1、第一節(jié) 流水生產線概述 第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法 第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,第四章 生產線平衡,本章重點： 流水生產線的特點 流水生產線平衡中可能出現的問題 單一對象流水線和多對象流水線平衡設計方法 生產線平衡的改善原則與方法 本章難點： 多對象流水線平衡設計方法,第一節(jié) 流水生產線概述,一、流水生產的基本概念 二、生產線平衡的概念及意義, 流水生產的原理,流水生產是在“分工”和“作業(yè)標準化”的原理上發(fā) 展起來的 流水生產方式的誕生 必須依賴加工技術的支撐 流水生產方式的基礎是流水生產線,一、 流水生產的基本概念,第一節(jié) 流水生產線概述, 流水生產的特點,工作的專業(yè)化程度高 生產

2、按節(jié)拍進行 工藝過程是封閉的 生產對象在工序間作單向移動 工作地之間有傳送裝置連結,第一節(jié) 流水生產線概述,一、 流水生產的基本概念, 組織流水生產的必要條件,產量要足夠大，單位產品的勞動量也比較大 制造的工藝過程能劃分成簡單的工序，又能根據工序 同期化的要求把某些工序適當的合并和分解，使各工 序的作業(yè)時間基本相等或成整數倍 產品結構和制造工藝相對穩(wěn)定 必要的廠房條件,第一節(jié) 流水生產線概述,一、 流水生產的基本概念, 流水生產線的分類,單人單產品式 單產品固定式 多產品固定式 自由流水式 連續(xù)傳動流水式 間歇傳動流水式 分組式,第一節(jié) 流水生產線概述,一、 流水生產的基本概念, 生產線平衡的

3、概念,生產線平衡就是對生產的全部工序進行均衡化，調整作業(yè)負荷，以使各作業(yè)時間盡可能相近的技術手段與方法。它是生產流程設計及作業(yè)標準化中最重要的方法。生產線平衡的目的是通過平衡生產線使現場更加容易理解“一個流”的必要性及生產作業(yè)控制的方法。,第一節(jié) 流水生產線概述,二、 生產線平衡的概念及意義, 平衡生產線的意義,通過平衡生產線可以達到以下幾個目的： 提高作業(yè)人員及設備工裝的工作效率。 減少單件產品的工時消耗，降低成本（等同提高人均產量）。 減少工序在制品，真正實現“一個流”。 在平衡的生產線基礎上實現單元生產，提高生產應變能力，對應市場變化實現柔性生產系統(tǒng)。 通過平衡生產線可以綜合應用程序分析

4、、動作分析、布置分析，搬動分析、時間分析等工業(yè)工程方法，提高全員綜合素質。,第一節(jié) 流水生產線概述,二、 生產線平衡的概念及意義,一、流水生產線平衡設計應解決的若干基本問題 二、 流水線平衡設計的準備工作 三、 單品種流水線平衡方法 四、 多品種流水生產的平衡設計 五、 生產線平衡的改善原則與方法 六、 生產線平衡與“一個流”生產,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法, 確定流水生產線上的基本作業(yè)并制定相應的作業(yè)標準 確定完成基本作業(yè)的先后次序，并繪制基本作業(yè)順序圖 確定流水生產線的循環(huán)時間(節(jié)拍) 把基本作業(yè)按一定的準則分配到各工位上去,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,一、 流水生產線平衡設計

5、應解決的若干基本問題, 進行產品和零件的分類 改進產品和零件的結構，使之適合流水生產 審查和修改工藝規(guī)程 收集整理設計工作所需要的資料,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,二、 流水線平衡設計的準備工作, 確定流水生產的節(jié)拍,當流水線的運輸批量等于1的情況下，節(jié)拍按下式計算： (4-8) 式中 C流水線節(jié)拍； Fe計劃期有效工作時間； N計劃期應完成的產量。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,三、 單品種流水線平衡方法,若按批運輸時，則流水線節(jié)拍為 (4-9) 式中 Q運輸批量。, 確定流水生產的節(jié)拍,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,三、 單品種流水線平衡方法,流水線運輸批量參考值, 計算最少

