to the enterprise the yield of the product. People because of the good to improve the production efficiency of enterprises is also plays an important role.
Typical assembly line for F group H of the production line balance rate of manufacturing is low of the actual situation, by using the basic theory of industrial engineering and improve the technique to improve line balance rate, thus improve the efficiency and effectiveness of the company. Also use for engineering knowledge for related tools to design reasonable improvement and improve operation comfort. Outlined the production line balance of the relevant theoretical knowledge and the relevant improvement of industrial engineering technique, illustrates the factors affecting production line balance, through the determination of working site, find out the problem, develop improvement targets, and the production line balance improvement scheme are put forward. Using action research, process reorganization, and the layout of the optimization to the enterprise to improve the existing production line, improve the enterprise economic benefits, also shows that the industrial engineering technology in the production line balance to improve effectively.
Keywords: production line balance; The beat; Working line to improve
目 录
摘要 ............................................................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................................................. II
1. 绪论 ....................................................................................................................................................... 1
1.1 选题背景 ..................................................................................................................................... 1
1.2 研究内容 ..................................................................................................................................... 2
1.3 研究方法和改善手段 ................................................................................................................. 2
1.3.1研究方法 ........................................................................................................................... 2
1.3.2改善手段 ........................................................................................................................... 3
1.4 研究现状 ..................................................................................................................................... 3
2. 生产线平衡的相关理论知识 ............................................................................................................... 3
2.1 生产线平衡的相关概念 ............................................................................................................. 3
2.1.1 节拍 .................................................................................................................................. 4
