基于基礎(chǔ)IE的WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線設(shè)計研究綜述

黃燕

【摘 要】WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線是人機(jī)的有效組合，裝配生產(chǎn)線的好壞直接關(guān)系到減速器裝配環(huán)節(jié)的質(zhì)量、效率以及后續(xù)設(shè)備的使用。對于進(jìn)行大批量生產(chǎn)的機(jī)械制造企業(yè)，裝配生產(chǎn)線是整個減速機(jī)裝配過程中不可或缺的部分。隨著高效率、高質(zhì)量的機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)，設(shè)計專屬于WHT減速機(jī)的裝配生產(chǎn)線勢在必行。本文在基礎(chǔ)IE的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)階段國內(nèi)外對于 WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線的研究現(xiàn)狀以及已經(jīng)取得的研究成果進(jìn)行整理和總結(jié)，以理論為起點，結(jié)合實際對減速機(jī)裝配生產(chǎn)線的設(shè)計進(jìn)行分析研究，并對其做出了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】基礎(chǔ)IE；WHT減速機(jī)；裝配生產(chǎn)線

【Abstract】WHT retarder assembly production line is an effective combination of human and machine， assembly line is directly related to the quality and efficiency of retarder production assembly， and the usage of follow-up equipment. For the production of large quantities of machinery manufacturing enterprises， assembly production line is an essential part of the assembly process of the whole machine.With the realization of the aim at high efficiency and high quality machine manufacturing enterprise， it is imperative to design the assembly production line which belongs to the WHT speed reducer.In this paper， based on the fundament of IE， the current domestic and foreign research on the assembly line of WHT reducer and the research results have been made to collate and summarize the research results， taking the theory as the starting point， combined with the actual design of assembly line is studied in combination with the WHT retarder assembly production line， and make a summary of it.

【Key words】Fundament of IE； WHT retarder； Assembly production line

0 引言

隨著現(xiàn)代的企業(yè)逐漸趨于機(jī)械化和自動化，企業(yè)對機(jī)械設(shè)備的需求產(chǎn)生缺口，從事機(jī)械制造類的企業(yè)規(guī)模越來越多，企業(yè)之間的競爭由價格、成本的競爭逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)的競爭、產(chǎn)品性能的競爭。對于機(jī)械制造企業(yè)，企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)水平、生產(chǎn)能力直接關(guān)系到企業(yè)的長期生存和發(fā)展。WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線是減速機(jī)在進(jìn)行裝配、檢驗等所需要的生產(chǎn)路線。一些機(jī)械制造企業(yè)在WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線方面一直存在著產(chǎn)品供需不合理造成的產(chǎn)品積壓、短缺、裝配工藝流程不合理、采用人工裝配勞動強(qiáng)度大并且裝配效率低等問題，從而制約了企業(yè)的發(fā)展。企業(yè)只有不斷地攻破技術(shù)壁壘，形成屬于自身的優(yōu)勢，才能提高企業(yè)的整體競爭力。基礎(chǔ)IE的出現(xiàn)為機(jī)械制造企業(yè)解決了WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線流程設(shè)計、產(chǎn)品工藝過程改進(jìn)等難題，為企業(yè)內(nèi)部實現(xiàn)生產(chǎn)過程設(shè)計、改進(jìn)、優(yōu)化提供了科學(xué)的理論基礎(chǔ)，體現(xiàn)出基礎(chǔ)IE理論方法的優(yōu)越性，因而得到機(jī)械類制造企業(yè)的認(rèn)可。

1 研究背景

現(xiàn)階段，中國的機(jī)械制造企業(yè)規(guī)模已經(jīng)上升到世界第一位，制造業(yè)逐漸成為國民支柱產(chǎn)業(yè)，隨著“中國制造2025”規(guī)劃和工業(yè)4.0時代的到來，中國的機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。然而，在加快工業(yè)化進(jìn)程的同時，機(jī)械產(chǎn)品核心技術(shù)仍然難以突破，產(chǎn)品自主創(chuàng)新能力較為薄弱。作為機(jī)械制造類企業(yè)的代表產(chǎn)品，WHT減速機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，然而大部分企業(yè)都存在著裝配線設(shè)計不合理造成裝配線不平衡等問題。如何幫助制造企業(yè)設(shè)計完整的WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線一直以來被視為是提高減速機(jī)裝配質(zhì)量和效率的有效途徑之一?；A(chǔ)IE理論以降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率為宗旨，使企業(yè)達(dá)到最優(yōu)生產(chǎn)。通過將IE理論與減速機(jī)裝配生產(chǎn)線的設(shè)計進(jìn)行結(jié)合，將IE理論應(yīng)用到裝配生產(chǎn)線的設(shè)計過程，打造出專屬于WHT減速機(jī)的裝配生產(chǎn)線，引導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)型成為基礎(chǔ)IE理論支持制造企業(yè)發(fā)展的有效實踐。

