文献综述生产线平衡的仿真优化和方法研究样本.docx

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文献综述生产线平衡的仿真优化和方法研究样本

专业文献综述

题目:

生产线平衡仿真优化和办法研究

姓名:

欧阳小奇

学院:

工学院

专业:

工业工程

班级:

工业工程54

学号:

3115419

指引教师:

马开平职称：

讲师

12月10日

南京农业大学教务处制

生产线平衡仿真优化和办法研究

指引教师：

马开平作者：

欧阳小奇

摘要：

阐述了生产线平衡有关内容及研究现状，讨论了生产线平衡问题解决办法，重要涉及工业工程办法、数学分析办法、启发式办法和仿真优化技术。

简介了基本工业工程工作研究技术、5W1H提问技术和ECRS原则，遗传算法、蚁群算法、模仿退火等启发式算法和Flexsim、Witness和eM-plant仿真软件在生产线平衡问题应用。

核心词：

生产线平衡；工业工程；工作研究；仿真优化；启发式算法

SimulatedOptimizationandMethodsStudyforProductionLinebalance

Ouyangxiaoqi

Abstract：

Theproductionlinebalancingproblemanditsstudiesaregenerallyintroduced.ThisthesisintroducestheapplicationsofproductionlinebalancemethodscompriseBasicWorkResearchtechnologyinIndustrialEngineering，5W1Htechnology，ECRSprinciple，andmeta-heuristicapproachessuchasGeneticAlgorithms，SimulatedAnnealing，AntAlgorithms.UsingsimulationsoftwareFlexsim，Witness，eM-planttomodelandsimulatetheproductflow，inordertobalancestreamline.

Keywords：

ProductionLineBalance；IndustrialEngineering；WorkResearch；SimulationOptimization；HeuristicApproach

1引言

随着经济全球化，制造业面临新挑战。

制造模式和制造技术变革深刻地影响着制造系统规划、设计和运作管理。

一方面，制造公司必要依照市场需求以及公司既有和潜在生产能力，选取、拟定适当制造方式，应用先进制造技术提高公司核心竞争力；另一方面，又规定公司加强生产与运作管理，是公司人员、资源、信息、设备和能源得到合理优化配备，减少挥霍，节约成本，运用工业工程管理手段提高公司持续改进和应对变化能力[1]。

现国内外正经历着新产业革命—精益生产，重新定义公司价值，消除一切不必要挥霍。

在实际加工生产中，挥霍重要体当前：

不必要工序；原料或半成品或成品盲目地搬运；因上道工序不及时,下一道工序只能等待等。

这些会导致无谓工时损失，生产线平衡即是衡量产线工序水平重要指标之一，也能反映出公司综合管理水平高低[2]。

生产线平衡问题直接关系到设施运用率和生产效率，且影响到产品质量，此外，生产线平衡给员工带来公平感，有助于员工间合伙，因而也是公司关注热点[3]。

2课题研究目和意义

生产线平衡，就是对作业内容和办法进行详细分析和研究，综合应用工业工程（IndustrialEngineering）改进手法、启发式算法以及计算机仿真技术，寻找瓶颈，减少工序作业时间，提高工序作业效率，并调节各工序优先顺序，使工序间作业时间差距最小，以提高生产线效率，解决公司资源优化配备。

对于流水生产线而言，节拍时间是衡量生产线生产能力，各个生产工位作业时间不也许完全同样才导致各个工位生产节拍不同，即产生作业负荷不均衡成果。

实现均衡生产，有助于保证设备，人力负荷平衡，从而能提高设备和工时运用率，同步尚有助于建立正常生产秩序和管理秩序，以保证产品质量和安全生产；均衡地进行生产尚有助于节约物资消耗，减少在制品，加速流动资金周转，从而减少生产成本；通过平衡生产线，可以综合运用程序分析、操作分析、动作分析、设备布局分析、时间分析等所有工业工程有关办法，以及精准算法，启发式办法，智能算法，仿真优化等办法，提高员工综合素质。

