基于Enterprise Dynamics软件的浴霸装配线平衡研究
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【摘 要】本文针对现有生产线生产效率低下的问题，现以某公司浴霸装配车间生产线为研究对象，运用Enterprise Dynamics仿真软件对生产线现状进行建模仿真，通过仿真找出生产线中的瓶颈工序，并利用生产线平衡优化方法对相关工序进行改善，使其生产效率提高，最后通过仿真验证其效果。
【Abstract】To solve the existing inefficient production problems in a bathroom heater assembly production line， we use Enterprise Dynamics simulation software to model the assembly line. Through simulation， production line bottlenecks are identified， and the corresponding solution based on line balancing optimization method is proposed to improve the production efficiency. Finally receive the inspection results through the ED simulation.
【Key words】Production line； Enterprise dynamics； Line balancing
0 引言
经济全球化的发展使得资源和生产要素重新分配，资本和产品在全球范围内的流动加强。面对全球性的激烈竞争，如何行之有效地提高生产效率成为了关键因素，而要提高生产效率则需使生产线达到平衡状态。生产线平衡即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手段与方法。生产线平衡有利于消除各种等待浪费现象，提高生产线的整体效率。
若要提高生产线平衡率，首先就得解决“瓶颈”[1]问题，“瓶颈”就是一个流程中生产节拍最慢的环节。为了解决这一问题，各种促进生产线平衡的方法也随之产生。例如：控制图法[2]、动态平衡方法[3]、六西格玛法[4]、POG方法[5]、计算机仿真模拟法[6-9]等。这些方法的产生与使用，减少了生产浪费，提高了生产效率。
Enterprise Dynamics软件（以下简称ED）既是一个面向生产对象的动态分析和控制软件，可以用仿真、可视化等优点对动态系统进行控制，也是一个符合动态工程学的，非常全面的分析、通信和决策工具。本文主要是通过ED软件的使用对装配线进行仿真模拟，在计算机上对其进行改善模拟，并将改善前后的装配线效率进行对比分析，最终得到装配系统仿真优化后的结果。
1 某浴霸装配线现状
某企业浴霸装配车间内工人围绕一条托盘滚轮的生产线进行装配作业，共由18道工序组成，如表1所示。先对灯座板接地线进行固定以及安装风片，这里由两位工人分别进行装配，通过安装风片后在把取暖灯头线的红线、蓝线按顺序理顺卡入后出风线卡里并通过使用M3*8带垫自攻螺钉固定温控器。然后通过滚轮运到从而带动托盘运到将产品运送到装电机和电容器阶段，这里也由两个工人分别进行加工，具体的将电机放到电机安装孔位上，用4枚M4*12机螺和M4的螺母加M4黑垫把电机固定并打紧。接着把电容器固定到相应的位子上，并用1枚带垫M3*14自攻螺钉把电容器固定。这一工序完成之后，产品会被输送到装风轮、剥线阶段，以此输送，之后总共经历了装照明支架及穿线阶段、箱体和后出风固定阶段、拼线与包铜头阶段、接线阶段与取暖灯座护罩固定、接线阶段、接线柱固定与压接线帽阶段、夹弹簧和挂面板阶段、拧红外线灯泡和照明灯阶段、检测接地电阻与贴铭牌阶段、检测功率和检测泄露电流阶段、固定压线板和接线盖和挂《合格证》阶段、核对电机条码记录阶段、包装套袋阶段、包装（小箱）和放附件阶段以及最后的包装外箱阶段。
