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品質量，降低生產成本十分重要，為了使我國企業在全球市場競爭中贏得一席之地，尋求一套適合企業自身的生產線平衡方式，成為解決生產線諸多問題、提高生產效率、降低生產成本的當務之急，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化步驟。

【關鍵詞】裝配生產線；平衡；優化；方法

裝配線流水作業是一種高效率，高產值的作業方式，與機加流水線相比，它對于操作人員的技術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用于機械、電子行業，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生。由于裝配線的平衡問題直接關系著產品的質量和生產效率問題。

1 裝配生產線平衡

裝配線就是其工作地按產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，這樣裝配線的產出才能達到要求的水平。裝配線平衡問題實質是是將有限作業集分配到各個工作站，以使每個工作站在節拍內都處于繁忙狀態，完成最多的操作量，從而使各工作站的未工作時間最少，作業之間滿足先后加工順序，并優化某些指標。[1]作業之間具有先后順序約束，這些約束可以用作業的先后順序圖來表示，其中節點表示作業，其連接點的弧表示作業順序。如下圖所示為某卡車裝配線的示意圖和作業關系優先圖。[2]

裝配線平衡的目的就是產生有節奏的生產，達到各工作站的工作強度和利用率相當的目的，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 裝配生產線平衡的方法

生產線的平衡方法一共有三種：數學模型法、啟發式方法以及工業工程方法

（1）數學模型方法是在充分了解裝配生產線的基礎上，建立數學模型，此模型可以反映裝配生產線之間的作業元素之間的關系，進而優化裝配生產線的一種方法，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用中的價值[4]；

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

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

3 裝配線平衡的一般優化步驟為

l）根據產品裝配工藝，確定產品裝配工位位置，要完成的作業元素和它們之間的相互順序。

2）繪制作業順序優先圖和作業順序關系矩陣。

3）根據生產計劃產量、生產率、寬放因子等求出裝配線的理論節拍。

4）采用一種適合的裝配線平衡方法，以裝配線的節拍為基礎，將所有作業元素進行分配。在這個過程中，要遵循作業關系優先圖和作業順序關系矩陣。

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以及空閑時間等指標。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

數學模型法、啟發式方法以及工業工程方法各有長處，任何一種方法不能解決所有問題，企業優化生產線平衡可以考慮利用工業工程的方法對裝配生產線的平衡進行局部改善，接下來用數學模型法建立線性數學模型，完整地表達出裝配線各個生產要素之間的關系；最后借助計算機編程來求解裝配生產線平衡水平的結果。

【參考文獻】

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

[2]陳曉峰，肖田元.應用遺傳算法解決裝配線平衡問題[J].2008.

[3]遺傳算法與工程優化[M].清華大學出版社，北京.

[4]裝配生產線平衡分析與應用研究[D].重慶交通大學碩士論文，2013.12.endprint