第9章生产流水线组织设计与平衡-工业工程.pptx

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第九章流水生的平衡线产组织设计与第一节流水生产的形式和特点第二节流水线的组织设计一、单一品种流水线的设计二、多品种可变流水线的组织设计第三节装配线平衡第四节生产平准化与混流生产组织木桶定律生平衡与产线一、何木桶定律为1.木桶定律一木桶盛水多少，不取于桶壁上最高的那木板，个并决块而恰恰取于桶壁上最短的那木板，一律我之决块这规们称为“木桶定律”。

2.木桶定律的三推个论A.只有桶壁上所有木板都足高够,木桶才能盛水满B.所有木板高出最低木板的部分是有意的没义,而且高出越多,浪就越大费C.提高木桶容量最有效的法就是法加高最低木板的高度办设前序改善瓶颈工序效瓶颈应:

是指子部流量的大小限制了倒水的水瓶颈时的不良影瓶颈响:

A.工序的先后系关,影后工序度会响续进:

B.工序的平行系，影品配套间关则会响产二、平衡改善法及注意事则项1.平衡改善法则-ECRS法则符号名称明说E取消Eliminate于不合理、多余的作或工序予取消对动给C合并Comebine于无法取消又是必要的，看是否可以合以对并到省、化的目的达时简R重排Rearrange取消、合后，可再根据经过并“何人”“何时”“何处”三提后行重排个问进S化简Simplify取消、合、重排后的必要工序，考能否经过并应虑采用最的方法或替代，以省人力和简单设备节时间以上ECRS法，具体可通下列片明生中如何用改善则过图来说产运：

作业时间作業改善工序12345作业时间工序23作改善业压缩分割移转行作，增加人并业员拆解去除作业时间1人作业2人作业工序12345作业时间工序12345作业时间工序12345作业时间工序12345作改善后合业并重排第一节、流水生产的形式和特点一、流水生产的发展过程现代流水生产起源于现代流水生产起源于19141914年年19201920年的福特制。

年的福特制。

福特制的主要内容：

福特制的主要内容：

1、在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本。

、在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本。

因而实施产品、零件的标准化、设备和工具的专用化以因而实施产品、零件的标准化、设备和工具的专用化以及工厂的专业化。

及工厂的专业化。

贯彻所谓的“单一产品原则”贯彻所谓的“单一产品原则”2、创造了流水线的生产方法，建立了传送带式的流、创造了流水线的生产方法，建立了传送带式的流水生产线。

水生产线。

二、流水线生产的特征和形式二、流水线生产的特征和形式1、定义：

流水线是指劳动对象按照一定的工艺、定义：

流水线是指劳动对象按照一定的工艺路线顺序的通过各个工作地，并按照统一的生路线顺序的通过各个工作地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。

产过程。

（将对象专业化和平行移动方式结合起来将对象专业化和平行移动方式结合起来）第一节、流水生产的形式和特点第一节、流水生产的形式和特点2、流水线具有以下特征：

、流水线具有以下特征：

1。

工作地的专业化程度高。

工作地的专业化程度高2。

具有明显的节奏性。

具有明显的节奏性3。

各工序的生产能力平衡或成比例。

各工序的生产能力平衡或成比例4。

产品按工艺路线单向移动。

产品按工艺路线单向移动5。

具有高度的连续性。

具有高度的连续性rstststmm22113。

流水线的分类：

。

流水线的分类：

1。

按生产对象的移动方式：

固定流水。

按生产对象的移动方式：

固定流水线和移动流水线线和移动流水线第一节、流水生产的形式和特点132第一节、流水生产的形式和特点2。

按生产对象的数目：

单一品种流水线。

按生产对象的数目：

单一品种流水线和多品种流水线和多品种流水线多品种流水线按产品的轮换方式：

可变流多品种流水线按产品的轮换方式：

可变流水线和混合流水线水线和混合流水线可变流水线：

可变流水线：

AAAAAABBBBCCCCCAAAAAABBBBAAAAAABBBBCCCCCAAAAAABBBB.混合流水线混合流水线:

