A企業(yè)多品種混合流水線平衡的研究

陳峰

摘要：本文介紹了多品種流水線平衡的基本概念，闡述了多產(chǎn)品混合流水線平衡的研究思路，研究了多品種混合流水生產(chǎn)線不同產(chǎn)品的投產(chǎn)排序問題，并根據(jù)到A公司實習(xí)，對該公司三種搖臂軸的單一流水線改進，利用FLB對搖臂軸進行混合流水線平衡，得出提高流水線效率的方法。

關(guān)鍵詞：混合流水線FLB產(chǎn)比倒數(shù)法

1緒論

現(xiàn)代流水生產(chǎn)組織方式起源于福特制，Henry Ford1913年創(chuàng)立了汽車工業(yè)的流水生產(chǎn)線，由此揭開了現(xiàn)代化流水生產(chǎn)的序幕，引起了制造業(yè)的一個根本性變革。

流水線平衡及改善是生產(chǎn)管理中一項重要的決策問題，通過合理的作業(yè)編排、科學(xué)管理和永無止境的改善，均衡裝配線負荷，使生產(chǎn)線達到一種平衡、均勻、流暢的狀態(tài)，不僅可以提高生產(chǎn)力；而且可以給工人一種公平感，改善雇員關(guān)系，提高工人的團隊精神，從而調(diào)動員工的積極性，提高勞動生產(chǎn)率。

2混合流水線基本概念

2.1混合流水生產(chǎn)線的定義

混合流水線是多種產(chǎn)品在同一時間同時生產(chǎn)的一種流水線，產(chǎn)品間切換幾乎不涉及工具工裝的變化。

2.2混合流水線平衡問題的基本概念

2.2.1節(jié)拍

流水線的節(jié)拍就是流水線上順序出產(chǎn)兩件相同制品的時間間隔，其計算公式如下：

C=Fe/N （2.1）

其中：C—流水線的節(jié)拍（分/件）；Fe—計劃期內(nèi)有效工作時間（分）；Nm計劃期的產(chǎn)品產(chǎn)量（件）。

2.2.2最小工作地（設(shè)備）數(shù)

在進行工序同期化后，可以根據(jù)新確定的工序時間來計算各道工序的設(shè)備（工作地）需要量，計算其公式：

Smin=[W/C] 其中W=∑tj （2.2）

式中：“‖”表示大于或者等于W/C的最小整數(shù)，—第i道工序所需工作地（設(shè)備數(shù)）；ti—第j道工序單件時間定額。

2.2.3流水線的平衡率

生產(chǎn)線的平衡率（或稱平均負荷系數(shù)）為：E=W/S*C

式中E—流水線負荷率，S—采取平衡措施的流水線工作數(shù)。（2.3）

2.2.4LineBalancing平衡法

FlexibleLineBalancing是一個優(yōu)秀的生產(chǎn)線平衡程序，使用它可以快速、簡便的將任意數(shù)量的工序分配到生產(chǎn)線的工站，以降低人力成本。FlexibleLineBalancing使用計算機來將工作單元分配到工站中。使用這種啟發(fā)式方法經(jīng)過計算機的數(shù)千次運算，直到找到最優(yōu)方案為止

3多品種混合流水線的平衡及排產(chǎn)研究

3.1混合流水生產(chǎn)系統(tǒng)的排產(chǎn)問題

在混合流水線上，由于不同品種產(chǎn)品的工序的作業(yè)時間都不相同，所以生產(chǎn)計劃必須考慮混合流水線上不同種產(chǎn)品的投入順序，即排產(chǎn)問題。實行有節(jié)奏、按比例的混合連續(xù)生產(chǎn)，使品種、產(chǎn)量、工時、設(shè)備負荷達到全面均衡?；旌狭魉a(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計比單一型流水生產(chǎn)系統(tǒng)要復(fù)雜得多，主要問題包括兩個方面的內(nèi)容：

1）流水線的平衡問題（Line Balancing），集中于生產(chǎn)資源的分配方面。

2）投產(chǎn)排序（Scheduling）即排產(chǎn)問題，集中于市場需求的快速響應(yīng)方面。

3.2產(chǎn)比倒數(shù)法

決定好采用何種生產(chǎn)線后，還要考慮產(chǎn)品的投放順序。生產(chǎn)比倒數(shù)法是一種常用方法，其計算過程如下：（1）產(chǎn)品的生產(chǎn)比，并確定一個循環(huán)流程的產(chǎn)量；（2）產(chǎn)比倒數(shù)；（3）算過程的順序逐行從全部品種中選出生產(chǎn)比倒數(shù)；（3）比倒數(shù)值mj，選定后續(xù)品種。

