生产运作_流水生产组织

第一节 流水线概述 第二节 单一对象流水线组织设计 第五节 装配流水线时间平衡 第四节 混合装配流水线组织设计 第三节 多对象流水线组织设计 流水生产组织 2 大量生产类型与流水生产的发展在现代化社会大生产中 以汽车 家电等产品为代表的大量生产方式是一种主要的生产类型 现代流水生产方式起源于福特制 美国福特汽车公司创始人亨利 福特 HenryFord 于20世纪20年代创立了汽车工业的流水生产线 福特制的主要内容如下 1 实施零件以及产品的标准化 设备以及工具的专业化和工场专业化 2 创造了流水作业的生产方法 建立了传送带式的流水生产线 流水生产的基本概念流水生产是指劳动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 节拍 完成工艺作业的连续重复生产的一种生产组织形式 节拍指流水线上出产相邻两件制品的时间间隔 第一节 流水线概述 第二篇 第七章 流水生产组织 3 流水生产的基本特征 工作地专业化程度高 品种 一种或几种 工序 一道或几道 明显的生产节奏性 各道工序的工作地 设备 数量与各该工序单件工时的比值相一致 设 流水线上各道工序的工作地 设备 数分别为S1 S2 Si Sm 各工序的工时定额为t1 t2 ti tm 流水线生产节拍为r 则 封闭的工艺过程 生产过程具有高度的连续性 加工对象单向流水 第一节 流水线概述 第二篇 第七章 流水生产组织 4 分类 单一对象 多对象 工人静止 移动 不变 可变 成组 混合 工件静止 移动 连续 间断 强制节拍 自由节拍 粗略节拍 见下页图 设备负荷条件 大量系数KF 0 5大量系数kF是指某一工作地加工某一工件的单件工时与该工件出产节拍的比值 也可以理解为加工某一种工件所需的设备数量或某工序工作量在某设备上的负荷 KF t r t N F0 s流水线设备负荷系数Ka 间断线Ka 0 75 连续线Ka 0 75 第一节 流水线概述 第二篇 第七章 流水生产组织 5 第一节 流水线概述 第二篇 第七章 流水生产组织 6 概论 组织流水线生产的必要条件 产品结构和工艺相对稳定 工艺过程能划分为简单工序 且能根据工序同期化的要求把某些工序适当合并与分解 各工序工时相近 产品产量足够大 单位劳动量足够大 流水线的组织设计与技术设计 流水线的技术设计指工艺路线 工艺规程的制订 专业设备的设计 设备改装设计 专业工夹具设计 运输传送装置的设计以及信号装置设计等 流水线的组织设计指流水线的节拍和生产速度的确定 设备需要量和负荷的计算 工序同期化设计 工人配备 生产对象运输传送方式的设计 流水线平面布置设计 流水线工作制度 服务组织和标准计划图表的制定等 流水线组织设计的准备工作 产品零件的分类 改进产品结构 适于流水生产 审查和改进工艺规程 收集整理设计所需资料 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 7 单一对象流水线的组织设计 单一对象加工流水线组织设计 分配式传送带 1 确定流水线出产节拍r Fe N Fo N式中r 流水线节拍 分 件 Fe 计划期有效工作时间 分 N 计划期制品产量 件 Fo 计划期制度工作时间 分 时间有效利用系数 0 9 0 96 rg r n式中rg 节奏 分 批 n 运输批量 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 8 2 确定各工序所需的工作地 设备 数Sei 计算设备负荷系数Ka 流水线要求各工序工作地数大致等于工序时间与出产节拍的比值 因为Sei只能取整数 所以需对计算比值取整 计算公式如下 Sei Si ti r 式中 Si 流水线第I道工序所需工作地 设备 数量的计算值 ti 流水线第I道工序的单件工时定额 各工序设备负荷系数Ki与流水线总设备负荷系数Ka计算式如下 Ki Si Sei Ka Si Sei式中 m 流水线工序数目 Ka是确定流水线连续程度的主要依据 根据Ka值确定按连续还是间断流水线进行组织设计 当Ka 0 75时 连续流水线 当Ka 0 75时 间断流水线 3 工序同期化工序同期化一般分为两步 首先是初步同期化 主要是找出影响同期化的关键并解决 使各工序的单件工时定额与流水线节拍之比基本上达到0 85 1 05的范围内 其次是在流水线的掌握与调整过程中进行 这时主要是发现初步同期化的遗留问题并加以解决 以进一步提高工序同期化的水平 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 9 4 计算流水线所需作业人数 以手工劳动或使用手工工具为主的流水线上 工人人数P的计算公式如下 P Sei Wi g式中 Wi 第i工序每一工作地同时工作人数 g 每日工作班次 以设备加工为主的流水线上 计算工人数量时 要考虑后备工人和工人的设备看管定额 计算公式如下 P 1 b Sei g f 式中 b 考虑代替缺勤工人和替换流水线上临时离开的工人的后备工人百分比 f 第i工序每个工人的设备看管定额 5 确定流水线节拍性质 选择运输方式和装置 流水线节拍性质主要取决于流水线的连续程度 而运输装置又与节拍性质相关 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 10 6 流水线的平面布置设计 单列直线布置见下图 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 11 双列直线布置中 设备可布置在传送带两边 传送带既可传送一条在制品 也可传送两条在制品 见下面a b两图 