【多車型混線生產(chǎn)系統(tǒng)平衡方法及其優(yōu)化的實(shí)證探究（論文）17000字】

多車型混線生產(chǎn)系統(tǒng)平衡方法及其優(yōu)化的實(shí)證研究目錄TOC\o"1-2"\h\u7817多車型混線生產(chǎn)過程組織及其優(yōu)化 143241引言 2272441.1課題研究背景 2299691.2研究進(jìn)展 418801.3論文研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排 546182多車型混線生產(chǎn)平衡理論 6258082.1汽車混合裝配主要流程和要求 6116792.2負(fù)荷平衡和投產(chǎn)排序的交叉影響分析 77042.3影響混合裝配線平衡的原因 11235172.4混合裝配線的評價(jià)方法 13208552.5本章小結(jié) 1437203多車型混線生產(chǎn)系統(tǒng)平衡方法 14234663.1混合裝配線投產(chǎn)預(yù)測方法 1434483.2混合裝配線負(fù)荷平衡的方法 17312003.3混合裝配線產(chǎn)品排序模型 1817623.3.1混合裝配線產(chǎn)品排序建模 1887363.3.2最長流程時(shí)間Fmax的計(jì)算 1978823.4本章小結(jié) 19158834案例分析 19243784.1需求預(yù)測 207144.2工藝平衡 22140614.3投產(chǎn)排序 25249604.4本章小結(jié) 28252265結(jié)論與展望 2871875.1論文總結(jié) 28155385.2研究工作展望 29摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技技術(shù)的發(fā)達(dá)、居民消費(fèi)水平提高和市場的競爭激烈，當(dāng)今社會已經(jīng)進(jìn)入了多樣化時(shí)代。過去的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，現(xiàn)在已經(jīng)滿足不了顧客的個(gè)性化需求。在汽車領(lǐng)域行業(yè)中，大規(guī)模的生產(chǎn)單一汽車福特時(shí)代已經(jīng)逐漸被淘汰了，更能適應(yīng)現(xiàn)在的市場是豐田時(shí)代下的準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)和精益生產(chǎn)。汽車的多品種少批量訂單更適合準(zhǔn)時(shí)制的生產(chǎn)模式。因?yàn)轭櫩蛡€(gè)性化需求的提高，加劇了汽車行業(yè)的競爭，使得汽車的生產(chǎn)生命周期不斷縮短，更新速度不斷加快，產(chǎn)品種類不斷上升。在這樣的背景下，出現(xiàn)了一種生產(chǎn)模式即混合生產(chǎn)。在生產(chǎn)汽車過程中高效率、高質(zhì)量、低成本的多車型混線生產(chǎn)方式是許多汽車企業(yè)所追求的生產(chǎn)模式。混合裝配線是指在同一條裝配線上裝配多種工藝相似工時(shí)不同的產(chǎn)品，從而有效地降低了企業(yè)的投資成本，并且使企業(yè)能夠生產(chǎn)多種類型產(chǎn)品，增加了企業(yè)的市場競爭力?；旌涎b配線能夠適應(yīng)不同的產(chǎn)品加工要求并且加快產(chǎn)品之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間。它解決了以往以往車間中單一產(chǎn)品制造效率和柔性制造之間的矛盾，使得產(chǎn)品種類變多，生產(chǎn)周期加快，能夠快速應(yīng)對市場的需求和改變。本文根據(jù)汽車總裝車間的混合生產(chǎn)工藝流程，提出了影響混合裝配線平衡的三大原因：生產(chǎn)產(chǎn)量預(yù)測不準(zhǔn)確、混合裝配線工藝不平衡、產(chǎn)品投產(chǎn)順序紊亂，并針對這三個(gè)原因給出了一定的解決方法和計(jì)算模型。結(jié)合企業(yè)的總裝車間多品種少批量的混線生產(chǎn)狀況，梳理并分析了不同車型的工藝和工時(shí)，基于生產(chǎn)計(jì)劃要求求出了較優(yōu)的車型配比和排產(chǎn)方式。關(guān)鍵詞：混合裝配線；工藝流程；投產(chǎn)排序；啟發(fā)式算法1引言課題研究背景研究背景18世紀(jì)蒸汽機(jī)的出現(xiàn)帶動了工業(yè)革命，于是出現(xiàn)了一種新的交通工具——汽車。隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車行業(yè)逐步崛起。首先是美國的福特汽車公司。1903年，福特汽車公司剛剛成立就研發(fā)了出了生產(chǎn)汽車的流水線。以前生產(chǎn)的汽車都是低效率的手工制作，但這也也給汽車未來的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過福特公司對流水線的改善，在1914年時(shí)，優(yōu)化的流水線可以93分鐘生產(chǎn)一輛汽車，售價(jià)從以前的825美元降低到290美元，打敗了當(dāng)時(shí)的所有競爭者。一時(shí)之間讓福特汽車公司的銷售數(shù)量位居世界第一。因?yàn)楦Ｌ仄嚬井?dāng)時(shí)所有所需的零部件大多數(shù)都是自己本公司生產(chǎn)的，隨著顧客的需求化不斷改變，福特公司的生產(chǎn)已不能滿足顧客的需求。隨著世界貿(mào)易組織的全球化，有些汽車龍頭企業(yè)為了占領(lǐng)更多的市場份額，開始研究能夠在降低制造成本的同時(shí)又提高產(chǎn)品的個(gè)性化特征從而增加市場競爭力的方法。為此他們不得不將所制造的產(chǎn)品中分離出部分零件，將其作為訂單分派給中小型的零件加工企業(yè)[1]。在20世紀(jì)90年代后市場開始發(fā)生競爭激烈，因此隨著市場的激烈競爭，產(chǎn)品的生產(chǎn)周期也隨之縮短，并且隨之經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人們的生活條件越來越富裕，因此顧客對產(chǎn)品個(gè)性化也越來越高，這就意味著縮短了產(chǎn)品的生命周期，即一件產(chǎn)品用不了多久又要更換，與此同時(shí)顧客對于質(zhì)量的要求也隨之增長，于是許多制造業(yè)面臨了一個(gè)與以往不同的新問題，即是:面對多品種小批量的產(chǎn)品如何有效的組織生產(chǎn)？因?yàn)檫^量生產(chǎn)會導(dǎo)致庫存堆積，同時(shí)也會產(chǎn)生許多浪費(fèi)。因此，減少庫存成為了當(dāng)時(shí)企業(yè)要解決的一大難題，因?yàn)閹齑媸瞧髽I(yè)的制勝法寶之一，所以追求“零庫存”生產(chǎn)模式在各類制造企業(yè)中迅速得到了得到了推廣。如日本的豐田汽車公司所提出的JIT理論就是一種十分典型的以“零庫存”為總體目標(biāo)的制造模式。20世紀(jì)50年代，豐田副總裁大野耐一提出了準(zhǔn)時(shí)制這種兼?zhèn)涓Ｌ胤绞降统杀镜拖呐c單件定制高質(zhì)量的方法[2]裝配線最初是用來大批量生產(chǎn)單一同質(zhì)產(chǎn)品的。Salveson首先提出了其中的不足之處。單模型裝配線是最不適合生產(chǎn)系統(tǒng)的高品種需求的場景。當(dāng)前以消費(fèi)者為中心的市場環(huán)境要求制造系統(tǒng)具有高度的靈活性。因此，裝配線的設(shè)計(jì)必須滿足高混合/低批量生產(chǎn)戰(zhàn)略。由于建立和維護(hù)一條裝配線的成本很高，制造商在一條裝配線上生產(chǎn)一種具有不同功能的型號或多種型號。這種裝配線類型的改變導(dǎo)致了混合裝配線出現(xiàn)。