AABCCAABCCAABCC:

AABCCAABCCAABCC.具体见下一页具体见下一页3。

流水线的分类：

。

流水线的分类：

混合流水线：

是一种实现多品种同时连续进行的流水作业生产方式。

与可变流水线不同的是它不是成批地生产完一种产品后再转向生产另一种产品，而是要组织各个品种相互交替生产，从而相间地出产各种产品。

-ABC-ABC-ABC-ABC-ABC-ABC

（1）可变流水线）可变流水线

（2）混合流水线）混合流水线时间时间3。

按连续程度：

连续流水线和间断流水线。

按连续程度：

连续流水线和间断流水线4。

按节奏性程度：

强制节拍流水线、自由节。

按节奏性程度：

强制节拍流水线、自由节拍流水线拍流水线5。

按机械化程度：

手工流水线、机械化流水。

按机械化程度：

手工流水线、机械化流水线和自动线线和自动线6。

按作业内容：

分装配流水线、加工流水线。

按作业内容：

分装配流水线、加工流水线第一节、流水生产的形式和特点3。

流水线的分类：

。

流水线的分类：

三、流水线的经济效益和缺点三、流水线的经济效益和缺点1。

流水线的经济效益。

流水线的经济效益1）.具有交高的经济效益具有交高的经济效益2）.缩短生产周期，加速资金流动周转缩短生产周期，加速资金流动周转3）.减少在制品量，降低了生产成本减少在制品量，降低了生产成本4）.保证和提高了加工质量保证和提高了加工质量5）.便于生产管理便于生产管理第一节、流水生产的形式和特点三、流水线的经济效益和缺点三、流水线的经济效益和缺点2。

流水线的缺点。

流水线的缺点1）.易使工人产生单调感和厌倦情绪易使工人产生单调感和厌倦情绪2）.缺乏柔性，对品种变更的适应能力较缺乏柔性，对品种变更的适应能力较差差3）.流水线对环境条件的变化反映敏感流水线对环境条件的变化反映敏感4）.组织流水线一次性投资较大组织流水线一次性投资较大第一节、流水生产的形式和特点技术设计：

被称为流水线的“硬件”设计。

包括：

工艺路线、工艺规程的制定，专用设备的设计，设备改装设计，专用卡具的设计，运输装置的设计等等。

技术设计和组织设计第二节、流水线的组织设计第二节、流水线的设计组织设计：

被称为流水线的“软件”设计。

包括：

节拍和生产速度的确定，设备需要量和负荷设计，工序同期化设计，工人配备，流水线平面布置等等。

技术设计和组织设计1。

确定流水线的节拍1）节拍：

是一种重要的期量标准，是指流水线上连续出产两个相同制品之间的时间间隔。

它决定了流水线的生产能力、生产速度和效率。

确定节拍的依据是计划期的产量和有效工作时间。

即：

一、单一品种流水线的设计:

节拍:

计划期有效工作时间:

设备开动率:

计划期制品产量（包括废品）式中：

式中：

NFNFre0NFr0例：

例：

某流水线设计日产量为某流水线设计日产量为1000件，每日制度工件，每日制度工作时间为作时间为8小时，其中上午和下午各用小时，其中上午和下午各用20分分钟检修设备，废品率为钟检修设备，废品率为5%，试计算流水线的，试计算流水线的节拍。

节拍。

解：

解：

=0.418分分/件件件分）05.01（10002026080NFr2）节奏：

如果R很小，且体积重量也很小，不适于按件传递，则可以实行批传递。

顺序出产相邻两批同样制品之间的时间间隔就称为节奏。

即：

其中:

