農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線平衡改善策略研究

黃培星

【摘 要】隨著我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的農(nóng)用車被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，讓農(nóng)民從繁重的農(nóng)活中得以解放出來，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。裝配線是生產(chǎn)企業(yè)中至關(guān)重要的制造系統(tǒng)，裝配線是否均衡，將直接影響企業(yè)生產(chǎn)體系的生產(chǎn)率。鑒于此，文章分析了裝配線的工序時(shí)間，根據(jù)動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則，制定出科學(xué)的操作方法與作業(yè)時(shí)間，并應(yīng)用啟發(fā)式算法對(duì)裝配線進(jìn)行平衡改善，最大限度地降低裝配線的運(yùn)行時(shí)間，有效減輕生產(chǎn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使生產(chǎn)線變得更加均衡，提高生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)用車;裝配線;平衡改善;策略

【中圖分類號(hào)】F425;F272.3【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）04-0103-02

0 引言

近幾年來，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使制造業(yè)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要支柱型產(chǎn)業(yè)。而在制造業(yè)中，生產(chǎn)線的生產(chǎn)率一直都是企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的優(yōu)化與調(diào)整，提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)節(jié)拍，農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)必須制訂一套科學(xué)的生產(chǎn)方案，以此平衡改善生產(chǎn)線，從而使生產(chǎn)力得到顯著提升。對(duì)于農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)來說，裝配線作為產(chǎn)品生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)，需要裝配線具有非常高的專業(yè)化程度，并且裝配線是提高企業(yè)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，因此對(duì)裝配線進(jìn)行平衡改善已成為企業(yè)的重中之重?，F(xiàn)階段，已經(jīng)研發(fā)出許多方法用于平衡改善裝配線，如遺傳算法、多目標(biāo)決策算法等?？紤]到裝配線的平衡改善是由產(chǎn)品決定的，特別是對(duì)農(nóng)用車來說，其裝配環(huán)節(jié)十分復(fù)雜，因此只有深入研究其工序時(shí)間，才能獲得理想的優(yōu)化改善效果。為此，本文對(duì)農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線的平衡改善策略進(jìn)行深入研究。

1 農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線中存在的問題

在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中，農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)成為人們?cè)谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的重要工具，這也使各種類型的農(nóng)用車紛紛被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。由于農(nóng)用車的種類和型號(hào)較多，裝配線涉及大量的裝配環(huán)節(jié)，復(fù)雜性較高，使裝配線的平衡改善難度大幅提升。對(duì)于農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)來說，如何適應(yīng)瞬息萬變的市場(chǎng)，已經(jīng)成為決定企業(yè)能否生存的關(guān)鍵，只有充分掌握市場(chǎng)的實(shí)際需要，采取按需生產(chǎn)策略，才能實(shí)現(xiàn)效益的最大化，而其前提就是對(duì)裝配線的平衡改善予以高度重視。就目前來看，許多農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)在裝配線操作中普遍存在平衡失調(diào)、作業(yè)條件不夠穩(wěn)定、操作不正確及工序等待時(shí)間過長(zhǎng)等問題。

2 農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線平衡改善策略

對(duì)裝配線進(jìn)行平衡改善，需要確保其能夠最大限度地減少人力資源的投入，減少不必要的浪費(fèi)，使裝配節(jié)拍具有一致性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)裝配線的穩(wěn)定運(yùn)行。為了達(dá)到這一目的，農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)的裝配線平衡改善需要根據(jù)農(nóng)用車的銷售情況，找出影響農(nóng)用車生產(chǎn)的相關(guān)因素，并分析這些因素之間的關(guān)系，以此明確造成裝配線不均衡的關(guān)鍵因素，通過對(duì)這些因素進(jìn)行調(diào)整與控制，使工作節(jié)拍發(fā)生改變，并對(duì)人員的配置進(jìn)行調(diào)整，使生產(chǎn)成本得以有效降低。農(nóng)用車裝配工作有多個(gè)環(huán)節(jié)，裝配人員需要依據(jù)農(nóng)用車各個(gè)部分所具有的流動(dòng)方向進(jìn)行相應(yīng)的操作。面對(duì)裝配線中存在的問題，需要結(jié)合理論與實(shí)踐，對(duì)農(nóng)用車裝配線進(jìn)行深入的分析與研究，運(yùn)用啟發(fā)式算法對(duì)裝配線進(jìn)行相應(yīng)的平衡改善，從而提高農(nóng)用車的裝配效率。啟發(fā)式算法是在最優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上演變而來的，啟發(fā)式算法能夠針對(duì)問題給出可行解?，F(xiàn)階段，啟發(fā)式算法已經(jīng)在工業(yè)制造領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，其實(shí)質(zhì)是在時(shí)空范疇內(nèi)，針對(duì)相應(yīng)的問題提供相應(yīng)的可行解。

