王昀睿

(西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，西安 710054）

1 時(shí)間研究和動(dòng)作研究

LCD顯示器裝配流水線的作業(yè)由前段、中段和后段三部分組成，現(xiàn)有的前段和后段的工作程序已經(jīng)達(dá)到了比較理想的狀態(tài)，但是裝配線的中段存在測(cè)試的工位，如白平衡、BU測(cè)試、功率測(cè)試、DDC燒入及高壓測(cè)試等都需要應(yīng)用程序的處理時(shí)間，受到硬件方面的約束，處理時(shí)間長(zhǎng)短就決定了該工位的作業(yè)時(shí)間。現(xiàn)在裝配線的運(yùn)行并沒有考慮中段的實(shí)際作業(yè)時(shí)間，只是把前段和后段的瓶頸時(shí)間作為中段各工位的作業(yè)時(shí)間，如果瓶頸時(shí)間是在中段的話，也就沒有直觀的表現(xiàn)出來(lái)，被隱藏在產(chǎn)線的偷工現(xiàn)象中，這樣使裝配流水線的平衡沒有實(shí)際的意義，所謂的線平衡損失率也就含有很大的水分［1］。

裝配線的中段共包含12個(gè)工位，分別為預(yù)熱前功能測(cè)試、AUTO LEVEL、白平衡調(diào)整(3人）、BU測(cè)試、功率測(cè)試、彩階確認(rèn)、高壓測(cè)試、模擬DDC燒入、數(shù)字DDC燒入、畫面確認(rèn)、成品功能確認(rèn)、出廠確認(rèn)。測(cè)表研究法是工作研究中最為廣泛采用的方法［2］，在現(xiàn)場(chǎng)采用連續(xù)記時(shí)的方法進(jìn)行測(cè)量記錄，秒表在整個(gè)過(guò)程中是連續(xù)不斷走動(dòng)的，觀測(cè)人員在每一個(gè)工作要素的終點(diǎn)將時(shí)間記錄下來(lái)，在全部觀測(cè)結(jié)束后，用依次相減的方法，求出每個(gè)作業(yè)要素的時(shí)間，這里將一次完整操作過(guò)程定義為一次循環(huán)［3］。為了保證工時(shí)數(shù)據(jù)的精確度，對(duì)每個(gè)工位的測(cè)時(shí)次數(shù)取為10次，對(duì)10次測(cè)量后的平均值作為該工位的作業(yè)時(shí)間。

經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)工位5功率測(cè)試與工位7高壓測(cè)試的作業(yè)時(shí)間都是比較高的，達(dá)到了12.6s，在實(shí)際的作業(yè)要求中，這兩個(gè)工位都應(yīng)該控制在流水線的節(jié)拍10.29s以內(nèi)，因此對(duì)這兩個(gè)工位做出了改善［4］。改善的方案為:對(duì)于功率測(cè)試工位，由于其部分作業(yè)元素是不能改變的，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論與試驗(yàn)將功率測(cè)試的時(shí)間降至6.38s，使該工位總作業(yè)時(shí)間為8.98s;對(duì)于高壓測(cè)試工位，其中包含的拔插電源線作業(yè)太多，可以將電源線的拔插取消，在下面的導(dǎo)電電子通高壓電源，讓集電板流動(dòng)到該工位就直接與高壓電源相連接，該工位的總作業(yè)時(shí)間為降至7.7s。

