1、1电视机装配流水线的平衡分析与改进摘要： 以电视机装配流水线为研究对象，运用作业测定技术中的时间研究方法，测定了装配流水线各工位的作业时间，找出了影响流水线生产能力的瓶颈工位。运用“5W1H”提问技术分析装配流水线存在的问题；利用启发式算法对装配流水线的作业内容进行重新安排，达到流程优化的效果。通过平衡前与平衡后的相关数据对比分析，装配流水线平衡取得了明显的改善效果。装配线负荷系数提高到 86.4%，产能提高到339 台，平均工位加工率提高到 58.4%。 Abstract： Aiming at the assembly line of TV set， this paper applies t
2、he stop watch-time study of work measurement technology to determine operation time of every station and finds out bottle-neck stations. The existing problems of assembly line are analyzed by using 5W1H inquiry technology. In order to optimize the assembly line， Heuristic algorithm and Branch and bo
3、und analysis are used to reschedule job content of assembly line. By analyzing the data between the old line and the new line，the balance of assembly line is improved obviously. Load coefficient of the assembly line increased to 86.4%， production capacity increased to 339 units， the average processi
4、ng rate of stations increased to 58.4%. 2关键词： 装配流水线；时间研究；流程优化；装配线平衡 Key words： assembly line；time study；process optimization；assembly line balance 中图分类号：TB491 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）06-0239-03 0 引言 随着现代社会的快速发展，企业生产规模越来越大，所受到的竞争压力也越来越大。在产品需要大批量生产的情况下，装配流水线是作为一种高效率、高产量的生产方式，能够有效提高装配质量和效率，节约生产成本，提
5、高企业竞争力。目前该生产方式在很多行业都得到广泛的应用。但有的装配流水线总会看到材料堆积，流水线停滞等现象。这些都会导致企业效率低，生产力下降，降低竞争力。如何提高装配线的整体效率，减少工序间的在制品，以及追求同步化生产越来越受到人们的重视。采用合适的方法对装配线进行平衡优化1-2成为实现这一目标的主要手段之一。 以台州当地企业电视机生产线为例，由于其电视机装配流水线工位能力不均衡，致使装配流水线生产效率较低，企业竞争力下降。通过对某电视机后盖装配流水线的调研，利用作业测定中的时间研究3及实地测量采集数据，然后通过数据分析得出影响装配流水线平衡的相关问题。利用分析得到的数据，通过启发式平衡法对
6、装配流水线进行优化改4-5。1 装配流水线工艺分析 31.1 装配线现状描述 文章以电视机后盖装配流水线为研究对象。装配线的工序为：检查背板贴侧面双面胶贴侧面双面胶组装灯条装灯条线整理灯条线锁灯条螺丝放反射纸放反射板放反射片卡中框贴胶布检查背光组装玻璃贴胶布、撕前膜贴胶布贴导电布卡前框、翻转电视机锁背板螺丝固定 T-con 板贴条形码。其各工位与各工序的工作时间如表 1 所示。 1.2 现状分析 根据现场反馈的信息，电视机装配流水线主要存在以下几个主要问题： 生产效率低，达不到指标； ?b 配线质量不高，返工频繁； 员工分工不均，心理不平衡。 上述装配流水线出现的主要问题是由于企业管理和装配流
7、水线的不合理安排造成的，我们主要从装配流水线的技术层面加以研究。根据实际状况，运用“5WIH”提问技术6，对各工位完成任务的目的、方法、人员、时间、地点及原因等方面进行提问，逐项进行分析7。根据表 1可以得出各工位的生产节拍。其中工位 4 耗费 117 秒，是最大的工位时间（瓶颈工位） 。工位 4 与工位 3 的时间差过大，造成生产堆积，不利于提高装配线的生产效率。且员工工作时间差距过大容易造成心理不平衡，为追求速度而忽略工作质量。 将工作时间平均分配到各个工位的方式，可以最大程度地消除各工4位的不平衡。在此需要在不影响产出率及作业优先顺序条件约束下，对各个工位的工作量重新分配，以期达到各个工
8、位工作量的平衡。在此引入评价装配线负荷的评价函数 ，装配线负荷系数 的可用式（1）表示为： 装配线的负荷系数越大，说明流水线的生产效率越高，它反映装配线人力、物力资源利用率的指标，同时也反映了装配线组织和设计的合理程度。一般合理的装配线负荷系数在 80%以上。 2 装配流水线平衡改善 2.1 理想节拍 电视机装配流水线的平衡调节主要要求使每个工位的操作时间尽可能同步化，各工位在节拍内都处于繁忙状态，完成最多的操作量，从而使装配线的效率最高。电视机装配线平衡前为 10 个工位，其中工位 4 的时间明显不合理，工作时间长达 117 秒。经过仔细考虑，工位 4 分为 2个工位更为合理。最后理想的工作
