A公司玩具車裝配生產線的平衡優化研究

伍玥

（安順職業技術學院現代工程系，貴州 安順561000）

A公司玩具車裝配生產線的平衡優化研究

伍玥

（安順職業技術學院現代工程系，貴州 安順561000）

本文通過對A公司在玩具車裝配生產中的相關數據進行分析研究，找出了A公司在實際生產過程中存在的問題，其中最突出的兩個問題就是生產線工序節拍不均衡，工序中存在瓶頸，并提出相應的解決方案，從而增加玩具車裝配線的產出，給企業帶來更大的效益。

玩具車；生產線；平衡優化；生產效率

1　研究背景

在社會快速發展的今天，科技的快速發展帶來了互聯網結構的革新，商家從傳統商業模式向互聯網轉變，商家間的競爭越來越大，使得商家的利潤也越薄。傳統玩具制造業也在尋求各種方法力求用最小的成本獲得最大的效益。高效率的生產，低成本的投入是制造業在增強競爭力方面所要解決的問題。

除了增加投入，企業還可以通過改善資源的利用來獲取提高：幾乎所有的制造企業都存在系統能力不平衡的現象，增強生產線的平衡性是一種通過改善企業現有資源組合而達到充分利用并提高其效益的行之有效的思路，是流水線型生產企業所追求的目標，其最高境界是實現“一個流”生產［1］。

本文對A公司在玩具車裝配生產中的相關數據進行調研，使用這些數據進行分析，找出了A公司在實際生產過程中出現的問題，其中最突出的兩個問題就是生產線工序節拍不均衡和工序中存在瓶頸，所以本文中主要研究工序節拍不均衡和瓶頸工序，找出相應的解決方案從而增加玩具車裝配線的產出，給企業帶來更大的效益。

2　A公司簡介

A公司成立于2003年，公司占地面積達5 000 m2，在成立的第二年就通過了國際質量管理體系的相關認證，公司在設計上面有自己的技術，在玩具的研發上獨立自主，同時還具備生產制造的能力，在玩具制造廠的規模中達到了中型的水平，公司最主要的兩類產品就是玩具模型和遙控玩具。

A公司生產的產品中遙控玩具車的生產線不能對其它產品進行裝配，只能手工裝配遙控玩具車這一種產品，員工長時間從事單一的工作而對工作的熟練度較高。該公司在開始生產的時候就對生產流水線進行了相應的規劃，對玩具遙控車生產線的作業工序進行的劃分，共分為21項，并依據作業工序的實際要求將21項工序分到了8個工作站進行作業，幾乎每個工作站都包含幾項工序的作業。A公司的這種規劃在實際運用中并沒有考慮到工站間的生產力是否平衡，不僅在時間上造成了浪費同時使得公司在成本上多了支出，一定程度上影響了員工的積極性。

3　A公司裝配生產線現狀分析

（1）A公司遙控玩具車的裝配步驟和時間

作者在調查的過程中對A公司裝配遙控玩具車的流水線上8個工作站的工作的21項工序涉及到的數據進行了統計和分析，對每項工序正常工作時間進行了量化，詳細列出了玩具車裝配過程中的所要完成的步驟和額定時間組成的表格，如下表1所示。

表1　玩具車的裝配步驟及額定時間表

（2）A公司遙控玩具車裝配線負荷率計算

假設A公司每天能夠產出500輛玩具車，按照單班制8 h的計算方法可知，其生產節拍為：

因此，對應裝配線的負荷率計算方法如下：

通過計算可以知道，玩具車流水線的負荷率不到80%，這一數據相對較低，在上班時間內，有1個多小時員工處于閑置狀態。按照玩具車目前8個工作地來對其節拍進行計算之后能夠得到所有工作地的負荷率情況如表2.

表2　現有流水線工作地數目及各工作地負荷率

按照上述表格建立相應的直方圖（圖1所示），這樣能夠更加方便地對不同工作地的負荷率進行比較。

圖1　現有各工作地負荷率比較

按照計算結果進行分析可知，在8個工作地點中，負荷的分配極不平衡，其中存在部分像5、6、7這樣的工作地負荷率較低，浪費了大量的勞動資源，也存在像2、3這樣的工作地，其負荷率相當高，因此許多工人產生了一定的抵觸情緒，這對企業長期的健康發展不利，而且人力成本難以控制，同時會造成部分員工的不滿。

（3）A公司遙控玩具車裝配線瓶頸分析

如前文所述，遙控車裝配的主要工序流程如圖2所示（箭頭僅僅描述了先后次序，長度沒有具體意義）。

圖2　玩具車裝配網絡圖

現場分析之后可知，A公司流水裝配生產線存在的關鍵問題有以下幾點：

其一，工序15成為了其工藝路線的主要瓶頸，在它的限制之下，生產節拍為42；

其二，發現1、6、9、11、17等工序是并行工作的，因此和其它獨立單元的操作時間相比較少，工人等待的空余時間較多；

其三，某些工序之間的操作時間差異過大，存在大量的空閑時間。

4　A公司玩具車裝配生產線的平衡優化

設計合理的流水線作業流程是在進行大量生產組織前的重要內容，其中包含了以下兩個方面：決定流水線生產效率高低，平均分配流水線上各個工站的工作。眾所周知，流水行業生產線利用率的主要評價指標之一就是其對應工作地數量，主要用來衡量工作地工作量分配是否合理。

平衡優化流水線裝配主要采取的措施是分解和合并相應工站，合理安排人力。同時也可以運用高效率的工具，裝配方法的優化等來縮短裝配所用的時間，但企業的實際生產中傾向于使用第一個方法：優化生產流程。所以平衡裝配流水線是企業在面臨大量作業時最需要優化的地方。

（1）A公司裝配生產線作業規則的優化

針對上述問題，使用ECRS原則對A公司裝配流水線進行詳細分析，并且提出對其進行平衡優化的主要方法。由于該流水線的主要特點是直線循環，所以要盡可能保證不同工位之間的循環同步，由于不同工位的生產節拍都比較繁忙，因此只要完成的操作數量得到提升，那么整個玩具遙控車的生產效率就提高了。

1）流水線節拍編制

如前文所述，A公司每天能夠裝配500輛玩具車，假設按照單班制8 h的工作時間進行計算，那么其生產節拍如下。

2）最少工作地計算

根據已知條件計算最少工作地數量為：

最少工作地數＝總時間/節拍＝357/57.6=6.19

由于工作地數量最后必須取整數，所以得到的結果為7.

