吳振華

摘要：在現(xiàn)代制造業(yè)中，裝配線平衡問題直接影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率。文章以某公司一體式墨盒裝配線為研究對象，在測出裝配線各作業(yè)要素的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間的基礎(chǔ)上，運(yùn)用工業(yè)工程方法對裝配線進(jìn)行流程程序調(diào)整，并借助啟發(fā)式算法重新分配各工站的作業(yè)內(nèi)容。結(jié)果表明，將工業(yè)工程方法與啟發(fā)式算法相結(jié)合是優(yōu)化裝配線平衡的有效方法。

Abstract： In modern manufacturing industry， the problem of Assembly line balancing directly affect the efficiency of the whole production system. In this paper， the integrated cartridge assembly line of a company is selected as the research object to use the method of IE to adjust the process， and then to use heuristic algorithm to redistribute the work elements of all workstations. The results showed that the method of IE combined with heuristic algorithm is an effective method to optimize the assembly line balancing.

關(guān)鍵詞：裝配線平衡；工業(yè)工程方法；啟發(fā)式算法

Key words： assembly-line balancing；industrial engineering；heuristic algorithm

中圖分類號：TB497 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）28-0263-03

0 引言

隨著制造企業(yè)之間競爭的日益激烈，裝配線平衡問題已成為制造企業(yè)生產(chǎn)管理的重要組成部分。裝配線平衡問題是制造業(yè)非常經(jīng)典的NP-hard優(yōu)化問題，目前國內(nèi)外學(xué)者對于該問題的解決辦法主要分為三種：數(shù)學(xué)模型法、啟發(fā)式算法與工業(yè)工程法[1]。有關(guān)研究表明，選取單一方法研究容易陷入一定的求解缺陷。文章根據(jù)該裝配線的實(shí)際工藝特點(diǎn)，選取工業(yè)工程方法與啟發(fā)式算法相結(jié)合的平衡策略，建立相對最優(yōu)的平衡方案，以期提高裝配線平衡率。

1 一體式墨盒裝配線現(xiàn)狀分析

1.1 一體式墨盒裝配線基本現(xiàn)狀

目前，該公司的一體式墨盒裝配線基本采用手工裝配或半自動裝配方式，且一直沿用典型的工作臺與傳送帶相結(jié)合的布局。工人以工作臺為單元完成相應(yīng)的裝配操作，半成品隨傳送裝置勻速流往下一個(gè)工作臺，直至最后一道工序[2]。文章以IHK-301C一體式墨盒作為課題研究樣本，提高其裝配線平衡率，進(jìn)而可推廣至其他型號的墨盒產(chǎn)品，對企業(yè)生產(chǎn)具有重要研究價(jià)值。

1.2 一體式墨盒裝配線平衡分析

一體式墨盒裝配線實(shí)行每天2班，每班8小時(shí)工作制度，線體共計(jì)28個(gè)工序，分配至19個(gè)工作站，其中每個(gè)工序至少有1到2名裝配工人。改善前各工站標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間見表1。

2 一體式墨盒裝配線平衡方案

2.1 基于工業(yè)工程方法的初步平衡方案

產(chǎn)品主要由墨盒殼體、芯片和噴頭三部分構(gòu)成，采用工作臺式的流水裝配方法。現(xiàn)采用“5W1H”法對現(xiàn)行工藝程序發(fā)問，并結(jié)合“ECRS”原則來調(diào)整流程程序，作出如下改善：

①取消工序4，只對噴頭進(jìn)行外觀檢查，不再進(jìn)行噴頭封口。

②在工序6中設(shè)置點(diǎn)膠夾具，將點(diǎn)膠針管置于夾具中并按墨腔邊緣路線移動針管，縮短標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間。

③將工序9、10合并，注墨結(jié)束后馬上對其進(jìn)行導(dǎo)墨測試。

④工序16采用棉條滾輪來優(yōu)化輔助作業(yè)，將作業(yè)員人數(shù)由2人縮減至1人。

⑤工序20為瓶頸工序，而工序19、20的工藝連貫性較強(qiáng)，將工序28、29合并，并采用人機(jī)配合法重新優(yōu)化工序的人機(jī)配置情況，縮短工序標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間。

