本文是一篇工程硕士论文，本文基于国内外学者对于生产流程优化的研究，立足于XL公司4G15曲轴的生产流程，以期通过生产流程优化缩短4G15曲轴的生产周期，提高4G15曲轴的生产效率，降低4G15曲轴的生产成本，从而达到提高企业市场竞争力、增加企业整体绩效的目的。
第1章 绪论
1.1 研究背景
制造业是国民经济的主体，是科技创新的主战场，是立国之本、兴国之器、强国之基，是国家经济命脉之所系。2020年召开的第十九届中央委员会第五次全体会议中提出，中国目前仍要坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，发展制造业。同时，随着“十四五”规划的提出，制造业高质量发展逐渐成为中国未来的主要发展趋势，特别是推动传统制造企业技术创新将会是重中之重。2022年召开的中国共产党第二十次全国代表大会也明确指出实体经济仍旧是经济增长的核心动力，高质量的制造业代表了更高的实体经济发展水平。事实上，随着中国制造强国战略的实施，以传统制造业技术为主的机械制造企业得到了迅速的发展，目前，中国的机械制造行业已经取得了显著成绩，机械的生产制造水平有了明显提升。然而，由于中国机械制造业起步较晚，现阶段仍存在较多问题需要改善，例如管理制度落后，设计方法落后，专业技术落后等，特别是在核心零部件领域的机械生产还比较落后。因此，对于机械制造相关企业来说，必须要将发展的重点放在提升企业的核心竞争力上，从而达到更高的市场占有率。为此，企业需要对现有的资源进行充分利用，对企业产品生产流程过程中的关键环节，如生产工序流程、生产设备布局、作业人员以及生产现场管理等进行优化升级，从而进一步提升企业自身的市场竞争力，最终在产品高速的更新换代中求得生存和发展。
XL公司是一家传统的机械制造企业，公司主要以发动机曲轴制造为主，在机械制造领域占据重要地位。而近年来，在竞争激烈的市场环境下，当前机械生产的劳动力和原材料成本呈现逐年上升态势，企业现有的生产能力不足与市场需求相匹配。作为发动机的重要零部件，对于曲轴的生产制造已经成为XL公司关注的重点。基于此，XL公司亟需建立完善的生产流程体系，以提高曲轴的生产能力和产出能力，即通过工业工程与管理的相关知识和理念对XL公司进行曲轴的生产质量以及生产流程优化已经成为目前XL公司在经济全球化背景下得以立足的关键。
1.2 研究目的及意义
1.2.1 研究目的
对于产品的制造过程，生产过程是关键，本文以XL公司4G15曲轴的生产流程为例，在充分了解同行业曲轴生产流程的基础上，对XL公司4G15曲轴目前的生产流程进行深入分析，并结合实地调研发现，XL公司4G15曲轴生产过程中生产计划不合理、生产准备时间过长、存在停机时间等问题都会导致该曲轴生产效率的下降。因此，文章聚焦XL公司4G15曲轴的生产流程优化研究，利用工业工程与管理的相关思想和方法尽可能地消除浪费。具体来说，通过Flexsim系统动力学仿真识别生产流程中的瓶颈工序进行生产工序的优化，通过构建数学模型并利用蚁群-模拟退火混合算法求解生产设备的最优布局，通过利用甘特图跟踪分析以及6S管理、定置管理和看板管理等方法进行作业人员和生产现场管理的优化，以期通过对4G15曲轴的生产流程优化研究为XL公司提供一套完善的曲轴生产流程优化方案，进而达到降低产品成本，减少浪费，提高生产效率以及企业效益的目的。
1.2.2 研究意义
（1）理论意义
第一，丰富了生产流程优化的研究领域。目前，生产流程优化的研究领域主要集中在航空、汽车生产制造为代表的大型装备制造企业，而对于像以曲轴等零部件为代表的小批量机械制造企业的研究案例还较为缺乏。文章针对XL公司4G15曲轴的生产流程进行研究，提供了曲轴生产制造企业的生产流程优化的实际案例，进而有利于丰富生产流程优化的研究领域。
第二，丰富了生产流程优化的研究方法。对于生产流程过程中解决生产设备布局优化的问题，国内外学者主要采用遗传算法进行生产设备布局优化的求解，而对于其他算法及其改进算法的方法应用，特别是利用混合算法的研究还比较缺乏。本文在对XL公司4G15曲轴进行整体的生产流程研究的过程中，在生产设备布局优化方面，利用蚁群-模拟退火混合算法求解生产设备布局优化，有利于丰富生产流程优化的研究方法。
第2章 XL公司4G15曲轴生产流程现状及问题分析
2.1 XL公司概况
2.1.1 XL公司简介
XL公司始建于1985年，是一家发动机曲轴生产的专业公司，公司技术先进，分析检测设备齐全，行业中率先通过ISO9001-2000和TS16949:2009质量体系认证。公司现有固定资产1.5亿元，占地面积20000平方米，建筑面积28000平方米。