3）作業排序

根據前文的計算，作業排列如表3所示。這里對后續作業進行排序后可得：

表3　作業排列表

結合A公司裝配生產車間的具體現狀，在分配作業的時候應該遵守的規則為：

其一，優先考慮作業耗時多的工序；

其二，優先考慮后續作業數目多的工序。

（2）A公司裝配生產線瓶頸工序的優化

在所有的工序中，15號工序消耗的時間較多，因此是遙控玩具車整個裝配流水線上的瓶頸工位，其耗時37 s，對應的工作內容是連接前后機箱，該工位工人需要兩個來進行配合協作，雖然該工位涉及到的工作內容較多，但是操作難度并不算大。

規則一：首先分配后續工作較多的作業［2］，做出平衡。如表4所示。

表4　根據規則一做出的平衡

（3）A公司裝配生產線并行工序的優化

分析該玩具遙控車的裝配工藝流程能夠發現，在21道工序中存在大量的并行工序，因此這些工序之間可以獨立作業，不存在緊前工序。為此，使用ECRS理論將這些工序進行合理的分解與合并，這種分解與合并可能沒有使得生產效率得到明顯的提升，但是不同工作地之間的負荷卻得到了很大程度的平衡，且其負荷率得到很大程度的提升，這使得整個流水線的勞動力成本得到了很好的控制。

規則二：首先分配操作時間最長的作業［2］，做出平衡，如表5所示。

表5　根據規則二做出的平衡

（4）A公司裝配生產線平衡效率計算和平衡方案選擇

1）計算平衡效率

首先對裝配線的平衡效率進行計算方法如下：

平衡效率＝總時間/（實際工作地數×節拍）

＝357/（7×57.6）=88.54%

按照前面的規則對平衡效率進行計算之后可以得到，優化后裝配線的平衡效率超過了88%，也就是閑置時間有所減少。

2）確定平衡方案

對比分析表4與表5不難發現，如果優先使用規則二進行平衡，那么工作地7上的空閑時間接近26，但是如果用規則一進行平衡，那么這一數據會增加到接近36.事實上，規則一的某些工序安排存在一定的問題，因此這里選擇規則二進行平衡更加合理。

5　A公司玩具車裝配生產線平衡優化評價

（1）按照前面的計算，對A公司裝配線進行平衡，進而能夠得到各個工作地的負荷率大小，具體信息如表6所示。

表6　優化后流水線工作地數目及各工作地負荷率

（2）在進行平衡優化之后，各個工作地的負荷率發生了不同程度的改變，詳細信息如圖3所示。

圖3　優化后各工作地負荷率比較

詳細分析上述條狀圖能夠發現，在平衡優化之后，絕大多數工作地的負荷率有了明顯的提升，基本上都大于75%，而且各個工作地的負荷相對比較接近。

（3）表7是對優化前后裝配線各個工作地負荷率平均值的一個對比表情況，其中優化前工作地數為8，優化后工作地數為7.

表7　改進前后對比表

分析上表能夠知道，在對裝配線進行平衡優化之后取得了比較明顯的效果，其中最顯著的就是工作地的總數減少了。也就是說每條裝配線上的勞動力成本有所降低，相反，這主要是因為其他工作地的負荷率都得到了提高，增加的百分點幾乎都超過了11%.因此，工人的限制時間減少，這對企業生產效率的提高有著十分重要的意義。

6　總結

本文對A公司玩具車裝配生產線的平衡優化進行研究，使用大量的生產線平衡優化理論知識完成了其裝配線的平衡。平衡之后工作地的數目有所減少，而且各個工作地的負荷率都有不同程度的提升，而且變得十分均勻，工人的閑置時間明顯減少，這在無形中提升了該公司的綜合競爭力。

通過生產線的平衡，能夠及時發現整條生產線上的瓶頸工序，并且進行合理的調整，提高生產線的工作效率，最終增加企業的盈利。

由于時間有限，再加上筆者學識水平一定，所以文中在研究的時候考慮得并不全面，論文中難免存在一些疏漏，希望在未來的工作中能夠進一步深入研究。

［1］高廣章.生產線的平衡及優化方法研究［D］.長春：吉林大學，2004.

［2］馬漢武.設施規劃與物流系統設計［M］.北京：高等教育出版社，2005：70-73.

Research on Balance Optimization of Assembly Line of Toy Car in A Company

WU Yue
（Vocational and Technical College of Anshun Modern Engineering Department，Anshun Guizhou 561000，China）

The analysis of correlation data in the toy car assembly of a company，to find out the problems existing in the actual production process of a company，which two of the most prominent issue is the production line operation cycle is not balanced，process bottlenecks，and puts forward corresponding solutions to increase toy car assembly line production，to the enterprise to bring greater benefits.

toy car；production line；balance optimization；production efficiency

F273

A

1672-545X（2016）07-0131-04

2016-04-20

伍玥（1986-），女，貴州安順人，研究生，助教，研究方向：工業工程。