基于制造企業(yè)的生產(chǎn)流水線的改造研究

1、 畢 業(yè) 論 文論 文 題 目： 院 校 名 稱(chēng)： 浙江工商大學(xué) 專(zhuān) 業(yè)： 工商企業(yè)管理（專(zhuān)） 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師： 職 稱(chēng) 定稿日期：2014 年4 月21 日中文摘要摘 要設(shè)計(jì)流水線將任務(wù)專(zhuān)業(yè)化，每個(gè)人只需關(guān)注自己精通的部分工作；通過(guò)規(guī)范化的設(shè)計(jì)任務(wù)，減少了不創(chuàng)造價(jià)值的審批環(huán)節(jié)；具有通用性的設(shè)計(jì)任務(wù)提高了設(shè)計(jì)過(guò)程的質(zhì)量，減少不必要的設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)中的重復(fù)迭代。本文圍繞某汽車(chē)公司研發(fā)需求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)流水線的管理理念，并在該公司車(chē)身研發(fā)項(xiàng)目中得到了實(shí)施和應(yīng)用，進(jìn)而檢驗(yàn)了所提出的設(shè)計(jì)流水線理論方法的可行性和實(shí)用性。關(guān)鍵詞：流水線；公司；設(shè)計(jì)流水線英文摘要ABSTRACTPi

2、peline design task specialization, everyone can focus on some of the work yourself proficient; through standardized design tasks, reducing the approval procedures do not create value; versatility of design tasks to improve the quality of the design process, reduce unnecessary design tasks and iterat

3、ive design. This paper focuses on the development of a car company needs to achieve design pipeline management philosophy, and has been implemented and applied research and development projects in the company's body, and then test the feasibility and practicality of the proposed pipeline design

4、theory approach. Key Words：pipeline; company; design pipelineII目錄目 錄前言11 設(shè)計(jì)流水線概念模型22 設(shè)計(jì)流水線對(duì)象模型32.1 人員32.2 知識(shí)32.3 任務(wù)42.4 工位43 設(shè)計(jì)流水線的關(guān)鍵技術(shù)53.1 設(shè)計(jì)流水線的適用范圍53.2 設(shè)計(jì)流水線的技術(shù)框架64 設(shè)計(jì)流水線在車(chē)身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用84.1 設(shè)計(jì)過(guò)程要素建立84.2 車(chē)身設(shè)計(jì)流水線建立84.3 車(chē)身設(shè)計(jì)項(xiàng)目調(diào)度94.4 軟件應(yīng)用10總結(jié)13參考文獻(xiàn)14致謝15基于制造企業(yè)的生產(chǎn)注水線的改造研究前言設(shè)計(jì)流水線的概念就是科爾尼公司通過(guò)對(duì)全球汽車(chē)工業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)發(fā)展趨勢(shì)的

5、分析，結(jié)合中國(guó)汽車(chē)企業(yè)的現(xiàn)狀，借鑒生產(chǎn)流水線理念提出的：關(guān)鍵的出路是建立“現(xiàn)代化流水線”式的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)管理能力?！傲魉€”式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程的特征，就是規(guī)范化的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程，通過(guò)流程的標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)有效地控制開(kāi)發(fā)的節(jié)奏以提高效率；通過(guò)對(duì)產(chǎn)量的考核，來(lái)有效地提高資源的利用率；通過(guò)對(duì)工作的外包，來(lái)最大地優(yōu)化資源配置，并有效地將配套供應(yīng)商提供的各個(gè)設(shè)計(jì)“部件”組裝成最終的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)流水線是以現(xiàn)代化流水線作業(yè)為范本而構(gòu)建的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)“工廠”，是一種新的產(chǎn)品研發(fā)管理模式。生產(chǎn)流水線將生產(chǎn)過(guò)程劃分為在時(shí)間上相等或成倍比的若干工序，工件按一定的速度，順次流過(guò)各個(gè)工位進(jìn)行加工。類(lèi)似的，設(shè)計(jì)流水線中，設(shè)計(jì)項(xiàng)目被轉(zhuǎn)化為一種穩(wěn)定