2.1.2 瓶颈 .................................................................................................................................. 4
2.1.3 空闲时间 .......................................................................................................................... 4
2.1.4 工艺平衡 .......................................................................................................................... 4
2.2 生产线平衡的评价指标与计算方法 ......................................................................................... 5
2.2.1 生产线的平衡率（P ）计算公式 . ................................................................................... 5
2.2.2 生产线的平衡损失率（d ）计算公式 ............................................................................ 5
2.2.3 UPPH的计算公式 ........................................................................................................... 5
2.3 生产线平衡的改善原则与方法 ................................................................................................. 5
2.4 相关的IE 理论基础 ................................................................................................................... 5
2.4.1 程序分析 .......................................................................................................................... 6
2.4.2 工艺程序分析 .................................................................................................................. 7
2.4.3 流程程序分析 .................................................................................................................. 8
2.4.4 动作分析 .......................................................................................................................... 9
2.4.5 模特排时法（MODAPTS ） ........................................................................................ 11
2.5 尽量开发自动化的工序 ........................................................................................................... 13
2.6 保证质量要求 ........................................................................................................................... 13
3. 生产线的改善过程 ............................................................................................................................. 14
3.1 H产线的现状描述 .................................................................................................................... 14
3.1.1整体的layout 介绍 . ........................................................................................................ 14
3.1.2各道工序的情况介绍 ..................................................................................................... 15
3.1.3流水线目前的各项生产指标如下所示： ..................................................................... 18
3.2现状分析 .................................................................................................................................... 18
