嬰兒培養箱裝配流水線仿真設計

【作者】柯滬琦，胡曉勇,，葛霞，胡燕海，陳再宏

1 寧波戴維醫療器械股份有限公司，寧波市，315712

2 寧波大學機械工程與力學學院，寧波市，315211

嬰兒培養箱裝配流水線仿真設計

【作者】柯滬琦1，胡曉勇1,2，葛霞2，胡燕海2，陳再宏1

1 寧波戴維醫療器械股份有限公司，寧波市，315712

2 寧波大學機械工程與力學學院，寧波市，315211

該文針對A公司嬰兒培養箱產品裝配的現狀，應用時間研究等基礎工業工程手段進行生產流水線的分析與設計，并通過仿真軟件Flexsim進行流水線的建模仿真，對比仿真的結果和實際數據發現流水線存在的問題，對其進行優化處理，得到高效率的流水線設計方案。

流水線設計；嬰兒培養箱裝配；Flexsim建模；優化

0　引言

從福特使用流水線生產，到許多大型制造企業通過使用流水線生產方式來提高生產效率都很好地驗證了流水線生產在企業發展中的重要性。在流水線設計優化中，計算機仿真是非常關鍵的環節。通過仿真可以解決實際生產中的諸多問題，降低企業的成本。為此越來越多的企業使用仿真軟件來模擬實際生產，使得仿真軟件得到了廣泛應用。徐芳[1]在涂裝流水線設計及仿真優化問題中對設計的方案采用AuT°M°d仿真軟件進行流水線仿真，有效地解決了涂裝流水線出現的問題；寶斯琴塔娜[2]根據生產物流的特點及其仿真技術的功能，利用Flexsim軟件對流水線生產物流仿真優化的方法，成功優化一個工廠四條流水線；田雙[3]以某重工業履帶挖掘機裝配線設計為基礎，規劃裝配車間的平面布局圖，運用Simi°仿真軟件研究設計了挖掘機裝配流水線模型，不僅提高了生產效率，也提高了車間管理效率。

針對嬰兒培養箱的裝配流水線設計問題，本文將通過仿真軟件進行仿真與優化，為制造型企業裝配流水線設計提供依據。

1　問題描述

通過對A公司嬰兒培養箱產品裝配過程進行觀察，發現目前還是純手工裝配，生產效率低，并且裝配車間布局分布不合理，裝配過程中浪費太多，員工工作效率低下。針對這些問題，結合目前大多數制造企業的生產方式，決定針對嬰兒培養箱產品進行生產流水線設計，劃分工位，并通過仿真軟件Flexsim對設計的流水線進行優化處理。

