畢業(yè)設(shè)計--公司裝配線平衡問題研究

1、<p>　　經(jīng)濟管理學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p>　　論 文 題 目**公司裝配線平衡問題研究 專業(yè)工業(yè)工程</p><p><b>　　姓名</b></p><p><b>　　學(xué)號</b></p><p>　　指 導(dǎo) 教 師</p>&l

2、t;p>　　二 零 一 二 年 六 月</p><p>　　**公司裝配線平衡問題研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在裝配型企業(yè)中，裝配線平衡問題關(guān)系到整個生產(chǎn)制造系統(tǒng)的效率。本文用 啟發(fā)式平衡搜索法，對**有限公司的 C2FB 線平板電腦裝配的具體工作元 素進行研究，結(jié)合生產(chǎn)實際，解決生產(chǎn)流水線的平衡

3、問題。文中兩次運用啟發(fā)式 算法，通過平衡前與平衡后的效率分析，取得了明顯的效果，使裝配線的平衡度 評價系數(shù)值由原來 1409 下降到 30，工位少由 18 個減少為 15 個，顯著的提高了 生產(chǎn)效率,在企業(yè)現(xiàn)有條件下使裝配線平衡程度 更佳。因為它簡單實用，易于掌 握，本文所提供的方法與步驟可推廣應(yīng)用到公司其他相似的生產(chǎn)線上。</p><p>　　關(guān)鍵詞：裝配線平衡；平衡率；啟發(fā)式算法</p><

4、;p>　　Research of the assembly line balance problem on Micro Electronics Co., Ltd.</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In the assembly enterprises, assembly line balancing problem is

5、 related to the efficiency of the entire manufacturing system.This paper,by using the theory and methods about assembly line balance-Method of Heuristic balancing search based on a Tablet PC assembly line of Micro Electr

6、onics Co., Ltd.,analyses the detailed work elements,integrating the production and solve the practical problem occurred on production line.This paper uses the heuristic algorithms twice, and achieve significant result<

7、;/p><p>　　Keywords:assembly line balance; balance efficiency;heuristic algorithm</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論....................................................

8、.............................................................................. 1</p><p>　　1.1 課題研究背景及意義..........................................................................................1</p>

9、;<p>　　1.1.1 選題背景.................................................................................................. 1</p><p>　　1.1.2 課題研究意義..........................................................

10、................................1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀................................................................................................. 2</p><p>　　1.3 本文研究內(nèi)容....................

11、.................................................................................. 3</p><p>　　1.4 本文研究方法和技術(shù)路線................................................................................ 4</p>&l

12、t;p>　　1.4.1 研究方法.................................................................................................. 4</p><p>　　1.4.2 技術(shù)路線..................................................................

13、................................ 4</p><p>　　2 裝配流水線相關(guān)理論基礎(chǔ) ........................................................................................... 5</p><p>　　2.1 裝配線分類及概述.................

14、............................................................................5</p><p>　　2.1.1 裝配線的概述..........................................................................................5</p><

15、;p>　　2.1.2 裝配線的分類..........................................................................................5</p><p>　　2.2 裝配線的作業(yè)優(yōu)先關(guān)系研究.................................................................

16、........... 7</p><p>　　2.3 裝配流水線平衡的概念..................................................................................... 8</p><p>　　2.4 裝配線平衡問題的研究分類.........................................

17、.................................. 10</p><p>　　2.5 裝配流水線平衡的改進方法.......................................................................... 11</p><p>　　3 企業(yè)裝配流水線現(xiàn)狀及問題分析 .....................

18、........................................................12</p><p>　　3.1 公司簡介............................................................................................................ 12</p><p>

19、;　　3.2 C2FB 裝配線現(xiàn)狀描述 12</p><p>　　3.3 產(chǎn)品裝配流程介紹............................................................................................13</p><p>　　3.4 C2FB 裝配線存在問題與影響 15</p><

20、p>　　4 基于裝配線的組織與改進 ......................................................................................... 16</p><p>　　4.1 裝配流水線平衡的方法研究...............................................................

21、........... 16</p><p>　　4.2 實例分析........................................................................................................... 18</p><p>　　4.2.1 實例選擇...............................

22、.................................................................18</p><p>　　4.2.2 首次平衡分析....................................................................................... 22</p><p>　　4.2

23、.3 平衡搜尋過程........................................................................................ 23</p><p>　　4.2.4 平橫結(jié)果分析.....................................................................................

24、... 31</p><p>　　4.2.5 二次平衡分析....................................................................................... 32</p><p>　　4.2.6 二次平衡結(jié)果分析................................................

25、............................... 39</p><p>　　4.3 優(yōu)化結(jié)果分析.................................................................................................... 43</p><p>　　結(jié)論與展望......................

26、.................................................................................................44</p><p>　　致 謝............................................................................................

27、..................................... 45</p><p>　　參考文獻...........................................................................................................................46</p><p>　　**公司裝

28、配線平衡問題研究</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　隨著科技發(fā)展越來越快，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快，為了快速響應(yīng)市場 需求，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)速度必須加快。作為電子產(chǎn)品的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié) -裝配，無 疑會影響產(chǎn)品的出產(chǎn)速度與質(zhì)量。而裝配線最重要的就是裝配線的平衡問題了。 本文用啟發(fā)式平衡搜索法，對微盟一條具體線別進行優(yōu)化，重新制訂一個更加合

29、理的工序安排。希望通過優(yōu)化，提高裝配線的平衡率，平衡各工位的空閑時間， 進而提高該線的生產(chǎn)能力，同時該線的改進可以作為其他線別的參考借鑒，最終 促進企業(yè)更好的發(fā)展。</p><p>　　1.1 課題研究背景及意義</p><p>　　1.1.1 選題背景</p><p>　　**（昆山）有限公司為臺灣微星科技于 2001 年 12 月在中國大陸投資 的全資子公司。

