生产线及其平衡资料课件.ppt

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1、生产与运作管理Production and Operations Management,2,流水生产线生产线平衡,第四讲 生产线及其平衡,生产与运作管理的知识体系,4,流水生产线（P57）,概念：,按产品或零部件生产的工艺顺序排列工作地，使其按一定的速度，连续、有节奏地经过各个工作地依次加工，直到成品；,一般以装配生产线居多；,某汽车总装和部件装配线；电视机及电子装配生产线；发动机加工生产线。,5,某企业摩托车发动机生产线,流水生产线,6,宝马生产过程下料流水线彩电生产全过程,流水生产线,7,流水生产线,特征：,工作地专业化程度高，品种较少，工作地工序固定；工艺过程封闭，按工艺顺序排列，制品单

2、向移动；每道工序的工作地数量同工序加工时间比例相一致；每道工序都按统一的节拍进行生产。,节拍，指相邻两件制品的出产间隔时间。,8,流水生产线,分类：,按生产对象是否移动,固定流水生产线：生产对象固定，工人携带工具顺序地对生产对象进行加工；主要用于不便运输的大型制品的生产,如重型机械、飞机、船舶等的装配；移动流水生产线：工人和设备的位置固定，生产对象顺序经过各道工序的工作地进行加工，常用。,9,流水生产线,分类：,按产品种类的多少,单一品种流水生产线：只固定地生产一种制品；多品种流水生产线：生产两种或两种以上的制品。,10,流水生产线,分类：,按制品的轮换方式（对于多品种流水生产线）,可变流水生

3、产线：分批轮换地制造固定在流水生产线上的几个品种；混合流水生产线：将生产作业方法大致相同的特定几个品种在流水生产线上混合连续地生产。,混合流水生产线,可变流水生产线,11,按生产连续程度,连续流水生产线：制品在一道工序加工完毕后，立即转到下道工序继续加工，中间没有停放等待时间；间断流水生产线：完成一或几道工序后，下道工序开始前，存在停放等待时间，使生产过程有一定中断。,流水生产线,分类：,按实现节奏的方式,强制节拍流水生产线：准确按节拍生产制品的流水生产线，靠机械化运输装置来保证固定节拍；自由节拍流水生产线：不要求严格按节拍生产，主要靠工人熟练程度来保证节拍，生产速度可能波动。,12,按机械化

4、程度,手工流水生产线：一般用于装配；机械化流水生产线：应用最广的生产线；自动化流水生产线：流水生产线的高级形式。,按运输设备种类,无专用运输设备流水线：手工或普通设备；非机动专用运输设备流水线：靠制品重量，滑/滚道；机械化运输设备流水线：传送带、循环悬吊器等。,流水生产线,分类：,13,皮带输送机,悬挂输送机,矿用型带式输送机,流水生产线,分类：,14,按工作方式（对于传送带）,分配式传送带：各工作地排列在流水线体的一边或两边，流水线体传送制品经过工作地时，工人从传送带取下制品在工作地加工；加工完毕再送回流水线体；工作式传送带：工人在传送带两边或一边，直接对传送带上制品加工，而不必从传送带上取

5、下来再加工。,流水生产线,分类：,15,16,流水生产线,17,流水生产线 相关技术术语,作业站：指在一个工作位置上给定的生产作业，又称为作业工序或工位；,总作业量：一个制品的全部加工或装配作业量，即总作业量；,生产周期：完成总作业量所需的时间，仅仅包括直接作业时间。,18,流水生产线主要问题,人员问题：操作人员心理和生理与装配工作的特点（重复性、单调性和连续性），及其适应性；,生产周期问题：周期长短决定了规定计划周期内生产线的生产能力；,生产线平衡问题：如何将生产作业分配给沿线各作业站，同时又不违反作业元素执行的顺序限制，各作业站总工作时间不超过选定的生产周期。,19,流水生产线 组织条件,