6、的“節(jié)拍”設(shè)計(jì)任務(wù)；設(shè)計(jì)任務(wù)均衡的從一個(gè)部門(mén)轉(zhuǎn)入下一個(gè)部門(mén)，每個(gè)部門(mén)的每一個(gè)人都能夠連續(xù)工作，形成均衡的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)任務(wù)流。通過(guò)這種模式源源不斷低成本地推出符合市場(chǎng)要求的新產(chǎn)品，而這正是面臨巨大市場(chǎng)壓力的諸多企業(yè)所追求的目標(biāo)。但是設(shè)計(jì)過(guò)程與制造過(guò)程存在著很大的區(qū)別，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程具有復(fù)雜性（包括設(shè)計(jì)任務(wù)復(fù)雜性和任務(wù)之間關(guān)系的復(fù)雜性）、不確定性（可變性和不精確性）、模糊性（信息不充分和唯一性）的特點(diǎn)。因此需要研究設(shè)計(jì)流水線和制造生產(chǎn)線的異同點(diǎn)，建立適合于研發(fā)過(guò)程的流水線模型、過(guò)程分解的方法，并以此為基礎(chǔ)提出形成均衡任務(wù)流水線設(shè)計(jì)方法，以及流水線的有效應(yīng)用。1 設(shè)計(jì)流水線概念模型設(shè)計(jì)流水線：指產(chǎn)品設(shè)計(jì)按

7、照一定的設(shè)計(jì)步驟，順序地通過(guò)各個(gè)工位，并按照一定節(jié)拍連續(xù)不斷的完成設(shè)計(jì)任務(wù)的一種設(shè)計(jì)活動(dòng)組織形式。工位：是指流水線上沿著信息流動(dòng)路徑上的一個(gè)特定位置，在這個(gè)位置上由一個(gè)設(shè)計(jì)人員完成一項(xiàng)或多項(xiàng)設(shè)計(jì)過(guò)程要素，是組成設(shè)計(jì)流水線的基本單位。設(shè)計(jì)過(guò)程要素：是指完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的全部工作的一小部分，由一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)組成，每個(gè)過(guò)程要素有其特定的要素時(shí)間，并且按照一定的順序執(zhí)行。設(shè)計(jì)流水線的主要技術(shù)指標(biāo)包括：設(shè)計(jì)周期（Cycletime，C）是指一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)流水線的第一個(gè)工位（設(shè)計(jì)人員）開(kāi)始進(jìn)行設(shè)計(jì)到最后一個(gè)工位（設(shè)計(jì)人員）完成設(shè)計(jì)退出整個(gè)過(guò)程的平均設(shè)計(jì)時(shí)間。其值越小越好。節(jié)拍時(shí)間（Takt Tim

8、e TT）：是指流水線中一個(gè)工位完成其作業(yè)消耗的時(shí)間。建立流水線的一個(gè)目的就是要使每個(gè)工位的節(jié)拍時(shí)間盡量相等，以達(dá)到平衡。如果某些作業(yè)消耗的時(shí)間比需求節(jié)拍長(zhǎng)，那么就正在形成瓶頸；如果某些作業(yè)消耗的時(shí)間比需求節(jié)拍短，那么將無(wú)法充分利用這些資源。實(shí)際工作時(shí)間（In Process Time IPT）：指設(shè)計(jì)人員完成分配到該工位的設(shè)計(jì)過(guò)程要素所用的時(shí)間之和。利用率（Utilization，UT）指設(shè)計(jì)人員實(shí)際工作時(shí)間與全部工作時(shí)間之比。流水線平衡效率（Eb）：是衡量流水線平衡狀態(tài)的一個(gè)定量指標(biāo)。2 設(shè)計(jì)流水線對(duì)象模型設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到設(shè)計(jì)人員、設(shè)計(jì)活動(dòng)、設(shè)計(jì)知識(shí)等元素，與制造過(guò)程中各對(duì)象進(jìn)行類(lèi)比：設(shè)計(jì)

