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1、生产线自身平衡的设计与分析专业：工业工程 学生： 指导老师： 摘要：在一条“自身平衡产线 ”中，每名操作者会不断变换地进行工作。在过去的研究中，如果工人以操作最慢到最快的顺序进行合理的排序，这样生产线可达到最快生产速度巴舍尔迪&爱森斯坦；生产线自身平衡，操作研究。44(1), 2134。但是，这样的条件极为有限，因此就有必要进行更进一步的研究，有关于在三个或者更多工人操作的生产线中寻求最大生产速度。在本文中，我们研究了一种在其他少有的限制性条件，同样可以达到自身平衡作用的生产线，而且该生产线具有分析生产条件不平衡来源以及初始工位对生产所带来影响的特点。因此，我们在研究结果基础上设计了一种生产线
2、自身平衡方法。关键词：自身平衡；封闭式；生产线1. 引言在传统的流水线生产中，每个工人通常是分配给特定的任务，用高负荷的任务量来提高生产率。这种生产模式，分配任务到个人来平衡生产线，基于舍尔的研究（1995） 。然而，他的生产系统被证实缺乏灵活性。在这种生产线中，工人的个人速度会使生产线存在不平衡，最慢的工人拖延了整条生产线的速度。因此，这条生产线的生产率也就同样的降低了。为了解决这个问题，诞生了“生产线自身平衡” 。至少有两个商业案例已经采取这种生产方式：服装制造以及分销仓储。在这种类型的生产线中，每个工人被动态的分配任务。当最后一个工人完成一项操作，他/她将走回来，接手他/她前一位操作者之
3、后的操作，谁在完成了手上的操作，就将走回来，完成他/她前一位操作者之后的操作，以此类推，直到第一个工人走回来开始一项新操作。这样由于速度快的工人可以做更多的操作，速度慢的工人被分配较少任务，他们互相到达平衡。在大规模生产中，如果工人按照工序合理排布在这种生产线中，生产速度会变得更加快（巴舍尔迪&爱森斯坦，1996） 。此外，三个工人的生产线操作通过仿真，同样的也可建立在其他限制条件上。不过，在条件极为苛刻情况下，有必要进行进一步的研究，在三个或者更多工人操作的生产线中寻求最大的生产速度。原因在于，生产中任何一个员工可能接手比较特殊的操作或者领导要求他操作特定的任务，导致工人不再按照由快到慢顺序
4、合理排列。在本论文中，我们研究了一种在其他少有的限制条件，同样可以达到自身平衡作用的生产线，而且该生产线具有分析生产条件以及初始工位对生产所带来影响的特点。因此，我们在研究结果基础上设计了一种生产线自身平衡的方法。2. 生产线在本节中，我们给出一个假设，并示例工人的操作。2.1.案例假设我们例举以下生产线。1. 该生产线从事一种产品的生产。每个产品由 n 个工人组成的生产线来生产。2. 每个工人只对产品做一种操作，按顺序他们排布在生产线上。工人依据工序从第一位到第 n 位排在生产线上，就像流水线生产车间一样，以恒定的速度进行生产。换句话说，每个工人匀速前行操作，他们无法通过下游工人。这个假设不
5、同于巴索儿和爱森斯坦（1996）所提出的。我们认为，工人是在生产线中进行前行。这个假设类似于现实中快餐产业中的现象。在人少的时候，该生产线类似于排队的人在前行移动着接近收银员。但是，结果几乎与巴舍尔迪和爱森斯坦（1996）研究结果相同。3. 一旦最后一个工人完成前一项操作的同时，零件由工人 n 传到 n-1 的操作工位，被接手操作。然后，零件由工人 n-1 传到 n-2 操作工位，以此类推。同样，所有的工人步行回到他们前一道工序处接手下一项操作。所需的来回走动时间被自然忽略。4. 工位上的工人 i，他/她开始的操作是由工人 Xi 给予（图 1） 。该操作被定义为在 i 和Xi 间的迭代操作，工
6、人 Xi，他/她开始的操作是由工人 Xi-1 给予。图.1.生产线和 n 位工人排布2.2. 封闭式当工人不是按最慢到最快排序，速度慢的工人可能会降低生产速度，阻止了速度快的工人的操作，这种现象被称作阻塞。当阻塞发生时，速度快的工人和速度慢的工人处在相同的生产水平，直到最后一个工人完成操作。在此条件下，工人的操作进度不会统一到同一水平，会发生经常性阻塞，导致生产率下降。同样也有证明，虽然所有的工人操作速度统一到最慢工人的操作速度，但这也叫阻塞。例如，两个操作工，快操作者紧随慢操作者进行操作。就有两种情况存在着：一种阻塞是由一名工人的初始工位造成；而另外一个阻塞是因为一位工人的操作速度。前一种虽
7、然收敛条件符合，阻塞依然会因为工人的初始位置造成。后者意味着，阻塞的发生是因为工人的操作速度不平衡。2.3. 自平衡和衔接事实证明，当工人以最慢到最快排序，他们将维持平衡（巴塞蒂和爱森斯坦，1996）以及他们的操作速度将被收敛到一个特殊的操作点。工人 i 的操作速度收敛点定义为X*i，如下表现为工人的操作速度比例：在此条件下，生产速度可以计算为每个工人的速度 Vi 之和（i=1,2,3n） ，如下（巴索尔和爱森斯坦，1996）：其他自身平衡条件没有在他们的工作中提及，他们描述了三个工人的情况。不过，只是通过计算进行了模拟。2.4. 行为和模型公式图 2 显示了三个工人的操作时间。在图 2 中，水平轴代表了工人的操作位置，垂直轴代表时间。在水平轴 0 表示开始，1 表示位置结束。由于每个工人通过移动到他/她的下游来改变工作位置，对角线可以代表正在工作工人的工作速度。此外，来回走动和工作衔接时间被忽略，用直线代表工人来回走动和衔接操作时间。当 3 号工人在工位 1 上完成了一项操作，他/她走向 2 号工人衔接下一项工作,如图.2.所示。同时，2 号工人走向 1 号工人衔接下一项工作。然后 1 号工人走回源头开始新的项目。图.2.三个工人时间表示例
