| 标题 | 一体式墨盒装配线平衡研究 |
| 范文 | 吴振华 摘要：在现代制造业中，装配线平衡问题直接影响整个生产系统的效率。文章以某公司一体式墨盒装配线为研究对象，在测出装配线各作业要素的标准作业时间的基础上，运用工业工程方法对装配线进行流程程序調整，并借助启发式算法重新分配各工站的作业内容。结果表明，将工业工程方法与启发式算法相结合是优化装配线平衡的有效方法。 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. 关键词：装配线平衡；工业工程方法；启发式算法 Key words： assembly-line balancing；industrial engineering；heuristic algorithm 中图分类号：TB497 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）28-0263-03 0 引言 随着制造企业之间竞争的日益激烈，装配线平衡问题已成为制造企业生产管理的重要组成部分。装配线平衡问题是制造业非常经典的NP-hard优化问题，目前国内外学者对于该问题的解决办法主要分为三种：数学模型法、启发式算法与工业工程法[1]。有关研究表明，选取单一方法研究容易陷入一定的求解缺陷。文章根据该装配线的实际工艺特点，选取工业工程方法与启发式算法相结合的平衡策略，建立相对最优的平衡方案，以期提高装配线平衡率。 1 一体式墨盒装配线现状分析 1.1 一体式墨盒装配线基本现状 目前，该公司的一体式墨盒装配线基本采用手工装配或半自动装配方式，且一直沿用典型的工作台与传送带相结合的布局。工人以工作台为单元完成相应的装配操作，半成品随传送装置匀速流往下一个工作台，直至最后一道工序[2]。文章以IHK-301C一体式墨盒作为课题研究样本，提高其装配线平衡率，进而可推广至其他型号的墨盒产品，对企业生产具有重要研究价值。 1.2 一体式墨盒装配线平衡分析 一体式墨盒装配线实行每天2班，每班8小时工作制度，线体共计28个工序，分配至19个工作站，其中每个工序至少有1到2名装配工人。改善前各工站标准作业时间见表1。 2 一体式墨盒装配线平衡方案 2.1 基于工业工程方法的初步平衡方案 产品主要由墨盒壳体、芯片和喷头三部分构成，采用工作台式的流水装配方法。现采用“5W1H”法对现行工艺程序发问，并结合“ECRS”原则来调整流程程序，作出如下改善： ①取消工序4，只对喷头进行外观检查，不再进行喷头封口。 ②在工序6中设置点胶夹具，将点胶针管置于夹具中并按墨腔边缘路线移动针管，缩短标准作业时间。 ③将工序9、10合并，注墨结束后马上对其进行导墨测试。 ④工序16采用棉条滚轮来优化辅助作业，将作业员人数由2人缩减至1人。 ⑤工序20为瓶颈工序，而工序19、20的工艺连贯性较强，将工序28、29合并，并采用人机配合法重新优化工序的人机配置情况，缩短工序标准作业时间。 ⑥将工序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优化搬运设备，将专用推车改进为四层式流转箱专用推车，提升在制品的搬运效率。 2.2 基于启发式算法的改进方案 2.2.1 计算产品需求节拍和最小工作站数 该公司IHK-301C墨盒的每月平均需求量为44500盒，按一班8小时，一日两班的工作制度，每月26个工作日，每个工作日内工人有两次吃饭和休息的时间，每次为60分钟。由此，产品需求节拍=1310400/44500=29.45（秒），最小工作站数为351/29.45≈12（个）。 2.2.2 细分工作要素 合理细分工作要素是运用启发式算法平衡装配线前的重要准备工作。细分后的工作要素是作业中的实际最小任务，原则上是不可再细分的[3]。绘制出工作要素细分表，如表2所示。 2.2.3 重新分配工作站作业内容 在分配各工作站作业内容时，按照以下原则决定分配优先权：第一原则，优先分配作业时间最长的工作要素。第二原则，优先分配后续作业数量最多的工作要素。先按第一原则选取，若作业时间相同，则再按第二原则选取。单纯采用启发式算法调整工作站的作业内容，会出现部分工作站作业负荷过大，而另外个别工作站作业负荷非常轻松的不均衡现象[4]。此时，可根据实际工艺情况来微调工作要素的位置。将启发式算法的运算结果汇总，可得到改善后各工作站的标准作业时间与工时利用率，如表3所示。 3 方案评价 经过平衡改善后的生产节拍由51.73秒降低至28.84秒，各工作站总作业时间由398.74秒降低至351秒，工作站总数量由19个降低至14个，装配线平衡率由40.57%提升至86.93%，各项指标均得到大幅度提升。经平衡改善后，该装配线运行能力良好，生产系统稳定性已达较高水平。因此，采用工业工程方法与启发式算法相结合的平衡策略较采用单一求解方法具有更佳的平衡优化效果。 4 结束语 本文以一体式墨盒装配线为研究对象，在调查实际生产情况的基础上，首先，采用工业工程的方法调整装配线流程程序，初步改善装配线平衡状况。其次，运用启发式算法重新分配各工站作业内容，进一步提升装配线平衡率，得出相对最优的装配线平衡方案，使该装配线各项平衡指标得到很大提升。该案例说明装配线平衡问题不应陷入单一方法的求解陷阱，验证了综合运用工业工程方法与启发式算法的平衡路径具有较好的有效性和可行性。 参考文献： [1]姚懿.大陆汽车VED事业部ECU生产线平衡与优化[D].天津大学，2014. [2]张磊，李中原.基于IE方法的组装生产线平衡研究——以A公司为例[J].工业工程，2017，20（03）：45-52，74. [3]郭玉春.春飞公司吸尘器装配线平衡研究[D].南京理工大学，2004. [4]王崇果.M公司服务器产品生产线平衡改善研究[D].华南理工大学，2012. |
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