喜临门集成吊顶的生产线平衡问题研究(2)

后，许多科研人员都研究了这方面的问题，并发表了各种各样的求解方法。David Arditi（2000）等在分析生产线问题是所面对的多种挑战，包括开发能够有效地解决项目进度加快问题的算法、随机的非线性问题和离散问题的组合、选择更多的生产因素进入来考虑范围以开发一个更优化的系统来减少项目耗时和降低成本目前国内外对于流水线平衡的理论研究已达到相当高的水平，提出了各种算法：Jackson算法、分枝定界算法、遗传算法、随机算法、启发式算法，用建立模型并求解的方式来解决一般装配线的平衡问题。

（1）Jackson算法：在满足优先约束的基础上，列举所有分配组合，从而找出最优的那一个；

（2）分枝定界法：把所有可以分配到当前位置的所有可行的作业元素当作第一个分支，接着考虑所有可能分配的情况，就是下一层的分支；

（3）遗传算法：借鉴自然界自然选择和自然遗传学机理上的概率性搜索法；

（4）随机算法：即随机的排列算法，一次运行不一定能得到较好的结果，但通过多次运行，结果会比较好。

以上皆是从数学算法上来进行求出最优解，但是在第一生产线的IE工程师很难理解。

现有的理论和方法且这些方法往往带有复杂的计算，给实际应用带来困难。还可以通过仿真技术来模拟生产中可能出现的状况，该方法侧重于对系统中运行的逻辑关系的描述，能够对生产调度方案进行评估，分析系统的动态性能，并选择系统的动态结构参数，其中数学模型是仿真的基础，只有建立起正确的数学模型和数据，才能得到正确的仿真结果。这同样给现场管理人员带来一定专业技术上的难度。西方的工业化已经经历了将近一个世纪的发展，从20世纪初泰勒等人的工作研究与时间研究，到80年代左右计算机技术在工业领域的应用及至90年代通讯与网络技术的发展，工业化的内涵和外延都发生了很大变化。应用工业工程(Industrial Engineering，IE)理论和方法的企业在发展取得了很大进步,同时也获得了可观的效益。

对于我国企业，因经历了计划经济到市场经济的转变，大部分企业仍处于研发投入不足，工业基础薄弱及管理水平不高的状态，急需要提升整体水平。孙建华（2004）等从生产线均衡的概念出发，揭示企业的―5S‖活动和目视管理与均衡生产的关系；卢炜（2006）等就订单生产条件下的多品种装配流水生产线问题展开讨论，建立了以优化人力成本为目标多品种装配流水线的人力成本模型；陈诚和（2007）针对现有方法中缺乏持续改进思想和仿真优化应用不成熟的缺点，将生产线平衡的工业工程改善方法、启发式算法和可视化仿真方法向结合，提出了一种基于仿真优化的生产线平衡方法，将这种方法能够实现生产线平衡的持续改善；宋华明（2003）等针对U型生产布局方法，结合遗传算

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法以分配作业元素到工作站的先后顺序作为问题的编码，按照最大分配原则进行译码，它能够适应不同约束条件和优化目标的需要；兰秀菊（2006）等以计算机主板生产线的SMT段为研究对象，以作业测定为依据，结合生产线实际问题进行了系统分析，提出了一些具有持续性的改进方案等。

传统的装配线理论主要把注意力放在劳动力的有效利用上，对设备及设施的利用不充分，且通常把问题看成静态并寻找最优的解决方案。工业工程分为基础工业工程与现代工业工程。基础工业工程技朮可分为方法研究与作业测定两个方面，可使企业在不用增加投资，或投资很少的情况下就能大大提高生产线的平衡。成效也会快而明显，也被认为是减少各种浪费，挖掘企业内部的潜力，提高生产效益的实用技术；而现代工业工程则是与概率论、数理统计、运筹学及系统工程等相结合，对企业进行更科学的管理。考虑当前国内的技术水平，管理状况及信息流通水准，基础工业工程的理论更易于实施并展现效果，而若能将基础工业工程与现代工业工程相结合则对企业的长远发展有着重大意义。

目前，生产线平衡问题已被认为是生产流程设计及作业标准化过程中关键的一环。企业实现均衡生产不仅有利于保证设备、人力的负荷平衡，从而提高设备和工时的利用率，同时还有利于建立正常的生产秩序，保证产品质量和安全生产；均衡生产还有利于节约物资消耗，减少在制品数量，加速流动资金周转，从而降低生产成本。

第二节 研究内容与研究方法

本文从工业工程理论和线平衡理论出发，结合本企业实际情况，系统而全面地应用各种理论，探讨提高装配线平衡及生产效率的有效方法，为有相同状况的企业提供改善思路及方法。本文以企业内正在运行的换气扇装配线为例进行研究，规划进行装配线平衡改善步骤；针对其线平衡率不高的问题，通过分析现状，找出了问题所在：工时量测不合理；有明显的瓶颈站位存在；人机利用率较差；作业工序安排不当。然后，根据生产线平衡的步骤及方法，利用优化的方法对该生产线进行了研究，对实际生产的状况进行了调整，提高了装配线平衡率，为企业实际效益的增加发挥了作用。

