1. 研究目的与意义（文献综述）

1.选题的目的、意义及国内外研究现状

1.1选题的目的

在目前市场经济形势下，提高生产效率是所有制造企业的主要任务，为此，制造企业必须利用有限的制造资源实现最大的生产率来提高自身竞争优势，以求得长远发展；制造企业三个主要的制造资源是机器、物料和操作人员。到目前为止，已有很多学者对机器的调度问题即车间生产调度问题做了广泛研究，物料管理方面的研究也有很多；而对于车间操作人员的合理分配问题也是另一个需要研究的重要领域，特别是对于车间机器和设备比较廉价的劳动密集型制造企业，操作人员工资是其生产成本的主要构成部分。同时，操作人员的供应如果不能满足需求，会严重制约企业的发展。因此，如何对有限的车间操作人员进行优化配置是所有制造企业必须解决的重大课题。该软件在辅助员工公正平稳完成值班和轮岗服务调度工作的基础上，尽量让每个员工发挥其能力，让管理人员能分析员工工作效率，为对员工的工作技巧、方法、态度等车间专项培训和为管理提供相关数据支持决策分析。形成高效、灵活、柔性的车间人力资源管理，提升促进机加工车间的发展，使公司朝着信息化、网络化、现代化目标迈进。

2. 研究的基本内容与方案

2.研究的基本内容、目标和技术方案

2.1研究的基本内容

1.根据某一减速箱制造车间流水线上工序、机床和岗位等的实际情况，对该车间的生产、采购、销售、管理等岗位进行具体的数据库建立，建立管理该车间的静动态数据库及其软件管理模块。

2.根据全体车间人员（包括线上工人、采购人员、销售人员、管理人员）信息和各种外在具体情况条件、约束，做好生产线人员和非生产线人员（采购、销售、管理人员）自动排班，实现车间全体人员积极有效地工作。

2.2研究目标

车间全体员工管理系统和自动排班系统主要用于管理生产线的工作流和对全体员工进行高效分配管理与排班布置。通过本系统可以达到以下目标：

1.车间管理人员可以登录系统对线上员工和其他员工(采购人员、销售人员、管理人员)进行两班制日或者周自动排班。排班时可根据实际情况选择适合的排班规则。

2.车间管理人员可以登录系统查询车间所有岗位的排班情况，以及各个员工（包括线上工人、采购人员、销售人员、管理人员）的个人排班情况。员工也可以登录系统查询各自的工作表。

3.车间管理人员根据各员工技能水平合理安排其工作中同时兼职的岗位，合理分配员工能力，降低企业成本。

4.该系统要考虑到每位员工的个人需求，例如张三年龄较大，不能上晚班;李四周三上午不能排班等。

2.3研究技术方案

1.设计流程图

2.数据库的建立及人员排班软件设计方案

机械制造车间的人员排班与一般的企业工厂排班，它有着自己的一些独有特点，软件设计要明确排班的主体，需要考虑的因素、排班的特殊限制条件、排班的具体过程，依据各个数据库之间的关系，建立模型。

下面简述人员排班的设计方案

（1）首先通过软件窗体显示出车间人员信息表，可依据实际情况的要排工序再从车间信息表中选出预备排班的人员。

数据库1

序号	工号	姓名	车间	工种	管理工序	个人需求
...	...	...	...	...	...	...

表1 车间人员信息表（包括多技能和单技能员工信息）

数据库2

序号	岗位	所属车间	工作时间	...
...	...	...	...	...

表2 岗位信息表

数据库3

序号	工号	预排人员	车	铣	钻孔	镗孔	扩孔	抛光	...
...	...	...	...	...	...	...	...	...	...

表3 机床与人员对应表

数据库4

序号	机床名	工序1	工序2	工序3	工序4	工序5	...
...	...	...	...	...	...	...	...

表4 机床与工序对应表

数据库5

岗位	工序1	工序2	工序3	工序4	工序5	...
...	...	...	...	...	...	...