节奏批量nrnrrgg2。

计算设备数量和设备负荷系数1）各工序设备数量其中第i道工序所需设备数。

第i道工序单件时间定额2）各工序设备负荷系数：

3）流水线的负荷系数：

第i道工序的设备总数，不一定都在使用。

eiiiSSKrtSiieiiSSKiitSieiSSeiS流水线的负荷系数讨论当当K0.85时，宜组织强制节拍流水线。

时，宜组织强制节拍流水线。

当当0.75K=0.85时，宜组织自由流水线时，宜组织自由流水线。

当当K=0.75时，宜组织间断流水线。

时，宜组织间断流水线。

理思的情况下。

（理思的情况下。

（i=12、，、，m）的的值应比较接近，极差（）值应比较接近，极差（）应尽可能小，这样整个流水线的负荷比较均匀，有应尽可能小，这样整个流水线的负荷比较均匀，有利于流水线的组织。

如果负荷系数波动较大，则应利于流水线的组织。

如果负荷系数波动较大，则应通过工序同期化措施加以调整。

通过工序同期化措施加以调整。

iKminmaxKK3。

工序同期化（组织流水线的重要环节）工序同期化是指通过各种可能的技术、组织措施来调整各工作地的单件作业时间，使它们等于流水线的节拍或者与流水线节拍成倍比关系。

进行工序同期化的措施有：

进行工序同期化的措施有：

（1）提高设备的生产效率）提高设备的生产效率

（2）改进工艺装备）改进工艺装备（3）改进工作地布置和操作方法，减少）改进工作地布置和操作方法，减少辅助作业时间辅助作业时间（4）提高操作工人的熟练程度）提高操作工人的熟练程度（5）详细地进行工序的合并和分解）详细地进行工序的合并和分解工序同期化后，应根据新的工序同期化后，应根据新的工序时间定额计算设备（工作地）需要工序时间定额计算设备（工作地）需要量和设备负荷系数。

下表量和设备负荷系数。

下表5-15-1是工序同是工序同期化的一个例子。

期化的一个例子。

表表5-15-1工序同期化示例工序同期化示例原工序原工序号号1234567流水线流水线节拍节拍工步号工步号123456789101112工步时工步时间间（分分）2.13.21.73.41.93.94.03.22.03.72.33.6新工序新工序号号12345新工序新工序时间时间5.35.15.89.29.6新工作新工作地地11122工序同期化工序同期化件分8.5r4。

计算各工序工人人数式中：

第i道工序的工人人数每日工作班次第i道工序每一工作地同时工作人数（人/台.班），每一工作地有几个工人负责一台设备。

第工序设备数ieiiWgSPeiiiSWgP5。

确定流水线节拍的性质依据：

工序同期化程度和加工对象的重量、体积、工艺性等特征。

当同期化程度高、重、大、工艺性好，且要求严格按节拍出产产品时，选强制节拍。

否则选自由节拍。

不同性质的节拍决定着选择不同形式的流水线运输装置。

6。

设计运输工具流水线上采取何种运输方式主要取决于加工对象的重量和外形尺寸、流水线的类型和实现节拍的方法。

强制节拍流水线上一般采用连续式工作传送带、间歇式工作传送带、分配传送带自由节拍流水线上一般采用连续式运输带或滚道、平板运输车等运输装置；粗略节拍流水线上一般采用滚道、重力滑道、手推车、叉车等运输工具。

链条输送机悬吊输送机（式工作送）连续传带带式输送机（BeltConveyor）链条输送机拖索输送机输送机螺旋输送机链条输送机辊式输送机（滚道）链条输送机轮式输送机（滚道）输送机气压输送机

（1）输送带选择输送带是实现流水线节拍常用的一种输送装置。

输送带的选用除考虑节拍性质外，还应考率产品大小、作业方式、造价高低等因素。

表5-2是几种常见的输送带装置的特点比较。

表5-2输送装置的特点比较输送带形式物品大小作业方式移动费用适用范围大中小特移动静止容易困难造价低造价高皮带运输机板带式运输机滚道式运输机转盘式运输机链条式运输机重件用小件、轻件用重件用加工件逆流异形特大制品用使用基本适用特殊情况下使用