30、公司于 2002 年遷入，2003 年開始量產(chǎn)。主營項目為研發(fā)生產(chǎn)筆 記本電腦、電腦主機板、工業(yè)服務(wù)器、顯示卡、汽車電子等。占地 50 萬余平方 米（約 750 畝）。 目前生產(chǎn)產(chǎn)品線包括主板 NoteBook、PDA、Table PC 等信息產(chǎn) 品。有自己的品牌，MIS 筆記本，也為日本的 NEC 韓國的樂金與海爾做代工。這 些電子產(chǎn)品最終都是要進入裝配車間進行裝配完工后才能出廠的，所以裝配線的 組裝效率與質(zhì)量對于微盟公司來說是十分重

31、要的。</p><p>　　本文主要討論的是 NB（筆記本）組裝段的裝配：公司現(xiàn)有裝配流水線的組 織模式是把原 72 人的產(chǎn)線變?yōu)?18 人的產(chǎn)線，工序只經(jīng)過簡單的合并，平衡度不 高，產(chǎn)線上忙閑不均，工人時有抱怨，效率也就日漸低下。所以如何提高生產(chǎn)效 率，改善裝配線平衡狀況變得越來越迫切。</p><p>　　1.1.2 課題研究意義</p><p>　　本文對**

32、有限公司 B 棟 2 樓的裝配車間的一條流水線即 C2FB 線的裝</p><p>　　配線進行分析，在此基礎(chǔ)上運用啟發(fā)式平衡搜索法，對該裝配線進行分析改善，</p><p>　　合理安排資源與人力，使設(shè)備和人員生產(chǎn)率得到提高，實現(xiàn)裝配線均衡生產(chǎn)的進 行，從而提高企業(yè)的有效產(chǎn)出。</p><p>　　裝配流水線生產(chǎn)是一種高效率的生產(chǎn)組織方式，為了讓裝配線發(fā)

33、揮出最大的 效能，必須使裝配線各工序的生產(chǎn)能力均衡一致，也就是使裝配水線達到平衡。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 流水線平衡(ALB)問題是與生產(chǎn)線問世之日同時出現(xiàn)的，自從1913年，Henry</p><p>　　Ford發(fā)明了第一條生產(chǎn)線以后，一直到20世紀50年代，生產(chǎn)線的平衡技術(shù)只有</p><p>　　Trail一and一Error方法在嘗

34、試，沒有ALB問題的研究成果公開發(fā)表。第一篇有關(guān) 平衡問題的分析文章是芝加哥西北大學(xué)的BenjaminBryton作為他的碩士畢業(yè)論 文在1954年寫出的。文中提出了一個所謂“匯聚過程”法，即在各站之間將作業(yè) 元素進行交換，直到各站的總作業(yè)時間收斂于一個共同的值。這樣空閑的時間最 小。這種方法的缺點是搜尋方法較笨拙，且只能得到局部最優(yōu)。1956年 J.R.Jackson提出了所謂“窮舉法”，理論上證明可以求得最優(yōu)解，但同樣由于計 算量太

35、大而難以廣泛使用。直到1962年，由Tonge Kilbridge和Wester同時提出 了所謂啟發(fā)式(Heuristic)平衡搜尋方法，問題才較好地得到解決。方法本身比 較實用，特別適合于手工處理。雖然不能保證解的最優(yōu)，但能較快地給出可行解。</p><p>　　目前流水線平衡主要應(yīng)用于新建流水線的設(shè)計和現(xiàn)有流水線的優(yōu)化與改進。 從研究方向看主要集中在以下三個方面：1、使得流水線的循環(huán)時間最低；2、使 得流水

36、線的工作站數(shù)最少：3、使得產(chǎn)品單件成本最低。經(jīng)過了近 50 年的發(fā)展， 現(xiàn)在已經(jīng)有很多種流水線平衡方法，從 20 世紀六七十年代的由 Baybars、Ghosh 和 Gagnon 提出的基于啟發(fā)式算法 (HeuristicProcedures)的單品種的流水線平 衡方法，Bowman 等人提出的基于優(yōu)化搜索算(Optimum-seekingAlgorithms)的單 品 種 流 水 線 平 衡 方 法 到 Hadi 和 Erdal 提

37、出 的 二 進 制 規(guī) 則 (BinaryIntegerFormulation)。較之于單品種流水線平衡問題，多品種裝配流水 線因為產(chǎn)品不同，使得各操作的差異性很大，從而不能制定出固定的工作站負荷， 就此問題，Andrew．Kusiak 指出目前的多品種流水線平衡有以下三種方法：1、 通過庫存調(diào)度與建立相應(yīng)的流水線的分支線方法：2、制定產(chǎn)品的標準工序時間；</p><p>　　3、模塊化生產(chǎn)方式。</p&g

38、t;<p>　　近年來，國內(nèi)外一些學(xué)者也提出了基于遺傳算法的流水線平衡策略，如陳曉 峰，肖田元，郝 新和喬桂秀提出了一種周期性自適應(yīng)交換、變異遺傳算法，很 好地解決了簡單遺傳算法容易早熟收斂的問題，大大改善了簡單遺傳算法的性能 [1]；盧 煒，闞樹林和朱妍建立以優(yōu)化人力成本為目標多品種裝配流水線的人力 成本模型，用混合遺傳算法進行流水線的平衡的算法[2]；蔡蘭，郭順生和王彬設(shè) 計出一種基于交貨期的遺傳算法，可以很快地搜索到

39、最優(yōu)個體[3]?；趩l(fā)式的 有：童藝川，吳鋒用解決傳統(tǒng)直線型裝配線平衡問題的啟發(fā)式方法來解決 U 型 裝配線平衡問題, 提出了 U 型裝配線的啟發(fā)式平衡方法的算法模型及其算例。 所建立的算法模型計算方法準確簡單,能夠快速搜尋最滿意解,且對 U 型裝配線 平衡的其它相關(guān)問題作了進一步的探索[4]；宋華明，韓玉啟針對動態(tài)規(guī)劃算法求 解聯(lián)合 U 型裝配線平衡問題的局限性,提出了一種改進的啟發(fā)式算法——動態(tài)階 位算法，可以解決動態(tài)規(guī)劃算法所不

