利用平衡强对生产线的平衡分析与优化

付 璇

（上海海事大学 物流工程学院，中国 上海 201306）

0 引言

随着经济的全球化和科学技术的飞速发展，我过汽车制造能力不断的加强，市场竞争日益加剧。因此，汽车生产企业都必须以较低的成本生产出高质量的产品作为目标，才能使企业立于不败之地。而发动机作为汽车的心脏，那么发动机的装配过程则显得尤为关键，所以发动机装配线的平衡优化就更加显得十分重要了。

生产线平衡就是对生产的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使各作业时间尽可能相近的技术方法和手段，是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法。通常只有当整条流水线的生产状况趋于平衡才能真正发挥流水线生产的优势。

1 生产线平衡的意义

装配线的不平衡程度不仅直接影响了装配线生产线的效率，而且影响到产品的质量。通过合理的作业编排、科学管理和改善，使生产线达到一种平衡的状态，不仅可以减小节拍，缩短生产线长度，消除工位瓶颈，加快物流速度，减少生产线投资和在制品数量，而且还可以给工人一种公平感，改善雇员关系，提高工人的团队精神，提高劳动生产率。这对于企业提高综合竞争力有着十分重要的意义，因此生产线平衡问题历来受到人们的重视。

所以平衡生产线的意义可以分为以下几种：

（1）提高作业人员和设备工装的工作效率。

（2）减少单件产品的公式消耗，降低成本。

（3）减少工序的在制品。

（4）在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能力，对应市场变化，实现柔性生产系统。

（5）通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、搬运分析、事件分析等IE手法，提高全员综合素质。

图1

图2

2 导致装配线不平衡的原因

导致装配线不平衡的只要原因一般有4个：

（1）零件质量问题：安装的零件在测试中出现不合格，需要返工。

（2）机器故障：工位上的机器故障导致该工位停滞或半停滞，造成整线拥堵。

（3）人为操作事故：安装错误零件或者操作导致发动机不合格需要现场修理或返工，造成部分甚至整线堵塞。

（4）工位时间分配不均：经常性的在某些工位出现拥堵现象。

前两个原因都是偶尔出现，出现的频率不高，通过每天的监测和维护，是可以适度避免的。对后两点的研究，则是要找出装配线上的瓶颈工位找出发生拥堵的原因并优化改进。

3 平衡强的概念与实例分析

平衡墙的英文全称Base Engineered Content，简称BEC。BEC的简单定义是生产线上放置和紧固零件的直接劳动，它是分析节拍时间的有效管理工具。平衡墙最大的特色就是直观，一目了然，便于操作者进行直接调整。

平衡墙制作的实际操作步骤如下：

（1）现场观察工人工作的步骤并记录时间。

（2）对照SOS表对工人工作步骤的顺序与时间进行分析。

（3）分析汇总并整理出分析表格。

（4）根据BEC分析表格制作BEC墙，运用颜色，清晰反映各部分时间。

平衡问题改善的基本原则是通过调整工序的作业内容来使工序作业时间接近或减少与平均节拍的偏差。那么可遵循的实施可行的方法如下：

（1）首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善。

（2）将瓶颈工序的作业内容分担给其他工序。

（3）增加作业人员。

（4）合并相关工序。

（5）分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其他工序中去。

经过长时间的研究、调研和观察装配线的运行，本文确定了工位OP290、OP310、OP320三个工位是瓶颈工位。

对着三个工位的各个工序进行秒表而是之后得到了各工序所耗的详细时间，所以本文决定用最直观的的平衡强工具来研究分析这三个瓶颈工位。

根据上述所介绍的平衡强方法，以及工位OP290、OP310、OP320的工序时间表，可以绘制出这三个工位的平衡墙，如图1所示。平衡墙的颜色说明表则如表1所示。

通过对上述平衡墙可以看出，工位OP290和OP320的节拍过高，远远的超出平均节拍，工位OP310的颜色变换较多，说明装配时发动机的换面比较多。

首先，对于工位OP290来说，其中“用铜榔头敲击工装后端，敲击力适中不宜过大，慢慢把油封敲入缸体内”此工序耗时11秒，并且是人工使用铜榔头，这种方式不仅耗时长，而且容易造成工人疲劳，以致工作效率会持续的走低。

表1 OP290、OP310、OP320平衡墙颜色说明表

鉴于此种情况，可以在OP290工位安装后油封工序前添加了一个预压紧工序，使用相对比较先进的定值扳手作为工装夹具，配合以专门的后油封压紧工装。这种方式不仅可以减少工人的疲劳强度，而且大大的保证了产品的合格率。但是不可避免的是，工位OP290增加了一整套预紧工序使得其节拍变大了很多。所以本文决定将在工位OP290的旁边新增加一个工位OP300，用以分担工位OP290中的部分工序。那么新的OP290工位以预压紧后油封工序为主，而OP300工位以敲紧后油封、固定后油封这两道工序为主。

但是新增加的工位OP300的两道主要工序的节拍却是明显偏短的，与另外三个工位是非常不平衡的。这就要对这四个工位的工序进行某些调整才能实现这四个工位的节拍平衡了。

根据工序调整所遵循的原则，本文对这四个工位的工序进行了必要的调整后绘制出了如图2的平衡墙。四个工位的节拍分别为60秒，57秒，58秒，60秒。可以明显的看出装配线的节拍平衡了。而评价一个生产线的平衡状态的好坏，是用生产线的平衡率来衡量的。

原有平衡率=各工序时间总和/（实际工作站数目×节拍）

=（73+64+72）/3/73=95.4%

现有平衡率=各工序时间总和/（实际工作站数目×节拍）

=（60+57+58+60）/4/60=97.9%

改进后的平衡率比原有的平衡率搞了2.5%，说明此次平衡问题的改进是成功的。

对原有的装配线和改进后的装配线绘制节拍对比折线图如图3所示。

图3

从上述对比折线图可以清晰的看出，导致整条装配线不平衡的工位节拍得到了明显的改善，整条装配线的工位节拍也更加趋于平衡。这又从一个重要角度说明了此次平衡问题改善的合理性。

4 总结

但是对于这条装配线而言，仍然有很多地方需要改善。比如自动工位和半自动工位中存在的节拍高的问题等。另外本文并没有加入动作分析的部分，但是动作分析却能删去无效动作，简化操作方法，减少工作浪费，降低劳动强度，如果在此基础上能制定出标准的操作方法，那么对于装配线的平衡问题会是一个很大的帮助。

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