汽车装配线平衡仿真研究

汽车装配线平衡仿真研究

精细生产强调生产线的节奏平衡。只有当生产线的生产节奏达到均匀，即生产线各部分的生产节奏达到一致时，才能最大限度地减少因生产线各部分的节段不平衡造成的劳动力和设备能力浪费。使生产线保持平衡、连续流动状态，获得所需的生产效果。随着精益生产方式在汽车行业的广泛运用,如何提高装配线的整体效率,减少工序间的在制品,以及追求同步化生产,越来越受到人们的重视。近年来,国内外运用仿真技术对装配线平衡进行了仿真研究。目前的仿真软件种类比较多,具有代表性的主要有:eM_Plant、witness、SLMAN、AUDITION等,其中Tecnomatix公司所开发的eM_Plant仿真软件,是目前比较成熟的功能强大的作业系统仿真软件,十分适合装配线这样的离散事件系统的仿真。1在分析生产线平衡时1.1不稳定工作时间流水生产线平衡,就是将所有作业单元(task)分派到生产线各个工作站(station),使每个工作站在工作周期内,都处于繁忙状态,以完成最多的操作量,从而使各工作站未工作时间(闲置时间)最少。由于各作业单元受工艺技术要求对其先后作业顺序的限制,因此生产线平衡时,不仅要满足工序循环时间的限制,还要满足工序先后顺序的要求。1.2提高生产线的效率生产线平衡的目的,就是尽量使各工作站的负荷(即工作站上所有作业时间之和)相等,以避免因工时相差太大,而造成某些工作站产品堆积;而另外一些工作站,却因等待而流失工时,从而减少总的闲置时间,提高整条生产线的效率。通过生产线平衡,还可以提高重要设备的利用率,减少工人由于工作量不平衡而引起的情绪问题。1.3各温度的平衡(1)产量与产品的配比发生了变化,使得原先本来平衡的各工位变得不平衡;(2)产品的设计发生改变或者新产品的投入;(3)操作工人对工作的熟练程度不一样或发生变化;(4)现场的布置发生了变化2算法的有效性生产线平衡问题是典型的NP问题,求解此类问题的方法有:最优化方法(线性规划法、动态规划法)、启发式方法(遗传算法、禁忌搜索算法)等等。最优化算法和启发式算法,虽然能在理论上得到最优解,但是在实际中,生产线上经常改变计划时,往往重要的不是求最优解,而是在短时间内得到相对满意的解法。人工平衡法是以逻辑和常识,而不是以数学论证为依据。这种方法不能保证得到理论上最佳的方案,不过可以产生一些较好的方法,接近真正的最佳状况。装配线是一种典型的生产线,并且其生产自动化水平高、生产设备简单、也比较容易调整,所以适宜用人工平衡法解决平衡问题。3评估系统的类型某乘用车发动机装配线,是基于英国ROVER公司750系列规划工艺的,包含31个工位,其中手动工位18个,半自动工位10个,自动工位3个(如表1)。3.1装配线出现堵塞模型仿真运行一年后,四种数据相应的输出值见表2,从表中可以明显的发现,生产量只有175台/天,而且在制品产量为221台,发动机在线时间为3h15min,这两个值也偏高,初步判定装配线肯定存在问题。通过eM_Plant特有的Chart分析图(图1)可以看出,造成这一差距的原因之一是由于自动、半自动工位机器发生故障等待维修,该工位处于停止状态,导致前面工位加工好的零件无法移至该工位进行加工,产生堵塞现象,影响生产量。采取的改进措施:在自动、半自动工位旁边增加在线缓冲区域,缓解装配线的堵塞现象。改进后发现各项数据均有了相应的提高(见表3),说明该措施是有效果的。3.2改善前后内部温度对比通过增加在线缓冲之后,生产量有了明显的提高,但是距理想情况还有一定的差距,说明应该会有瓶颈工位或者区域存在。运用eM_Plant的瓶颈分析表(表4)看出工位240,250,320有堵塞现象,3个工位的堵塞时间分别为1.71%,2.43%,6.26%(表中深色区域),说明存在瓶颈工位。观察3个工位与其前后工位的加工时间,发现其与后面一个工位的加工时间之间落差很大,这说明是由于前后工位时间差距比较大造成瓶颈的产生,在无法修改工艺流程的情况下,考虑在瓶颈工位和其后面的工位之间增加缓冲区域,缓解堵塞现象。改善后的数据结果与改善前做一下比较,发现堵塞现象基本消失,各项数据又有了相应的提高(表5),说明这一措施也达到了改进的效果。综上各种分析和比较,通过对装配线的数次改进,改变了原有的不平衡现象,生产能力得到大幅度提高。4种人工平衡法目前,装配线不平衡问