本文是一篇工程论文，本论文的创新之处有：可为同类型汽车企业发动机半自动化装配线的优化提供经验和参考；运用Flexsim软件对EG装配线进行仿真模拟，验证了优化方案的效果；构建发动机装配线第三类平衡模型并应用遗传模拟退火算法进行求解，丰富了汽车发动机装配线优化的研究方法，为制造业车间装配线优化提供新思路。
第1章绪论
1.1研究背景
制造业作为实体经济的重要组成部分，是国家硬实力的核心，一定程度上代表了一个国家的经济发展水平。改革开放后，我国的生产制造技术取得了长足的进步，但与世界上实力最强的制造大国相比仍存在着较大的差距。党的二十大报告指出，要推动制造业高端化、智能化、绿色化，这将为我国制造业的高质量发展指明方向，从“中国制造”转向““中国创造”和“中国智造”。制造企业必须抛弃原有的“高投入、高消耗”的发展模式，紧扣高质量发展的要求，推进质量变革、效率变革、动力变革，即通过使用合理的方法，在确保产品质量的前提下，有效地提升生产效率、提高消费者的满意度，从而稳固市场地位。基于此，近些年国内不少企业开始从国外引进工业工程相关理论应用于生产线的优化，通过改善瓶颈工序、优化现场管理等方式达到“降本增效”的目的。在汽车发动机生产中，涉及到各种类型的零部件，其装配过程直接关系到发动机的产品质量，这就要求汽车发动机制造企业更加关注生产过程中装配线的优化。在这样的背景下，研究如何在发动机生产装配过程中通过对装配线的优化实现产能的提升来更好的满足用户需求对于公司有着重要意义。
F公司是一家集发动机生产、组装、技术服务于一体的综合性公司，于2018年成立，目前公司的生产规模一直不断扩大，生产管理效率也随之下降，根据客户的反馈，产品经常出现无法按时交货的情况，且产品质量水平大不如前。在对F公司汽车发动机生产线进行调研后发现，该公司动力项目共分为机加与装试两个车间，其中的机加车间已实现高度标准化与自动化，生产问题主要集中于装试车间的半自动化装配线上，因此，本文重点对装试车间中的装配线进行分析研究，综合采用多种工业工程理论与方法、装配线平衡理论及仿真模拟技术对F公司汽车发动机装配线进行优化，在保证公司产品质量的同时有效改善公司装配线平衡，提升产能，让公司在市场上拥有更强的竞争力。
1.2研究目的及意义
1.2.1研究目的
在全球制造业面临的竞争越来越激烈的同时，F公司还背负着现有产能难以满足市场需求的巨大压力。因此，本文以F公司EG发动机装配线的优化为研究对象，期望通过对F公司EG发动机装配线的实际生产现状进行调查研究，利用工业工程与装配线平衡相关理论方法结合仿真模拟技术设计出装配线优化方案，实现F公司EG发动机装配线各个工作站协调生产、车间布局合理化及现场管理水平提升，达到提高生产效率、缩短交货周期、满足市场需求及提升市场竞争力的目标。
1.2.2研究意义
1.理论意义
目前装配线在我国制造业的批量生产中已成为一种不可或缺的作业方式，如果不对装配线进行重点关注，不仅可能会浪费物料、时间及人力资源，还容易引发忙闲不均的现象，造成生产效率低下，生产成本相对较高的问题，所以研究装配线的优化对于制造业企业是十分必要的。本文以装配线平衡理论和遗传模拟退火算法相结合来求解最小化工作站数目，并从布局优化、现场管理优化多个角度来进行装配线的优化，能够为装配线的优化研究提供方法借鉴，因此本研究具有重要的理论意义。
2.实践意义
通过对F公司EG发动机装配线的优化研究，主要有以下的实践意义：
（1）通过充分利用工业工程理论、装配线平衡理论及仿真模拟技术对F公司EG发动机装配线进行优化研究，减少瓶颈工作站的作业浪费、最小化工作站数目以提高装配线平衡率，实现降本增效、填补产能缺口，从而提升公司竞争力。
（2）通过对F公司EG发动机装配线的优化，可以给公司其它装配线的优化提供参考。
（3）同行业的其他企业面临相似问题时，本论文在一定程度上可以提供有效的参考和思路上的借鉴。
第2章F公司EG发动机装配线现状及存在的问题
2.1 F公司概况
2.1.1公司简介
F公司隶属于F科技有限公司，于2018年6月成立，集研发、生产、销售于一体，拥有独立的设计、试制、生产基地，产品主要聚焦1.5-3.0L汽、柴油机，均达到国6b排放水平，形成了EG、EC、ED、EB、EN、EZ六大发动机平台。为扩大市场份额，F公司在保定、上海设立了研发中心，在国内其他8个地区建立了生产基地，此外，公司在全球多地布局，“入围”泰国、“落子”俄罗斯，已形成国际化生产布局，在行业内处于引领地位。目前，F公司的市场需求量仍在不断增加，现有的生产能力亟待提高以提升客户满意度，增强公司的竞争力。
基于此，对该公司的生产现场进行实地调研，发现公司的机加车间基本已实现全自动化，但其装试车间的装配线为半自动装配，存在较多的问题。因此本文选取公司最具有代表性的EG产品装配线作为研究对象，多次与班长、工人进行沟通，真实了解生产情况，据此总结关于EG产品装配线的生产现状和存在的问题。