40、能求解的單一優(yōu)先圖中作業(yè)元素個數(shù)超過 22 個且具有稀疏優(yōu)先矩陣的聯(lián)合 U 型裝配線的平衡問題[5]；吳爾飛,金燁,胡小鋒 和沈健針對目前研究較少的雙</p><p>　　1.3 本文研究內(nèi)容 本文所做的工作就是利用科學(xué)的方法解決提高裝配流水線的平衡率，壓縮</p><p>　　在線工作人數(shù)，使裝配過程達到最佳狀態(tài)，并力求在滿足約束的條件下均衡裝</p><p>　

41、　配線各工作站的負荷，消除員工的不公平感。 本文研究的主要內(nèi)容概括如下：</p><p>　　（1）系統(tǒng)地研究和分析裝配流水線平衡方法的理論框架和應(yīng)用體系</p><p>　?。?）就微盟目前 C2FB 裝配線所存在的問題進行闡述和分析</p><p>　?。?）用啟發(fā)式算法對 C2FB 線進行分析與改善，實現(xiàn)工作地最小化，壓縮 在線工作人數(shù)，在滿足約束的條件下均衡

42、裝配線各工作站的負荷，消除員工的 不公平感，使生產(chǎn)能力均衡化。</p><p>　　1.4 本文研究方法和技術(shù)路線</p><p><b>　　研究方法</b></p><p>　　本文以** C2FB 裝配流水線為研究對象，分析現(xiàn)實裝配線平衡度不高 的原因，運用啟發(fā)式平衡搜索法，綜合考慮車間現(xiàn)有設(shè)備資源和人力資源以及本 身生產(chǎn)制造的特點，進行

43、優(yōu)化設(shè)計。</p><p>　　技術(shù)路線 本文研究路線如圖</p><p>　　企 業(yè) 裝 配 線 存 在 問 題 分 析</p><p>　?。▎?題 表 現(xiàn) ，影 響 ，原 因 ）</p><p>　　裝 配 線 優(yōu) 化 與 改 進</p><p>　　確 定 算 法 步 驟</p><p&

44、gt;<b>　　首 次 平 衡</b></p><p><b>　　二 次 平 衡</b></p><p><b>　　前 后 對 比</b></p><p><b>　　結(jié) 論 與 展 望</b></p><p>　　圖 1.1 技術(shù)路線圖</p

45、><p>　　2 裝配流水線相關(guān)理論基礎(chǔ)</p><p>　　2.1 裝配線分類及概述</p><p>　　2.1.1 裝配線的概述 裝配線是流動的生產(chǎn)系統(tǒng)，它不僅在大規(guī)模標準化產(chǎn)品的生產(chǎn)中占主導(dǎo)，甚</p><p>　　至在高度客戶化定制產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)中也占據(jù)重要位置。在管理決策系統(tǒng)中裝 配線平衡問題是中期生產(chǎn)計劃的關(guān)鍵任務(wù)。</p&

46、gt;<p>　　裝配線由一系列的工作站 i = 1,...,I 組成，它們沿著傳送帶或相類似的 機械式材料運送裝置進行布置。工件有序地進入裝配線，從一個工作站移動到另 一工作站，在每一工作站，特定的作業(yè)根據(jù)作業(yè)時間被重復(fù)地執(zhí)行。根據(jù)不同的 目標在工作站間進行作業(yè)劃分（平衡）優(yōu)化的決策問題就是著名的裝配線平衡問 題（Assembly line balancing problem - ALBP）。</p>&l

47、t;p>　　新建一條裝配線是一長期決策，常需要大額的資本投資，因此在設(shè)計階段應(yīng) 盡可能地將對進行平衡優(yōu)化。市場需求的變化、工藝的變化及產(chǎn)量的變化，使得 現(xiàn)有的裝配線不得不定期進行再平衡。從經(jīng)濟性的角度出發(fā)，成本及利潤相關(guān)的 目標常被設(shè)為裝配線平衡或再平衡的決策目標。</p><p>　　2.1.2 裝配線的分類 裝配線由于具體的生產(chǎn)條件不同，裝配線的形式是多種多樣的，通常可將裝</p><

48、;p>　　配線按以下幾項標志進行分類：</p><p>　?。?1 ） 按 生 產(chǎn) 對 象 的 數(shù) 目 分 為 單 一 產(chǎn) 品 裝 配 生 產(chǎn) 線 （ Single-model Assembly Line）、多產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線（Multi-model Assembly line）和混合 裝配生產(chǎn)線（Mixed-model Assembly Line），如圖 2.1 所示，不同的產(chǎn)品型號 以不同的幾何圖形表示。

49、</p><p>　?。╝）單 產(chǎn) 品 裝 配 線</p><p>　　設(shè) 置設(shè) 置</p><p>　　(b)多 產(chǎn) 品 可 變 裝 配 線</p><p>　　(c)多 品 種 混 合 裝 配 線</p><p>　　圖 2.1 裝配線類型</p><p>　?。?）按生產(chǎn)對象的移

50、動方式可分為固定裝配線（Fixed Assembly Line）和 移動裝配線（Movable Assembly Line）。固定裝配線是指勞動對象固定，而生產(chǎn) 工人攜帶工具沿著順序排列的勞動對象進行移動加工；移動裝配線是指勞動對象 發(fā)生了移動，而工人、設(shè)備、工具的位置相對固定，勞動對象經(jīng)過各工作地進行 加工后，變成半成品或成品。</p><p>　?。?）按生產(chǎn)過程的連續(xù)程度可分為連續(xù)裝配線和間斷裝配線。連續(xù)裝

