装配线平衡设计

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1 引言

1.1 选题背景

随着社会经济的快速发展，科技的日益进步，市场竞争也变得越来越激烈，怎样提升企业的竞争力成为管理者重点关注的问题。

制造业是企业所有与制造有关的生产组织的总称。中国作为21世纪世界最大的生产工厂，越来越多的国际企业选择来中国建厂，不光带来了先进的生产技术，也引入了更为先进的管理理念。因此，在竞争日益激烈的当今社会，只有不断寻求新的突破和运营低成本化，才能使企业长盛不衰。而生产线作为制造型企业最基本的生产单位，其生产水平的高低往往决定着公司生产能力的大小。做好企业生产线的改进建设，也就成为制造业企业的重中之重。而作为改善企业生产状况、提高企业生产效率、提升企业竞争力的最佳工具——工业工程，也必将成为企业摆脱困境，走向辉煌的必经之路。

石家庄格力小家电有限公司作为一个新兴的小家电生产企业，虽然是格力电器旗下的一个全新品牌，却并未占据特别高的市场份额，在急速发展的市场经济背景下，企业若想如计划般的成为有很强竞争力的独立品牌，必须进行改革，因此，企业迫切需要引入工业工程等先进生产管理理论及方法，来助其提高市场竞争力。

基于以上背景，本课题利用工业工程的知识对石家庄格力小家电有限公司总装厂的电风扇装配生产线进行改善，以提高生产效率，提高企业竞争力。1.2 课题研究的内容和意义

装配线平衡就是在一定的生产工艺的约束下，按流水线的各个生产节拍将所有装配工序进行有效的组合、合理的调整，从而使各个工位的负荷量充足且均衡，各工位的空闲时间最少。石家庄格力小家电公司的装配线由二十几个工位组成，采用直线型布局，流水线的最大好处就是有着很高的连续性和协调性。由于每个工位的工作不同，因此节拍也不相同，使得物料在流水线上分布不均匀，又由于瓶颈环节的存在，以致其他环节便会出现等待的浪费，从而影响整条生产线的效率,因此，进行装配线的平衡改善是非常有必要的。

本课题便从装配线的平衡理论出发，结合格力小家电公司的生产线实际情况，运用工业工程的有关知识，系统的研究能够提高装配线平衡率和生产效率的方式方法。通过本课题的研究，对格力小家电公司实现生产线平衡有以下好处：

a)保证了设备和人员的均匀负荷，提高了设备的利用率和工时的利用率；

b)降低了物料消耗，减少在制品数量，加快了资金的流动，从而减少了生产成本；

c)改善了瓶颈环节，平衡了生产节拍，加快了生产线的流动，减少了在制品的堆积；

d)通过装配线平衡改善，提高了生产线平衡率，提高人均产出，提高资金利用率，提高了人员利用率，降低了公司各方面的平均成本。

综上所述，工业工程理论的应用对企业建设有着不可或缺的作用，同时，进行生产线的平衡建设，也有利于加强工业工程在企业中的运用，提高企业的市场竞争力，使得企业可以在这瞬息万变的现代经营环境中生存并且壮大。1.3 装配线平衡的国内外研究现状

进入21世纪，科学技术飞速发展，生产技术不断提高，全球企业都把“生产线改善”放到了一个十分重要的位置。谁能掌握成本，谁就能在现代化的生产竞争中掌握利润，赢得先机。改善就是把现在不合理的地方，通过运用各种方法使之变得合理，从而达到提高生产率，提高产品质量，降低生产成本的目的。

生产线平衡问题简称ALBP，伴随着流水生产方式的产生而产生，距今已有近百年的历史。它是在1954年由美国人B.Bryton提出的，他在他的《连续生产线平衡》中第一次提出ALBP并开始着手解决。目前，国内外对于生产线平衡问题经过半个世纪的研究，已达到了较高的水平。针对其研究方法主要可归纳为以下三种：

a)最优化方法

通过数学模型的建立来寻找装配线平衡的最优解。其中应用较多的两种方法是线性规划法和动态规划法。上世纪60年代，Bowman.E.H等人提出用线性规划求解装配线平衡问题。1991年Doo Younghin Hobrymin提出了同时优化工作