多品種混合裝配線是指一條可以實(shí)現(xiàn)一定數(shù)量和投產(chǎn)順序搭配的多個(gè)品種混合連續(xù)生產(chǎn)的裝配流水線,線上產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和作業(yè)方式基本相同,僅在規(guī)格和型號上有所區(qū)別[3]?；旌涎b配線廣泛應(yīng)用于汽車、家電、電子等各個(gè)行業(yè)。研究意義由于顧客對產(chǎn)品追求的個(gè)性化，從而使企業(yè)的生產(chǎn)方式由以前的大規(guī)模生產(chǎn)變成了多品種少批量的生產(chǎn)方式。結(jié)合現(xiàn)今顧客對汽車的個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢，在汽車企業(yè)中，所要生產(chǎn)的汽車種類越來越多，因此現(xiàn)在大多數(shù)汽車企業(yè)面臨的都是多品種少批量的生產(chǎn)模式。在汽車裝配過程中，單一的裝配流水線已經(jīng)無法滿足不同型號的車輛裝配，而投入不同生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)則在占地面積和人員設(shè)備上耗費(fèi)極大[4]。而且因?yàn)轭櫩蛯Ξa(chǎn)品個(gè)性化的追求，一種車型用不了多久就會被淘汰，這樣生產(chǎn)這種車型的裝配流水線也會隨之被淘汰，當(dāng)引入例外一種車型時(shí)又得重新設(shè)計(jì)一條產(chǎn)線，這樣不僅僅使汽車企業(yè)的浪費(fèi)過大，并且汽車企業(yè)的投入也會過大，這在當(dāng)今競爭激烈的企業(yè)里是不允許的。因此，隨著精益生產(chǎn)的提出，出現(xiàn)“柔性制造系統(tǒng)”一詞，許多汽車企業(yè)要求自身的裝配線能夠生產(chǎn)各種不同型號的產(chǎn)品，于是具有柔性制造的理念的混合流水線就成為了當(dāng)今許多汽車企業(yè)的不二之選。但是這種混合流水線有許多困難之處，首先就是因?yàn)榫嫔a(chǎn)的特點(diǎn)，它所追求的是“零庫存”生產(chǎn)，并且能夠消除一切浪費(fèi)，這對員工的要求很高。其次就是產(chǎn)線不平衡問題，多種型號車輛在同一裝配線上裝配，因?yàn)楣に嚭凸r(shí)的不同，必定會使工位產(chǎn)生超負(fù)荷或者閑置，即出現(xiàn)瓶頸工位。一旦工位出現(xiàn)閑置就會出現(xiàn)人員的浪費(fèi)，而當(dāng)工位超載以后就會使得工人疲勞，最重要的是會讓上游產(chǎn)品出現(xiàn)堆積，從來使得流水線停止。同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)產(chǎn)品堆積時(shí)工人為了加快速度生產(chǎn)又會出現(xiàn)次品，因此混合裝配線的平衡是企業(yè)要解決的一大難題。我國現(xiàn)在的汽車制造行業(yè)相對于汽車制造業(yè)水準(zhǔn)較世界先進(jìn)水平仍有一定的差距，并且混線生產(chǎn)在我國仍處于摸索過程當(dāng)中，因此對汽車混合裝配線的研究是有必要的。研究進(jìn)展國外多車型混線生產(chǎn)平衡研究現(xiàn)狀在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，其實(shí)混線生產(chǎn)早已存在很久，只不過許多人并沒有去關(guān)注?；炀€生產(chǎn)最早是在國外被提出的，并且國外學(xué)者的研究發(fā)展的比較早。1961年混流生產(chǎn)問題首次被KilbridgeMD和Weste，并且他們還給出了混合裝配線的概念。針對混合裝配線的排序問題在1963年首次被ArcusA.L提出，并且混合裝配線的排序問題被證明是組合優(yōu)化中的NP-hard問題。1967年，就混合裝配線的平衡問題Thomopoulos[5]建立了關(guān)于負(fù)荷平衡的以最小總懲罰代價(jià)為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,并且運(yùn)用啟發(fā)式算法對其所建立的模型進(jìn)行求解;1970年，Thomopoulos又利用組合優(yōu)先圖，將混合裝配線轉(zhuǎn)化為單一裝配線的問題，并把單一流水線的平衡技術(shù)和方法運(yùn)用到混合流水線上，首次解決了混合裝配線的平衡問題。Vilarinho和Simaria在他們的所建立的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型中結(jié)合了并行工作站分配和分區(qū)限制的概念。他們的模型以最大限度地減少工作站數(shù)量為主要目標(biāo)，以平衡工作站之間和工作站內(nèi)的工作負(fù)載為次要目標(biāo)。Kara提出了一種新的二元數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，并開發(fā)了兩種目標(biāo)規(guī)劃方法，一種是精確目標(biāo)規(guī)劃，另一種是模糊目標(biāo)規(guī)劃。Miltenburgl運(yùn)用非線性整數(shù)規(guī)劃，以實(shí)際生產(chǎn)率與理想生產(chǎn)率的偏差最小化為目標(biāo)，解決混流裝配線的排序問題，但是運(yùn)用非線性整數(shù)規(guī)劃這種方法有很大的局限性，它的前提條件是所有產(chǎn)品需要的零件的種類數(shù)量相同，這在汽車行業(yè)中是很難實(shí)現(xiàn)的國內(nèi)多車型混線生產(chǎn)平衡研究現(xiàn)狀在我國能夠真正實(shí)現(xiàn)混線生產(chǎn)的并且投入經(jīng)營成功的企業(yè)并不多，即使有些企業(yè)已經(jīng)成功投入混線生產(chǎn)方式，但其混線生產(chǎn)方式的利用率和成熟度相對于國外同行還有一點(diǎn)的差距。這是由于管理密集、人才密集、技術(shù)密集、資本密集是汽車制造工業(yè)的一個(gè)非常典型特點(diǎn)[6]。我國最先開始研究混線生產(chǎn)的是趙曉波與周兆英，在1998年，他們首先研究了混合裝配線的投產(chǎn)順序問題。趙偉[7]等人在2000年采用遺傳算法和模擬退火求解了多級混流裝配線的平準(zhǔn)化調(diào)度問題。針對排產(chǎn)數(shù)學(xué)模型孫新宇等人在2003年利用蟻群算法來求解，并把他們所求得的結(jié)果與與目標(biāo)追隨法、遺傳算法以及模擬退火法進(jìn)行了對比，但他們求解的前提條件是混流生產(chǎn)線上各零部件的使用率需要均衡。2006年，宋華明與馬士華則以產(chǎn)品產(chǎn)出時(shí)間來衡量物流的平準(zhǔn)化，考慮了產(chǎn)品加工時(shí)間的差異，從而使平準(zhǔn)化調(diào)度也依賴于平衡方案。2007年，黃剛等人根據(jù)裝配車型關(guān)鍵件的不同[8]，從而他們提出了一個(gè)新的概念--車型相似度，并以最大化相似度為目標(biāo)建立數(shù)學(xué)模型，利用小生境遺傳算法對其進(jìn)行求解。1.3論文研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排本文主要就影響混合裝配線的平衡系統(tǒng)的三大原因進(jìn)行研究：混合裝配線的產(chǎn)量預(yù)測、多車型混合生產(chǎn)的工藝平衡以及多品種少批量的產(chǎn)品投產(chǎn)排序。主要框架結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。第一章主要闡述了本文的研究背景和研究意義以及對于混合裝配線的平衡問題國內(nèi)外的研究狀況。