杜倩妮+金輝+袁少華

摘 要：文章以某公司的方向盤(pán)生產(chǎn)線為研究對(duì)象，以Flexsim系統(tǒng)仿真軟件為工具，分析了生產(chǎn)線之中出現(xiàn)的瓶頸問(wèn)題，通過(guò)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)將工作程序加以合并、簡(jiǎn)化和平衡，以此提高生產(chǎn)線的效率，更好地適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線平衡；方向盤(pán)生產(chǎn)線；平衡率；Flexsim；系統(tǒng)仿真

1 概述

生產(chǎn)線平衡是對(duì)生產(chǎn)線的全部工序進(jìn)行平均化，通過(guò)一定的技術(shù)手段與方法，調(diào)整工作中心的作業(yè)負(fù)荷，以使各工作中心的作業(yè)時(shí)間盡可能相等或相近，減少或消除各個(gè)作業(yè)間不平衡的效率損失以及生產(chǎn)過(guò)剩，消除或減少等待和浪費(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到生產(chǎn)效率最大化。生產(chǎn)線平衡問(wèn)題其實(shí)就是平衡整個(gè)系統(tǒng)之中的人員與機(jī)器之間的各種相互關(guān)系，讓生產(chǎn)線達(dá)到一個(gè)理想的工作效率和水平，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。本文針對(duì)某安全氣囊公司方向盤(pán)生產(chǎn)車間的生產(chǎn)線平衡率偏低的實(shí)際問(wèn)題，應(yīng)用flexsim軟件進(jìn)行仿真找出生產(chǎn)線的瓶頸，并運(yùn)用改善各種手段提高生產(chǎn)線平衡率，提高公司的生產(chǎn)效率與效益。

2 汽車方向盤(pán)生產(chǎn)裝配線

某公司方向盤(pán)裝配線是手工裝配線主要對(duì)已經(jīng)其他車間生產(chǎn)好的方向盤(pán)零部件進(jìn)行組裝，該生產(chǎn)線目前由8個(gè)工序組成，主要包括裁皮、縫合、剪線、刷膠、粘合、縫制、熨平和檢查。其中相當(dāng)部分的操作過(guò)程是在一個(gè)有著多個(gè)直線排列的裝配站和相符合的操作員組合而成的。有一個(gè)或者多名的操作人員位于一個(gè)工作站之中，來(lái)完成各自規(guī)定的任務(wù)。只有少數(shù)操作是坐著完成的，大部分裝配在移動(dòng)中裝配。利用檢測(cè)將合格產(chǎn)品送入倉(cāng)庫(kù)，而不合格產(chǎn)品需要返工。

通過(guò)對(duì)方向盤(pán)生產(chǎn)線的實(shí)際考察以及相應(yīng)數(shù)據(jù)的調(diào)查與數(shù)據(jù)測(cè)量的具體情況進(jìn)行分析，找出了該企業(yè)生產(chǎn)線所面臨的問(wèn)題。第1、3、5工位時(shí)間較短，而第4、6工位時(shí)間較長(zhǎng)，并且生產(chǎn)線的整體節(jié)拍不合理。第6工位生產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)，即生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍是1800S。方向盤(pán)生產(chǎn)線的平衡率為：33.5%。由此可見(jiàn)，方向盤(pán)裝配線的生產(chǎn)平衡率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于85%，大量物料和在制品只能在成型階段打包暫存，增加了現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的占用。

3 方向盤(pán)生產(chǎn)線生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)例仿真

3.1 應(yīng)用Flexsim建立裝配線的仿真模型

（1）生成實(shí)體并連接端口，定義物流流程。

（2）參數(shù)設(shè)置。

a.處理器。在這里總的延遲時(shí)間被分成了兩個(gè)部分：預(yù)置時(shí)間和處理時(shí)間，處理器對(duì)應(yīng)于每個(gè)生產(chǎn)線作業(yè)工位設(shè)備的操作時(shí)間。

b.緩存區(qū)容量：將緩存區(qū)的各參數(shù)設(shè)置量均設(shè)置為100000。

c.產(chǎn)品到達(dá)的時(shí)間間隔設(shè)置：服從均值為8秒的指數(shù)分布。

d.吸收器的參數(shù)設(shè)置：它的參數(shù)是默認(rèn)的，不需要進(jìn)行設(shè)置。

（3）編譯重置運(yùn)行

方向盤(pán)裝配線每天一班，按8小時(shí)計(jì)算，每月21個(gè)天工作日，仿真時(shí)間T=604800秒。

仿真結(jié)果，在暫存區(qū)1，3，5，6區(qū)都存在了待加工半成品堆積問(wèn)題，在仿真模型的運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)置暫存區(qū)參數(shù)時(shí)將最大堆積量設(shè)為10000個(gè)，此時(shí)暫存區(qū)已經(jīng)達(dá)到了最大堆積量，并且一直維持最大堆積量。在1，3，5，6區(qū)之外的暫存區(qū)中都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)堆積的待加工半成品，這種狀態(tài)一直保持在方向盤(pán)裝配線仿真模型的運(yùn)行過(guò)程中。

由此可見(jiàn)，方向盤(pán)生產(chǎn)線各工位時(shí)間安排的非常不合理。因此，要對(duì)裝配生產(chǎn)線進(jìn)行平衡改善，采用取消、合并、重排和簡(jiǎn)化的方法來(lái)取消多余無(wú)用的操作動(dòng)作，規(guī)范操作方法，使操作更加簡(jiǎn)單、有效，對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行調(diào)整，讓各個(gè)工作環(huán)節(jié)之間負(fù)荷被分擔(dān)，盡量地縮減產(chǎn)品的裝配時(shí)間，增加單位時(shí)間的產(chǎn)品產(chǎn)量，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的目的。