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 12 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 13 7 编制流水线标准计划图表 流水线标准计划图表是一项主要的期量标准 连续流水线与间断流水线的标准计划图表形式 内容及编制方法均不同 该内容将在后面介绍 单一对象装配流水线组织设计 连续工作式传送带 工件静止工人静止 脉冲 工件移动工人静止 匀速 工件移动工人移动 匀速 1 出产节拍的计算 与加工流水线相同 2 传送带长度计算 La L Li Li 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 14 设 传送带运行速度为V 流水线生产节拍为r 各序工时为ti 工人返回时间为ti 传送带上制品的标准间距为Lo 传送带上各序所需长度为Li 传送带上各序工人操作所需长度为Li 传送带上工人返回所需长度为Li 传送带工作长度为La 则 Lo r V 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 15 传送带上各工序所需长度 Li 的计算设 工人返回时间ti 0第i序传送带长度为Li Li Li Li Lo ti r Li Lo i则 Li Lo ti r Lo i Lo ti r i 若不考虑设置后备范围时 Li Li 则 Li v ti Lo r ti ti r Lo当ti r时 Li Lo当tir时 Li Lo见下列三图 二 带式装配线工件静止工人静止 脉冲 工件移动工人静止 匀速 工件移动工人移动 匀速 1 确定节拍 同前 2 计算传送带长度 La L Li Li 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 16 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 17 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 18 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 19 设 传送带轮占用带长L 2n R则 传送带工作长度La L 传送带总长L 2La L 见下图 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 20 传送带各组成部分见下图 3 各工序工人人数Pi ti r Wig4 整个流水线操作工人总数P Pi 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 21 期量标准 指对加工对象在生产过程中的移动所规定的时间和数量标准 节拍 流水线作业指示图表 连续流水线作业指示图表的编制见下图 间断流水线作业指示图表的编制看管期 指流水线上的工人依次在其所看管设备上生产规定数量制品所需间隔的最大值 间断流水线作业指示图表见图 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 22 工作时间 间断时间 连续流水线作业指示图表示意图 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 23 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 24 在制品占用量定额 见上图 工艺在制品占用量定额 周转在制品占用量定额形成 确定方法 分析计算法 概略计算法 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 25 分析计算法公式 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 26 在制品占用量定额 周转在制品形成与消耗示意图 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 27 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 28 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 29 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 30 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 31 第二节 单一对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 32 多对象流水线的组织设计 可变流水线 因其一些设计步骤的内容与单一对象流水线的相同 所以 只介绍与其不同的设计内容 节拍 设备需要量 1 出产节拍的计算1 代表零件法该方法将各种零件的产量按加工劳动量折合为一种零件产量 然后据以计算节拍 若可变流水线加工n种零件 计划期产量分别为N1 N2 Nj Nn 各零件单件工时定额分别为T1 T2 Tj Tn 设 零件a为代表零件 则计划期流水线加工零件的总产量N的计算公式为 N N1 1 N2 2 Nj j Nn n Nj j j Tj Ta a Tj Ta 1各零件的节拍r1 r2 rj rn的计算公式为 ra Fe N rj ra j 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 33 2 