第10章 流水线平衡

1、10.1 流水线的基本概念流水线的基本概念 10.2 流水线平衡流水线平衡 10.1 基本概念 一、流水线的起源一、流水线的起源福特的流水线福特的流水线 在上世纪初，屠宰场所使用的可以称为“拆卸线”， 即将一头宰好的牛体或猪体从很多切肉工人面前移动经过， 每一个切肉工人只割下特定的某个部分。福特将这一过程颠 倒过来，试试是否会加速汽车上一个叫做磁石发电机的部件 的生产。不让每个工人组装一台完整的磁石发电机，而是将 发电机的一个部件放在传送带传送带上，在它经过时，每个工人都 给它添装上一个部件，每次都装配同样的一个部件。特拉华 大学教授戴维.亨谢尔是工业发展专家，他谈起当时的情况： “前一天，完

2、成整个组装过程的工人，平均每人每2020分钟分钟组 装一台磁石发电机。可是那一天，在这条装配线上的装配组， 每人平均每1313分分1010秒钟秒钟就组装一台。” 不到一年，装配时间便减到5 5分钟分钟。1913年福特改革了装配 汽车的全过程。用绳子绳子钩住的部分组装好的车辆被拖着从工 人身旁经过，工人们一次只组装上一个部件。不久，福特公 司一年就生产出几十万辆汽车，在当时是一项极出色的成就。 这一新的系统如此有效而且经济合算以致他将自己生产出来 的汽车削价一半，降至每辆260260美元美元，使那些在此之前一直 买不起汽车的人都有能力买了。 不久全世界的汽车制造商都仿效起他来。今天，在机器人和

3、其他形式的自动化推动下，从烤面包机到香水，一切的一切， 全都是在装配线上生产出来的。 10.1 基本概念 1010.1 .1 基本概念基本概念 流水生产的基本概念流水生产的基本概念 流水生产：指劳动对象按照一定的工艺路线一定的工艺路线，顺序地通过各个 工作地，并按照一定的生产速度（节拍）生产速度（节拍）完成工艺作业的连续连续 重复生产重复生产的一种生产组织形式。 福特制流水线的主要内容福特制流水线的主要内容 1、实施零件及产品的标准化、设备及工具的专业化。 2、创造了流水作业生产方法，建立了传送带式的流水生产线。 1 1、特征、特征 工作地的专业化程度高； 具有明显的节奏性； 每道工序都按照统

4、一的节拍进行生产； 具有高度的连续性。 1010.1 .1 流水线的基本概念流水线的基本概念 二、流水线生产的特征和形式二、流水线生产的特征和形式 rststst mm 2211 n 按生产对象品种数目的多少，分为单品种流水线和多品种流 水线 单品种流水线单品种流水线：又称不变流水线，是指流水线上只固定生产 一种制品。 多品种流水线多品种流水线：生产两种或两种以上制品。 可变流水线可变流水线 混合流水线混合流水线 按制品的轮换方式按制品的轮换方式 分批轮换地制造固定在分批轮换地制造固定在 流水线上的几个品种流水线上的几个品种 将生产作业方式大致相同将生产作业方式大致相同 的特定几个品种在流水线

5、的特定几个品种在流水线 上混合、连续地生产上混合、连续地生产 10.1 基本概念 2 2、流水线的形式、流水线的形式 按生产连续程度：按生产连续程度：连续流水线和间断流水线。 连续流水线指制品从投入到产出在工序间是连续进行的没有等待 和间断时间。 按实现节奏的方式：按实现节奏的方式：强制节拍流水线和自由节拍流水线。强制流 水线要求准确地按节拍出产制品.后者不严格要求按节拍出产制品, 但要求工作地在规定的时间间隔内的生产率应符合节拍要求. 按机械化程度：按机械化程度：手工流水线、机械化流水线、自动流水线。 10.1 基本概念 分类标志分类标志 对象移动方式对象移动方式 对象数目对象数目 对象轮换

6、方式对象轮换方式 连续程度连续程度 节奏性节奏性 机械化程度机械化程度 固定流水线固定流水线 单一对象流水线单一对象流水线多对象流水线多对象流水线 移动流水线移动流水线 不变流水线不变流水线 成组流水线成组流水线 连续流水线连续流水线间断流水线间断流水线 强制节拍流水线强制节拍流水线粗略节拍流水线粗略节拍流水线 自动线自动线 流水线流水线 可变流水线可变流水线 自由节拍流水线自由节拍流水线 机械化流水线机械化流水线手工流水线手工流水线 图图1 1 流水线的类型流水线的类型 10.1 基本概念 三、流水线涉及的相关概念三、流水线涉及的相关概念 1 1、工序、工序 工序（process）是指一个工

