裝配線平衡方法研究

蘇東楠　趙晶　王蕾　鞠巖松

【摘 要】裝配線的平衡對于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本十分重要，為了使我國企業(yè)在全球市場競爭中贏得一席之地，尋求一套適合企業(yè)自身的生產(chǎn)線平衡方式，成為解決生產(chǎn)線諸多問題、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的當(dāng)務(wù)之急，本文闡述了裝配線平衡的建立，求解裝配線平衡問題的方法和裝配線平衡的一般優(yōu)化步驟。

【關(guān)鍵詞】裝配生產(chǎn)線；平衡；優(yōu)化；方法

裝配線流水作業(yè)是一種高效率，高產(chǎn)值的作業(yè)方式，與機加流水線相比，它對于操作人員的技術(shù)水平要求并不是很高，但操作人員勞動強度卻是相對較大的。近些年，裝配流水線被廣泛應(yīng)用于機械、電子行業(yè)，隨著市場競爭不斷激烈和客戶需求多樣化的要求不斷提高，它的應(yīng)用范圍也越來越廣。伴隨著裝配流水線的誕生，裝配線的平衡問題也隨之產(chǎn)生。由于裝配線的平衡問題直接關(guān)系著產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率問題。

1 裝配生產(chǎn)線平衡

裝配線就是其工作地按產(chǎn)品裝配工藝路線的先后順序排列，其功能是使加工對象按規(guī)定的速度，一件接一件，由基本的零件，在每個工作站逐步附加一些零件，形成最終的產(chǎn)品。裝配線的平衡是使人員之間或機器之間盡量平衡，這樣裝配線的產(chǎn)出才能達到要求的水平。裝配線平衡問題實質(zhì)是是將有限作業(yè)集分配到各個工作站，以使每個工作站在節(jié)拍內(nèi)都處于繁忙狀態(tài)，完成最多的操作量，從而使各工作站的未工作時間最少，作業(yè)之間滿足先后加工順序，并優(yōu)化某些指標(biāo)。[1]作業(yè)之間具有先后順序約束，這些約束可以用作業(yè)的先后順序圖來表示，其中節(jié)點表示作業(yè)，其連接點的弧表示作業(yè)順序。如下圖所示為某卡車裝配線的示意圖和作業(yè)關(guān)系優(yōu)先圖。[2]

裝配線平衡的目的就是產(chǎn)生有節(jié)奏的生產(chǎn)，達到各工作站的工作強度和利用率相當(dāng)?shù)哪康?，避免資源空閑和過于忙碌不良的后果，因此，裝配線平衡還可以稱為工序同期化。

2 裝配生產(chǎn)線平衡的方法

生產(chǎn)線的平衡方法一共有三種：數(shù)學(xué)模型法、啟發(fā)式方法以及工業(yè)工程方法

（1）數(shù)學(xué)模型方法是在充分了解裝配生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，建立數(shù)學(xué)模型，此模型可以反映裝配生產(chǎn)線之間的作業(yè)元素之間的關(guān)系，進而優(yōu)化裝配生產(chǎn)線的一種方法，但是由于模型求解的過程中計算量太大影響了其在實際應(yīng)用中的價值[4]；

（2）啟發(fā)式算法是一個根據(jù)直觀和經(jīng)驗構(gòu)造的一種易于理解的算法。同時啟發(fā)式算法也是一種技術(shù)，這種技術(shù)使得在可接受的計算費用內(nèi)去尋找最好的解，但不一定能保證所得解的可行性和最優(yōu)性，甚至大多數(shù)情況下，無法估量所得解同最優(yōu)解的近似程，其編程代碼復(fù)雜性和難懂性，降低了其方法的實用性和操作性

（3）工業(yè)工程的方法便于改善措施，但是該方法卻要局限于生產(chǎn)管理人員的自身的經(jīng)驗以及管理水平。

3 裝配線平衡的一般優(yōu)化步驟為

l）根據(jù)產(chǎn)品裝配工藝，確定產(chǎn)品裝配工位位置，要完成的作業(yè)元素和它們之間的相互順序。

2）繪制作業(yè)順序優(yōu)先圖和作業(yè)順序關(guān)系矩陣。

3）根據(jù)生產(chǎn)計劃產(chǎn)量、生產(chǎn)率、寬放因子等求出裝配線的理論節(jié)拍。

4）采用一種適合的裝配線平衡方法，以裝配線的節(jié)拍為基礎(chǔ)，將所有作業(yè)元素進行分配。在這個過程中，要遵循作業(yè)關(guān)系優(yōu)先圖和作業(yè)順序關(guān)系矩陣。

5）對平衡后的裝配線進行評價，主要計算裝配線平衡率和均衡負荷系數(shù)以及空閑時間等指標(biāo)。如果平衡后效果不是很理想，可以考慮采用其它平衡方法重新進行。

4 總結(jié)

數(shù)學(xué)模型法、啟發(fā)式方法以及工業(yè)工程方法各有長處，任何一種方法不能解決所有問題，企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)線平衡可以考慮利用工業(yè)工程的方法對裝配生產(chǎn)線的平衡進行局部改善，接下來用數(shù)學(xué)模型法建立線性數(shù)學(xué)模型，完整地表達出裝配線各個生產(chǎn)要素之間的關(guān)系；最后借助計算機編程來求解裝配生產(chǎn)線平衡水平的結(jié)果。

【參考文獻】

[1]周銘華.基于Flexsim系統(tǒng)仿真的輕型客車裝配線平衡研究[D].西華大學(xué)碩士論文，2008.5.

[2]陳曉峰，肖田元.應(yīng)用遺傳算法解決裝配線平衡問題[J].2008.

[3]遺傳算法與工程優(yōu)化[M].清華大學(xué)出版社，北京.

[4]裝配生產(chǎn)線平衡分析與應(yīng)用研究[D].重慶交通大學(xué)碩士論文，2013.12.endprint