基于Flexsim離合器蓋總成裝配線平衡技術(shù)

白俊峰, 魏曉燕

(長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 吉林 長(zhǎng)春 130012)

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基于Flexsim離合器蓋總成裝配線平衡技術(shù)

白俊峰, 魏曉燕*

(長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 吉林 長(zhǎng)春 130012)

結(jié)合觀測(cè)與數(shù)據(jù)記錄，運(yùn)用3D仿真軟件Flexsim建立了離合器蓋總成裝配線平衡仿真模型， 找出裝配線的不合理現(xiàn)象和瓶頸工序。利用人機(jī)工程原理及生產(chǎn)線平衡原理對(duì)裝配線工序進(jìn)行合并、 重組， 增加輔助設(shè)施。經(jīng)Flexsim驗(yàn)證，裝配線平衡率和產(chǎn)能均得到了提高。

Flexsim仿真； 生產(chǎn)線平衡； 離合器蓋總成

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)壓力越來(lái)越大，各企業(yè)為了提高自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，必須更加注重生產(chǎn)效率，因此提出了生產(chǎn)線平衡的概念[1]。

生產(chǎn)線平衡(Line Balance)就是對(duì)生產(chǎn)線的全部工序平均化，調(diào)整作業(yè)負(fù)荷，以使各工位的作業(yè)時(shí)間盡可能相近的技術(shù)手段和方法[2]。其目的是為了使生產(chǎn)線上的閑置時(shí)間最少，提高工人和設(shè)備的利用率，從而提高生產(chǎn)線產(chǎn)量和效率。文中主要通過(guò)指標(biāo)評(píng)價(jià)的方式來(lái)衡量裝配線平衡狀態(tài)。

為了對(duì)實(shí)際裝配線進(jìn)行分析，驗(yàn)證方案的可行性，降低盲目改善所造成的損失。因此采用Flexsim三維仿真軟件[3]，對(duì)車(chē)間裝配線進(jìn)行建模仿真，并能從具體的仿真報(bào)告中分析得到系統(tǒng)各對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)及瓶頸工序，并驗(yàn)證優(yōu)化方案的可行性[4]。

1 研究背景

1.1 企業(yè)現(xiàn)行裝配線分析

根據(jù)實(shí)地調(diào)研結(jié)果，將某公司的DKS型離合器蓋總成裝配線的測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分類(lèi)，做出蓋總成工序工時(shí)表，見(jiàn)表1。

該公司計(jì)劃每天生產(chǎn)DKS型離合器蓋總成800件，采用8 h工作制，除去裝配線工人休息時(shí)間，實(shí)際每班工作時(shí)間為7.5 h。

1.2 改善前仿真分析

根據(jù)A公司車(chē)間布局建立模型,并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如機(jī)床加工時(shí)間、預(yù)置時(shí)間等對(duì)模型中各對(duì)象進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，其布局及改善前仿真結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

圖1 改善前離合器蓋總成裝配線仿真模型

圖2 工位利用率(改善前)

在制品信息(改善前)見(jiàn)表2。

表2 在制品信息(改善前)

由圖2和表2可以看出，改善前由于瓶頸工序的存在和各工序間生產(chǎn)節(jié)拍不均衡，每天裝配線的產(chǎn)量為721件，但是卻有479件在制品?？梢?jiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)庫(kù)存浪費(fèi)嚴(yán)重，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間空閑，因此需要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)意見(jiàn)。

1.3 平衡指標(biāo)評(píng)價(jià)

為了對(duì)生產(chǎn)線平衡進(jìn)行定量分析，引入生產(chǎn)線平衡率(LB)、平衡損失率(d)和平滑性指數(shù)(Smoothness Index， SI)三個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)生產(chǎn)線狀態(tài)[5]。

1.3.1 生產(chǎn)線平衡率(LB)的計(jì)算公式

(1)

式中：LB----生產(chǎn)線平衡率;

P----生產(chǎn)線工序最長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間;

n----工序數(shù)目;

