汽車裝配線平衡方法的研究及其應(yīng)用

沙俊汀++張宇

摘 要：本文從概述汽車裝配線平衡出發(fā)，分析了汽車裝配線平衡優(yōu)化的價(jià)值和意義，重點(diǎn)探討了主要的汽車裝配線平衡方法，以期對汽車裝配線平衡方法的研究及其應(yīng)用提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：汽車裝配線；平衡方法；應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)作為制造業(yè)中的典型產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平通常是整個制造行業(yè)乃至整個國家工業(yè)綜合實(shí)力的代表。各大汽車廠商之間的競爭也日趨激烈，在這個局面下，如何提升汽車的生產(chǎn)質(zhì)量和效率已經(jīng)成為其市場競爭能力的主要研究對象。在這個背景下，研究汽車裝配線平衡方法的研究及其應(yīng)用的諸多問題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、汽車裝配線平衡概述

裝配線的平衡問題，實(shí)質(zhì)上就是力圖將所要裝配的任務(wù)盡可能均衡地分配到一定數(shù)量的工作站上，實(shí)現(xiàn)讓裝配線上的每個工作站都處于繁忙狀態(tài)的同時(shí)，保持秩序和裝配質(zhì)量，盡量避免出現(xiàn)工作站空余的現(xiàn)象，以促使汽車裝配線的高效率運(yùn)行，提升工作效率，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的提升。除此之外，在進(jìn)行各項(xiàng)任務(wù)分配時(shí)，工作人員必須做到裝配工藝所決定的所有任務(wù)之間的先后關(guān)系的滿足，因?yàn)檫@些任務(wù)之間存在著次序上的互相約束關(guān)系。這也給裝配線的平衡問題帶來更多的復(fù)雜因素。

裝配線的平衡問題中，具體可以分為以下三大類。首先，是在既定的生產(chǎn)節(jié)拍下，也就是裝配線上出來成品的時(shí)間間隔大致保持相同的情況下，在滿足作業(yè)元素的優(yōu)先關(guān)系和具體的生產(chǎn)線規(guī)劃約束的前提下，對得到的所需的最少工位數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)然，這類問題主要適合的裝配線平衡分析是有具體產(chǎn)量規(guī)劃目標(biāo)的汽車裝配線。其次，是給定工位數(shù)，也就是給定裝配工人在裝配線上的工作位置的條件下，在滿足作業(yè)元素的優(yōu)先關(guān)系和具體的生產(chǎn)線規(guī)劃約束的前提下，對所需要的最小裝配線生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行優(yōu)化，這類問題主要解決對舊產(chǎn)品的裝配線進(jìn)行改造或者受到廠房的空間限制的情況下，實(shí)現(xiàn)的汽車裝配線平衡優(yōu)化。最后，隨著汽車裝配線平衡優(yōu)化研究的不斷深入和發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的背景下，以人為本觀念的越來越滲透，一個新的汽車裝配線平衡優(yōu)化問題目標(biāo)出現(xiàn)，那就是工位的作業(yè)任務(wù)均衡分配問題。

二、汽車裝配線平衡優(yōu)化的價(jià)值和意義

汽車裝配線的平衡問題會對裝配線的效率產(chǎn)生直接的影響，也會對汽車產(chǎn)成品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。在工作人員進(jìn)行合理的作業(yè)編排和科學(xué)管理的基礎(chǔ)上，能對裝配線上的各個工作站的負(fù)荷進(jìn)行均衡，促使裝配線能達(dá)到平衡、均勻和流暢的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)減小生產(chǎn)線節(jié)拍和工位數(shù)、降低生產(chǎn)線投資、提升物流效率、消除工位瓶頸、提升產(chǎn)成品質(zhì)量、提升生產(chǎn)資源的綜合配置效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)凈利潤提升的作用。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)汽車裝配線平衡優(yōu)化，能給予工人適當(dāng)?shù)墓礁?，?shí)現(xiàn)雇員關(guān)系的改善，形成良性競爭，調(diào)動工人參與團(tuán)體合作的積極性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。

