摘要：生产中存在多种随机因素影响了混流装配线平衡的效果，且这些因素难以用数学模型精确描述和求解。论文对影响混流装配线平衡的多种随机因素进行了分析；在Arena平台上对随机型混流装配线进行仿真建模，在虚拟装配环境中利用仿真实验研究随机因素对混流装配线平衡的影响；在实证研究中利用仿真结果修正了确定型模型求解的平衡方案，验证了仿真模型的有效性。论文为解决随机型混流装配线平衡问题提供了可行的方法。

关键词：混流装配线平衡；随机因素；Arena仿真模型

1引言

在精益生产模式下，混流装配线由于其自身的优势得到了广泛的应用，混流装配线设计和应用要解决的首要问题就是混流装配线的平衡问题（Mixed-ModelAssembly Line Balancing Problem，简称MMALB问题），目前有多位学者对此进行了深入的研究，如Bard^[1]、Miltenburg^[2,3]、皮兴忠^[4]、王芸凤^[5]、宋华明^[6]、卫东^[7]等，这些研究大多数是基于虚拟优先次序图进行的，首先把几个不同产品的装配任务优先次序图整合成一个虚拟优先次序图，将混合装配线等效为单品种装配线平衡问题，构建数学模型和算法来寻求最优解。这些研究都没有考虑生产中存在的多种随机因素对平衡方案的影响，目前仅有几位学者对随机型装配线平衡问题进行了初步研究，如于兆勤^[8]、张赋杰^[9]等，一般采用数学建模和仿真结合的方法来验证某种随机因素的影响。

目前对随机混流型装配线设计问题的研究还不够深入，本文将引入随机因素，建立Arena仿真模型来分析、修正确定型平衡方案的结果，补充对MMALB问题建模和分析的不足。

2 随机因素对MMALB的影响

   在实际生产中存在的多种随机性因素严重影响了装配线运行效率，造成装配线不平衡、在制品增多、生产周期延长、产品质量不稳定、负荷平衡率低下等问题，从而难以达到按照确定型模型求解平衡方案的理论效果。这些随机因素主要包括一下几个方面：

（1）作业时间。确定型模型中假设作业时间是常量，但在实际操作中，作业时间受到作业者的熟练程度、疲劳程度、心理因素、工作环境、物料供应状况等影响，是一个随机变量。当作业时间出现波动时，将会导致装配线出现在制品增多、阻塞或者人员、设备闲置等现象。

（2）产品的市场需求与投产序列。混流装配线上各种产品的投产序列会随着市场对产品需求量的变化而变化，并导致各工作站内的作业量也会发生变化，从而直接影响到混流装配线的平衡。混流装配线投产序列的随机性难以用数学模型表述，且一般不属于标准的概率分布，因此需要借助仿真实验来模拟不同投产序列情况下的装配运行状况，建立不同投产序列下的平衡方案以快速应对多变的市场需求。

（3）设备故障。频繁发生的设备故障将会造成等待、停线、在制品增多、延迟交货等问题，但在确定型模型中并没有考虑装配线平衡造成的这些负面影响。通过对设备的全员维护，包括进行定期点检、预防保全、事后保全和改良保全，可以显著改进设备性能，减少设备故障的随机性对装配线平衡的影响。

（4）物料配送。及时准确的物料配送是保证装配线正常生产的前提条件，目前一般的物料供应方式都是巡检员根据现场物料情况凭经验进行配送调度，存在很大不确定性，容易发生由于物料配送不及时、物料差错引起的停工待料、装配错误等问题，降低了装配线的平衡率。

（5）不良品。不良品的产生会造成后工序的空闲、零件装配错误等问题，如果需要返工还会造成当前和上道工序的阻塞，直接影响装配线的平衡。工作站上不良品的产生规律可以通过数据采集和分析得到，然后在仿真实验中模拟不良品的产生及其处理方式（一般包括降级、返工和报废三种不良品）对装配线平衡的影响，在改进产品质量同时提升装配线效率。

3 随机型MMALB问题Arena仿真模型

可见，生产中存在多种随机因素影响了装配线的平衡效果，且这些因素难以用数学模型精确描述和求解。因此利用离散系统仿真实验法，在Arena仿真环境下，构建了考虑作业时间、投产序列、机器故障和不良品等随机因素的混流装配线仿真模型，如图1和图2所示。