Ti----第i個(gè)工位的操作時(shí)間。

1.3.2 平衡損失率(d)的計(jì)算公式

(2)

式中：d----生產(chǎn)線平衡損失率。

對(duì)于d的值，一般情況下，根據(jù)d值的大小就能給出評(píng)價(jià)生產(chǎn)線平衡性狀況的結(jié)論[6]，具體劃分見(jiàn)表3。

表3 生產(chǎn)線平衡狀態(tài)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3 平滑性指數(shù)(SI)

(3)

式中：SI----工序間平滑性指數(shù);

C.T----生產(chǎn)節(jié)拍;

n----工序總數(shù);

Ti----第i個(gè)工位的操作時(shí)間。

平滑性指數(shù)是評(píng)價(jià)生產(chǎn)線上各個(gè)工位在作業(yè)時(shí)間的分布情況的指標(biāo)，反映了整條生產(chǎn)線上所有工位之間在操作時(shí)間的關(guān)系[7]。根據(jù)式(1)～式(3)可分別計(jì)算出DKS離合器蓋總成裝配線生產(chǎn)線平衡率：

生產(chǎn)線平衡損失率：

平滑性指數(shù)：

根據(jù)生產(chǎn)線平衡狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)，該裝配線平衡狀態(tài)差。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，分析得出離合器蓋總成裝配線存在以下問(wèn)題：

1)存在不必要的搬運(yùn)動(dòng)作，尤其是零部件中質(zhì)量最重的壓盤(pán)，搬運(yùn)次數(shù)多。

2)瓶頸工序：工序OP4和OP6周期時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不僅制約裝配線整體生產(chǎn)節(jié)拍，而且與相鄰工序節(jié)拍差距大，在制品堆積嚴(yán)重。

3)缺少必要的輔助設(shè)施，料架擺放不合理。

2 生產(chǎn)線平衡改善

2.1 改善方案

根據(jù)ECRS原理的改善原則[8]，針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行改善。

1)減少不必要的搬運(yùn)動(dòng)作。將工序OP2和OP3合并、重排后，將鉚接壓盤(pán)放在工序OP3，減少壓盤(pán)的不必要搬運(yùn)。

2)合理安排工序。在不影響產(chǎn)品性能的條件下，調(diào)整分離檢測(cè)工序，消除重復(fù)檢測(cè)內(nèi)容，將工序OP4和OP5合并，合并后工序采用兩個(gè)工作站作業(yè)，每個(gè)工作站由1名操作員操作兩臺(tái)機(jī)器，通過(guò)合理制定人機(jī)作業(yè)流程，減少作業(yè)時(shí)間；將瓶頸工序OP6拆分為兩個(gè)工序，不增加人員設(shè)置，由1人操作兩臺(tái)設(shè)備。

3)生產(chǎn)線輔助設(shè)施設(shè)計(jì)[9]。增加專用料架和操作臺(tái)，將小型料架緊密排布在操作臺(tái)周?chē)瑴p少走動(dòng)、彎腰等不必要?jiǎng)幼?，降低作業(yè)時(shí)間。

根據(jù)上述措施調(diào)整后的工序內(nèi)容、人員設(shè)施配置及作業(yè)時(shí)間見(jiàn)表4。

表4 DKS型離合器蓋總成工序工時(shí)表(改善后)

由表4及式(1)～式(3)計(jì)算生產(chǎn)線平衡指標(biāo)如下：

生產(chǎn)線平衡率(改善后)：

生產(chǎn)線平衡損失率(改善后)：

d=1-LB=7.14%

平滑性指數(shù)(改善后)：

SI≈2.63

通過(guò)以上生產(chǎn)線平衡指標(biāo)可以看出，改善后的裝配線平衡率有了很大提高，生產(chǎn)線狀態(tài)良好，各工序間節(jié)拍差距減小，銜接更加流暢。

2.2 改善后仿真分析

根據(jù)改善后離合器蓋總成裝配線的工藝流程及工序時(shí)間設(shè)置軟件相關(guān)系數(shù)，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行比較分析，改善后的裝配線布局及仿真結(jié)果分別如圖3和圖4所示。

