生产与运作管理 第4版 课件 第06章 流水生产线组织-颜瑞

生产与运作管理主讲教师：？？？？？？大学？？？学院生产与运作管理1第6章流水生产线组织6.1流水生产线的基本概念6.2单一对象流水线的组织设计6.3多品种流水线的设计6.4多品种小批量生产生产与运作管理2流水生产线：又称为生产对象专业化布置(ProductLayout)，是一种先进的生产组织形式。它是按照产品(零部件)的生产工艺顺序把完成相同生产对象的设备和人员集中起来组成的生产单位。工作地安生产工序顺序排列,产品(零部件)按照一定的速度,顺序和有节奏地通过各个工作地，依次被加工，直到生产出成品。6.1流水生产线的基本概念生产与运作管理3特征：工作地专业化程度高，生产有明确的节奏性。在流水生产线上固定生产一种或少数几种制品,每个工作地固定完成—道或几道工序。生产与运作管理4特征：工艺过程是封闭的,具有高度的连续性。工作地按工艺顺序排列,生产对象在工序间单向移动。生产与运作管理5特征：各工作地的加工时间同其设备数量的比值相等或相近。

生产与运作管理6优点：（1）整个生产过程平行连续,协调均衡。（2）有利于机器设备和人力的充分利用。（3）最大限度地缩短生产周朗。（4）缩短运输路线,工序间的在制品数量很少。（5）由于工作地专业化程度高,能采用专业设备和工具，有利于提高劳动生产率。生产与运作管理7优点：生产对象专业化设施布置能够给企业带来如下效益：（1）高生产效率，高产量和低成本。（2）由于长时间大量生产相同或相近的产品，可以获得稳定的产品质量。（3）由于生产路线相对简单，其管理也相对简单。生产与运作管理8优点：生产对象专业化设施布置能够给企业带来如下效益：（4）对于生产线上工作准确度要求高、重复频率高和枯燥的作业，可以采用高效的专用设备，以提高工作准确度、降低工人的劳动强度，并进一步提高生产效率。生产与运作管理9优点：在带来经济效益的同时，生产对象专业化设施布置也有其局限性：（1）该生产系统中，产品品种少，对需求变化的适应能力比较差。（2）在顾客需求个性化程度不断提高的现代社会中，有效提高环境适应性是这种生产系统面临的艰巨挑战。（3）工人不可避免地需要承受劳动强度大和精神紧张的压力。

生产与运作管理10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。形式：生产对象是否移动移动流水生产线：设备和工人地位置固定，生产对象顺序经过各道工序的工作地进行加工。生产与运作管理11单一品种流水生产线：只固定生产一种制品。形式：生产品种数量的多少多品种流水生产线：生产两种或两种以上的产品。可分为：

可变流水线：分批轮换地制造固定在流水生产线上的几个品种。混合流水线：将生产作业方式大致相同的特定几个品种在流水生产线上混合连续生产。成组流水线生产与运作管理12连续流水生产线：产品在一个工作地加工完毕后，立即转到下一个工作地继续加工，中间没有停歇时间。形式：生产连续程度间断流水生产线：由于流水生产线上各工作地的加工时间不相等或加工时间与设备数量不成倍比关系，产品在一个工作地加工完成后，在下一个工作地加工开始之前，存在停歇时间，即生产过程中存在间断现象。生产与运作管理13强制节拍流水生产线：准确地按节拍生产，用机械化运输装置保证固定的节拍。形式：维持生产节奏的方式自由节拍流生产水线：不要求严格地按照固定的节拍进行生产，节拍主要靠工作的熟练程度保证。生产与运作管理14流水生产线示意图工人传送带工人产品移动路线工人在生产线的一旁或两旁，对传送带上的产品进行加工。产品从各工作地流过的时间，不大于生产线的节拍。生产与运作管理15组织流水生产线的条件产品设计已经定形，工艺先进。产品的结构：要能反应现代科学技术成就，并基本定型，有良好的工艺性和互换性。工艺：要求工艺规程能稳定地保证产品质量，采用先进的经济合理的工艺方法、设备和工具。生产与运作管理16组织流水生产线的条件产品需求量大，需求旺盛期长。生产与运作管理17组织流水生产线的条件生产产品的工艺过程可划分为简单的工序，可按生产线组织的要求进行分解、合并。各工作地的加工时间应与流水生产线的节拍相等，或各工作地的加工时间与其设备数的比值相等或相近，即同期化。生产与运作管理18第6章流水生产线组织6.1流水生产线的基本概念6.2单一对象流水线的组织设计6.3多品种流水线的设计6.4多品种小批量生产生产与运作管理196.2单一对象流水线的组织设计一般单一对象流水生产线的设计过程根据作业内容确定产品装配网络图确定流水线的节拍确定需要的工作地数进行流水线平衡确定各工序的设备数配备工人选择传送装置确定平面布置生产与运作管理20例题1假设一种产品具有进行大量生产的条件，需要设计一条流水生产线。该产品的设计已经定型，整个生产过程由8项作业组成。该产品需要每天生产360件，生产线计划每天运行450分钟。表6-1作业时间及顺序作业作业时间/(秒)紧前作业A30--B35AC30AD35BE25CF65CG40E,FH25D,G生产与运作管理21第一步画出装配该产品的装配网络图图6-2装配网络图