3.2.1现状的鱼骨图分析现状 ................................................................................................. 18
3.2.2 “5W1H ”分析法 ......................................................................................................... 19
3.3改善的目标 ................................................................................................................................ 20
3.4改善思路 .................................................................................................................................... 20
3.5“ECRS ”的改善方式................................................................................................................... 21
3.6工序研究改善 ............................................................................................................................ 21
3.7线体布局的改善 ........................................................................................................................ 25
3.8改善后生产线平衡的的评价 .................................................................................................... 28
总结 .......................................................................................................................................................... 30
致谢 .......................................................................................................................................................... 31 参考文献 .................................................................................................................................................. 31
1. 绪论
1.1 选题背景
随着市场向全球化、知识化的转变，制造业面临更为严峻的挑战。因此，为了提高市场竞争力、降低生产成本、快速响应市场需求、提高劳动生产效率、保证产品与服务质量、降低以至消除对环境的污染和影响，现代制造系统必须向柔性化、敏捷化、可重构化、自动化、信息化、集成化、智能化、绿色化的方向发展[1]，其目的在于提高生产效率、效益，缩短制造周期，保证产品和服务的质量，以持续提高企业竞争力。 制造业的高速发展使得生产制造系统的设计越来越重要。制造企业在采用细分化之后的多工序连续作业生产线时，由于分工作业，简化了作业难度，使得操作人员的熟练度易于提高，从而提高了作业效率。然而，经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上都不能完全相同，这样势必会存在工序间作业负荷不平衡的现象，从而造成工时损失，设备利用率遍低，生产线产能低等不良后果[1][2]。 生产线平衡就是为了解决上述问题而提出的，它是现场IE （Industrial Engineering ，工业工程）的一种管理方法，也是解决生产线负荷平均化这一影响生产线效率关键问题的重要方法之一。它对各工序的作业时间进行平均化，同时对作业进行研究、对时间进行测定，通过合理地划分和重组生产作业要素，使得各个工位作业时间尽可能相近的技术手段与方法[3][4]。
流水生产线在当今的生产制造系统中占有着重要作用，是当前制造业广泛采用的生产方式。它强调生产过程的节奏性与连续性以及专业化平行作业和按比例的生产，利用流水线生产进行各种产品的生产是现代化大量生产的一种主要生产形式。采用大量生产方式的大部分产品，特别是一些较为复杂的产品，如汽车、家电、电子产品等都是在流水线上进行生产直至最终产品的。由此可见，流水生产线的重要性在制造业中是不可替代的。
中国作为一个制造业大国，要使其制造业走出上述困境并具有竞争力，能够以最低的成本生产出能够满足社会需求的具有竞争力的产品来，是国内制造企业面临的最重要的难题之一。当前，国内制造企业的设备落后是普遍存在的现象，很多企业还在使用落后的手控设备，没有自动化可言；另一方面，在管理上国内也处于落后水平。 即使有些企业高价进口了世界一流的设备，由于管理方面存在严重的问题，最终生产出来的产品仍然是三流的，这正是由于管理不善、设计不合理而造成人力、设备等的浪费。大多数工厂没有很好地去合理利用生产线平衡技术，生产线存在严重的不平衡现象，工序节拍波荡起伏。在流水生产线方式下进行生产的企业，生产线平衡是一个重要的生产管理问题，它是与流水生产线诞生之时同时出现的。生产线的平衡问题是设计有效生产线时必须考虑的重要问题之一，更是生产管理中一项重要的决策性问题。生产线的不平衡不仅会影响流水生产线的生产效率，还会影响到产品的质量。通过合理的作业排挰、科学的管理和不断的改善，使生产线负荷均衡化、流畅化，这不仅可以缩短产品的生产周期，增加产量，加快产品的流动速度，稳定产品质量，减少在制品，而且可以改善雇员关系，给工人一种公平感，调动工人的积极性，提高劳动生产率。中国的大多数企业生产线平衡率都很低，有很大的提升空间。所以生产线的
