【汽车零部件装配线与生产线平衡理论基础概述5100字】

汽车零部件装配线与生产线平衡理论基础概述目录TOC\o"1-3"\h\u10641.1汽车零部件装配线在汽车行业的应用 1194831.2生产线平衡理论 31.1汽车零部件装配线在汽车行业的应用1.1.1装配线的定义为了满足客户对个性化商品时效性和满意度的需求，企业在生成过程中必须有一定的举措来缩短产品成型时间和节约成本，其中建立一系列通用的零部件及子装配体，以达到资源共享，是企业经常采取的举措。装配线是根据被加工产品的组装过程，加工对象以一定的速度通过各工作站，通过各工序逐渐将零部件添加到原来的基础零件上，最终形成生产线终端所需产品的过程。装配线是对装配操纵工人和生产设备进行充分有效的组合。一般来说，装配线处于产品整个生产流水线的最后阶段。装配线生产允许每个工位的工作人员在自己所在工位进行特定的生成操作，无须完成整个产品的所有加工工序。这便是装配线生产与传统装配的最主要区别。装配线生产以流水线的方式可实现减轻操作人员劳动强度、提高生产效率的目的；极大影响着终端产品的质量；为产品的大批量生产和零部件的标准化生产提供理论依据和实践依据，在现代制造业具有及其重要的地位。现如今，越来越多的专家学者开始重视开展装配线方面的各类研究，并希望以此为工具开始在不同的制造领域发挥实际指导作用。1.1.2汽车零部件装配线的应用及特点现如今在汽车领域，整车厂面临的市场竞争压力与日俱增。柔性化生产即时JIT生产模式被广泛应用于家用小汽车的生产线上。这也是为了在市场环境下减少零件的库存量，依据市场的变动迅速做出调整的必然后果[12]。这就要求为了适应市场的变化，传统的汽车供应链必须进行彻底的改革。整车厂、零部件供应商、原材料供应商、汽车零部件经销商等环节组成了汽车工业的传统供应链。其中整车厂处于供应链的中枢位置，上下游依次为原材料及零部件供应商、汽车零部件经销商。在上游供应链，通常由原材料及一、二、三级零部件供应商组成物流渠道，并依据整车厂的实际订单需求提供零件。涉及到工厂规划、产品设计、原料采购、生产制造、储存管理、销售、运输直到最终客户服务及市场需求预测的全过程均由整车厂决定。因此，作为整个供应链中枢位置的整车厂决定着供应链内最终产品的走向，具体来说包含了产品的定位、价格及产量等各类信息。上、下游供应商仅处于物流价值链上的一环，他们的发展空间在一定程度上受制于整车厂，这常被称为供方驱动的生产模式。然而在开放式的市场上，更希望按需方驱动生产模式运营，即充分考虑动态市场对于产品的种类、产量和质量的需求，以及工厂与供应链其余部分之间的动态交互关系。通过利用信息技术，再造上游和中间厂商物流通道，重组整车厂业务流程，改善物流运转效率的方式组建模块化供货方式，可以完全满足个性化需求。这种模式的广泛应用，引起了巨大的改革，促使了更多系统集成模块化供应商的迅速发展。系统集成商在传统供应链中为一级供应商，角色定位单一。由于二、三级零部件供应商与整车生产商“集成”角色的确立，这就需要与整车厂按照敏捷、高效率、低成本的系统“集成”能力的条件来维持关系。为了适应这种关系，系统供应商在具备条件的基础上应承担自身产品的研制、生产之外，还需要具备对下家（二、三级供货商）有良好的协调能力，对上家（整车厂）生产计划有高度的同步性。故而，其在供应链中的地位由单一的上游角色渐渐演变为承上启下的关键结点，与整车厂的关系也慢慢从“受制”状态转化为互动关系。另外，由整车厂承担的供求关系中的协调风险也一并发生了转移。然而协调难一直被业内认为是供需链中不可低估的挑战，这就要求模块化供货的零部件供应商不断提升自身的竞争能力，尤其是在承担产品总装任务时，应不断追求高效、稳定、柔性、精益。综上所述，汽车零部件采用模块化的供货模式，通过技术上的集成与共享降低了企业的运营成本，提高了产品对市场的响应速度；在管理思想上，立足于在刚性和批量的生产模式，植入“柔性”概念，化整为零，简化产品生产工艺，以精细化的内部资源配置取代大规模、全面的粗放型生产结构生。