（2）算送移速度计输带动输送带速度由流水线节拍决定，速度不宜过快，必须与节拍保持一致。

在连续式工作输送带上，产品放在输送带上，产品的间隔距离称为分区单位或跨步。

如图所示。

工序间隔BL产品间隔传送带运动方向待加工制品当产品不大时跨步为当产品不大时跨步为1.01.2米米传送带参数确定1、分区单位长度或跨步（产品间隔）：

连续流水线的传送带上两相邻制品中心之间的距离（L0）。

2、传送带速度：

V=L0/r3、传送带工作部分的总长度：

L=2（L1+L2）+L3L1：

工作地长度之和，L2：

工作地之间距离之和，L3：

传送带两端附加富裕量节拍7。

流水线的平面布置bacefd二、多品种可变流水线的组织设计1。

多品种可变流水线的特征：

（1）成批轮番生产多种产品，更换产品时，需调整，但调整不大。

（2）每种产品在流水线所有工序上的设备负荷系数应大致相同。

（3）整个计划期内成批轮番的生产多种制品，但在计划期的各段时间内只生产一种制品。

2。

流水线节拍的计算可变流水线上的每种产品都有自己的节拍，在同一条流水线上生产的各产品的节拍不一定相等，这就使得确定流水线的节拍变得复杂一些。

通常有两种计算节拍的方法。

（1）代表产品法

（2）加工劳动量比重法二、多品种可变流水线的组织设计（l）代表产品法）代表产品法在计划生产的产品中任意选择一种产品，然后将各种产品的产量按劳动量的比例关系折合成以该种产品表示的产量，据此计算节拍。

（l）代表产品法）代表产品法设可变流水线加工n种产品，其计划产量分别为N1。

N2，Nn，各种产品的劳动量分别为t0，t1，tn。

若以i为代表产品，则可变流水线计划期总产量可以表示为：

式中：

式中：

N以代表产品表示的计划期总产量；以代表产品表示的计划期总产量；产品产品j与产品与产品i劳动量换算系数，劳动量换算系数，即：

niNNijnjj1ijijttij代表产品的选法：

在流水线所生产的制品中选择一种产量大、劳动量大、工艺过程复杂的制品为代表产品，将其它产品按劳动量换算为代表产品的产量，尔后以代表产品来计算节拍。

则各产品的节拍的计算公式为：

则各产品的节拍的计算公式为：

代表产品的节拍为即：

n其余产品的节拍为即：

niNFNFrnjijji10irjrijnirrijij,习题：

某可变流水线加工三种产品，其年产量及单件加工时间如表45所示。

若设备检修时间占制度工作日的10%，问以产品1为代表产品时，流水线在计划期内总产量是多少？

各产品的节拍又是多少？

（已知该流水线实行两班制，年工作日254天）。

产品编号年产量（件）加工时间（分）12325000125002500049.543.736.6表45三种产品的基本数据设备检修时间占制度工作日的10%，实行两班制，年工作日254天

（2）加工劳动量比重法）加工劳动量比重法按各种产品在流水线上加工总劳动量中所占比重分配有效工作时间，然后计算流水线节拍。

设有n种产品，产品j的计划期产量为,加工劳动量为则为n种产品的总劳动量。

各产品的加工劳动量在总劳动量中的比例（）可由下式计算：

各产品在流水线上的节拍：

njNjjtnjtNjj,2,1initNtNjjiii,2,1niNFNFrieiiii,2,103。

计算各工序设备需要量及设备负荷系数设有n种产品，流水线有m道工序。

首先按不同的加工对象计算各工序的设备需要量，计算时仍用基本公式St/r，则零件i在第k道工序的设备需要量为：

二、多品种可变流水线的组织设计mjnirtSiikik,2,1;,2,1其次，将各种产品在各道工序上的设备其次，将各种产品在各道工序上的设备需要量进行对比和分析，一般要求做到需要量进行对比和分析，一般要求做到各产品在同一工序上的设备需要量相等各产品在同一工序上的设备需要量相等即：