7、人或一组工人在同一工作地上对同 一劳动对象进行加工的生产环节。 工序是组成生产过程生产过程的最小单元最小单元。若干个工序组成工艺阶段。 同一工序的工作地和劳动对象工作地和劳动对象是固定不变的，如果有一个要素发 生变化，就构成另一道新工序。 10.1 基本概念 例如在同一台车床上，由一个工人完成某零件的粗加工和精加工， 称为一道工序；如果这个零件在一台车床上完成粗加工而在另一 台车床上精加工，就构成两道工序。 2 2、节拍与节奏、节拍与节奏 节拍（Cycle time）流水线上连续连续出产相邻相邻的两件相同两件相同制品的时 间间隔。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。 节拍通常只是用于定义

8、一个流程中某一具体工序或环节的单位定义一个流程中某一具体工序或环节的单位 产出时间产出时间。 如果产品必须是成批制作的，则流水线上前后出产两批相同产产品必须是成批制作的，则流水线上前后出产两批相同产 品之间的时间间隔品之间的时间间隔称为称为节奏。节奏。 节奏节奏=节拍节拍运输批量运输批量。 通常把一个流程中生产时间最长（慢）的工序叫做瓶颈瓶颈 （Bottleneck）。 10.1 基本概念 作业时间决定了节拍的可能范围（最大、最小节拍）： 最小（短）节拍等于最长的作业时间。 最大（长）节拍等于各作业时间之和。 节拍区间确定了生产线的产量范围 产量OT/CT 式中：OT计划期的有效工作时间； C

9、T节拍。 某种产品的生产需要在生产线上完成17个作业，作业时间 最长的为2.4分钟，所有作业的时间之和为18分钟。该生产 线每天运转450分钟。请回答下列问题： （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多少？ （3）如果要求达到最大的产量，最少所需工作地数是多 少？ （4）每天保证产量为125个单位产品时的节拍是多少？ （1）最小节拍=2.4分钟，最长节拍=18分钟。 （2）生产线的最大产量=OT/CT=450/2.4=187.5 188单位，生产 线最小产量=450/18=25单位，因此，生产线的日产量范围为 （25-188）单位。 （3）实现最大产量所

10、需最少工作地数为： （4）计划产量为125个单位产品时的节拍为： 节拍=OT/D=450/125=3.6分钟。 min 18 7.58 2.4 t t S r 个工作地 10.1 基本概念 3 3、工序同期化、工序同期化/ /装配线平衡装配线平衡 工序同期化是使流水生产线各工序的单件时间等于节拍或节拍各工序的单件时间等于节拍或节拍 的整数倍。的整数倍。 在给定流水线节拍情况下，工序同期化可以使流水线所需工作流水线所需工作 地数量和用工人数最少。地数量和用工人数最少。 l减少或消除物料周转场所，缩短生产周期； l减少单件产品工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）； l减少工序的在制品，真正实现

11、“一个流”； l消除生产瓶颈提高作业效率； l提升工作士气改善作业秩序； l稳定产品质量； l提高作业员及设备工装的工作效率； （1）生产线平衡（工序同期化）的意义 10.1 基本概念 10.1 基本概念 四、组织流水线生产的必要条件四、组织流水线生产的必要条件 1、产品结构和工艺相对稳定； 2、制品加工的各工序能细分或合并，各工序的时间定额应 与流水生产线节拍相等或成倍数关系。 3、制品产量足够大，以保证流水生产线各工作地有充分的 负荷。 (1)流水线的经济效益 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

12、产管理 五、流水线的经济效益和缺点五、流水线的经济效益和缺点 (2) 流水线的缺点 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 生产线平衡，就是根据生产线节拍的要求，采取各种技术或 组织措施来调整产品在各个工作地的单件作业时间，使它们 大致相等，或等于生产线节拍。 组织生产线平衡的基本方法是将整个工作任务细分为许多小 的基本作业元素，然后将有关的作业元素组合成大工序（将 基本作业元素打包成可控制的作业包）分配给某个工作地， 并使这些大工序的单件作业时间相等或等于生产线节拍。生 产线平衡的目标是分配到

