生產(chǎn)線平衡與優(yōu)化研究

金 輝 張曉丹 馬 莉 趙淼橋 孟慶威

（遼寧省錦州市工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院）

隨著市場(chǎng)全球化和競(jìng)爭(zhēng)的加劇，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，降低成本，提高生產(chǎn)效益，可以有效地提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。但是，幾乎每個(gè)企業(yè)都存在生產(chǎn)線不平衡的問(wèn)題，這將不利于企業(yè)發(fā)展。導(dǎo)致這一問(wèn)題的原因有很多，比如，員工技能存在差異、機(jī)器設(shè)備的不穩(wěn)定性、物料不能及時(shí)輸送、缺乏標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)方法、物流規(guī)劃不符合、管理不當(dāng)?shù)?。由于不能按時(shí)提供必要的零部件而導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，到月末不得不加班趕進(jìn)度。所以對(duì)生產(chǎn)線的平衡和優(yōu)化是很有必要的，可以有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。彭軍、冉茂華、張曉萌等分別以實(shí)際生產(chǎn)線為例，利用仿真軟件Flexsim 進(jìn)行模擬，為生產(chǎn)線提出改進(jìn)方案。

本研究作為2014 年遼寧工業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，結(jié)合基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的《生產(chǎn)企業(yè)物流》教學(xué)改革研究，針對(duì)某安全氣囊公司生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)線平衡率偏低的實(shí)際情況，通過(guò)運(yùn)用Flexsim 仿真軟件進(jìn)行仿真找出生產(chǎn)線的瓶頸并提出改善措施來(lái)提高生產(chǎn)線平衡率，從而提高公司的生產(chǎn)效率與效益。

一、生產(chǎn)線平衡的定義及意義

生產(chǎn)線平衡是對(duì)生產(chǎn)的全部工序進(jìn)行平均化、均衡化，調(diào)整各工序或工位的作業(yè)負(fù)荷或工作量，使各工序的作業(yè)時(shí)間盡可能相近或相等，最終消除各種等待浪費(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到生產(chǎn)效率最大化。

提高生產(chǎn)線平衡效率的意義：縮短每一制品裝配時(shí)間，增加單位時(shí)間的生產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本；減少工序間的在制品，減少現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的占用；減少工程之間的預(yù)備時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期；消除人員等待現(xiàn)象，提升員工士氣；改變傳統(tǒng)小批量作業(yè)模式，使其達(dá)到一流生產(chǎn)；可以穩(wěn)定和提升產(chǎn)品品質(zhì)；提升整體生產(chǎn)線效率和降低生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種浪費(fèi)。

二、基于Flexsim 的方向盤生產(chǎn)物流優(yōu)化研究

1.方向盤生產(chǎn)線的流程

方向盤生產(chǎn)車間總共經(jīng)過(guò)了八道工序分別是裁皮、縫合、剪線、刷膠、粘合、縫制、熨平和檢查。通過(guò)檢測(cè)將不合格品返回繼續(xù)加工，合格品放入貨架運(yùn)往倉(cāng)庫(kù)。

2.各工序單位用時(shí)和人員配備基本數(shù)據(jù)

該方向盤車間每天工作8 個(gè)小時(shí)，由9 個(gè)工序組成。方向盤生產(chǎn)線各道工序的人員配備和時(shí)間表如下表。

各道工序的人員配備和時(shí)間表

3.方向盤生產(chǎn)線的仿真模型

對(duì)所研究的方向盤生產(chǎn)車間進(jìn)行全面深入的調(diào)研，收集了大量的仿真數(shù)據(jù)。本文從人和機(jī)器的角度考慮建立生產(chǎn)線模型，目標(biāo)是充分利用人和機(jī)器的相互配合，保證裝配生產(chǎn)線的連續(xù)最大化生產(chǎn)，并減少在制品的庫(kù)存，使裝配線上的物流暢通、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有序。

用Flexsim 仿真軟件建立了方向盤裝配線仿真模型，完成了模型的參數(shù)設(shè)置、編譯與運(yùn)行。利用仿真實(shí)驗(yàn)控制器，仿真該生產(chǎn)線一個(gè)月的仿真情況。即每天按8 小時(shí)，月工作日按21 天計(jì)算，仿真時(shí)間T=8×60×60×21=604800 秒。仿真時(shí)間/真實(shí)時(shí)間=5/1，通過(guò)Flexsim 仿真軟件建立方向盤生產(chǎn)線的仿真模型，觀察裝配生產(chǎn)線的仿真示意圖可見(jiàn)，暫存區(qū)1，3，5，6 有待加工品堆積，在仿真模型運(yùn)行過(guò)程，設(shè)置暫存區(qū)參數(shù)時(shí)最大堆積量設(shè)置為10000 個(gè)，這些暫存區(qū)已經(jīng)達(dá)到了并且一直到達(dá)最大堆積量。其他暫存區(qū)沒(méi)有堆積的待加工品，在方向盤裝配線仿真模型運(yùn)行過(guò)程中保持這種狀態(tài)。

三、方向盤生產(chǎn)線平衡優(yōu)化方案

分析發(fā)現(xiàn)在縫合與裁剪之間和粘合與縫制之間出現(xiàn)了瓶頸。由于裁剪速度較快而縫合速度較慢，所以裁剪的緩存材料較多，同時(shí)裁剪的等待時(shí)間長(zhǎng)。因?yàn)閱T工的單位操作時(shí)間已經(jīng)固定，在裁皮與縫合之間再增加一臺(tái)縫合操作臺(tái)便能到達(dá)平衡。在粘合與縫制之間，由于粘合得到半成品用時(shí)較少，而在縫制時(shí)每縫制一個(gè)方向盤大約花30 分鐘。雖然現(xiàn)生產(chǎn)線有29 臺(tái)縫紉機(jī)，但還是有大量的緩存半成品。因此出現(xiàn)了瓶頸。由于縫制的單位時(shí)間已經(jīng)達(dá)到極限，不能再降低縫制時(shí)間，優(yōu)化其生產(chǎn)線就必須增加縫紉機(jī)和人員配備，通過(guò)Flexim 仿真軟件的不斷模擬運(yùn)行。增加了10 臺(tái)縫紉機(jī)時(shí)生產(chǎn)線達(dá)到了平衡。

通過(guò)改善，方向盤生產(chǎn)線各工位的負(fù)荷得到了均衡，總空閑時(shí)間由129.2 秒減少到39.9 秒。生產(chǎn)線平衡率從原來(lái)的66.8%提升到88.9%。

本文應(yīng)用Flexim 仿真軟件對(duì)某公司方向盤生產(chǎn)線建立模型進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線的生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行均衡化，以均衡整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍，從而提高生產(chǎn)效率；通過(guò)對(duì)人因工程學(xué)和時(shí)間的研究，找出調(diào)整單個(gè)或多個(gè)工位操作的方法，從而提高生產(chǎn)線的工作效率和工作安全性。

［1］彭軍.基于Flexsim 的混流生產(chǎn)線平衡優(yōu)化［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2014（09）：140-143.

［2］冉茂華，張躍剛,章萬(wàn)銀，等.基于Flexsim 的生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真研究［J］.機(jī)械，2013（06）：57-60.

［3］孟魁.基于Flexsim 的物流作業(yè)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化研究［J］.物流技術(shù)，2014，33（05）：422-423.