基于基础IE的WHT减速机装配生产线设计研究综述

黄燕

【摘 要】WHT减速机装配生产线是人机的有效组合，装配生产线的好坏直接关系到减速器装配环节的质量、效率以及后续设备的使用。对于进行大批量生产的机械制造企业，装配生产线是整个减速机装配过程中不可或缺的部分。随着高效率、高质量的机械制造企业生产目标的实现，设计专属于WHT减速机的装配生产线势在必行。本文在基础IE的基础上，对现阶段国内外对于 WHT减速机装配生产线的研究现状以及已经取得的研究成果进行整理和总结，以理论为起点，结合实际对减速机装配生产线的设计进行分析研究，并对其做出了总结。

【关键词】基础IE；WHT减速机；装配生产线

【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

随着现代的企业逐渐趋于机械化和自动化，企业对机械设备的需求产生缺口，从事机械制造类的企业规模越来越多，企业之间的竞争由价格、成本的竞争逐渐转变为技术的竞争、产品性能的竞争。对于机械制造企业，企业内部的技术水平、生产能力直接关系到企业的长期生存和发展。WHT减速机装配生产线是减速机在进行装配、检验等所需要的生产路线。一些机械制造企业在WHT减速机装配生产线方面一直存在着产品供需不合理造成的产品积压、短缺、装配工艺流程不合理、采用人工装配劳动强度大并且装配效率低等问题，从而制约了企业的发展。企业只有不断地攻破技术壁垒，形成属于自身的优势，才能提高企业的整体竞争力。基础IE的出现为机械制造企业解决了WHT减速机装配生产线流程设计、产品工艺过程改进等难题，为企业内部实现生产过程设计、改进、优化提供了科学的理论基础，体现出基础IE理论方法的优越性，因而得到机械类制造企业的认可。

1 研究背景

现阶段，中国的机械制造企业规模已经上升到世界第一位，制造业逐渐成为国民支柱产业，随着“中国制造2025”规划和工业4.0时代的到来，中国的机械制造业已经进入了一个新的发展阶段。然而，在加快工业化进程的同时，机械产品核心技术仍然难以突破，产品自主创新能力较为薄弱。作为机械制造类企业的代表产品，WHT减速机在工业领域发挥着重要作用，然而大部分企业都存在着装配线设计不合理造成装配线不平衡等问题。如何帮助制造企业设计完整的WHT减速机装配生产线一直以来被视为是提高减速机装配质量和效率的有效途径之一。基础IE理论以降低成本、提高质量和生产效率为宗旨，使企业达到最优生产。通过将IE理论与减速机装配生产线的设计进行结合，将IE理论应用到装配生产线的设计过程，打造出专属于WHT减速机的装配生产线，引导企业实现生产方式的转型成为基础IE理论支持制造企业发展的有效实践。

当“中国制造2025”遇上德国“工业4.0”，两个国家将进行技术上的合作，进行优势互补。将德国先进的理念应用到中国的制造行业，从而推动两国在机械制造业的长期合作发展。中德（沈阳）高端装备制造产业园将作为示范工业园区开展本次合作①。截止到“十二五”末，中国有56家制造企业进入世界500强，11家工程机械企业进入全球50强，这标志着中国机械制造已经逐渐走出中国，走向世界，正在与世界接轨。中国机械制造与中国制造同步发展，成为中国制造的重要组成部分，中国向成为制造大国迈进。

2 国内外研究现状及趋势

目前，工业工程（IE）从引入到我国开始，已经逐渐发展成熟，得到富士康、保洁、等许多大型企业广泛地应用。1990年6月中国机械工程学会工业工程分会成立，1993年7月，天津大学、西安交通大学设立工业工程专业并开始招生，从此，工业工程开始进入公众的视线。天津大学与广东科龙集团开展了在工业工程方面的首次合作，是工业工程从理论走向实践迈出的第一步。在我国，工业工程大多数的应用集中在制造业、其中东南沿海地区应用广泛。工业工程的起源可以追溯到二十世纪初，在科学管理时代，由美国的“科学管理之父”和“工业工程之父”泰勒提出了“时间研究”，对制定的劳动定额采用标准化原则，工业工程开始问世，此后，另一位在工业工程领域有影响力的人物，吉尔布雷斯夫妇提出了“动作研究”将动作分解成多个不同的部分，形成动作要素。除此之外，甘特发明的“甘特图”也成为工业工程领域广泛使用的研究工具。随后在20世纪30年代后期开始进入工业工程时期至今。

IE的研究范围主要是企业在生产制造、管理等发面的优化、改进与创新。主要目标是降低成本、提高生产率。IE的四大管理职能分别是：系统规划、系统设计与实施、系统评价、系统创新[1]。IE常用方法有20世纪40年代后期由方法研究和作业测定组成的工作研究、1950年英国海军成立的研究组定义的人因工程学、设施规划与设计、系统分析信息系统开发等。它综合运用系统的思想，对生产系统不断地进行改善优化，以管理为基础兼顾技术问题[2]。

基础IE理论在WHT减速机装配生产线设计中的应用，将会帮助企业进行减速机装配生产线的设计、改进和优化，在降成本、高质量、高效率的前提下使生产线达到最佳性能。装配的过程涉及到的各个环节都会影响装配的质量和效率，合理的装配路线是制造类企业必不可少的内部生产因素[3]。装配生产线最初是由亨利·福特于1913年提出并在福特汽车公司应用，使汽车底盘的装配时间从12.5小时缩短到93分钟，大大提高了利率装配效率[4]。到1955年，Salveson建立了单品种装配生产线数学模型。孙建华基于生产现场管理的视角，提出采用现场管理的三大方法——“5S”管理、标准化、看板管理，解决机械制造企业生产线的平衡问题，并把生产线平衡水平作为装配生产线设计的参考指标之一[5]。

