周青青1 贾舒媛 卿馨予1王超1曾庆1
(1 攀枝花学院智能制造学院 四川 攀枝花 617000)
摘 要：实地调研家用电风扇的装配现场，对其所存在的问题进行分析，对产品的装配流程进行测时，采用分支界定法进行平衡问题的求解，重新设计一条高平衡率、高产能的装配线。
关键词：装配线平衡改善，分支定界法，秒表时间研究法
中图分类号：TH181
1 现有装配线分析
企业要想提高产量，降低成本，其装配线的平衡设计是必不可少的。本课题选用电风扇的装配线为研究对象。实地对该企业风扇装配线的具体的流程进行考察和记录，通过现有装配线布局并结合产品工艺，绘制出了该装配线的网络图。
1.1 测时
根据装配线的流程图，采用秒表时间研究法（Direct Time Study-Intensive Samplings，DTSIS）对各工序进行作业时间测定。首先将每道工序测时10次，运用三标准差法对预测时数据进行数据处理，剔除异常值，其步骤如下。本文以工序1为例详述，其余工序以此类推：
首先计算其平均值为：
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1.2 标准工时的计算
根据此流水线的现状，其工作时间小于30min且所测员工为正常操作员工，因此本次所给出的评比系数为1，并且该产线为流水线团体作业，按照公司要求其宽放系数设定为0.1，本次所有计算出的数据均四舍五入取整数，该产线装配流程网络图及各工序标准工时如图1所示。
1.3 平衡率计算
公司日工作时间为8小时，该装配线日产量在670台，生产节拍为37秒，装配线有24个工位，每个工位有一名操作者。该生产线平衡率=各工序时间之和/（瓶颈工序*工序数）*100%=523/（37*24）*100% = 56.66%。可以发现，目前该装配线平衡率低，非瓶颈工序等待时间较长，瓶颈工序WIP堆积较多，且现有装配线工位有24个，占地面积大，故该装配作业线急需平衡改善。
2 装配线的优化设计
分支定界法是利用分支界定并寻找最新活动节点的原理，求出可行的作业组合方案，然后一方面依靠回溯检查，消除明显不良的作业组合方案，另一方面求出能使装配工序数最小的作业组合方案。这种方法不一定能得到最优解，但是运用这种方法能够得到至少是效果不错的可行解。分支定界法对于小规模问题体现不出优势，但是问题规模达到一定程度时，这种方法比精确求解方法要快很多。本文将用分支定界法在不改变产品工艺流程的情况下，对装配线进行装配线平衡设计，愿求得一个平衡率更高的装配线。
1、生产节拍
如前文所述，该产线工人每日实际工作时间=8×60×60-30×60=27000s；生产节拍=工作时间/计划产量=27000s/670件=40.3s/件。向上取整后其各工位的理想节拍应为41s，在进行工位界定的时候，每一工位的界定应取与41s最为接近的那个方案。
2、分支定界法求解
在满足产品的工艺流程要求，既必须要满足后一工位的工作的前置工序要在之前的工位中完成，并且每一工序有且只有一个工位作业。界定顺序为从最前工序1开始进行求解。
（1）工位1的定界求解。
对于第一个工位的工序的选择，只能在工序1，工序2，工序3中进行圈定，在符合产品工艺流程的情况的下，工位1的界定情况有6。计算各个圈定方案的节拍T，取CT差值最小的那一种的情况的分配方案。当圈定工序2、3分配至工位1时，工位1的生产节拍为46s，与理想节拍41s差值为5s，6种方案中最近41s的方案，因此，工位1所安排的工序为工序2和3，其生产节拍为46s。
（2）其余工位的界定求解方法依次类推，最终设计出的装配线工站与工序具体情况是：工序2,3∈工位1；工序1,4∈工位2；工序5,8∈工位3；工序6,7∈工位4；工序9,11∈工位5；工序10,12∈工位6；工序13∈工位7；工序14,17∈工位8；工序16,19∈工位9；工序15,20∈工位10；工序21∈工位11；工序18,22∈工位12；工序23,24∈工位13。
调整后各工位情况显示，工位1的作业时间最长为46s，负荷率100%。工时最短的工位为2和7工位，作业时间均为34s，负荷率为73.91%。平衡率=523/（46*13）=87.46%，平衡率超过了85%，平衡效果水平“良好”，相较之原有装配其平衡率增加了30.8%，工位数由原先的24个减少到13个工位，节约产线用地37.5%。平滑指数较小，说明该方案工序分配更好，各个工位的劳动负荷更加平衡。
3 总结
本课题对某小家电有限公司的家用电风扇装配线深入研究，找出了其存在的主要问题，通过分支定界方法进行装配线优化，该方案使产线平衡率得到提升，平衡性能达到良好级别，也使整个装配线负荷更均匀。通过装配线优化设计完成装配模式的改变，为实现均衡生产提供条件。
本项研究成果受攀枝花学院大学生创新创业训练计划项目资助
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[本项研究成果受攀枝花学院大学生创新创业训练计划项目资助]