表5 岗位与工序对应表

（2）接着调用数据库信息，生成日（周）排班加工时间表，具体如下：

序号	机床名	日计划加工时间（h）	昨日剩余加工时间（h）	日计划排班加工总时间（h）	日实际加工时间（h）	日剩余加工时间（h）
...	...	...	...	...	...	...

表6 日排班加工时间表

序号	机床名	周计划加工时间（h）	上周剩余加工时间（h）	周计划排班总时间（h）	周实际加工时间（h）	周剩余加工时间（h）
...	...	...	...	...	...	...

表7 周排班加工时间表

（3）约束数据库的建立

数据库6

序号	1	2
约束内容	日计划时间小于4小时不排班	日计划时间小于8小时不排班

表8 是否排班约束分类表

数据库7：员工周额定工作时间约束表

序号	工号	姓名	额定时间（h）	完成率要求（%）
...	...	...	...	...

表9 员工周额定工作时间约束表

数据库8

序号	1	2	3	4
规则	每位员工每天优先在同一岗位排两班	每位员工每天排一班	按员工周任务完成量优先排班	周末不排班
序号	5	6	7	8
规则	周末同一岗位轮休	按同一工种的顺序排班	按同一工种的特定顺序排班	按同一工种的优先顺序排班

表10 排班规则库

数据库9

序号	工号	姓名	额定时间（h）	完成率（%）
...	...	...	...	...

表11 员工周实际工作完成率

（4）数据库间联系

（5）排班算法

A.线上人员排班算法（两班制）

以“日排班”命令按钮为例，过程如下：

Step1:首先选定排班规则表(表10)，进行排班，执行Step2，开始执行循环体。

Step2：For i=1时（i表示对应的岗位数），先在岗位信息数据库（表2）中找到第一个岗位（岗位1），再据此岗位1，经过以下推算：岗位1→工序（1,2,....）→机床(1,2,...)→员工(1,2,...) ，找到岗位对应员工J。

Step3：ForJ=1，再检查员工周额定工作时间约束表（表19），满足则排班，不满足则选择下一个员工。

Step4.检查车间人员信息表（表1），检查员工个人特殊需求，满足则排班，不满足则选择下一个员工。

Step5.检查是否排班约束分类表（表8）,满足则排班，不满足则选择下一个员工依此循环，经此步骤，将人员加入排班表。

Step6.For i=2(3,4,...，n)时，找到岗位2（3,4,...，n）,重复上述步骤。直到最后一个岗位n排班完成，循环结束，最终排班表也就完成。

B.其他人员排班算法

其他人员（采购人员、销售人员、管理人员）算法比较简单，以管理人员为例。假如机加工车间的管理人员人数为n,而每天所需值班的人数为m（m≤n），则将n个人随机排序，m个人循环排班。若有特殊约束，则先将有约束的先排或者不排，其他人员再循环排班。

C．同理，排好周排班，做好记录工作，进行下一周排班时如无特殊需求，直接引用上周排班，以此类推进行月排班。

（6）总结：本方案的思路是首先大致选定要排人员，表6和表7来确定工作时间，然后再限定条件的影响，最终可得到较为理想的人员排班表。

（7）排班表

序号	岗位	周一	周二	周三	周四	周五	周六	周日
...	...	...	...	...	...	...	...	...

表12 排班表

本次课程设计是在刘小磊学长基础上所做，引用了一部分排班思路，例如：单技能人员排班、车间其他人员排班等，并在其基础上进行创新，创新点有：

1.建立了多规则库，系统管理人员可以根据实际情况选择规则进行排班；

2.考虑了多技能人员排班情况；

3.增加了排班数据引用、调取功能，大大减轻系统排班人员的工作量；

4.考虑到了每位员工的个人特殊需求，比如员工甲周四不能排班；

综上所述，此排班系统尽量以具体减速箱企业为原型，考虑其生产过程中实际情况，排班方便、灵活、人性化，既能满足企业排班需求，提高企业效益，也能关注到每位员工工作过程中的实际情况，为企业在新时代的竞争潮流中发展发挥更大作用。