装配生产线是将输送生产设备、检验设备等机械进行合理的组合、满足产品生产装配要求的生产线路[6]。南京理工大学宋华明博士研究生对设计的装配生产线进行模拟仿真，使用TS计算法则对在装配线问题进行改善与优化[7]。除此之外，卢炜针对当前制造业接单生产模式特点，将生产线作为研究对象，提出混合遗传算法进行问题的改进[8]。应用工业工程的方法进行WHT减速机装配生产线设计，找到问题的契合点，进行关键问题的突破改进，不断完善创新，使整个生产线路得到优化设计[9]。20世纪80年代美国的拉尼尔提出虚拟装配技术，该项技术是在机械产品的基础上，建立三维数据模型，在计算机上操作设计出的虚拟模型来实现实际装配过程进行的装配作业流程[10]，帮助发现装配生产线过程中存在的问题，并通过规划装配路线、改进装配环节来完善和优化机械产品的装配生产线，使生产线逐渐优化、高效、提高质量。

20世纪90年代，中国开始对数据化装配投入研究，典型的有浙江大学的万华根、高曙等人针对机械方面开发了虚拟设计和虚拟装配系统VDVAS[11]。除此之外，季忠齐等人提出了子装配体识别技术的装配研究方法[12]，这在当时大大的缩短了装配劳动时间，同时降低了工人的劳动力。合肥工业大学的王二威提出用割集法求解装配序列，通过建立装配序列评价函数，对模型提出了分层装配序列方法[13]，这是在数字模型基础上进行的理论创新，将数学方法引入到装配生产线当中，使二者进行了初步的结合。清华大学精密仪器和机械学系的张林煊、童秉枢在Pro/Develop的平台上开发出了寄生式机械装配仿真系统ASMLS[14]，该系统能够展示机械装配全过程，还可以对产品的装配工序进行合理安排和改进，它是在现实装配基础上的创新。一个完整的虚拟装配系统应该包括检测、反馈传感器、控制、建模等部分。

现阶段，国内外针对于机械装配问题都创建了各种模型、搭建了数字化平台进行模拟仿真，对装配过程中存在的问题进行有效的解决。对机械装配进行整合优化，改善原始装配环节，实现优化装配。

3 结语

随着企业在机械方面不断地深化，机械产品迎来了广阔的发展空间。在机械化发展的过程中，要使生产技术创新能力与机械制造类企业的发展速度相适应。基础IE理论应用到WHT减速机装配生产线的设计过程中，二者的结合会为装配生产线的优化发展带来新的契机。本文立足于基础IE理论，通过介绍基础IE理论的发展和国内外目前对于装配生产线设计的研究现状以及取得的研究成果，对装配生产线的发展过程进行阐述。主要研究了一下几方面：

（1）首先探讨了机械企业发展状况以及WHT减速机装配生产线在IE的基础上进行设计的尝试。

（2）其次，分析了在中国制造业的发展趋势大背景下，减速机存在的装配生产线的设计问题。

（3）然后说明了国内外高校和企业在机械设备装配生产线方面突破性的进展和研究，以及取得的虚拟装配生产线实际研究成果。

在减速机装配生产线设计问题方面，在本文现有的研究基础上，在下一步的研究中，将锁定于基础IE理论在WHT减速机装配生产线的设计方面具体应用过程。对二者实际结合过程中涉及到的技术问题进行分析以及如何实现功能的详细探讨。最后，对今后基础IE理论在支持机械制造创新方面的发展格局进行合理预测。

【参考文献】

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[2]G Salvendy.Handbook of Industrial Engineering（Third Edition）[M].New York，2001.

[3]李强，梁工谦.IE技术在发动机装配线作业改善中的应用[J].机械设计与制造，2012（3）：79-80.

[4]朱欣钰.F公司减速器装配线平衡研究[D].吉林大学，2014.

[5]杨伦.IE技术在生产线改善中的应用研究[J].企业科技与发展，2012（13）：75-76.

[6]寇猛.工业工程在生产线优化中的应用[J].中国管理信息化，2008（24）：89-90.

[7]张学龙，王云峰.工作研究应用于企业生产线优化再设计——案例研究[J].现代制造工程，2015（3）：27-28.

[8]顾萍萍，杜敏.基础IE在生产线平衡中的应用研究[J].物流科技，2013（10）：100-101.

[9]张传新.基于IE技术的Q企业装配线优化研究[D].山东大学，2014.

[10]宋小双.基于IE理论的LY公司生产线平衡改善研究[D].西南交通大学，2010.

[11]倪早.网络中继器的装配生产线的设计与研究[D].哈尔滨工业大学，2013.

[12]李彦文.基于Multigen Creator的桌面式齿轮减速器虚拟装配系统研究[D].西华大学，2014.

[13]李思淼.面向机械产品装配过程的物料配送策略及优化方法研究[D].合肥工业大学，2014.

[14]李琴，李泽蓉.工作研究在装配生产线改善中的应用[J].现代制造工程，2011（6）：93-94.

注释：

①工控中国[J].2015年12月25日.

[责任编辑：汤静]