基于基礎IE的WHT減速機裝配生產線設計研究綜述

黃燕

【摘 要】WHT減速機裝配生產線是人機的有效組合，裝配生產線的好壞直接關系到減速器裝配環節的質量、效率以及后續設備的使用。對于進行大批量生產的機械制造企業，裝配生產線是整個減速機裝配過程中不可或缺的部分。隨著高效率、高質量的機械制造企業生產目標的實現，設計專屬于WHT減速機的裝配生產線勢在必行。本文在基礎IE的基礎上，對現階段國內外對于 WHT減速機裝配生產線的研究現狀以及已經取得的研究成果進行整理和總結，以理論為起點，結合實際對減速機裝配生產線的設計進行分析研究，并對其做出了總結。

【關鍵詞】基礎IE；WHT減速機；裝配生產線

【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

隨著現代的企業逐漸趨于機械化和自動化，企業對機械設備的需求產生缺口，從事機械制造類的企業規模越來越多，企業之間的競爭由價格、成本的競爭逐漸轉變為技術的競爭、產品性能的競爭。對于機械制造企業，企業內部的技術水平、生產能力直接關系到企業的長期生存和發展。WHT減速機裝配生產線是減速機在進行裝配、檢驗等所需要的生產路線。一些機械制造企業在WHT減速機裝配生產線方面一直存在著產品供需不合理造成的產品積壓、短缺、裝配工藝流程不合理、采用人工裝配勞動強度大并且裝配效率低等問題，從而制約了企業的發展。企業只有不斷地攻破技術壁壘，形成屬于自身的優勢，才能提高企業的整體競爭力。基礎IE的出現為機械制造企業解決了WHT減速機裝配生產線流程設計、產品工藝過程改進等難題，為企業內部實現生產過程設計、改進、優化提供了科學的理論基礎，體現出基礎IE理論方法的優越性，因而得到機械類制造企業的認可。

1 研究背景

現階段，中國的機械制造企業規模已經上升到世界第一位，制造業逐漸成為國民支柱產業，隨著“中國制造2025”規劃和工業4.0時代的到來，中國的機械制造業已經進入了一個新的發展階段。然而，在加快工業化進程的同時，機械產品核心技術仍然難以突破，產品自主創新能力較為薄弱。作為機械制造類企業的代表產品，WHT減速機在工業領域發揮著重要作用，然而大部分企業都存在著裝配線設計不合理造成裝配線不平衡等問題。如何幫助制造企業設計完整的WHT減速機裝配生產線一直以來被視為是提高減速機裝配質量和效率的有效途徑之一。基礎IE理論以降低成本、提高質量和生產效率為宗旨，使企業達到最優生產。通過將IE理論與減速機裝配生產線的設計進行結合，將IE理論應用到裝配生產線的設計過程，打造出專屬于WHT減速機的裝配生產線，引導企業實現生產方式的轉型成為基礎IE理論支持制造企業發展的有效實踐。

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

2 國內外研究現狀及趨勢

目前，工業工程（IE）從引入到我國開始，已經逐漸發展成熟，得到富士康、保潔、等許多大型企業廣泛地應用。1990年6月中國機械工程學會工業工程分會成立，1993年7月，天津大學、西安交通大學設立工業工程專業并開始招生，從此，工業工程開始進入公眾的視線。天津大學與廣東科龍集團開展了在工業工程方面的首次合作，是工業工程從理論走向實踐邁出的第一步。在我國，工業工程大多數的應用集中在制造業、其中東南沿海地區應用廣泛。工業工程的起源可以追溯到二十世紀初，在科學管理時代，由美國的“科學管理之父”和“工業工程之父”泰勒提出了“時間研究”，對制定的勞動定額采用標準化原則，工業工程開始問世，此后，另一位在工業工程領域有影響力的人物，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，甘特發明的“甘特圖”也成為工業工程領域廣泛使用的研究工具。隨后在20世紀30年代后期開始進入工業工程時期至今。

IE的研究范圍主要是企業在生產制造、管理等發面的優化、改進與創新。主要目標是降低成本、提高生產率。IE的四大管理職能分別是：系統規劃、系統設計與實施、系統評價、系統創新[1]。IE常用方法有20世紀40年代后期由方法研究和作業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、設施規劃與設計、系統分析信息系統開發等。它綜合運用系統的思想，對生產系統不斷地進行改善優化，以管理為基礎兼顧技術問題[2]。