6、工作地數,在給定了節(jié)拍時間后，最少工作地數應為： (4-10) 式中的 符號表示大于或等于W/C的最小整數。 W表示制造單位產品所需全部作業(yè)元素加工時間總和。 流水線的最少工作地數可以作為衡量流水線利用程度的一個標準，用來檢查工作地任務分工組織的合理性。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,三、 單品種流水線平衡方法, 流水線平衡,最少工作地數只是一種理想情況。在生產中，有許多因素限制著作業(yè)元素的分配。一種是工藝順序的約束，即作業(yè)元素的分解合并必須遵循裝配過程的要求，不能任意插補或顛倒。一種是技術上的約束，即為保證技術要求，必須防止工序之間的干擾。當然，還有一個基本的約束，即任何工作地的含量時間

7、不能大于節(jié)拍。 于是，應在工藝與技術的約束下，按流水線的節(jié)拍要求，為每個工作地分配作業(yè)任務，使它們的負荷盡可能地充分而均衡，這就是流水線平衡。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,三、 單品種流水線平衡方法,例：一條組裝線（其生產活動見下表）的總裝配時間為66分鐘。工廠確定每天的工作時間為480分鐘，出產量為40。試畫出順序圖并找出工序的最小數目。然后安排工序以平衡組裝線。這條組裝線的平衡效率是多少？,解：,A,D,C,E,B,I,H,G,F,工序1,10,5,12,11,3,3,7,11,4,工序3,工序2,工序4,工序5,工序6,階位法的工作步驟如下, 作圖表示裝配工藝過程中各作業(yè)元素的先后

8、關系，并標明每項作業(yè)元素的時間。 從作業(yè)元素先后關系圖找出每項作業(yè)元素的后續(xù)作業(yè)元素，計算它們的時間總和，即每項作業(yè)元素的階位值。 按階位值的大小，由大到小，將作業(yè)元素排隊，制成作業(yè)元素階位表。 從階位值最高的作業(yè)元素開始，向工作地分配作業(yè)要素。每分配一項作業(yè)元素，計算一次在節(jié)拍時間內的剩余時間。若剩余時間足夠安排另一項作業(yè)元素，從階位表中找出階位值次高的作業(yè)元素分給該工作地。若剩余時間不夠安排其它作業(yè)元素，就向下一個工作地分配，直到全部作業(yè)要素都被安排入工作地為止。,裝配流水線平衡的方法很多，這里介紹一種簡便而又能取得滿意效果的方法階位法。, 流水線平衡的評價與再平衡,用下面的公式計算流水線

9、負荷率，以評價流水線平衡后的效率： 式中 E 流水線負荷率 S 采取平衡措施后的流水線工作地數。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,三、 單品種流水線平衡方法, 多品種流水生產的基本形式,一種是可變流水線，又稱轉換流水線。它的基本特征是，在一條流水線上輪番生產幾種產品。 另一種是混合流水線。是指在同一時間內，在同一條流水線上按固定順序混合地生產多種品種產品。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計, 多品種流水線主生產節(jié)拍的確定,可變流水線節(jié)拍的確定 混合流水線節(jié)拍的確定,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計,可變流水線節(jié)拍的確定, 代表產

10、品換算法,就是在生產的產品中，選擇一種產量大、勞動量大、工藝過程比較復雜的產品作為代表產品，然后將其它產品按勞動量比例關系換算成代表產品的產量，按換算后的代表產品的總產量計算每種產品的節(jié)拍。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計, 勞動量比例分配法,此法是將計劃期有效工作時間按各種產品的勞動量比例進行分配，然后根據產品分得的有效工作時間和產量計算生產節(jié)拍。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計,可變流水線節(jié)拍的確定, 混合流水線的生產組織方式是，在同一時間內多種產品混合編組在一條流水線上進行生產。 它具有如下的特點：,按固定的混合產品組組

11、織生產 產品組在各工作地的作業(yè)含量時間與流水線節(jié)拍應相等或成倍比關系 生產中轉換品種時，不需要對設備或工藝裝備重新調整,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計,混合流水線節(jié)拍的確定, 混合流水線的節(jié)拍是按產品組計算的。其計算公式為： （4-14） 式中 -混合流水線的平均節(jié)拍； -計劃期內產品組的產量。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計,混合流水線節(jié)拍的確定, 產品組產量N組與產品組的構成及各產品的計劃產量有關。它需分別對下面不同情況來加以確定：,固定于流水線上生產的產品產量相等。 流水線上生產的若干種產品的計劃期產量成較小的整數比(如

