基于啟發(fā)式算法的主板裝配生產(chǎn)線平衡分析研究

劉晏

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)全球化和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外各電子裝配生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，本文對(duì)某車間進(jìn)行了生產(chǎn)線分析與改善。首先運(yùn)用工業(yè)工程方法對(duì)其進(jìn)行了分析和改善，之后結(jié)合針對(duì)生產(chǎn)線平衡的問(wèn)題的啟發(fā)式算法對(duì)臺(tái)式主板裝配車間生產(chǎn)線進(jìn)行了二次改進(jìn)。通過(guò)采用啟發(fā)式平衡的優(yōu)化結(jié)果得到符合生產(chǎn)實(shí)際情況的合理排序，達(dá)到合理的優(yōu)化作業(yè)元素，避免過(guò)度工位的集中的效果，可以最大限度地利用人力和設(shè)備來(lái)提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)線平衡;啟發(fā)式算法;ECRS原則

引言S電腦廠是一家臺(tái)資企業(yè)，公司現(xiàn)有員工3000余人，臺(tái)式主板裝配車間隸屬于二分廠，節(jié)拍12秒/單位。車間每個(gè)工人僅負(fù)責(zé)一個(gè)元件的裝配工作。根據(jù)公司資料顯示，現(xiàn)車間裝配線投入生產(chǎn)以來(lái)，始終不能達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能。現(xiàn)有的生產(chǎn)能力根本無(wú)法滿足之后的產(chǎn)品需求量，因此提高裝配生產(chǎn)效率迫在眉睫。

1.基于基礎(chǔ)工業(yè)工程的生產(chǎn)線平衡優(yōu)化

1.1各工序作業(yè)時(shí)間研究

用秒表測(cè)時(shí)法進(jìn)行每個(gè)工序作業(yè)時(shí)間的測(cè)定，合計(jì)觀測(cè)次數(shù)100次，得到各工序作業(yè)時(shí)間如下表1-1。

1.2裝配生產(chǎn)線平衡分析

將作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)的工序用5why法，找出作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)的根本原因。具體內(nèi)容見下表1-2。

2.3裝配生產(chǎn)線不平衡改善

在以上分析論證的基礎(chǔ)上，對(duì)存在的問(wèn)題做進(jìn)一步分析，運(yùn)用ECRS原則對(duì)其進(jìn)行改善。具體改善內(nèi)容見下表1-3。

2.基于啟發(fā)式算法的生產(chǎn)線平衡優(yōu)化

2.1計(jì)算新生產(chǎn)節(jié)拍和最小工作地?cái)?shù)

生產(chǎn)節(jié)拍核算如式：

CT= Ta/Td

根據(jù)預(yù)測(cè)產(chǎn)品平均日需求量結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，預(yù)計(jì)需求量為2700臺(tái)，按每天出勤8小時(shí)，可得：

Ta =3600×8=28800（秒）

CT= 28800/2700≈11（秒）

由此，生產(chǎn)線上各工作站的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間不得超過(guò)11秒。

將各工序的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間累加，可得產(chǎn)品生產(chǎn)線總操作標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間為77.5秒，故最小所需工作站數(shù)為：

N=T/CT

式中： N為最小工作站數(shù);

T 為總操作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

經(jīng)計(jì)算，即最少需要7個(gè)工作站。

2.2對(duì)工作站作業(yè)進(jìn)行重新分配

經(jīng)最小工作地?cái)?shù)核算知理想的工作站數(shù)則為7個(gè)，經(jīng)上述工業(yè)工程方法改進(jìn)后的工作站數(shù)為11，這就有了工作站的參考方向，需對(duì)整條生產(chǎn)線盡量安排7個(gè)工作站進(jìn)行布局與生產(chǎn)。具體如下：

