[管理学]生产线平衡.ppt

生产线平衡 安徽工程大学管理工程学院 基础工业工程 v* 本章内容 流水线平衡概述 3.1 详细内容 流水线平衡设计的方法 3.2 详细内容 流水线平衡改善分析 3.3 详细内容 由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以流 水方式生产各种产品。 v流水线基本概念 流水线的优缺点 优点：高效率、低成本，使工人技术进一步专业化 流水线布局 U型装配线、环形装配线和一字型装配线 缺点：工人劳动强度较大，工作较乏味 适用于产量足够、单位产品的劳动量比较大，制造工艺能够分 解成多道工序，结构相对稳定的产品 v流水线基本概念 流水生产是指生产对象按照一定的工艺路线顺序地 通过各个工作地，并按照一定的生产速度完成工艺作业 的连续重复的生产过程。 工作的专业化程度高 生产按节拍进行 工艺过程是封闭的 生产对象在工序间作单向移动 工作地之间有传送装置连结 流水生产方式具有以下特点： 由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以流 水方式生产各种产品。 v流水线基本概念 流水线的优缺点 优点：高效率、低成本，使工人技术进一步专业化 流水线布局 U型装配线、环形装配线和一字型装配线 缺点：工人劳动强度较大，工作较乏味 适用于产量足够、单位产品的劳动量比较大，制造工艺能够分 解成多道工序，结构相对稳定的产品 一字型 布局 环形 布局 U型 布局 由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以流 水方式生产各种产品。 v流水线基本概念 流水线的优缺点 优点：高效率、低成本，使工人技术进一步专业化 流水线布局 U型装配线、环形装配线和一字型装配线 缺点：工人劳动强度较大，工作较乏味 适用于产量足够、单位产品的劳动量比较大，制造工艺能够分 解成多道工序，结构相对稳定的产品 v流水线平衡的概念和意义 流水线平衡又称工序同期化，指在规定的生产速度 下，使工作地间的负荷均衡化，从而使得工作地上的作 业时间相同或相近的一种技术。 流水线平衡目的 提高设备和工时的利用率，降低生产周期 1 降低物资消耗，减少在制品，降低成本2 在平衡生产线基础上，实现单元生产，提高生产应变能 力，实现柔性生产系统 3 通过综合应用到程序分析、动作分析、搬运分析 、时间分 析等IE手法，以提高全员综合素质 4 本章内容 流水线平衡概述 3.1 详细内容 流水线平衡设计的方法 3.2 详细内容 流水线平衡改善分析 3.3 详细内容 v平衡设计的准备工作和基本问题 进行产品和零件的分类，完成工艺流程的制定与优化1 确定流水线上的基本作业并制定出相应的作业标准3 绘制出基本作业顺序图，以反映工艺次序4 确定流水线的节拍5 将作业按照一定标准分配到各个工位，完成平衡工作6 收集整理平衡设计的各种材料2 v单产品流水线平衡方法 确定生产节拍 计算 最少工作站数 作业指派以 平衡流水线 当流水线的运输批量等于1时，生产节拍C 若按批运输(批量为Q)时，则生产节拍C批 根据生产节拍，计算理论最少工作站数Smin 评价与 再平衡 v单产品流水线平衡方法 作业指派时，要满足三种约束条件： 作业指派以平衡流水线 工艺顺序约束先后次序图 技术约束使两项或多项工作不能在一个工作站上 每个工作站上的作业总时间不能大于节拍 具体平衡方法(指派原则) 简单平衡法阶位法(或后续作业数量法，作业时间法) 复杂平衡法人工智能法和运筹学方法 某J型玩具小车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆。 每天的生产时间为420分。表3-1列出了J型小车的装配步骤及其 定额时间，请根据节拍和作业次序的限制，求使工作站数量最少 的生产线平衡方式。 单产品流水生产线平衡实例分析 A B DE I C F G HJ K 45 50 12 12 12 12 119 15 89 绘制装配线的流程图 1 作 业业 时间时间 （ 秒） 描 述必须须提前的 作业业 A45安装后轴轴支架，拧紧拧紧 4个螺 母 B11插入后轴轴A C9拧紧拧紧 后轴轴支架螺栓B D50安装前轴轴，用手拧紧拧紧 4个螺 母 E15拧紧拧紧 前轴轴螺栓D F12安装1#后车轮车轮 ，拧紧轮轴拧紧轮轴 盖 C G12安装2#后车轮车轮 ，拧紧轮轴拧紧轮轴 盖 C H12安装1#前车轮车轮 ，拧紧轮轴拧紧轮轴 盖 E I12安装2#前车轮车轮 ，拧紧轮轴拧紧轮轴 盖 E J8安装前轴轴上的车车把手，拧紧拧紧 螺栓和螺钉钉 F，G，H， I K9上紧紧全部螺栓和螺钉钉J 合 计计 195 表3-1 J型小车的装配步骤及其时间 单产品流水生产线平衡实例分析 某J型玩具小车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆。 