嬰兒培養(yǎng)箱裝配流水線仿真設(shè)計(jì)

【作者】柯滬琦，胡曉勇,，葛霞，胡燕海，陳再宏

1 寧波戴維醫(yī)療器械股份有限公司，寧波市，315712

2 寧波大學(xué)機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院，寧波市，315211

嬰兒培養(yǎng)箱裝配流水線仿真設(shè)計(jì)

【作者】柯滬琦1，胡曉勇1,2，葛霞2，胡燕海2，陳再宏1

1 寧波戴維醫(yī)療器械股份有限公司，寧波市，315712

2 寧波大學(xué)機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院，寧波市，315211

該文針對(duì)A公司嬰兒培養(yǎng)箱產(chǎn)品裝配的現(xiàn)狀，應(yīng)用時(shí)間研究等基礎(chǔ)工業(yè)工程手段進(jìn)行生產(chǎn)流水線的分析與設(shè)計(jì)，并通過仿真軟件Flexsim進(jìn)行流水線的建模仿真，對(duì)比仿真的結(jié)果和實(shí)際數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)流水線存在的問題，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化處理，得到高效率的流水線設(shè)計(jì)方案。

流水線設(shè)計(jì)；嬰兒培養(yǎng)箱裝配；Flexsim建模；優(yōu)化

0　引言

從福特使用流水線生產(chǎn)，到許多大型制造企業(yè)通過使用流水線生產(chǎn)方式來提高生產(chǎn)效率都很好地驗(yàn)證了流水線生產(chǎn)在企業(yè)發(fā)展中的重要性。在流水線設(shè)計(jì)優(yōu)化中，計(jì)算機(jī)仿真是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。通過仿真可以解決實(shí)際生產(chǎn)中的諸多問題，降低企業(yè)的成本。為此越來越多的企業(yè)使用仿真軟件來模擬實(shí)際生產(chǎn)，使得仿真軟件得到了廣泛應(yīng)用。徐芳[1]在涂裝流水線設(shè)計(jì)及仿真優(yōu)化問題中對(duì)設(shè)計(jì)的方案采用AuT°M°d仿真軟件進(jìn)行流水線仿真，有效地解決了涂裝流水線出現(xiàn)的問題；寶斯琴塔娜[2]根據(jù)生產(chǎn)物流的特點(diǎn)及其仿真技術(shù)的功能，利用Flexsim軟件對(duì)流水線生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化的方法，成功優(yōu)化一個(gè)工廠四條流水線；田雙[3]以某重工業(yè)履帶挖掘機(jī)裝配線設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，規(guī)劃裝配車間的平面布局圖，運(yùn)用Simi°仿真軟件研究設(shè)計(jì)了挖掘機(jī)裝配流水線模型，不僅提高了生產(chǎn)效率，也提高了車間管理效率。

針對(duì)嬰兒培養(yǎng)箱的裝配流水線設(shè)計(jì)問題，本文將通過仿真軟件進(jìn)行仿真與優(yōu)化，為制造型企業(yè)裝配流水線設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1　問題描述

通過對(duì)A公司嬰兒培養(yǎng)箱產(chǎn)品裝配過程進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)目前還是純手工裝配，生產(chǎn)效率低，并且裝配車間布局分布不合理，裝配過程中浪費(fèi)太多，員工工作效率低下。針對(duì)這些問題，結(jié)合目前大多數(shù)制造企業(yè)的生產(chǎn)方式，決定針對(duì)嬰兒培養(yǎng)箱產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)流水線設(shè)計(jì)，劃分工位，并通過仿真軟件Flexsim對(duì)設(shè)計(jì)的流水線進(jìn)行優(yōu)化處理。

2　流水線設(shè)計(jì)

本文在設(shè)計(jì)流水線時(shí)充分研究流水線生產(chǎn)的各個(gè)要素，對(duì)裝配過程進(jìn)行仔細(xì)分析，以達(dá)到合理設(shè)計(jì)的要求。

2.1裝配過程分析

本文以YP-90A嬰兒培養(yǎng)箱為例進(jìn)行流水線設(shè)計(jì)，其產(chǎn)品主要由輸液架、恒溫室、控溫箱、手搖床機(jī)構(gòu)以及I型機(jī)座5大部件組成。裝配流程如圖1所示。

2.2工位劃分

對(duì)產(chǎn)品每個(gè)部件的每道工序進(jìn)行裝配工序時(shí)間的測定，根據(jù)每一部分的裝配順序及所需時(shí)間繪制各部件的裝配流程，如圖2～圖6，圖中工序上數(shù)字表示完成該工序所需的操作時(shí)間。

圖1　YP-90A嬰兒培養(yǎng)箱裝配流程圖Fig.1 Assembly fl°wchart °f YP-90A infant incubat°r

圖2　I型機(jī)座裝配流程圖Fig.2 Assembly fl°wchart °f type I stand

圖3　恒溫室裝配流程圖Fig.3 Assembly fl°wchart °f baby c°mpartment

圖4　控溫箱裝配流程圖Fig.4 Assembly fl°wchart °f c°ntr°ller

圖5　手搖床裝配流程圖Fig.5 Assembly fl°wchart °f mattress lift mechanism

圖6　整機(jī)裝配流程圖Fig.6 Assembly fl°wchart °f the wh°le machine

根據(jù)設(shè)計(jì)的裝配流程進(jìn)行工位劃分，記錄各個(gè)工位的人數(shù)和所需時(shí)間，然后通過生產(chǎn)線平衡率的計(jì)算來判斷流水線是否可行，計(jì)算流水線的平衡率B：