當(dāng)“中國制造2025”遇上德國“工業(yè)4.0”，兩個國家將進(jìn)行技術(shù)上的合作，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)。將德國先進(jìn)的理念應(yīng)用到中國的制造行業(yè)，從而推動兩國在機(jī)械制造業(yè)的長期合作發(fā)展。中德（沈陽）高端裝備制造產(chǎn)業(yè)園將作為示范工業(yè)園區(qū)開展本次合作①。截止到“十二五”末，中國有56家制造企業(yè)進(jìn)入世界500強(qiáng)，11家工程機(jī)械企業(yè)進(jìn)入全球50強(qiáng)，這標(biāo)志著中國機(jī)械制造已經(jīng)逐漸走出中國，走向世界，正在與世界接軌。中國機(jī)械制造與中國制造同步發(fā)展，成為中國制造的重要組成部分，中國向成為制造大國邁進(jìn)。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢

目前，工業(yè)工程（IE）從引入到我國開始，已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，得到富士康、保潔、等許多大型企業(yè)廣泛地應(yīng)用。1990年6月中國機(jī)械工程學(xué)會工業(yè)工程分會成立，1993年7月，天津大學(xué)、西安交通大學(xué)設(shè)立工業(yè)工程專業(yè)并開始招生，從此，工業(yè)工程開始進(jìn)入公眾的視線。天津大學(xué)與廣東科龍集團(tuán)開展了在工業(yè)工程方面的首次合作，是工業(yè)工程從理論走向?qū)嵺`邁出的第一步。在我國，工業(yè)工程大多數(shù)的應(yīng)用集中在制造業(yè)、其中東南沿海地區(qū)應(yīng)用廣泛。工業(yè)工程的起源可以追溯到二十世紀(jì)初，在科學(xué)管理時代，由美國的“科學(xué)管理之父”和“工業(yè)工程之父”泰勒提出了“時間研究”，對制定的勞動定額采用標(biāo)準(zhǔn)化原則，工業(yè)工程開始問世，此后，另一位在工業(yè)工程領(lǐng)域有影響力的人物，吉爾布雷斯夫婦提出了“動作研究”將動作分解成多個不同的部分，形成動作要素。除此之外，甘特發(fā)明的“甘特圖”也成為工業(yè)工程領(lǐng)域廣泛使用的研究工具。隨后在20世紀(jì)30年代后期開始進(jìn)入工業(yè)工程時期至今。

IE的研究范圍主要是企業(yè)在生產(chǎn)制造、管理等發(fā)面的優(yōu)化、改進(jìn)與創(chuàng)新。主要目標(biāo)是降低成本、提高生產(chǎn)率。IE的四大管理職能分別是：系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計與實施、系統(tǒng)評價、系統(tǒng)創(chuàng)新[1]。IE常用方法有20世紀(jì)40年代后期由方法研究和作業(yè)測定組成的工作研究、1950年英國海軍成立的研究組定義的人因工程學(xué)、設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計、系統(tǒng)分析信息系統(tǒng)開發(fā)等。它綜合運用系統(tǒng)的思想，對生產(chǎn)系統(tǒng)不斷地進(jìn)行改善優(yōu)化，以管理為基礎(chǔ)兼顧技術(shù)問題[2]。

基礎(chǔ)IE理論在WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線設(shè)計中的應(yīng)用，將會幫助企業(yè)進(jìn)行減速機(jī)裝配生產(chǎn)線的設(shè)計、改進(jìn)和優(yōu)化，在降成本、高質(zhì)量、高效率的前提下使生產(chǎn)線達(dá)到最佳性能。裝配的過程涉及到的各個環(huán)節(jié)都會影響裝配的質(zhì)量和效率，合理的裝配路線是制造類企業(yè)必不可少的內(nèi)部生產(chǎn)因素[3]。裝配生產(chǎn)線最初是由亨利·福特于1913年提出并在福特汽車公司應(yīng)用，使汽車底盤的裝配時間從12.5小時縮短到93分鐘，大大提高了利率裝配效率[4]。到1955年，Salveson建立了單品種裝配生產(chǎn)線數(shù)學(xué)模型。孫建華基于生產(chǎn)現(xiàn)場管理的視角，提出采用現(xiàn)場管理的三大方法——“5S”管理、標(biāo)準(zhǔn)化、看板管理，解決機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)線的平衡問題，并把生產(chǎn)線平衡水平作為裝配生產(chǎn)線設(shè)計的參考指標(biāo)之一[5]。