每天的生产时间为420分。表3-1列出了J型小车的装配步骤及其 定额时间，请根据节拍和作业次序的限制，求使工作站数量最少 的生产线平衡方式。 单产品流水生产线平衡实例分析 A B DE I C F G HJ K 45 50 12 12 12 12 119 15 89 绘制装配线的流程图 1 单产品流水生产线平衡实例分析 计算节拍 2 工作站最小值(理论上) 3 (1) 平衡方案A： 选用规则1(后续作业数量最多规则)来平衡装 配生产线。各项作业的后续作业数量如表3-2所示。在该规则遇到 问题时，采用其他规则，直至所有作业安排完毕。表3-3列出了实 际的安排。 作业业元素 后续续作业业 元素数量 作业业元 素 后续续作业业元素 数量 A6F,G,H或I2 B或D5J1 C或E4K0 表3-2 各项作业的后续作业数量 单产品流水生产线平衡实例分析 工 作 站 作 业业 作业业 时间时间 （s） 剩余时时 间间 （s） 可安排的 紧紧后作业业 紧紧后作 业业最多 的作业业 时间时间 最 长长的 作业业 1A455.4空 闲闲 无 2D500.4空 闲闲 无 3B1139.4空 闲闲 C、EC、EE E1524.4空 闲闲 C、H、IC F、G、 H、I C915.4空 闲闲 F、G、H 、I F、G、 H、I F123.4空 闲闲 无 4G1238.4空 闲闲 H、IH、I H1226.4空 闲闲 I I1214.4空 闲闲 J J86.4空 闲闲 无 5K941.4空 闲闲 无 表3-3 根据后续作业最多规则平衡装配生产线 单产品流水生产线平衡实例分析 计算流水线的整体负荷率： 工作地工作地作业业元素工作地作业时业时 间间 工作地负负荷率（% ） 1 2 3 4 5 A D B,E,C,F G,H,I,J K 45 50 47 44 9 89.29 99.21 93.25 87.3 17.86 表3-4 平衡方案A中各工作地负荷率 单产品流水生产线平衡实例分析 (2) 平衡方案B：选用规则2（阶位法），即按该项作业元 素时间与后续作业元素时间的总和（阶位值）最大规则优 先安排作业。 作业业元 素 ADBECFGHIJK 总总 计计 作业时业时 间间(s) 4 5 5 0 11 1 5 9 12 1 2 12 1289 19 5 阶阶位值值1 0 6 1 0 6 61 5 6 50 29 2 9 29 29 179 紧紧前工 序 ADBCCEE F, G, H,I J 表3-5 J型小车作业元素阶位表 单产品流水生产线平衡实例分析 工作 地 作 业业 元 素 阶阶位 值值 紧紧前 作业业 作业业 时间时间 (s) 累计计作 业时间业时间 (s) 剩余时时 间间(s) 1A10645455.4 2D10650500.4 3 B E C F 61 56 50 29 A D B C 11 15 9 12 11 26 35 47 39.4 24.4 15.4 3.4 4 G H I J 29 29 29 17 C E E F,G, H,I 12 12 12 8 12 24 36 44 38.4 26.4 14.4 6.4 5K9J9941.4 表3-6 按阶位法分配作业元素过程 单产品流水生产线平衡实例分析 计算流水线负荷率： 工作地 工作地作业业元素 工作地作业时间业时间工作地负负荷率（% ） 1 2 3 4 5 A D B,E,C,F G,H,I,J K 45 50 47 44 9 89.29 99.21 93.25 87.3 17.86 表3-7 平衡方案B中各工作地负荷率 单产品流水生产线平衡实例分析 (3) 平衡方案C：选用规则二，按作业元素时间最长规则安 排作业，并用规则一作为辅助规则。表3-8给出了按作业元 素时间的大小排列的顺序，表3-9列出了平衡方案C的实际 安排。 作业业元素作业时间业时间 （ s） 作业业元素作业时间业时间 （s ） D50B11 A45C,K9 E15J8 H,I,F或G12 表3-8 各项作业的后续作业数量 单产品流水生产线平衡实例分析 工 作 站 作 业业 作业业 时间时间 （s） 剩余时时 间间 （s） 可安排的 紧紧后作 业业 时间时间 最 长长 的作业业 紧紧后作 业业最多 的作业业 1D500.4空 闲闲 无 2A455.4空 闲闲 无 3E1535.4B、C、H 、I H、IB、C H1223.4I、BIB I1211.4J、BBB B110.4空 闲闲 无 4C941.4F、GF、GF、G F1229.4G、JGG G1217.4J J89.4空 闲闲 K K90.4空 闲闲 无 表3-9 按作业元素时间最长规则安排作业 单产品流水生产线平衡实例分析 计算流水线负荷率： 工作地 工作地作业业元素 工作地作业时间业时间工作地负负荷率（% ） 1 2 3 4 D A E, H, I, B C, F, G, J, K 50 45 50 50 99.21 89.29 99.21 99.21 表3-10 平衡方案C中各工作地负荷率 单产品流水生产线平衡实例分析 多品种流水线的平衡设计 基本形式 可变流水线，又称转换流水线。