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生产流水线简介 主讲：廖巍 生产流水线简介 一、 流水生产的形式和特点 二 、 流水线的组织设计 三、 流水线的有关概念 四、 装配线平衡 一、流水生产的形式和特点 1、流水生产的发展过程 现代流水生产起源于 1914年 1920年的福特制。 福特制的主要内容： 、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及 工厂的专业化。 贯彻所谓的“单一产品原则”。 、创造了流水线的生产方法，建立了传送带式的 流水生产线。 定义： 流水线是指劳动对象按照一 定的工艺路线顺序通过各个工作地，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过程。 (将对象专业化和平行移动方式结合起来 ) 2、流水线生产的特征和形式 流水线具有以下特征： a 工作地的专业化程度高； b 具有明显的节奏性； c 各工序的生产能力平衡或成比例； d 产品按工艺路线单向移动，工艺过 程是封闭的； e 具有高度的连续性。 rststst mm 2211 流水线的分类： P3表 a 按生产对象的移动方式：固定流水线和移 动流水线 1 3 2 b 按生产对象的数目：单一品种流水线和多 品种流水线 多品种流水线按产品的轮换方式：可变流水线 和混合流水线 可变流水线： AAAAAABBBBCCCCCAAAAAABBBB . 混合流水线 : AABCCAABCCAABCC . C 按连续程度：连续流水线和间断流水线； d 按节奏性程度：强制节拍流水线、自由节拍 流水线； e 按机械化程度：手工流水线、机械化流水线 和自动线； f 按作业内容：分装配流水线、加工流水线； g 按流水线的平面布置方式分：有如下几种 流水线的平面布置 b a c e f d 3、流水线的优点和缺点 流水线的优点： 1）具有较高的经济效益； 2）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； 4）保证和提高了加工质量； 5）便于生产管理。 1）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 差； 3）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。 流水线的缺点 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。 1、流水线的技术设计和组织设计 二、流水线的组织设计 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。 组织设计： 确定流水线的节拍 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： 2、单一品种流水线的设计 NFNFr e 0 : 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） N F r 0 式中： 例： 某流水线设计日产量为 1000件，每日制度工作 时间为 8小时，其中上午和下午各用 20分钟检 修设备，废品率为 5%，试计算流水线的节拍。 解： 件分)05.01(1 0 0 0 2026080 NFr = 0.418分 /件 流水线的节奏： 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 : n r nrr g g 节奏 批量 设备数量 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 rtS ii i i t S 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： （ 1） 提高设备的生产效率； （ 2） 改进工艺装备； （ 3） 改进工作地布置和操作方法 ， 减少辅助作 业时间； （ 4） 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： 工序同期化后 ， 应根据新的工序时间定额 计算设备 （ 工作地 ） 需要量和设备负荷系数 。 下表是工序同期化的一个例子 。 工序同期化示例 原工序 号 1 2 3 4 5 6 7 流水线 节拍 工步号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 工步时 间 (分 ) 2. 1 3. 2 1. 7 3. 4 1. 9 3. 9 4. 0 3. 2 2. 0 3. 7 2. 3 3. 6 7。 0 新工序 号 1 2 3 4 5 新工序 时间 5.3 5.1 5.8 9.2 9.6 新工作 地 1 1 1 2 2 件分8.5 r 工序工人人数 式中： ieii WgSP ei i i S W g P 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） 第 i工序设备数 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。 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 （ 连续式工作传送带） 带式输送机 (Belt Conveyor) 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 3、多品种可变流水线的组织设计 a 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。 b 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 （ l）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。 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。 （ 2）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。 C 计算各工序设备需要量及设备负荷系数 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。 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。 