在汽车行业全球化的经营背景下，这种技术的传播无必将为现在及未来的传统行业在技术与组织模式上注入新的活力，进而从而改变企业的命运。1.1.3汽车零部件行业装配生产类型在生产过程中，对于不同的产品，制造企业会根据产品的外形特点、结构复杂程度、使用原料等方面的不同，而采用不同的生产组织方式。根据目前离散制造行业的实际情况，按照产品生产纲领和同种产品重复程度的不同，把产品生产类型分为单件小批量生产、成批量生产、大批量生产和大规模定制。本文所研究的产品装配工艺设计主要针对面向大规模定制的生产方式。下面先简要介绍一下各生产方式的组织特点。①单件小批生产由于部分产品的生产缺乏一定的连续性和稳定性，或者是产品品种多数量少，又或者是不能事先确定是否会重复生产单件，这类产品适用于单件小批量生产，比如豪华轿车、船舶、大型机电设备、重型机器等。②成批生产成批生产的特点是生产的产品种类多，各品种的产量不大，难以维持连续生产，按品种分批次生产。为了提高产品的生产效率，同一批产品常采用成组技术组织生产。由于生产品种多、稳定性差，工件采用自由节拍移动，工位之间有灵活传送的特点。③大批量生产生产产品种类相对固定的产品往往适用于大批量生产模式，每一品种的产品产量大，生产工序具有一定的重复性或者基本不变。这类生产模式往往采用流水线生产，生产时所用设备具有高效、专业的特点。由于这类产品具有很强的互换性，同时标准化和系列化程度高，通用性强的特点，经常采用刚性生产线和强制节拍，以达到提高生产效率、降低生产成本的目的。该类生产模式专业化程度高，单个商品成本低，但选择的余地较少。④大规模定制生产方式以产品族零部件和产品结构的相似性、通用性为基础，利用标准化、模块化等方法降低产品的内部多样性是大规模定制生产常采用的思路。为了增加客户对产品可感知的外部多样性，通过对产品和流程的重组，将定制生产转化为零部件的批量生产，从而达到快速的为客户提供高质量、低成本的定制产品。随着科学技术水平的不断提升和社会经济的迅速发展，产品市场竞争趋势日益激烈。为了迎合消费者消费水平不断提高、个性需求多样化和个性化日益明显，急需缩短产品开发周期，提高产品更新换代速度。企业需不断追求技术、生产和管理上的不断创新，以适应新的经营环境和新的生产技术。1.2生产线平衡理论1.1.1生产线平衡的概念流水生产线作为一种先进的生产形式，有利于提高生产率。如若出现流水线生产不平衡，就会出现生产阻塞、在制品累积以及误工误时等现象，进而造成生产效率降低和生产失败[14]，即产生了通常所说的生产线平衡问题。从广义上说，生产线平衡问题是指各工位间负荷差距小、流动顺畅、没有或者很少有因时间差而造成的生产等待或滞留现象。从狭义上可解释为按照既定的作业总量和作业速度，在不违反工序要求的前提下，尽可能均衡的将各个工序内容分配给各工位，以保证总加工时间不超过规定的期限。可以理解成通过对设备和人员的不断调整过程中达到预计的生产目标。各工作站彼此之间负荷差距最小化是流水生产线达到平衡的特征。而通过优化使得加工流畅、加工过程无等待或滞留现象，以提高加工生产效率则是生产线平衡所要实现的终极目标。1.1.2生产线平衡的术语介绍工作站：为完成产品的各道加工工序，按照加工流程，工人被依次指定在装配线某个工作位置，该工作位置即称为工作站。本文中将一个工作站看作一个操作人员；作业要素：无法继续再分的或最小的生产操作单元；作业时间：完成一个完整规定的作业要素所需要的时间；工作站时间：完成分配给一个工作站的所有作业要素所需的时间总和；先后顺序约束：各加工作业要素之间的先后顺序。在装配线的各作业要素分配环节中，当且仅当一个作业元素的所有前作业要素被分配完成后，这个作业要素才能被分配[15]；生产线节拍：指流水线上连续生产两个相同在制品的间隔时间，它表明流水线生产速度的快慢或生产率的高低[16]，一般生产线的节拍由其中最大工作站时间决定，即瓶颈工作站时间决定。1.1.3生产线平衡问题的分类目前，学术界对生产线平衡问题的研究主要可以分为以下两种类型：第1种生产线平衡问题是研究根据企业实际情况给定生产线的工作站数，求最小的生产线节拍，即参与生产的设备与人员基本固定，以优化生产线的节拍。