12、1:2:3 或2:3:4等)。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計,混合流水線節(jié)拍的確定,編制綜合的作業(yè)元素順序圖 選擇平衡工作地作業(yè)量的時間周期 計算作業(yè)元素在平衡周期內的作業(yè)時間,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計,多品種流水生產線的平衡,式中:di第i作業(yè)元素的作業(yè)時間 Nj產品j在周期內的產量 ij系數，產品j含有作業(yè)元素i時， ij=1，否則， ij=0 ti第i作業(yè)元素的單件作業(yè)時間,例：某混合流水線上有A、B、C三種產品，平均日產量分別為40臺、10臺、30臺，一個工作日一班，不考慮停工時間，各產品作業(yè)順序如圖。求混合流

13、水線的節(jié)拍、S/min、綜合作業(yè)順序圖，并進行混合流水線的平衡。,解：,(1)A產品 FA=4+3+3+4+1+5+5+3+4+5=37（分） (2)B產品 FB=4+4+3+4+1+4+3+3+4+5=35（分） (3)C產品 FC=4+5+3+4+1+2+2+3+4+3+4+5=40（分）,產品作業(yè)順序圖,產品A、B、C的綜合作業(yè)圖,將綜合作業(yè)圖中各作業(yè)元素合并成工序，要求合并后的工序數盡可能小。具體要求： 不違反作業(yè)先后順序 必須滿足 評價平衡結果。 混合流水線負荷率： 混合流水線在計劃期內的工作時間損失：,進行混合流水線的平衡,混合流水線平衡的具體步驟： 按作業(yè)先后次序將綜合作業(yè)順序圖

14、劃分成區(qū)間。5個作業(yè)區(qū)間 編制作業(yè)元素關系表，明確哪些作業(yè)元素的先后次序是可變的 進行平衡 分配作業(yè)元素時的原則：按區(qū)間順序進行分配。在同一區(qū)間內盡可能先分配di值較大者。按一日一班計，使di480分鐘，盡可能達到工作地數目最小。在一個區(qū)間內不易繼續(xù)分配時，可用能夠移動的作業(yè)元素進行調整。 平衡結果的評價 工序的進一步合并,平衡結果評價：,混合流水線在計劃期內的工作時間損失：,混合流水線負荷率：,工序的進一步合并 現在有7道工序。由于第三道與第四道工序相互沒有先后關系，說明兩道工序可以同時進行，即可以合并為一個工序而設兩個工位，由兩個工人在同一工作地上操作。因此，該混合流水線最后可并為6道工序

15、7個工位。,做好流水線平衡是混合流水線設計的一個步驟。要在生產中真正實現均衡化，還需做好產品混合生產的計劃和組織工作。應合理搭配產品品種，不但保證生產按節(jié)拍，不間斷地進行，達到產量均衡，而且還必須保證工時和品種的均衡。這樣的一種組織生產的方法稱為生產的平準化。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計,混合流水生產的平準化, 生產平準化具有如下的特點：,同一條流水線上有多種產品在同一時間內循環(huán) 變換生產 為達到均衡生產，應減少批量，增加批次 合理選擇各種品種的投產順序,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,四、 多品種流水生產的平衡設計,混合流水生產的平準化,編排投產順序的

16、方法之一生產比倒數法,仍以上例分析，其步驟為： 計算生產比。從各品種的計劃產量中，找出最大公約數，計算各品種的生產比。公式為 式中：xj品種j的生產比 Nj品種j的計劃產量 dc各品種計劃產量的最大公約數 xA=40/10=4 xB=10/10=1 xC=30/10=3 計算生產比倒數mj。公式： mA=1/4 mB=1 mC=1/3,按以下規(guī)則確定投產順序：全部品種中生產比倒數值最小的品種先投。在具有多個生產比倒數最小值的情況下，晚出現生產比倒數最小值的品種先投。若出現連續(xù)投入同一品種時，應排除這一品種，在剩下的各種品種中選擇晚出現生產比倒數最小值的品種先投。 在已選品種的mj上標上*號，并