第二章主要介紹了汽車總裝車間的主要生產(chǎn)流程以及與流水線緊密相關(guān)的一些重要指標(biāo)，并對負(fù)荷平衡和投產(chǎn)排序之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，并提出了影響混合裝配線的三大原因，最后給出了評價(jià)混合裝配線的一些方法。第三章主要是針對影響混合裝配線平衡的三個(gè)原因進(jìn)行深究，并對不同的原因給出了不同的解決方法和方案。第四章利用前面三章提到的方法和計(jì)算公式，并結(jié)合實(shí)際的案例，梳理并分析不同車型的工藝和工時(shí)之間的差異，基于生產(chǎn)計(jì)劃求出較優(yōu)的車型配比和排產(chǎn)方式。第五章對本文做出了總結(jié)，并提出論文的一些創(chuàng)新點(diǎn)以及文中有待發(fā)展和研究的之處。圖1-1論文主要框架結(jié)構(gòu)圖2多車型混線生產(chǎn)平衡理論2.1汽車混合裝配主要流程和要求因?yàn)槎嘬囆突炀€生產(chǎn)的特殊性，所以其組織生產(chǎn)過程中結(jié)合了多種型號車輛的裝配工藝流程，它的生產(chǎn)工藝不能單純的按照一種車型的工藝去設(shè)計(jì)，而是要從全局考慮，對整體的流水線去設(shè)計(jì)，并且保證其高效率。大多數(shù)的汽車總裝工藝流程主要分為內(nèi)飾線、外飾線、底盤線、分裝線檢測線和終檢線。2.1.1汽車總裝工藝流程在不同的汽車企業(yè)里總裝車間的布局各不相同，但是大多數(shù)的汽車結(jié)構(gòu)都是相似的，所以總裝生產(chǎn)工藝流程也是基本相似?？傃b就是將發(fā)動機(jī)、儀表臺、車門、內(nèi)外飾件等零部件組裝到白車身上[11]。圖2-1汽車總裝工藝流程如圖2-1所示，在車身經(jīng)過焊接、涂裝以后就在進(jìn)入到總裝車間，總裝車間的工藝流程主要分為五個(gè)主要流程，內(nèi)裝線、外飾線、底盤線、分裝線檢測線和終檢線。在內(nèi)飾線主要的內(nèi)容就是就車身和車門拆分，然后分開組裝，然后再安裝儀表臺。而外飾線主要是安裝外部的一些儀器，如過濾器。天窗和座椅等。底盤線主要是安裝輪胎、發(fā)電機(jī)、油箱和后懸架。到到了分裝線檢測線時(shí)，則把車門和和車身組合起來，并且全車通電，開始檢測汽車儀表是否正常。最后就是終檢線了，通過人進(jìn)行駕駛也檢測車輛是否合格，若合格就可以送到客戶手中，若不合格就進(jìn)行檢測并且進(jìn)行返修。2.1.2汽車混合裝配線的重要指標(biāo)流水線的節(jié)拍所謂流水線的節(jié)拍，是指流水線上連續(xù)生產(chǎn)兩件相同產(chǎn)品的時(shí)間間隔。其代表了流水線的制造速度。但是在混線生產(chǎn)過程中，因?yàn)橛懈黝惒煌漠a(chǎn)品，所以混合流水線的節(jié)拍稱為當(dāng)量節(jié)拍。不同的產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中節(jié)拍存在差異，將各中產(chǎn)品按照一定的比例共線生產(chǎn)得到的節(jié)拍也有所不同，因此在設(shè)計(jì)混合流水線時(shí)確定好節(jié)拍是首先任務(wù)，同時(shí)也是改善流水線的一個(gè)重要指標(biāo)。流水線的節(jié)拍等于計(jì)劃期有效的工作時(shí)間與計(jì)劃期其內(nèi)計(jì)劃產(chǎn)品之比。在設(shè)計(jì)裝配線時(shí)為了裝配線的平衡，應(yīng)該使各個(gè)工作地的作業(yè)時(shí)間盡可能地接近節(jié)拍或等于節(jié)拍。工作站數(shù)以適當(dāng)?shù)姆绞綄⒀b配線上若干個(gè)相鄰的工序組成的大工序稱為工作站，并且應(yīng)盡可能的使工作站的工作時(shí)間接近或等于節(jié)拍裝配線上的節(jié)拍。裝配線的生產(chǎn)效率其中的一個(gè)指標(biāo)就是工作站的數(shù)量，因此為了在設(shè)計(jì)流水線時(shí)應(yīng)盡可能的使工作站的數(shù)量最少，因?yàn)楣ぷ髡镜臄?shù)量越少說明工作地上的負(fù)荷越飽和，工位不會太閑置或者超載，這樣就能提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。平衡率在企業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)線的平衡率越高，則說明生產(chǎn)線上工序間等待越少，浪費(fèi)越少。一些企業(yè)將平衡率作為考核生產(chǎn)部門或IE部門的一項(xiàng)績效指標(biāo)，可見其重要性。其計(jì)算公司為：(2-1)(2-1)其中K代表裝配線的平衡率；S表示工作站的數(shù)量；r表示流水線的節(jié)拍；F表示有效的工作時(shí)間總合。作業(yè)人數(shù)雖然現(xiàn)在大多數(shù)汽車企業(yè)都是機(jī)械化生產(chǎn)汽車，可是避免不了人員的使用。在確定好流水線節(jié)拍和工作站數(shù)量以后，為了降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的競爭力，在不造成工位超負(fù)荷的情況下人員使用方面應(yīng)盡可能的使用最少的人員。因此減少人員也是優(yōu)化流水線的一種指標(biāo)。2.2負(fù)荷平衡和投產(chǎn)排序的交叉影響分析2.2.1混合裝配線上的負(fù)荷平衡和投產(chǎn)排序之間的關(guān)系混合裝配線本身就是一種復(fù)雜的系統(tǒng)工程,因此它在開發(fā)設(shè)計(jì)過程中具有不可預(yù)測性和隨機(jī)性。一般裝配線由裝配人員、物流對象、加工工藝和工作站所組成。對于裝配線有兩個(gè)要解決的問題，一個(gè)就是生產(chǎn)工序的的分配問題，即在保證各工序之間的先后順序的前提下如何將所有的工序分配到各個(gè)工作站中去;另一個(gè)就是投產(chǎn)順序，即如何合理的把所有要生產(chǎn)的產(chǎn)品在生產(chǎn)效率高的前提下進(jìn)行合理的安排生產(chǎn)?；旌涎b配線的平衡問題在生產(chǎn)運(yùn)作管理中屬于企業(yè)的一個(gè)長期計(jì)劃，而且投產(chǎn)排序這是一個(gè)短期計(jì)劃。如圖2-1所示，平衡問題和排序問題是混合裝配線中的兩個(gè)互相聯(lián)系又互相影響的一個(gè)有機(jī)系系統(tǒng)。負(fù)荷平衡產(chǎn)生的結(jié)果就是投產(chǎn)排序的輸入，而投產(chǎn)排序得到的結(jié)果也可以通過反饋給負(fù)荷平衡，從而作為負(fù)荷平衡的輸入。經(jīng)過不斷的反饋不斷的再一次平衡，最后得到最優(yōu)的負(fù)荷平衡和投產(chǎn)順序?；旌涎b配線平衡的目的就是要將所有要生產(chǎn)的產(chǎn)品的作業(yè)元素合理的分配到各個(gè)工作站中去，并且確定好所有產(chǎn)品投入生產(chǎn)的順序，使得裝配線的效率最高。圖2-2混合裝配線平衡系統(tǒng)2.2.2負(fù)荷平衡和投產(chǎn)排序相互影響的證明假設(shè)流水線上裝配A、B兩種產(chǎn)品。A、B的作業(yè)的時(shí)間、先后關(guān)系圖以及A,B產(chǎn)品結(jié)合后的作業(yè)時(shí)間和先后關(guān)系圖如圖2-2所示。假設(shè)現(xiàn)在有2個(gè)工作裝配，其中任何一個(gè)作業(yè)元素都可以由任意工位完成。B和A的需求量分別為1、2。（圖中圓里面的數(shù)字表示產(chǎn)品的作業(yè)元素，而圓面的數(shù)值分別是作業(yè)元素裝配所需的工作時(shí)間。圖2-3產(chǎn)品A、B作業(yè)圖及綜合產(chǎn)品作業(yè)圖現(xiàn)在有兩種平衡方案X1（作業(yè)元素1和2分配到工作站Ⅰ，作業(yè)元素3和4分配到工作站Ⅱ）；X2（作業(yè)元素1和3分配到工作站Ⅰ，作業(yè)元素2和4分配到工作站Ⅱ）。