加工劳动量比重法该方法按各种零件在流水线上加工总劳动量中所占比重分配有效工作时间 然后据以计算各种零件的节拍 若可变流水线加工n种零件 计划期产量分别为N1 N2 Nj Nn 各零件单件工时定额分别为T1 T2 Tj Tn 则各零件加工劳动量在总劳动量中所占比重分别为 1 2 j n 其计算公式为 j Nj Tj Nj Tj 各零件的节拍计算公式为 rj j Fo Nj2 各工序设备数量和设备负荷系数的确定j品种各工序所需设备数量的计算值为Sji tji rj 要求 S1i S2i Sji Sni max S1i S2i Sni i 1 2 m 各工序设备负荷系数为 Ki Nj tji Se Fo 整个流水线设备负荷系数为 Ka Nj Tj Se Fo 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 34 成组流水线1 顺序生产成组流水线1 特征 一个零件组 一个零件组地进行加工 成组地在工序间转移 在组内各零件不是平行地加工 而是顺序地加工 即先加工A零件 再加工B零件 再加工C零件 每道工序都是这样重复地 顺序地加工零件组内的零件 零件组在各道工序加工的时间与流水线节拍相等或成整数倍比关系 Tg tAi tBi tCi rg 1 2 3 由加工一种零件转换为加工另一种零件时 不需要设备和工艺装备进行重新调整 2 组织设计 节拍 rg Fo Ng 各工序设备需要量 Si tgi rg 各工序工人人数Pi ti r Wig 整个流水线操作工人总数P Pi举例 设某顺序生产成组流水线加工A B C三种零件 每个零件组包括一个A零件 一个B零件和二个C零件 零件组在各工序的加工时间等于零件组节拍 tg1 tg2 tg3 tg 10分 组 则流水线加工三种零件的生产过程如下图 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 35 顺序生产成组流水线生产过程 rg rg rg rg 零件A 零件B 零件C 第三节 多对象流水线组织设计 36 2 平行生产成组流水线特征 一个零件组 一个零件组地进行加工 成组地在工序间转移 在组内各零件不是顺序地而是平行地加工 因此零件加工时间可以重合 缩短了零件组生产周期 流水线各工序的设备上安装有两套以上的夹具和刀具 进行多工位多刀加工 在各工序加工的零件中 必须有一种零件的工时定额与流水线节拍相等或成整数倍比关系 即tj rg 零件组的组成和零件组节拍的计算与顺序流水线相同 举例 设某平行生产成组流水线上固定加工A B两种零件 每个零件组包括一个A零件 一个B零件 两种零件的计划期产量均为55000件 流水线的节拍rg为 rg 4896 60 0 95 55000 279072 55000 5分 组每道工序的设备需要量根据工时定额最长的零件来计算 设备需要量计算过程见下表 生产过程见下图 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 37 平行生产成组流水线生产过程 零件A 零件B 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 38 四 混合装配流水线组织设计1 概念 不改变现有生产手段 生产条件 和生产能力 通过改变生产组织 在一条流水线上进行多品种搭配 制定科学的投产顺序 有序地生产多种产品的流水生产方式 通常为结构 工艺特征相似 规格 型号不同的系列产品 2 步骤 确定周期 与节拍区别 及最小工序数 分解装配作业 测定作业工时 绘制综合作业顺序图 划分工序 工作地 分支定界法 投产排序 启发式法 平面布置 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 39 3 组织设计1 分解作业 测定工时最小作业单元 三点估计法 ti ts 4tm tl 62 综合装配作业顺序图 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 40 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 41 3 划分工序 分支定界法 作业顺序 工序作业量 确定工序的作业构成 计算工序工时定额 4 安排投产顺序 启发式法 由于不同品种的工序和作业时间不同 所以必须考虑各品种投产顺序 实行有节奏 按比例的混合连续生产 使品种 产量 工时 设备负荷均达到全面均衡 工人移动路线图 见图示 规则 第一投产品种选取同时满足Tmax Tj 和Tmax Ti 的品种 不同时满足时选取Tmax Ti 的品种 第k k 1 投产品种按下列公式计算选取 见课件公式及原理图示 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 42 混合流水线1 概念 混合流水线基本上不改变现有生产手段 生产条件和生产能力 通过改变生产组织方法 在一条流水线上实现多品种搭配 制定科学的投产顺序 有序地生产多种产品 2 特点 3 条件 产品结构系列化 标准化 通用化 工模夹具可快速调换 生产计划管理体系严密 同步化 工人技能熟练 4 组织设计的主要内容 编排投产顺序 编排投产顺序的常用方法有三种 生产比倒数法 品种特性逻辑计算法 启发式法 1 生产比倒数法举例 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 43 2 品种特性逻辑计算法品种特性 指组成产品的不同零部件 步骤 确定部件与品种的组成关系 根据品种的产量计算出部件需要量 根据部件需要量确定每一品种的权数 根据各品种的权数 选其中权数最大者为投产品种 