6、良好工艺性和互换性，工艺规程稳定，以保证加工时间的稳定和产品质量；,产品的结构和工艺应相对稳定,以保证流水生产线各工作地有充分的负荷；,制品产量足够大,通过各种技术组织措施，调整或压缩，使各工序的单件时间定额等于流水线节拍或与节拍成整数倍比关系。,工序同期化,20,流水生产线 设计,工艺规程制定，专用设备及工装设计，专用夹具设计，运输传送装置的设计等，即流水线的“硬件”设计；,流水线的技术设计,节拍确定、设备需要量和负荷系数的计算；工人配备；工序同期化工作；制品传送方式的设计；流水线平面布置；流水线的工作制度和标准计划图表的制定；“软件”设计；,流水线的组织设计,组织设计是技术设计的根据，技术

7、设计应保证组织设计的实现；,21,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第一步，确定流水线节拍R；,22,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,有效工作时间：,第一步，确定流水线节拍R；,计划生产的时间，它可根据制度工作时间和时间有效利用系数求得；,计划期制品产量：,包括计划产量（包括产品和提供的备件）和预计废品量；,23,解：R=T/Q=250 7.2 60 60/400000=16.2秒/辆 如果采取两班制，则流水线节拍是32.4秒/辆；如果采取三班制，则流水线节拍是44.55秒/辆。,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第一步，确定流水线节拍R；,例：某轿车厂2008年计划生产轿车40

8、万辆，单班制，每班有效工作时间7.2小时，一年按250个工作日；求该厂轿车生产的节拍？,24,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第二步，进行工序同期化；,使流水线各工序单件时间定额等于流水线节拍或节拍整倍数；工序同期化方法分手工作业和机器作业两种情况：,手工作业：,将工序分成更小组成部分，然后按同期化要求把各相邻部分重新组成工序，使之接近节拍或节拍整倍数；,合理调配劳动力，如组织相邻工序的工人协作，把熟练工人调到高负荷工序上去工作等；,机器作业：,采用更完善的设备和工具、改进工艺方法、提高工人熟练程度以及改进劳动组织等；,25,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第三步，计算所需设备数；

9、,为保证制品在流水线上连续移动，每道工序的设备（工作地）数应等于工序时间与流水线节拍之比：,Si=ti/R,Si 第i道工序所需设备数；ti 第i道工序的单件时间定额；,计算出的设备需要量若非整数，则采用设备数Sei应取接近于计算数Si的整数，一般应Sei Si。,26,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第四步，计算设备负荷系数；,设备负荷系数是表明设备利用程度的指标：,Ki=Si/Sei,Ki 第 i 道工序的设备负荷系数；Si 第 i 道工序的计算设备数量；Sei 第 i 道工序的实际设备数量。,27,当 Km 0.75，宜组织间断流水生产线；当 Km 0.75，宜组织连续流水生产线。

10、,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,工序数量为 m 的流水线的总设备负荷系数 Km 为：,设备负荷系数决定了流水生产线的连续程度：,28,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第五步，计算工人人数；,分以手工劳动为主的和以设备加工为主的流水线：,手工劳动：,Pi=Sei g W,Pi 第 i 道工序所需的工人人数；g 每日工作班次；W 第 i 道工序同时工作的人数。,整条流水生产线的工人人数是所有工序工人人数之和。,29,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第五步，计算工人人数；,设备加工：,P 流水线工人总人数；b 考虑缺勤等因素的后备工人百分比；g 每日工作班次；fi 第 i 道工序

11、每个工人的设备看管定额。,30,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第六步，确定流水线节拍的性质；,流水线采用节拍的原则：工序同期化程度和加工对象的重量、体积、精度、工艺性等特征；,工序同期化程度较高、工艺性良好、制品重量、精度和其它技术条件要求容许严格按节拍出产制品时，应采用强制节拍；,否则就采用自由节拍；,31,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第七步，运输工具的选择；,强制节拍流水线，为保证严格的出产速度，一般用机械化传送带作为运输工具；,采用机械化传送带，分工作式和分配式两类，需要计算传送带的速度和长度。,自由节拍流水线，由于工序同期化水平和连续性较低，一般采用连续式运输带、滚道