投產(chǎn)排序方案也有兩種，分別是Y1=（AAB）即先生成完兩件A產(chǎn)品再生產(chǎn)一件N產(chǎn)品;Y2=（ABA）即生產(chǎn)完一件A產(chǎn)品以后就生產(chǎn)一件B產(chǎn)品，最后再生產(chǎn)一件A產(chǎn)品。A、B兩產(chǎn)品再各自的工位的負(fù)荷如表2-1所示表2-1組合方案表平衡方案A產(chǎn)品B產(chǎn)品工位Ⅰ工位Ⅱ工位Ⅰ工位ⅡX131.512.5X22.521.52將平衡方案和排序方案兩兩組合，其結(jié)果如圖所示圖2-4平衡方案x1、x2和排序方案y1、y2兩兩組合的總裝時(shí)間對比圖當(dāng)結(jié)合平衡方案x1和排序方案y1時(shí)，得到最終的裝配時(shí)間為10個(gè)單位時(shí)間，而平衡方案x1和排序方案y2結(jié)合時(shí)，最終的裝配時(shí)間變成了8.5個(gè)單位時(shí)間，由此可知適當(dāng)?shù)恼{(diào)整排序方案可以使裝配時(shí)間變得更短，即裝配效率更好。當(dāng)平衡方案x2和排序方案y1結(jié)合時(shí)，得到的最終裝配時(shí)間為9個(gè)單位時(shí)間，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整排序方案，讓平衡方案x2和排序方案y2結(jié)合，可以得出最終的裝配時(shí)間為8.5個(gè)單位時(shí)間。由圖2-3的結(jié)果對比可以看出，在相同的平衡方案下產(chǎn)品的投產(chǎn)順序不同，最終得到的裝配時(shí)間也不相同；在相同的排序方案下產(chǎn)品的平衡方案不同，最終得到的結(jié)果也不同，因此在考慮流水線平衡時(shí)應(yīng)同時(shí)要考慮負(fù)荷平衡和產(chǎn)品的投產(chǎn)順序。2.3影響混合裝配線平衡的原因在混線生產(chǎn)的汽車總裝車間里，會經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，即有的工位特別繁忙有的工位又特別清閑，而且造成這種現(xiàn)象主要有三個(gè)原因，①生產(chǎn)產(chǎn)量預(yù)測不準(zhǔn)確。②混合裝配線工藝不平衡③產(chǎn)品投產(chǎn)順序紊亂。2.3.1混合生產(chǎn)線投產(chǎn)預(yù)測預(yù)測是對未來可能發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)計(jì)和推測。因?yàn)槲磥淼那闆r有很大的不確定性，所以預(yù)測不可能是絕對精準(zhǔn)的。預(yù)測不僅是企業(yè)長期的戰(zhàn)略性決策的重要輸入，而且還是短期計(jì)劃中的日常經(jīng)營活動的重要依據(jù)。如果企業(yè)不進(jìn)行對需求的預(yù)測，就只是按照零售商下達(dá)的訂單進(jìn)行生產(chǎn)，那么就會生產(chǎn)一種普遍的問題--牛鞭效應(yīng)。根據(jù)零售商下達(dá)的訂單進(jìn)行生產(chǎn)制造，會造成庫存的積壓或者供貨不足，導(dǎo)致企業(yè)的成本增加，競爭力降低。面對牛鞭效應(yīng)許多汽車企業(yè)采取的方法不同。美國通用汽車公司所采取的方法就是按照以外的方法進(jìn)行生產(chǎn)，而并不是依據(jù)零售商提供的數(shù)據(jù)，而在我國企業(yè)中大多數(shù)采用的都是經(jīng)驗(yàn)值法，根據(jù)以外的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)并生產(chǎn)。因?yàn)轭A(yù)測具有很大的不確定性，一旦和實(shí)際情況相差較大，那會是預(yù)測變得毫無意義，并且還會增加企業(yè)的成本。根據(jù)產(chǎn)量調(diào)整各型號車輛的工序確定所有產(chǎn)品的投產(chǎn)順序產(chǎn)量的確定根據(jù)產(chǎn)量調(diào)整各型號車輛的工序確定所有產(chǎn)品的投產(chǎn)順序產(chǎn)量的確定圖2-5混合裝配線平衡流程如圖2-4所示，要使混合裝配線平衡要從三個(gè)方面考慮，即使生產(chǎn)產(chǎn)量、工序平衡和投產(chǎn)順序，而生產(chǎn)產(chǎn)量就是首先要考慮的。因此使用正確的方法對產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測是一個(gè)非常重要的步驟。2.3.2混合生產(chǎn)線工藝平衡在多品種少批量的混線生產(chǎn)車間里總是存在這樣的現(xiàn)象，有的員工特別閑，而有的員工就卻特別的繁忙，以至于造成產(chǎn)品堵塞讓產(chǎn)線不得不停止工作，這樣不僅僅降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率，同時(shí)閑忙不均勻容易造成員工之間的心理不平衡，而這其中的原因之一便是工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)布置不合理。有些工位的工藝在設(shè)計(jì)時(shí)估算錯(cuò)誤，造成了總的工藝工時(shí)超過了生產(chǎn)節(jié)拍，導(dǎo)致員工無非在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，這必然會時(shí)產(chǎn)線停滯不前。其次就是車間布置不合理，就比如當(dāng)員工完成任務(wù)以后需要返回原來的位置等待下一個(gè)產(chǎn)品，可是因?yàn)檐囬g的布置使得員工返回到原來的位置需要花費(fèi)大量的時(shí)間，這就導(dǎo)致員工在完成上一個(gè)產(chǎn)品以后還沒有返回到原來的工位工作下一個(gè)產(chǎn)品就到達(dá)了指定位置，使得員工的工作時(shí)間比規(guī)定的時(shí)間少得很多，讓員工無法完成規(guī)定的內(nèi)容，從造成產(chǎn)線急停。另外一個(gè)原因就是工具擺放不合理，因?yàn)楣ぞ叩臄[放使得員工要完成規(guī)定的內(nèi)容需要做許多無效果的動作（彎腰，轉(zhuǎn)身，踮腳），這些無關(guān)的動作也會浪費(fèi)員工的操作時(shí)間。綜上所述，造成混合裝配線工藝不平衡主要有三個(gè)原因，分別是：工藝設(shè)計(jì)不合理；車間布置不合適；工具物料擺放位置不合適。2.3.3混合生產(chǎn)線投產(chǎn)排序在混線生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)時(shí)，不可能讓所有工作站完成任務(wù)的時(shí)間剛好和節(jié)拍相等，因?yàn)橛绊憰r(shí)間的原因有很多。首先是工作的內(nèi)容不可能全部都一樣，各個(gè)工作站的任務(wù)肯定是不相同的，所有所需要的時(shí)間也不可能相同，因此在設(shè)計(jì)時(shí)只能盡可能的讓所完成工作內(nèi)容的時(shí)間基本上相近，很難做到相等。其次除了與工藝有關(guān)以外，還和工人的熟練程度有關(guān)，有些老員工在工作時(shí)因?yàn)槭煜に运枰臅r(shí)間特別少，可是如果換了新員工就會需要更多的時(shí)間來完成工作內(nèi)容，所以導(dǎo)致了每個(gè)工作站的時(shí)間和節(jié)拍不可能都一樣，只可能近似相等。這就產(chǎn)生了一些工位工作的時(shí)間長，一些工位的工作時(shí)間短，所以多種車型的投產(chǎn)是企業(yè)要解決的一個(gè)問題。圖2-6未經(jīng)過排序和經(jīng)過排序的投產(chǎn)順序?qū)Ρ葓D如圖所示，假設(shè)企業(yè)共生產(chǎn)三種車型，分別是A、B、C，他們的數(shù)量分別是3、2、1，在不經(jīng)過排序的情況下，先生產(chǎn)A，再生產(chǎn)B，最后生產(chǎn)C。