裝配生產(chǎn)線是將輸送生產(chǎn)設(shè)備、檢驗設(shè)備等機(jī)械進(jìn)行合理的組合、滿足產(chǎn)品生產(chǎn)裝配要求的生產(chǎn)線路[6]。南京理工大學(xué)宋華明博士研究生對設(shè)計的裝配生產(chǎn)線進(jìn)行模擬仿真，使用TS計算法則對在裝配線問題進(jìn)行改善與優(yōu)化[7]。除此之外，盧煒針對當(dāng)前制造業(yè)接單生產(chǎn)模式特點，將生產(chǎn)線作為研究對象，提出混合遺傳算法進(jìn)行問題的改進(jìn)[8]。應(yīng)用工業(yè)工程的方法進(jìn)行WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線設(shè)計，找到問題的契合點，進(jìn)行關(guān)鍵問題的突破改進(jìn)，不斷完善創(chuàng)新，使整個生產(chǎn)線路得到優(yōu)化設(shè)計[9]。20世紀(jì)80年代美國的拉尼爾提出虛擬裝配技術(shù)，該項技術(shù)是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，建立三維數(shù)據(jù)模型，在計算機(jī)上操作設(shè)計出的虛擬模型來實現(xiàn)實際裝配過程進(jìn)行的裝配作業(yè)流程[10]，幫助發(fā)現(xiàn)裝配生產(chǎn)線過程中存在的問題，并通過規(guī)劃裝配路線、改進(jìn)裝配環(huán)節(jié)來完善和優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線，使生產(chǎn)線逐漸優(yōu)化、高效、提高質(zhì)量。

20世紀(jì)90年代，中國開始對數(shù)據(jù)化裝配投入研究，典型的有浙江大學(xué)的萬華根、高曙等人針對機(jī)械方面開發(fā)了虛擬設(shè)計和虛擬裝配系統(tǒng)VDVAS[11]。除此之外，季忠齊等人提出了子裝配體識別技術(shù)的裝配研究方法[12]，這在當(dāng)時大大的縮短了裝配勞動時間，同時降低了工人的勞動力。合肥工業(yè)大學(xué)的王二威提出用割集法求解裝配序列，通過建立裝配序列評價函數(shù)，對模型提出了分層裝配序列方法[13]，這是在數(shù)字模型基礎(chǔ)上進(jìn)行的理論創(chuàng)新，將數(shù)學(xué)方法引入到裝配生產(chǎn)線當(dāng)中，使二者進(jìn)行了初步的結(jié)合。清華大學(xué)精密儀器和機(jī)械學(xué)系的張林煊、童秉樞在Pro/Develop的平臺上開發(fā)出了寄生式機(jī)械裝配仿真系統(tǒng)ASMLS[14]，該系統(tǒng)能夠展示機(jī)械裝配全過程，還可以對產(chǎn)品的裝配工序進(jìn)行合理安排和改進(jìn)，它是在現(xiàn)實裝配基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。一個完整的虛擬裝配系統(tǒng)應(yīng)該包括檢測、反饋傳感器、控制、建模等部分。

現(xiàn)階段，國內(nèi)外針對于機(jī)械裝配問題都創(chuàng)建了各種模型、搭建了數(shù)字化平臺進(jìn)行模擬仿真，對裝配過程中存在的問題進(jìn)行有效的解決。對機(jī)械裝配進(jìn)行整合優(yōu)化，改善原始裝配環(huán)節(jié)，實現(xiàn)優(yōu)化裝配。

3 結(jié)語

隨著企業(yè)在機(jī)械方面不斷地深化，機(jī)械產(chǎn)品迎來了廣闊的發(fā)展空間。在機(jī)械化發(fā)展的過程中，要使生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新能力與機(jī)械制造類企業(yè)的發(fā)展速度相適應(yīng)?；A(chǔ)IE理論應(yīng)用到WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線的設(shè)計過程中，二者的結(jié)合會為裝配生產(chǎn)線的優(yōu)化發(fā)展帶來新的契機(jī)。本文立足于基礎(chǔ)IE理論，通過介紹基礎(chǔ)IE理論的發(fā)展和國內(nèi)外目前對于裝配生產(chǎn)線設(shè)計的研究現(xiàn)狀以及取得的研究成果，對裝配生產(chǎn)線的發(fā)展過程進(jìn)行闡述。主要研究了一下幾方面：

（1）首先探討了機(jī)械企業(yè)發(fā)展?fàn)顩r以及WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線在IE的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計的嘗試。

（2）其次，分析了在中國制造業(yè)的發(fā)展趨勢大背景下，減速機(jī)存在的裝配生產(chǎn)線的設(shè)計問題。

（3）然后說明了國內(nèi)外高校和企業(yè)在機(jī)械設(shè)備裝配生產(chǎn)線方面突破性的進(jìn)展和研究，以及取得的虛擬裝配生產(chǎn)線實際研究成果。

在減速機(jī)裝配生產(chǎn)線設(shè)計問題方面，在本文現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上，在下一步的研究中，將鎖定于基礎(chǔ)IE理論在WHT減速機(jī)裝配生產(chǎn)線的設(shè)計方面具體應(yīng)用過程。對二者實際結(jié)合過程中涉及到的技術(shù)問題進(jìn)行分析以及如何實現(xiàn)功能的詳細(xì)探討。最后，對今后基礎(chǔ)IE理論在支持機(jī)械制造創(chuàng)新方面的發(fā)展格局進(jìn)行合理預(yù)測。

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注釋：

①工控中國[J].2015年12月25日.

[責(zé)任編輯：湯靜]