表1中，各工序装配时间是通过排实地数据采集，进行分布拟合而得。其工序间的缓冲区容量如表2所示，每道工序之间的库存容量是通过目视直接观察托盘个数，这是因为它们的容量是以托盘数为定的。
2 基于ED的仿真建模
建模时，用ED软件中的“Product”表示生产线上的产品，“Container”表示生产线上的托盘，“Source”代表产品入口，“gx”表示工序，“Q”则表示暂存区，这个暂存区在生产线上表示工序与工序之间的托盘量，“Server”表示为操作台，而生产线上的工人则用“Operators”表示，在模型中还用到了“Sink”，表示产品出口。所建立仿真模型如图1。在装配线首端送料时有专人将浴霸零配件放置托盘中，工序①工序②和工序⑥都是由两位工人进行操作作业。
图1 浴霸装配生产线的仿真模型
仿真时间以一个星期工作时间量为单位即6个工作日，一天工作10h，每天10h，总计60h。仿真所得各道工序平均的工作状态如表3所示。
表3 仿真实验结果表
从上表3可以看出，在运行仿真时，假设原材料供应是得到充分保证的，那么工序⑨完全可以看成是满负荷工作的，即未产生运作闲置。很明显，这条生产线是不平衡的，从图中也可看出前面九道工序产生了堵塞现象，这和调研过程中所发现的状况符合，在调研时，我们发现了如在工序①、②、⑤等，前面几位工人工作非常繁忙，以致不能及时完成装配工作导致后面的工人出现闲置状态。生产线出现诸多问题，所以需要改善优化这条装配生产线，均衡各道工序的利用率，使得各道工序畅通无阻，重新安排工作人员，帮助工作繁忙的装配工。
3 改善方案及效果验证
堵塞现象出现的原因是前一道工序完成并到达下一道工序时，下一道工序还未完成之前的工序。所以可以通过在下道工序内加一位操作工或者加快操作工的装配时间来解决堵塞问题。而本文主要通过更改工序⑨的操作人员，即再添加一位操作工，如此工序⑨的加工装配时间可以减半。
针对工序利用率低问题，本文采取的具体改善方案如下：在拼线与包钢头这道工序中，也就是工序⑥，由原先的两位工人操作现在改成由一位操作工进行装配；并将工序“检测接地电阻”与工序“检测功率侧漏电流”，进行合并，并更换可以一次性读出三个数据的检测设备，减少检测时间；对于工序{12}和工序{13}两道工序，利用率偏低，这一部分的空闲时间是由于上道工序的加工时间和第一道工序和第二道工序之间的产品积累所产生的时间所导致而产生了待加工产品积压，对此可以将两道工序并在一起从而提高利用率；而对于工序{15}和{16}而言，操作简单，两个工序时间都很短，加在一起也只是和其它工位时间差不多，完全可以合并成一道工序，这样不仅可以缩减人手，而且还可以减少等待时间；对于最后的两道工序也完全可以一步到位的进行连贯操作，虽然任需等到三个小箱凑齐才能封闭大箱，但这样子一来，可以减少小箱的等待时间，而且还可以减少工人数量，这些改善操作从经济和效率的角度来讲都是可取的。此外，针对工序⑤利用率过高，也就是满负荷操作，在此道工序再加一个工作台和一位操作工。
根据上述的改善方法，我们在ED模型中主要是在增减工作台/操作工后将工序⑨、工序⑥和工序⑤的装配时间相应进行更改，并将原先的工序{12}与{13}、工序{15}和{16}以及最后两道工序分别合并之后变成了现在的工序{12}、工序{14}以及工序{15}，而原先的工序{14}变成了现在的工序{13}，相应的装配时间。改善后的模型图如图2所示，所得的仿真结果如表4。通过我们的改善方法，堵塞现象得到了缓解，提高了装配线平衡率。
图2 改善后的浴霸装配生产线仿真模型
表4 改善后实验结果表
4 总结
本文以某浴霸装配车间为例，通过调研获得装配线工艺过程及其相关参数，发现该浴霸装配生产线的生产所需的原材料、在制品库存、外购产品等很多，导致生产现场零乱，不仅影响本条生产线的生产，而且也阻碍了车间的生产物流的畅通，严重影响到车间内其它生产线的生产。对此我们基于enterprise dynamics软件对该生产线进行建模仿真，分析生产线存在的问题，并提出相应的改善方案。通过仿真比较分析改善前后的效果，得到最优生产线。通过一系列的改善，我们最后得出的结果效果良好，堵塞现象得到了缓解，提高了装配线平衡率。
【参考文献】
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