2　流水線設計

本文在設計流水線時充分研究流水線生產的各個要素，對裝配過程進行仔細分析，以達到合理設計的要求。

2.1裝配過程分析

本文以YP-90A嬰兒培養箱為例進行流水線設計，其產品主要由輸液架、恒溫室、控溫箱、手搖床機構以及I型機座5大部件組成。裝配流程如圖1所示。

2.2工位劃分

對產品每個部件的每道工序進行裝配工序時間的測定，根據每一部分的裝配順序及所需時間繪制各部件的裝配流程，如圖2～圖6，圖中工序上數字表示完成該工序所需的操作時間。

圖1　YP-90A嬰兒培養箱裝配流程圖Fig.1 Assembly fl°wchart °f YP-90A infant incubat°r

圖2　I型機座裝配流程圖Fig.2 Assembly fl°wchart °f type I stand

圖3　恒溫室裝配流程圖Fig.3 Assembly fl°wchart °f baby c°mpartment

圖4　控溫箱裝配流程圖Fig.4 Assembly fl°wchart °f c°ntr°ller

圖5　手搖床裝配流程圖Fig.5 Assembly fl°wchart °f mattress lift mechanism

圖6　整機裝配流程圖Fig.6 Assembly fl°wchart °f the wh°le machine

根據設計的裝配流程進行工位劃分，記錄各個工位的人數和所需時間，然后通過生產線平衡率的計算來判斷流水線是否可行，計算流水線的平衡率B：

式中：ti——完成工序所需的時間；

N ——流水線總人數；CT ——流水線節拍。

計算上述流水線的平衡率為

正常情況下，一條生產線的平衡率應大于0.75[4]，可見，本設計基本符合要求。

3　仿真建模

針對上述流水線運用Flexsim進行仿真優化，在Flexsim中發生器、暫存區、處理器、合成器分別代表不同的實際工序，繪制仿真模型如圖7所示。

圖7　裝配流水線仿真模型Fig.7 Simulati°n m°del °f the assembly line

根據企業的實際工作時間將仿真時間設定為7 h，運行仿真軟件后，根據仿真結果可知成品放置區的數量為70臺，也就是說車間一天的生產量可達70臺。其次，可以發現一些工位的空閑時間較多。計算工位的工作效率得到圖8。從圖8中可以看出各個工位的工作效率低下，生產能力弱，流水線節拍不平衡。

圖8　工作效率統計圖Fig.8 The statistical figure °f the w°rk efficiency

針對上述問題進行工位調整，考慮到某些工序可以同時進行操作，將工位上工序數目進行優化，使得各個工位操作時間趨于平衡，得到優化后的工位劃分如表1所示。

表1　優化后的流水線工位Tab.1 The °ptimized assembly line stati°n

圖9　優化后工作效率統計圖Fig.9 The °ptimized statistical figure °f the w°rk efficiency

從表1中可以看出優化后的流水線瓶頸時間為266 s，根據優化后劃分的工位進行模擬仿真，分析模擬仿真后輸出結果得到：運行相同的時間輸出產品的數量由原來的70臺增加至91臺。根據輸出結果計算工位的工作效率，得到圖9，可以看出所有工位的工作效率都得到了提高，并且工作效率都大于0.8，大大提高了生產率。

4　結論

本文首先通過了解裝配車間嬰兒培養箱產品的裝配過程，重新設計裝配流程，再考慮裝配流水線的仿真設計。在流水線設計的過程中，針對公司的產品設計山型流水線，通過對各個部件裝配工序時間的測定劃分工位，并用瓶頸時間作為流水線的生產節拍。通過分析流水線各項指標，人員的工作效率均大于0.75。最后運用仿真軟件對設計的流水線進行仿真模擬，將流水線設計過程中的數據輸入到仿真軟件中，通過不斷優化流水線參數并進行仿真，最后得到了合理的流水線設計方案。

[1] 徐芳. 涂裝流水線設計及仿真優化[D]. 天津: 天津大學, 2012.

[2] 寶斯琴塔娜, 陳紅霞, 姜廣君, 等.基于FLEXSIM的流水線生產物流優化[J]. 工業工程與管理, 2008, 13(04): 106-109,125.

[3] 田雙. 履帶挖掘機裝配流水線設計及仿真[J]. 現代機械, 2012, (6):9-12.

[4] 宋瀟瀟. 面向精益生產的傳送帶式流水線生產調度關鍵技術研究[D]. 重慶: 重慶大學, 2010.

Simulation and Design of Infant Incubator Assembly Line

【 Writers 】KE Huqi1, HU Xiaoyong1,2, GE Xia2, HU Yanhai2, CHEN Zaihong1
1 Ningbo David Medical Device Co. Ltd., Ningbo, 315712
2 College of Mechanical Engineering and Mechanics, Ningbo University, Ningbo, 315211

【 Abstract 】According to current assembly situation of infant incubator in company A, basic industrial engineering means such as time study was used to analyze the actual products assembly production and an assembly line was designed. The assembly line was modeled and simulated with software Flexsim. The problem of the assembly line was found by comparing simulation result and actual data, then through optimization to obtain high efficiency assembly line.

assembly line design, infant incubator assembly, Flexsim simulation, optimization

TP278

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.06.009

1671-7104(2015)06-0421-02

2015-06-03

寧波市重大科技專項項目(2015C110033)

胡燕海，E-mail: huyanhai@nbu.edu.cn