12、、滑道或其它运输工具；,32,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第七步，运输工具的选择；,采用工作式传送带时的速度：,V=L0/R,L0 传送带分区（两相邻工位）单位长度；V 传送带速度。,V 不能太大，以便工人安全顺利完成作业；,工作式传送带间歇运动时，每隔一个节拍移动一次。,注意：,33,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第七步，运输工具的选择；,工作式传送带工作部分的总长度：,L 传送带长度；Li 第 i 道工序工作地的长度；Lg 传送带后备长度。,34,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第七步，运输工具的选择；,采用分配式传送带：,分配式传送带在流水线上起运输和分配制品的作

13、用；为实现分配式传送带分配制品的作用，必须在传送带上做号码标记，按号码标记将制品分配给工人加工；分配式的速度应和流水线节拍相配，长度计算与工作式相同。,按号码标记将制品分配给工人加工：,36,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第八步，流水线的平面布置；,流水线平面布置的原则：,应有利于工人操作，制品运输路线最短，生产面积充分利用；要考虑流水线之间的相互衔接，尽量做到零件加工完毕处，恰好是部件装配开始处，部件装配完毕处，正是总装开始处。,流水线所需操作面积 M作=L B流水线所需规划面积 Mi=（3 5）M作,第八步，流水线的平面布置；,38,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,第八步，流

14、水线的平面布置；,工位间距 Li 的确定：小制品 1.2 2m；中等体积制品 2 4m；大型制品 4 6m；流水线所需操作面积 M作=L B；B 的尺寸一般已经标准化：1.5m；流水线所需规划面积 Mi=（3 5）M作。,39,习题1某流水生产线采用一班8小时工作制，班内有两次停歇时间，每次15分钟，每班生产零件100件，试计算流水生产线的节拍。若A工序的单件时间定额为8分钟，求A工序所需设备数量和A工序的设备负荷系数。,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,40,习题2某制品流水线计划年销售量为20000件，另需生产备件1000件，废品率2%，两班制工作，每班8小时，年工作日为254天，时间

15、有效利用系数95%，求流水线的节拍。解 T效=254826095%=231648 分钟 Q=(20000+1000)/(12%)=21429 件 R=T效/Q=231648/21429=11(分/件）,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,41,习题3欲使有17项作业的生产线平衡。作业时间最长的为1.2min，所有作业的时间之和为18min。该生产线每天工作540min。（1）可能的最小和最大的节拍分别是多少？（2）从理论上看该生产线的产量范围是什么？（3）如果要求达到最大的产量，最少所需工作地数是多少？（4）如果保证产量为125单位时节拍是多少？（5）下列情况下产量各是多少？节拍为9min，

16、节拍为15min。,流水生产线,组织设计,单一品种流水线,42,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,多品种可变流水生产线的特点：,不同产品的结构与工艺基本相同；不同产品轮番上场的时间间隔较长；不同产品的实际生产节拍允许不同；客户需要不同的货品的时间间隔较长；企业的库存具有较强的缓冲能力。,43,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,第一步，流水线节拍R的计算；,可变流水线节拍应分别按每个品种计算，其方法有：,代表零件法加工劳动量比重法,44,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,第一步，流水线节拍R的计算；,代表零件法：将各种零件的产量按加工劳动量折合为某一种代表零件的产量，据此计算节