单件标准时间 = T1+T2+T3+T4+T5 (流程中各工站所有动作标准时间之和 ) T 1 T 2 T 3 T 4 T5 时 间 工 站 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 瓶颈时间 概念 1: 流水线 平衡率 用于衡量流程中各工站节拍符合度的一个综合比值 单件标准时间 平衡率 = -*100% 瓶颈时间 *工位数 三、流水线的有关概念 概念 2:可供工时 可供工时 =可供时间 *人数 -借出工时 可供时间 :上班时间内 ,为某产品生产而投入的所有时间 例 :A线有 20个直接作业人员 ,某天 14:00开始换线生产 B产品 , 到 17:00生产结束 ,那么 ,投入到 B产品的可供时间为 : 20人 *3H=60H 概念 3:投入工时 投入工时 =可供工时 -计划停线工时 稼动率 =投入工时 /可供工时 *100% 计划停线工时 =计划停线时间 *人数 计划停线时间 =无计划时间 +换线时间 +判停时间 上例中 ,若换线时间是 15分锺 ,则计划停线工时为 20人 *15min=300min=5H, 则投入工时和稼动率为 60H-5H=55H 稼动率 =55H/60H=92% 概念 4:设定产能 设定产能 (H) =3600(S)/瓶颈时间 (S) 设定产能 (班 )=投入时间 /瓶颈时间 (S) 思考 :1)为什么设定产能 (班 ) =投入工时 /总工时 总工时 =瓶颈时间 *作业人数 2)总工时 VS 单件标准时间 概念 5:实际产量 实际产量是可供时间内所产出的良品数 1)人均产能 =实际产量 /投入时间 /人数 2)单机台产能 =实际产量 /投入时间 /机台数 概念 6:平衡损失 平衡损失 =(总工时 -单件标准时间 )*设定产能 T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 时 间 工 站 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 等待时间 单个产品平衡损失 =等待时间之和 概念 7:平衡率 100%代表 1. 工站之间无等待 ,前后产能一致 2.工站节拍相同 动作量相同 (动作量是指工站中各种必要动素 的时间总量 ) 3.平衡损失时间为零 4.设计效率最大化 5.前后流程的设计可以更完善 (如下图 ) (交叉流程 ) (直通流程 1 ) (直通流程 2 ) 概念 8:高效率 1. 通常认为高效率就是 :快速 ,简单 II. 不增值 (无效 ) 增值 (有效 ) 不增值 等待 不良 库存 移动 例 1: 减少移动与库存提高效率 例 2: 减少无效动作提高效率 概念 10:多能工 四、装配线平衡 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。 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。 1、为什么要进行装配线时间平衡 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） 3 2 3 2.8 1.5 1 缺点： 浪费了时间资源。 出现了忙闲不均的现象。 浪费了人力资源。 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。 按三个工作地： 5分钟 4.3分钟 4分钟 2 、 进行装配线平衡的内容 (原则 ) 按工序先后顺序，合理地把作业分配给每一个工作地 ; 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； 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。 3 2 3 2.8 1.5 1 重新组合后只有三个工作 地： 4.8分钟 4.5分钟 4分钟 3、 装配流水线节拍 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 Fe N 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= Fe N = 8*2*60-（ 21*2） 150*（ 1+2%） = 6（分 /件） 4、 进行装配线平衡的步骤 确定装配流水线节拍， 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。 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 （ 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= ti r 对装配线进行平衡，要使时间损失系数尽可能小。 %1 0 01 rS TrS s i e l i 4。计算工作地时间损失系数 l 时间损失示意图 工作地 时间 节拍 1 2 4 5 3 1eT 2eT 3eT 5eT 4eT r 5、 装配线平衡的方法 1。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。 2。穆迪 -扬法（ Moodie-Young）： （ 1） 试凑组合工作地，使 工作地的工序时间之 和 :Teimax, Teir, 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） 3。 分支定界法 它是运用分支定界并寻求最新活动节点的原理，先 求出可行的工序组合方案，然后一面依靠返回检查，消除 明显的不良工序组合方案，一面求出能使装配工序数为最 少的工序组合方案。 平衡 常用 的手法 工时测量 山积表 程序改善 损失分析 作业条件改善 打破平衡 山积表 山 积 表的使用 : 图表生成方法 山积表 :将各分解动作时间 ,以迭加式直方图表现的一 种研究作业时间结构的手法 . 样式 : 使用工站时间制作山积表 产品 xxx工 时 山 积 表 2 6 3 . 5 0 . 5 2 3 . 5 1 . 8 1 5 0 . 5 1 1 2 2 . 5 6 . 5 1 4 1 . 5 1 1 3 1 . 5 2 2 2 2 1 . 5 4 2 1 . 5 2 4 0 . 5 1 . 5 2 3 1 2 3 4 1 3 0 . 5 2 1 2 0 2 1 . 5 0 1 2 0 1 . 3 1 0 0 2 . 5 1 1 2 1 1 0 0 1 . 5 0 . 5 0 1 . 5 5 0 0 0 . 5 0 0 2 4 6 8 10 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S 1 0 S 1 1 S 1 2 S 1 3 S 1 4 S 1 5 S 1 6 工站 秒 M5 M4 M3 M2 M1 全部结束， 谢谢大家！