因?yàn)槠嘇在生產(chǎn)時(shí)超過了生產(chǎn)節(jié)拍，而汽車B、C的生產(chǎn)時(shí)間則是低于生產(chǎn)節(jié)拍，如果按照這種順序生產(chǎn)，在前期工位就會超負(fù)荷，導(dǎo)致產(chǎn)品堆積，最后可能會使產(chǎn)線停止。經(jīng)過合理的排產(chǎn)以后，得到右圖所示，在生產(chǎn)A時(shí)可能有些工位會超負(fù)荷，所以下一個(gè)投入的產(chǎn)品就必須要使得工位閑置，這樣可以使得彌補(bǔ)生產(chǎn)A時(shí)超出的時(shí)間。所以在制作排產(chǎn)順序時(shí)，如果上一個(gè)產(chǎn)品超出了生產(chǎn)節(jié)拍，那么最好是下一個(gè)投入的產(chǎn)品低于生產(chǎn)節(jié)拍，這樣才不會使產(chǎn)品堆積，產(chǎn)線停滯。2.4混合裝配線的評價(jià)方法評價(jià)混合裝配線的方法有很多，所選取的方法都是從不同的角度去評價(jià)的，本文主要介紹的評價(jià)方法分別是以負(fù)荷率為目標(biāo)的評價(jià)方法和以人工成本為目標(biāo)的評價(jià)方法。2.4.1以平衡率為目標(biāo)的評價(jià)方法隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車行業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)已經(jīng)滿足不了顧客的個(gè)性化需求，企業(yè)面臨更多的是對于多品種少批量的生產(chǎn)，為了應(yīng)對多品種少批量的訂單于是出現(xiàn)了混合流水線制造，即同一條流水線生產(chǎn)工藝相似的不同產(chǎn)品。為了知道裝配線平不平衡于是出現(xiàn)了一個(gè)指標(biāo)，即平衡率，其表示公式為：（2-2）K（2-2）其中K代表裝配線的平衡率；S表示工作站的數(shù)量；r表示流水線的節(jié)拍；F表示總的有效工作時(shí)間。當(dāng)平衡率低于80%一般認(rèn)為流水線的效率不足，需要進(jìn)行再一次平衡，使得平衡相率增大。根據(jù)公式要是K增大，則有三種方法：在工作站數(shù)量s和生產(chǎn)節(jié)拍r不變的前提下使得總的有效工作時(shí)間F增大；在工作站數(shù)量s和總的有效工作時(shí)間F不變的前提下使得生產(chǎn)節(jié)拍r減少；在生產(chǎn)節(jié)拍r和總的有效工作時(shí)間F不變的前提下使得工作站s的數(shù)量減少。2.4.2以人工成本為目標(biāo)的評價(jià)方法要評價(jià)混合裝配線除了從裝配線的平衡率出發(fā)以外還可以從從成本方面進(jìn)行評價(jià)，而在成本方面設(shè)備這些成本都是固定不變的，最具有改動性的就是人工成本。再不加班的前提下，通常企業(yè)員工的工資都是以日為最低單位的，以天作為單位可以得到公式：（2-3（2-3）其中H表示裝配線生產(chǎn)所需要的人數(shù)；L為貨幣單位/時(shí)間單位得到的第i個(gè)工人的人力成本率，i=1,2,…,H；T指一批次產(chǎn)品的計(jì)劃生產(chǎn)周期，以日為單位；S指變換工作時(shí)間的換算單位，通常為8小時(shí)[10]。在我國的汽車企業(yè)中，因?yàn)榛旌涎b配線的復(fù)雜性，所以要求員工具有高的熟練程度，因此很少會出現(xiàn)員工頻繁的變化工作。即使對于裝配線的再次平衡，也僅僅是改變一小部分工藝，或者就是把一部分的工藝移到上一個(gè)工位或者下一個(gè)工位，而且再次平衡后流水線的節(jié)拍也不會有大幅度的變動，所以改變的僅僅是由于操作的總時(shí)間改變，而小的單位制造時(shí)間不會大幅度改變，綜上所述，在后期的案例分析過程中本文主要是采用以平衡率為目標(biāo)的評價(jià)方法。2.5本章小結(jié)本章對汽車的總裝工藝流程進(jìn)行了闡述，指出了汽車總裝車間的五大工藝流程：內(nèi)飾線、外飾線、底盤線、分裝線檢測線和終檢線。提出了設(shè)計(jì)流水線時(shí)要考慮的一些因數(shù)：節(jié)拍、工作站、平衡率以及作業(yè)人數(shù)。并對混合生產(chǎn)工藝負(fù)荷平衡和投產(chǎn)排序交叉影響進(jìn)行了分析，結(jié)合一個(gè)小案例證明了負(fù)荷平衡和投產(chǎn)排序是相互影響的，所以在進(jìn)行流水線平衡時(shí)，要同時(shí)考慮兩者。提出了影響混合裝配線平衡的主要三大原因：投產(chǎn)數(shù)量的預(yù)測；裝配線的工藝平衡；產(chǎn)品投產(chǎn)的順序。最后給出了混合裝配線的一些評價(jià)方法，主要是以平衡率為目標(biāo)的評價(jià)方法和以人工成本為目標(biāo)的方法。3多車型混線生產(chǎn)系統(tǒng)平衡方法3.1混合裝配線投產(chǎn)預(yù)測方法預(yù)測的方法主要分為兩大類，一種是定性預(yù)測一種是定量預(yù)測。圖3-1預(yù)測方法分類其中定性預(yù)測中主要有德爾菲法、部門主管集體討論法、用戶調(diào)查法和銷售人員意見匯集法這四大類。德爾菲法是由許多專家組成一個(gè)小組，然后在互相沒有聯(lián)系的情況下進(jìn)行匿名討論，然后根據(jù)專家的提供的數(shù)據(jù)作為預(yù)測數(shù)據(jù)，因此德爾菲法也稱為專家調(diào)查法。部門主管集體討論法主要是由企業(yè)的高管進(jìn)行開會討論，個(gè)人充分的發(fā)表意見，然后對大家提出的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單平均或者加權(quán)平均，就得到預(yù)測數(shù)據(jù)。用戶調(diào)查法是銷售人員通過電話、信函、來訪等方式對顧客進(jìn)行調(diào)查，然后根據(jù)顧客對企業(yè)的期望值的到預(yù)測數(shù)據(jù)。銷售人員意見匯集法主要是把所有的銷售人員集中在一起，讓他們根據(jù)自己的判斷做出預(yù)測，最后匯集數(shù)據(jù)就能得到預(yù)測結(jié)果。以上方法都存在一定的缺點(diǎn)，一個(gè)就是都受到了人為因素的影響，主觀意見偏重，其次就是給出的數(shù)據(jù)都缺乏嚴(yán)格的科學(xué)分析。定量預(yù)測中又分為因果模型和時(shí)間序列模型，其中時(shí)間序列模型分為時(shí)間序列平滑模型和時(shí)間序列分解模型。時(shí)間序列平滑模型主要有三種，分別是移動平均法、一次指數(shù)平滑法和二次指數(shù)平滑法。時(shí)間序列分解模型主要是乘法模型和加法模型。因果模型是將需求作為因變量，而把時(shí)間作為唯一的獨(dú)立變量，然后根據(jù)因果關(guān)系得出預(yù)測結(jié)果。移動平均法就是我們所熟悉的平均數(shù)，即根據(jù)以外的數(shù)據(jù)求得平均值就可作為預(yù)測值。一次指數(shù)平滑法是加權(quán)移動平均的另外一種形式，他的計(jì)算公式為：(3-1)(3-1)其中SAt一次指數(shù)平均值，α為實(shí)際的權(quán)系數(shù)，At為實(shí)際值。α當(dāng)越小，則預(yù)測的穩(wěn)定性越好，響應(yīng)性差；反之預(yù)測的響應(yīng)性越好，穩(wěn)定性越差。二次指數(shù)平滑預(yù)測值的計(jì)算公式為：(3-2)(3-2)Ft+p為從t期計(jì)算，第p期的二次指數(shù)平滑預(yù)測值；Tt為t期平滑趨勢值，T0事先給定；SAt為t期平滑平均值，又稱為“基數(shù)”，SA0是先給定。實(shí)際預(yù)測值如果具有趨勢、季節(jié)、周期或隨機(jī)性的則需要用時(shí)間序列分解模型法即加法模型和乘法模型。