9、人員類(lèi)似于加工設(shè)備為設(shè)計(jì)過(guò)程的主題，設(shè)計(jì)與工件一樣是流水線的客體，設(shè)計(jì)活動(dòng)則是主體對(duì)客體的行為；將設(shè)計(jì)知識(shí)分為兩部分：一部分是人員自己具有的知識(shí)，作為人員的一部分提供人員設(shè)計(jì)能力和完成任務(wù)效率；另一部分是外部知識(shí)（包括存在于其他人員腦海里的隱性知識(shí)和存儲(chǔ)在信息化系統(tǒng)、文檔等介質(zhì)中的顯性知識(shí)），知識(shí)作為資源支持人員設(shè)計(jì)工作，同時(shí)會(huì)影響人員設(shè)計(jì)能力。2.1 人員在設(shè)計(jì)流水線中人員（Actor）是最基本的對(duì)象之一，作為流水線中的主動(dòng)對(duì)象，針對(duì)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，類(lèi)似于生產(chǎn)流水線中的加工設(shè)備。除語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中定義的標(biāo)識(shí)、類(lèi)型、時(shí)間區(qū)間基本信息外，它還包括姓名（name）、性別（gender）、地址（ad

10、dress、Email）等人員的基本屬性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了便于協(xié)同和管理，通常會(huì)將幾個(gè)人分為一組（group，每組通?？梢酝瓿赡骋还δ艿漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)，類(lèi)似于生產(chǎn)流水線中的加工中心。Group具有層次結(jié)構(gòu)，Group的父子之間的關(guān)系定義為SubClassof，最底層的Group與Actor關(guān)聯(lián)，定義相互之間的關(guān)系為Is member。由于每個(gè)人（Actor）有多項(xiàng)技能，針對(duì)不同的技能每個(gè)人可以擔(dān)當(dāng)（play）不同的角色（Role）。2.2 知識(shí)不同的設(shè)計(jì)需求和設(shè)計(jì)過(guò)程需要不同的設(shè)計(jì)知識(shí)，設(shè)計(jì)是否成功，往往取決于設(shè)計(jì)知識(shí)的含量。根據(jù)知識(shí)存儲(chǔ)形態(tài)，可以分為兩類(lèi)：一種是存儲(chǔ)于人腦中的知識(shí)（以PK表示）；

11、一種是固化在各類(lèi)媒介載體中的知識(shí)，包括文檔、制度、方法、流程、產(chǎn)品等有形或無(wú)形的媒介載體（以MK表示）。PK構(gòu)成了人員的能力體系，正是具有了這些知識(shí)，設(shè)計(jì)人員才能夠進(jìn)行某類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)；MK為設(shè)計(jì)人員以外的知識(shí)，企業(yè)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，如PLM（Product Lifecycle management）系統(tǒng)、OA（Office Automatic）系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)等進(jìn)行存儲(chǔ)，便于設(shè)計(jì)人員查找參考，本文將MK看做設(shè)計(jì)過(guò)程中的資源，同其他資源如材料、設(shè)備、工具軟件（CAD，CAE等）一樣，在本文中這些資源默認(rèn)均為可獲得的，滿足設(shè)計(jì)需求。將知識(shí)根據(jù)知識(shí)領(lǐng)域（或根據(jù)活動(dòng)及應(yīng)用需要）進(jìn)行分類(lèi)，可以劃分成

12、許多不同領(lǐng)域，例如：機(jī)械知識(shí)、電子知識(shí)、控制知識(shí)。每個(gè)領(lǐng)域又有其對(duì)應(yīng)的子集，對(duì)這些子領(lǐng)域繼續(xù)細(xì)分，直到獲得不可或不必再分的知識(shí)領(lǐng)域?yàn)橹?，本文稱(chēng)其為知識(shí)單元（Knowledge Units， KU）。這里KU的涵義為：在一個(gè)很小領(lǐng)域內(nèi)的一部分知識(shí)，它可以不用另加定義就為人們所理解和認(rèn)知，并可以和其他的知識(shí)單元區(qū)分開(kāi)來(lái)。因此，可把KU看作構(gòu)成組成知識(shí)的基本單位。2.3 任務(wù)對(duì)于一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，需要將其分解為一組具有先后關(guān)系的設(shè)計(jì)任務(wù)。在特定輸入?yún)?shù)的驅(qū)動(dòng)下，一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出參數(shù)，而多個(gè)任務(wù)可由一組或幾組設(shè)計(jì)人員協(xié)同執(zhí)行，通過(guò)這些設(shè)計(jì)任務(wù)的完成來(lái)實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程的描述主要來(lái)