3.2 對(duì)裝配生產(chǎn)線改善

（1）劃分裝配生產(chǎn)線最小作業(yè)單元

需要對(duì)裝配線的工作進(jìn)行再次組合，重新組合工作地。重新確定各個(gè)作業(yè)單元的手工作業(yè)時(shí)間，依據(jù)最小理論作業(yè)單元不可再細(xì)分的原則，將各個(gè)工作單元的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行重新確定，讓每個(gè)工位都得到最基本的工作單元，使得每個(gè)工位都處于一個(gè)忙碌的狀態(tài)，而不是閑忙不均，在最少的時(shí)間內(nèi)完成最多的任務(wù)量，縮短生產(chǎn)的周期，讓各個(gè)工作單元都處于有序忙碌的工作狀態(tài)。結(jié)果將原來(lái)的15個(gè)工位分為20個(gè)最小作業(yè)單元。提升整體生產(chǎn)線效率和降低生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種浪費(fèi)。

（2）確定各工位的正常作業(yè)時(shí)間

通過(guò)操作分析和動(dòng)作分析實(shí)現(xiàn)裝配線作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，操作分析應(yīng)用雙手操作分析圖進(jìn)行改善，動(dòng)作分析通過(guò)雙手操作程序圖實(shí)現(xiàn)，而作業(yè)測(cè)定是在以上兩個(gè)步驟的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

（3）確定各個(gè)生產(chǎn)作業(yè)單元的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間

根據(jù)該企業(yè)的實(shí)際情況制定出合適的寬放率，在已知方向盤(pán)生產(chǎn)線各作業(yè)單元的正常時(shí)間情況下，確定出調(diào)整后各作業(yè)單元的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，如表1所示。

（4）生產(chǎn)線平衡

進(jìn)行生產(chǎn)線平衡要先安排那些后續(xù)作業(yè)較多和持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)的作業(yè)，因?yàn)檫@些作業(yè)會(huì)限制生產(chǎn)裝配線平衡的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)總空閑時(shí)間最少、物流快速、使得各工位負(fù)荷率最低和縮短生產(chǎn)周期的原則，對(duì)該方向盤(pán)裝配生產(chǎn)線進(jìn)行改善，對(duì)各個(gè)作業(yè)崗位進(jìn)行安排。利用取消、合并、重排、簡(jiǎn)化的方法取消操作中的所有多余的操作動(dòng)作，改善一切不合理的操作方法，使操作更簡(jiǎn)單、更有效，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍的調(diào)整。方向盤(pán)裝配線時(shí)間平衡之后各工作站實(shí)際作業(yè)時(shí)間安排如表2所示。

3.3 平衡改進(jìn)后的仿真模型分析

運(yùn)用工作程序分析、操作者的操作分析和動(dòng)作分析對(duì)裝配生產(chǎn)線進(jìn)行了一系列的標(biāo)準(zhǔn)化改進(jìn)，對(duì)各個(gè)工序的內(nèi)容分別進(jìn)行程序、動(dòng)作、搬運(yùn)和物流改善。

Flexsim仿真軟件仿真改善平衡后模型的仿真結(jié)果，各暫存區(qū)均無(wú)太多的待加工品堆積。改善之后的6個(gè)工位的加工處理時(shí)間占工位總時(shí)間的60%至90%，而且各個(gè)工位的空閑率不同程度地下降，工作地時(shí)間損失系數(shù)明顯下降，消除生產(chǎn)瓶頸﹐提高作業(yè)效率。

在平衡前各工位處理器的利用率圖1中，代表各工位處理器利用率的折現(xiàn)忽高忽低，看出生產(chǎn)線各工位處理器利用率極不均衡。由平衡后各工位處理器的利用率圖2可以看出，代表工位處理器利用率的折現(xiàn)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)高或者過(guò)低的現(xiàn)象，均衡的分布在60%～90%之間，可見(jiàn)經(jīng)過(guò)平衡后生產(chǎn)線各工位負(fù)荷相對(duì)平衡了。

方向盤(pán)生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)仿真-平衡-再仿真，經(jīng)過(guò)改善平衡后，裝配生產(chǎn)線的平衡程度大大提高，各工位的負(fù)荷得到了均衡，空閑時(shí)間減少了99.3374秒。生產(chǎn)線的平衡率由原來(lái)的66.8%提高到88.9%。生產(chǎn)效率明顯提高，平衡前每天只能生產(chǎn)8%個(gè)方向盤(pán)，平衡后每天能生產(chǎn)17%個(gè)方向盤(pán)，產(chǎn)量獲得明顯提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了某公司的方向盤(pán)生產(chǎn)線作業(yè)能力和平衡問(wèn)題，應(yīng)用Flexsim軟件仿真找到了生產(chǎn)線的瓶頸，對(duì)各個(gè)作業(yè)崗位進(jìn)行安排，讓各個(gè)工作環(huán)節(jié)之間的負(fù)荷更加合理。通過(guò)仿真、平衡、再仿真之后，對(duì)平衡前與平衡后的重要指標(biāo)及各工位利用率和空閑率比較分析表明，生產(chǎn)流程和管理工作更加有序，優(yōu)化了材料、人員和機(jī)器的使用情況，方向盤(pán)生產(chǎn)線的平衡率明顯提高，生產(chǎn)線達(dá)到了高效和平衡。

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