從我國目前的汽車裝配線平衡優(yōu)化實(shí)踐來看，裝配線的平衡率處于較低水平，裝配線中各個工作站的作業(yè)時(shí)間不均衡，造成勞動力和設(shè)備生產(chǎn)能力的嚴(yán)重浪費(fèi)。所以，對汽車裝配線平衡方法進(jìn)行深入研究，對于降低生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)效率、有效配置資源、緩和資源缺乏問題具有重要的意義和價(jià)值。

三、主要的汽車裝配線平衡方法

（一）利用DELMIA系統(tǒng)分析裝配工藝

在進(jìn)行汽車裝配線平衡優(yōu)化的過程中，工作人員首先應(yīng)該進(jìn)行作業(yè)元素之間的先后約束關(guān)系分析，進(jìn)行次序的排列和選擇。這就需要通過裝配工藝的分析來解決。DELMIA是達(dá)索公司開發(fā)的一套基于“數(shù)字化工廠”概念的軟件，設(shè)計(jì)目的是爭取實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的工藝信息開展協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的管理。

（二）利用遺傳算珠法進(jìn)行汽車裝配線平衡優(yōu)化

遺傳算法是對達(dá)爾文生物進(jìn)化論中關(guān)于自然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理內(nèi)容的生物進(jìn)化過程進(jìn)行模擬的一種模型，從本質(zhì)上說，它是一種利用自然進(jìn)化過程的模擬，來進(jìn)行最優(yōu)解的方法搜索的方法。近些年來，遺傳算珠法被廣泛應(yīng)用于組合優(yōu)化、自適應(yīng)控制和西安好處理等研究領(lǐng)域，并且取得了一系列的研究成果。其中，因?yàn)檫z傳算珠法在解決組合優(yōu)化問題方面有著不可忽視的巨大優(yōu)勢，所以可以被援引到汽車裝配線平衡問題的解決中。

遺傳算珠方法因?yàn)榫邆湟韵聨讉€優(yōu)勢，所以在汽車裝配線平衡工作中能發(fā)揮重要的作用。首先，因?yàn)檫@種方法能夠從群體開始搜索，進(jìn)行各個個體之間的比較，所以具備潛在的并行性，搜索的覆蓋面廣、效率較高。其次，這種辦法能夠?qū)θ后w中的多個個體進(jìn)行同時(shí)處理，能對汽車裝配線平衡過程中的多個解進(jìn)行評估工作，能顯著增加局部最優(yōu)解的概率。再次，這種方法具有很強(qiáng)的魯棒性，也就是說，解的質(zhì)量對搜索過程和問題的復(fù)雜程度的依賴性并不高。最后，因?yàn)檫@種方法下，約束條件處理更加方便簡潔，可以幫助汽車裝配線平衡設(shè)計(jì)中可能發(fā)生的各個因素。

但是，雖然遺傳算珠法在進(jìn)行汽車裝配線平衡方法研究中有著如此多的優(yōu)勢，但是因?yàn)樵诘鷷r(shí)采用概率機(jī)制，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，所以，全局最優(yōu)的結(jié)果也不一定能實(shí)現(xiàn)。

四、總結(jié)

對于汽車裝配線平衡問題進(jìn)行充分的分析，是各類汽車正式量產(chǎn)之前需要開展的重要的研究工作。因?yàn)樗粌H影響著各類汽車裝配的質(zhì)量，而且對裝配線的布局以及運(yùn)行效率發(fā)揮著重要的作用。本文中提到的兩種方法在汽車裝配線平衡分析方面有著巨大的優(yōu)勢，在研究實(shí)踐中也取得了相當(dāng)?shù)难芯砍晒?，但是其方法本身和與汽車裝配線的平衡問題之間的契合方面仍然存在著不少問題，需要進(jìn)行更進(jìn)一步的優(yōu)化工作，這就需要從業(yè)人員進(jìn)一步的努力。

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