51、配線 是指生產(chǎn)過程的各道工序具有高度的同期化，生產(chǎn)對象從投入到產(chǎn)出不停留地從 一道工序轉(zhuǎn)到另一道工序，整個生產(chǎn)過程是連續(xù)不間斷的；間斷裝配線是指生產(chǎn) 對象在各道工序或部分工序上缺乏嚴格的同期性,在工序間要出現(xiàn)停留等待，致 使整個生產(chǎn)過程是間斷的。</p><p>　?。?）按實現(xiàn)節(jié)拍的方式可分為強制節(jié)拍裝配線和自由節(jié)拍裝配線。強制節(jié) 拍裝配線嚴格按照節(jié)拍進行生產(chǎn)，利用專門的裝置實現(xiàn)規(guī)定的節(jié)拍，按時傳遞生 產(chǎn)對象；

52、自由節(jié)拍裝配線不嚴格按節(jié)拍生產(chǎn)，而是再規(guī)定的時間內(nèi)，由操作工自 行掌握節(jié)拍進行工作。</p><p>　?。?）按照裝配線的布局可分為直線型和 U 型。直線型是最傳統(tǒng)的裝配線形 式，設(shè)備排列簡單,組織容易，流程通暢，效率高，但平衡困難且缺乏彈性。U 型 線適用于場地狹窄，零件或材料進口與成品出口必須置于同側(cè)的情況，此種布置 可以靈活增減作業(yè)工人，柔性較好，平衡也比較容易實現(xiàn)，工作中工人易于相互 交流和幫助，是較佳

53、的裝配線平面布置形式。</p><p>　　2.2 裝配線的作業(yè)優(yōu)先關(guān)系研究</p><p>　　執(zhí)行一個作業(yè) k （k= 1,...,K）需要一定的作業(yè)時間 ck、特定的設(shè)備及工 具和操作工的技能，在對含有 K 個作業(yè)的同一產(chǎn)品進行裝配的過程中，若不考 慮裝配方面的約束關(guān)系，則存在 K!種裝配順序。由于存在技術(shù)上或組織條件的 限制，須定義出作業(yè)間的先后次序，以作業(yè)優(yōu)先次序圖表示，見圖 2

54、.2。圖 2.2 中包含了 7 個作業(yè)，作業(yè) A5 必須在作業(yè) A3，A4（緊前作業(yè)）和作業(yè) A1，A2（非 緊前作業(yè)）完成后才能開始，并且當該作業(yè)完成后，后續(xù)作業(yè) A6 才能開始。</p><p><b>　　A3</b></p><p><b>　　A1A2</b></p><p><b>　　A5A

55、6A7</b></p><p><b>　　A4</b></p><p>　　圖 2.2 作業(yè)優(yōu)先次序圖</p><p>　　雖然裝配作業(yè)優(yōu)先次序圖可以直觀地描述系列作業(yè)之間的先后關(guān)系，但不易 被計算機直接識別與處理，因此需要將上述圖形化的次序圖進行數(shù)值轉(zhuǎn)換。一般 的處理方法有約束矩陣法和數(shù)據(jù)文件法。</p><

56、;p>　?。?） 約束矩陣法</p><p>　　建立一（0，1）變量 mi,j, 若作業(yè) i 是作業(yè) j 的緊前作業(yè)，則 mi,j =1；反 之，則 mi,j =0。</p><p>　　即 mi,j 的值取決于作業(yè) i 和作業(yè) j 之間的優(yōu)先關(guān)系。于是，對于一個含有 K 個作業(yè)的產(chǎn)品，其各作業(yè)之間的優(yōu)先關(guān)系可映射為一個 K *K 的 0-1 矩陣 M：</p&

57、gt;<p>　　式中： i=1,…,K，j=1,…,K。</p><p>　　圖 2.3 所給出的作業(yè)優(yōu)先次序圖可映射為以下的約束矩陣（圖 2.3）。</p><p><b>　　??</b></p><p>　　圖 2.3 作業(yè)優(yōu)先次序約束矩陣</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)文件法&

58、lt;/b></p><p>　　為優(yōu)化作業(yè)優(yōu)先次序圖在計算時的負荷，可只抽取其中的?。ㄅ鋵﹃P(guān)系 ）， 并將每一條弧列入表中，表中的每一行即與一條弧相對應(yīng)。若表中某行的兩個數(shù) 字分別為 1 和 2，則表示?。?，2）；若為 3 和 4，則表示弧（3，4），依此類 推。圖 2 給出的作業(yè)優(yōu)先次序圖可轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)文件格式，如表 2。</p><p>　　表 2.1 作業(yè)優(yōu)先順序<

59、;/p><p>　　2.3 裝配流水線平衡的概念</p><p>　　裝配線平衡問題可以描述為:裝配某一產(chǎn)品或者產(chǎn)品的某一部分包括一系 列的工序，其中某些作業(yè)元素之間存在時間先后順序的約束關(guān)系，給定節(jié)拍時間 CT，在保持工序先后順序和工作地時間損失最小的原則下進行工序的工作組合， 使得需要的工作站最少，并使各工作站的最大作業(yè)時間不超過節(jié)拍時間、分配到 各個工作站的作業(yè)的總時間盡可能相等。從實

60、質(zhì)上看，裝配線平衡問題就是組合 優(yōu)化問題，但這個問題由產(chǎn)品設(shè)計工藝和制造過程技術(shù)所決定的作業(yè)元素之間的</p><p>　　先后關(guān)系而變得異常復(fù)雜。作業(yè)元素之間的先后關(guān)系決定了裝配過程中操作完成</p><p>　　的先后順序。裝配生產(chǎn)線的平衡程度不僅直接反應(yīng)了裝配生產(chǎn)線的效率，而且影 響到產(chǎn)品的質(zhì)量，勞動強度大的工人為了趕上裝配線的運行節(jié)拍，常常忽視了產(chǎn) 品質(zhì)量。裝配線的平衡問題是與裝配

61、線問世之日同時出現(xiàn)的。</p><p><b>　　相關(guān)名詞:</b></p><p>　　. 工位:操作者為了完成指定作業(yè)在裝配線上的工作位置，用 N 表示；</p><p>　　. 作業(yè)元素:不能再分的或最小的作業(yè)單元，用 i 來表示第 i 個作業(yè)元素；</p><p>　　. 作業(yè)元素時間:完成一個作業(yè)元素所需

