基于IE技术的托轮装配线线平衡研究

邱德元,贾华东

(1.江苏安全技术职业学院 汽车工程系,江苏 徐州 221004; 2.徐工集团 技术中心,江苏 徐州 221004)

自从福特在1913年首次提出装配流水线后,它被广泛应用于各类制造企业[1-2].但由于各工序作业时间都不可能完全相同,导致各工序间存在作业不均衡[3].装配线平衡(Assembly Line Balancing,ALB)就是为解决装配线高效运行而提出的一种方法[4].目前,国内外对装配线平衡的研究方法主要有3种:理论算法、模型法和工业工程方法[5].其中,工业工程以精益化理念为指导,可以直接运用于生产实践.很多研究者对工业工程在汽车制造企业的应用进行了深入研究:尹聚亮[6]结合工业工程思想,研究了某汽车内饰生产线现状;曹建华[7]则基于精益思想研究了混流装配线的线平衡问题;高晋[8]运用工业工程的方法,分析了X企业前制动器生产线的线平衡问题.

作为混凝土成套设备重要组成产品的混凝土搅拌运输车,在城市化进程中发挥了不可替代的作用[9-11].为提高生产效率,目前国内外制造企业大多数采用线性作业方式,但该装配线存在不平衡现象.因此，在本文中,研究了工业工程在托轮装配线线平衡效率改善中的应用,用相应软件进行了模拟仿真，并对现场进行了优化设计.

1 现状分析

本文以某搅拌车制造企业搅拌车托轮装配线为研究对象.该装配线是整车装配线的分装线,完成托轮装配后汇入整机装配线,现场具体布局如图1所示.

图1 现场布局图Fig.1 Locale layout

为有效分析托轮装配过程,正确区分多余动作与有效动作,我们采用索尼HDR-CX-680/TI高清数码摄像机实时记录了各员工作业过程.根据精益生产理念,我们会同人力、精益、基层管理及工艺等部门工作人员,详细分解了各员工劳动强度、熟练程度及作业内容,得到的员工作业元素及作业时间如表1所示.

作为由4名操作者组成的无大型设备辅助装配线,线平衡率的理想值为95%以上,而根据表1数据,计算得到该托轮装配线的线平衡率为

线平衡延迟率为

说明该装配线线平衡率仅为良好.

为寻找影响装配线平衡、制约生产效率提高的瓶颈工序,我们利用C & E矩阵分别从劳动强度、技术要求、熟练度、安全性等4个维度分析了所有作业元素,从中找出Rp值最高的3个作为改善对象,具体分析过程如表2所示.

表1 员工作业元素及工时表Tab.1 Element distribution and operation schedule table of employees

注:员工1为辅助人员,在从事序18作业元素时有7 min等待时间,在等待时间内完成

表2 作业元素C & E矩阵Tab.2 C & E matrix of operating element

注:评分共分5档,0分为不相关,1分为微相关,3分为轻度相关,6分为中等相关,9分为重大相关

从表2各作业元素Rp值中,可以明显发现序3、序4、序19三个作业元素Rp值最高,为影响装配线线平衡的重要因素.因此,为有效解决该装配线平衡(Assembly Line Balancing,ALB)问题,有必要结合作业内容对该3个作业元素制定相应改善措施.

2 优化改善

针对分析得到的关键元素,利用Pro-E三维软件模拟了装配过程,并组织相应人员通过头脑风暴法,分别从人、机、料、法等4个环节分析了现状并制定了相应解决策略,具体现状描述及改进分析如表3所示,而且建模设计了托轮压装用压力机(见图2)及吊装工装.

图2 压装压力机模型Fig.2 Press model

表3 不合理作业元素分析表Tab.3 Analysis of irational elements

完成改善策略后,我们利用多媒体技术重新测定了改善后关键元素的作业时间,序3、序4作业元素的工时由改善前的6 min降为1.5 min;序19转移托轮工序的作业时间由3 min降为0.5 min,同时,通过改善,员工劳动强度明显降低,具体数值如表4所示.

表4 改善后关键作业元素工时表Tab.4 Analysis of irational elements

根据上述改善效果,我们结合取消、合并、调整顺序、简化原则对各员工的作业元素进行重新分解、划定.为提高作业连贯性,在分解排序过程中我们优先考虑就近原则,取消辅助员工1,而将辅助作业元素作为员工的作业内容,改善后各员工详细作业元素分配如表5所示.

3 效果验证

经过测算,托轮装配线经过改善后的线平衡率为

表5 员工作业元素及工时表(改善后)Tab.5 Element distribution and operation schedule table of employees

线平衡延迟率为

说明该装配线线平衡率仅为良好.同时,该装配线经过优化后,工作节拍由原来的16 min降为11 min,按照每天工作8 h制,日产量由原来的30件/d增加为43.6件/d.