其計(jì)算公式方便為：（3-3）（3-3）（3-4）其中TF為時(shí)間序列的預(yù)測值；T為趨勢成分；S為季節(jié)成分；C為周期性變化成分；I為不規(guī)則的波動成分。當(dāng)企業(yè)在進(jìn)行混合生產(chǎn)線投產(chǎn)預(yù)測時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況選擇合適的方法，這樣所得到的預(yù)測值才能更加接近實(shí)際值。因?yàn)轭A(yù)測受到了許多不確定的因素影響，所以自然就會存在預(yù)測誤差，常用評價(jià)預(yù)測誤差的指標(biāo)主要有平均絕對偏差（meanabsolutedeviatian,MAD）、平均平方誤差(meansquareerror,MSE)、平均預(yù)測誤差(meanforecasterror,MFE)、平均絕對百分誤差(meanabsolutepercentageerror,MAPE)。平均絕對誤差就是整個(gè)預(yù)測期內(nèi)每一次預(yù)測值和實(shí)際值的絕對偏差，期公式為：(3-5)(3-5)式中，At表示時(shí)段t的實(shí)際值；Ft表示時(shí)段t的預(yù)測值；n是整個(gè)預(yù)測期內(nèi)的時(shí)段數(shù)（下同）平均平方誤差就是對誤差的平方和取平均值，其公式為：（3-6（3-6）平均絕對誤差和平均平方差都只能反映預(yù)測精度不能衡量無偏性。平均預(yù)測誤差是指預(yù)測誤差的和的平均值，用公式表示為：（3-7（3-7）平均絕對百分誤差用公式表示如下:（3-8（3-8）平均預(yù)測誤差和平均絕對百分誤差都能很好的衡量模型的偏差性，卻不能反映預(yù)測值和偏離實(shí)際值的程度。MAD/MSE/MFE/MAPE是幾種常用的衡量預(yù)測誤差的指標(biāo)，但是任何一種指標(biāo)都很難能夠全面的評價(jià)一個(gè)預(yù)測模型，所以通常將他們?nèi)拷Y(jié)合起來使用。檢測預(yù)測模型是否有效有效的一個(gè)方法就是將實(shí)際值和預(yù)測值進(jìn)行比較，看看偏差是否在可接受的范圍內(nèi)，預(yù)測在進(jìn)行誤差分析時(shí)，不僅僅要進(jìn)行預(yù)測精度分析還要進(jìn)行預(yù)測偏差分析，只有將兩者結(jié)合起來一起使用，這樣才會使預(yù)測值更加精確。還有另外一種預(yù)測誤差分析：跟蹤信號。所謂跟蹤信號就是指預(yù)測誤差滾動和平均絕對偏差的比值，即：（3-9）（3-9）每當(dāng)實(shí)際需求發(fā)生時(shí)，就應(yīng)該計(jì)算TS，如果預(yù)測模型有效，那么TS應(yīng)該接近于零，反過來，只有TS在一定的范圍內(nèi)時(shí)，才認(rèn)為預(yù)測模型可以繼續(xù)使用，否則，就應(yīng)該重新選擇預(yù)測模型。3.2混合裝配線負(fù)荷平衡的方法要衡量裝配線的效率的一個(gè)指標(biāo)就是裝配線的平衡率。（3-10（3-10）其中K代表裝配線的平衡率；S表示工作站的數(shù)量；r表示流水線的節(jié)拍；F表示總的有效工作時(shí)間。根據(jù)公式我們可知，要想使得裝配線的平衡率提升主要有三種有三種方法：在工作站數(shù)量s和生產(chǎn)節(jié)拍r不變的前提下使得總的有效工作時(shí)間F增大；在工作站數(shù)量s和總的有效工作時(shí)間F不變的前提下使得生產(chǎn)節(jié)拍r減少；在生產(chǎn)節(jié)拍r和總的有效工作時(shí)間F不變的前提下使得工作站s的數(shù)量減少。而這三種方法無論是哪一種都與時(shí)間有關(guān)系，因?yàn)楣ぷ髡镜臄?shù)量S、生產(chǎn)節(jié)拍r和總的有效工作時(shí)間都是相互制約的，都是需要不斷的調(diào)整產(chǎn)線工藝才能使之達(dá)到一個(gè)最優(yōu)。前文介紹到造成混合裝配線工藝不平衡主要有三個(gè)原因，分別是：工藝設(shè)計(jì)不合理；車間布置不合適；工具物料擺放位置不合適。所以我們要提升混合裝配線的平衡率就要從這三個(gè)方面進(jìn)行改善優(yōu)化。但是因?yàn)楫a(chǎn)地建設(shè)是屬于一個(gè)長期決策，它在建廠初期就決定了，所以場地面積是確定了的，甚至工具的擺放臺都已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，而且如果需要重新設(shè)計(jì)車間的布局需要投入大量的資金，這就達(dá)不到降低成本的效果了，因此車間布置和工具物料的擺放改善很難做到改善，即使是有好的方案也需要投入成本，這就得不償失了。所以有可能提升混合裝配線平衡率的一個(gè)方案就是對生產(chǎn)工藝的調(diào)整，使得各個(gè)工作站的工作時(shí)間等于節(jié)拍或者盡可能的接近節(jié)拍。因此首先我們要保證流水線的平衡率達(dá)到最優(yōu)，再次基礎(chǔ)上要使得更個(gè)工作站的工作時(shí)間平衡，即各個(gè)工作站的負(fù)荷率相等或者相近，這樣就不會存在員工閑忙不一致了。在對混合流水線進(jìn)行工藝平衡時(shí)，第一步要進(jìn)行節(jié)拍的確定，節(jié)拍可由有效的工作時(shí)間和產(chǎn)量決定，其次就是要進(jìn)行組織工作站，確定最小工作站個(gè)數(shù)，并且使得各個(gè)工作站的工作時(shí)間等于節(jié)拍或者接近節(jié)拍。最后針對于瓶頸工位重新進(jìn)行劃分工序，使得各個(gè)工作站的負(fù)荷率接近。3.3混合裝配線產(chǎn)品排序模型3.3.1混合裝配線產(chǎn)品排序建模多車型混合裝配線是一條產(chǎn)線裝配多種車型的流水線，因此在裝配的過程中必然要考慮怎么安排產(chǎn)品的投產(chǎn)順序才是最好的。企業(yè)每年或者每一個(gè)月要生產(chǎn)的產(chǎn)品很多，如果我們對所有的產(chǎn)品進(jìn)行一件件排產(chǎn)，那么不僅僅排產(chǎn)困難，也會在花大量的時(shí)間，這樣就得不償失了，因此我們可以所有的產(chǎn)品進(jìn)行選擇一部分來排產(chǎn)，但是選取的這一部分并不是任意一部分都可以，假設(shè)有M種產(chǎn)品，他們要生產(chǎn)的數(shù)量分別d1,d2,…dm。我們可以找出d1,d2,…dm間的最大公約數(shù)a，這樣我們所需要進(jìn)行排產(chǎn)的各產(chǎn)品數(shù)量分別為d1/a,d2/a,…dm/a。然后再進(jìn)行a次循環(huán)以后就可以對所有要生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行全部排產(chǎn)了。為了解決實(shí)際生產(chǎn)中的排序問題，人們提出了各種啟發(fā)式算法，啟發(fā)式算法可以以最小的計(jì)算量得到足夠好的排序結(jié)果，因此非常實(shí)用。文采用的方法主要是Palmer法，在1965年，D,S帕爾瑪提出了按斜度指標(biāo)排列工件的啟發(fā)式算法，稱為Palmer法，工件的斜度指標(biāo)公式為（3-11（3-11）式中m為產(chǎn)品種類個(gè)數(shù)，pik為產(chǎn)品在i在工作站Sk上的加工時(shí)間。按照各產(chǎn)品λi不增的順序排列產(chǎn)品，可得出令人滿意的順序。3.3.2最長流程時(shí)間Fmax的計(jì)算在得出產(chǎn)品的加工順序以后，我們怎么測出循環(huán)一次所需要的加工時(shí)間呢，并且怎么驗(yàn)證Palmer法的準(zhǔn)確性呢。因此本文的以最長流程時(shí)間最短為目標(biāo)函數(shù)，最長流程時(shí)間又稱做加工周期，它是從第一個(gè)產(chǎn)品在第一個(gè)工作站開始加工時(shí)算起，到最后一個(gè)產(chǎn)品在最后一臺機(jī)器上完成加工時(shí)間為止所經(jīng)過的時(shí)間。