17、更新mj值（即加上該產品的mj 值） 各個品種在混合流水線上的流送順序稱為連鎖，即一個循環(huán)中產品的投產順序。,一個連鎖的生產周期為： 每日可進行480/48=10（次）循環(huán)就可完成全部任務（40臺A、10臺B、30臺C）, 實施時可遵循以下方法,首先應考慮對瓶頸工序進行作業(yè)改善 將瓶頸工序的作業(yè)內容分擔給其他工序 適當增加各作業(yè)人員 合并相關工序，重新排布生產工序 分解作業(yè)時間較短的工序，把該工序安排到其 他工序中去,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,五、 生產線平衡的改善原則與方法,一般，流水線負荷率在75%以上即可認為滿意。若達不到這個比率，則需設法改進，重新對流水線進行平衡。用同樣辦法，

18、也可計算每工作站的負荷率，通過工作站負荷率可檢查負荷分配的均衡性。若負荷分布不均衡，也需重新調整作業(yè)元素的分配，即使總的負荷率略有降低，也是值得的，因為這有利于今后產量的提高，也有利于員工積極性的調動。,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,六、 生產線平衡與“一個流”生產, “一個流”所追求的理念,尊重人性的生產方式 最大限度地適應市場變化（柔性生產作業(yè)管理）,第二節(jié) 流水生產線平衡設計的方法,六、 生產線平衡與“一個流”生產,第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,一、玩具小車生產線平衡實例 二、 重型汽車總裝配流水線平衡設計實例 三、焊接生產線平衡實例,一、玩具小車生產線平衡實例,某J型玩具小車要在

19、一個傳送帶上組裝，每天需生產500輛。每天的生產時間為420分。表4-3列出了J型小車的裝配步驟及其定額時間，請根據節(jié)拍和作業(yè)次序的限制，求使工作站數量最少的生產線平衡方式。,1. 繪制裝配生產線的流程圖,圖4-4給出了表4-1中的次序關系（表示作 業(yè)次序關系，箭頭長度無實際意義）。,第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,表4-1 J型小車的裝配步驟及其時間,第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,圖4-4 J型小車的流程圖,第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,2. 計算節(jié)拍,3. 工作站最小值（理論上）,第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,4. 選擇作業(yè)分配規(guī)則,研究表明，對于特定的問題有些規(guī)則會優(yōu)于其他規(guī)則。一

20、般來說，首先安排有許多后續(xù)作業(yè)或者持續(xù)時間很長的作業(yè)，因為它們會限制裝配生產線平衡的實現。這種情況下，我們選用如下規(guī)則： 規(guī)則一：按后續(xù)作業(yè)數量最多規(guī)則優(yōu)先安排作業(yè)； 規(guī)則二：按作業(yè)時間最長規(guī)則優(yōu)先安排作業(yè)； 規(guī)則三：按該項作業(yè)元素時間與后續(xù)作業(yè)元素時間的總和最大規(guī)則優(yōu)先安排作業(yè)（階位法）。,第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,5. 平衡裝配生產線，將所有作業(yè)分配到各工作站,(1) 平衡方案A： 選用規(guī)則一，按后續(xù)作業(yè)數量最多規(guī)則來平衡裝配生產線。各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數量如表4-2所示。根據后續(xù)作業(yè)最多規(guī)則給工作站1，2安排作業(yè)，在規(guī)則一遇到問題時，采用規(guī)則二，直至所有作業(yè)安排完畢。表4-3列出了實

21、際的安排。,表4-2 各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數量,第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,表4-3 根據后續(xù)作業(yè)最多規(guī)則平衡裝配生產線,第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,計算流水線負荷率：,77.38%的負荷率意味著該裝配線不平衡或閑置時間達22.62%（有57秒閑置），最空閑的是工作站5。表4-4所示的工作地5的負荷率僅為17.86%。那么我們能否得到更好的平衡方案呢？下面我們給出平衡方案B。,表4-4 平衡方案A中各工作地負荷率,第三節(jié) 流水生產線平衡實例分析,(2) 平衡方案B：選用規(guī)則三（階位法），即按該項作業(yè)元素時間與后續(xù)作業(yè)元素時間的總和（階位值）最大規(guī)則優(yōu)先安排作業(yè)。,首先，計算各作業(yè)元素的階位值。其計