13、源于對(duì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)和功能的分析，產(chǎn)品越復(fù)雜設(shè)計(jì)過(guò)程也就越復(fù)雜。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行分解可以降低其復(fù)雜度，進(jìn)行有效地控制。設(shè)計(jì)任務(wù)之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，包括：蘊(yùn)含關(guān)系（IsPartof）：當(dāng)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行細(xì)分為多個(gè)子任務(wù)時(shí)，父任務(wù)與子任務(wù)之間形成了蘊(yùn)含關(guān)系；順序關(guān)系（Sequence）：一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)的開(kāi)始以另一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)的結(jié)束為前提時(shí)為順序關(guān)系；并行關(guān)系（Parallel）：兩個(gè)（或多個(gè)）任務(wù)同時(shí)運(yùn)行又不受到干擾時(shí)，兩者（或多個(gè)任務(wù)）之間為并行關(guān)系；藕合關(guān)系（Overlap）：兩個(gè)（或多個(gè)）任務(wù)之間存在著信息依賴(lài)，任務(wù)的輸出互為對(duì)方的輸入時(shí)，兩者（或多個(gè)任務(wù)）之間為藕合關(guān)系。2.4 工位工位是

14、設(shè)計(jì)流水線中特有的對(duì)象3 設(shè)計(jì)流水線的關(guān)鍵技術(shù)3.1 設(shè)計(jì)流水線的適用范圍流水線的建立是有基礎(chǔ)的，也就是說(shuō)流水線并不是適用于所有情況，它是有范圍的，設(shè)計(jì)流水線亦是如此。新產(chǎn)品按照其與現(xiàn)有產(chǎn)品相比的創(chuàng)新程度技術(shù)特性可以分為三類(lèi)：派生產(chǎn)品、換代產(chǎn)品和創(chuàng)新產(chǎn)品。1）派生產(chǎn)品（Derivative product），主要指對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品采用各種改進(jìn)技術(shù)，使產(chǎn)品在功能、性能、質(zhì)量、外觀、型號(hào)有一定改進(jìn)和提高的產(chǎn)品。派生產(chǎn)品在汽車(chē)行業(yè)是常見(jiàn)的一種產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式，通常是在現(xiàn)有的平臺(tái)（底盤(pán)、軸距等）基礎(chǔ)上，進(jìn)行全新車(chē)身外殼、內(nèi)外飾、二級(jí)技術(shù)的研發(fā)與整合。派生產(chǎn)品對(duì)企業(yè)的重要性在于能確保企業(yè)近期的現(xiàn)金流，通過(guò)不斷改進(jìn)

15、和延伸現(xiàn)有產(chǎn)品線，企業(yè)能夠快速地將派生產(chǎn)品推向市場(chǎng)。對(duì)于同一平臺(tái)的產(chǎn)品，其開(kāi)發(fā)過(guò)程基本相同，適用于流水線式的管理方式。2）換代產(chǎn)品（Next-generation product），主要是指產(chǎn)品的基本原理不變，部分地采用了新技術(shù)、新材料、新的元器件，使性能有重大突破的產(chǎn)品ms。此類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)由于原理、整個(gè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)仍是基于已有產(chǎn)品或平臺(tái)，其開(kāi)發(fā)過(guò)程通常變化不大，適用于流水線式的管理方式。換代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)目前是電子類(lèi)產(chǎn)品（計(jì)算機(jī)、手機(jī)、相機(jī)等）的常用開(kāi)發(fā)方式。根據(jù)摩爾法則微處理器的計(jì)算能力每十八個(gè)月增長(zhǎng)一倍。而英特爾公司的微處理器通過(guò)不斷更替的換代產(chǎn)品（從286， 386， 486、奔騰、奔騰2、奔