13、各个工作地的作业所需要的时间大 致相等，使生产线上的闲置时间最少，提高工人和设备的利 用率。 10.2 流水线平衡 1.确定生产线的节拍或节奏 2.计算生产线所需的最少工作地数 3.将作业分配到各个工作地 4.评价生产线效率 流水线平衡的步骤 10.2 流水线平衡 1 1. .确定流水生产线的节拍确定流水生产线的节拍 r = Fe / N = Fo / N r流水线节拍（分/件）； Fe计划期有效有效工作时间（分）； N计划期制品产量制品产量（件）； Fo计划期制度工作时间（分）； 时间有效利用系数（0.90.96） 计划期产量 计划期有效工作时间 r 例如：某产品流水线计划日产量为150件，

14、采用两班制生 产，每班作业时间为8小时，各有12分钟停歇时间，计划 废品率为4%，请计算该流水线的节拍。 计划期产量 计划期有效工作时间 r 分钟6 %41150 2126028 r （1）计算流水线上需要的最少工作地数的理论最 小值： Smin需要的最少工作地数 t 单位产品总装配时间 r 流水线节拍 表示大于或等于 的最小整数 r t S i min r ti 按以下条件向工作地分配各工序：按以下条件向工作地分配各工序： l作业的分配按作业先后顺序图由左至右进行，保证各个工序作业的分配按作业先后顺序图由左至右进行，保证各个工序 之间的先后顺序。之间的先后顺序。 l在每一分配前，利用下列标准

15、确定哪些作用够资格分配到一在每一分配前，利用下列标准确定哪些作用够资格分配到一 工作地：工作地： a.所有先行作业都已被分配 b.该作业时间不超过该工作地的剩余时间 l分配到每个工作地的各工序作业时间之和分配到每个工作地的各工序作业时间之和(Tei)，不能大于节拍，不能大于节拍, 且应尽量接近或等于节拍（且应尽量接近或等于节拍（Tei趋近趋近r）。）。 评价流水线的效率，其计算公式如下： 效率（负荷率）=100%闲置时间百分比 100% rS 间所有工作地的总闲置时 闲置时间百分比 某装配线的工序顺序及作某装配线的工序顺序及作 业时间如下表所示业时间如下表所示. . 总作业时间总作业时间=8.

16、7=8.7 例：装配线平衡例：装配线平衡 作业编号作业时 间 紧前作 业 A B C D E F G H I J K M 0.4 1.5 1.0 0.8 0.6 0.9 0.4 0.4 0.6 0.7 1.0 0.4 - A A A B.C D E G F I.E H.J K 假设每天工作8小时，午间停机30分钟休息，每天的产 量为220单位，废品率为2。根据以上数据，请完成： （1）画出装配图； （2）计算节拍； （3）最小工作地数目； （4）进行装配线平衡。 解: （1）画出装配图 （2）计算节拍 86030 2.0 2201+2% 节拍 （） （3）最小工作地数目 min min 8.7

17、 4.4 2.0 5 S S （4 4）进行装配线平衡）进行装配线平衡 8 6030 2.0 2201+2% 节拍 （） 工作 地 作业单 元 作业单元时 间 工作地时 间 工作地时间损 失 1A B 0.4 1.51.90.1 2C D 1.0 0.81.80.2 3E G F 0.6 0.4 0.91.90.1 4I J H 0.6 0.7 0.41.70.3 计算装配线的时间损失系数 计算装配线的时间损失系数 5 28.7 5 2 1.3 = 5 2 13% L 某玩具厂生产的玩具马车要在一个传送带上组装， 每天需生产500件。每个工作日的生产时间为420 分钟，表列出了玩具马车的组装步

18、骤及其时间。 例题例题2 2 作业作业时间时间/秒秒紧前作业紧前作业紧后作业紧后作业 A45B B11AC C9BF、G D50E E15DH、I F12CJ 作业作业时间时间/秒秒紧前作业紧前作业紧后作业紧后作业 G12CJ H12EJ I12EJ J8F、G、H、IK K9J 总时间总时间195 解：（解：（1）画）画 作业流程图作业流程图 请完成下列各项： （1）画出作业顺序图； （2）计算装配线节拍； （3）求装配线最少需要工作地数； （4）将作业分配到各工作地； （5）评价生产线效率； 例题例题2 2 ABC F G DEH I jK 45秒11秒9秒 12秒 12秒 50秒15秒12秒 12秒 8秒9秒 图 玩具马车生产流程图 60420 50.4 500 r 计划期有效工作时间 计划期产量 （秒） 秒 （2 2）计算装配线节拍）计算装配线节拍 生产线可能最小节拍：等于时间最长的那个作业 的作业时间（50秒）。 生产线可能最大节拍：等于各项作业的作业时间 之和（195秒）。 min 195 50.4 3.874 t S r （个工作地） ABC F G DEH I jK 45秒 11