基礎IE理論在WHT減速機裝配生產線設計中的應用，將會幫助企業進行減速機裝配生產線的設計、改進和優化，在降成本、高質量、高效率的前提下使生產線達到最佳性能。裝配的過程涉及到的各個環節都會影響裝配的質量和效率，合理的裝配路線是制造類企業必不可少的內部生產因素[3]。裝配生產線最初是由亨利·福特于1913年提出并在福特汽車公司應用，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線數學模型。孫建華基于生產現場管理的視角，提出采用現場管理的三大方法——“5S”管理、標準化、看板管理，解決機械制造企業生產線的平衡問題，并把生產線平衡水平作為裝配生產線設計的參考指標之一[5]。

裝配生產線是將輸送生產設備、檢驗設備等機械進行合理的組合、滿足產品生產裝配要求的生產線路[6]。南京理工大學宋華明博士研究生對設計的裝配生產線進行模擬仿真，使用TS計算法則對在裝配線問題進行改善與優化[7]。除此之外，盧煒針對當前制造業接單生產模式特點，將生產線作為研究對象，提出混合遺傳算法進行問題的改進[8]。應用工業工程的方法進行WHT減速機裝配生產線設計，找到問題的契合點，進行關鍵問題的突破改進，不斷完善創新，使整個生產線路得到優化設計[9]。20世紀80年代美國的拉尼爾提出虛擬裝配技術，該項技術是在機械產品的基礎上，建立三維數據模型，在計算機上操作設計出的虛擬模型來實現實際裝配過程進行的裝配作業流程[10]，幫助發現裝配生產線過程中存在的問題，并通過規劃裝配路線、改進裝配環節來完善和優化機械產品的裝配生產線，使生產線逐漸優化、高效、提高質量。

20世紀90年代，中國開始對數據化裝配投入研究，典型的有浙江大學的萬華根、高曙等人針對機械方面開發了虛擬設計和虛擬裝配系統VDVAS[11]。除此之外，季忠齊等人提出了子裝配體識別技術的裝配研究方法[12]，這在當時大大的縮短了裝配勞動時間，同時降低了工人的勞動力。合肥工業大學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，對模型提出了分層裝配序列方法[13]，這是在數字模型基礎上進行的理論創新，將數學方法引入到裝配生產線當中，使二者進行了初步的結合。清華大學精密儀器和機械學系的張林煊、童秉樞在Pro/Develop的平臺上開發出了寄生式機械裝配仿真系統ASMLS[14]，該系統能夠展示機械裝配全過程，還可以對產品的裝配工序進行合理安排和改進，它是在現實裝配基礎上的創新。一個完整的虛擬裝配系統應該包括檢測、反饋傳感器、控制、建模等部分。

現階段，國內外針對于機械裝配問題都創建了各種模型、搭建了數字化平臺進行模擬仿真，對裝配過程中存在的問題進行有效的解決。對機械裝配進行整合優化，改善原始裝配環節，實現優化裝配。

3 結語

隨著企業在機械方面不斷地深化，機械產品迎來了廣闊的發展空間。在機械化發展的過程中，要使生產技術創新能力與機械制造類企業的發展速度相適應。基礎IE理論應用到WHT減速機裝配生產線的設計過程中，二者的結合會為裝配生產線的優化發展帶來新的契機。本文立足于基礎IE理論，通過介紹基礎IE理論的發展和國內外目前對于裝配生產線設計的研究現狀以及取得的研究成果，對裝配生產線的發展過程進行闡述。主要研究了一下幾方面：

（1）首先探討了機械企業發展狀況以及WHT減速機裝配生產線在IE的基礎上進行設計的嘗試。

（2）其次，分析了在中國制造業的發展趨勢大背景下，減速機存在的裝配生產線的設計問題。

（3）然后說明了國內外高校和企業在機械設備裝配生產線方面突破性的進展和研究，以及取得的虛擬裝配生產線實際研究成果。

在減速機裝配生產線設計問題方面，在本文現有的研究基礎上，在下一步的研究中，將鎖定于基礎IE理論在WHT減速機裝配生產線的設計方面具體應用過程。對二者實際結合過程中涉及到的技術問題進行分析以及如何實現功能的詳細探討。最后，對今后基礎IE理論在支持機械制造創新方面的發展格局進行合理預測。

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注釋：

①工控中國[J].2015年12月25日.

[責任編輯：湯靜]