它的基本特征是， 在一条流水线上轮番生产几种产品。 混合流水线，是指在同一时间内，在同一条流水线 上按固定顺序混合地生产多种品种产品。 多品种流水线的平衡设计 节拍的确定 代表产品换算法 劳动量比率法 流水线平衡方法 根据单产品流水线平衡方法进行作业指派，实现平衡 可变流水线的平衡设计 按照产品组计算生产节拍，并据此进行流水线的平 衡，其节拍计算为： 多品种流水线的平衡设计 混合流水线的平衡设计 混合流水线的平均节拍 计划期内产品组的产量 N组与产品组的构成及各产品的计划产量有关。它根据不同情况加以确定： 各种产品计划期产量相等时 各种产品的计划期产量成较小的整数比时 编制综合的作业元素顺序图 选择平衡工作地作业量的时间周期 计算作业元素在平衡周期内的作业时间 混合流水线平衡工作包括三项内容： 实例分析 多品种流水线的平衡设计混合流水线的平衡设计 本章内容 流水线平衡概述 3.1 详细内容 流水线平衡设计的方法 3.2 详细内容 流水线平衡改善分析 3.3 详细内容 3.3 生产线平衡改善工作 v再平衡原因 平衡步骤 作业测定， 确定工序时间 确定生产节拍 和瓶颈工序 以瓶颈工序为中心 进行调整和优化 运行阶段的调整与优化 产品产量、结构和种类的变化1 现场布局的变化2 工装、原材料、设备和人员技术的变化3 方案评价和选择 制定标准工作抽样法 方法标准时间标准 秒表法 标准资料法 模特法 首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善 将瓶颈工序的作业内容分担给其他工序 适当增加各作业人员 合并相关工序，重新排布生产工序 分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其他工序 生产线平衡改善实施时，可遵循以下方法 3.3 生产线平衡改善工作 3.3 生产线平衡改善工作 v再平衡原因 平衡步骤 作业测定， 确定工序时间 确定生产节拍 和瓶颈工序 以瓶颈工序为中心 进行调整和优化 运行阶段的调整与优化 产品产量、结构和种类的变化1 现场布局的变化2 工装、原材料、设备和人员技术的变化3 方案评价和选择 制定标准工作抽样法 方法标准时间标准 秒表法 标准资料法 模特法 实例 装配线平衡设计实例1 例1最大阶位者优先指派原则 1 2 3 4 5 68 0.01h 79 0.06h 0.04h 0.05h 0.03h 0.04h 0.05h 0.05h 0.04h 已知：对该装配线的速度要求 是每40小时生产285件产品 生产节拍 CT=40/285 =0.14小时/件 工作站数 K=t/CT=2.64 =0.37小时 工作站数 K=3 具体指派过程 例1最大阶位者优先指派原则 1 2 3 4 5 68 0.01h 79 0.06h 0.04 h 0.05h 0.03h 0.04h 0.05h 0.05h 0.04h 作业 序号 位置权重 WP 10.37 20.28 30.29 40.25 50.07 60.14 70.11 80.10 90.06 工 作 站 号 工 作 单单 元i 位 置 权权 重 前 紧紧 单单 元 Ti工 作 站 时时 间间 平 衡 延 迟迟 （ 空 闲闲 时时 间间 ） 110.3 7 -0.0 5 0.0 5 0.0 9 130.2 9 10.0 4 0.0 9 0.0 5 120.2 8 10.0 3 0.1 2 0.0 2 240.2 5 2 3 0.0 5 0.0 5 0.0 9 260.1 4 40.0 4 0.0 9 0.0 5 270.1 1 40.0 5 0.1 4 0 380.1 0 60.0 4 0.0 4 0.1 0 350.0 7 40.0 1 0.0 5 0.0 9 390.0 6 57 8 0.0 6 0.1 1 0.0 3 1、2、3 工作站1工作站2工作站3 4、6、75、8、9 例2后续作业最多优先指派原则 1 2 3 4 5 68 0.01h 79 0.06h 0.04h 0.05h 0.03h 0.04h 0.05h 0.05h 0.04h 1、2、34、6、75、8、9 工作站1工作站2工作站3 工 作 站 号 工 作 单单 元i 位 置 权权 重 前 紧紧 单单 元 Ti工 作 站 时时 间间 平 衡 延 迟迟 （ 空 闲闲 时时 间间 ） 110.3 7 -0.0 5 0.0 5 0.0 9 130.2 9 10.0 4 0.0 9 0.0 5 120.2 8 10.0 3 0.1 2 0.0 2 240.2 5 2 3 0.0