啟發(fā)式算法給出的可行解往往不是最優(yōu)解，但同樣也不是最壞的解，因此在應(yīng)用啟發(fā)式算法時(shí)，無法保證其求解速度是一致的。在現(xiàn)實(shí)問題求解中，會(huì)通過啟發(fā)式算法獲得答案，該算法主要包括兩種：一種是元啟發(fā)式算法，另一種是超啟發(fā)式算法。近年來，隨著人們對(duì)啟發(fā)式算法研究的不斷深入，越來越多的啟發(fā)式算法被應(yīng)用于裝配線平衡改善問題之中，如DNA算法、遺傳算法等，并獲得了較為理想的應(yīng)用效果。啟發(fā)式算法在對(duì)農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線進(jìn)行平衡改善時(shí)，其算法流程具體如下：第一步，進(jìn)行優(yōu)化準(zhǔn)備工作，然后對(duì)工位數(shù)及線平衡率期望值進(jìn)行設(shè)定。第二步，對(duì)節(jié)拍值進(jìn)行設(shè)定。第三步，對(duì)時(shí)間節(jié)拍值長(zhǎng)的作業(yè)進(jìn)行拆分，并對(duì)分配作業(yè)列表進(jìn)行更新，然后搜索能夠滿足條件的集合，判定集合是否為空，如果為空集，則將下一工位作為當(dāng)前工位，然后對(duì)分配作業(yè)列表進(jìn)行重新更新。如果不是空集合，則應(yīng)選擇作業(yè)放入當(dāng)前工位。第四步，對(duì)工位作業(yè)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，判斷未安排作業(yè)的列表是否為空，如果不是空的，則進(jìn)行重新優(yōu)化，并對(duì)節(jié)拍值進(jìn)行調(diào)整，重新拆分時(shí)間大于節(jié)拍值的作業(yè)。如果是空的，則對(duì)線平衡率及工位作業(yè)的最長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。第五步，判斷工位作業(yè)內(nèi)容是否需要調(diào)整，如果需要調(diào)整，則對(duì)節(jié)拍值進(jìn)行調(diào)整，如果不需要調(diào)整，則直接存儲(chǔ)后輸出結(jié)果。

3 農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線的平衡計(jì)算與實(shí)施

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

某農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)在未進(jìn)行平衡改善前所使用的裝配線的產(chǎn)能為7.5萬輛/年，其日均最大產(chǎn)量為300輛，在該企業(yè)中，其流水線布置為單線雙班，每班產(chǎn)量為150輛，各個(gè)班組的工作時(shí)間為8 h，其生產(chǎn)節(jié)拍為192 s/輛。

3.2 平衡改善措施

通過對(duì)農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線的生產(chǎn)情況進(jìn)行測(cè)定，裝配現(xiàn)場(chǎng)中的工序數(shù)共計(jì)10個(gè)步驟，其作業(yè)時(shí)間寬放系數(shù)設(shè)定為1.5，通過分析節(jié)拍值的調(diào)整規(guī)則可知，節(jié)拍值每次調(diào)整都是以0.1s進(jìn)行增加或縮短的。此外，從農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線的實(shí)際使用情況來看，裝配線的這10道工序中，比節(jié)拍值長(zhǎng)的工序?yàn)榈?、第5、第6和第9工序，采用啟發(fā)式算法對(duì)計(jì)算流程進(jìn)行平衡，然后優(yōu)化改善其原有工序，其算法流程運(yùn)作過程中所采用的平衡改善措施如下：①減少部分工序中的作業(yè)內(nèi)容，把現(xiàn)有方案中的部分工序長(zhǎng)度置于測(cè)試工位前或固定階段后，這些減少的作業(yè)內(nèi)容要單獨(dú)設(shè)立相應(yīng)的工位來檢查。②設(shè)置一個(gè)工位對(duì)測(cè)試前的部分作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行檢查，然后利用測(cè)試機(jī)對(duì)成品狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試。③對(duì)第4、第5與第6工位進(jìn)行相應(yīng)的簡(jiǎn)化，然后重新排列工位，把綁線置于第4工位，把其他工序內(nèi)容置于第5工位，在確保裝配線的工位仍舊為10個(gè)的基礎(chǔ)上，不增設(shè)新工位和安排新場(chǎng)地，從而有效避免了因工序過多而造成的場(chǎng)地浪費(fèi)，使物料的堆放和搬運(yùn)工作時(shí)間得到有效減少的同時(shí)，還能對(duì)類似工作進(jìn)行整合，避免重復(fù)操作。通過以上措施進(jìn)行平衡改善，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，以此分析這些數(shù)據(jù)是否能夠滿足算法的應(yīng)用流程要求。