式中：ti——完成工序所需的時(shí)間；

N ——流水線總?cè)藬?shù)；CT ——流水線節(jié)拍。

計(jì)算上述流水線的平衡率為

正常情況下，一條生產(chǎn)線的平衡率應(yīng)大于0.75[4]，可見，本設(shè)計(jì)基本符合要求。

3　仿真建模

針對(duì)上述流水線運(yùn)用Flexsim進(jìn)行仿真優(yōu)化，在Flexsim中發(fā)生器、暫存區(qū)、處理器、合成器分別代表不同的實(shí)際工序，繪制仿真模型如圖7所示。

圖7　裝配流水線仿真模型Fig.7 Simulati°n m°del °f the assembly line

根據(jù)企業(yè)的實(shí)際工作時(shí)間將仿真時(shí)間設(shè)定為7 h，運(yùn)行仿真軟件后，根據(jù)仿真結(jié)果可知成品放置區(qū)的數(shù)量為70臺(tái)，也就是說車間一天的生產(chǎn)量可達(dá)70臺(tái)。其次，可以發(fā)現(xiàn)一些工位的空閑時(shí)間較多。計(jì)算工位的工作效率得到圖8。從圖8中可以看出各個(gè)工位的工作效率低下，生產(chǎn)能力弱，流水線節(jié)拍不平衡。

圖8　工作效率統(tǒng)計(jì)圖Fig.8 The statistical figure °f the w°rk efficiency

針對(duì)上述問題進(jìn)行工位調(diào)整，考慮到某些工序可以同時(shí)進(jìn)行操作，將工位上工序數(shù)目進(jìn)行優(yōu)化，使得各個(gè)工位操作時(shí)間趨于平衡，得到優(yōu)化后的工位劃分如表1所示。

表1　優(yōu)化后的流水線工位Tab.1 The °ptimized assembly line stati°n

圖9　優(yōu)化后工作效率統(tǒng)計(jì)圖Fig.9 The °ptimized statistical figure °f the w°rk efficiency

從表1中可以看出優(yōu)化后的流水線瓶頸時(shí)間為266 s，根據(jù)優(yōu)化后劃分的工位進(jìn)行模擬仿真，分析模擬仿真后輸出結(jié)果得到：運(yùn)行相同的時(shí)間輸出產(chǎn)品的數(shù)量由原來的70臺(tái)增加至91臺(tái)。根據(jù)輸出結(jié)果計(jì)算工位的工作效率，得到圖9，可以看出所有工位的工作效率都得到了提高，并且工作效率都大于0.8，大大提高了生產(chǎn)率。

4　結(jié)論

本文首先通過了解裝配車間嬰兒培養(yǎng)箱產(chǎn)品的裝配過程，重新設(shè)計(jì)裝配流程，再考慮裝配流水線的仿真設(shè)計(jì)。在流水線設(shè)計(jì)的過程中，針對(duì)公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)山型流水線，通過對(duì)各個(gè)部件裝配工序時(shí)間的測定劃分工位，并用瓶頸時(shí)間作為流水線的生產(chǎn)節(jié)拍。通過分析流水線各項(xiàng)指標(biāo)，人員的工作效率均大于0.75。最后運(yùn)用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)的流水線進(jìn)行仿真模擬，將流水線設(shè)計(jì)過程中的數(shù)據(jù)輸入到仿真軟件中，通過不斷優(yōu)化流水線參數(shù)并進(jìn)行仿真，最后得到了合理的流水線設(shè)計(jì)方案。

[1] 徐芳. 涂裝流水線設(shè)計(jì)及仿真優(yōu)化[D]. 天津: 天津大學(xué), 2012.

[2] 寶斯琴塔娜, 陳紅霞, 姜廣君, 等.基于FLEXSIM的流水線生產(chǎn)物流優(yōu)化[J]. 工業(yè)工程與管理, 2008, 13(04): 106-109,125.

[3] 田雙. 履帶挖掘機(jī)裝配流水線設(shè)計(jì)及仿真[J]. 現(xiàn)代機(jī)械, 2012, (6):9-12.

[4] 宋瀟瀟. 面向精益生產(chǎn)的傳送帶式流水線生產(chǎn)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 重慶: 重慶大學(xué), 2010.

Simulation and Design of Infant Incubator Assembly Line

【 Writers 】KE Huqi1, HU Xiaoyong1,2, GE Xia2, HU Yanhai2, CHEN Zaihong1
1 Ningbo David Medical Device Co. Ltd., Ningbo, 315712
2 College of Mechanical Engineering and Mechanics, Ningbo University, Ningbo, 315211

【 Abstract 】According to current assembly situation of infant incubator in company A, basic industrial engineering means such as time study was used to analyze the actual products assembly production and an assembly line was designed. The assembly line was modeled and simulated with software Flexsim. The problem of the assembly line was found by comparing simulation result and actual data, then through optimization to obtain high efficiency assembly line.

assembly line design, infant incubator assembly, Flexsim simulation, optimization

TP278

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.06.009

1671-7104(2015)06-0421-02

2015-06-03

寧波市重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目(2015C110033)

胡燕海，E-mail: huyanhai@nbu.edu.cn