XL公司通过近30年专业曲轴生产的匠心技术和经验，公司现已拥有曲轴加工检测设备200多台套，铁模覆沙铸造生产线2条，机加工生产线4条。其曲轴生产工艺和检测方法严格执行德国标准，产品主要与德国博客压缩机有限公司、意大利莱富康压缩机有限公司、美国开利压缩机、国内的吉利汽车、力帆汽车等十多家企业配套。同时，XL公司凭借科学严谨的管理，完善的质量体系保证以及优质的售后服务，其曲轴生产制造已经迈上了一个新台阶。
XL公司曲轴产品的型号多种多样，不同型号的曲轴在构造上有细微差别，但其一般结构主要由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端以及后端组成，如下图2-1所示。在XL公司生产的曲轴产品中，4G15曲轴作为XL公司销量最高的曲轴，最具代表性，因此，选择XL公司4G15曲轴作为文章生产流程优化的研究对象。
2.2 XL公司4G15曲轴生产流程现状分析
2.2.1 4G15曲轴生产车间组织结构
4G15曲轴主要在XL公司的G型曲轴生产车间进行生产，车间现有员工300余人，主要包括管理人员30人，车间高级工程师5人，专业技术人员10人，考勤员2人，资料员2人以及质检员20人等等。车间的组织结构如下图2-3所示，对于4G15曲轴来说，车间主任负责4G15曲轴的生产计划排产，设备管理组长、工艺技术组长以及计划调度组长主要负责将车间主任交代的4G15曲轴生产任务进行细分，将自己负责的对应生产任务传达给对应的下级负责人，指挥、协调以及监督各生产环节的顺利进行。各组的下级负责人需要根据组长交代的生产计划任务，合理的进行生产资源的合理分配，各司其职，并调配作业人员完成4G15曲轴生产任务，进而对4G15曲轴生产的安全环境以及产品质量等进行统筹管理。
（1）4G15曲轴来料：检查4G15曲轴毛坯件的工件质量，并按照XL公司4G15曲轴的生产图纸，利用打编号机床为4G15曲轴毛坯件打印编号。
（2）粗加工处理：首先，在机加工中心完成铣两端面钻中心孔、粗车扇形面以及粗车长短轴端，切除扇形面以及长短轴端的加工余量。其次，分别利用多刀半自动车床和半自动仿形车床分别进行粗车主轴颈和粗车连杆轴颈，切除主轴颈和连杆轴颈表面大部分的加工余量。最后，进行粗加工检查。
（3）调质处理：利用曲轴淬火机床进行整体调质，硬度302HB～363HB，抗拉强度980～1180MPa。
（4）半精加工处理：利用卧式数控机床进行精车长短轴端、精车主轴颈及倒角的加工，切削深度及走刀量尽量小，力求达到较精确的粗糙度要求和较高的合格程度。其次，利用数控曲轴内铣机床进行精车连杆轴颈及倒角，以进一步达到4G15曲轴的精度要求。最后，进行半精加工检查。
第3章 XL公司 4G15 曲轴生产流程优化方案设计 ......................... 24
3.1 4G15 曲轴生产流程优化设计的原则和目标 .............................. 24
3.1.1 4G15 曲轴生产流程优化设计的原则 ..................................... 24
3.1.2 4G15 曲轴生产流程优化设计的目标 ..................................... 25
第4章 XL公司 4G15 曲轴生产流程优化方案实施 ......................... 40
4.1 4G15 曲轴生产工序优化 ..................... 40
4.1.1 工序取消 ........................... 40
4.1.2 工序合并 .......................... 41
第5章 XL公司 4G15 曲轴生产流程优化的效果以及保障措施 ..... 56
5.1 4G15 曲轴生产流程优化前后效果对比 ....................... 56
5.1.1 流程程序对比 ............................ 56
5.1.2 生产工时对比 .............................. 60
第5章 XL公司4G15曲轴生产流程优化的效果以及保障措施
5.1 4G15曲轴生产流程优化前后效果对比
5.1.1 流程程序对比
经过生产流程优化，XL公司4G15曲轴的生产工序、生产设备布局、作业人员以及生产现场管理都得到了较大改善，使4G15曲轴的生产效率得到了提升。优化之后，将XL公司4G15曲轴的生产工序进行重新整理，其生产工序数由初始的56道生产工序缩短至46道生产工序，具体的4G15曲轴生产流程程序表如下表5-1所示。
通过实施4G15曲轴的生产流程优化方案，4G15曲轴生产流程优化前后工序数对比如表5-2所示，加工工序由24道缩短至21道，搬运工序由26道缩短至22道，检查工序由5道缩短至2道，分别改善了3道、4道以及3道工序，共改善了
