玉米收獲機裝配線平衡優化研究

賈智慧 高波 李華 胡宏達 楊大壯

摘要：企業自行設計的裝配線存在著一些固有問題，通過現場作業時間測試計算平衡率發現裝配線平衡存在較大問題，通過仿真分析找出空閑率過高的主要工位;經過工位分析后采用合并、拆分部分工位、調整工位作業人員數量、改善生產現場等措施實現裝配線平衡優化，優化方案效果明顯，其研究成果在行業內也具備一定的推廣價值。

Abstract： There are some inherent problems in the assembly line designed by the enterprise. The balance of the assembly line is calculated by the on-site operation time test. There is a big problem in the assembly line balance. The main station with too high idle rate is found through simulation analysis. After the station analysis， the merger and demolition are adopted. Part of the station， the number of operators in the adjustment station， and the improvement of the production site to achieve the optimization of the assembly line balance， the optimization program has obvious effects， and its research results also have certain promotion value in the industry.

關鍵詞：裝配線平衡;仿真分析;空閑率;平衡優化

Key words： assembly line balance;simulation analysis;idle rate;balance optimization

中圖分類號：F273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）21-0287-02

0? 引言

目前許多具有一定生產規模的農機制造企業借鑒了工業制造業的手法，自行設計裝配線，將生產作業進行流水化分解。但這種自行設計的裝配線由于缺乏系統科學的分析與設計過程，往往在生產過程中出現過多的等待情況，導致生產周期延長，影響交貨時間[1]。因此，此類裝配線若能得到改善，將對企業提高生產率、增加利潤產生積極貢獻。本文通過對某農機制造企業現場調查，針對其產品玉米收獲機裝配線運行情況進行分析和測試，將工業工程方法和Flexsim仿真模擬手段相結合，對其現有總裝線工位設計方案進行優化改善。

1? 現行裝配線分析

該裝配線采用直線式布置，共15個工位，分別是①車架安裝、②動力輸出系統安裝、③發動機安裝、④制動系統安裝、⑤整車線路安裝、⑥液壓系統安裝、⑦液壓油管系統安裝、⑧氣泵系統安裝、⑨剝皮機和糧倉安裝、⑩割臺系統安裝、{11}散熱器安裝、{12}護罩系統安裝、{13}割臺罩子安裝、{14}駕駛室安裝、{15}輪胎安裝。目前裝配線為手工操作結合吊裝工具，整條線共有19名操作工人，每天運行10小時，集中生產期間無假期，日產量12臺。

對產品裝配線進行工時測定，得出各工位的平均循環作業周期時間，并以此作為標準作業時間（見表1）。

2? 裝配線分析

2.1 裝配線平衡分析

生產線平衡分析是對生產線各個工序的標準作業時間進行測定，計算得出生產線平衡率，來了解生產線工序安排合理性問題。其表達式為一件產品的生產總時間，與該產品生產過程中最長生產工序時間乘以該產品生產工序總數后所得到的時間數據之比值。公式中，決定最終比值數據的關鍵變量因素是最長生產工序時間，通常將其稱為瓶頸作業工序[2]。目前生產線的瓶頸工位是{14}駕駛室安裝工位，單位作業時間45.2分鐘，總裝配時間為4468.6分鐘。經過計算得出生產線平衡率如下：

平滑性指數SI反映了生產線各工序作業時間的偏差程度。平滑性指數值越小，說明各工位之間作業分配越均勻，平衡性也就越好。

根據生產線平衡率判定標準，由于P<80%，說明生產線的平衡率較小;總裝線平滑性指數較大，作業內容分配不均勻。

2.2 裝配線仿真模擬分析

總裝線全部工序為人員手工操作，無機器設備。將工位數量用機器數量來代替表示進行仿真模型的建立。從對象庫中拾取發生器等建模構件，然后按照工位之間的順序關系將端口進行連接，定義仿真模型的邏輯流程，最后在每個發生器上設置好函數，調好運行時間。模型如圖1所示。

選擇模型運行的函數為均勻分布函數。設置模型運行時間為36000s，點擊“Run”運行模型，并生成仿真數據。由仿真結果可知，空閑率最高的工位達到了85.58%，有一半的工位在50%左右，空閑率整體偏高。

3? 裝配線改善

3.1 裝配線分析

生產線的改善要針對瓶頸工序，因為只有對瓶頸工序的改善，才能使整個流水線的速度得到提高[3]。運用 5W1H提問技術，結合ECRS原則對部分子工序進行合理拆分與合并，以實現均衡生產[4]。

3.1.1 調整生產單元

將駕駛室安裝和輪胎安裝合并為一個工序，三名工人同時操作。輪胎安裝需要20分鐘，在20分鐘后則為3人共同操作原裝配線工序14的作業。據現場訪問工人得知，駕駛室在線下的預安裝需耗費15分鐘左右，合并后由輪胎安裝操作工對駕駛室進行預安裝，預計可將工作節拍縮短至32分鐘，并無需增加工人，且總裝線工資采取計件制，合并工位不會造成成本的增加。

將第一個工序車架安裝拆解為兩個工序。車架安裝位的工人需安裝車架、轉向軸和轉向輪。據測量，轉向軸和轉向輪的安裝需19分鐘左右，車架安裝需20分鐘左右。將目前車架工位的兩名工人分派到兩個工位，分別進行車架、轉向軸和轉向輪的安裝，預計拆分后的兩個工位安裝節拍大約為30分鐘。

3.1.2 合理安排工位的工人數量

通過對割臺罩子安裝的工作分析，該工位物料的搬運存在較大的問題。該工件較重且需安裝在較高位置，高度超過人體舒適作業高度。目前安裝方式為工人將機殼雙手抬起放至支撐架上，此動作會對工人的安全作業造成威脅。且工作安裝內容較多，一人作業在不停歇的情況下要作業37分鐘，應在該工位設置兩名工人協同作業，縮短時間的同時在物料搬運時也會更加安全。增加一名工人預計可將工作節拍縮短至28分鐘左右。

3.1.3 改善生產現場

遵循“5S”原則對生產現場進行優化管理[5]。將所使用的零件規整放置在貨物架上，為每個工序制定零件使用數量清單，在裝配前將一輛車所需所有的零部件按清單拿取放置在操作工具盒中。此方式既使現場整潔又將物品進行了清晰的記錄，減少了時間和物料浪費同時提高了安裝的準確度。

3.2 優化方案仿真模擬

根據上述提出的優化方案在Flexsim上進行仿真模擬，圖2為優化方案運行效果分析。

4? ?改善效果分析

經過優化改善后，通過計算分析，總裝線得到了以下改進（見表2）。改進后的日產能由原來的12件提高至17件，可充分滿足客戶的需求;總裝線平衡率由64.98%增至82.05%，有了明顯的提升，不平衡率也降至20%以下，生產線評判結果為良好;平滑性指數由17.26降至6.99，說明工位工時差別不大，作業內容分配更加均勻。

參考文獻：

[1]王紅印.GX公司BT型產品生產線平衡優化[D].北京：北京交通大學，2018，6.

[2]申家愷.基于工業工程的H公司整裝生產線改進研究[D].西安：西安工程大學，2015，3.

[3]楊潔丹，李偉榮.生產線平衡的手段與方法研究[J].綠水科技，2011（03）：180-183.

[4]張峰，殷秀清.基于價值流分析的Kitting倉作業流程優化[J].山東理工大學學報（自然科學版），2014，28（5）：49-56.

[5]易樹平，郭伏.基礎工業工程[M].北京：機械工業出版社，2017：280-281.