2.1.2公司组织结构
图2-1为F公司组织结构图。如图所示，公司由董事长、总经理以及制造部、人力资源部、综合管理部、品质技术部、生管物流部、财务部六大部门构成，每个部门又有下设的科室。F公司的业务决策是由各有关部门共同参与的，其中，总经理主要负责公司的长远发展战略决策，并对各部门的工作进行监督和协调。
2.2 EG发动机装配线现状
2.2.1装配线生产工作站现状
EG装配线主要负责4G15F型号汽油机线体装配，简称EG发动机，优化前共包含27个工作站，39道工序。发动机装配线分为两条，第一条主要负责发动机气缸部分的装配，包括安装曲轴、安装活塞连杆、安装机油收集器、装配下缸体、装配机油冷却器、装配油底壳、安装缸盖、装配火花塞总成、装配凸轮轴及轴盖、装VVT相位器和排气链轮、装正时链条和滑板、拆凸轮轴盖、压装气门油封、安装进气门、安装排气门、压装气门弹簧座、合装锁夹、气门密封性检测、机油泵涂胶、装配机油泵螺栓、装配水泵总成及控制阀、装配气缸盖罩共计22道工序，第二条主要负责发动机附件组件的装配，包括安装凸轮轴相位传感器、装配节温器组件、装配飞轮总成、胶管分装、安装减震皮带轮、装进气歧管、装排气歧管、装EGR冷却器组件、装EGR传感器、装节气门、卡紧EGR进出水管组件、装线束支架、装EGR进气波纹管组件、装隔热罩及支架、总成试漏、发动机总成下线、发动机最终检查共计17道工序。
2.2.2装配线工位布局现状
F公司EG装试车间建筑面积约1200平方米，如图2-3所示，气缸装配线和附件装配线线体布局均为直线型且相互平行，位于车间的中心区域。除线体外还划分了热试区、维修区、暂存区、清洗区、办公区、货架等多个区域，由物流通道相互连接。其中，热试区主要是将装配好的发动机运送至测试台上进行动力运转试验并检验机油压力是否正常；维修区是对机器进行维修和保养的场所；暂存区主要用于放置生产计划临时调整后需要暂停生产的在产品以及生产过程中的质量可疑品；清洗区主要进行料车和劳保设备的清洁工作；办公区主要负责生产车间的行政工作；货架用于放置各类生产材料。线体的工位布局图如图2-4所示，两条直线型装配线传达方向一致，每个工位由一个工人负责生产，工位间隔为2米。
第3章 F公司EG发动机装配线优化方案设计 .................... 20
3.1 EG发动机装配线优化方案规划 ..................... 20
3.1.1 设计原则 ...................... 20
3.1.2 设计目标 ....................... 20
第4章 F公司EG发动机装配线优化方案实施 ................. 39
4.1 EG发动机装配线生产工作站优化方案实施 .................... 39
4.1.1 瓶颈工作站优化方案实施 .................... 39
4.1.2 最小化工作站数目优化方案实施 ............... 42
第5章 F公司EG发动机装配线优化效果评价及保障措施 .............. 57
5.1 EG发动机装配线优化效果评价 ..................... 57
5.1.1 装配线平衡率提高 .............................. 57
5.1.2 产能提升对比 ....................... 58
第5章F公司EG发动机装配线优化效果评价及保障措施
5.1 EG发动机装配线优化效果评价
5.1.1装配线平衡率提高
改善前，EG产品装配线的作业总时间为1599.05秒，耗时最长的瓶颈工作站25工时为78.04秒，总的工作站数量为27个。改善后，EG产品装配线的作业总时间为1580.05秒，瓶颈工作站25的工时改善为72.15秒，总的工作站数量为25个，由此可以计算出优化前后的平衡率。
优化前平衡率：P前=1599.05/(27*78.04)=75.89%
优化后平衡率：P后=1580.05/(25*72.15)=87.60%
为使优化效果更直观，绘制优化前后对比图如图5-1所示：
结论
在竞争日趋激烈的汽车制造行业中，通过优化装配线来提高生产能力，已经成为企业提升竞争力的一个重要途径。本文根据国内外有关装配线优化的相关理论，以F公司EG汽车发动机装配线为例，通过对发动机装配线的现状进行调研和分析，找出了装配线中存在的问题，并根据实际情况，给出了相应的优化方案，使EG装配线的平衡率提升11.7%，月产能提升13.68%，既能满足市场需求，又为F公司后续的装配线或其他公司发动机装配线优化提供了参考和引导作用。本文具体研究内容如
