A企业多品种混合流水线平衡的研究

摘要：本文介绍了多品种流水线平衡的基本概念，阐述了多产品混合流水线平衡的研究思路，研究了多品种混合流水生产线不同产品的投产排序问题，并根据到A公司实习，对该公司三种摇臂轴的单一流水线改进，利用FLB对摇臂轴进行混合流水线平衡，得出提高流水线效率的方法。

关键词：混合流水线FLB产比倒数法

1绪论

现代流水生产组织方式起源于福特制，Henry Ford1913年创立了汽车工业的流水生产线，由此揭开了现代化流水生产的序幕，引起了制造业的一个根本性变革。

流水线平衡及改善是生产管理中一项重要的决策问题，通过合理的作业编排、科学管理和永无止境的改善，均衡装配线负荷，使生产线达到一种平衡、均匀、流畅的状态，不仅可以提高生产力；而且可以给工人一种公平感，改善雇员关系，提高工人的团队精神，从而调动员工的积极性，提高劳动生产率。

2混合流水线基本概念

2.1混合流水生产线的定义

混合流水线是多种产品在同一时间同时生产的一种流水线，产品间切换几乎不涉及工具工装的变化。

2.2混合流水线平衡问题的基本概念

2.2.1节拍

流水线的节拍就是流水线上顺序出产两件相同制品的时间间隔，其计算公式如下：

C=Fe/N （2.1）

其中：C―流水线的节拍（分/件）；Fe―计划期内有效工作时间（分）；Nm计划期的产品产量（件）。

2.2.2最小工作地（设备）数

在进行工序同期化后，可以根据新确定的工序时间来计算各道工序的设备（工作地）需要量，计算其公式：

Smin=[W/C] 其中W=∑tj （2.2）

式中：“”表示大于或者等于W/C的最小整数，―第i道工序所需工作地（设备数）；ti―第j道工序单件时间定额。

2.2.3流水线的平衡率

生产线的平衡率（或称平均负荷系数）为：E=W/S*C

式中E―流水线负荷率，S―采取平衡措施的流水线工作数。（2.3）

2.2.4LineBalancing平衡法

FlexibleLineBalancing是一个优秀的生产线平衡程序，使用它可以快速、简便的将任意数量的工序分配到生产线的工站，以降低人力成本。FlexibleLineBalancing使用计算机来将工作单元分配到工站中。使用这种启发式方法经过计算机的数千次运算，直到找到最优方案为止

3多品种混合流水线的平衡及排产研究

3.1混合流水生产系统的排产问题

在混合流水线上，由于不同品种产品的工序的作业时间都不相同，所以生产计划必须考虑混合流水线上不同种产品的投入顺序，即排产问题。实行有节奏、按比例的混合连续生产，使品种、产量、工时、设备负荷达到全面均衡。混合流水生产系统的设计比单一型流水生产系统要复杂得多，主要问题包括两个方面的内容：

1）流水线的平衡问题（Line Balancing），集中于生产资源的分配方面。

2）投产排序（Scheduling）即排产问题，集中于市场需求的快速响应方面。

3.2产比倒数法

决定好采用何种生产线后，还要考虑产品的投放顺序。生产比倒数法是一种常用方法，其计算过程如下：（1）产品的生产比，并确定一个循环流程的产量；（2）产比倒数；（3）算过程的顺序逐行从全部品种中选出生产比倒数；（3）比倒数值mj，选定后续品种。

4A公司摇臂轴混流平衡设计分析

4.1问题描述

该公司摇臂轴产线的作业单位有打中心孔、钻通孔、车外圆、粗磨外圆、车端面倒角定全长、去毛刺、钻油孔、半精磨外圆、精磨外圆、退磁等，其中三种零配件加工的大部分工序相同，但有的地方却不同，所以为了生产的方便就采用了三条独立的生产线，每条生产线生产一种产品。

各作业元素为1钻通孔、2车外圆、3粗磨外圆、4车端面倒角定长、5铣平面钻基准孔、6去毛刺、7钻油孔、8半精磨外圆、9铰两端堵塞孔、10精磨外圆，各操作时间依次为：45s、11s、9s、50s、15s、12s、12s、12s、9s、8s。

4.2混合节拍的确定

在混合流水线上，由于是同时将多种产品混合生产，因此无法确定某一种产品的具体节拍，只能计算计划期全部产品的平均节拍，假设客户要求每天要生产的数量分别为摇臂轴A为200，B为200件，C为100件，每天作业时间是420min，混合节拍计算如下：

C混=Fe/（NA+NB+NC）=（420 x60）/（200+200+100）=50.4（s/辆）（4.1）

4.3运用Flexible Line Balancing平衡

将综合作业优先图个数据输入软件表格，并在上述节拍下得到最小工作站数为4个，依次为工作站1为1，工作站2为4，工作站3为2、3、6、7，工作站4为5、8、9、10。平衡效率为91.5%，达到流水线平衡。

4.4用产比倒数法确定混合流水线产品的投放顺序

每天生产摇臂轴A 200件、B 200件、C100件，得到最大公约数d=100，于是生产比，一个循环流程的产量为2+2+1=5，计总产量需经过100个循环流程才可以完成，生产比倒数初始值，这样通过计算最终得出的投产顺序是：BACBA，然后可进行下一个循环投入生产。

4.5混合生产前后的平衡性分析

4.5.1单独生产线的平衡性

首先分析一下三条独立生产线的节拍、工作地数和生产线平衡率，可以明显看出三条流水线的平衡率均小于0.85，生产的过程中会出现闲置时间设备利用率较低，故三条生产线不宜进行连续生产，设备的运作还有很大的剩余能力，所以可以使用混合生产线方法来把这三条单独流水线合并生产。

由A产品、B产品、c产品的流程图可得其各自的加工时间为：10%、106s、136s，每天产量A 200件、B 200件、C100件，以Aa品为代表计算单一流水线节拍：

总产量：Q=QA+TB/TA×QB+TC/TA×QC=200+106/109×200+136/109x100=518（件）

CA=（420×60）/518=48.6（s/辆）

CB=48.6×106/109=47.3（s/H）

CC=48.6×106/136=60.6（s/辆）

平衡率：El=∑Wi/ciSi

E1=109/（48.63）=0.748

E2=106/（47.33）=0.747

E3=136/（60.63）=0.748

4.5.2混合生产后的平衡性

使用FLB流水线平衡化后，由上述结果得流水线的负荷率为91.5%。可以看出，混合生产线比单独生产线的工作地数减少了1个，平衡率有了很大的提高，平衡性得到提升，具有科学实施的可能，因此可以采用混合流水线来生产这三种产品。