17、拍；,举例：某可变流水线加工A、B、C三种零件，其计划产量与工时定额分别为NA、NB、NC，TA、TB、TC，计算其节拍；,解题：先选代表零件，假定A，将B和C换算为A产量，则总产量N,45,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,第一步，流水线节拍R的计算；,代表零件法：,各零件节拍计算公式：,46,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,第一步，流水线节拍R的计算；,加工劳动量比重法：按各种零件在流水线加工总劳动量中所占比重分配有效工作时间，再计算各零件节拍的方法；,前例中，设A、B、C三种零件的加工劳动量在总劳动量中所占的比重分别为，则：,47,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,第

18、一步，流水线节拍R的计算；,加工劳动量比重法：,B和C各自所占的比重类似A，则各零件的节拍RA、RB、RC计算如下：,48,练习题：某可变流水线上生产A、B、C三种产品，其计划月产量分别为2000、1875、1857件，每种产品在流水线上各工序单件作业时间之和分别为40、32、28分钟，流水线两班制工作，每月有效工作时间为24000分钟，试用代表零件法和加工劳动量比重法确定可变流水线上各种产品的生产节拍。(设A为代表产品).,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,49,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,第二步，确定各工序设备数量及设备负荷系数；,设备数可按单一品种流水线计算：Si=ti

19、/R,按上例则：SAi=tAi/RA；SBi=tBi/RB；SCi=tCi/RC,SA1=SB1=SC1 SA2=SB2=SC2 SAm=SBm=SCm,为使可变流水线上的设备及人员负荷充分，且便于组织管理，一般要求：,50,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,第二步，确定各工序设备数量及设备负荷系数；,计算确定设备数时，同样需工序同期化，尽量提高设备负荷系数：,Ki 第 i 道工序的设备负荷系数；tji 第 j 种零件第 i 道工序的零件工时定额；Nj 第 j 种零件的计划产量；g 零件种类数。,51,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,第二步，确定各工序设备数量及设备负荷系数；,流

20、水线总的设备负荷系数 K：,Tj 第 j 种零件在流水生产线上的加工工时；Se 流水线设备总数；g 零件种类数。,各工作地、各设备负荷率应尽量接近！,注意：,52,流水生产线,组织设计,多品种可变流水线,各工序设备数量确定后，便可进行以下步骤：,第三步，配备工人；第四步，确定流水线节拍的性质；第五步，选择运输工具；第六步，进行生产流水线的平面布置。,53,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,第一步，确定流水线节拍 R；,计划期 m 种品种的总产量。,54,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,第二步，计算混合流水生产线上的最小作业工序数；,L 流水线上生产一定数量的 m 种产品的总劳动量

21、；Ni 第 i 品种产品的本期计划产量;Ti 第 i 品种产品的加工工时.,55,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,第三步，计算混合流水生产线上的效率；,N 实际采用的作业工序数。,56,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,第四步，确定投产顺序；,编排的方法视各种产品的产量相同与否而有所不同：,各种产品产量相同：,例如，生产两种产品A和B，产量各10件，投产顺序的安排可有三种情况：,（1）先生产A产品10件，后生产B10件；,（2）AB有规律的穿插投产，如 5A 5B 5A 5B；,（3）相间地投产，如 A B A B A B A B A B。,57,流水生产线,组织设计,多品种混合

22、流水线,第四步，确定投产顺序；,各种产品产量不等：,比较复杂，一般采用逻辑运算法和生产比倒数法：,混流线生产60台A，40台B；逻辑运算法步骤如下：,（1）基本逻辑分析按产量，A与B的生产比：NA:NB=60:40=3:2；则循环流程的总产量：N=3+2=5。,58,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,第四步，确定投产顺序 逻辑运算法,（2）编制逻辑顺序安排表,59,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,（2）编制逻辑顺序安排表,表中第二栏和第三栏每行各有4个数字，分别表示：,第1个数为原比值乘选取次数（第1、2次选取）；第2个数为该产品已被选取的次数；第3个数为循环流程总产量乘以被选取