站数目和流水线节拍的0-1整数规划的生产线平衡算法，大大的提高了生产线的劳动生产率。1999年，Erdal Erel和Hadi Gokcen提出了针对混合生产线的最短路径算法，不过该算法存在的问题是不能解决大规模的混合生产线平衡问题。

b)启发式方法

启发式方法更为简单，容易理解，受到管理者好评，应用的领域也比较广泛。1960年，Tonge F.M.提出了一种解决ALBP问题的启发式算法。2001年Brian J Carnahan第一次结合了人机工程、操作者的生理需要、工效学设计了三种启发式方法求解多因素流水线平衡问题。

c)工业工程方法

20世纪初，由泰勒提出，在解决问题中，主要采用方法研究和作业测定两种方法。本课题便是选用工业工程方法对装配线进行改善，以下会对此进行具体介绍。

1.4 研究方法

目前，流水线平衡问题的研究已达到了成熟的阶段，主要方法有分支定界法、遗传算法、最优解方法等等。个人认为，在实际生产操作中，企业需要根据自身的实际情况，找到适合自己的改善方法，并将其规范起来，将改善落到实处，从而获得持久的成效。本课题综合运用了工业工程方法中的方法研究、作业测定以及现场管理等方法对装配线进行了研究，所采用的主要研究方法有以下几项：

a)用秒表测时法测定标准时间；

b)用装配线平衡理论对装配线平衡现状进行分析；

c)用ECRS原则和动作分析进行工位作业调整；

d)用5S管理等现场管理方式对生产现场进行优化。

1.5 研究路线

本课题从石家庄格力小家电公司的生产现状入手，通过对装配线进行平衡研究，找出影响平衡的因素，综合运用工业工程的各种手段制定能够提高生产线平衡的优化方案，最后通过对改善前后的生产实际进行对比，对改善方案进行客观的评价。本课题遵循着从理论到实际的研究思路，采用了现场调查、文

献参阅等多种技术，详细的技术路线如图1-1所示。

2 理论综述

2.1 生产线平衡理论

生产线平衡也被称作工序同期化，是在一定的工艺条件下，对生产线的所有工位进行平均，使得各工位的工作时间尽可能的相近。生产线平衡率是衡量一条生产线生产能力大小的重要指标之一。生产平衡率越高的生产线产能就越大。

图1-1 研究路线图

节拍是流水线生产方式中一个最重要的指标。节拍是指流水线上连续不间断的生产两个相同在制品的间隔时间。它代表着流水线生产速度的快慢和生产效率的高低。企业在生产过程中，将作业分为多个工位完成，每个工位有多个基本单元。为了让工位的闲置时间最少，作业平衡，效率最高，应让在节拍内的每个工位都处于繁忙状态来完成规定的任务。生产线节拍的运算方法如下：生产节拍=计划期内有效的总工作时间计划期内的产量

2.1.1 影响生产线平衡的因素

a)作业内容

工序的作业内容是按照工艺要求在指定的工位所要完成的任务，任务的多少直接影响着完成工作的时间。

b)操作者的技术水平

不同的作业员因为知识、经验及个人素质的差异，即使是完成相同的任务，作业时间也会有差异。

c)设备的生产能力

同样的工作内容，由不同型号的设备来完成，都可能会产生数量以及质量的差异；在流水作业条件下，如果设备不良，很可能致使整条生产线停产。

除此之外，物流安排，原料质量，设计因素等等也会影响生产线的平衡。

2.1.2 生产线平衡的改进方向

a)改进工艺及操作设备

生产节拍的构成表明，若要缩短生产过程中的节拍，一方面可以利用零件