玉米收獲機裝配線平衡優(yōu)化研究

賈智慧 高波 李華 胡宏達 楊大壯

摘要：企業(yè)自行設計的裝配線存在著一些固有問題，通過現(xiàn)場作業(yè)時間測試計算平衡率發(fā)現(xiàn)裝配線平衡存在較大問題，通過仿真分析找出空閑率過高的主要工位;經(jīng)過工位分析后采用合并、拆分部分工位、調(diào)整工位作業(yè)人員數(shù)量、改善生產(chǎn)現(xiàn)場等措施實現(xiàn)裝配線平衡優(yōu)化，優(yōu)化方案效果明顯，其研究成果在行業(yè)內(nèi)也具備一定的推廣價值。

Abstract： There are some inherent problems in the assembly line designed by the enterprise. The balance of the assembly line is calculated by the on-site operation time test. There is a big problem in the assembly line balance. The main station with too high idle rate is found through simulation analysis. After the station analysis， the merger and demolition are adopted. Part of the station， the number of operators in the adjustment station， and the improvement of the production site to achieve the optimization of the assembly line balance， the optimization program has obvious effects， and its research results also have certain promotion value in the industry.

關(guān)鍵詞：裝配線平衡;仿真分析;空閑率;平衡優(yōu)化

Key words： assembly line balance;simulation analysis;idle rate;balance optimization

中圖分類號：F273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）21-0287-02

0? 引言

目前許多具有一定生產(chǎn)規(guī)模的農(nóng)機制造企業(yè)借鑒了工業(yè)制造業(yè)的手法，自行設計裝配線，將生產(chǎn)作業(yè)進行流水化分解。但這種自行設計的裝配線由于缺乏系統(tǒng)科學的分析與設計過程，往往在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)過多的等待情況，導致生產(chǎn)周期延長，影響交貨時間[1]。因此，此類裝配線若能得到改善，將對企業(yè)提高生產(chǎn)率、增加利潤產(chǎn)生積極貢獻。本文通過對某農(nóng)機制造企業(yè)現(xiàn)場調(diào)查，針對其產(chǎn)品玉米收獲機裝配線運行情況進行分析和測試，將工業(yè)工程方法和Flexsim仿真模擬手段相結(jié)合，對其現(xiàn)有總裝線工位設計方案進行優(yōu)化改善。

1? 現(xiàn)行裝配線分析

該裝配線采用直線式布置，共15個工位，分別是①車架安裝、②動力輸出系統(tǒng)安裝、③發(fā)動機安裝、④制動系統(tǒng)安裝、⑤整車線路安裝、⑥液壓系統(tǒng)安裝、⑦液壓油管系統(tǒng)安裝、⑧氣泵系統(tǒng)安裝、⑨剝皮機和糧倉安裝、⑩割臺系統(tǒng)安裝、{11}散熱器安裝、{12}護罩系統(tǒng)安裝、{13}割臺罩子安裝、{14}駕駛室安裝、{15}輪胎安裝。目前裝配線為手工操作結(jié)合吊裝工具，整條線共有19名操作工人，每天運行10小時，集中生產(chǎn)期間無假期，日產(chǎn)量12臺。

對產(chǎn)品裝配線進行工時測定，得出各工位的平均循環(huán)作業(yè)周期時間，并以此作為標準作業(yè)時間（見表1）。

2? 裝配線分析

2.1 裝配線平衡分析

生產(chǎn)線平衡分析是對生產(chǎn)線各個工序的標準作業(yè)時間進行測定，計算得出生產(chǎn)線平衡率，來了解生產(chǎn)線工序安排合理性問題。其表達式為一件產(chǎn)品的生產(chǎn)總時間，與該產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最長生產(chǎn)工序時間乘以該產(chǎn)品生產(chǎn)工序總數(shù)后所得到的時間數(shù)據(jù)之比值。公式中，決定最終比值數(shù)據(jù)的關(guān)鍵變量因素是最長生產(chǎn)工序時間，通常將其稱為瓶頸作業(yè)工序[2]。目前生產(chǎn)線的瓶頸工位是{14}駕駛室安裝工位，單位作業(yè)時間45.2分鐘，總裝配時間為4468.6分鐘。經(jīng)過計算得出生產(chǎn)線平衡率如下：

平滑性指數(shù)SI反映了生產(chǎn)線各工序作業(yè)時間的偏差程度。平滑性指數(shù)值越小，說明各工位之間作業(yè)分配越均勻，平衡性也就越好。

根據(jù)生產(chǎn)線平衡率判定標準，由于P<80%，說明生產(chǎn)線的平衡率較小;總裝線平滑性指數(shù)較大，作業(yè)內(nèi)容分配不均勻。