以啟發(fā)式平衡算法規(guī)則，由第一工作站CPU安裝的工序開始，結(jié)合細(xì)分完后的各個(gè)工作要素，滿足各工位間約束的條件下直到把全部工作要素分配完成，使裝配生產(chǎn)線的平衡達(dá)到最好的狀態(tài)。以下為每個(gè)要素的分配過(guò)程：首先，對(duì)于整體裝配生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)節(jié)拍為11秒，而在所有工序中，超出11秒的工序?yàn)榈?工作站，CPU風(fēng)扇安裝用時(shí)11.2秒，這一步主要工作元素為從物料箱取出風(fēng)扇、安裝風(fēng)扇。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間分別為2秒、9.2秒。而取出風(fēng)扇無(wú)前置作業(yè)，所以可以分配到其他元素當(dāng)中，具體分配方式見下文，通過(guò)分配后，此作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間由11.2秒變成了9.2秒，此時(shí)小于生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間11秒，可進(jìn)入下一步啟發(fā)式平衡的對(duì)裝配生產(chǎn)線進(jìn)行分配元素，如下：

先看工作站1，我們?cè)O(shè)定的節(jié)拍時(shí)間為11秒，那么即可按照11秒進(jìn)行時(shí)間拆分，此時(shí)第1作業(yè)為產(chǎn)品的開端工序，相減后的余下時(shí)間為5.3秒，而此為第2作業(yè)的緊前作業(yè)，對(duì)比了其他作業(yè)，僅第2作業(yè)能作為緊前作業(yè)，，比5.3秒小的元素已經(jīng)不具備生產(chǎn)順序條件，對(duì)于作業(yè)為5、6、7、8、9也是無(wú)置前作業(yè)，但5.3秒無(wú)適合作業(yè)不再做安排。

再看工作站2，生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間定為為11秒，此時(shí)待安排作業(yè)為2、5、6、7、8、9，按照安裝優(yōu)先順序，先選擇時(shí)間上最大工位的那個(gè)作業(yè)要素，工作站2則以第2作業(yè)優(yōu)先分配，此時(shí)余下時(shí)間為2.9秒，全部作業(yè)中2.9秒沒有作業(yè)能進(jìn)行分配，故不再分配作業(yè)。

但是為了減少節(jié)拍時(shí)間，可對(duì)瓶頸作業(yè)進(jìn)行分解再分配，此時(shí)第3作業(yè)的取出風(fēng)扇工序用時(shí)2秒，并且沒有前置作業(yè)，可將此工序分配到第2作業(yè)，此時(shí)第2工作站剩余時(shí)間0.9秒，第3作業(yè)用時(shí)減少為9.2秒。按照啟發(fā)式算法原則依次完成各工作站的安排。

從工作站1開始，按順序給各工作地進(jìn)行分配，如下表2-1所示.

2-1啟發(fā)式平衡算法分配表

以上作業(yè)分配完成，確定以9個(gè)工作站作為裝配生產(chǎn)線的預(yù)定工作站數(shù)，理想工作站數(shù)為7個(gè)，結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況，進(jìn)行啟發(fā)式平衡優(yōu)化分配時(shí)，往往達(dá)到最理想是很困難的，但對(duì)于最終的9個(gè)工作站，已經(jīng)能夠?yàn)樵搹S裝配生產(chǎn)帶來(lái)巨大的積極影響。

3.結(jié)論

本文對(duì)生產(chǎn)線的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行了完整、詳細(xì)的分析，找到了生產(chǎn)線的瓶頸工序。對(duì)于瓶頸工序，綜合運(yùn)用IE的方法進(jìn)行分析，并運(yùn)用啟發(fā)式算法對(duì)生產(chǎn)線平衡進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)IE方法改善后，裝配的總作業(yè)時(shí)間減少，瓶頸時(shí)間縮短，生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間總作業(yè)時(shí)間也減少。進(jìn)一步運(yùn)用啟發(fā)式算法，對(duì)工作站作業(yè)進(jìn)行重新分配生產(chǎn)節(jié)拍。經(jīng)進(jìn)一步優(yōu)化后，工作站數(shù)量由11減少到9個(gè)，生產(chǎn)平衡率提高，產(chǎn)量也大幅提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃杰勛.G公司開門機(jī)生產(chǎn)線平衡優(yōu)化研究[D].廣東：華南理工大學(xué)，2017.

[2]唐海波，吳斌，王正蘭.啟發(fā)式算法的裝配線的平衡改善應(yīng)用[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào).2014（05）