平衡问题是一个迫切需要解决的问题。生产线的平衡问题不仅对于企业提高综合竞争力有着重要的意义，而且对于发展我国工业也有着十分重要的意义，所以生产线平衡问题历来受到人们的重视，特别是在资源日益缺乏的今天，其对于有效利用资源，缓和资源不足问题也有着深远的意义。
F 公司属台湾著名集团公司之一，是典型的电子产品的代工生产商。全集团具有流水线20000多条，F 集团的之H 线采用流水线式生产作业方式，负责加工料号为ZZ 产品的部分工艺。
H 线目前是由四条线体组成，四条线体共有作业员工35人，由于H 产线是在ZZ 产品的制造工艺的中段因此该段的平衡直接影响着整个ZZ 产品的出货的效率，目前该段的生产线的平衡率只有59%，整个产线的UPPH 很低，只有5.36，人员的全线流动性很大，没有固定的工作站点，而且人员的作业相对较复杂，存在很多的堆货站点，可见该生产线的平衡率还有较大提升空间。据此，提出本毕业设计课题的主要内容为：运用工业工程的理论与方法，对H 线进行改善，达到提高该线的线平衡率的目的。
1.2 研究内容
H 线是负责ZZ 料号的产品的中段的制作过程，该段主要是对连接线的接口的处理，首先是对线端进行修剪。再对修剪好的进行焊接USB 接口，焊接的有三个USB, 其中两个USB 的性质是一样的，另外一个不一样，从收集的数据中可以看到，瓶颈工序集中在后面的焊接和点胶工序中，而前段段工序的各个作业时间都不平稳，呈起伏不当的状态。所以本次改善的重点是：（1）降低后段的瓶颈工序时间，使线平衡率有所提高；（2）重排前段的作业，使后段的工序时间趋于平衡，降低劳动强度。针对用时短的工序和瓶颈工序分别展开研究，综合应用程序分析、动作分析、物流布局分析、时间分析以及ECRS 原则等IE 方法提出改善方案并切实实施方案，使线平衡率有所提高。本次改善的目标是将线平衡率提升至85%以上，使整段的UPPH 提高30%以上，降低人员的作业强度，增强舒适感。
1.3 研究方法和改善手段
1.3.1研究方法
衡量生产线平衡状态的好坏，应该设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，以百分率表示。本文以流水生产线的相关理论为基础，以工业工程的相关技术作为研究工具，通过码表测时得出H 线的当前工时现状，从而计算出H 的线平衡率现状。然后采用5W1H 提问技术、程序分析、动作分析以及头脑风暴等IE 方法导出瓶颈并提出改善方向。应用动作简化、工序重组、布局优化的方法对瓶颈工序进行改善。在基础改善过后，再考虑到本工段的自动化程度较低，对后段的点胶工序开发自动点胶机的模型，以节约成本和提高产品的良率，通过线平衡率和UPPH 这一指标来衡量产线平衡的优良情况并持续改善。
1.3.2改善手段
（1）首先考虑对瓶颈工序进行作业改善，可以运用程序分析、动作分析、工装自动化等IE 方法与手段；
（2）将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序（用时短的工序）；
（3）减少各作业员；
（4）合并相关工序，重新排布生产线；
（5）优化物流布局，减少物流浪费；
（6）通过开发自动化的点胶机来提高良率。
1.4 研究现状
生产线平衡是依照流水线作业的工段顺序，以生产目标算出周期时间，将作业分割或者结合，使各个工序的负荷均匀，以提高生产效率的方法。生产线平衡问题（Line Balancing Problem，简称LBP ）伴随着流水生产线的产生而产生，至今已有近百年的时间。但这一问题的正式提出是在1954年，美国的B.Bryton 在他的硕士论文《连续生产线平衡》中第一次提出生产线平衡的问题并着手解决这一问题。在此之后，许多科研人员都研究了这个方面的问题，并提出了各种各样的求解方法。目前，针对生产线平衡问题，主要的解决方法可以分为三类：数学分析法（最优化方法）、启发式方法和工业工程方法。
本论文将从线平衡的理论出发，结合企业实际生产运作状况，系统而全面地应用工业工程的各种理论，提出提高线平衡的有效方法。论文以企业生产现场的H 流水生产线为例进行研究，制定线平衡改善步骤，并且应用工业工程的改善方法，对实际生产的作业过程进行调整，提高线平衡率，为增加企业的经济效益发挥作用。
2. 生产线平衡的相关理论知识
2.1 生产线平衡的相关概念
生产线是一种按照对象专业化原则组织起来的生产组织形式，它按照产品生产的工艺顺序排列工位，使产品按照一定的速度，连续和有节奏的经过各个工位依次加工，直到生产出成品[6]。生产线平衡(Line Balancing) 指如何指派工作予工作站的决策过程，及使各个工作站负荷一样，即对生产的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使各作业时间尽可能相近的技术手段与方法。目的是消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。生产线平衡是一门很大的学问，生产线平衡直接关系到生产线的正常使用。生产线平衡的意义为有下几点：
（1）提高作业员及设备工装的工作效率；
（2）减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）；
（3）减少工序的在制品，向“一个流”靠拢；
（4）在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能力，应对市场变化，实现柔性生产系统；
（5）通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、规划（Layout ）分析、搬运分析、时间分析等全部IE 手法，提高全体员工的综合素质。
2.1.1 节拍
“节拍（Cycle time）”是指连续完成相同的两个产品（或两次服务，或两批产品）之间的间隔时间，即指完成一个产品所需的时间[7]。节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天（或其它单位时间段）必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。
2.1.2 瓶颈
而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈”。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产运作流程中的瓶颈则制约着整个流程的产出速度。瓶颈还有可能“漂移”，取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。