62、要的標準工作時間，用 ti 表示；</p><p>　　. 工位時間:完成分配給一個工位的全部作業(yè)所需時間；</p><p>　　. 節(jié)拍：從整個生產(chǎn)裝配線來說，節(jié)拍是指裝配線在穩(wěn)定生產(chǎn)的情況下， 生產(chǎn)出一個產(chǎn)品所需要的時間，即裝配線完成單個產(chǎn)品的時間間隔。通常用 CT 來表示；</p><p>　　. 工位空閑時間:在節(jié)拍內(nèi)完成分配給一個工位的全部作業(yè)后所剩余的時

63、 間，它等于節(jié)拍減去工位時間，用 dti 表示；</p><p>　　. 總作業(yè)時間:完成整個產(chǎn)品裝配過程所需 時間，它等于所有作業(yè)元素時 間之和，用 T 總表示，有 T 總= ∑ti ；</p><p>　　.總空閑時間：整個裝配過程中，所有工位空閑時間之和，用 T 空表示，有</p><p>　　T 空= ∑dti ；</p><p

64、>　　.平衡率:指裝配作業(yè)分配給各個工作地的平均程度，一般用總作業(yè)時間與 工位數(shù)乘以節(jié)拍的百分比，用 AE 表示，有</p><p>　　AE =T 總/( N * C) *100%</p><p>　　.后續(xù)作業(yè):從該作業(yè)出發(fā)沿著裝配優(yōu)先順序圖上所有路經(jīng)前進直到終點</p><p><b>　　所遇到的所有作業(yè)；</b></p&g

65、t;<p>　　.先行作業(yè):從該作業(yè)開始逆路經(jīng)方向而行直至起點所遇到的所有作業(yè)；</p><p>　　.裝配優(yōu)先順序圖:給出一個產(chǎn)品裝配過程的可能步驟之間明晰的內(nèi)在邏 輯關(guān)系。</p><p>　　2.4 裝配線平衡問題的研究分類</p><p>　　對于裝配線平衡問題，按優(yōu)化目標劃分可有 3 類，如表 。</p><p>

66、;　　表 2.2 裝配線平衡問題類型</p><p>　　Ⅰ)第Ⅰ類裝配線平衡問題:給定裝配線的節(jié)拍，求最小工作站數(shù)。在裝配線</p><p>　　的設(shè)計與安裝階段，主要考慮生產(chǎn)能力滿足市場需求，系統(tǒng)投資少和裝配線的效 率高這類目標。這一階段的已知信息就是對市場需求的預(yù)測，設(shè)備能力的估算， 求最小化工作站數(shù)。最小化工作站數(shù)就意味著設(shè)備與人員的減少，從而可以降低 設(shè)備與人員的費用，縮短生產(chǎn)流

67、程，提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　Ⅱ)第Ⅱ類裝配線平衡問題:給定裝配線的最小工作站數(shù)，使裝配線的節(jié)拍最 小。在裝配線系統(tǒng)安裝后，設(shè)備與人員基本固定，在生產(chǎn)管理中，希望提高勞動 生產(chǎn)率，使裝配線的產(chǎn)出最大化，需要優(yōu)化裝配線的節(jié)拍，對已存在的生產(chǎn)線進 行調(diào)整優(yōu)化。</p><p>　?、?第Ⅲ類裝配線平衡問題:在裝配線的工作站數(shù)和節(jié)拍得到優(yōu)化的條件下， 平衡裝配線上工作站的負荷。在現(xiàn)實的

68、裝配系統(tǒng)設(shè)計和運行階段，人們比較關(guān)注 生產(chǎn)過程的連續(xù)性和均衡性，這就是裝配線的負荷均衡問題，是裝配線平衡的另 外一個目標。</p><p>　　由于裝配線是一種勞動分工極其細分的工作設(shè)計方式，作業(yè)分解不容易十分 完美，導(dǎo)致各個工作站的負荷不平衡，操作人員忙閑不均，在工人之間產(chǎn)生一種 不公平的感覺。裝配生產(chǎn)線的不平衡程度不僅直接反映了裝配線的效率，而且影 響到產(chǎn)品的質(zhì)量，勞動強度大的工人為了趕上裝配線的節(jié)拍，常常忽

69、視了產(chǎn)品質(zhì) 量。在工作站數(shù)、節(jié)拍確定的前提下，均衡裝配線的負荷，不僅給工人一種公平 感，對于改善雇員與企業(yè)關(guān)系、提高勞動生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量均是有益的。本 文所要研究的正是第Ⅲ類平衡問題。</p><p>　　2.5 裝配流水線平衡的改進方法</p><p>　　對于單品種裝配線的平衡，一般采用直接觀察法、分枝定界法、工業(yè)工程法 和啟發(fā)式方法。采用這些方法不一定得到最優(yōu)解，但可得到比較好的

70、解，且容易 操作，適合公司現(xiàn)場實施。</p><p>　?。?）直接觀察法 直接觀察法是一種比較直觀的有關(guān)工序平衡的方法之一。通過對操作實際的</p><p>　　了解、分析，直觀地發(fā)現(xiàn)流水線的瓶頸工序，粗略地調(diào)整工序內(nèi)容和作業(yè)單元組 合方案，平衡流水線。</p><p>　?。?）分枝定界法 分枝定界法是利用分枝定界并尋找最新活動節(jié)點的原理，首先求出可行的作<

71、;/p><p>　　業(yè)單元組合方案。然后，一面依靠回溯檢查，消除明顯不良的作業(yè)組合方案:一 面求出能使裝配工序數(shù)為最小的作業(yè)單元組合方案。分枝定界法比較嚴密、復(fù)雜， 計算工作量大，需要一定的數(shù)理基礎(chǔ)知識，一般人員不易接受和理解。</p><p>　?。?）工業(yè)工程法 工業(yè)工程方法主要是研究現(xiàn)行生產(chǎn)線的平衡改進工作。以工業(yè)工程為主的生</p><p>　　產(chǎn)線平衡相關(guān)技術(shù)