⑥將工序23、24、25合并至同一工作站，工序26、27、28合并至同一工作站。

⑦優(yōu)化搬運(yùn)設(shè)備，將專用推車改進(jìn)為四層式流轉(zhuǎn)箱專用推車，提升在制品的搬運(yùn)效率。

2.2 基于啟發(fā)式算法的改進(jìn)方案

2.2.1 計(jì)算產(chǎn)品需求節(jié)拍和最小工作站數(shù)

該公司IHK-301C墨盒的每月平均需求量為44500盒，按一班8小時(shí)，一日兩班的工作制度，每月26個(gè)工作日，每個(gè)工作日內(nèi)工人有兩次吃飯和休息的時(shí)間，每次為60分鐘。由此，產(chǎn)品需求節(jié)拍=1310400/44500=29.45（秒），最小工作站數(shù)為351/29.45≈12（個(gè)）。

2.2.2 細(xì)分工作要素

合理細(xì)分工作要素是運(yùn)用啟發(fā)式算法平衡裝配線前的重要準(zhǔn)備工作。細(xì)分后的工作要素是作業(yè)中的實(shí)際最小任務(wù)，原則上是不可再細(xì)分的[3]。繪制出工作要素細(xì)分表，如表2所示。

2.2.3 重新分配工作站作業(yè)內(nèi)容

在分配各工作站作業(yè)內(nèi)容時(shí)，按照以下原則決定分配優(yōu)先權(quán)：第一原則，優(yōu)先分配作業(yè)時(shí)間最長的工作要素。第二原則，優(yōu)先分配后續(xù)作業(yè)數(shù)量最多的工作要素。先按第一原則選取，若作業(yè)時(shí)間相同，則再按第二原則選取。單純采用啟發(fā)式算法調(diào)整工作站的作業(yè)內(nèi)容，會出現(xiàn)部分工作站作業(yè)負(fù)荷過大，而另外個(gè)別工作站作業(yè)負(fù)荷非常輕松的不均衡現(xiàn)象[4]。此時(shí)，可根據(jù)實(shí)際工藝情況來微調(diào)工作要素的位置。將啟發(fā)式算法的運(yùn)算結(jié)果匯總，可得到改善后各工作站的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間與工時(shí)利用率，如表3所示。

3 方案評價(jià)

經(jīng)過平衡改善后的生產(chǎn)節(jié)拍由51.73秒降低至28.84秒，各工作站總作業(yè)時(shí)間由398.74秒降低至351秒，工作站總數(shù)量由19個(gè)降低至14個(gè)，裝配線平衡率由40.57%提升至86.93%，各項(xiàng)指標(biāo)均得到大幅度提升。經(jīng)平衡改善后，該裝配線運(yùn)行能力良好，生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定性已達(dá)較高水平。因此，采用工業(yè)工程方法與啟發(fā)式算法相結(jié)合的平衡策略較采用單一求解方法具有更佳的平衡優(yōu)化效果。

4 結(jié)束語

本文以一體式墨盒裝配線為研究對象，在調(diào)查實(shí)際生產(chǎn)情況的基礎(chǔ)上，首先，采用工業(yè)工程的方法調(diào)整裝配線流程程序，初步改善裝配線平衡狀況。其次，運(yùn)用啟發(fā)式算法重新分配各工站作業(yè)內(nèi)容，進(jìn)一步提升裝配線平衡率，得出相對最優(yōu)的裝配線平衡方案，使該裝配線各項(xiàng)平衡指標(biāo)得到很大提升。該案例說明裝配線平衡問題不應(yīng)陷入單一方法的求解陷阱，驗(yàn)證了綜合運(yùn)用工業(yè)工程方法與啟發(fā)式算法的平衡路徑具有較好的有效性和可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚懿.大陸汽車VED事業(yè)部ECU生產(chǎn)線平衡與優(yōu)化[D].天津大學(xué)，2014.

[2]張磊，李中原.基于IE方法的組裝生產(chǎn)線平衡研究——以A公司為例[J].工業(yè)工程，2017，20（03）：45-52，74.

[3]郭玉春.春飛公司吸塵器裝配線平衡研究[D].南京理工大學(xué)，2004.

[4]王崇果.M公司服務(wù)器產(chǎn)品生產(chǎn)線平衡改善研究[D].華南理工大學(xué)，2012.