2.1.3 空闲时间
流程中的“空闲时间（idle time ）”是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。除了造成无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。
2.1.4 工艺平衡
“生产线工艺平衡”即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。是生产流程设计与作业标准化必须考虑的最重要的问题。生产线工艺平衡的目的是通过平衡生产线使用现场更加容易理解“一个流”的必要性及“小单元生产（Cell production）”的编制方法，它是一切新理论新方法的基础。
2.2 生产线平衡的评价指标与计算方法
生产线平衡就是对生产线的全部工序平均化，调整作业负荷，以使各工位的作业时间尽可能相近的技术手段和方法[8]。要衡量工艺总平衡状态的好坏，我们必须设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，以百分率表示。 首先，要明确一点，虽然各工序的工序时间长短不同，但如前所述，决定生产线的作业周期的工序时间只有一个，即最长工序时间Pitch time ，也就是说Pitch time 等于节拍（cycle time ）。另外一种计算方法同样可以得到cycle time，即由每小时平均产量，求得一个产品的CT 。
2.2.1 生产线的平衡率（P ）计算公式
平衡率=（各工序的时间总和该工序的作业人数）(所有的工站数*pitch time)
2.2.2 生产线的平衡损失率（d ）计算公式
平很损失率=1-p
2.2.3 UPPH的计算公式 UPPH 是衡量一个员工每天工作量的指标，UPPH 计算方式如下：
UPPH=日工作量日工作时间（日工作时间以小时计算）
2.3 生产线平衡的改善原则与方法
（1）首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善，可应用程序分析、动作分析、工装自动化等IE 方法与手段；
（2）将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序；
（3）在必要时，增加全能工来平衡流水；
（4）合并相关工序，重新编排生产工序，相对来讲在作业内容较多的情况下容易拉平衡；
（5）分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其它工序当中去。
2.4 相关的IE 理论基础
进行生产线平衡改善时，必须用到一系列的工业工程的改善方法，所以相关的工业工程理论基础是改善生产线平衡的基础。
工业工程（Industrial Engineering，简称IE ）思想最早是由科学管理之父泰勒在20世纪初提出的，它是以人员、物料、设备或设施、能源和信息组成的集成系统为主要研究对象，综合应用工程技术，管理科学和社会科学等知识，使其达到降低成本，提高质量和效益的目的，同时为科学管理提高决策依据。
现代IE 是以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象，在制造工程学，管理科学和系统工程学科基础上逐步形成和发展起来的一门交叉的工程学科。它是将人、机、料、法及环境等生产系统要素进行优化配置，对工业等生产过程进行系统规划与设计，评价与创新，从而提高工业生产效率和社会经济效益的专门化的综上所述技术，且内容日益广泛。新时期的IE 是一个以制造为中心，基于现代科学技术，特别是信息、网络和计算机应用的综合技术。它是利用人因学， 社会科学，自然科学，管理科学，行为学，组织学和伦理学的观念以及高度发达的通讯与效能技术和方法交互渗透去实现其目标。其特征是实践性、工程性、社会性和创新性。
实施先进的IE 技术方法时，必须将其建立在一套好的，稳定的，经得起考验的基础标准之上。企业的基础如果很薄弱，无法满足先进的IE 技术方法和先进的制造技术的要求，会事倍功半，难以实现预定目标。以工业工程为主的生产线平衡技术分方法研究和作业测定两类，该技术的优点是使企业在不增加投资或减少投入的情况下，对生产过程的作业程序、作业方法、物料配置、空间布局及作业环境等方面的改善，达到平衡生产线并进而提高生产力，提高经济效益的目的。
程序分析、操作分析和动作分析分别按从宏观到微观、从粗略到具体的步骤介绍生产线平衡的实施要点和实务，可为生产线的改进提供指导。
2.4.1 程序分析
程序是指完成某项工作的各步骤的顺序，如工艺程序或某项工作所经历的一道道手续，如处理公文。任何工作都要循序渐进。一批产品，从原材料投产到产品入库之间所有的加工工序、检验、运输、储存和等待都属于程序。
程序分析是指从宏观角度对整个工作（作业）过程进行研究和分析，寻求最佳的各步骤的内容和顺序，以获得最佳效果。具体来说，就是依照工作程序，从第一个工作地到最后一个工作地全面研究，分析有无多余或重复和作业，程序是否合理，搬运是否太多，迟延与等待是否太长等，通过分析求得改善工作程序的方法，达到提高效率的目的。
程序分析的主要对象有零件的制造过程、生产服务过程、生产管理过程，程序分析的目的是要根据生产实际，通过研究分析，探求一个最佳的工作程序。按这个程序进行工作，能以最低的消耗（劳动力、成本、时间、物质等）获得最佳的效益（效率、质量、利润、生产周期等）。因此，最低的消耗和最高的效益，始终是程序分析的目标。
程序分析的技巧主要有以下几个方面
（1）分析时的六大提问
为了使分析能得到最多的意见，而不致有任何遗漏，最好按提问技术依次进行提问，具体如表2-1所示。
表2-1 提问技术
以上六个问题的英文第一个字母为5个W 和1个H ，所以简称“5W1H ”工作法。运用这种方法分析问题时，先将这六个问题列出，得到回答后，再考虑列出一些小问题，又得到回答后，便可进行取消、合并、重排和简化工作，对问题进行综合分析研究，从而产生更新的创造性设想或决策。
（2）分析时的“ECRS ”四大原则
① 取消（Eliminate ）。在经过“完成了什么”、 “是否必要”及“为什么”等问题的提问，而不能有满意答复者皆非必要，应予取消。取消为改善的最佳效果，如取消不必要的工序、操作、动作，这是不需投资的一种改进，是改进的最高原则。
② 合并（Combine ）。对于无法取消而又必要者，看是否能合并，以达到省时简化的目的。
③ 重排（Rearrange ）。经过取消、合并后，可再根据“何人、何处、何时”三提问进行重排，使其能有最佳的顺序，除去重复，办事有序。
④ 简化（Simple ）。经过取消、合并、重排后保留的必要工作，就可考虑能否采用最简单的方法及设备，以节省人力、时间及费用。