本文共分五章。第一章为引言，从制造型企业为什么要实行生产线平衡，说明生产线平衡引入我国的状况及实施生产线平衡所创造的巨大价值，阐述了制造企业引入生产线平衡的重要意义。第二章介绍了当前国内外生产线平衡理论研究，包括工业工程基础理论、分类、特点和核心思想的分析。第三章和第四章是本文重点论述章节，第三章从公司实际情况出发，介绍了公司的生产类

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型及现场情况。第四章运用生产线平衡理论和工业工程理论在生产线上的具体实施。第五章是总结和展望。

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第二章 工业工程基础及生产线平衡相关理论

第一节 工业工程基础理论

一、工业工程研究原理

工业工程(Industrial Engineering,简称IE)思想最早是由科学管理之父泰勒在20世纪初提出的，它是以人、物料、设备或设施、能源和信息组成的集成系统为主要研究对象，综合应用工程技术，管理科学和社会科学等知识，使其达到降低成本，提高质量和效益的目的，同时为科学管理提高决策依据。

现代IE是以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象，在制造工程学，管理科学和系统工程学科基础上逐步形成和发展起来的一门交叉的工程学科。它是将人、机、料、法及环境等生产系统要素进行优化配置，对工业等生产过程进行系统规划与设计，评价与创新，从而提高工业生产效率和社会经济效益的专门化的综上所述技术，且内容日益广泛。新时期的IE是一个以制造为中心，基于现代科学技术，特别是信息、网络和计算机应用的综合技术。它是利用人因学、社会科学、自然科学、管理科学、行为学、组织学和伦理学的观念以及高度发达的通讯与效能技术和方法交互渗透去实现基目标。其特征是实践性、工程性、社会性、创新性。实施先进的IE技术方法时，必须将其建立在一套好的、稳定的、经得起考验的基础标准之上。企业的基础如果很薄弱，无法满足先进的IE技术方法和先进的制造技术的要求，会事倍功半，难以实现预定目标。以工业工程为主的生产线平衡技术分方法研究和作业测定两类，该技术的优点是使企业在不增加投资或减少投入的情况下，对生产过程的作业程序、作业方法、物料配置、空间布局及作业环境等方面的改善，达到平衡生产线进而提高生产力，提高经济效益的目的。

二、研究方法分类

（一）程序分析

整体性制造过程，各作业运用剔除，合并，重排与简化使之合理化。 程序分析技巧具体包括的内容是―一个不忘，四大原则，五个方面和六大提问技术‖。

1、一个不忘——不忘动作经济原则

动作经济原则在程序分析时有极大的作用，应根据动作经济原则建立新方法并不断加以改进。根据国内外经验，应用动作经济原则，可在同样或更少的花费下获得更多的产值。

2、四大原则——取消、合并、重排、简化

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表2-1 ECRS原则

序号 1 改善原则 排除 Eliminate 目的 排除浪费 排除不必要的作业 配合作业 同时进行 合并作业 改变次序 改用其它方法 改用别的东西 连接更合理 使之更简单 去除多余动作 事例 ①合理布置，减少搬运。 ②取消不必要的外观检查。 ①把几个印章合并一起盖。 ②一边加工一边检查。 ③使用同一种设备的工作，集中在一起。 ①把检查工程移到前面。 ②用台车搬运代替徒手搬运。更换材料。 ①改变布置，使动作边境更顺畅。 ②使机器操作更简单。使零件标准化，减少材料种类。 2 组合 Combine 3 重排 Rearrange 4 简化 Simplify 3、五个方面——操作、运输、储存、检验、等待

（1）操作分析。这是重要的分析，可通过操作分析省去某些工序，减少某些搬运或合并某些工序，使原需在多处进行的工作，合并在一处完成。

（2）搬运分析。搬运问题需要考虑搬运重量、距离及消耗时间。 （3）检验分析。产品检验的目的是为了剔除不合格的产品，应根据产品的功能和精度的要求，选择适宜的检验方法并决定是否需要设计更好的工夹量具等。

（4）储存分析。应着重对仓库管理、物资供应计划和作业进度等进行检查分析，以保证材料及零部件的及时供应，避免不必要的物料积压。

（5）等待分析。等待硬件到最低限度。

实际分析时，应对以上五个方面按照提问技术逐一进行分析，然后采取四大原则进行处理，以寻求最经济合理的方法。

4、六大提问技术——对目的、方法、任务、时间、地点和原因进行提问。提问技术在国外又称6W或5W1H技术。

What——完成了什么? Where ——何处做? When——何时做? Who——由谁做? How——如何做? Why——为什么这样做?

当进行程序分析时，以上问题必须有系统的一一询问，这种有系统的提问技术乃是程序分析的成功的基础，切不可有任何疏漏。 （二）动作分析

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