如何在精益制造中掌握线平衡？AI 驱动的成功案例

21 October 2024

什么是生产线平衡（Line Balancing）？

生产线平衡（Line Balancing）是一种优化生产的策略方法，确保生产线中的每个工作站都能与节拍时间（Takt Time）保持同步——这是根据客户需求，产品需要生产的速率。

线平衡的目标是让操作人员、机器的工作时间同步，减少空闲期，缩短等待时间，并消除瓶颈。当一条生产线是平衡的时候，可以减少运营中的低效率、提高生产力，这让线平衡成为达到精益制造的一项关键要素。

生产线平衡在精益制造中扮演着关键角色，帮助消除浪费，并最大限度地提高效率。缺乏适当的平衡会导致生产线中断，进而产生瓶颈、不必要的等待时间和过多的库存积压。这些低效情形恐会导致更高的成本、更低的生产力和更长的交货时间，最终影响企业利润与客户满意度。

在工厂中实施生产线平衡，可以带来以下多个好处：

防止瓶颈：

平衡的生产线能够保持稳定的工作流程，减少因工作站过载引起的延迟，确保更顺畅的运作。

减少等待浪费：

生产线平衡最小化了机器和操作人员的空闲时间，确保资源得到有效利用，并排除不必要的停机时间。

降低库存浪费：

平衡的生产线有助于减少过多的库存和在制品，释放资金并使生产更紧密地与实际需求对接。

有效满足客户需求：

通过保持生产线平衡，制造商可以及时满足客户需求，缩短交货时间，提高总体满意度。

增加灵活性：

一个平衡良好的生产线，是工厂能快速应对需求变化的基础前提，确保生产能高效地适应多变的生产环境。

提高利润率：

通过优化劳动力和设备的使用，生产线平衡降低运营成本，提高生产力和盈利能力，同时最小化浪费。

实现生产线平衡的步骤

要实现有效的生产线平衡，需采取有条理的方法。按照以下步骤，来实施生产线平衡：

1. 计算节拍时间（Takt Time）：

透过将可用工作时间除以客户需求，来确定节拍时间，这是评估生产线性能的基准。

阅读更多: 时间和动作研究（Time and Motion Study）

2. 进行时间研究：

使用人工方法或物联网设备，来测量每个任务所需的时间。这些数据可提供任务时长变化的见解，并帮助识别发生不平衡的位置。

这张图片展示了一个典型的线平衡案例，包含六个工作站（I 到 VI），以及各站的任务顺序及其执行时间（以秒为单位）。箭头表示任务的流程，橘色圆圈则标示出瓶颈——即耗时较长的任务（8 秒和 7 秒）。

3. 识别瓶颈和过剩产能：

分析产线的时间研究数据，来发现超过节拍时间的瓶颈站点，以及过快完成任务的过剩产能区域。

4. 重新分配资源：

一旦发现低效率现象，重新分配任务和资源，平衡整条生产线的工作负荷。考虑任务的先后顺序，确保工人和机器得到充分利用。

5. 实施持续改进：

精益技术如 5S、防错防呆（Poka-yoke） 和可视化管理，有助于进一步减少变异，并在长期内保持生产线平衡。

AI 视觉技术如何提升生产线平衡？

AI 和数字化工具已经通过实现即时检视、数据分析和自动调整，彻底改变了生产线平衡的实施方式。AI 视觉系统是这项创新技术的前沿，为制造商提供了一种更精确且高效保持线平衡的解决方案。

AI 视觉拥有人工传统方法无法企及的特性，AI 视觉有办法全时段检视作业，并且提供可操作的见解，允许制造商即时优化生产流程。

下面列出 AI 视觉可以帮助在生产车间提升线平衡的具体方式：

即时数据收集：

AI 视觉系统搜集并分析来自生产车间的实时数据。由摄影机或各式感测器检视每个工作站，跟踪任务进展、操作人员的动作以及机器的性能。

 

立即识别瓶颈：

AI 视觉可以检测特定工作站的低效或减速现象，当瓶颈发生时立即识别，方便管理者及时干预，以重新平衡生产线，保持产线顺畅运行。

动态调节任务：

AI 视觉技术使得动态分配资源成为可能。好比说今天有个工作站过载，而另一个有过剩产能，系统可以立即建议分配新任务和工人，确保整条生产线的工作负荷是平衡的。

工作站行为追踪：

AI 视觉系统检视每个工作站的活动与运行状况，纪录延迟、低效或不一致的情况。这些数据提供了对工作流程的深入洞察，帮助针对性的优化改进，确保整条生产线运作更加顺畅。

提高灵活性：

AI 视觉使制造商能够迅速应对需求变化或突发问题。该系统能够适应波动的节拍时间，确保生产线在客户需求或生产计划变更时保持平衡。

 

案例研究：AI 视觉提升生产线平衡的实际应用

东南亚的一家 EMS 工厂因为缺乏持续的生产检视，迟迟无法实现有效的生产线平衡。厂内的作业员经常离开工作站，去补充材料或是移除有缺陷的产品，造成生产中断和低效的工作流程。

由于缺乏长期的生产数据，工厂难以评估工作站效率，优化人力和资源分配就变得非常困难。

导入 AI 视觉系统后，该工厂获得即时数据和影像，了解生产状态。AI 视觉系统识别出了几个先前被忽略的关键问题：

• 操作人员提前离开工作站，尤其是在预定休息时间前的 15-20 分钟，导致该时段的生产力下降。
• 螺栓锁紧工具经常发生故障，造成操作人员得重复操作，甚至是暂停组装来呼叫技术人员进行维修。
• 操作人员离开工作站，以便进行物料补充或移除有缺陷的产品，干扰了原有的工作流程。
• 来自前一站的产品状况不一，导致当站的调整时间增加。
• 等待来自前一站的在制品（WIP），造成了接近 20% 的空闲时间。

AI 视觉让生产线平衡更容易

要达到稳定高效的生产流程与持续优化，生产线平衡是必不可少的，而 AI 视觉技术为此提供了强大的支持。PowerArena 的 HOP 行为分析系统（Human Operation Platform） 利用 AI 视觉来理解生产线上的人员行为，准确捕捉周期时间（cycle time），并即时识别瓶颈。通过可视化生产操作，和追踪作业行为表现，HOP 为制造商提供重要见解，让管理者得以动态地重新分配任务、消除低效率肇因，并维持最佳的工作流程。这些能力不仅能实现生产线的良好平衡，还能减少浪费，持续提升生产力。

在当今竞争激烈的制造环境中，采用 AI 驱动的解决方案能确保敏捷的运营，提供即时、透明化和可操作的洞察。优化您的生产线平衡，就透过 AI 视觉。立即联系我们，预约 PowerArena AI 视觉的 demo，升级您的生产流程。