16、騰3、奔騰4到現(xiàn)在的雙核）保證了利潤(rùn)的持續(xù)增長(zhǎng)。在汽車(chē)行業(yè)中，常用于新材料（內(nèi)外飾、護(hù)板等）或有選擇地升級(jí)技術(shù)，也曾用于車(chē)型大改型之間的升級(jí)。但隨著當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈、技術(shù)開(kāi)發(fā)周期架空、顧客的信息越來(lái)越靈通，不論在汽車(chē)行業(yè)，還是許多基于平臺(tái)行業(yè)（如家電、重型機(jī)械等），這種方式的可行性越來(lái)越低。3）創(chuàng)新產(chǎn)品（Breakthrough product），主要指采用科學(xué)技術(shù)的新發(fā)明所生產(chǎn)的產(chǎn)品，一般具有新原理、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料等特征。與現(xiàn)有的產(chǎn)品比較，在某些方面沒(méi)有任何共同之處，是一種完全從零開(kāi)始的產(chǎn)品，是汽車(chē)或其它成熟行業(yè)最少見(jiàn)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)形式，設(shè)計(jì)流水線亦不能適用此類(lèi)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。從產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新程

17、度看，設(shè)計(jì)流水線適用于派生產(chǎn)品和換代產(chǎn)品以及產(chǎn)品平臺(tái)的研發(fā)。從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生命周期看，流水線式的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)管理模式主要適用于產(chǎn)品從系統(tǒng)設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)、測(cè)試完成階段，如圖3-1所示。產(chǎn)品整個(gè)生命周期從需求開(kāi)始，經(jīng)過(guò)概念設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、測(cè)試到生產(chǎn)、使用、報(bào)廢回收，對(duì)一個(gè)企業(yè)管理來(lái)說(shuō)，通常產(chǎn)品需求和概念階段通常是作為預(yù)研項(xiàng)目單獨(dú)管理，當(dāng)概念設(shè)計(jì)之后證明其可行性后，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)，開(kāi)始正式的項(xiàng)目研發(fā)、生產(chǎn)管理。圖3-1 產(chǎn)品研發(fā)生命周期3.2 設(shè)計(jì)流水線的技術(shù)框架建立設(shè)計(jì)流水線的目的是把設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)人員、任務(wù)、知識(shí)等按照流水線的形式進(jìn)行組織，多個(gè)產(chǎn)品在流水線上同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員在自己的工

18、位上執(zhí)行著不同的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)信息（包括需求、參數(shù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)）沿著信息流從一個(gè)工位傳輸?shù)搅硪粋€(gè)工位，隨著設(shè)計(jì)產(chǎn)品的向前傳送，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不斷完善，把所有的操作累加起來(lái)就能夠?qū)崿F(xiàn)完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)流水線上，隨著設(shè)計(jì)流水線的移動(dòng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息在通過(guò)每個(gè)工位上設(shè)計(jì)活動(dòng)完成整個(gè)設(shè)計(jì)的一部分，設(shè)計(jì)信息沿信息流平穩(wěn)地移動(dòng)，如圖3-2所示。圖3-2 設(shè)計(jì)流水線結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)計(jì)過(guò)程要素是設(shè)計(jì)流水線建立的基礎(chǔ)，通過(guò)過(guò)程要素的定義將每個(gè)產(chǎn)品唯一的設(shè)計(jì)活動(dòng)通用化，使其適用于批量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，另一方面設(shè)計(jì)過(guò)程要素是設(shè)計(jì)流水線平衡的基礎(chǔ)。與制造過(guò)程中工作要素所不同的是，設(shè)計(jì)過(guò)程中處理的對(duì)象是無(wú)形的信息、知識(shí)，因此資源、人員的

