生产线平衡与优化研究

摘 要：生产线平衡率是衡量生产线工序水平的重要指标之一，它很大程度上影响着企业的盈利能力与企业的竞争能力。分析了某公司方向盘生产线作业能力及其平衡状况，运用Flexsim仿真方法找出其生产线的瓶颈，提出改进措施，平衡各工位的负荷，降低各种浪费，有效提高生产线平衡率。

关键词：生产线平衡；仿真；Flexsim；优化

随着市场全球化和竞争的加剧，企业间的竞争越来越激烈，降低成本，提高生产效益，可以有效地提高企业的竞争力。但是，几乎每个企业都存在生产线不平衡的问题，这将不利于企业发展。导致这一问题的原因有很多，比如，员工技能存在差异、机器设备的不稳定性、物料不能及时输送、缺乏标准的作业方法、物流规划不符合、管理不当等。由于不能按时提供必要的零部件而导致生产中断，到月末不得不加班赶进度。所以对生产线的平衡和优化是很有必要的，可以有效提高企业的生产效率和产品质量。彭军、冉茂华、张晓萌等分别以实际生产线为例，利用仿真软件Flexsim进行模拟，为生产线提出改进方案。

本研究作为2014年辽宁工业大学大学生创新训练计划项目，结合基于应用型人才培养的《生产企业物流》教学改革研究，针对某安全气囊公司生产现场的生产线平衡率偏低的实际情况，通过运用Flexsim仿真软件进行仿真找出生产线的瓶颈并提出改善措施来提高生产线平衡率，从而提高公司的生产效率与效益。

一、生产线平衡的定义及意义

生产线平衡是对生产的全部工序进行平均化、均衡化，调整各工序或工位的作业负荷或工作量，使各工序的作业时间尽可能相近或相等，最终消除各种等待浪费现象，达到生产效率最大化。

提高生产线平衡效率的意义：缩短每一制品装配时间，增加单位时间的生产量，降低生产成本；减少工序间的在制品，减少现场场地的占用；减少工程之间的预备时间，缩短生产周期；消除人员等待现象，提升员工士气；改变传统小批量作业模式，使其达到一流生产；可以稳定和提升产品品质；提升整体生产线效率和降低生产现场的各种浪费。

二、基于Flexsim的方向盘生产物流优化研究

1.方向盘生产线的流程

方向盘生产车间总共经过了八道工序分别是裁皮、缝合、剪线、刷胶、粘合、缝制、熨平和检查。通过检测将不合格品返回继续加工，合格品放入货架运往仓库。

2.各工序单位用时和人员配备基本数据

该方向盘车间每天工作8个小时，由9个工序组成。方向盘生产线各道工序的人员配备和时间表如下表。

各道工序的人员配备和时间表

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3.方向盘生产线的仿真模型

对所研究的方向盘生产车间进行全面深入的调研，收集了大量的仿真数据。本文从人和机器的角度考虑建立生产线模型，目标是充分利用人和机器的相互配合，保证装配生产线的连续最大化生产，并减少在制品的库存，使装配线上的物流畅通、生产现场有序。

用Flexsim仿真软件建立了方向盘装配线仿真模型，完成了模型的参数设置、编译与运行。利用仿真实验控制器，仿真该生产线一个月的仿真情况。即每天按8小时，月工作日按21天计算，仿真时间T=8×60×60×21=604800秒。仿真时间/真实时间=5/1，通过Flexsim仿真软件建立方向盘生产线的仿真模型，观察装配生产线的仿真示意图可见，暂存区1，3，5，6有待加工品堆积，在仿真模型运行过程，设置暂存区参数时最大堆积量设置为10000个，这些暂存区已经达到了并且一直到达最大堆积量。其他暂存区没有堆积的待加工品，在方向盘装配线仿真模型运行过程中保持这种状态。

三、方向盘生产线平衡优化方案

分析发现在缝合与裁剪之间和粘合与缝制之间出现了瓶颈。由于裁剪速度较快而缝合速度较慢，所以裁剪的缓存材料较多，同时裁剪的等待时间长。因为员工的单位操作时间已经固定，在裁皮与缝合之间再增加一台缝合操作台便能到达平衡。在粘合与缝制之间，由于粘合得到半成品用时较少，而在缝制时每缝制一个方向盘大约花30分钟。虽然现生产线有29台缝纫机，但还是有大量的缓存半成品。因此出现了瓶颈。由于缝制的单位时间已经达到极限，不能再降低缝制时间，优化其生产线就必须增加缝纫机和人员配备，通过Flexim仿真软件的不断模拟运行。增加了10台缝纫机时生产线达到了平衡。

通过改善，方向盘生产线各工位的负荷得到了均衡，总空闲时间由129.2秒减少到39.9秒。生产线平衡率从原来的66.8%提升到88.9%。

本文应用Flexim仿真软件对某公司方向盘生产线建立模型进行优化。通过对生产线的生产时间进行均衡化，以均衡整条生产线的生产节拍，从而提高生产效率；通过对人因工程学和时间的研究，找出调整单个或多个工位操作的方法，从而提高生产线的工作效率和工作安全性。

参考文献：

[1]彭军.基于Flexsim的混流生产线平衡优化[J].组合机床与自动化加工技术，2014（09）：140-143.

[2]冉茂华，张跃刚，章万银，等.基于Flexsim的生产物流系统仿真研究[J].机械，2013（06）：57-60.

[3]孟魁.基于Flexsim的物流作业系统仿真与优化研究[J].物流技术，2014，33（05）：422-423.