若权数相同 则取投产品种间隔大者或选种部件个数较少者为投产品种 更新被选种品种的权数 更新后的品种权数 该品种第一次参加比较的权数 选取次数 选中部件个数和 总产量 按更新后品种的权数继续相比 仍选其中最大值的品种作为投产品种 直到全部品种选中为止 举例 某混流线上生产各品种的产量比为A 3台 B 2台 C 1台 这三个品种分别由3个部件组成 试进行投产顺序编排 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 44 计算品种部件量及权数 部件与品种的组成关系 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 45 编排投产顺序 设 f 选取次数 n 循环期总产量 G 第一次参加比较时的权数 f S 选中部件个数和 T n S G 更新后的权数 G T f 1 G 11 10 5 S 0 0 0 T 0 0 0 G G f S n 11 10 5 选A 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 46 F 2 G 11 2 10 2 5 2 22 20 10 S 3 K1 L1 M1 1 L1 0 T n S 6 3 6 1 6 0 18 6 0 G G T 4 14 10 选B 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 47 3 启发式法特点 重点考虑工时因素 使同一品种上下工序间或同一工序上下两品种间的作业空闲时间最小 步骤 第一次投产品种选取各品种中总工时和工序工时同时为最大者 若总工时和工序工时的最大值不属同一品种 则选取工序工时最大者为投入品种 进行第k次 k 1 选取时 先计算各品种为第k次所选品种时该品种所需的总工时时间 计算公式为 X1 k max 0 X1 k 1 r t1 kXj k max Xj 1 k Xj k 1 r tj k j 2 3 m 式中 Xj k 设该品种为第k次所选品种时的该品种至j工序为止所需的工时时间 Tj k 第k次所选品种的第j工序工时 然后按下式求偏差 Zk Xm k Xm k 1以 Zk 为最小者作为第k次投入品种 如果出现一个以上的相同 Zk 最小值时 根据k 1次选取时哪一个偏差更小来确定 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 48 工人移动路线示意图 12k 1kk 1n 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 49 举例 某混流线上生产的各品种产量比为A品种 3台 B品种 2台 C品种 1台 生产节拍为8分钟 各品种的工序工时见表 解 第一步 生产A品种的总工时及A品种的第二工序工时均为最大 故选A品种为第一次投产品种 X1 1 A 5 X2 1 A 16 X3 1 A 23 第二步 k 2时 A品种 X1 2 A max 0 X1 1 A r t1 1 max 0 5 8 5 5X2 2 A max X1 2 A X2 1 A r t2 2 max 5 16 8 11 19X3 2 A max X2 2 A X3 1 A r t3 2 max 19 23 8 7 26B品种 X1 2 B max 0 X1 1 A r t1 1 max 0 5 8 5 5X2 2 B max X1 2 A X2 1 A r t2 2 max 5 16 8 11 19X3 2 B max X2 2 A X3 1 A r t3 2 max 19 23 8 7 26C品种 X1 2 C max 0 X1 1 A r t1 1 max 0 5 8 5 5X2 2 C max X1 2 A X2 1 A r t2 2 max 5 16 8 11 19X2 2 C max X1 2 A X2 1 A r t2 2 max 5 16 8 11 19 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 50 然后 求偏差 Z2 A X3 2 A X3 1 26 23 3Z2 B X3 2 B X3 1 21 23 2Z2 C X3 2 C X3 1 22 23 1因为C品种的 Zk 最小 所以第2次选C品种为投入品种 计算过程见下表 工人移动路线见下图 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 51 工人移动路线图 Lo X O 第三节 多对象流水线组织设计 第二篇 第七章 流水生产组织 52 一 概念 合理划分工序 使每一工作地综合工时不超过节拍 不违反工序间的先后顺序 还要使工作地数量尽可能少 二 装配线时间平衡的必要性1 装配线平衡一种表述为 装配线平衡 又称工序同期化 是对于某装配流水线 在给定流水线的节拍后 求出装配线所需工序的工作地数量和用工人数最少的方案 另一种表述为 对于特定的产品 给定工作地数量 求出使流水线节拍最小的配置方案 2 装配线的工作负荷率3 通过装配线平衡的效果 第四节 装配流水线时间平衡 第二篇 第七章 流水生产组织 53 三 方法 分支定界法 隐枚举法 1 所需资料 装配作业顺序图 出产节拍2 平衡目标与原理 以适当的方式将装配线上若干个相邻工序合并成一个大工序 又称工作地 并使这些大工序的接近或等于装配线的节拍 四 步骤 求可行的作业组合方案 工序方案 回溯检查 消除不良组合方案 第四节 装配流水线时间平衡 第二篇 第七章 流水生产组织 54 四 步骤 确定装配流水线节拍 流水线节拍是指流水线上连续出产两件相