19、定義并不是像制造那樣根據(jù)有形產(chǎn)品的實(shí)物形狀來(lái)確定設(shè)計(jì)過(guò)程要素及對(duì)應(yīng)的人員專(zhuān)業(yè)類(lèi)型，而是要根據(jù)處理的信息、知識(shí)屬性來(lái)分組確定。首先，將設(shè)計(jì)過(guò)程中的活動(dòng)從特定產(chǎn)品中分離出來(lái)獨(dú)立建立模型，使得不同的設(shè)計(jì)過(guò)程可以共用一系列通用的可替代產(chǎn)品。通過(guò)建立設(shè)計(jì)任務(wù)模型，定義其輸入/輸出信息、約束等特征屬性，規(guī)范設(shè)計(jì)活動(dòng)類(lèi)似于生產(chǎn)流水線的零件規(guī)范化；然后通過(guò)分析，將模型中的信息特征和知識(shí)屬性相似的模型組合起來(lái)形成適用多個(gè)項(xiàng)目通用的設(shè)計(jì)過(guò)程要素的基本模型；通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行模式識(shí)別和評(píng)價(jià)模型，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程要素進(jìn)行調(diào)整。流水線平衡問(wèn)題一直是生產(chǎn)組織中長(zhǎng)期關(guān)注的問(wèn)題，并對(duì)企業(yè)生產(chǎn)工序的正常運(yùn)作起著關(guān)鍵的作用。平衡流水

20、線就是指分配工作到各道工序上的決策活動(dòng)，通過(guò)對(duì)人力、資源和工作任務(wù)的恰當(dāng)分配，使整個(gè)流水線達(dá)到平衡狀態(tài)。其目的是使得所涉及的流水線所需設(shè)計(jì)人員（工作站）數(shù)量最少，同時(shí)使各設(shè)計(jì)人員（工作站）作業(yè)時(shí)間盡量相等。通過(guò)定量分析人員與任務(wù)、任務(wù)與任務(wù)之間的依賴(lài)關(guān)系，考慮設(shè)計(jì)過(guò)程中的不確定性和任務(wù)迭代，應(yīng)用模糊理論確定設(shè)計(jì)任務(wù)的具體工作時(shí)間；提出了設(shè)計(jì)流水線的平衡問(wèn)題，確定線平衡目標(biāo)、建立數(shù)學(xué)模型；應(yīng)用改進(jìn)的遺傳算法解決流水線平衡問(wèn)題的優(yōu)化問(wèn)題。在設(shè)計(jì)流水線上進(jìn)行實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，由于其產(chǎn)品類(lèi)型、結(jié)構(gòu)配置以及人員能力等通常具有一定的差異性，如何安排不同產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)順序，將密切關(guān)系著設(shè)計(jì)流水線的使用效率、流水

21、線上各設(shè)計(jì)人員負(fù)荷，從而對(duì)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)效率、研發(fā)成本造成影響。4 設(shè)計(jì)流水線在車(chē)身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用4.1 設(shè)計(jì)過(guò)程要素建立在建立設(shè)計(jì)流水線之前，首先要將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行通用化，建立設(shè)計(jì)過(guò)程要素庫(kù)。企業(yè)基于已有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的工程師對(duì)相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行分解，并基于設(shè)計(jì)知識(shí)單元進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)的組合獲得設(shè)計(jì)過(guò)程要素。由此獲得的某公司車(chē)身詳細(xì)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程要素如圖4-1所示。好的設(shè)計(jì)過(guò)程要素除了盡量減少迭代，還可以與設(shè)計(jì)人員、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，并且固化下來(lái)作為流水線建立的基礎(chǔ)庫(kù)。一個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程要素僅由一個(gè)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，且可以固化起來(lái)并與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。圖4-1 車(chē)身設(shè)計(jì)過(guò)程要素4.2 車(chē)身設(shè)計(jì)流水線建立根

