汽车装配线平衡方法的研究及其应用

沙俊汀++张宇

摘 要：本文从概述汽车装配线平衡出发，分析了汽车装配线平衡优化的价值和意义，重点探讨了主要的汽车装配线平衡方法，以期对汽车装配线平衡方法的研究及其应用提供一定的借鉴。

关键词：汽车装配线；平衡方法；应用

随着社会经济和科学技术的迅猛发展，汽车产业作为制造业中的典型产业，其发展水平通常是整个制造行业乃至整个国家工业综合实力的代表。各大汽车厂商之间的竞争也日趋激烈，在这个局面下，如何提升汽车的生产质量和效率已经成为其市场竞争能力的主要研究对象。在这个背景下，研究汽车装配线平衡方法的研究及其应用的诸多问题，具有重要的现实意义。

一、汽车装配线平衡概述

装配线的平衡问题，实质上就是力图将所要装配的任务尽可能均衡地分配到一定数量的工作站上，实现让装配线上的每个工作站都处于繁忙状态的同时，保持秩序和装配质量，尽量避免出现工作站空余的现象，以促使汽车装配线的高效率运行，提升工作效率，最终实现经济效益和社会效益的提升。除此之外，在进行各项任务分配时，工作人员必须做到装配工艺所决定的所有任务之间的先后关系的满足，因为这些任务之间存在着次序上的互相约束关系。这也给装配线的平衡问题带来更多的复杂因素。

装配线的平衡问题中，具体可以分为以下三大类。首先，是在既定的生产节拍下，也就是装配线上出来成品的时间间隔大致保持相同的情况下，在满足作业元素的优先关系和具体的生产线规划约束的前提下，对得到的所需的最少工位数进行优化。当然，这类问题主要适合的装配线平衡分析是有具体产量规划目标的汽车装配线。其次，是给定工位数，也就是给定装配工人在装配线上的工作位置的条件下，在满足作业元素的优先关系和具体的生产线规划约束的前提下，对所需要的最小装配线生产节拍进行优化，这类问题主要解决对旧产品的装配线进行改造或者受到厂房的空间限制的情况下，实现的汽车装配线平衡优化。最后，随着汽车装配线平衡优化研究的不断深入和发展，社会经济和科学技术高度发展的背景下，以人为本观念的越来越渗透，一个新的汽车装配线平衡优化问题目标出现，那就是工位的作业任务均衡分配问题。

二、汽车装配线平衡优化的价值和意义

汽车装配线的平衡问题会对装配线的效率产生直接的影响，也会对汽车产成品的质量产生影响。在工作人员进行合理的作业编排和科学管理的基础上，能对装配线上的各个工作站的负荷进行均衡，促使装配线能达到平衡、均匀和流畅的状态，实现减小生产线节拍和工位数、降低生产线投资、提升物流效率、消除工位瓶颈、提升产成品质量、提升生产资源的综合配置效率，进而实现净利润提升的作用。同时，实现汽车装配线平衡优化，能给予工人适当的公平感，实现雇员关系的改善，形成良性竞争，调动工人参与团体合作的积极性，进而实现生产效率的提升。

从我国目前的汽车装配线平衡优化实践来看，装配线的平衡率处于较低水平，装配线中各个工作站的作业时间不均衡，造成劳动力和设备生产能力的严重浪费。所以，对汽车装配线平衡方法进行深入研究，对于降低生产成本、提升生产效率、有效配置资源、缓和资源缺乏问题具有重要的意义和价值。

三、主要的汽车装配线平衡方法

（一）利用DELMIA系统分析装配工艺

在进行汽车装配线平衡优化的过程中，工作人员首先应该进行作业元素之间的先后约束关系分析，进行次序的排列和选择。这就需要通过装配工艺的分析来解决。DELMIA是达索公司开发的一套基于“数字化工厂”概念的软件，设计目的是争取实现对生产过程中的工艺信息开展协调、统一的管理。

（二）利用遗传算珠法进行汽车装配线平衡优化

遗传算法是对达尔文生物进化论中关于自然选择和遗传学机理内容的生物进化过程进行模拟的一种模型，从本质上说，它是一种利用自然进化过程的模拟，来进行最优解的方法搜索的方法。近些年来，遗传算珠法被广泛应用于组合优化、自适应控制和西安好处理等研究领域，并且取得了一系列的研究成果。其中，因为遗传算珠法在解决组合优化问题方面有着不可忽视的巨大优势，所以可以被援引到汽车装配线平衡问题的解决中。

遗传算珠方法因为具备以下几个优势，所以在汽车装配线平衡工作中能发挥重要的作用。首先，因为这种方法能够从群体开始搜索，进行各个个体之间的比较，所以具备潜在的并行性，搜索的覆盖面广、效率较高。其次，这种办法能够对群体中的多个个体进行同时处理，能对汽车装配线平衡过程中的多个解进行评估工作，能显著增加局部最优解的概率。再次，这种方法具有很强的鲁棒性，也就是说，解的质量对搜索过程和问题的复杂程度的依赖性并不高。最后，因为这种方法下，约束条件处理更加方便简洁，可以帮助汽车装配线平衡设计中可能发生的各个因素。

但是，虽然遗传算珠法在进行汽车装配线平衡方法研究中有着如此多的优势，但是因为在迭代时采用概率机制，具有很强的随机性，所以，全局最优的结果也不一定能实现。

四、总结

对于汽车装配线平衡问题进行充分的分析，是各类汽车正式量产之前需要开展的重要的研究工作。因为它不仅影响着各类汽车装配的质量，而且对装配线的布局以及运行效率发挥着重要的作用。本文中提到的两种方法在汽车装配线平衡分析方面有着巨大的优势，在研究实践中也取得了相当的研究成果，但是其方法本身和与汽车装配线的平衡问题之间的契合方面仍然存在着不少问题，需要进行更进一步的优化工作，这就需要从业人员进一步的努力。

参考文献：

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