由于假設(shè)所有產(chǎn)品的到達(dá)時(shí)間都是為零（ri=0,i=1,2.…，n），所有最長流程時(shí)間Fmax等于排在末位加工的產(chǎn)品在車間的停留時(shí)間，特等于一批工件的最長完工時(shí)間。設(shè)n個(gè)產(chǎn)品的加工順序?yàn)镾=(S1,S2,…，Sn),其中Si為排第i位加工的產(chǎn)品的代號。以CkSi表示產(chǎn)品Si在工作站Mk上的完工時(shí)間，PSik表示產(chǎn)品Si在Mk上的加工時(shí)間，k=1,2…，m;i=1,2,…，n,則CkSi的計(jì)算公式為：（3-12（3-12）式中k=2，3，…，m;i=1,2,…，n,。當(dāng)ri=0時(shí)，（3-13（3-13）3.4本章小結(jié)本章主要是針對第二章提出的影響混合裝配線平衡的三大原因進(jìn)行闡述。給出了各大原因的解決方法及模型，針對產(chǎn)品的投產(chǎn)預(yù)測主要介紹了定性預(yù)測方法和定量預(yù)測方法，指出每個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并且預(yù)測誤差進(jìn)行了分析，并給出了四種評估方法。針對于流水線的工藝平衡，主要采用的方法是增加有效工作時(shí)間，縮小工作站數(shù)量和節(jié)拍。首先是提高平衡率，其次是優(yōu)化瓶頸工位，使得各個(gè)工作站的時(shí)間相等或相近。最后對于產(chǎn)品投產(chǎn)排序，采用的方法主要是啟發(fā)式算法。先用Palmer法對產(chǎn)品進(jìn)行排序，最后再使用啟發(fā)式算法求出已經(jīng)排序好的產(chǎn)品的最長流程時(shí)間Fmax。4案例分析上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車公司，是上海汽車集團(tuán)股份有限公司的全資子公司。目前，乘用車公司已擁有\(zhòng)t"/item/%E4%B8%8A%E6%B5%B7%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E9%9B%86%E5%9B%A2%E8%82%A1%E4%BB%BD%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%AC%E5%8F%B8%E4%B9%98%E7%94%A8%E8%BD%A6%E5%85%AC%E5%8F%B8/_blank"榮威、MG兩大品牌，形成共6大系列，30多個(gè)品種的產(chǎn)品矩陣，涵蓋了中高級車，中級車，大眾普及型車及跑車等寬泛領(lǐng)域。因?yàn)轭櫩蛡€(gè)性化需求的提高，公司的采用的生產(chǎn)方式一半是按訂單生產(chǎn)，一半是按庫存生產(chǎn)，即在沒有接到任何的訂單時(shí)，公司先生產(chǎn)一部分汽車作為安全庫存，等到訂單到達(dá)以后再進(jìn)行另外一部分的生產(chǎn)。但是面對當(dāng)下激烈的競爭環(huán)境，上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車公司同樣面臨著多品種少批量的混線生產(chǎn)困難。在進(jìn)行混線裝配時(shí)公司采用的方法主要是參考工藝文件。在總裝車間裝配時(shí)，每輛車都貼有工藝文件，員工在進(jìn)行混線裝配時(shí)可以根據(jù)工藝文件進(jìn)行組裝。當(dāng)公司引入新的一種車型時(shí)，公司會根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)文件里的標(biāo)準(zhǔn)操作進(jìn)行仿真，然后再由班組長去學(xué)習(xí)，最后班組長對員工進(jìn)行培訓(xùn)，在生產(chǎn)時(shí)如果出現(xiàn)了瓶頸工序，由員工反映，最后再由工業(yè)工程科人員進(jìn)行工藝的不斷調(diào)整修改，直至符合條件。4.1需求預(yù)測以2019年上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車公司同一裝配線上三種不同型號車輛的銷售記錄為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)測分析，這里采用的預(yù)測方法主要是定量預(yù)測，因?yàn)殇N售的數(shù)據(jù)受周期成分和季節(jié)成分等因素的影響比較小，所以采用的定量預(yù)測方法主要是平均移動法和指數(shù)平滑法。表4-1上汽公司不同車型銷售記錄表日期車型一車型二車型三2019年1月1300200018002019年2月1600220021002019年3月2000310024002019年4月2000380025002019年5月1400470029002019年6月1800410019002019年7月1100260021002019年8月1600350026002019年9月2100470023002019年10月2000310027002019年11月1900510024002019年12月390054002900采用加權(quán)平均移動法對表4-1進(jìn)行預(yù)測分析，其中n取3，a1、a2、a3分別取0.5、1/1.5，得到的預(yù)測值如表4-2所示。表4-2移動平均法預(yù)測表日期車型一預(yù)測值車型二預(yù)測值車型三預(yù)測值2019年1月1300200018002019年2月1600220021002019年3月2000175031002617240022002019年4月2000193338003300250024002019年5月1400170047004133290026832019年6月1800170041004250190023332019年7月1100138326003450210021672019年8月1600146735003300260023172019年9月2100176747003950230023672019年10月2000196731003700270025502019年11月1900196751004367240024832019年12月350027175400491729002700采用一次指數(shù)平滑法對表4-1進(jìn)行預(yù)測分析，其中a取0.7得到的預(yù)測值如表4-3所示表4-3指數(shù)平滑法預(yù)測表日期車型一預(yù)測值車型二預(yù)測值車型三預(yù)測值2019年1月1300150020002100180022002019年2月1600136022002030210019202019年3月2000152831002149240020462019年4月2000185838002815250022942019年5月1400195847003504290024382019年6月1800156741004341190027612019年7月1100173026004172210021582019年8月1600128935003072260021182019年9月2100150747003372230024552019年10月2000192231004301270023472019年11月1900197751003460240025942019年12月350019235400460829002458對預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行誤差分析，分別采用平均平方誤差法和平均預(yù)測誤差法分析。利用公式3-6和公式3-7計(jì)算結(jié)果得：MSE1=157407MFE1=122MSE2=515696MFE2=271根據(jù)預(yù)測誤差分析可知，針對該案例中的銷售記錄數(shù)據(jù)使用移動平均法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測時(shí)精度比較好，偏差也比較低。