9、中心为 11 个。理想节拍=产品总装配时间/实际工作中心数=656/11=60 秒。 2.2 启发式平衡过程 启发式算法在求解装配线平衡问题8时，不采用复杂的数学模型进行求解，而是主要通过拟定的选择规则进行求解，因此该方法简单实用，得到了广泛的应用。启发式算法主要研究动作和时间两方面，所以文章主要通过这两方面来优化解决实际问题9。 首先各工位优化必须满足几个约束条件：各个作业单位的优化调整必须满足装配线生产的有限顺序。在作业单元任务分配完后，最终的工位时间不得超过产生节拍。 5装配线操作是从将电视机背板搬上流水线开始，所以作业单位 1 作为第一工位的第一工序。因为理想节拍为 60 秒，安排作业
10、单位 1、2 后，剩余时间不足以安排 3，但 2 与 3 间的生产关联性较大，考虑生产流程的连续性，作业单位 3 安排在本工位。后续的工位安排同理，先安排在理想节拍内的作业单位，再考虑作业单位的关联性、合理性。二号工位安排作业单位 4，5。三号工位安排作业单位 6，7，8。四号工位安排作业单位 9，10。五号工位安排作业单位 11，六号工位安排作业单位12，13，七号工位安排作业单位 14，15。八号工位安排作业单位16，17。九号工位安排作业单位 18，19。十号工位安排作业单位20，21。十一号工位安排作业单位 22，23，24。剩余时间不足以进行下一作业单位，但由于本工位为最后一个工位，
11、因此将最后的作业单位 25放入本工位。改善后的结果具体参见表 2。 2.3 装配线平衡后数据分析 计算每班的生产产能的时候，计划有效工作时间按 6.5 小时（总时间 8 小时，其中 1.5 小时休息）计算。计划产量包括计划出厂量和预定不合格的量。生产节拍直接使用所实测的瓶颈操作时间作为我们的标准节拍。装配线改善前后的平衡变化如表 3 和图 1 所示。 生产节拍 C。 改善前：生产节拍 C=117 秒； 改善后：生产节拍 C=69 秒。 生产产能 N。 改善前：N=计划有效工作时间/生产节拍=6.5*60*60/117=200； 6改善后：N=计划有效工作时间/生产节拍=6.5*60*60/69
12、=339。 装配线负荷系数 。 改善前：=T/（N*C）=656/（10*117）=56.1%； 改善后：=T/（N*C）=656/（11*69）=86.4%。 经过各工位操作工序重新分配平衡后，生产节拍由平衡前的 117 秒减少到平衡后的 69 秒。生产产能由每班 200 台提高到每班 339 台。装配线负荷系数由平衡前 56.1%提高到平衡后 86.4%。通过使用改进的启发式平衡方法对电视机装配线进行研究降低了生产节拍，提高了产能和生产效率。 2.4 人员优化 在工位平衡的基础上必需考虑工人的工作量，工作量的平衡安排有利于提高工人的积极性。原装配流水线除了作业单位 11、15 各安排了两个
13、工人，其余每个作业单位只安排一个工人。对上述已改善的装配流水线进行数据分析，其中作业单位 22、23 作业时间都明显小于其他作业单位。考虑工人的公平感和工作积极性，这两个作业单位只安排一个工人。因此，改善后的装配流水线工人人数减少一人。这有利于减少资源的投入，提高企业竞争力10。 3 效果评价 图 2 是装配流水线的 Flexsim 仿真模型。通过对改善前后装配流水线进行仿真，得到的各项数据如表 4 所示。分析表 4 改善前的各项数据，可以看出改善前工位 4 之前的所有工位都出现了严重的堵塞，工作效率低下。因此工位 4 是瓶颈工位。改善前的空闲率过大，且存在空闲率与7加工率分布不均的问题。 通
14、过表 4 改善前后数据对比，可以直观看出改善后装配线的优化进步。改善后工位的最大堵塞率为 7.14%，较改善前的最大堵塞率42.41%，下降了 35.27%，整体生产的流畅性得到提高。且改善后除了工位 3 与工位 9 略有堵塞外，其余工位基本保持生产平衡。改善前工位平均空闲率为 42.9%，且工位 8、9、10 空闲率明显过大，利用率不高。改善后的平均空闲率降为 29.4%，比之前降低 13.5%。改善前的平均加工率为 39.4%，前 5 个工位的加工率与后五个工位的加工率相差过大，装配流水线的生产不平衡。改善后工位的平均加工率为 58.4%，较之前提高了19%，且工位间的加工率差距减少，整个
15、装配流水线的生产系统更加平衡。4 结语 装配流水线的平衡直接关系到流水线的生产效率。因此，对企业装配流水线的平衡改进是企业的关注重点。本文通过对某公司电视机装配生产线平衡分析，发现瓶颈环节，并应用生产节拍平衡方法给出行之有效的改进方案。通过启发式算法、分支定界分析对工序作业内容调整，尽可能平衡各工位的作业时间，减少空余时间，消除各种浪费活动，从而使装配生产线节拍平衡优化，提高了生产线的生产能力。在此过程中，运用 Flexsim 软件对改善前后的装配流水线进行仿真，建立三维可视化模型。通过仿真模型的前后数据对比，证明改善方案的有效性。 参考文献： 1施培阔，方叶祥，黄秀玲.玩具厂装配流水线的瓶颈
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