22、據(jù)企業(yè)計(jì)劃，某車(chē)身設(shè)計(jì)部在五年內(nèi)的計(jì)劃為5個(gè)全新車(chē)型研發(fā)項(xiàng)目、10個(gè)改型車(chē)以及5個(gè)在原有基礎(chǔ)上的小改車(chē)型項(xiàng)目，其優(yōu)化目標(biāo)期望設(shè)計(jì)周期在（119，142，155）范圍內(nèi)。為了計(jì)算方便，本文假設(shè)汽車(chē)設(shè)計(jì)中車(chē)身、底盤(pán)、內(nèi)外飾等幾大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是完全并行進(jìn)行的，因此只考慮車(chē)身設(shè)計(jì)以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)車(chē)身設(shè)計(jì)有重要影響程度的相關(guān)任務(wù)，比如CAE分析、工藝性分析等。在進(jìn)行設(shè)計(jì)流水線的平衡之前，首先根據(jù)五年規(guī)劃中可能車(chē)型研發(fā)需要，選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)過(guò)程要素，并建立組合AON網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)分析得出的結(jié)果為估計(jì)五年內(nèi)需要9個(gè)車(chē)身設(shè)計(jì)相關(guān)工位。與企業(yè)目前實(shí)際情況相比，企業(yè)車(chē)身部參與設(shè)計(jì)項(xiàng)目人員為10人，包括造型、工藝、CAE評(píng)

23、審等需要14人。僅從車(chē)身設(shè)計(jì)上看，在相同時(shí)間內(nèi)項(xiàng)目上實(shí)際設(shè)計(jì)人員比所需人員高出一倍，而這些人員通常是由于當(dāng)多個(gè)項(xiàng)目并行時(shí)，項(xiàng)目任務(wù)造成擁塞，不得不增加更多的人來(lái)分流設(shè)計(jì)人員在某一時(shí)期內(nèi)的任務(wù)過(guò)重，其他時(shí)間則會(huì)被閑置下來(lái)。4.3 車(chē)身設(shè)計(jì)項(xiàng)目調(diào)度完成了五年內(nèi)適用于某公司乘用車(chē)全新設(shè)計(jì)、大改、小改車(chē)型設(shè)計(jì)的流水線，其最高設(shè)計(jì)周期為102天。在實(shí)際研發(fā)項(xiàng)目中，項(xiàng)目經(jīng)理會(huì)針對(duì)短時(shí)間內(nèi)的項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)計(jì)劃，定義不同產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)順序和具體的任務(wù)分配。這時(shí)，不僅要考慮任務(wù)的順序約束關(guān)系，還要考慮企業(yè)中人員能力，根據(jù)能力分配其能夠勝任的工作。對(duì)三個(gè)項(xiàng)目（新車(chē)型研發(fā)、大改車(chē)型和小改車(chē)型）中的各個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，以保證

24、設(shè)計(jì)時(shí)間最短。由于對(duì)于不同類(lèi)型的車(chē)型，其所包含的設(shè)計(jì)過(guò)程要素會(huì)有所不同，如新車(chē)型一般包含最全的設(shè)計(jì)過(guò)程要素，對(duì)于改型車(chē)由于是基于以前的設(shè)計(jì)很多設(shè)計(jì)借用已有車(chē)型所以設(shè)計(jì)過(guò)程要素會(huì)減少。不同車(chē)型在不同工位上的設(shè)計(jì)任務(wù)的估計(jì)時(shí)間如圖4-2所示，對(duì)這些任務(wù)的分配情況進(jìn)行優(yōu)化分析，確定最優(yōu)任務(wù)分配方案。應(yīng)用優(yōu)化算法得出每個(gè)工位的任務(wù)分配情況，如圖4-3所示，圖中僅顯示三個(gè)項(xiàng)目在工位上的分配情況，針對(duì)此三個(gè)項(xiàng)目流水線工位上設(shè)計(jì)人員的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)時(shí)間閑置率為0.0279。由于本文只考慮了三個(gè)項(xiàng)目且任務(wù)之間有先后約束關(guān)系，所以每個(gè)工位開(kāi)始時(shí)間有所不同，在開(kāi)始之前工位處于閑置階段，若從更長(zhǎng)周期的設(shè)計(jì)項(xiàng)目看，由圖中可