2.2 裝配線仿真模擬分析

總裝線全部工序為人員手工操作，無機器設備。將工位數(shù)量用機器數(shù)量來代替表示進行仿真模型的建立。從對象庫中拾取發(fā)生器等建模構(gòu)件，然后按照工位之間的順序關(guān)系將端口進行連接，定義仿真模型的邏輯流程，最后在每個發(fā)生器上設置好函數(shù)，調(diào)好運行時間。模型如圖1所示。

選擇模型運行的函數(shù)為均勻分布函數(shù)。設置模型運行時間為36000s，點擊“Run”運行模型，并生成仿真數(shù)據(jù)。由仿真結(jié)果可知，空閑率最高的工位達到了85.58%，有一半的工位在50%左右，空閑率整體偏高。

3? 裝配線改善

3.1 裝配線分析

生產(chǎn)線的改善要針對瓶頸工序，因為只有對瓶頸工序的改善，才能使整個流水線的速度得到提高[3]。運用 5W1H提問技術(shù)，結(jié)合ECRS原則對部分子工序進行合理拆分與合并，以實現(xiàn)均衡生產(chǎn)[4]。

3.1.1 調(diào)整生產(chǎn)單元

將駕駛室安裝和輪胎安裝合并為一個工序，三名工人同時操作。輪胎安裝需要20分鐘，在20分鐘后則為3人共同操作原裝配線工序14的作業(yè)。據(jù)現(xiàn)場訪問工人得知，駕駛室在線下的預安裝需耗費15分鐘左右，合并后由輪胎安裝操作工對駕駛室進行預安裝，預計可將工作節(jié)拍縮短至32分鐘，并無需增加工人，且總裝線工資采取計件制，合并工位不會造成成本的增加。

將第一個工序車架安裝拆解為兩個工序。車架安裝位的工人需安裝車架、轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向輪。據(jù)測量，轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向輪的安裝需19分鐘左右，車架安裝需20分鐘左右。將目前車架工位的兩名工人分派到兩個工位，分別進行車架、轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向輪的安裝，預計拆分后的兩個工位安裝節(jié)拍大約為30分鐘。

3.1.2 合理安排工位的工人數(shù)量

通過對割臺罩子安裝的工作分析，該工位物料的搬運存在較大的問題。該工件較重且需安裝在較高位置，高度超過人體舒適作業(yè)高度。目前安裝方式為工人將機殼雙手抬起放至支撐架上，此動作會對工人的安全作業(yè)造成威脅。且工作安裝內(nèi)容較多，一人作業(yè)在不停歇的情況下要作業(yè)37分鐘，應在該工位設置兩名工人協(xié)同作業(yè)，縮短時間的同時在物料搬運時也會更加安全。增加一名工人預計可將工作節(jié)拍縮短至28分鐘左右。

3.1.3 改善生產(chǎn)現(xiàn)場

遵循“5S”原則對生產(chǎn)現(xiàn)場進行優(yōu)化管理[5]。將所使用的零件規(guī)整放置在貨物架上，為每個工序制定零件使用數(shù)量清單，在裝配前將一輛車所需所有的零部件按清單拿取放置在操作工具盒中。此方式既使現(xiàn)場整潔又將物品進行了清晰的記錄，減少了時間和物料浪費同時提高了安裝的準確度。

3.2 優(yōu)化方案仿真模擬

根據(jù)上述提出的優(yōu)化方案在Flexsim上進行仿真模擬，圖2為優(yōu)化方案運行效果分析。

4? ?改善效果分析

經(jīng)過優(yōu)化改善后，通過計算分析，總裝線得到了以下改進（見表2）。改進后的日產(chǎn)能由原來的12件提高至17件，可充分滿足客戶的需求;總裝線平衡率由64.98%增至82.05%，有了明顯的提升，不平衡率也降至20%以下，生產(chǎn)線評判結(jié)果為良好;平滑性指數(shù)由17.26降至6.99，說明工位工時差別不大，作業(yè)內(nèi)容分配更加均勻。

參考文獻：

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[2]申家愷.基于工業(yè)工程的H公司整裝生產(chǎn)線改進研究[D].西安：西安工程大學，2015，3.

[3]楊潔丹，李偉榮.生產(chǎn)線平衡的手段與方法研究[J].綠水科技，2011（03）：180-183.

[4]張峰，殷秀清.基于價值流分析的Kitting倉作業(yè)流程優(yōu)化[J].山東理工大學學報（自然科學版），2014，28（5）：49-56.

[5]易樹平，郭伏.基礎工業(yè)工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017：280-281.