3.某一减速箱生产线布置设计

3.1减速箱箱体的工艺分析

零件加工时定位基准的选择与工艺过程的制定是密切相关的，定位基准的选择对于加工来说至关重要，是保障产品合格率的基础，所以再加工的过程中遵守以下基本原则：

1. 先基准面后其它--先选择加工表面加工作为精基准，然后将加工的精基准为定位基准，随后再加工其他表面。

2. 先粗后精--先安排各表面进行粗加工，然后安排进行精加工

3. 先主后次—主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。这些表面是决定零件质量的主要因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在确定加工顺序时，要首先考虑加工主要表面的工序安排，以保证主要表面的加工精度。在安排好主要表面加工顺序后，常常从加工的方便与经济角度，安排次要表明的加工。

4. 先面后孔—这主要是指箱体和支架类的加工而言。一般这类零件上既有表面又有孔，这时应先将装配基准平面加工出来，再以这个平面为基准加工孔。

因此减速箱箱体的加工按照上述原则有如下加工方案：

粗铣，精铣底面--粗铣，精铣顶面--粗镗，半精镗，精镗#8709;47mm的孔--粗铣，精铣底面宽为20mm的凸台--钻铰#8709;8mm的孔--粗铣，半精铣凸台--粗铣，半精铣凸台--粗镗#8709;40mm的孔--粗镗#8709;35mm的孔--半精镗#8709;40mm的孔--半精镗#8709;35mm的孔--精镗#8709;40mm的孔--精镗#8709;35mm的孔--钻#8709;9/14mm的孔--攻M5的螺纹--去毛刺--清洗--检验

表13减速箱箱体加工车间设备清单

3.2平行机床布局优化原理

3.2.1双排机床布局优化模型

在双排机床布局优化模型中，设备线形的布置在两行内，工件在行内和行间流动，下面对双排设备布局建立线性布局数学模型，然后利用VB语言编程进行算法的优化求解。

对于这种离散的制造单元，传统的布局方法是运用二次分配问题模型，已知有n个布局实体和n个布局位置，以及这n个布局位置之间的单位工件物料运输费用和n个布局实体之间的物流大小，如何将这些布局实体分配到合适的布局位置上，使总的生产物料运输费用最小。布局单元的二次分配是一个多目标优化问题，即需要同时考虑运距、运量等多方面因素。因此在进行最后的决策前，我们应做好如下准备工作：

1.把离散制造单元的车间场地用正交网格划分，用位置坐标（,）表示可能存在的机床设备，并假定每个机床设备的面积大小一样，这样就可以规定物料运动的线路，离散制造单元布局实体的数学模型计算示意图如图2.3所示。

2.构造单元的距离矩阵。根据不同输送设备运行的需要，两点之间的距离可以采用折线距离，从而得到系统的距离矩阵。

给出相应的运输工具和单位距离、单位物流量的费用，物流最小的位置规划目标函数可表示为：

其中： (x)：总物流费用目标函数；

：机床i和机床j之间单位距离物流费用

：机床i和机床j之间移动次数

3. 研究计划与安排

时间	任务安排
1-2周	文献调研，查阅资料，熟悉题目
3-4周	开题报告
5 周	外文翻译
6-7周	总体方案设计
8-13周	详细设计
14周	撰写论文
15周	答辩

4. 参考文献（12篇以上）

[1]杨红涛.基于solidworks的数字车间系统初步开发[j].机械制造,2007.

[2]min h, shin d. simultaneous formation of machine and human cells in group technology: a multiple objective approach[j]. the international journal of production research, 1993, 31(10): 2307-2318.

[3]askin r g, huang y. forming effective worker teams for cellular manufacturing[j]. international journal of production research, 2001, 39(11): 2431-2451.