嬰兒培養(yǎng)箱裝配流水線仿真設(shè)計

【作者】柯滬琦，胡曉勇,，葛霞，胡燕海，陳再宏

1 寧波戴維醫(yī)療器械股份有限公司，寧波市，315712

2 寧波大學(xué)機械工程與力學(xué)學(xué)院，寧波市，315211

嬰兒培養(yǎng)箱裝配流水線仿真設(shè)計

【作者】柯滬琦1，胡曉勇1,2，葛霞2，胡燕海2，陳再宏1

1 寧波戴維醫(yī)療器械股份有限公司，寧波市，315712

2 寧波大學(xué)機械工程與力學(xué)學(xué)院，寧波市，315211

該文針對A公司嬰兒培養(yǎng)箱產(chǎn)品裝配的現(xiàn)狀，應(yīng)用時間研究等基礎(chǔ)工業(yè)工程手段進行生產(chǎn)流水線的分析與設(shè)計，并通過仿真軟件Flexsim進行流水線的建模仿真，對比仿真的結(jié)果和實際數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)流水線存在的問題，對其進行優(yōu)化處理，得到高效率的流水線設(shè)計方案。

流水線設(shè)計；嬰兒培養(yǎng)箱裝配；Flexsim建模；優(yōu)化

0　引言

從福特使用流水線生產(chǎn)，到許多大型制造企業(yè)通過使用流水線生產(chǎn)方式來提高生產(chǎn)效率都很好地驗證了流水線生產(chǎn)在企業(yè)發(fā)展中的重要性。在流水線設(shè)計優(yōu)化中，計算機仿真是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。通過仿真可以解決實際生產(chǎn)中的諸多問題，降低企業(yè)的成本。為此越來越多的企業(yè)使用仿真軟件來模擬實際生產(chǎn)，使得仿真軟件得到了廣泛應(yīng)用。徐芳[1]在涂裝流水線設(shè)計及仿真優(yōu)化問題中對設(shè)計的方案采用AuT°M°d仿真軟件進行流水線仿真，有效地解決了涂裝流水線出現(xiàn)的問題；寶斯琴塔娜[2]根據(jù)生產(chǎn)物流的特點及其仿真技術(shù)的功能，利用Flexsim軟件對流水線生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化的方法，成功優(yōu)化一個工廠四條流水線；田雙[3]以某重工業(yè)履帶挖掘機裝配線設(shè)計為基礎(chǔ)，規(guī)劃裝配車間的平面布局圖，運用Simi°仿真軟件研究設(shè)計了挖掘機裝配流水線模型，不僅提高了生產(chǎn)效率，也提高了車間管理效率。

針對嬰兒培養(yǎng)箱的裝配流水線設(shè)計問題，本文將通過仿真軟件進行仿真與優(yōu)化，為制造型企業(yè)裝配流水線設(shè)計提供依據(jù)。

1　問題描述

通過對A公司嬰兒培養(yǎng)箱產(chǎn)品裝配過程進行觀察，發(fā)現(xiàn)目前還是純手工裝配，生產(chǎn)效率低，并且裝配車間布局分布不合理，裝配過程中浪費太多，員工工作效率低下。針對這些問題，結(jié)合目前大多數(shù)制造企業(yè)的生產(chǎn)方式，決定針對嬰兒培養(yǎng)箱產(chǎn)品進行生產(chǎn)流水線設(shè)計，劃分工位，并通過仿真軟件Flexsim對設(shè)計的流水線進行優(yōu)化處理。

2　流水線設(shè)計

本文在設(shè)計流水線時充分研究流水線生產(chǎn)的各個要素，對裝配過程進行仔細分析，以達到合理設(shè)計的要求。

2.1裝配過程分析

本文以YP-90A嬰兒培養(yǎng)箱為例進行流水線設(shè)計，其產(chǎn)品主要由輸液架、恒溫室、控溫箱、手搖床機構(gòu)以及I型機座5大部件組成。裝配流程如圖1所示。

2.2工位劃分

對產(chǎn)品每個部件的每道工序進行裝配工序時間的測定，根據(jù)每一部分的裝配順序及所需時間繪制各部件的裝配流程，如圖2～圖6，圖中工序上數(shù)字表示完成該工序所需的操作時間。

圖1　YP-90A嬰兒培養(yǎng)箱裝配流程圖Fig.1 Assembly fl°wchart °f YP-90A infant incubat°r

圖2　I型機座裝配流程圖Fig.2 Assembly fl°wchart °f type I stand

圖3　恒溫室裝配流程圖Fig.3 Assembly fl°wchart °f baby c°mpartment

圖4　控溫箱裝配流程圖Fig.4 Assembly fl°wchart °f c°ntr°ller

圖5　手搖床裝配流程圖Fig.5 Assembly fl°wchart °f mattress lift mechanism

圖6　整機裝配流程圖Fig.6 Assembly fl°wchart °f the wh°le machine

根據(jù)設(shè)計的裝配流程進行工位劃分，記錄各個工位的人數(shù)和所需時間，然后通過生產(chǎn)線平衡率的計算來判斷流水線是否可行，計算流水線的平衡率B：