生产线平衡涉及选取分派到各个工作站恰当工作任务组合，这样工作可以以一种合理顺序进行，并且每个工作站执行工作时间也相称。

这样做目就是要使完毕既定产出所需劳动输入和工厂投资最小化[4]。

这个目的可以通过如下两个办法实现：

1）将达到给定工作周期（既预期生产能力）所需工作站（工人人员）数量最小化。

2）将工作站完毕预期工作所需周期时间最小化（最大化产出率）。

3国内外研究现状

流水线生产普通可分为两种：

加工生产线、装配线。

加工生产线是一系列机器上制造与加工零件，例如汽车轮胎或冰箱金属部件。

装配线则是在一系列工作台上将制造出零件组合在一起，涉及部件装配线与产品总装线。

生产线平衡是这种生产方式评价重要指标，因而，研究人员对其进行了大量研究工作。

生产线平衡问题（LineBalancingProblem,简称LBP）随着着流水生产线产生而产生，至今已有近百年时间。

但这一问题正式提出是在1954年，美国人B.Bryton在她研究生论文《持续生产线平衡》中第一次提出生产线平衡问题并着手解决这一问题，在此之后，许多科研人员都研究了这个方面问题，并刊登了各种各样求解办法[1]。

生产线平衡问题是典型NP-Hard组合优化难题，当前，针对生产线平衡问题，重要解决办法可以分为四类：

工业工程办法、数学分析法、启发式办法和仿真优化办法。

3.1工业工程办法

工业工程（IndustrialEngineering,简称IE）思想最早是由科学管理之父泰勒在20世纪初提出，它是对人员、物料、设备、能源和信息构成集成系统进行设计、改进和实行工程技术，它综合运用数学、物理学和社会科学专门知识和技术，结合工程分析和设计原理与办法，对该系统所获得成果进行拟定、预测和评价[5]。

以工业工程为主生产线平衡办法分为办法研究和作业研究两类，该办法长处是使公司在不增长投资或减少投入状况下，对生产过程作业程序、作业办法、物料配备、空间布局及作业环境等方面改进，达到平衡生产线并提高生产效率、提高经济效益目。

3.1.1工作研究[5]

工作研究涉及办法研究与作业测定两大技术。

办法研究在于谋求经济有效工作办法；作业测定是拟定各项作业科学合理工时定额。

办法研究着眼于对既有工作办法改进，其实行效果要运用作业测定来衡量，而作业测定是努力减少生产中无效时间，为作业制定原则时间。

1.办法研究：

通过使用各种图表如流程程序图、路线图、人机作业图、双手动作图等，从流程、工序和动作三个层次分析既有生产过程及办法，运用提问技术（5W2H），澄清各项作业目和办法，应用取消、合并、重排和简化ECRS四大原则，完善工作办法。

它重要涉及程序分析、作业分析和动作分析。

1）程序分析：

依照工作流程，从第一种工作地到最后一种工作地，全面地分析有无多余、重复、不合理作业，程序与否合理，搬运与否过多，延迟等待与否太长等问题，通过对整个工作过程逐渐分析，改进现行作业办法及空间布置，提高生产效率。

2）作业分析：

通过对以人为主工序详细研究，使作业者、作业对象、作业工具三者科学合理地布置和安排，达到工序构造合理，减轻劳动强度、减少作业工时消耗、缩短整个作业时间，以提高产品质量和产量为目而作分析。

