基于Flexsim的汽车换档器生产线精益管理

基于Flexsim的汽车换档器生产线精益管理

孙晨曦于浩刘设张新敏

沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870

摘要：本文基于Flexsim对汽车换档器生产线进行研究，以某公司的实际汽车换档器生产线为研究对象，建立三维立体仿真模型。通过对于生产线模型的仿真运行分析，找到生产线上的瓶颈所在之处，而后根据仿真进行改善、优化以及仿真运行。通过对改善后的仿真运行情况进行数据收集并分析，对改善的方案进行系统评价，验证方案的可行性。

关键词：生产排序；生产线优化；精益生产；Flexsim仿真；系统评价

随着生产线上生产能力的提高，客户对产品提出了个性化的需求，许多生产线正在由刚性制造模式转向柔性生产模式。不同种类的客户提出的不同的需求，对生产线的柔性制造与精益生产提出了一定的要求。当生产线上产品种类逐渐增多，其生产任务也会从单一的产品变为多种类型产品，其生产线上的生产问题便会逐渐凸显出来，导致生产任务混淆以致整条生产线生产混乱，高效的生产安排显得尤为重要。对于换档器生产线的生产进行模拟仿真成为对于生产线管理的高效、廉价且较为准确的解决方案。通过对汽车换档器混流生产线的建模、模拟、仿真分析，对生产线上的生产进行分析，合理的分配生产线上的生产任务，使生产线上的产能得到充分地利用，以达到生产平衡、生产效率最高的目的。

一、生产线的现状

该生产线对汽车自动换档器进行生产，该生产线出现生产不平衡的现象，经常临近交付期限未能达到预定的生产目标、生产效率低，过程中在制品库存较高，企业在制品占用资金较为严重。因此，合理的生产计划，满足产品的市场需求尤为重要。基于Flexsim对改善前后的生产线状态进行仿真、分析，找到生产线存在的问题，并对改善后的生产线进行系统评价。

二、应用Flexsim进行建模与仿真

建立Flexsim模型首先需要对其生产线进行深入的调查，对其作业时间、生产节拍以及周程等参数进行详细测定。通过收集到的数据建立准确合理的仿真模型，并根据仿真运行的结果进行系统的分析，从生产节拍与库存的角度进行分析，以生产平衡为目标，达到各个设备使用率的最大化，减少在制品的积压，使生产线上的物流通畅。

对已建立仿真模型进行运行，通过收集到的数据进行模拟运行，观测到研究对象的运行情况与目标进行比对，调整模型至符合生产现状。而后对输出的结果进行分析，对原有的生产方案进行评价指出原方案存在的的问题，对产生的问题进行分析。通过分析的结果调整生产线的设施布置及参数设定，使生产线生产平衡生产更加合理。

最后对调整参数后的方案进行验证并重新运行仿真模型并对仿真结果进行评价，对方案的可行性进行探究，验证改善后的方案与仿真目标的差异性。

（1）生产过程简述

换档器装配线具有以下特点：在一定时间内按照生产计划组织生产；在不同工位上对换档器进行不同的零件装配，其作业时间、装配工艺也有所不同；在同一条流水线上需对换档器的多个部件同时进行装配。

换档器装配工艺生产路线如图1所示

首先，对生产线上的生产能力进行调查。生产线可以分为以下步骤：1.装配手柄2.装配电子线束总成3.装配压块4.装配滑动块O型圈销钉5.装配主支架组件及O型圈6.程序刷新及检测7.PCB板及线束安装8.PCB保护盖安装9.拉索支架组件安装10.上料11.自动注油12.装配电子线束组件13.装配子弹头组件14.自动检测15.自动螺钉装配16.安装顶盖左舵17.安装底座组件18.装配换挡器总成19.末端检测。

对生产线上的各个工序时间进行测定测得工序时间如表1所示

图1换档器装配工艺生产路线图

表1换档器装配工艺流程程序图

该汽车换档器生产线共有19个工位以及19名装配人员对其进行装配。其中，半成品通过传送带在各工序之间进行运输，在装配结束后经由RFID射频识别标签扫描后运送至下一工序进行装配。

（2）仿真模型的建立、仿真及分析

根据生产线上的工位对该汽车换档器生产线建立三维立体模型，并根据其生产情况对模型中的各个控件参数进行设定。在该生产线上共有19个工位。其中，1-5工序、6-8工序以及10-11工序为并行生产，可将其合并为一道工序。由此可以得到生产线的生产节拍为60s/个。

对该生产线的模型进行仿真运行可以看到，在2-3工序、13-14工序以及17-18工序出现了物流阻塞，在制品积压的问题。

图2Flexsim对换挡器生产线建模

对这两道工序进行分析，由于生产加工时间较长，导致了第4、第13和第18道工序发生了在制品积压严重，降低了整条流水线的生产节拍，并产生了在制品库存的浪费。对整条生产线的生产工艺进行统计，这三道工序所需要的时间远远高于其他工序所需要的的平均时间33.75s，并且在对仿真的结果进行观察，可以发现这三道工序的使用率较低，缺少人员时间比例较大。

由于这三道工序的加工时间较长，相较于其它工位，其加工时间为平均时间1.48-1.78倍。可以采取增加工位的办法来提高这三道工序的加工效率。通过计算得到改善后的各项数据，其生产线的生产节拍由原来的60s/个变为改善后的43s/个，其生产效率提升了28.3%。随着生产节拍的变化整条生产线上的在制品库存流动占用量也减少为原来的54.1%，相较于改善前，该生产线由于在制品产生的库存浪费大大减少，降低了企业由于库存产生的一系列费用，同时，使生产线同期化程度更高，达到了精益生产的目的。

图3Flexsim对换挡器生产线进行仿真

三、结论

应用Flexsim对生产线进行建模、仿真，可以直观的看到生产线上存在的各类问题。通过对装配线上工位的调整，实现了生产线的同期化，使得由于各个工位由于生产节拍相差过大导致的在制品库存流动占用量得以降低，实现了整条换档器装配线效率的提高，对于企业中存在的等待时间的浪费以及库存产生的浪费进行了很好的消除，达到了精益生产中降低库存，提高生产效率的目标。通过对作业时间的测定，确定生产线模型中的多个参数使得模型更好的符合真实的生产状况，有利于管理者对仿真结果进行准确分析采取正确的决策对生产线进行改善。同时，相较于传统的改善，应用Flexsim对生产线进行仿真可以更好地了解到生产线改善后的效果，避免了方案实施后存在的无法及时发现的问题。采用精益生产的思想对仿真后的生产线进行改善，为生产线的监管与改善提供了更加有效更具有可行性新思路。

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作者简介：

孙晨曦（1996-），男，辽宁沈阳人，沈阳工业大学机械工程学院，学生。