（3）程序分析的六大步骤
在进行工作研究时，最初碰到的问题往往是程序分析，其步骤如下。
① 选择。选择所需研究的工作。
② 记录。用程序分析的有关图表对现行的方法全面记录。
③ 分析。用“5W1H ”提问技术，对记录的事实进行逐项提问，并根据“ECRS ”四大原则，对有关程序进行取消、合并、重排、简化。
④ 建立。在以上基础上，建立最实用最经济合理的新方法。
⑤ 实施。采取措施使此新方法得以实现。
⑥ 维持。坚持规范及经常性的检查，维持该标准方法不变。
2.4.2 工艺程序分析
工艺程序程序分析是对现场的宏观分析，把整个生产系统作为分析对象，分析的目的是改善整个生产过程中不合理的工艺内容、工艺方法、工艺程序和作业现场的空间配置，通过严格的考查与分析，设计出最经济合理、最优化的工艺方法、工艺程序、空间配置。进行工艺程序分析时采用工艺程序图和流程程序图，工艺程序图仅作程序中的“操作”，以及保证操作效果的“检验”两种主要动作，避免了图形的冗长和复杂，可以很方便地研究整个程序的先后次序。工艺程序图的分析要点为：
（1）各道工序的安排是否经济合理？有无更好方案？
（2）产品质量管理的重点应放于哪一步？
（3）所用的原材料规格是否合适？加工余量是否过大？
（4）采用的设备、工具的性能、规格是否符合零件要求？
2.4.3 流程程序分析
流程程序分析是程序分析中最基本、最重要的分析技术。它以产品或零件的制造全过程为研究对象，把加工工艺划分为加工、检查、搬运、等待和储存等五种状态加以记录并逐项分析的方法。
流程程序分析与工艺程序分析相似，都属于对工作现场的宏观分析，但它比工艺程序分析更具体、内容更详细。它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。流程程序分析的作用为以下几点：
（1）让研究者进一步了解产品或零件制造全过程，为流程的进一步优化打下基础；
（2）获得生产流程、设备、方法、时间等方面的资料，以便制定恰当的生产计划；
（3）为设备的优化布置提供必要的基础数据；
（4）为进一步制定改进方案提供必要的依据；
（5）它是进行作业分析、动作分析之前必须要经历的一个环节，是最基本也是最普遍的一种分析方法。
流程程序分析的构成：
流程程序分析有两部分构成，即程序流程图和流程程序图表。
(1) 流程程序图
流程程序图与工艺流程图的结构极为相似，其差别仅为加入了“搬运”，“贮存”，“暂存”，三种符号。除记录时间之外，再加上搬运距离。了解工作的概貌需用工艺程序图，而流程程序图则是进一步对生产现场的整个制造程序的详细记录，以便于对整个制造程序中的“操作”，“检验”，“搬运”，“贮存”，“暂存”作详细的研究与分析，特别是用于分析其搬运距离和暂存等“隐藏成本”的浪费。
流程程序图有操作，检验，搬运，暂存，贮存五种符号构成。此图比工艺程序图详尽而复杂，因而常对每一主要零件（或产品）单独作图，均可对其搬运，贮存，检验，暂存，操作进行对立研究。流程程序图依其研究的对象可分为：材料或产品流程程序图（物料型）说明生产或搬运过程中材料或零件被处理的步骤；人员流程程序图（人型）即在操作人员在生产过程中一连串的活动。
(2) 流程程序图表
在实际工作中，一般都使用事先设计好的流程图表。此种图表是将五种符号印在表格中，分析记录时，只需将各项工作按照发生的顺序用直线将符号连接起来。而表头部分则应有工作部别，工作名称，现行方法与建议方法及最后统计。
绘制流程程序图必须注意以下原则：
① 图表上记述的内容必须是直接观察所得；
② 图表应提供尽可能全面的信息；
③ 所有的图表都应具有有关信息的表头. 其内容包括：产品，物料或设备的名称，附上图号或编号；所记录的流动程序，应明确说明起点和终点，以及该方法是现行方法还是建议的；进行操作的地点（部门、工厂、工地等）；图表查阅号、总页、页号；记录着，审定人的姓名和记录日期；记录距离和时间的总计、人工成本、材料成本，以便对新旧方法进行比较。
2.4.4 动作分析
主要研究分析人在进行各种操作时的身体动作，以消除多余的动作，减轻劳动强度，使操作简便更有效，从而制定出最佳的动作程序。通过研究作业动作中以下不合理现象，通过排除、组合、重排、简化的方法优化作业过程，提高作业效率、质量：
1. 停滞；
2. 无效动作；
3. 次序不合理；
4. 不均衡（如：太忙碌、太清闲等）；
5. 浪费。
程序分析是从大处着眼，根据程序图分析生产过程的种种浪费，从合理安排程序中去寻求提高工作效率的方法。而动作研究则是在程序决定后，研究人体各种操作动作之浪费，以寻求省力、省时、安全的最经济的方法。 动作分析的实质是研究分析人在进行各种工作操作时之细微动作，删除无效动作，使操作简便有效，以提高工作效率。其内容为：发现操作人员的无效动作或浪费现象，简化操作方法，减少工人疲劳，在此基础上制定出标准的操作方法，为制定动作时间标准作技术准备。它包括动素分析、影象分析、动作经济原则等内容。
动作分析是按操作者实施的动作顺序观察动作，用特定的记号记录以手、眼为中心的人体各部位的动作内容，把握实际情况，并将上述记录图表化，以此为基础，判断动作的好坏，找出改善着眼点的一套分析方法。
动作分析的方法：
1. 目视动作分析
目视动作分析是通过研究人员的直接观察，并采用动素符号将操作者的动作记录下来，然后根据记录资料进行分析和改进操作和动作的方法。目视动作分析是以眼睛观察记录为依据行分析，因此具有简单、易行、方便的优点，也有分析比较粗略、细微动素被遗漏的缺点。
2. 动素分析
动素分析是直接对操作者的动作进行观察记录，并将动作分析为动素，再按动素标准的时间值来分析比较动作的有效性和合理性的方法。人完成的操作虽然千变万化，但人完成工作的动作可由17个基本动作（伸手、移物、握取、装配、使用、拆卸、放手、检查、寻找、选择、计划、定位、预定位、持住、休息、迟延、故延）构成。这17个基本动作又称为17个动素，由吉尔布雷斯夫妇首创。把操作动作细分为动素，对各种动素逐项分析，以求改进。动素分析具有以下特点：
（1）分析比较简单、易行；
（2）分析精度较高；
（3）需要有一套动素时间标准（PTS ）。
3. 影片分析
用摄影机或录像机将各种操作进行摄像或录像。通过再现进行分析，以求改进。该方法具有以下特点：
（1）对操作者的操作活动可进行完整细微的记录和分析；
（2）可随时提供操作活动的真实情况以便于分析；
（3）分析精度高；
（4）对多人集体作业的分析比较方便；
（5）比人工记录更客观，比较容易记录操作者的真实操作情况；
（6）需要有一套摄像、放像设备，因而成本较高。
动作分析有以下几点用途：
（1）为减轻作业疲劳，提高工作效率而找出动作存在的问题；