25、看到各個(gè)工位的任務(wù)幾乎是連續(xù)的，使得各個(gè)工位的得到充分利用，可見(jiàn)使用設(shè)計(jì)流水線的方式管理設(shè)計(jì)項(xiàng)目具有更高的效率。圖4-2 待分配項(xiàng)目的PeDSM圖4-3 優(yōu)化調(diào)度結(jié)果4.4 軟件應(yīng)用設(shè)計(jì)流水線原型系統(tǒng)建立了與企業(yè)PLM系統(tǒng)的應(yīng)用接口，通過(guò)接口獲取PLM中已有數(shù)據(jù)：產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)（包括產(chǎn)品模型、BOM結(jié)構(gòu)、相關(guān)文檔等）、人員信息（包括組織結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)人員所屬專(zhuān)業(yè)、設(shè)計(jì)能力、以及相關(guān)基本信息等）、任務(wù)知識(shí)（包括已有項(xiàng)目的項(xiàng)目基本信息、項(xiàng)目分解后的任務(wù)信息等）作為設(shè)計(jì)流水線系統(tǒng)的輸入，和使用過(guò)程中相關(guān)信息處理的基礎(chǔ)。另一方面，設(shè)計(jì)流水線系統(tǒng)中創(chuàng)建和生成的相關(guān)信息需要返回企業(yè)PLM系統(tǒng)存儲(chǔ)，包括：人員能力

26、水平信息，設(shè)計(jì)項(xiàng)目的基本信息（項(xiàng)目類(lèi)型、項(xiàng)目周期估計(jì)等）、設(shè)計(jì)任務(wù)的基本信息（任務(wù)之間的約束、建議執(zhí)行人員、交付物等）。首先由管理委員會(huì)企業(yè)根據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略制定研發(fā)目標(biāo)，即建立設(shè)計(jì)流水線的具體目標(biāo)參數(shù)，圖4-4所示分別為系統(tǒng)主界面和目標(biāo)定義，此圖即為流水線平衡實(shí)例的界面。然后管理委員會(huì)可以借用以前的流程或系統(tǒng)中存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程要素與項(xiàng)目經(jīng)理討論建立流水線設(shè)計(jì)需要的設(shè)計(jì)過(guò)程要素及其約束、時(shí)間估計(jì)等信息；通過(guò)系統(tǒng)的計(jì)算得出5年規(guī)劃的流水線，包括人員配置、任務(wù)分配等，如圖4-5所示。圖4-4目標(biāo)定義圖4-5 流水線建立圖4-6 項(xiàng)目任務(wù)優(yōu)化調(diào)度總體規(guī)劃結(jié)束后，管理委員會(huì)將項(xiàng)目指派給項(xiàng)目經(jīng)理，項(xiàng)目經(jīng)理制定自

27、己負(fù)責(zé)項(xiàng)目的項(xiàng)目計(jì)劃，并根據(jù)具體情況優(yōu)化配置人員和多個(gè)項(xiàng)目的起止時(shí)間。首先根據(jù)設(shè)計(jì)流水線確定項(xiàng)目人員如圖4-6（a）所示，同時(shí)項(xiàng)目經(jīng)理需要對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)進(jìn)行分解，任務(wù)分解的好壞可以應(yīng)用系統(tǒng)的模式生成模塊中的分析功能對(duì)項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)過(guò)程要素進(jìn)行分析，以判斷過(guò)程分解是否需要修改。在進(jìn)行完設(shè)計(jì)過(guò)程的分解后，通過(guò)系統(tǒng)生成或定義各能力需求矩陣、人員能力矩陣，最后生成調(diào)度優(yōu)化結(jié)果。如圖4-6（b）所示為某企業(yè)三個(gè)車(chē)型的項(xiàng)目?jī)?yōu)化調(diào)度結(jié)果，通過(guò)此結(jié)果項(xiàng)目經(jīng)理可以在企業(yè)PLM系統(tǒng)中建立甘特圖以管理和監(jiān)控項(xiàng)目實(shí)施（圖4-6（c）。項(xiàng)目規(guī)劃完成后，項(xiàng)目經(jīng)理發(fā)布項(xiàng)目計(jì)劃，項(xiàng)目開(kāi)始實(shí)施。設(shè)計(jì)工程師通過(guò)登錄B/S客戶端，可以查看本人當(dāng)前需要完成的工作任務(wù)、要提交的交付物、可供參考的數(shù)據(jù)庫(kù)等，如圖4-7所示。圖4-7 工