2 啟發(fā)式裝配流水線平衡方法

裝配線的平衡問(wèn)題就是將一系列的作業(yè)元素(任務(wù)）分派到一定數(shù)量的工作站，以使各個(gè)工作站在節(jié)拍內(nèi)都處于繁忙狀態(tài)，完成最多的工作量，從而使各個(gè)工作站的閑置時(shí)間最少。啟發(fā)式裝配流水線平衡方法是根據(jù)作業(yè)元素組成及優(yōu)先順序圖，以節(jié)拍為基準(zhǔn)，列表計(jì)算探索求解的方法。根據(jù)目前企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)、作業(yè)時(shí)間及每個(gè)作業(yè)元素的前接作業(yè)元素和后接作業(yè)元素，可以畫出整個(gè)顯示器的裝配作業(yè)順序和作業(yè)時(shí)間分析表，其中，作業(yè)元素的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間中包含有正常作業(yè)時(shí)間和寬放時(shí)間以及工作人員取料過(guò)程中所消耗的時(shí)間［5］。由于流水線采用的是集電板周轉(zhuǎn)，因此每個(gè)作業(yè)員的作業(yè)時(shí)間都應(yīng)該加上1s的流動(dòng)時(shí)間。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到裝配線各工位的操作時(shí)間及總操作時(shí)間，經(jīng)過(guò)比較確定出整個(gè)裝配線的瓶頸環(huán)節(jié)，計(jì)算出其它的相關(guān)參數(shù)。顯示器裝配線的生產(chǎn)節(jié)拍C=10.5s，工作站數(shù):N=46，流水線作業(yè)員總數(shù)S=54，產(chǎn)品裝配總作業(yè)時(shí)間T=459.44s，每天的生產(chǎn)產(chǎn)能為:

實(shí)行每班8小時(shí)，雙班輪換的方式進(jìn)行生產(chǎn)，因此每條線每日的產(chǎn)量為5506臺(tái)，14條線的日產(chǎn)量為77084臺(tái)。

裝配線的平衡效率η:

其中:Ti:第i工位的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間;

Si:第i工位的作業(yè)員人數(shù);

流水線的平衡效率越大，說(shuō)明流水線的生產(chǎn)效率越高。一般機(jī)械化的流水線的平衡效率不應(yīng)低于75%，以手工為主的裝配流水線的平衡效率應(yīng)在85% ～90%以上。該流水線的效率偏低只有81.34%，造成這一原因的根源在于各裝配工作站的操作時(shí)間存在不平衡［6-7］。

3 應(yīng)用改進(jìn)后啟發(fā)式方法進(jìn)行流水線平衡設(shè)計(jì)

3.1 改進(jìn)后的啟發(fā)式平衡方法

裝配線的平衡問(wèn)題通常包括三類:第Ⅰ類是給定裝配線的節(jié)拍，求最小工作站數(shù);第Ⅱ類是給定最小工作站數(shù)，使裝配線的節(jié)拍最小;第Ⅲ類是在裝配線的工作站數(shù)和節(jié)拍得到優(yōu)化的條件下，平衡裝配線上工作站的負(fù)荷?，F(xiàn)在顯然屬于第III類平衡問(wèn)題。如果繼續(xù)使用普通的啟發(fā)式平衡的基本方法，在平衡過(guò)程會(huì)不難發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題:假設(shè)某工位的閑置時(shí)間還有11s，而下一工作要素的作業(yè)時(shí)間為12s，由于理論工位時(shí)間大于節(jié)拍時(shí)間，該工作要素將被轉(zhuǎn)到下一工作中心，這就會(huì)造成所有工作站的前幾個(gè)工位的節(jié)拍時(shí)間低于理論節(jié)拍時(shí)間，而后幾個(gè)工位特別是最后工位的節(jié)拍時(shí)間遠(yuǎn)大于理論節(jié)拍時(shí)間，或會(huì)造成流水線工作站數(shù)量的增加，這又會(huì)造成新的裝配流水線不平衡現(xiàn)象。為了解決這一問(wèn)題，當(dāng)該作業(yè)元素的作業(yè)時(shí)間超過(guò)該工位的剩余時(shí)間，比較超出時(shí)間與原剩余時(shí)間，哪個(gè)與理想節(jié)拍最為接近，以最接近的那個(gè)元素作為該工位的最后一個(gè)工序［8-9］。這樣的目的是保證整個(gè)裝配流水線系統(tǒng)中各工作中心的節(jié)拍均與理想節(jié)拍最為接近，即各工作中心同步，這就是改進(jìn)后的啟發(fā)式平衡算法，其流程如圖1所示。

