基于仿真分析發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線平衡問(wèn)題研究

農(nóng)永新

摘 要：在裝配線規(guī)劃過(guò)程中裝配生產(chǎn)線平衡問(wèn)題是重要的構(gòu)成部分。本文主要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象和原因、類型進(jìn)行分析。并結(jié)合實(shí)例探討裝配生產(chǎn)線平衡問(wèn)題的具體解決方法，為今后在實(shí)際工作中的具體應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線；平衡問(wèn)題；研究

中圖分類號(hào)：U468 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

流水線生產(chǎn)在現(xiàn)如今的生產(chǎn)組裝線中屬于較為先進(jìn)的生產(chǎn)方式，不僅能夠提高生產(chǎn)組裝效率，而且還可以減少因?yàn)闀r(shí)間差帶來(lái)的停滯或等待問(wèn)題。生產(chǎn)線達(dá)到平衡的明顯表現(xiàn)就是工作站間負(fù)荷的差距最小。工作站一般包含多個(gè)工序或者一個(gè)工序的物理區(qū)域。

1.生產(chǎn)線平衡相關(guān)分析具體研究

1.1 生產(chǎn)線平衡常見措施分析

在生產(chǎn)線平衡問(wèn)題的研究過(guò)程中，具體可以采取以下措施：（1）對(duì)一個(gè)生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行漁鼓計(jì)算，然后再將整個(gè)加工需要使用的時(shí)間和工作站的數(shù)量相除，每個(gè)工作時(shí)間都應(yīng)該最大限度地接近預(yù)估時(shí)間。（2）對(duì)于沒有標(biāo)記加工順序的生產(chǎn)工序可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整。（3）在生產(chǎn)過(guò)程中必然會(huì)遇見明顯比預(yù)定加工節(jié)拍高出很多的生產(chǎn)工序，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題可以采用分散工序的方法解決，也就是將其分解為不同的工作站完成，這樣生產(chǎn)工序的時(shí)間就會(huì)成倍減少。（4）為了確保工人能夠熟練地開展操作過(guò)程，每個(gè)工作站中包含的工序數(shù)目都應(yīng)該控制在合理范圍內(nèi)。（5）可以選擇多個(gè)規(guī)劃方案，再進(jìn)行計(jì)算權(quán)衡之后選擇一個(gè)最好的方案。

1.2 生產(chǎn)線平衡問(wèn)題評(píng)價(jià)指標(biāo)

在生產(chǎn)線平衡問(wèn)題的研究過(guò)程中，平衡率是最常見的評(píng)價(jià)因素，也是對(duì)生產(chǎn)線平衡情況進(jìn)行描述的重要目標(biāo)。平衡率和CT值之間具備明顯的聯(lián)系。生產(chǎn)線平衡率的計(jì)算公式如下：

生產(chǎn)線平衡率=各工序時(shí)間總和/（工作站數(shù)*CT）*100%

CT：工作站中最常生產(chǎn)周期。生產(chǎn)線平衡問(wèn)題的解決需要降低工作站時(shí)間較長(zhǎng)的工序，盡可能做到平均，平衡。實(shí)際上就是使工作站中各個(gè)具體的工作站時(shí)間盡可能地接近，讓產(chǎn)品的加工時(shí)間最大限度的平均分配到每個(gè)工作站當(dāng)中。

日產(chǎn)量Y是衡量生產(chǎn)線生產(chǎn)能力的指標(biāo)，公式如下：

T代表1天之內(nèi)的有效工作時(shí)間。

2.minCk代表生產(chǎn)線平衡率

以仿真為基礎(chǔ)分析發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線平衡相關(guān)問(wèn)題——以某廠發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線為例

某工廠中存在一條因?yàn)楫a(chǎn)品類型更改需要進(jìn)行重新規(guī)劃的裝配線。經(jīng)過(guò)實(shí)地研究和探討，準(zhǔn)備打算采用人工平衡方法進(jìn)行解決。主要內(nèi)容如下所示：

2.1 具體生產(chǎn)工序及所需時(shí)間比較

整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線包含諸多工序，而且每個(gè)工序所占據(jù)的時(shí)間也不同。從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，總裝配時(shí)間為2275s。最后一道裝配工序在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)工序中對(duì)裝配的過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生影響。所以并沒有將其算在裝配過(guò)程中。

生產(chǎn)節(jié)拍也是解決生產(chǎn)線平衡問(wèn)題的重要指標(biāo)。生產(chǎn)節(jié)拍就是兩件產(chǎn)品在生產(chǎn)線上所間隔的時(shí)間。本次生產(chǎn)線的工作站數(shù)量為15，因此最終計(jì)算出的預(yù)估生產(chǎn)節(jié)拍P值為T/N=152s。