式中：ti——完成工序所需的時間；

N ——流水線總?cè)藬?shù)；CT ——流水線節(jié)拍。

計算上述流水線的平衡率為

正常情況下，一條生產(chǎn)線的平衡率應(yīng)大于0.75[4]，可見，本設(shè)計基本符合要求。

3　仿真建模

針對上述流水線運用Flexsim進行仿真優(yōu)化，在Flexsim中發(fā)生器、暫存區(qū)、處理器、合成器分別代表不同的實際工序，繪制仿真模型如圖7所示。

圖7　裝配流水線仿真模型Fig.7 Simulati°n m°del °f the assembly line

根據(jù)企業(yè)的實際工作時間將仿真時間設(shè)定為7 h，運行仿真軟件后，根據(jù)仿真結(jié)果可知成品放置區(qū)的數(shù)量為70臺，也就是說車間一天的生產(chǎn)量可達70臺。其次，可以發(fā)現(xiàn)一些工位的空閑時間較多。計算工位的工作效率得到圖8。從圖8中可以看出各個工位的工作效率低下，生產(chǎn)能力弱，流水線節(jié)拍不平衡。

圖8　工作效率統(tǒng)計圖Fig.8 The statistical figure °f the w°rk efficiency

針對上述問題進行工位調(diào)整，考慮到某些工序可以同時進行操作，將工位上工序數(shù)目進行優(yōu)化，使得各個工位操作時間趨于平衡，得到優(yōu)化后的工位劃分如表1所示。

表1　優(yōu)化后的流水線工位Tab.1 The °ptimized assembly line stati°n

圖9　優(yōu)化后工作效率統(tǒng)計圖Fig.9 The °ptimized statistical figure °f the w°rk efficiency

從表1中可以看出優(yōu)化后的流水線瓶頸時間為266 s，根據(jù)優(yōu)化后劃分的工位進行模擬仿真，分析模擬仿真后輸出結(jié)果得到：運行相同的時間輸出產(chǎn)品的數(shù)量由原來的70臺增加至91臺。根據(jù)輸出結(jié)果計算工位的工作效率，得到圖9，可以看出所有工位的工作效率都得到了提高，并且工作效率都大于0.8，大大提高了生產(chǎn)率。

4　結(jié)論

本文首先通過了解裝配車間嬰兒培養(yǎng)箱產(chǎn)品的裝配過程，重新設(shè)計裝配流程，再考慮裝配流水線的仿真設(shè)計。在流水線設(shè)計的過程中，針對公司的產(chǎn)品設(shè)計山型流水線，通過對各個部件裝配工序時間的測定劃分工位，并用瓶頸時間作為流水線的生產(chǎn)節(jié)拍。通過分析流水線各項指標(biāo)，人員的工作效率均大于0.75。最后運用仿真軟件對設(shè)計的流水線進行仿真模擬，將流水線設(shè)計過程中的數(shù)據(jù)輸入到仿真軟件中，通過不斷優(yōu)化流水線參數(shù)并進行仿真，最后得到了合理的流水線設(shè)計方案。

[1] 徐芳. 涂裝流水線設(shè)計及仿真優(yōu)化[D]. 天津: 天津大學(xué), 2012.

[2] 寶斯琴塔娜, 陳紅霞, 姜廣君, 等.基于FLEXSIM的流水線生產(chǎn)物流優(yōu)化[J]. 工業(yè)工程與管理, 2008, 13(04): 106-109,125.

[3] 田雙. 履帶挖掘機裝配流水線設(shè)計及仿真[J]. 現(xiàn)代機械, 2012, (6):9-12.

[4] 宋瀟瀟. 面向精益生產(chǎn)的傳送帶式流水線生產(chǎn)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 重慶: 重慶大學(xué), 2010.

Simulation and Design of Infant Incubator Assembly Line

【 Writers 】KE Huqi1, HU Xiaoyong1,2, GE Xia2, HU Yanhai2, CHEN Zaihong1
1 Ningbo David Medical Device Co. Ltd., Ningbo, 315712
2 College of Mechanical Engineering and Mechanics, Ningbo University, Ningbo, 315211

【 Abstract 】According to current assembly situation of infant incubator in company A, basic industrial engineering means such as time study was used to analyze the actual products assembly production and an assembly line was designed. The assembly line was modeled and simulated with software Flexsim. The problem of the assembly line was found by comparing simulation result and actual data, then through optimization to obtain high efficiency assembly line.

assembly line design, infant incubator assembly, Flexsim simulation, optimization

TP278

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.06.009

1671-7104(2015)06-0421-02

2015-06-03

寧波市重大科技專項項目(2015C110033)

胡燕海，E-mail: huyanhai@nbu.edu.cn