23、的次数；第4个数为第1个数与第3个数之差。,第四步，确定投产顺序 逻辑运算法,60,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,（2）编制逻辑顺序安排表,根据第4个数的大小来决定投产对象：选择第二个投产对象时，将各比值均乘以2；选取第三个投产对象时，将各原比值乘以3；依次类推，进行第四、第五个投产对象的选取。,（3）绘制逻辑顺序投产图：ABABAABABA,第四步，确定投产顺序 逻辑运算法,61,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,生产比倒数法,设某混合流水线上生产 A、B、C三种产品，产量分别为3000、2000、1000台，用生产比倒数法确定产品投产顺序的步骤如下：,第四步，确定投产顺序,

24、62,第四步，确定投产顺序 生产比倒数法,（1）计算生产比,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,3000:2000:1000=3:2:1；则循环流程总产量：N=3+2+l=6。,（2）计算生产比倒数,mA=1/NA=1/3；mB=1/NB=1/2；mC=1/NC=1。,63,（3）选定品种,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,选出循环流程的第一号投产品种的规则：规则一，从全部品种中选出生产比倒数最小的品种；规则二，具有最小值的品种有多个的情况下，选出标识记号较晚的一个，即第二次出现的那个品种。,第四步，确定投产顺序 生产比倒数法,64,（4）更新mi值,流水生产线,组织设计,多品种混合

25、流水线,在选出的品种 i 上，再加上标有星号品种的 mi；本例 1/3+1/3=2/3，填入第二栏（下表），其它品种栏将上行所记的照抄过来；,（5）选定二号,规则一，选第二行各品种值最小者；规则二，最小值多个，选*第二次出现的品种；,（6）类推，直至选出全部循环流程产量。,第四步，确定投产顺序 生产比倒数法,65,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,第四步，确定投产顺序 生产比倒数法,66,练习：混合流水生产线上生产A、B、C三种产品，每个工作日出产都是A产品40件、B产品30件、C产品20件，试用生产比倒数法和逻辑顺序法编排产品的投产顺序。,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,67,

26、混合流水线综合例题例：有ABC三种产品，计划期产量分别为40、10、30(件/日)，工作地数Se=7，单件时间定额Ti分别是37、35、40分，求：（1）节拍R；（2）最小工作地数Nmin；（3）流水线负荷系数；（4）确定投产顺序。,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,68,解：（1）R=T效/Ni=8160/(40+10+30)=6(分/件),流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,个,69,(4)用生产比倒数法确定投产顺序,a.Ni的最大公约数：m=10 b.生产比 40/10:10/10:30/10=4:1:3 c.生产比倒数 1/4:1:1/3 d.表格计算,所以投产顺序为：ACA

27、CACAB,流水生产线,组织设计,多品种混合流水线,70,生产线平衡,流水生产线平衡问题,概念：,如何将生产作业分配给沿线各作业站，同时又不违反作业元素执行的顺序限制，各作业站总工作时间不超过选定生产周期；,目的：,为保证生产线的连续性、充分利用设备和劳动力，尽可能避免瓶颈；,实质：,研究工序同期化的问题，为了实现生产线平衡就必须实现工序同期化！,71,生产线平衡,作业元素,生产加工一件产品，需要制定工艺规程（工艺路线）；工艺规程由多道工序构成；工序则由多个更加细分的作业元素组成；流水线平衡的最基本的作业时间可用完成作业元素所需的标准时间表示。,72,生产线平衡,作业元素,多个作业元素按工艺路

28、线的先后顺序排列，因而存在先后关系，一般用网络图表示，也称先后顺序图；,73,生产线平衡,流水线平衡的方法,流水生产线平衡的方法主要有：,启发式方法位置加权法,74,生产线平衡,方法,启发式方法,概念：,按作业元素的组成及其先后顺序图，以节拍为基准，列表计算探索求解的方法，Heuristic Method；,举例：,某产品的装配由21个作业元素组成，其先后顺序和工时如图所示，给定节拍36min，确定最小工作地数；,解题：,图中I、表示列，各列间的箭头说明作业元素先后顺序；每列所含元素内部之间无先后顺序关系，故不能有箭头；,如第一列的1 2 3之间无先后顺序关系；而第二列4 5 6 7 8由于和