（2）探讨最适当的动作顺序、方法和人体各部位动作的同时实施；
（3）探讨最适合于动作的工夹具和作业范围内的布置；
（4）比较动作顺序、方法改进前后的情况，预测和确认改善的效果；
（5）用记号和图表一目了然地说明动作顺序和方法；
（6）改善动作顺序和方法，制定最适当的标准作业方法；
（7）提高能细微分析动作和判断动作好坏的动作意识。
动作分析的十大原则：
第一条原则：双手的动作应同时而对称；
第二条原则：人体的动作应尽量应用最低等级而能得到满意结果；
第三条原则：尽可能利用物体的动能；曲线运动较方向突变的直线运动为佳，弹道式运动较控制的运动轻快；动作尽可能轻松节奏；
第四条原则：工具、物料应置于固定处所及工作者前面近处，并依最佳的工作顺序排列；
第五条原则：零件、物料应尽可量利用其重量坠送至工作者前面近处；
第六条原则：应有适当的照明设备，工作台和坐椅式样及高度应使工作者保持良好的姿势及坐立适宜；
第七条原则：尽量解除手的工作，而以夹具或足踏工具代替；
第八条原则：可能时，应将两种或两种以上工具合并为一；
第九条原则：手指分别工作时，各指负荷应按其本能予以分配；手柄的设计，应尽可能增大与手的接触面；机器上的杠杆、手轮的位置，尽可能使工作者少变动其姿势；
第十条原则：工具及物料应尽可能预放在工作位置。
2.4.5 模特排时法（MODAPTS ）
模特排时法是根据人体动作的部位、动作的距离和工作的重量，预测操作所需标准时间的方法。是预定动作时间标准法的一种，它是澳大利亚的哈依德（G ·C ·Heyde ）博士在1966年研究人体工程学的基础上创建的一种动作时间分析方法。
哈依德在研究过程中，总结了前人动作与时间研究成果，借鉴了WF 法、MTM 法中关于人类基本动作分解的思想，发现并创建了一个新的关于动作与时间研究的基本规律：人体各部位动作不论快还是慢，无论是谁，如果是同一动作，其最快速度与正常速度所用时间之比，都是相等或十分接近的。研究过程中，他还把人类工程学的原理应用其中，做了大量的实验，运用统计方法，按照能量消耗与动作速度的关系，求出最佳能耗速度及其时间。工人按照这种速度操作，不易产生疲劳，劳动生产率又得到了提高，把效率的提升建立在人性化管理的基础上。
实际上大量作业测定法（MODAPTS 法）广泛应用于生产现场管理中，该方法将作业动作分解为21种人体基本动作，它的时间单位为MOD ，每一种动作均有对应的标准时间, 如表2-2。
表2-2 MODAPTS法的标准动作时间表
说明：上表中模数1=0.129秒，2=0.258秒，即模数n=0.129×n 。
其作业熟练程度不同，MOD 模数也有区别：疲劳时1MOD （模数）应增10%，即疲劳时1MOD=0.129×10%＋0.129=0.142（秒）；处于一般熟练状态1MOD=0.129秒；非常熟练时1MOD=0.1秒。
模特排时法的特点：
1）模特排时法的动作分为基本动作和辅助动作两大类，非常清楚地把人类动作分为21块，表示动作的种类和时间值。其中，移动动作5块，终结动作（摸抓、放
置）6块，形成11块基本动作。11块基本动作又分为不太需要注意力的动作模块8个，需要注意力的动作模块3个。把手以外的动作归纳到附加动作模块中，共10块。这样就给出了一个动作与时值的总体结构，一目了然，非常清楚。也就是说，人们在工作过程中的动作不外乎这21个动作的组合，大大降低了人们观察分析工作的难度。
2）以手指的动作时间为动作时间单位MOD ，其它部位的动作时间是以手指动作时间的整数倍来表示的。模特排时法是以动作的身体部位为基础，找出了身体各部位动作之间的内在联系。因此，可直接分析作业的时间值，从身体部位的使用和时间值的大小就可以判断特定背景下动作的合理性。
3）动作分类编号与时间值一致，动作以数字表示，数字即为时间值。例如，M2即表示手的移动动作，其时值为2MOD 。因此，运用模特排时法开展工作分析，有时间“量”作为科学分析的依据和基础，决定了模特排时法运用的科学价值性。
4）模特排时法中的时值共有0，1，2，3，4，5，17，30八种，这样可以很方便地从时间值大小和动作的部位对动作的经济性做出分析判断。
5）模特排时法把手以外的动作归纳到辅助动作模块中，共10块，这10块动作在几乎所有场所统计结果表明，大约占所有动作出现的比例仅为1%，属于小概率事件，我们在定性分析中完全可以不予考虑。因此，模特排时法作为定性工作分析方法，缩减了分析的范围，但精度并不会降低。
模特排时法的运用:在考虑动作的使用部位时，模特排时法的基本原则是以相对比较少的时间消耗能够完成同一动作作为选择动作部位的依据。关于模特排时法的定性分析运用，可以从动作分类的情况进行如下考虑：
1）关于移动动作的定性分析
在移动动作中，一般而言，从M1到M3，是动作的最佳选择。从能量消耗的角度考虑，动作的级别对应着不同能量消耗的大小。动作级别越低，能量消耗就越少，因此，选择低级别动作是工作设计的基本原则。但是实际应用中，考虑到动作的自然性、技巧性、舒适性等实际情况。通常讲，M2和M3是实际工作中比较理想的动作选择。当出现M4的动作时，就要引起注意，看是否必要，是否能够克服，这一动作的存在，至少应该引起重视。如果出现连续这样的动作，就必须做好取消和简化的准备。当出现M5的动作时，从劳动生理角度讲，应该尽可能地消除。工作中出现这种动作设计，即会加大职工疲劳的产生，也会降低劳动生产率。
2）关于终结动作的定性分析
终结动作分为摸抓动作和放置动作，全部动作又可以分为不太需要注意力的动作和需要注意力的动作。在岗位设计中，尽可能设计包含不太需要注意力的动作为主。一般可以通过设备、工具等设计创新，更容易满足动作设计的原则。从摸抓动作和放置动作数值看，一般尽可能设计不含有或少含有3到5的数据的动作。
具体而言，对于作业设计中的摸抓动作，尽可能设计成G0和G1动作模块，而尽可能少地设计含有G3的动作模块；对于作业设计中的放置动作，尽可能设计成 P0动作模块，而尽可能少地设计含有P2和P5的动作模块，一般P5的动作模块一旦出现，应尽可能消除或利用设备来代替手工作业。对于工作分析或岗位设计中的定性分析，要深刻理解模特排时法每个动作的内涵，从而有效把握模特排时法定性分析的尺
度。
3）关于辅助动作的定性分析
对于作业设计中的辅助动作主要有L1、E2、R2、D3、F3、A4、C4、W5、B17和S30动作模块。在实际工作中，使用的动作基本上都是上肢及其变形动作，工作中发生的概率大约为99％，是岗位设计与工作改善考虑的主体。辅助动作大约占全部动作出现的比例仅为1％，属于小概率事件，我们在定性分析中为了简化完全可以不予考虑。
4）关于反射动作的定性分析