72、主要是方法研究和作業(yè)測定兩大技術(shù)，運用該技術(shù)的優(yōu)點就是 使企業(yè)在不投資或少投資情況下，不增加工人勞動強度甚至是降低勞動強度，通 過實施一系列適合自身特點改善方法，對生產(chǎn)過程的作業(yè)程序、作業(yè)方法、模特 法、物料配置、空間布局及作業(yè)環(huán)境等各方面進行改善，達到企業(yè)平衡生產(chǎn)線進 而高生產(chǎn)能力、取得經(jīng)濟效益的目標。按照從粗到精、從宏觀到微觀、由概括到 具體的體系，其主要方法包括程序分析、操作分析、動作分析和作業(yè)測定[24]。</p>

73、<p>　　（4）啟發(fā)式算法 對裝配線平衡問題的研究主要是方法的研究，而且多數(shù)應(yīng)用的是較為復(fù)雜</p><p>　　的遺傳算法，這種方法對企業(yè)一般管理人員來講，難以掌握，且計算復(fù)雜。而 啟發(fā)式方法簡單，易于掌握，所以本文運用啟發(fā)式平衡搜索法來解決企業(yè)的裝 配線平衡問題（第 4 章具體說明）。</p><p>　　啟發(fā)式平衡搜索法是根據(jù)作業(yè)元素組成及優(yōu)先順序圖，認節(jié)拍為基準，列

74、表計算探索求解的方法，它所得到的結(jié)果是趨于優(yōu)化的合理解，而并非最優(yōu)解， 而在實際生產(chǎn)中，最優(yōu)解是很難得到的，也無必須要得出最優(yōu)解。</p><p>　　3 企業(yè)裝配流水線現(xiàn)狀及問題分析</p><p><b>　　3.1 公司簡介</b></p><p>　　**有限公司為一家臺資企業(yè)，公司主營項目為研發(fā)生產(chǎn)筆記本電腦、 電腦主機板、工業(yè)服務(wù)

75、器、顯示卡、汽車電子等。 目前生產(chǎn)產(chǎn)品線包括主板 NoteBook、PDA、Table PC 等信息產(chǎn)品。有自己的品牌， MIS 筆記本，也為日本 的 NEC 韓國的樂金與海爾做代工。組裝線主要包括 PCBA（印刷電路板）組裝， NB（筆記本）組裝。</p><p>　　公司現(xiàn)有四個生產(chǎn)車間，包括 5 條 NB 長裝配線、5 條 PCBA 生產(chǎn)線、3 條 GPS 裝配線，3 條果殼閱讀器裝配線。產(chǎn)品主要以自有品牌

76、為，即微星筆記本，其他 就是代工產(chǎn)品了，代工的產(chǎn)品會陸續(xù)導(dǎo)入。NB 組裝主要集中在 C 棟 2 樓的五條 長線，現(xiàn)已拆分成若干中短線。</p><p>　　C 棟二樓原有 5 條 72 人長線，現(xiàn)在 A 線停開，剩下的線也都變成 18 人與 36 人的中線與短線。其中 B、B01 、C、C01、D、D01 線為十八人短線、E 為 36 人 中線。本文主要研究裝配線 B，B 線主要由兩天短線構(gòu)成，B、B01，B 線

77、主要生 產(chǎn)的機種是 NOXX、124X、14XX，B01 主要裝配機種為 N082、LG、1356。產(chǎn)線一 個月工作 26 天，一天 10 小時。</p><p>　　3.2 C2FB 裝配線現(xiàn)狀描述</p><p>　　C2FB 線主要裝配的是型號為 N0XX 的平板電腦，組裝段共有 75 個工序，分 18 個工位。該條線采用的是 U 型流水線，中間是四層的燒機架，產(chǎn)品經(jīng)過系統(tǒng) 組裝后進

78、入測試階段。通過觀察了解到，該產(chǎn)線存在作業(yè)人員個人作業(yè)空間不足， 有的操作者周圍堆了許多的物料，造成空間狹小；物料放置區(qū)的格線范圍小，物 料擺放經(jīng)常會超過格線，放在走道上；治具的亂放現(xiàn)象，掃碼機沒有定位放置， 常常掉落，最突出的問題就是裝配線平衡問題：有的工位很忙而有的工位則不忙， 忙的工人常常會情緒不滿，影響生產(chǎn)效率。</p><p>　　3.3 產(chǎn)品裝配流程介紹</p><p>　　C

79、F2B 線的產(chǎn)品流程如圖所示：</p><p>　　L C D 組 裝</p><p>　　S U B 組 裝</p><p><b>　　系 統(tǒng) 組 裝</b></p><p>　　I P Q C 外 觀 檢 查前 測</p><p>　　包 裝O Q A</p>

80、<p>　　還 原 系 統(tǒng)后 測燒 機 測 試</p><p>　　開 箱 檢 驗入 庫</p><p>　　圖 3.1 產(chǎn)品裝配流程</p><p>　　因為主要問題集中在組裝段，所以我們只分析組裝段及 LCD 組裝，SUB 組 裝，和系統(tǒng)組裝即整個組裝段。表 3.1 為整個組裝段的工序及時間（單位 s）。</p>&l

81、t;p>　　表 3.1 NOXX 組裝段工序時間表</p><p>　　3.4 C2FB 裝配線存在問題與影響</p><p>　　通過表 3.1，我們可以清楚的看到各工位的時間差，究其原因：這條線原來 是七十二人的長線，后來訂單量下降就拆分成了 18 人的短線。工位減少了，但 工序不會減少，公司現(xiàn)在采用的做法就是把原來的工序簡單合并，并未通過科學(xué)</p><p&

82、gt;　　的推算，所以有些工序時間緊張而有的工序則很清閑。流水線的節(jié)拍為瓶頸所限</p><p>　　制了，所以節(jié)拍只能取最大時間，這樣整體裝配時間就增加了。而因為時間分配 不均造成的員工抱怨則影響到裝配的效率與質(zhì)量，該條線經(jīng)常不僅達不到預(yù)期產(chǎn) 量，而且會出現(xiàn)重工現(xiàn)象。</p><p>　　不論是裝配時間的增加，還是員工情緒的不滿，都會造成裝配效率的下降， 影響企業(yè)的效益，增加生產(chǎn)成本，重