29、1 2 3有先后顺序关系，就不能排在第一列；以此类推。,75,生产线平衡,方法,启发式方法,启发式方法举例：,76,生产线平衡,方法,启发式方法,最终方案,77,生产线平衡,方法,位置加权法,概念：,按制品作业元素组成及顺序，求出每个作业的位置加权数；然后按位置加权数的大小进行作业元素组合；权数大者先组合，权数小者后组合，组合时以节拍为基础；Ranked Positional Weights Method；,举例：,某产品的装配共有11个作业元素，其先后顺序和工时如下图所示，给定节拍0.55，确定最小工作地数；,78,位置加权法举例：,生产线平衡,方法,位置加权法,79,_,_,_,位置加权法

30、举例：,作业元素位置权数,80,生产线平衡 方法 位置加权法,位置加权法举例 作业元素位置权数的计算,步骤：,“1”表直接后作业元素，“+”表间接后作业元素，“”表示直接前作业元素；作业元素工时加上其直接、间接后作业工时，即位置加权数；以P1,P2 P11分别表作业元素1,2 11的位置加权数；,例：P1=0.32+0.2+0.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.3=1.72,81,位置加权法举例,按权数分配作业元素,原则：,位置权数是对作业元素重要性及其所在位置的一种度量；权数大表示该元素比较重要，分工作地时应优先考虑；,例解：,元素1的权数最大1.72，最先考虑，应把它分给第一个

31、工作地；元素1没有前作业元素，工时0.32，故第一个工作地时间还有剩余：0.55 0.32=0.23；,生产线平衡 方法 位置加权法,82,位置加权法举例 按权数分配作业元素,例解：,对第一个工作地剩余的0.23，要继续考虑分配元素；表中除元素1外，元素2的权数最大，2没有前作业元素，且工时0.1小于0.23，故可将2分配给第一个工作地；继续，除元素1和2外，元素3的权数最大，其直接前作业元素1和2已分给了第一工作地，故3也可以分给第一个工作地；但由于第一工作地剩余时间 0.55 0.32 0.1=0.13 小于元素3的工时0.2，故不能把元素3分给第一工作地；,生产线平衡 方法 位置加权法,

32、83,例解：,继续，接下来权数最大的是元素6，因为其直接前作业元素3还未分配，故元素6也不能分给第一工作地；同样道理，元素7也不能分给第一工作地；再次一个最大加权数是元素4，且4的工时0.05 0.13，故元素4可分到第一个工作地；分配了元素1、2、4，工作地1剩余时间0.08，可考虑工时0.05的元素8；但元素8的直接前作业元素6未分配，故不能把8分给工作地1；,位置加权法举例 按权数分配作业元素,生产线平衡 方法 位置加权法,84,例解：,最终，第一工作地由元素1、2、4组成，其工时为0.47；以此类推，可计算出其它所需工作地数量，及所含作业元素；见教材59页表3-7。,位置加权法举例 按权数分配作业元素,生产线平衡 方法 位置加权法,85,练习：假设某流水线的节拍为8分钟，由13个作业元素组成，单位产品的总装配时间为44分钟，各作业元素之间的装配顺序和每个作业元素的单件作业时间如图。,生产线平衡 方法,86,解 1.计算流水线上的最少工作地数 Nmin=T/R=44/8=5.5=6 2.组织工作地 需满足的条件：（1）保证各工序之间的先后顺序。（2）每个工作地的作业时间不能大于节拍。（3）每个工作地的作业时间应尽量相等和接近节拍。（4）应使工作地的数目最少。,生产线平衡 方法,87,生产线平衡 方法,