汽車裝配線平衡仿真研究

汽車裝配線平衡仿真研究

精細(xì)生產(chǎn)強調(diào)生產(chǎn)線的節(jié)奏平衡。只有當(dāng)生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏達(dá)到均勻，即生產(chǎn)線各部分的生產(chǎn)節(jié)奏達(dá)到一致時，才能最大限度地減少因生產(chǎn)線各部分的節(jié)段不平衡造成的勞動力和設(shè)備能力浪費。使生產(chǎn)線保持平衡、連續(xù)流動狀態(tài)，獲得所需的生產(chǎn)效果。隨著精益生產(chǎn)方式在汽車行業(yè)的廣泛運用,如何提高裝配線的整體效率,減少工序間的在制品,以及追求同步化生產(chǎn),越來越受到人們的重視。近年來,國內(nèi)外運用仿真技術(shù)對裝配線平衡進行了仿真研究。目前的仿真軟件種類比較多,具有代表性的主要有:eM_Plant、witness、SLMAN、AUDITION等,其中Tecnomatix公司所開發(fā)的eM_Plant仿真軟件,是目前比較成熟的功能強大的作業(yè)系統(tǒng)仿真軟件,十分適合裝配線這樣的離散事件系統(tǒng)的仿真。1在分析生產(chǎn)線平衡時1.1不穩(wěn)定工作時間流水生產(chǎn)線平衡,就是將所有作業(yè)單元(task)分派到生產(chǎn)線各個工作站(station),使每個工作站在工作周期內(nèi),都處于繁忙狀態(tài),以完成最多的操作量,從而使各工作站未工作時間(閑置時間)最少。由于各作業(yè)單元受工藝技術(shù)要求對其先后作業(yè)順序的限制,因此生產(chǎn)線平衡時,不僅要滿足工序循環(huán)時間的限制,還要滿足工序先后順序的要求。1.2提高生產(chǎn)線的效率生產(chǎn)線平衡的目的,就是盡量使各工作站的負(fù)荷(即工作站上所有作業(yè)時間之和)相等,以避免因工時相差太大,而造成某些工作站產(chǎn)品堆積;而另外一些工作站,卻因等待而流失工時,從而減少總的閑置時間,提高整條生產(chǎn)線的效率。通過生產(chǎn)線平衡,還可以提高重要設(shè)備的利用率,減少工人由于工作量不平衡而引起的情緒問題。1.3各溫度的平衡(1)產(chǎn)量與產(chǎn)品的配比發(fā)生了變化,使得原先本來平衡的各工位變得不平衡;(2)產(chǎn)品的設(shè)計發(fā)生改變或者新產(chǎn)品的投入;(3)操作工人對工作的熟練程度不一樣或發(fā)生變化;(4)現(xiàn)場的布置發(fā)生了變化2算法的有效性生產(chǎn)線平衡問題是典型的NP問題,求解此類問題的方法有:最優(yōu)化方法(線性規(guī)劃法、動態(tài)規(guī)劃法)、啟發(fā)式方法(遺傳算法、禁忌搜索算法)等等。最優(yōu)化算法和啟發(fā)式算法,雖然能在理論上得到最優(yōu)解,但是在實際中,生產(chǎn)線上經(jīng)常改變計劃時,往往重要的不是求最優(yōu)解,而是在短時間內(nèi)得到相對滿意的解法。人工平衡法是以邏輯和常識,而不是以數(shù)學(xué)論證為依據(jù)。這種方法不能保證得到理論上最佳的方案,不過可以產(chǎn)生一些較好的方法,接近真正的最佳狀況。裝配線是一種典型的生產(chǎn)線,并且其生產(chǎn)自動化水平高、生產(chǎn)設(shè)備簡單、也比較容易調(diào)整,所以適宜用人工平衡法解決平衡問題。3評估系統(tǒng)的類型某乘用車發(fā)動機裝配線,是基于英國ROVER公司750系列規(guī)劃工藝的,包含31個工位,其中手動工位18個,半自動工位10個,自動工位3個(如表1)。3.1裝配線出現(xiàn)堵塞模型仿真運行一年后,四種數(shù)據(jù)相應(yīng)的輸出值見表2,從表中可以明顯的發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)量只有175臺/天,而且在制品產(chǎn)量為221臺,發(fā)動機在線時間為3h15min,這兩個值也偏高,初步判定裝配線肯定存在問題。通過eM_Plant特有的Chart分析圖(圖1)可以看出,造成這一差距的原因之一是由于自動、半自動工位機器發(fā)生故障等待維修,該工位處于停止?fàn)顟B(tài),導(dǎo)致前面工位加工好的零件無法移至該工位進行加工,產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象,影響生產(chǎn)量。采取的改進措施:在自動、半自動工位旁邊增加在線緩沖區(qū)域,緩解裝配線的堵塞現(xiàn)象。改進后發(fā)現(xiàn)各項數(shù)據(jù)均有了相應(yīng)的提高(見表3),說明該措施是有效果的。3.2改善前后內(nèi)部溫度對比通過增加在線緩沖之后,生產(chǎn)量有了明顯的提高,但是距理想情況還有一定的差距,說明應(yīng)該會有瓶頸工位或者區(qū)域存在。運用eM_Plant的瓶頸分析表(表4)看出工位240,250,320有堵塞現(xiàn)象,3個工位的堵塞時間分別為1.71%,2.43%,6.26%(表中深色區(qū)域),說明存在瓶頸工位。觀察3個工位與其前后工位的加工時間,發(fā)現(xiàn)其與后面一個工位的加工時間之間落差很大,這說明是由于前后工位時間差距比較大造成瓶頸的產(chǎn)生,在無法修改工藝流程的情況下,考慮在瓶頸工位和其后面的工位之間增加緩沖區(qū)域,緩解堵塞現(xiàn)象。改善后的數(shù)據(jù)結(jié)果與改善前做一下比較,發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象基本消失,各項數(shù)據(jù)又有了相應(yīng)的提高(表5),說明這一措施也達(dá)到了改進的效果。綜上各種分析和比較,通過對裝配線的數(shù)次改進,改變了原有的不平衡現(xiàn)象,生產(chǎn)能力得到大幅度提高。4種人工平衡法目前,裝配線不平衡問