2.2 重新規(guī)劃原有工位

在規(guī)劃的過(guò)程中要使得每個(gè)工作站的時(shí)間最大限度的接近152s。在規(guī)劃之后將一些工作時(shí)間比較長(zhǎng)的工序分開，分到兩個(gè)工作站當(dāng)中。本次規(guī)劃分別設(shè)置了兩種方案，一種是表1的規(guī)劃方案，另一種則是表2的規(guī)劃方案。兩者在工序時(shí)間的設(shè)置上存在不少差異。為了選擇最佳方案，分別對(duì)兩種規(guī)劃方案進(jìn)行計(jì)算。

首先第一種生產(chǎn)線平衡率計(jì)算得到數(shù)值為85.0%；第二種計(jì)算得出的生產(chǎn)線平衡率為94.3%。在經(jīng)過(guò)特定的仿真軟件進(jìn)行分析之后，能夠?qū)γ總€(gè)工作站的具體情況進(jìn)行明確。其中方案一具體情況為：工作站生產(chǎn)效率最低為71.8%；等待時(shí)間和產(chǎn)品加工周期所需要的時(shí)間分別為420s和2700s。在所有的工作站當(dāng)中，生產(chǎn)效率少于85%以下的數(shù)量有10個(gè)左右。因此可以發(fā)現(xiàn)此種方案產(chǎn)品加工過(guò)程中的生產(chǎn)浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重。方案二當(dāng)中的產(chǎn)品加工周期少于方案一，時(shí)間和等待時(shí)間分別為2500s和120s。工作站效率最低的數(shù)值為87.0%，在所有的工作站當(dāng)中，生產(chǎn)效率少于90%的工作站只有幾個(gè)，生產(chǎn)浪費(fèi)現(xiàn)象明顯更少。在比較了兩個(gè)優(yōu)化方案結(jié)果之后，可以發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)線平衡率以及每個(gè)工作站的工作效率改善上，通過(guò)方案二的效果都明顯比方案一更加優(yōu)越，和最佳水平更加接近。

3.發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線可視化仿真建模及結(jié)果

特定的仿真步驟是當(dāng)前衡量研究項(xiàng)目是否仿真成功的重要標(biāo)志。為了使本次的研究結(jié)果得到實(shí)例驗(yàn)證分析，特別選擇AutoMod仿真模型作為仿真平臺(tái)對(duì)整個(gè)裝配線進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析。具體開展仿真的過(guò)程和結(jié)果如下所示：

（1）設(shè)定方針目標(biāo)，目標(biāo)的設(shè)定需要以已有的資源條件為根本，最大限度的實(shí)現(xiàn)三維模式呈現(xiàn)。工作站以及內(nèi)部的負(fù)荷分布情況需要進(jìn)行平衡，展最終使整個(gè)裝配線的平衡性得到維持，使整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)率得到提高。

（2）調(diào)研工作。建立發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線可視化仿真系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)布局的內(nèi)容包含人員、工作站、產(chǎn)品裝配和產(chǎn)品類型、工作站等。

（3）構(gòu)建仿真模型，圖1為發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線的仿真模型，其中最長(zhǎng)的為Conveyor，是總裝線，其余為分裝線。

（4）仿真規(guī)劃后數(shù)據(jù)輸出

圖2和圖3分別為進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃前后該生產(chǎn)前的日產(chǎn)量，從圖中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化規(guī)劃之后的生產(chǎn)前日產(chǎn)量明顯增加。這主要是因?yàn)椴扇×藘?yōu)化措施：工序分拆，常見的瓶頸工序包含活塞連桿總成裝配，氣門間隙調(diào)整以及搖臂總成裝配。因此需要分拆工序，可以通過(guò)提高工人操作技術(shù)的熟練程度，或者增加工作人員的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以增加自動(dòng)化設(shè)備投入量，分解瓶頸工序，讓一些瓶頸工序的工作拆分到不同的工位上完成，合理化布局生產(chǎn)線中的設(shè)備?？傊@個(gè)生產(chǎn)裝配線的生產(chǎn)周期也需要進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整，使每道工序所用的生產(chǎn)時(shí)間盡可能接近，減少瓶頸工序占用的時(shí)間。

結(jié)語(yǔ)

實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中廣泛存在安裝時(shí)間平衡和生產(chǎn)線設(shè)計(jì)等平衡問(wèn)題，但是與這些問(wèn)題相關(guān)的研究總體上比較少。因此本文對(duì)生產(chǎn)線平衡中容易出現(xiàn)的問(wèn)題以及導(dǎo)致平衡問(wèn)題出現(xiàn)的原因和解決措施等進(jìn)行仿真，證明解決生產(chǎn)線平衡問(wèn)題的可行性和有效性。

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