4A公司搖臂軸混流平衡設(shè)計分析

4.1問題描述

該公司搖臂軸產(chǎn)線的作業(yè)單位有打中心孔、鉆通孔、車外圓、粗磨外圓、車端面倒角定全長、去毛刺、鉆油孔、半精磨外圓、精磨外圓、退磁等，其中三種零配件加工的大部分工序相同，但有的地方卻不同，所以為了生產(chǎn)的方便就采用了三條獨立的生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線生產(chǎn)一種產(chǎn)品。

各作業(yè)元素為1鉆通孔、2車外圓、3粗磨外圓、4車端面倒角定長、5銑平面鉆基準孔、6去毛刺、7鉆油孔、8半精磨外圓、9鉸兩端堵塞孔、10精磨外圓，各操作時間依次為：45s、11s、9s、50s、15s、12s、12s、12s、9s、8s。

4.2混合節(jié)拍的確定

在混合流水線上，由于是同時將多種產(chǎn)品混合生產(chǎn)，因此無法確定某一種產(chǎn)品的具體節(jié)拍，只能計算計劃期全部產(chǎn)品的平均節(jié)拍，假設(shè)客戶要求每天要生產(chǎn)的數(shù)量分別為搖臂軸A為200，B為200件，C為100件，每天作業(yè)時間是420min，混合節(jié)拍計算如下：

C混=Fe/（NA+NB+NC）=（420 x60）/（200+200+100）=50.4（s/輛）（4.1）

4.3運用Flexible Line Balancing平衡

將綜合作業(yè)優(yōu)先圖個數(shù)據(jù)輸入軟件表格，并在上述節(jié)拍下得到最小工作站數(shù)為4個，依次為工作站1為1，工作站2為4，工作站3為2、3、6、7，工作站4為5、8、9、10。平衡效率為91.5%，達到流水線平衡。

4.4用產(chǎn)比倒數(shù)法確定混合流水線產(chǎn)品的投放順序

每天生產(chǎn)搖臂軸A 200件、B 200件、C100件，得到最大公約數(shù)d=100，于是生產(chǎn)比，一個循環(huán)流程的產(chǎn)量為2+2+1=5，計總產(chǎn)量需經(jīng)過100個循環(huán)流程才可以完成，生產(chǎn)比倒數(shù)初始值，這樣通過計算最終得出的投產(chǎn)順序是：BACBA，然后可進行下一個循環(huán)投入生產(chǎn)。

4.5混合生產(chǎn)前后的平衡性分析

4.5.1單獨生產(chǎn)線的平衡性

首先分析一下三條獨立生產(chǎn)線的節(jié)拍、工作地數(shù)和生產(chǎn)線平衡率，可以明顯看出三條流水線的平衡率均小于0.85，生產(chǎn)的過程中會出現(xiàn)閑置時間設(shè)備利用率較低，故三條生產(chǎn)線不宜進行連續(xù)生產(chǎn)，設(shè)備的運作還有很大的剩余能力，所以可以使用混合生產(chǎn)線方法來把這三條單獨流水線合并生產(chǎn)。

由A產(chǎn)品、B產(chǎn)品、c產(chǎn)品的流程圖可得其各自的加工時間為：10%、106s、136s，每天產(chǎn)量A 200件、B 200件、C100件，以A產(chǎn)品為代表計算單一流水線節(jié)拍：

總產(chǎn)量：Q=QA+TB/TA×QB+TC/TA×QC=200+106/109×200+136/109x100=518（件）

CA=（420×60）/518=48.6（s/輛）

CB=48.6×106/109=47.3（s/H）

CC=48.6×106/136=60.6（s/輛）

平衡率：El=∑Wi/ci★Si

E1=109/（48.6★3）=0.748

E2=106/（47.3★3）=0.747

E3=136/（60.6★3）=0.748

4.5.2混合生產(chǎn)后的平衡性

使用FLB流水線平衡化后，由上述結(jié)果得流水線的負荷率為91.5%。可以看出，混合生產(chǎn)線比單獨生產(chǎn)線的工作地數(shù)減少了1個，平衡率有了很大的提高，平衡性得到提升，具有科學(xué)實施的可能，因此可以采用混合流水線來生產(chǎn)這三種產(chǎn)品。