3）动作分析：

按操作者实行动作顺序观测动作，用特定记号以手、眼为中心人体各部位动作内容，并记录图表化，以此为基本，判断动作好坏，找出改进点一套分析办法。

程序分析、作业分析和动作分析分别从宏观到微观、从粗略到详细环节简介生产线平衡实行要点和实务。

2.作业测定：

是运用各种技术来拟定合格工人按照规定作业原则，完毕某项工作所需时间过程。

通过制定和贯彻作业原则时间，促使生产者有效地运用工作时间，减少无效时间，最大限度地提高劳动生产率。

作业测定重要办法有：

1）时间研究（秒表时间研究）：

采用抽样技术，以生产过程中工序为研究对象，在一段时间内，按照预定观测次数运用秒表持续不断地观测操作者作业，然后一次为根据计算该作业原则时间。

2）工作抽样：

对作业者和机器设备工作状态进行瞬时观测，调查各种作业活动事项发生次数及发生率，进行工时研究，并用记录办法推断各观测项目时间构成及变化状况。

3）预定期间原则法（PredetermindTimeSystem,简称PTS）：

运用预先为各种动作制定期间原则来拟定进行各项操作所需时间。

其中模特排时（MOD）法，是在PTS技术基本上，使动作和时间融为一体，而精度又不低于老式PTS技术更为简朴、易掌握PTS技术。

4）原则资料法：

是将直接由秒表时间研究、工作抽样、预定期间原则法所得测定值，依照不同作业内容，分析整顿为某作业时间原则，以便将该数据应用于同类工作作业条件上，使其获得原则时间办法。

工作研究技术实际运用组合方式为：

1）作业分析、动作分析与秒表时间研究结合，得出既有工作流程动作时间观测表。

2）将时间观测表转化为可目视话山积表。

3）通过平衡率及瓶颈时间分析，拟定改进方向。

4）综合运用ECRS原则与作业分析、动作分析技术，构建实行方案以达到目的。

在平衡生产线时，采用5W1H（何因、何事、何地、何时、何人、何法）提问技术和ECRS（取消、合并、重排、简化）分析原则进行作业改进。

合并有关工序，删减不必要工序，重新排列工序[6]。

通过动作研究、时间研究和模特法等，分析各个工序人员动作，减少不必要动作，使操作员工动作合理化。

3.1.2IE办法应用

生产线平衡是现场IE一种管理手法，也是解决生产线负荷平均化这一影响生产线效率核心问题重要办法之一。

运用该办法长处在于公司在不投资或者少投资状况下，不增长工人劳动强度甚至是减少劳动强度，通过实行一系列适当办法，达到公司平衡生产线提高生产效率目。

当前该办法应用重要在某些电脑生产公司SMT生产线上应用较多[1]。

兰秀菊，陈勇等人在分析生产线平衡原理及改进办法基本上，以计算机主板生产线SMT段为研究对象，以作业测定为根据，结合生产线实际问题进行了系统分析，提出了可行持续改进方案，并对改进先后方案进行对比分析，达到了提高产能、优化生产线目[7]。

通过生产线平衡分析，应用5W1H提问技术和ECRS分析原则，通过三次改进，SMT段改进先后节拍时间CT、平衡率及产能有了很大提高。

李雷简介了工作研究技术与ECRS原则相结合生产线平衡技术在制造业生产力提高过程中应用。

将工作流程中动作分，制成时间观测表，对比改进目的，拟定核心改进作业，运用山积表将改进方向清晰化，拟定出效益最大生产线改进方案[8]。

郭伏分别针对H-S准备段生产线存在问题，运用工作研究理论办法研究、作业测定技术及流水线平整顿论办法进行分析、改进，使生产线生产能力提高61.6%[9]。

以某公司轿车内饰工段生产线为研究对象，运用作业测定技术中时间研究办法，测定了流水线各工位作业时间，找出了影响流水线生产能力瓶颈工位；运用5W1H提问技术分析流水线存在问题；依照ECRS（取消、合并、重排、简化）原则及流水线平整顿论设计了流水线平整方案。

新方案实行使产线平衡率提高11.1%，生产能力提高11.8%[10]。

除此之外，还运用MOD分析法对工段各重要工位进行记录,分析工段在任务分派、操作办法、工时定额、人员配备及原则产量制定等方面存在问题[11]。