在岗位设计中，对于作业设计中的反射动作，移动动作M4及以上动作，尽可能少涉及反射动作模块。而其他动作模块要根据情况而定。如果观察到工作出现M4及以上的反射动作，而且出现次数较多，应该成为改善和消除的主要对象。
5）关于同时动作的定性分析
在岗位设计或工作分析中，对于作业设计中涉及的同时动作，要注意时限动作与被时限动作问题，着重考虑同时动作注意力需要，一般同时动作尽可能少涉及同时需要注意力的动作模块。如果发现同时需要注意力的动作过多，说明岗位动作设计存在一定程度上的缺陷。
以上关于模特排时法的定性分析，可以广泛运用在工作分析过程及岗位设计中，只要掌握了其基本原理，就可以设计出相对合理的作业。对于人力资源管理过程的绩效考核与评估，这种分析也能够找到相对的公平基础。
2.5 尽量开发自动化的工序
由于人的操作有很大的随机性，因此在对质量影响比较大的瓶颈工序分析的时候，我们应该尽量考虑能否通过自动化工序来完成该段工序，由于自动化的操作能够减少人为的很多的不定的因素，使得操作的效率提高。自动化工序的开发对提高流水线的平衡率和质量良率有着举足轻重的作用。
2.6 保证质量要求
在降低工时，提升装配线平衡率，增加产能的改善活动中，必须把质量作为重点课题考虑，不能因为成本或产量的需求而影响到生产质量。作出高质量的产品，作为工厂而言是比什么都要优先的责任。为此，在被决定的作业条件中，执行标准是保证质量的基础。在工艺改善过程中，会出现以下几种情况：
(1)如果降低了工时，可能会出现不合格品增加；
(2)由于人员减少得过多，影响到产品质量。
这些问题，不应该是视为降低工时所造成的，其原因：
(1)可以认为在节拍时间内增加了工作内容，是省略了必须作的作业或者是忘记了应作的作业，这样就不是在排除浪费，而应视为是偷工。
(2)到现在为止由于工时有余裕，所以再制品、修理作业是可能的，表面上也没有不合格品，但是由于降低工时，表面上却会出现不合格品[12]。故评价质量是否因改善所致，应立足于对不良品的真因分析，而不应该自表面的变化而下简单的结论。
3. 生产线的改善过程
3.1 H产线的现状描述
H 产线是F 集团的N 事业群的典型的流线，也是大陆的主要流线的典型，N 事业群（网络连接产品事业群 Network Interconnection Business Group ）—— 集团领先业界的起点，主要从事电脑、通讯、消费性电子、汽车电子等领域的连接器、精密线缆与线缆装配产品的研发与生产，是位居全球前列的专业精密零组件供货商。N 的研发生产广泛应用了世界先进技术，拥有集成型、线缆押出、冲压、电镀、组装为一体的高度垂直整合的制造体系。同时，N 注重自主创新，以制定产品的世界规格为己任，被欧洲工业计算机联盟Qseven 选为惟一制定Connector & Cable规格的厂商，也是USB Memory Card （miCard ） 标准开发者，及中国大陆家电业视像接口新规格DiiV （Digital interactive interface for Video & Audio）的标准制定及接口开发者。未来，N 将努力实现自我超越，矢志成为全球顶级Connector & Cable 供应商。我在实习和改善的过程中，首先自己亲自体验各道工序，在体验完各道工序和找线长和生技员了解了产线的基本情况后，着手收集产线的基本资料，包括时间、现场布置、机台的参数、人力的安排等等，然后请教制造部与工程部的同仁，了解集团能够提供的条件等等，一直留在现场，有什么新的想法和想得到论证的可以直接进行，这样的话不失一般的可实施性，最后在我们几个月的努力下，我们的很多的想法得到了实施，生产线进行了重排，很多的想法得到了同仁们的认可。
3.1.1整体的layout 介绍
由于F 集团的产品与客户签订了保密协议，所以产品的具体料号和具体的客户不便透露，只能用仿真和图形来近似的描述。
基本的线体的大概情况如图3-1：
图3-1 线体的整体面貌
目前的工作现状如下：
作业线体数：四条线体；
作业班数：两班倒；
各班的作业人数：标准人力35人；
具体的LAYOUT 如图3-2：
图3-2改善前的LAYOUT
LAYOUT 说明：图中的椭圆代表作业人员，作业人员在流水线上作业，其中所有的设备均已经用矩形方框标出，总共是35为作业员，涉及到的机台总共是六台，分别是比剪机一台（包括两个小机台，先剪再剥外坯）、镭射机一台，烘干机一台，点锡台两个，烘胶机一台。线体的开始是从比剪开始的，一直轮回着走到第四条线体直至结束。
3.1.2各道工序的情况介绍
上面的layout 涉及的是如下的所有的工序，也就是从比剪开始，一直到最后的检查结束；具体的各道工站的说明如下图3-3所示：
图3-3改善前的各工站的流程
线材的结构如图3-4所示：
图3-4 线材的基本结构
比剪1&2：比剪是将前面成型好的线条裁剪成需要的长度和将一端的前面外面的成型塑料皮去掉，露出里面的铝箔和外面的编制，用到的工具是比剪机；
剪外坯：去掉被剪线材最外面一层的塑料皮，用到的工具是剪外坯机； 挑编织：剪外坯过后露出的外面金属线，用挑针将线分成三股；
修剪编织：用剪刀去除前面分成三股编织的其中任意两股；
扭编织：将前面剩下的一股编织扭在一起，扭成近似于一条线一样；
修剪铝箔：编织里面是一层铝箔，该道工序便是将铝箔修剪掉，所用到的工具是剪子；
修剪填充物：铝箔和里面的芯线中间是裹着一层塑料填充物，该道工序便是将填充物去除掉，具体的操作是先用双手拨开，再用剪子剪掉；
穿套管：该道工序是将前面扭编织的那条线穿成一层套管；
烘焙：该道工序就是将前一道工序穿的套管放在烘机上使得塑料套管和扭好的编制紧固在一起；
固定对线：该道工序是将线体里面的芯线固定在一起，用的是纸质胶布，方便后面的镭射；
镭射：该道工序便是将上道工序固定好的对线的前端（胶布包裹的前面一端）放在镭射机中镭射 ；
去除对线铝箔：该道工序是将上道工序镭射过后的对线的前段的线皮去掉（镭射的作用就是方便该道工序去除对线铝箔）；
剪齐色线: 该道工序是用剪子将线体里面的色线剪齐，方便后面点锡和焊接； 芯线剥皮: 该道工序是将线体里面的另外的几根很细的线（简称芯线）用老虎钳嫁去前面的塑料，露出金属部分，方便后面的点锡和焊接；
点锡：该道工序是将前面所有的经过处理的线捋齐后放在点锡台上进行点锡，点锡的目的是方便后面的焊锡；
检查：检查所有的细线是否点锡上以及对焊接进行初步的前处理；
焊锡1&2：该道工序就是将点锡过后的所有细线焊接到三个USB 上去；
点胶：该道工序是将焊锡好的USB 和线体的接触部分打上胶水，是为了绝缘； 烘胶：该道工序是将胶水烘干，也是为了固定胶水；
终检：该道工序是对焊接好的USB 进行电导通检查，防止短路和短路的流入后续的工
目前的各道工序的时间和人力安排如图3-5所示：