圖1 改進(jìn)后的啟發(fā)式平衡流程圖

由流程圖可以看出，用改進(jìn)的啟發(fā)式方法進(jìn)行平衡裝配線時(shí)需從第一個(gè)工位開始分配作業(yè)元素，在滿足約束條件的前提下分配盡可能多的作業(yè)元素至此工位，直到?jīng)]有可以再分配的作業(yè)元素為止，此時(shí)此工位的分配結(jié)束，然后分配第二個(gè)工位，再分配第三、第四個(gè)工位的作業(yè)元素，直到所有作業(yè)元素被分配完畢，分配過(guò)程中一次只分配一個(gè)元素［10］。

3.2 應(yīng)用改進(jìn)后的啟發(fā)式方法對(duì)流水線進(jìn)行平衡設(shè)計(jì)

應(yīng)用改進(jìn)后的啟發(fā)式方法對(duì)流水線進(jìn)行平衡后可以得到如下數(shù)據(jù)［11］:

裝配線生產(chǎn)節(jié)拍C:取平衡后裝配線裝配流程中的瓶頸工作站的作業(yè)時(shí)間為裝配線的節(jié)拍。即C=9.98s

工作站數(shù):N=44

裝配流水線作業(yè)員總數(shù):S=52

產(chǎn)品裝配總作業(yè)時(shí)間:T=457.44s

生產(chǎn)產(chǎn)能P:

實(shí)行每班8小時(shí)，雙班輪換的方式進(jìn)行生產(chǎn)，每條線每日的產(chǎn)量為5770臺(tái)，則14條線的日產(chǎn)量為80780臺(tái)。

裝配線的平衡效率η:

4 平衡前后裝配線差異分析

將各工作站的作業(yè)時(shí)間和空閑時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)平衡前后的工作站工作狀況繪制了作業(yè)時(shí)間不平衡差異圖，分別如圖2和圖3所示。圖中水平軸表示裝配線上各站點(diǎn)，垂直軸表示各站所花費(fèi)的作業(yè)時(shí)間(單位:s）。各條形柱狀呈現(xiàn)上、下兩部分不同的顏色，下半部淺色區(qū)域，表示裝配線各工作站的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間(Standard Time），上半部深色部分為各工作站的作業(yè)閑置時(shí)間(Idle Time）。

圖2 平衡前各工位作業(yè)時(shí)間不平衡差異圖

圖3 平衡后各工位作業(yè)時(shí)間不平衡差異圖

從圖2中可以看到，裝配生產(chǎn)線平衡前的作業(yè)瓶頸時(shí)間是10.5s，這條裝配生產(chǎn)線的周期時(shí)間為該瓶頸工作站的作業(yè)時(shí)間，平均每10.46s生產(chǎn)出一臺(tái)LCD顯示器，各工作站間作業(yè)時(shí)間具有明顯的差異，而圖3中各站點(diǎn)的作業(yè)時(shí)間得到了改善，閑置時(shí)間減少了。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)LCD裝配流水線進(jìn)行平衡后，節(jié)拍由原來(lái)的10.5s減少為9.98s，裝配工作站數(shù)由原來(lái)的46個(gè)減少至44個(gè)，裝配作業(yè)員總數(shù)從54人減少至52人，生產(chǎn)產(chǎn)能由每天的5506臺(tái)提高到每天的5770臺(tái)，裝配線的平衡效率由81.34%提高到目前的88.15%，平衡效率大于85%，裝配線平衡效果已經(jīng)達(dá)到了良好的狀態(tài)。

使用改進(jìn)的啟發(fā)式平衡方法對(duì)LCD顯示器裝配流水線進(jìn)行平衡，將研究成果應(yīng)用于企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)各工位操作工序的重新分配平衡后，減少了節(jié)拍，提高了產(chǎn)能及效率，這也證明了改進(jìn)的啟發(fā)式平衡法應(yīng)用于LCD顯示器裝配流水線的平衡是有效的。

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