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【优制精益咨询好文】精益车间之混流装配线平衡问题

2023-07-24      
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1.混流装配线特点


  瞬息万变的市场环境下,企业需要了解客户的需求,在短时间内,制造出迎合广大消费群体的个性化和多样化的产品,因此混流装配模式应运而生。它的特点是:在特定时间内,一条装配线可以装配不同类型的产品,并且装配的产品类型可以根据客户的需求而改变,这种装配线称为混流装配线。理论上来讲:在同一条装配线上,装配不同类型的产品,可以提高生产力,降低生产成本,满足客户订单,并确保装配线的灵活性和适应性。


【优制精益咨询好文】精益车间之混流装配线平衡问题


  混流装配线在具有一般装配线的特点之外,还具有如下特点:


  (1)加工的产品的多样化。与单一产品的装配线不同,混流装配线根据客户的需求,装配多种产品。

  (2)动态的装配过程。混流装配线装配的产品转换成本低,转换速度相对较快,可以根据市场的需求实时快速调整装配线,从而更好地满足消费者的需求。

  (3)较高柔性。与单一装配线相比,混流装配线可以根据产品结构进行调整,满足不同产品的生产。

  (4)资源之间的高度协同。混流装配线是一个非常复杂和庞大的系统,需要将材料、设备和人员随时放在需要的地方,以确保系统的顺利和无故障运行。这确保了整条装配线与所加工的产品相匹配,也就是说,可以快速调动资源来加工特定类型的产品。


【优制精益咨询好文】精益车间之混流装配线平衡问题


2.精益车间之混流装配线平衡


  虽然从理论上讲,混流装配线非常有优势,国内很多制造型企业也在不断导入使用。而在实际的应用过程中却发现结果并没有想象中的好。在精益车间咨询管理活动中对于很多的混流装配线体进行过分析与研究,究其原因却是没有做到最佳的线平衡。


  精益车间的混流装配线平衡是指:将工序合理分配在各个工位上,并使每个工位所需的工作时间尽可能地保持接近,使整个装配线达到最大的生产率,最终实现均衡生产。在精益车间混流装配线的平衡研究中,有如下几个要素:


【优制精益咨询好文】精益车间之混流装配线平衡问题


(1)工位

  工位是操作人员进行操作作业的位置。一个工位可由一道或多道工序组成,可配置一位或多位工人。


(2) 生产节拍

  在装配线的作业周期中,瓶颈工位的作业时间被称为生产节拍。混流装配线生产节拍 CT 的公式如下:

CT=MAX(∑_(i=1)^N▒∑_(m=1)^M▒〖h_m t_im x_ik 〗)


  其中,h_m为产品 m 在总需求量中所占比例,t_im为产品m 在工序 𝑖 上的作业时间,x_ik为0-1 变量,如果工序 i 被分配在第 k 工位,则为1,否则为 0。


(3)优先关系

  装配线上各个任务之间存在一定的优先关系,它是产品装配过程中逻辑顺序的可视化示,由设计、制造过程和产品生产条件决定。


3. 精益车间混流装配线平衡的评价指标


  通常情况下对精益车间混流装配线的平衡状态进行评价,可了解装配线的装配现状。对装配线评价的数据进行分析,可发现装配线所存在的问题,通常以混流装配线平衡率和平滑指数作为评价指标。


(1)混流装配线平衡率

  装配线平衡率是对工艺总体状态好坏的评价。装配平衡率的数值越大,表示装配线的平衡越好。

η=(∑_(k=1)^K▒∑_(m=1)^M▒〖h_m t_km 〗)/(k×CT)


  其中,η为混流装配线平衡率;CT为混流装配线的生产节拍;K 为工位,h_m是产品 m 在总需求量中所占比例;t_km是产品m在工位k上的作业时间。


(2)混流装配线平滑指数

  在装配线中,平滑指数越大,各工序之间负荷越不均衡。反之,平滑指数越小,各工序之间工作负荷越均衡。


4. 精益车间混流装配线的排产


  在精益车间混流装配线中,装配产品不同,则操作人员装配的工作内容和工作时间也会不同,所以多产品进行装配时,需要考虑不同产品间的排产方式,也就是混流装配线排产问题。在解决混流装配线排产问题时,通常是在一个最小生产单元MPS中进行的。MPS即为所有产品需求量和其生产节拍的乘积与各种产品需求量的最大公约数的比值。MPS 作为排产的重要依据,在设计排产时,只需要循环最小生产单元内的排产方案即可,能够节省大量确定最优排产方案所使用的时间。


5. 精益车间的混流装配线平衡与排产的关系


  精益车间的混流装配线,平衡与排产是相互关联、相互影响的两个问题。如下图所示,混流装配线设计是一种长期决策问题。精益车间混流装配线平衡是一种中期决策问题,为混流装配线排产奠定基础。排产是一种短期决策问题,混流装配线平衡的基础上,进行排产优化,排产优化的结果可以反馈给装配线平衡。这种循环可保证混流装配线的高效稳定的运作。


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