3.3 平衡率

在農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線平衡改善中，需要對(duì)平衡率進(jìn)行計(jì)算，而在計(jì)算平衡率之前，需要求出其班產(chǎn)能，每班工作8 h，則其班產(chǎn)能為裝配工作時(shí)間與節(jié)拍值之間的商，在未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化前，其節(jié)拍為192 s每輛，班產(chǎn)能為150輛。在實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化后，其節(jié)拍值為180 s每輛，則班產(chǎn)能為160輛。在對(duì)裝配線平衡率進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要求出裝配線的平衡率，具體計(jì)算公式如下：

P=總工序時(shí)間/（CT×工位數(shù)）×100%=■×100

在計(jì)算公式中，CT表示節(jié)拍，裝配線平衡率由P表示，各個(gè)工序的數(shù)量為i，工位數(shù)也可以是人數(shù)，總工序時(shí)間由Ti表示。在未對(duì)裝配線進(jìn)行平衡改善前，通過計(jì)算可以得出裝配線平衡率為70%，而其失衡率為30%。在對(duì)裝配線進(jìn)行平衡改善后，通過計(jì)算可以得出裝配線平衡率為81%，失衡率為19%。

3.4 運(yùn)算結(jié)果分析

通過采用啟發(fā)式算法對(duì)農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線進(jìn)行平衡改善后發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)企業(yè)裝配線的生產(chǎn)產(chǎn)能得到了一定程度的提升，基于啟發(fā)式算法并結(jié)合動(dòng)改法對(duì)作業(yè)任務(wù)進(jìn)行改善并重新分派和優(yōu)化組合后，提高了裝配線平衡率，失衡率有所下降，同時(shí)生產(chǎn)節(jié)拍降低了，進(jìn)而使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到了提高。在對(duì)農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線進(jìn)行平衡改善后發(fā)現(xiàn)，整個(gè)制造時(shí)間比未平衡改善前減少了6 min，而且投入的人數(shù)也由原來的7人減少到6人，但工位的排布并未發(fā)生太大的變化。由此可見，動(dòng)改法和啟發(fā)式算法的結(jié)合使用不僅使生產(chǎn)節(jié)拍降低了，也減少了人力投入，使班產(chǎn)量得到了有效提高，從而提高了農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)裝配線的生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，各個(gè)地區(qū)對(duì)農(nóng)用車的需求也將不斷增長(zhǎng)，這無疑為農(nóng)用車生產(chǎn)企業(yè)帶來了巨大的發(fā)展契機(jī)。通過平衡改善現(xiàn)有的裝配線，能夠大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，從而使企業(yè)能夠更加適應(yīng)瞬息萬變的市場(chǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)按需生產(chǎn)，減少了人力投入，提高了班產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)用車裝配過程中各個(gè)工序的合理有序安排，降低了生產(chǎn)節(jié)拍。由此可見，啟發(fā)式算法為裝配線的平衡改善提供了一種可靠的應(yīng)用方法。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]唐海波，吳斌，王正蘭.啟發(fā)式算法的裝配線的平衡改善應(yīng)用[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，17（5）：306-310.

[2]朱玉杰，陳鳳.基于eM-Plant的某企業(yè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線平衡改善研究[J].物流技術(shù)，2015，34（17）：240-243.

[3]王紅，王麗玲.工業(yè)工程（IE）技術(shù)在企業(yè)裝配線平衡中的應(yīng)用[J].寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，22（4）：102-105.

[4]林群陽(yáng)，黃鶯，張永炬，等.電視機(jī)裝配流水線的平衡分析與改進(jìn)[J].價(jià)值工程，2017，36（6）：239-241.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]