基于双边装配技术的柴油发动机装配线优化研究

吴克绍 徐昭

摘 要：本文通过现场实地调查，分析了J公司B系列柴油发动机装配线现状，确定了该装配线在生产过程中存在的瓶颈工序，运用双边装配技术对其瓶颈工序进行分析改善，并通过计算改善前后的平衡率对实施的效果进行了评价。借助改善瓶颈工序，实现了柴油发动机装配过程的优化。

关键词：双边装配技术 柴油发动机 装配线优化

1 双边装配线平衡技术

1.1 双边装配线平衡技术概述

对于压路机、柴油机等大型设备的装配，它们左右两侧工位的衔接度要求较高，为了提高生产效率，一般采取双边装配线平衡技术。

双边装配线平衡技术装配操作顺序如图1所示。左边的装配操作用L表示，右边的装配操作用R表示，两边都可以进行装配的操作用E表示。圆圈内符号表示第i个工位，圆圈上方的数字和字母分别代表工位i的工作时间和工作位置。圆圈的工作顺序依次用箭头相连，装配操作时必须先完成箭头后的任务才能完成箭头前的任务。

1.2 双边装配线平衡技术的特点

双边装配线是对传统单边装配线的扩展，从它的流程图来看，双边装配线与单边装配线有着明显的区别，由于其将原来单一的区域拆分为左右两个独立的区域，工人各自完成独立的装配作业，因此它具有以下特点：

（1）具有独特的操作方位，双边装配线上的工人都被限制在各自的工位上进行独立的任务，保证了工人在工作时间内不会随意走动，提高了工作效率。

（2）双边装配线由于工位上分配到的任务受到优先关系顺序的约束关联，有时候工人在完成自己的任务后，需要等待前面的工人完成其任务才能继续开始工作。如图2所示，可以看出工序6的前一工序4在左边位置完成任务的过程十分缓慢，使得右侧的工人在完成工序2之后要等待两个单位的时间才能开始工序6。

2 J厂B系列柴油发动机装配线生产现状

2.1 装配线工序

柴油发动机的装配对于装配时作业的要求非常高，应严格要求员工要遵守装配标准，一旦哪个环节没做好，就会使后续的工作十分困难，严重时可能会影响整条装配线的生产，所以制定一系列严格标准的操作规范和技术规范就显得尤为重要。J厂B系列柴油发动机装配线共25个工位，具体工位按工作顺序依次为：

通过调研发现，J厂B系列柴油发动机装配线共25个工位，具体工位按工作顺序依次为：

（1）装配开始，拆卸主轴承盖放入托盘，装配挺柱。设备工具：电动扳手、托盘、手动扳手;

（2）装配曲轴，装配凸轮轴，装配安装上、下止推垫片。所用工具：托盘，拧紧机;

（3）装配机油冷却器。工艺装置：手动扳手、扭矩扳手;

（4）装配喷油泵。工艺装置：电动扳手;

（5）装配喷油泵齿轮，装配中间齿轮，工艺装置：扳手;

（6）装配活塞连杆、装配活塞环。所需设备：油刷、拧紧机、手动扳手;

（7）調整供油提前角。所用工具：密封胶;

（8）装配气缸盖。使用工具：扳手;

（9）装配摇臂组件，调整气门间隙。设备工具：密封胶、扭矩扳手;

（10）装配前墙盖。所用工具：扳手;

（11）装配轮毂，装配油底壳。所需工具：涂胶、扭矩扳手;

（12）装配飞轮壳。设备工具：涂胶、扳手;

……

（25）装配起动机，装配机油滤清器、装配油气分离器。工艺装置：润滑液、记号笔、扳手。

2.2 装配线瓶颈工序

该厂B系列柴油发动机生产100台/天，平均12.5台/小时，生产节拍为288s。通过调研发现，实际生产节拍远大于这个数，为此需要对装配线平衡问题进行改善。而要改善装配线平衡问题，就必须先找出装配线的瓶颈工序，并对其进行改善，以确保发动机装配线的平衡率。

改善前装配线的工位节拍时间图如图3所示。

由图4可见，工位6和工位11的节拍时间远大于正常值。以改善工位11时间节拍为例，该工位总计25个工序，通过A、B两位工人来做，在实际测量的过程中，测得A工人的花费时间为395s，B工人为280s。所以，比较可知，B工人的生产时间与预定生产时间相差不大，符合生产节拍，所以我们主要是对对A工人做系统的优化。

3 J厂B系列柴油发动机装配线的改善与评价

3.1 装配线的改善

在螺栓放置到柴油发动机与在工具车中放入26个螺栓花费了大量的时间，对这两个过程进行优化，改善前工位11的作业过程动作时间分析详见表1。

由表1可见，TMU=56.16+2.16+56.16+2.16+56.16+56.16=228.96s，即改善前工位11所需的总时间为228.96s。

通过现场观察得知，该工位工人是通过用一个小镊子来夹取螺栓，耗费了很多不必要的时间，所以，我们的改善方案是将每次夹取一个螺栓改为同时夹取4个螺栓放入防错工装，并将该方法运用到将螺栓放置到机盖上，最终得到工位11作业过程的动作时间见表2。

改善之后，工作时间由原来的228.96缩短成了TMU=42.12+42.12+2.16+42.12+

56.16=184.68s，缩短率为19.34%。

3.2 改善效果评价

现通过计算改善前后的平衡率来判断实施的效果。

平衡率（即生产线负荷系数）计算公式为：

W=∑（ti×si）/（t0×s0）

式中W-生产线负荷系数

ti-某个工位上所需的时间

si-某个工位上所需的人员

t0-规定生产节拍

s0-规定需要的人员

改善前生产负荷系数W0和改善后的生产负荷系数W1得到的计算结果如下：

W0=10920/（342*38）=84.03%

W1=10977/（290*36）=95.1%

可见，改善后的生产负荷系数更高，即生产效率更高。

4 结语

通过对该厂B系列柴油发动机装配线的分析，找出了其瓶颈工序，借助双边装配技术对装配线进行了改善，优化了瓶颈工序，提高了生产效率，降低了生产成本。

基金项目：本文系2019年度江西省教育厅科学技术研究项目“基于MTM-UAS主导的柴油发动机装配线优化设计研究”（项目编号：GJJ191328）的阶段性成果，项目主持人：吴克绍。

参考文献：

[1]曹文东.发动机装配线生产瓶颈工序的研究[D]长春：吉林大学，2011.

[2]Kim Y K，Kim Y，KimY J.Two-sided assembly line balancing： a genetic algorithm apperach [J]. Production Planing& Control， 2000，11（1）， 44-53.

[3]常礼昌.基于工业工程技术对某装配车间工作改进研究[J].襄樊学院学报，2009，30（8）：50-53.