即：

设有n种产品，流水线有m道工序。

nmmmnnSSSSSSSSS211221212111这样才能使可变流水线上的设备和人员达到充分负荷，并有利于组织生产。

为了满足上述条件，在计算设备需要量的过程中。

也必须反复平衡，通过工序同期化措施，使设备负荷系数高，且均匀。

设备负荷系数的计算公式为：

第k工序的设备负荷系数；第i种产品在第k道工序占的加工时间（分件）第k工序的设备需要量。

式中：

Ni第i种产品计划产量kikkStKeFStNKkikik流水线总的设备负荷系数流水线总的设备负荷系数K。

由下式求得由下式求得：

可变流水线的其他设计与单一对象流可变流水线的其他设计与单一对象流水线设计的内容相同。

水线设计的内容相同。

多对象流水线还有按零件组加工的流多对象流水线还有按零件组加工的流水线形式混合流水线形式。

水线形式混合流水线形式。

mkekniiiaFStNK11习题：

某可流水加工三品，其年量变线种产产及件加工如表单时间45所示。

若设备修占制度工作日的检时间10%。

用请加工劳动量比重法，确定各品的产拍？

（已知流水行班制，年节该线实两工作日254天）产品编号年产量（件）加工时间（分）12325000125002500049.543.736.6表45三种产品的基本数据解：

用加工劳动量比重法确定各品的拍。

产节1.n种产品的总劳动量=2698750（件/分）2.各产品的加工劳动量在总劳动量中的比例：

6.36250007.43125005.4925000（jjtNNnitNtNjjiii,2,134.026987506.362500020.026987507.431250046.026987505.49250003213。

各产品在流水线上的节拍：

若修占制度工作日的设备检时间10%。

（已知流水行班制，年工作日该线实两254天）件）（分件）（分件）（分/98.225000）1.01（608225434.0/55.312500）1.01（608225420.0/03.425000）1.01（608225446.0,2,13210rrrniNFriii习题：

某可变流水线上生产A,B,CA,B,C三种产品，其计划月产量分别为20002000，18751875，18571857件，每种产品在流水线上各工序单件时间之和分别为4040，3232，28min28min，流水线按两班制工作，每月有效工作时间为24000min24000min。

试：

确定可变流水线上各种产品的生产节拍。

（分别用代表产品法和加工劳动量比重法计算）解：

首先以产品1为代表时的换算系数故总产量：

=2000+1875*0.8+1857*0.72000+1875*0.8+1857*0.7=4800（件）设：

依题意每月有效工作时间为24000min24000min。

各产品的节拍分别为：

（1）代表产品法：

选择A为代表产品A,B,CA,B,C三种产品，月产量分别为20002000，18751875，18571857件，每种产品在流水线上各工序单件时间之和分别为4040，3232，28min28min7.040288.04032ACACABABttttACCABBANNNN件）分件）分件）分件分/（5.37.05/（48.05/（5/480024000ACACABABArrrrr

（2）加工劳动量比重法确定各品的拍。

产节1.n种产品的总劳动量=191996（件/分）2。

各产品的加工劳动量在总劳动量中的比例：

解：

A,B,CA,B,C三种产品，月产量分别为20002000，18751875，18571857件，每种产品在流水线上各工序单件时间之和分别为4040，3232，28min28min28）1857321875402000（jjtNN27.019199628185731.019199632187542.0191996402000CBA3。

各产品在流水线上的节拍：

件）（分件）（分件）（分/5.349.318572400027.0/497.318752400031.0/504.520002400042.0,2,10CBAiiIrrrniNFr第三节、装配线平衡装配线平衡又称工序同期化，就是根据装配线平衡又称工序同期化，就是根据流水线节拍的要求，采取各种技术、组织的措流水线节拍的要求，采取各种技术、组织的措施来调整各工作地的单件作业时间，使它们等施来调整各工作地的单件作业时间，使它们等于节拍或节拍的整数倍。

于节拍或节拍的整数倍。

对装配线实行平衡技术，其目的是使对装配线实行平衡技术，其目的是使所设计的装配线所需工作地数最少，同时使各工所设计的装配线所需工作地数最少，同时使各工作地作业间尽可能接近节拍，减少忙闲不均的现作地作业间尽可能接近节拍，减少忙闲不均的现象，并符合高效率和按节奏生产的要求。

