基于啟發(fā)式算法的主板裝配生產(chǎn)線平衡分析研究

劉晏

摘 要：隨著經(jīng)濟全球化和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外各電子裝配生產(chǎn)企業(yè)的競爭日益激烈，本文對某車間進(jìn)行了生產(chǎn)線分析與改善。首先運用工業(yè)工程方法對其進(jìn)行了分析和改善，之后結(jié)合針對生產(chǎn)線平衡的問題的啟發(fā)式算法對臺式主板裝配車間生產(chǎn)線進(jìn)行了二次改進(jìn)。通過采用啟發(fā)式平衡的優(yōu)化結(jié)果得到符合生產(chǎn)實際情況的合理排序，達(dá)到合理的優(yōu)化作業(yè)元素，避免過度工位的集中的效果，可以最大限度地利用人力和設(shè)備來提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)線平衡;啟發(fā)式算法;ECRS原則

引言S電腦廠是一家臺資企業(yè)，公司現(xiàn)有員工3000余人，臺式主板裝配車間隸屬于二分廠，節(jié)拍12秒/單位。車間每個工人僅負(fù)責(zé)一個元件的裝配工作。根據(jù)公司資料顯示，現(xiàn)車間裝配線投入生產(chǎn)以來，始終不能達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能?，F(xiàn)有的生產(chǎn)能力根本無法滿足之后的產(chǎn)品需求量，因此提高裝配生產(chǎn)效率迫在眉睫。

1.基于基礎(chǔ)工業(yè)工程的生產(chǎn)線平衡優(yōu)化

1.1各工序作業(yè)時間研究

用秒表測時法進(jìn)行每個工序作業(yè)時間的測定，合計觀測次數(shù)100次，得到各工序作業(yè)時間如下表1-1。

1.2裝配生產(chǎn)線平衡分析

將作業(yè)時間較長的工序用5why法，找出作業(yè)時間長的根本原因。具體內(nèi)容見下表1-2。

2.3裝配生產(chǎn)線不平衡改善

在以上分析論證的基礎(chǔ)上，對存在的問題做進(jìn)一步分析，運用ECRS原則對其進(jìn)行改善。具體改善內(nèi)容見下表1-3。

2.基于啟發(fā)式算法的生產(chǎn)線平衡優(yōu)化

2.1計算新生產(chǎn)節(jié)拍和最小工作地數(shù)

生產(chǎn)節(jié)拍核算如式：

CT= Ta/Td

根據(jù)預(yù)測產(chǎn)品平均日需求量結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際，預(yù)計需求量為2700臺，按每天出勤8小時，可得：

Ta =3600×8=28800（秒）

CT= 28800/2700≈11（秒）

由此，生產(chǎn)線上各工作站的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時間不得超過11秒。

將各工序的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時間累加，可得產(chǎn)品生產(chǎn)線總操作標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時間為77.5秒，故最小所需工作站數(shù)為：

N=T/CT

式中： N為最小工作站數(shù);

T 為總操作標(biāo)準(zhǔn)時間。

經(jīng)計算，即最少需要7個工作站。

2.2對工作站作業(yè)進(jìn)行重新分配

經(jīng)最小工作地數(shù)核算知理想的工作站數(shù)則為7個，經(jīng)上述工業(yè)工程方法改進(jìn)后的工作站數(shù)為11，這就有了工作站的參考方向，需對整條生產(chǎn)線盡量安排7個工作站進(jìn)行布局與生產(chǎn)。具體如下：

以啟發(fā)式平衡算法規(guī)則，由第一工作站CPU安裝的工序開始，結(jié)合細(xì)分完后的各個工作要素，滿足各工位間約束的條件下直到把全部工作要素分配完成，使裝配生產(chǎn)線的平衡達(dá)到最好的狀態(tài)。以下為每個要素的分配過程：首先，對于整體裝配生產(chǎn)線來說，生產(chǎn)節(jié)拍為11秒，而在所有工序中，超出11秒的工序為第3工作站，CPU風(fēng)扇安裝用時11.2秒，這一步主要工作元素為從物料箱取出風(fēng)扇、安裝風(fēng)扇。標(biāo)準(zhǔn)時間分別為2秒、9.2秒。而取出風(fēng)扇無前置作業(yè)，所以可以分配到其他元素當(dāng)中，具體分配方式見下文，通過分配后，此作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)時間由11.2秒變成了9.2秒，此時小于生產(chǎn)節(jié)拍時間11秒，可進(jìn)入下一步啟發(fā)式平衡的對裝配生產(chǎn)線進(jìn)行分配元素，如下：

先看工作站1，我們設(shè)定的節(jié)拍時間為11秒，那么即可按照11秒進(jìn)行時間拆分，此時第1作業(yè)為產(chǎn)品的開端工序，相減后的余下時間為5.3秒，而此為第2作業(yè)的緊前作業(yè)，對比了其他作業(yè)，僅第2作業(yè)能作為緊前作業(yè)，，比5.3秒小的元素已經(jīng)不具備生產(chǎn)順序條件，對于作業(yè)為5、6、7、8、9也是無置前作業(yè)，但5.3秒無適合作業(yè)不再做安排。

再看工作站2，生產(chǎn)節(jié)拍時間定為為11秒，此時待安排作業(yè)為2、5、6、7、8、9，按照安裝優(yōu)先順序，先選擇時間上最大工位的那個作業(yè)要素，工作站2則以第2作業(yè)優(yōu)先分配，此時余下時間為2.9秒，全部作業(yè)中2.9秒沒有作業(yè)能進(jìn)行分配，故不再分配作業(yè)。

但是為了減少節(jié)拍時間，可對瓶頸作業(yè)進(jìn)行分解再分配，此時第3作業(yè)的取出風(fēng)扇工序用時2秒，并且沒有前置作業(yè)，可將此工序分配到第2作業(yè)，此時第2工作站剩余時間0.9秒，第3作業(yè)用時減少為9.2秒。按照啟發(fā)式算法原則依次完成各工作站的安排。

從工作站1開始，按順序給各工作地進(jìn)行分配，如下表2-1所示.

2-1啟發(fā)式平衡算法分配表

以上作業(yè)分配完成，確定以9個工作站作為裝配生產(chǎn)線的預(yù)定工作站數(shù)，理想工作站數(shù)為7個，結(jié)合現(xiàn)實情況，進(jìn)行啟發(fā)式平衡優(yōu)化分配時，往往達(dá)到最理想是很困難的，但對于最終的9個工作站，已經(jīng)能夠為該廠裝配生產(chǎn)帶來巨大的積極影響。

3.結(jié)論

本文對生產(chǎn)線的實際運行情況進(jìn)行了完整、詳細(xì)的分析，找到了生產(chǎn)線的瓶頸工序。對于瓶頸工序，綜合運用IE的方法進(jìn)行分析，并運用啟發(fā)式算法對生產(chǎn)線平衡進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過基礎(chǔ)IE方法改善后，裝配的總作業(yè)時間減少，瓶頸時間縮短，生產(chǎn)節(jié)拍時間總作業(yè)時間也減少。進(jìn)一步運用啟發(fā)式算法，對工作站作業(yè)進(jìn)行重新分配生產(chǎn)節(jié)拍。經(jīng)進(jìn)一步優(yōu)化后，工作站數(shù)量由11減少到9個，生產(chǎn)平衡率提高，產(chǎn)量也大幅提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃杰勛.G公司開門機生產(chǎn)線平衡優(yōu)化研究[D].廣東：華南理工大學(xué)，2017.

[2]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].上海電機學(xué)院學(xué)報.2014（05）