图1 总装车间布置

总装车间混线生产是目前主机厂普遍采用的生产方式，由于不同车型装配总工时不同，易造成生产线上不同工位工作负荷不均衡的现象。为此，本文研究并探讨了如何通过工位工时平衡和优化生产排序实现生产线平衡，提高单位时间内的生产效率。

存在的问题

在多品种混线生产的汽车装配车间，人们时常会发现，在装配流水线上有的装配工正忙于装配，而有的装配工已提前结束装配，处于空闲状态。这一现象正是由于多品种混线生产统筹安排不合理造成的。假设总装车间每班次有 350名装配工，2班生产，1年工作251 天，若每人每天因为生产不平顺有10min的空闲状态，则1年浪费的总工时约29283.3人·h（350×2×251×10/60）,按照单车装配总工时6.2h计算，相当于少生产接近5000辆车（29283.3/6.2=4723），所以解决该问题具有明显的经济效益。

不平衡原因分析

造成不平衡现象的原因很多，归结起来可以分为以下几个方面：

1.单个工位超负荷

部分工位在工艺设计阶段分析不充分，造成总的工作工时超过了生产线的节拍，而工人要完成操作内容，必然要拉下生产急停，造成生产线停滞。

图2 总装车间“L”型布置图

2.生产排序不合理

如图1布置的总装车间，生产线节拍是52s，途胜车型在内饰007R工位的装配工时是46s，伊兰特车型在该工位的装配工时是36s，如果在排序的时候不注意合理间隔排序，比如连续排产途胜车型会造成工人在某段时间内特别繁忙，而连续排产伊兰特会造成某段时间内又相对轻闲。

3.产品配比的变化

对于柔性生产而言，为了顺应市场的需求，产量和产品的配比是不断变化的，因而从平均的角度看，原来平衡的各工位可能在产量和产品配比发生改变之后出现不平衡的现象。

图3  工位工时的计算

4.现场布置的改变

操作工在进行操作的时候，其操作时间由两部分时间组成：一是所谓创造价值的时间，即生产性时间或称增值时间；二是不创造价值的时间，如等待时间、走动时间等。工作现场的布置对于不增值时间的影响是很大的，如料箱、料架的放置位置，工装设备工具的放置位置等，都会对操作工的走动路线、操作动作造成影响。如果现场的布置加以改进，就有可能减少不增值时间，从而使得原来不平衡的生产线恢复平衡。

不平衡的解决方案

在此，以调研北京现代一工厂混线生产为例，提出解决方案。

1.车间平面布置

现代总装车间形状呈“L”形布置（见图2）。车间内共设有内饰线、底盘线、最终线和OK线等主生产线以及车门分装线、检测线等。

2.生产车型及配比

北京现代一厂总装车间现主要混线生产4种车型，分别是伊兰特、途胜、SONATA以及雅绅特。2010 年上半年统计4种车型的预测产量配比如表1所示，但每天实际车型配比会在这个预测值上下波动。               

（1）工位节距（FPS），是工位起点和终点之间的距离，即前一辆车和下一辆车的间隔距离。在现代总装车间为固定值，只是不同工段的工位节距不相同。

（2）工位工时： TW＝Σq ×T，其中：q—混线生产时某一车型的投入生产的百分率，T—某一车型在工位上所需装配的操作工序工时之和。例如：生产A、B、C和D共4种车型，在某工位的装配时间分别为41s、40s、43s和38s。4种车型的生产比例47:16:25:12，即：A为47%，B为16%，C为25%，D为12%，则：TW＝47%×41＋16%×40＋25％×43＋12%×38＝40.73s。

在进行工位分配时，应尽量让各车型的工时T接近流水线的节拍R。由于各车型之间的装配零部件不同，装配的工序也可能都不一样，要让每一个工位都做到这一点往往很难，甚至是不可能的。实际工作中即根据各车型的生产比例算出工位工时TW，让工位工时TW接近流水线节拍R。这样虽然有的车型的工位工时会略高于流水线节拍，有的车型的工位工时会略低于流水线节拍，但只要TW接近流水线的节拍R，就能基本保证操作工既能满负荷工作，又不会影响流水线的节奏。

3.各车型工位工时T平衡的实现

要实现生产线的平衡，首先应尽量使各个车型的工位工时T尽量接近生产线的节拍R。比较先进的汽车主机厂已经有完整的工时库，在已定的装配线上，一般情况下工人取一个螺栓的标准时间是多少，工人打紧一个螺栓的标准时间是多少，工人装配一个安全带的标准时间是多少，都由标准库里已经测算好的工时给予参考，计算出每个工位操作工的实际工时。如图3所示，计算出每个工位的工时后，我们再将工位的操作内容调整，使工位的工时调整为接近流水线节拍，见表2。但是，不是每个工位的操作内容都可以分解，我们在工艺设计的时候就应该考虑这些关键点，将它们安排为两个工位操作。

4.生产排序解决线不平衡问题

前面提到了单个工位工时平衡的解决，在绝大多数的工位都是可以做到的，但是，由于整车零件的装配工时是离散分布的，不大可能存在一种所有工位工时相等的作业分配方案。另外，由于对设备的要求不同和部分作业之间的不相容，把一些作业分配到同一个工位是不可行的。此外，不同作业之间可能存在技术上的顺序约束关系，有些作业必须在某些其他作业完成后才能进行，例如装配汽车内饰板，必须先安装完毕车身线束，而不能相反。这些因素都造成了装配线上不是所有的作业内容都可以随意分配。

混线生产时，由于各车型的级别不同，装配内容不完全相同，各车型的总工时不同，造成同一工位各车型的装配工时不同，从而某些工位在装配途胜的时候作业堆积，而同一工位装配伊兰特、雅绅特和索纳塔的时候工时又流失的现象。北京现代的生产节拍大概是52s，若连续排产途胜车型，将导致009工位操作工来不及装配，成为瓶颈，导致生产线较大停滞，见表3。

通过合理的生产排序，例如以伊兰特、索纳塔、途胜和雅绅特一组循环的排序方式生产，利用前面车型节省下来的工时操作后面车型的内容，如表3中的009工位，途胜就可以借用前面索纳塔和后面雅绅特节约的时间来弥补该工位的超时。

结语

本文首先介绍了混线生产中产生的工作负荷不均匀现象，即“工作超负荷”和“工作闲置”。通过对北京现代一工厂总装车间混线生产情况的调研分析得出，通过工艺设计阶段均衡工位工时，以及投产阶段优化生产排序，可以解决“工作超负荷”和“工作闲置”情况，实现生产的“平顺化”。