圖3 改善后離合器蓋總成裝配線仿真模型

圖4 工位利用率(改善后)

在制品信息(改善后)見(jiàn)表5。

表5 在制品信息(改善后)

由圖4和表5可以看出，改善后各工序間生產(chǎn)節(jié)拍基本平衡，一條裝配線每日的產(chǎn)量可達(dá)1 058件，滿足顧客需求，在制品總數(shù)為313件，工位利用率均在82%以上，生產(chǎn)效率有了明顯提高。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)Flexsim仿真軟件對(duì)實(shí)際裝配線進(jìn)行建模仿真，其仿真結(jié)果指明了需要對(duì)裝配線進(jìn)行改進(jìn)的方向，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理及生產(chǎn)線平衡原理，采用ECRS原則對(duì)工序進(jìn)行合并、重組，增加必要的輔助設(shè)施等方法對(duì)裝配線進(jìn)行了優(yōu)化，最后用仿真軟件對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，生產(chǎn)線平衡方法與Flexsim仿真技術(shù)相結(jié)合能有效地解決裝配線不平衡問(wèn)題。

[1] 許永華.ZJKJ公司裝配線生產(chǎn)效率改善研究[D].沈陽(yáng):東北大學(xué),2010.

[2] 魏海靈.?？乒镜纳a(chǎn)線制程改善研究[D].青島:山東科技大學(xué),2006.

[3] James P W, Daniel T J, Daniel R. The machine that changed the world[M]. Beijing: The Commercial Press，1999.

[4] 蔣南云,葛紅玉,方葉祥,等.基于Flexsim的隨機(jī)混流裝配線平衡設(shè)計(jì)與仿真[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2014(12):128-130,134.

[5] 信恒保.汽車(chē)白車(chē)身焊裝車(chē)間混流生產(chǎn)線平衡研究[D].沈陽(yáng):沈陽(yáng)大學(xué),2015.

[6] 宋小雙.基于IE理論的LY公司生產(chǎn)線平衡改善研究[D].成都：西南交通大學(xué),2012.

[7] 顧濤.壓縮機(jī)缸體生產(chǎn)線平衡改善[D].上海:上海交通大學(xué),2009.

[8] 張琳娜,程君鳳,李躍宇.基于現(xiàn)場(chǎng)IE的平衡生產(chǎn)線研究[J].商場(chǎng)現(xiàn)代化,2009(4):168.

[9] 牛占文,吳秀婷,岳樓,等.基于精益生產(chǎn)的某離合器公司裝配車(chē)間優(yōu)化[J].工業(yè)工程與管理,2015,20(2):1-6,32.

Balancing technique for clutch cover assembly line based on Flexsim simulation

BAI Junfeng, WEI Xiaoyan*

(School of Mechatronic Engineering, Changchun University of Technology, Changchun 130012, China)

Based on Flexsim, model for clutch CAP assembly line is established with observation and date set, to locate the irrational or bottleneck points on the assembly line. The assembly process is combined, reorganized and auxiliary facilities increased according to human-mechanics engineering and assembly line principles. Flexsim verifies the improvement of equilibrium rate and capacity.

Flexsim simulation； line balance； clutch CAP assembly.

2017-02-22

長(zhǎng)春市財(cái)政局項(xiàng)目(20150326ma)

白俊峰(1975-)，男，漢族，吉林磐石人，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)副教授，博士，主要從事項(xiàng)目管理、項(xiàng)目評(píng)價(jià)、生產(chǎn)運(yùn)作與管理方向研究,E-mail:baijunfeng@ccut.deu.cn. *通訊作者：魏曉燕(1990-)，女，漢族，河北邢臺(tái)人，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)碩士研究生，主要從事生產(chǎn)運(yùn)作與管理方向研究,E-mail:641225316@qq.com.

10.15923/j.cnki.cn22-1382/t.2017.3.09

TH 186

A

1674-1374(2017)03-0260-05