象，并符合高效率和按节奏生产的要求。

一、为什么要进行装配线时间平衡一、为什么要进行装配线时间平衡例：

例：

某装配线有6道工序，其作业顺序和工序时间如下：

（节拍为5分钟/件）3232.81.51缺点：

缺点：

1浪费了时间资源。

浪费了时间资源。

2出现了忙闲不均的现象。

出现了忙闲不均的现象。

3浪费了人力资源。

浪费了人力资源。

为了解决以上问题，必须对装配线的工为了解决以上问题，必须对装配线的工作进行新的组合分析，重新组合工作地。

作进行新的组合分析，重新组合工作地。

二、进行装配线平衡的内容二、进行装配线平衡的内容（原原则则）1按工序先后顺序，合理地把作业分配给每一个工作地;2每个工作地综合作业时间要尽量接近节拍，并使装配线所设计工作地最少3各工作地空闲时间要少，工作地之间负荷均匀，以保证流水线时间损失最低3232.81.51重新组合后只有三个工作地：

4.8分钟4.5分钟4分钟3232.81.51三、装配流水线节拍三、装配流水线节拍节拍：

节拍：

流水线上连续出产两件相同制品的时间间隔，一般用r表示。

r=计划期有效工作时间计划期内计划产量FeN例：

某流水线计划日产量为150件，采用两班制生产，每班规定有21分钟停歇时间，计划不合格品率为2%，计算流水线节拍。

r=FeN=8*2*60-（21*2）150*（1+2%）=6（分/件）四、进行装配线平衡的步骤四、进行装配线平衡的步骤1。

确定装配流水线节拍，2。

计算装配线需要的最少工作地数Smin，设ti为工序I的工作时间。

3。

组织工作地。

（1）保证各工序之间的先后顺序

（2）每个工作地的工序时间之和工作地的工序时间之和（Tei）不能大于节拍（Teir）（3）各工作地的时间尽量接近或等于节拍（Teir）（4）应使工作地数目最少Smin=tir四、进行装配线平衡的步骤四、进行装配线平衡的步骤S,r为理想状态的理论值为理想状态的理论值对装配线进行平衡，要使时间损失系数尽可能小。

对装配线进行平衡，要使时间损失系数尽可能小。

4。

计算工作地时间损失系数%1001rSTrSsielil时间损失示意图时间损失示意图工作地时间节拍124531eT2eT3eT5eT4eTr五、装配线平衡的方法五、装配线平衡的方法1。

试凑法。

试凑法对于工艺过程比较简单，装配关系不复杂的装配线，可以直观判断，组合工作地。

22。

穆迪。

穆迪-扬法（扬法（Moodie-YoungMoodie-Young）

（1）试凑组合工作地，使工作地的工序时工作地的工序时间之和间之和:

Teimax,Teir,工作地数工作地数Sijmin

（2）在不违反工序优先顺序的前提下，找出Temax中与Temin中单个工序之间的所有可能的交换，并使Temax的减少和Temin的增加均小于（Temax-Temin）（3）重复步骤

（2）装配线平衡例子例：

有一装配线由例：

有一装配线由1212道工序组成，节拍为道工序组成，节拍为1010分分钟钟/件，试进行装配线平衡。

件，试进行装配线平衡。

533465261447工作地工序Tei差1822913914100573673试凑50121iiTT损失系数和平滑系数计算：

损失系数和平滑系数计算：

=（60-50）/60*100%=16.7%=4.89%1001rSTrSsielisieeiTTSI12）（max533465261447工作地工序Tei差1822913914100573673工作地工序Tei差181290390481590672调整调整1：

试凑试凑1：

试凑1的结果：

损失系数和平滑系数计算：

损失系数和平滑系数计算：

=（60-50）/60*100%=16.7%=2.45%1001rSTrSsielisieeiTTSI12）（max533465261447工作地工序Tei差1812903904815906（1212）72工作地工序Tei差1812903904815816（12）（12）