汽車裝配線平衡方法的研究及其應用

沙俊汀++張宇

摘 要：本文從概述汽車裝配線平衡出發，分析了汽車裝配線平衡優化的價值和意義，重點探討了主要的汽車裝配線平衡方法，以期對汽車裝配線平衡方法的研究及其應用提供一定的借鑒。

關鍵詞：汽車裝配線；平衡方法；應用

隨著社會經濟和科學技術的迅猛發展，汽車產業作為制造業中的典型產業，其發展水平通常是整個制造行業乃至整個國家工業綜合實力的代表。各大汽車廠商之間的競爭也日趨激烈，在這個局面下，如何提升汽車的生產質量和效率已經成為其市場競爭能力的主要研究對象。在這個背景下，研究汽車裝配線平衡方法的研究及其應用的諸多問題，具有重要的現實意義。

一、汽車裝配線平衡概述

裝配線的平衡問題，實質上就是力圖將所要裝配的任務盡可能均衡地分配到一定數量的工作站上，實現讓裝配線上的每個工作站都處于繁忙狀態的同時，保持秩序和裝配質量，盡量避免出現工作站空余的現象，以促使汽車裝配線的高效率運行，提升工作效率，最終實現經濟效益和社會效益的提升。除此之外，在進行各項任務分配時，工作人員必須做到裝配工藝所決定的所有任務之間的先后關系的滿足，因為這些任務之間存在著次序上的互相約束關系。這也給裝配線的平衡問題帶來更多的復雜因素。

裝配線的平衡問題中，具體可以分為以下三大類。首先，是在既定的生產節拍下，也就是裝配線上出來成品的時間間隔大致保持相同的情況下，在滿足作業元素的優先關系和具體的生產線規劃約束的前提下，對得到的所需的最少工位數進行優化。當然，這類問題主要適合的裝配線平衡分析是有具體產量規劃目標的汽車裝配線。其次，是給定工位數，也就是給定裝配工人在裝配線上的工作位置的條件下，在滿足作業元素的優先關系和具體的生產線規劃約束的前提下，對所需要的最小裝配線生產節拍進行優化，這類問題主要解決對舊產品的裝配線進行改造或者受到廠房的空間限制的情況下，實現的汽車裝配線平衡優化。最后，隨著汽車裝配線平衡優化研究的不斷深入和發展，社會經濟和科學技術高度發展的背景下，以人為本觀念的越來越滲透，一個新的汽車裝配線平衡優化問題目標出現，那就是工位的作業任務均衡分配問題。

二、汽車裝配線平衡優化的價值和意義

汽車裝配線的平衡問題會對裝配線的效率產生直接的影響，也會對汽車產成品的質量產生影響。在工作人員進行合理的作業編排和科學管理的基礎上，能對裝配線上的各個工作站的負荷進行均衡，促使裝配線能達到平衡、均勻和流暢的狀態，實現減小生產線節拍和工位數、降低生產線投資、提升物流效率、消除工位瓶頸、提升產成品質量、提升生產資源的綜合配置效率，進而實現凈利潤提升的作用。同時，實現汽車裝配線平衡優化，能給予工人適當的公平感，實現雇員關系的改善，形成良性競爭，調動工人參與團體合作的積極性，進而實現生產效率的提升。

從我國目前的汽車裝配線平衡優化實踐來看，裝配線的平衡率處于較低水平，裝配線中各個工作站的作業時間不均衡，造成勞動力和設備生產能力的嚴重浪費。所以，對汽車裝配線平衡方法進行深入研究，對于降低生產成本、提升生產效率、有效配置資源、緩和資源缺乏問題具有重要的意義和價值。

三、主要的汽車裝配線平衡方法

（一）利用DELMIA系統分析裝配工藝

在進行汽車裝配線平衡優化的過程中，工作人員首先應該進行作業元素之間的先后約束關系分析，進行次序的排列和選擇。這就需要通過裝配工藝的分析來解決。DELMIA是達索公司開發的一套基于“數字化工廠”概念的軟件，設計目的是爭取實現對生產過程中的工藝信息開展協調、統一的管理。

（二）利用遺傳算珠法進行汽車裝配線平衡優化

遺傳算法是對達爾文生物進化論中關于自然選擇和遺傳學機理內容的生物進化過程進行模擬的一種模型，從本質上說，它是一種利用自然進化過程的模擬，來進行最優解的方法搜索的方法。近些年來，遺傳算珠法被廣泛應用于組合優化、自適應控制和西安好處理等研究領域，并且取得了一系列的研究成果。其中，因為遺傳算珠法在解決組合優化問題方面有著不可忽視的巨大優勢，所以可以被援引到汽車裝配線平衡問題的解決中。

遺傳算珠方法因為具備以下幾個優勢，所以在汽車裝配線平衡工作中能發揮重要的作用。首先，因為這種方法能夠從群體開始搜索，進行各個個體之間的比較，所以具備潛在的并行性，搜索的覆蓋面廣、效率較高。其次，這種辦法能夠對群體中的多個個體進行同時處理，能對汽車裝配線平衡過程中的多個解進行評估工作，能顯著增加局部最優解的概率。再次，這種方法具有很強的魯棒性，也就是說，解的質量對搜索過程和問題的復雜程度的依賴性并不高。最后，因為這種方法下，約束條件處理更加方便簡潔，可以幫助汽車裝配線平衡設計中可能發生的各個因素。

但是，雖然遺傳算珠法在進行汽車裝配線平衡方法研究中有著如此多的優勢，但是因為在迭代時采用概率機制，具有很強的隨機性，所以，全局最優的結果也不一定能實現。

四、總結

對于汽車裝配線平衡問題進行充分的分析，是各類汽車正式量產之前需要開展的重要的研究工作。因為它不僅影響著各類汽車裝配的質量，而且對裝配線的布局以及運行效率發揮著重要的作用。本文中提到的兩種方法在汽車裝配線平衡分析方面有著巨大的優勢，在研究實踐中也取得了相當的研究成果，但是其方法本身和與汽車裝配線的平衡問題之間的契合方面仍然存在著不少問題，需要進行更進一步的優化工作，這就需要從業人員進一步的努力。

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