混流裝配理論淺析

欒丕濤 李 義 冮健廷

中車青島四方機車車輛股份公司 山東 青島266041

一、混流裝配理論的概念與特征

(一)混流裝配平衡的定義。按照產品裝配方式劃分，裝配線分為單品種裝配線和混合產品裝配線，混流裝配線是對單品種裝配線的復雜化，是一種多條單品種裝配下面的高度非線性擬合。其運行效率主要取決于如下兩個方面：其一是如何將作業元素合理地分配到裝配工作站上；其二是如何將擬投放安排到裝配線的工藝流程進行合理化排序。[1]混流裝配線在作業時不僅僅要考慮作業任務優先的順序，而且要考慮不同產品所包含任務在作業時間上的差異以及不同類別產品之間的平衡問題。

裝配線的平衡又稱工序的同期話，是對一條裝配流水線，在給定流水線的節拍后，求出裝配線所需工序的工作地數量和用工人數量最少的方案，也即對于特定的產品，給定工作地數量，求出使流水線節拍最小的配置方案，使各工作站的單件作業時間盡可能接近節拍或者節拍的整數倍。[2]

混流裝配線的平衡問題是指在滿足給定的約束條件下，將該生產線上的所有產品的全部裝配作業元素合理地分配在各個工位上，使得各個工位的裝配時間盡可能接近，生產效率最高，實現均衡化生產，其實質是離散時間的組合優化問題。

混流裝配線的平衡方法主要包括三種：數學分析法、傳統啟發式方法和現代人工智能方法。

(二)混流裝配線的研究意義。按照產品裝配方式劃分，裝配線分為單品種裝配線和混合產品裝配線，混流裝配線是對單品種裝配線的復雜升級。[3]多條單品種的裝配線按照目標產品的生產工序進行科學化、合理化的組合，就復合成了混流裝配線。

隨著科技水平的日益發展，產品的功能其需求越來越復雜，因此產品的結構和復合的模塊也隨之增多，其生產流程也更為復雜。在生產過程中，多步驟的生產工序被擬合在一條流水線中，按照工序不同，流水線中通常會包含多種生產工藝，部分生產工藝依靠人工進行加工，部分工藝可以依靠自動化的生產模塊進行加工。多種工藝在同一條流水線中的配合，其共有節拍，即為本條流水線的生產節拍。通常，如此復雜的流水線就是一條混流裝配線。對不同工藝的統籌優化，使得產品的生產節拍穩定，生產效率高效，就是混流生產線平衡優化的最終目的。

二、混流裝配線平衡流程

(一)混流裝配線的優化方案?；炝餮b配線的排序有三種優化方案：各工位負荷均衡化、部件消耗平順化和多目標優化，均衡化各個工位負荷可以使得各個工位勞動強度相當，減少堵塞、等待和停線時間，縮短總完工時間；物料消耗平順化可以使得各個裝配階段的部件實際消耗和理論消耗趨于一致，避免裝配時緊時松或物料不及時供應等異常情況發生，保證平穩裝配并減少在制品庫存，但是，實際問題往往多而復雜，單一的優化方案并不能滿足目標要求；多目標優化方案的研究成果非常多，目標組合方式不斷涌現，沒中優化組合方式均有使用的排序算法，但是其通用性非常的小。因此，對于混流裝配線的排序優化問題，只能通過對實際情況進行抽象分析，建立多個目標的組合模型，以解決相關問題。

(二)混流裝配線平衡流程。首先，對每一品種的裝配線應用工業工程方式進行粗平衡，根據精益改善理念，消除在工藝制定和裝配路線設計中的缺陷，為后續的線平衡提供標準的工藝、工時等優化信息；

其次，根據標準信息和改善方向，利用現代人工智能方法，簡歷混流裝配平衡模型，進行細平衡，并與優化前對比，分析改進情況；

最后，通過對實際問題進行概括分析，確立若干優化目標，簡歷多目標組合模型，解決混流裝配線的排序問題。

三、混流裝配理論的適用范圍

(一)小型產品生產線中的混流裝配理論。混流裝配線在小型產品生產線中使用廣泛，其主要目的是為了在一條裝配線中擬合多種產品的生產流程。很多智能小家電生產企業采取混流生產線的方式進行多種產品的生產。由于不同的產品具備不同的生產節拍，部分產品又具有相同的功能模塊，在同一條生產線擬合多條生產工序，是非常有難度的。采用混流裝配平衡的方式，可以使加工時長相似的工序同步進行，使得整條流水線的生產節拍更為接近，提高混流裝配線整體的工作效率、柔性以及魯棒性。

(二)機械制造業中使采用混流裝配理論的可能性。機械制造行業，在本文中特指大型機械制造業。大型機械制造行業的裝配線具有工序復雜多樣、工藝流程長、施工臺位依據產品的位置以及空間需要靈活調整和積極適應等特征。由此，其生產線通常都會具有柔性差，工作效率受制約因素多，影響產品的生產節拍的可變因素多，產品的生產節拍較長且不易優化。

因此，混流裝配線在大型機械制造行業同樣適用，對于不同工序的優化擬合，理論上可以對生產工序帶來明顯的效率提升。