根據(jù)預(yù)測出的預(yù)測值，將其與實(shí)際值進(jìn)行對比，并利用公式3-9計(jì)算出其跟蹤信號：TS1=2.27TS2=4根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示，采用移動平均法計(jì)算的出跟蹤信號比較接近零，同時(shí)也說明利用移動平均法進(jìn)行產(chǎn)量的預(yù)測相對于一次指數(shù)平滑法更加精確。4.2工藝平衡4.2.1不同車型的裝配作業(yè)圖合并已知該公司的總裝車間生產(chǎn)節(jié)拍為76s，工作站為5，圖4-1、4-2、4-3分別為車型一、車型二，車型三的裝配作業(yè)先后順序圖。圖4-4為綜合裝配作業(yè)順序圖圖4-1車型一裝配作業(yè)先后順序圖圖4-2車型二裝配作業(yè)先后順序圖圖4-3車型三裝配作業(yè)先后順序圖圖4-4綜合裝配作業(yè)先后順序圖由圖可知，車型一和車型二的裝配工藝相似，只是裝配工時(shí)不相同。而車型三相對于其他兩種車型少了工藝4和9，但是卻多了一道工藝10，因此可以工序9和工序10分開，到工序11的時(shí)候再一起合并，所以可以將三種車型的裝配作業(yè)先后順序圖畫在一起，即圖4-4。車型三在經(jīng)過第四道工序時(shí)可以不進(jìn)行然后操作，然后直接進(jìn)入到工序5。等到工序8加工完以后就可以送到工序10進(jìn)行加工，可以繞開工序9。同時(shí)車型一和車型二在工序8加工完以后直接送到工序9，從而也避開了工序10。所以他們的總體工藝是相似的，只是工時(shí)存在差別，符合混線生產(chǎn)的條件。4.2.2工作站的劃分根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍和裝配作業(yè)先后順序圖，用試算法對工作站進(jìn)行劃分。劃分結(jié)果如表4-4所示。表4-4工作站劃分方案表工作站1工作站2工作站3工作站4工作站5方案一工序合并1、23、4、56、78、9、1011、12時(shí)間6675.627.66362.4負(fù)荷率0.8680.9950.3630.8290.821方案二工序合并1、23、45、6、78、9、1011、12時(shí)間6655.847.46362.4負(fù)荷率0.8680.7340.6240.8290.821方案三工序合并1、23、64、5、78、9、1011、12時(shí)間6660.642.66362.4負(fù)荷率0.8680.7970.5610.8290.821方案四工序合并1、234、5、6、78、9、1011、12時(shí)間6651.651.66362.4負(fù)荷率0.8680.6790.6790.8290.821方案一為原始方案，即為企業(yè)的生產(chǎn)工藝方案，其他方案是在方案一的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。由表4-4可知方案一中雖然工作站2的負(fù)荷特別高，但是工作站3的負(fù)荷卻比較低，這樣會造成人員閑置的時(shí)間浪費(fèi)，并且可能會使工作站4的產(chǎn)品堵塞。所以工作站三就是瓶頸工序。因此首先要優(yōu)化的就是使工作站3的負(fù)荷率上升。方案二、方案三和方案四都主要是針對工作站3進(jìn)行優(yōu)化的，最后得出較優(yōu)的方案為方案四，因?yàn)樵诳偟牧魉€平衡率相等下該方案的各個(gè)工作站時(shí)間比較相近，負(fù)荷比較平衡，即裝配線的平衡相對于其他方案較好。根據(jù)公式3-10可計(jì)算出該流水線的平衡率為：K=[(66+51.6+51.6+63+62.4)/(5*76)]*100%=77.5%4.3投產(chǎn)排序根據(jù)預(yù)測誤差分析可知，針對該案例中的銷售記錄數(shù)據(jù)使用移動平均法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測時(shí)精度比較好，偏差也比較低，因此在計(jì)算產(chǎn)品投入生產(chǎn)的順序時(shí)，主要以移動平均法進(jìn)行預(yù)測得到的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，為了計(jì)算方便，以近似值假設(shè)三種車型的需求產(chǎn)量分別為2700輛、5400輛、2700輛。由上訴可知各產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量的最大公約數(shù)為2700，即我們只需要對1輛車型一、2輛車型二和1輛車型進(jìn)行排產(chǎn)即可。4.3.1原方案的排產(chǎn)方式先以工藝方案一進(jìn)行計(jì)算，各車型在各工作站的工作時(shí)間如表4-5所示。表4-5各車型在各工作站的工作負(fù)荷工作站工序車型一車型二車型三11、274.461.861.823、4、570.275.682.236、723.422.238.448、9、106364.861.2511、1251.664.271.4將各車型與工作站之間的負(fù)荷化為加工時(shí)間矩陣，如表4-6所示。表4-6各車型加工時(shí)間矩陣i123Pi174.461.861.8Pi270.275.682.2Pi323.422.238.4Pi46364.861.2Pi551.664.271.4根據(jù)公式（3-11）計(jì)算λiλi=-2*Pi1-Pi2+Pi4+2*Pi5于是λ1=-2*74.4-70.2+63+2*51.6=-52.8λ2=-2*61.8-75.6+64.8+2*64.8=-6λ3=-2*61.8-82.2+61.2+2*71.4=-1.8按照λi不增的順序排列車型，得到的排產(chǎn)方式S1=（2,2,3,1）。根據(jù)各車型在不同工作站工作的時(shí)間來進(jìn)行計(jì)算最長流程時(shí)間Fmax。按順序S1列出加工矩陣，如表4-7所示。表4-7順序S1下的加工時(shí)間矩陣i3221Pi161.861.861.8123.661.8185.474.4259.8Pi282.214475.6219.675.6295.270.2365.4Pi338.4182.422.2241.822.2317.423.4388.8Pi461.2243.664.8308.464.8382.263451.8Pi571.431564.2379.264.2446.451.6503.4按公式（3-12）進(jìn)行遞推，將每個(gè)車型的的完工時(shí)間標(biāo)在其加工時(shí)間的右上角。對于第一行和第一列，只需把加工時(shí)間作為完工時(shí)間標(biāo)在加工時(shí)間的右上角即可，對于其他行其他列，則看同行前一列的完工時(shí)間和同一列的前一行的完工時(shí)間哪個(gè)更大，取大的相加，將其結(jié)果標(biāo)在右上角即可。按這種方法計(jì)算下去，最后一行最后一列的右上角的數(shù)字即為最長流程時(shí)間Fmax。最后的計(jì)算結(jié)果如表4-7所示。根據(jù)公式（3-13）得Fmax=503.4s4.3.2優(yōu)化后的工藝方案排產(chǎn)方式在使用方案一的工藝路線進(jìn)行排產(chǎn)以后，再用優(yōu)化后的工藝路線方案四安排排產(chǎn)計(jì)劃。表4-8為方案四個(gè)車型在各工作站的工作負(fù)荷表表4-8各車型在各工作站的工作負(fù)荷工作站工序車型一車型二車型三11、274.461.861.82346.251.658.834、5、6、747.446.261.848、9、106364.861.2511、1251.664.271.4將各車型與工作站之間的負(fù)荷化為加工時(shí)間矩陣，如表4-9所示。表4-9各車型加工時(shí)間矩陣i123Pi174.461.861.8Pi246.25