83、工還會對企業(yè)信譽產(chǎn)生一定負面影響。所以 需要一個科學(xué)合理的方法來對該條線進行優(yōu)化改善。</p><p>　　4 基于裝配線的組織與改進</p><p>　　4.1 裝配流水線平衡的方法研究 基于啟發(fā)式平衡搜索法的裝配流水線平衡步驟如下：</p><p>　　(1)列出“裝配作業(yè)順序及作業(yè)時間表”，畫出“裝配優(yōu)先順序圖”。 (2)確定生產(chǎn)節(jié)拍,在工位確定的情況下開始

84、優(yōu)化。 (3)用啟發(fā)式方法從從工作地 1 開始,按順序給工作地分配作業(yè)作業(yè)的分</p><p>　　配，按作業(yè)先后順序圖由左至右進行。在滿足約束條件的前提下分配盡可能多的 作業(yè)元素至此工位，直到?jīng)]有可以再分配的作業(yè)元素為止，此時此工位的分配結(jié) 束，然后分配第二個工位，再分配第三、第四個工位的作業(yè)元素，直到所有作業(yè) 元素分配完畢。</p><p>　　(4)在每一分配前,利用下列標準確定哪些

85、作業(yè)夠資格分配給一個工作地，標 準如下:（1）所有先行作業(yè)元素都已被分配；（2）該作業(yè)時間不超過該工位的總 時間；其次觀察該工序是否能在該工位實行；再按以下兩條原則來決定分配的優(yōu) 先權(quán):第一原則:作業(yè)元素時間最長;第二原則:該作業(yè)元素的后繼作業(yè)最多；先按 第一原則選，如果作業(yè)元素時間一樣，則按第二原則來選元素。</p><p>　　(5)一次只分配一個元素，分配完畢后，先計算出該工位的總作業(yè)時間，在 節(jié)拍內(nèi)則繼續(xù)

86、，再重復(fù) 5 的步驟，直到無可分配的元素，此工位分配完畢。</p><p>　　(6)所有工位分配完畢之后，計算出總的工位數(shù)，總的平衡效率及工位平衡 評價函數(shù) SI2，計算出總的空余時間（各工作站空閑時間之和），算出理論上平均 各工位的空余時間，得出理論節(jié)拍(取整)。</p><p>　　(7)用啟發(fā)式平衡搜索法重新平衡裝配線，使各工位的部作業(yè)時間等于或接</p><

87、;p>　　近于理論節(jié)拍，盡可能地消除不平衡。 (8)先觀察列出可供分配的作業(yè)元素，標準同步驟 5；再用窮舉法算出可分</p><p>　　配的元素作業(yè)時間和等于和接近理論節(jié)拍，按優(yōu)先順序，將合乎要求的作業(yè)元素 組分配至同一工位，再重復(fù)步驟 8，進行下一工位的分配，直到所有元素分配完 畢。在組合可供分配的作業(yè)元素時，應(yīng)注意所選取的作業(yè)元素應(yīng)滿足優(yōu)先順序圖 中的裝配次序要求。</p>&l

88、t;p>　　(9)比較兩次平衡后的總的平衡效率及工位平衡評價函數(shù) SI2，并比較兩次平 衡后的各工位的空閑時間。</p><p>　　啟發(fā)式平衡搜索法流程如圖所示：</p><p><b>　　開 始</b></p><p>　　選 擇 作 業(yè) 元 素</p><p><b>　　N</

89、b></p><p>　　是 否 符 合 優(yōu) 化 規(guī) 則</p><p>　　1 . 所 有 先 行 作 業(yè) 都 已 經(jīng) 被 分 配</p><p>　　2 . 該 作 業(yè) 時 間 不 超 過 該 工 作 地 的 剩 余 時 間</p><p><b>　　Y N</b></p><p>　

90、　是 否 適 合 該 工 位</p><p>　　考 慮 到 設(shè) 備 布 局 的 約 束 ， 確 定 適 當 的 作 業(yè)</p><p>　　Y1 . 分 配 加 工 時 間 最 長 的 作 業(yè) 2 . 分 配 后 續(xù) 作 業(yè) 做 多 的 作 業(yè)</p><p>　　T < =生 產(chǎn) 節(jié) 拍</p><p><b>　　Y

91、N</b></p><p>　　記 入 當 前 工 作 地記 入 下 一 工 作 地 N+ 1</p><p><b>　　Y</b></p><p>　　是 否 有 剩 余 元 素</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　

92、　結(jié) 束</b></p><p>　　圖 4.1 啟發(fā)式平衡搜索法的流程</p><p><b>　　4.2 實例分析</b></p><p>　　4.2.1 實例選擇</p><p>　　現(xiàn)分析微盟 C2FB 裝配線的平衡問題。C2FB 線主要生產(chǎn)型號為 NOXX 的平板 式電腦，外殼形狀顏色會根據(jù)顧客

93、需求做不同排產(chǎn)裝配，但裝配順序時間是相同 的。節(jié)拍選取的是 41 秒，為工位最大時間。工人一天十小時，上下午個休息十</p><p>　　分鐘，停線?，F(xiàn)在安排是 18 個工位，作業(yè)元素時間是用秒表從實際裝配過程中 多次反復(fù)測得的，測試對象是長期從事裝配該機型的熟練工人，工作強度中等， 經(jīng)過多次測試再取平均值。作業(yè)時間（單位 s）順序表如下：</p><p>　　表 4

94、.1 裝配作業(yè)順序及時間表</p><p>　　根據(jù)裝配作業(yè)順序及時間表可畫出裝配優(yōu)先數(shù)據(jù)圖，如圖 4.2 所示：</p><p><b>　　371 5</b></p><p><b>　　1256</b></p><p><b>　　1 01 1</b>

