生產線平衡與優化研究

金 輝 張曉丹 馬 莉 趙淼橋 孟慶威

（遼寧省錦州市工業大學汽車與交通工程學院）

隨著市場全球化和競爭的加劇，企業間的競爭越來越激烈，降低成本，提高生產效益，可以有效地提高企業的競爭力。但是，幾乎每個企業都存在生產線不平衡的問題，這將不利于企業發展。導致這一問題的原因有很多，比如，員工技能存在差異、機器設備的不穩定性、物料不能及時輸送、缺乏標準的作業方法、物流規劃不符合、管理不當等。由于不能按時提供必要的零部件而導致生產中斷，到月末不得不加班趕進度。所以對生產線的平衡和優化是很有必要的，可以有效提高企業的生產效率和產品質量。彭軍、冉茂華、張曉萌等分別以實際生產線為例，利用仿真軟件Flexsim 進行模擬，為生產線提出改進方案。

本研究作為2014 年遼寧工業大學大學生創新訓練計劃項目，結合基于應用型人才培養的《生產企業物流》教學改革研究，針對某安全氣囊公司生產現場的生產線平衡率偏低的實際情況，通過運用Flexsim 仿真軟件進行仿真找出生產線的瓶頸并提出改善措施來提高生產線平衡率，從而提高公司的生產效率與效益。

一、生產線平衡的定義及意義

生產線平衡是對生產的全部工序進行平均化、均衡化，調整各工序或工位的作業負荷或工作量，使各工序的作業時間盡可能相近或相等，最終消除各種等待浪費現象，達到生產效率最大化。

提高生產線平衡效率的意義：縮短每一制品裝配時間，增加單位時間的生產量，降低生產成本；減少工序間的在制品，減少現場場地的占用；減少工程之間的預備時間，縮短生產周期；消除人員等待現象，提升員工士氣；改變傳統小批量作業模式，使其達到一流生產；可以穩定和提升產品品質；提升整體生產線效率和降低生產現場的各種浪費。

二、基于Flexsim 的方向盤生產物流優化研究

1.方向盤生產線的流程

方向盤生產車間總共經過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。通過檢測將不合格品返回繼續加工，合格品放入貨架運往倉庫。

2.各工序單位用時和人員配備基本數據

該方向盤車間每天工作8 個小時，由9 個工序組成。方向盤生產線各道工序的人員配備和時間表如下表。

各道工序的人員配備和時間表

3.方向盤生產線的仿真模型

對所研究的方向盤生產車間進行全面深入的調研，收集了大量的仿真數據。本文從人和機器的角度考慮建立生產線模型，目標是充分利用人和機器的相互配合，保證裝配生產線的連續最大化生產，并減少在制品的庫存，使裝配線上的物流暢通、生產現場有序。

用Flexsim 仿真軟件建立了方向盤裝配線仿真模型，完成了模型的參數設置、編譯與運行。利用仿真實驗控制器，仿真該生產線一個月的仿真情況。即每天按8 小時，月工作日按21 天計算，仿真時間T=8×60×60×21=604800 秒。仿真時間/真實時間=5/1，通過Flexsim 仿真軟件建立方向盤生產線的仿真模型，觀察裝配生產線的仿真示意圖可見，暫存區1，3，5，6 有待加工品堆積，在仿真模型運行過程，設置暫存區參數時最大堆積量設置為10000 個，這些暫存區已經達到了并且一直到達最大堆積量。其他暫存區沒有堆積的待加工品，在方向盤裝配線仿真模型運行過程中保持這種狀態。

三、方向盤生產線平衡優化方案

分析發現在縫合與裁剪之間和粘合與縫制之間出現了瓶頸。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，同時裁剪的等待時間長。因為員工的單位操作時間已經固定，在裁皮與縫合之間再增加一臺縫合操作臺便能到達平衡。在粘合與縫制之間，由于粘合得到半成品用時較少，而在縫制時每縫制一個方向盤大約花30 分鐘。雖然現生產線有29 臺縫紉機，但還是有大量的緩存半成品。因此出現了瓶頸。由于縫制的單位時間已經達到極限，不能再降低縫制時間，優化其生產線就必須增加縫紉機和人員配備，通過Flexim 仿真軟件的不斷模擬運行。增加了10 臺縫紉機時生產線達到了平衡。

通過改善，方向盤生產線各工位的負荷得到了均衡，總空閑時間由129.2 秒減少到39.9 秒。生產線平衡率從原來的66.8%提升到88.9%。

本文應用Flexim 仿真軟件對某公司方向盤生產線建立模型進行優化。通過對生產線的生產時間進行均衡化，以均衡整條生產線的生產節拍，從而提高生產效率；通過對人因工程學和時間的研究，找出調整單個或多個工位操作的方法，從而提高生產線的工作效率和工作安全性。

［1］彭軍.基于Flexsim 的混流生產線平衡優化［J］.組合機床與自動化加工技術，2014（09）：140-143.

［2］冉茂華，張躍剛,章萬銀，等.基于Flexsim 的生產物流系統仿真研究［J］.機械，2013（06）：57-60.

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