因为在企业工作站数确定的条件下，要想提高生产流水线单位时间内的综合产出，只能优化生产线节拍，使之达到最小。要想实现该目标，只能通过保证生产设备和人员利用率达到最高，生产等待的时间达到最小。第2种生产线平衡问题是研究在既定的生产节拍下，求最小的工作站数，即根据对市场需求的预测、设备能力的估算，求最小化工作站数。这种类型的平衡问题通常应用在生产线设计和安装阶段。主要是综合考虑设备、人员、工作场地等因素，在生产能力满足市场需求的前提下保证资金投入最少和生产线的效率最高。最小化工作站意味着设备与人员的减少，从而可以降低设备与人员的费用，缩短生产流程，提高生产效率[17]。本文的改善案例是从配合整车厂节拍出发，所以主要涉及第二种平衡问题的讨论。1.1.4生产线平衡的评价方法综上所述，生产线平衡是在一定生产节拍下，完成所有作业要素的工作站与作业人员数量最少的方案。生产线平衡是衡量生产线水平的重要指标之一，一般以生产线平衡率[18]来衡量生产线平衡水平，生产平衡率越高，则生产线发挥的效能就越大。生产线平衡率η=[各工作站时间总和ΣCT/(CT瓶颈×工作站数N)]×100%2-1其中CT为各工作站时间，CT瓶颈为生产线最大工作站时间，即为生产线节拍时间[19]，所以根据生产线平衡的定义，可以知道，针对公式(1.1)生产线平衡问题即为Σ(生产线节拍-工序时间)最小。那么下面再来介绍平衡损失率的概念：平衡损失率（BalanceLost）是一件在制品在线上的总空闲等待时间与它自始至终在生产线上的总时间之百分比值，一般用BL来表示。平衡损失率BL=(N×CT瓶颈-ΣCT)/(N×CT瓶颈)×100%平衡损失率BL=1-η对于一般的装配生产线，有以下评价作为参考：表2装配生产线平衡水平评价平衡损失率装配类生产线平衡水平BL≤10%优秀10%≤BL≤25%良好BL>25%较差生产线平衡率和平衡损失率是评价生产线平衡水平的重要指标。1.1.5生产线产能提升的改善方向在掌握生产线平衡水平之后，要进行生产线平衡改善，可以从多个角度入手来进行提高：1）各工作站的作业内容各工作站的作业内容是根据工艺流程的要求和排布定义的，在指定的工作站位需要完成的作业要素的多少直接影响到工作站时间。故合理的安排各工作站的作业内容必然是生产线平衡的第一优先考虑方法。2）生产线设备能力生产线人的能力可以通过合理的分配、调整达到优化和改进，但对流水线生产环境来讲，设备的能力有时候往往是最难突破的瓶颈所在，这里面分为两个方面，一方面设备的能力受制于设备的型号和最大产能等条件的制约，也就是如果现有配备的设备型号和数量无法跟上客户要求的节拍时间，那么设备必然成为瓶颈所在；另一方面，如果设备由于保养不当、故障、意外停机等影响其开动率也会使得原本产能足够的生产线在设备这一环节上出现瓶颈状态，所以如何确保配备了合适的设备并且确保设备的正常稳定运转也是影响到生产线平衡水平的重要因素。3）生产标准化作业的标准化就是要求各作业单元都需要有明确的作业指导书，在作业指导书中明确各作业要素、作业时间、关键点及实施原因。然后通过分成审核等现场管理手段确保员工严格按照作业指导书的要求操作，从而确保员工能够按照既定的生产节拍进行生产。如果作业没有标准化，那么生产一个产品的时间就得不到控制，以至于无法控制生产节拍，更无法保证流水化生产[20]。4）质量控制及防错改善在生产线平衡改善同时，会对生产现场带来各类变化点，如各工作站人员、设备、线边料架布局、作业要素、节拍等，这些变化点将会对现场带来不稳定因素，往往会产生各种质量问题，那么在改善生产线平衡、提高生产效率的同时，也需要通过运用分层审核、变化点管理及防错等工具手段提升质量控制稳定性，这也是在生产线平衡改善过程中必不可少的部分。1.3企业的生产线平衡问题的目标企业的装配线目前是三代的柔性化装配流水线。其通过IT信息，机运链等形式实现流水线的装配模式。同时，为了满足整