95、</p><p>　　1 21 31 41 9</p><p><b>　　489</b></p><p>　　1 61 71 8</p><p>　　4 34 44 5</p><p><b>　　2 12 2</b></p

96、><p><b>　　2 52 7</b></p><p><b>　　4 04 1</b></p><p><b>　　2 32 4</b></p><p><b>　　3 34 2</b></p><p>&

97、lt;b>　　1 92 0</b></p><p><b>　　3 13 2</b></p><p>　　3 43 53 83 95 1</p><p><b>　　2 63 0</b></p><p>　　3 63 74 6</

98、p><p><b>　　2 84 7</b></p><p><b>　　5 0</b></p><p><b>　　2 9</b></p><p>　　5 84 84 9</p><p><b>　　5 2</b>

99、;</p><p><b>　　5 9</b></p><p><b>　　5 3</b></p><p><b>　　6 0</b></p><p>　　5 15 45 7</p><p><b>　　6 46 5<

100、;/b></p><p><b>　　6 66 7</b></p><p>　　6 87 17 2</p><p><b>　　7 07 5</b></p><p><b>　　6 16 9</b></p><p>&l

101、t;b>　　5 5</b></p><p><b>　　7 37 4</b></p><p><b>　　6 2</b></p><p><b>　　5 6</b></p><p><b>　　6 3</b></p&g

102、t;<p>　　圖 4.2 裝配優(yōu)先順序圖</p><p>　　4.2.2 首次平衡分析</p><p>　　根據(jù) 4-2-1 節(jié)中的數(shù)據(jù)和表 4.1 可得出平衡前裝配效率及空閑時間計算:</p><p>　?。╨)節(jié)拍 C=41s</p><p>　?。?)工位數(shù) N=18</p><p><b

103、>　?。?）總作業(yè)時間</b></p><p>　　T 總=35+39+34+31+32+32+34+28+41+28+33+33+27+30+30+31+40+39＝597s</p><p><b>　?。?）總空閑時間：</b></p><p>　　T 空=41*18－597＝141s</p><

104、p>　?。?）平衡效率＝T 總/N*C=597/41*18＝0.81</p><p>　?。?）平衡延遲率＝T 空/N*C=141/41*18＝0.19</p><p>　　（7）人均小時產(chǎn)能＝3600/CT/工位數(shù)=3600/41/18=4.9 臺/h</p><p>　?。?）平衡度評價系數(shù)： SI2＝62+22+72+102+92+92+72+1

105、32+02+132+82+82+142+112+112+102+12+22＝1409</p><p>　　4.2.3 平衡搜尋過程</p><p>　　工位 1:先分配作業(yè)元素 1，節(jié)拍是 41s，總時間 T=2s，作業(yè)元素 1 被分配</p><p>　　后可安排的作業(yè)有 2，2 被分配后總時間 T=2+12=14s，此時可供選擇的作業(yè)為 3 和 4，4 的作業(yè)時

106、間長，先排 4，總時間變?yōu)?T=14+8=22s，此時可供選擇的作業(yè) 只有 3，被分配后總作業(yè)時間為 T=22+5=27s。此時的緊后作業(yè)是 5，總作業(yè)時間 為 T=27+4=31s。此時緊后的為 6，總時間 T=31+4=35s，緊后的有 7，8，9，分配 7 總余時間 T=35+4=39s，分配 8，但 8 的時間過長，分配結(jié)束。</p><p>　　順序：1，2，3，4，5，6，7</p>

107、<p>　　工位 2：在第一個工位分配完畢后，有資格被分配的作業(yè)元素有：8、9。8</p><p>　　作業(yè)時間最長，先分配 8,分配完總時間為 T=15s，其次排 9，分配后總時間為 T=15+14＝29s，9 排完即可排 10，總時間為 T=29+6＝35s。10 排完只有 11 能被 分配，分配后總時間為 T=35+4＝39s。有資格被分配的作業(yè)元素有只有 12,但 12 時間太長，不可用

108、。無資源可用，分配結(jié)束。</p><p>　　順序：8，9，10，11</p><p>　　工位 3：在第二個工位分配完畢后，有資格被分配的作業(yè)元素有只有 12。分</p><p>　　配 12,分配完總時間為 T=15s，其次可排 13，分配后總時間為 T=15+12＝27s，可 排 14，總時間為 T=27+3＝30s。再觀察 14 緊后作業(yè)有 15、16，

109、15、16 都為 5s， 比較后續(xù)作業(yè)元素，16 多于 15，所以先分配 16，總時間為 T=30+5＝35s，然后 分配 15，分配后總時間為 t=35+5＝40s。無元素可用，分配結(jié)束。</p><p>　　順序：12，13，14，16，15</p><p>　　工位 4：在第三個工位分配完畢后，有資格被分配的作業(yè)元素有 17，排 17，</p><p&g

110、t;　　總時間 T=11s，排 18，總時間 T=11+5＝16s，排 19，總時間 T=16+5＝21s，此時 緊后作業(yè)為：20、21、23、26、28、29，時間 6、10、7、16、10、11，最長時 間為 16，但總時間為 20，若先分配 26，則總時間為 37s,若選擇 11 和 7，則工 位 4 的總時間為 39s，利用率比較高，所以選擇 29，23，總時間為 T=21+11+7=39s.</p><p&

111、gt;　　順序：17，18，19，29，23</p><p>　　工位 5：在第四個工位分配完畢后，有資格被分配的作業(yè)元素有 20，21，24，</p><p>　　26，28，比較作業(yè)時間，26 最長，排 26，總時間 T=16s，可分配的作業(yè)元素有</p><p>　　20，21，24，,28，30，30 時間最長，排 30，總時間 T=16+13=29s,21

112、,28 時間相</p><p>　　同，但 21 后續(xù)作業(yè)元素多于排 28，排 21，總時間 T=29+10＝39s，無元素分配。 順序：26，30，21</p><p>　　工位 6：此時可分配的后續(xù)作業(yè)元素為 20，22，24，27，28，時間分別為 6，</p><p>　　6，3，4，10，28 時間長，先排，總時間 T=10s，20，22