仇炤君
(河海大学 商学院 江苏南京 210098)
摘要：针对制造企业流水线效率提升问题，文章在不考虑品质、设备、物流等异常损失下，从流水线自身设计方面讨论，基于仿真技术分析流水线的瓶颈工时、非瓶颈工时、工时波动、工位间缓冲各因素对流水线效率是否产生影响，并为产线管理提供参考优化参考依据。
关键字：仿真；生产效率；瓶颈；缓冲
1.研究背景
在市场竞争环境日益激烈的生产效率已成为生产管理者的关注焦点。在相同的投入下产生最大的收益是制造业管理者不断追求。流水线生产是大批量生产企业主流的线体驱动模式，生产管理通常以瓶颈工时制定流水线产能，但即使在没有任何明显异常的情况下，实际效率往往低于瓶颈工时制约的效率，这种效率管理模式下其不明显的产出损失成因成为了管理者重要考量因素，国内外多数学者研究流水线中瓶颈损失、设备故障损失、换型损失等，而较少研究因线体结构导致的效率的损失的影响因素。
本文以机床式或皮带流水线作为研究对象，将各岗位工时值修正成具有波动的工时值而非常量，探究岗位工时在波动下对效率产生的影响，在次基础上，探究了瓶颈岗位工时及波动、非瓶岗位颈工时及波动、岗位数、缓冲数及缓冲线速、岗位排布等对效率的影响，运用生产系统建模仿真工具对流水线进行仿真，客观地反映装配线的实际生产能力，为生产系统的平衡设计与改善提供相应的参考指标，使流水线能在最低成本、最优生产策略下进行有效的管理。
2.流水线效率影响因素
2.1 工时波动对效率的影响
流水线中，每个岗位必定存在波动，一个岗位的由于波动作业时间高于标准时间后，其偏差时间没有及时被下一个岗位所弥补，从而使得最终的实际效率小于标准效率。
2.1.1 瓶颈岗位工时波动对效率的影响
模拟仿真一条流水线，瓶颈岗位工时18s，加工时间服从正态分布，波动标准差σ为2，非瓶颈岗位工时均为15s，加工时间服从正态分布，波动标准差σ从0-7变化，每个工作站单件流生产，相邻工作站之间没有缓冲，流水线在瓶颈岗位不同波动值下的UPH输出如图2所示。瓶颈岗位波动值增加，流水线UPH降低，瓶颈岗位的波动值对流水线UPH有显著的影响。
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图2 UPH随瓶颈岗位波动值变化曲线
2.1.2 非瓶颈岗位波动值对效率的影响
模拟仿真一条流水线，瓶颈岗位工时18s，瓶颈工时波动2，非瓶颈岗位工时15s，非瓶颈岗位工时波动σ从0-2.5，流水线UPH随非瓶颈岗位波动值变化曲线如图3所示。在一定范围内，非瓶颈岗位波动值增加，流水线UPH降低。非瓶颈岗位的波动值对流水线UPH有显著的影响。
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图3 UPH随非瓶颈岗位波动值变化趋势
2.2 岗位工时对效率的影响
2.2.1 瓶颈工时对效率影响
由木桶效应可知，流水线产出受瓶颈影响。模拟仿真一条流水线，瓶颈波动2，非瓶颈工时15s，非瓶颈工时波动2，瓶颈由16s增加至23s，流水线UPH由198下降至178，瓶颈岗位的工时对流水线UPH有显著的影响。
2.2.2 非瓶颈工时对效率影响
岗位存在波动情况下，产线节拍不再受瓶颈工时一个因素影响，而是受所有岗位工时及波动的影响。模拟仿真一条流水线，瓶颈18s，瓶颈波动2，非瓶颈工时波动2。流水线非瓶颈工时从8变化至12趋势如图4所示，单样本T值检验，假设均值为200，获得P=0.137>0.05，接收原假设，即非瓶颈工时8至12的变化，UPH没有明显的差异、变化。但从2起，非瓶颈工时的增加对UPH产生了显著的影响，因此在一定条件下，非瓶颈工时也会对生产节拍有影响。条件一般是在非瓶颈岗位的工时及波动超越了瓶颈岗位的工时及波动的条件下，此影响没有在后段流水线中消除，从而使得最终产出产生因非瓶颈岗位而带来的影响。
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图4 UPH随非瓶颈岗位工时变化趋势
2.3 岗位数对效率的影响
模拟仿真一条流水线有多个岗位，岗位工时均为15s，波动2，每个工作站单件流生产，相邻工作站之间没有在制品，改变岗位数量，流水线岗位数由1变化至28，UPH由240降低至205。岗位数量增加时，流水线UPH降低，流水线岗位数量对流水线UPH有显著的影响。
2.4 缓冲对效率的影响
缓冲在流水线设计中是一个重点考量因素，缓冲能够缓解因异常带来的产量损失，同时也能缓解因波动而导致的工时瞬间增加。
2.4.1 缓冲数对效率的影响
仿真流水线有7个岗位，岗位工时均为15s，波动为2，每个工作站单件流生产，相邻岗位之间缓冲数从0-10变化，流水线UPH随缓冲数变化趋势图如图5所示，当流水线各个岗位没有缓冲在制品时，生产系统的UPH为210，当各岗位前缓冲数增加时，UPH稳定提升至238。随着缓冲的增加，流水线的UPH提升，缓冲数对流水线的UPH有显著的影响。
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图5流水线UPH随缓冲数变化趋势图
2.4.2 缓冲线速对效率的影响
仿真流水线有7个岗位，岗位工时均为15s，波动为2，每个工作站单件流生产，相邻岗位之间缓冲数线速从0.01-0.05m/s变化，流水线UPH由58提升至233，缓冲线速对流水线UPH有显著的影响。
3.流水线效率影响因素占比分析
A公司是一家制动系统车间，以其基础数据把所有岗位工时、波动、缓冲的累加值作为参数值，不断改变各影响因素参数值获取及UPH形成嵌套数据，使用方差分析工具计算各因素的方差分量，方差分量表示响应随因子变化的大小即因子对响应的贡献率，各因子的方差分量的排雷托图如图6所示。
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工时间的差异非常显著，它对效率总变异的贡献度达到50.9%，缓冲线速对效率变异贡献度最小。工时对UPH的影响程度最大，其次缓冲、波动、岗位数，缓冲区线速对UPH的影响程度最小。
流水线效率管控方向：1）降低岗位工时，按贡献度先后改善；2）降低岗位工时波动；3）增加岗位之间缓冲。
4 总结
流水先生产效率，并只是取决于瓶颈工时。本文逐一定性分析了工时波动的流水线中波动值、工时、岗位数、缓冲及岗位排布对效率存在显著影响。流水线效率提升需从多方向考虑。生产管理者需吸取传统的经验产线管理的优秀之处，建立科学的生产的管控及改善体系，在根本上提升效率。
参考文献
S公司生产管理流程精益化研究_刘宇
N公司装配生产线布局研究_杨如意
IE技术在提高B企业组装线生产效率方面的应用_韩鑫鑫