生产与运作管理22第二步确定流水生产线的生产节拍(CycleTime)一般情况下生产节拍r=工作时间/计划产量本题：生产节拍r=工作时间/计划产量=450分钟/360件=1.25分钟/件=75秒/件生产与运作管理23第三步计算最少所需工作地数

S——流水线需要的最少工作地数T——装配网络图上所有作业时间之和r——生产节拍括号[]中的数若不是整数，则取大于该数的最小整数。本题，需要的工作地数S=[(1.4+0.5+0.6+0.7+0.6+0.5+0.9+0.8)/1.5]=4个生产与运作管理24第四步进行流水线平衡原则:不违反作业先后顺序(2)各工作地的单件作业时间不大于生产节拍(3)使工作地数尽可能少(4)先分配后续作业数多的作业(5)先分配后续作业时间长的作业生产与运作管理25第四步进行流水线平衡方法:分支定界法（最规范和有效）(2)表上作业（简单的产品结构，直观，并且便于观察和计算）生产与运作管理26第四步进行流水线平衡本题使用表上作业方法:首先给第一个工作的分配作业，在给第一个工作地分配作业后，可以计算在这种分配方案下整个流水线最少需要多少个工作地。S1k——根据第1工作地的作业分配方案求得的流水线的最少工作地数，k是第一个工作地的分配方案序号，用于该工作地存在复数个分配方案的情况；T1k——第1工作地的作业时间。生产与运作管理27第四步进行流水线平衡S1k=1+[（285-60）/75]=4（个）这里k=1，因为只存在一个方案。第二个工作地的分配方案为B和E，S2k=2+[（285-60-60）/75]=5（个）第三个工作地的分配方案为D，S3k=3+[（285-60-60-35）/75]=5（个）第四个工作地的分配方案为F，S4k=4+[（285-60-60-35-65）/75]=5（个）第五个工作地的分配方案为G和H，S5k=5+[（285-60-60-35-65-65）/75]=5（个）生产与运作管理28第四步进行流水线平衡工作地待分配作业剩余时间可能的后续作业选择的作业1A45B,CC

C15--2B40D,EE

E15--3D40--4F10--5G35HH

H10--表6-2流水线平衡过程该流水生产线平衡方案的设备利用率=装配网络图上各项作业的时间总和/（节拍×工作地数）285/(75×5)=76%。生产与运作管理29第五步和第六步根据流水生产线平衡的结果确定各工作地需要的设备数并确定流水线上的工人人数。工序设备数=[工序单件加工时间/生产节拍]，中括号的意思是取比这个值大的最小的整数。流水线的工人人数要根据设备对操作工人人数的要求确定。一般人数确定后，还要增加10%左右的后备人员，以满足生产系统不确定性的需要。生产与运作管理30选择传送装置流水线的效率大于70%→自动传送装置，建立强制节拍流水线流水线的效率小于70%→手动辊道等装置，建立自由节拍流水线生产与运作管理31确定平面布置方案主要考虑场地限制，平面布置结构包括：直线型曲线形弧形环形如果需要把流水线建在多层结构的厂房里，还可以建成立体布置的流水线。生产与运作管理32例题2设装配某产品的节拍为10分钟，整个装配工作可分解为11项作业，各作业的先后顺序和时间定额如表6-3所示。作业作业时间/(分钟)紧前作业16--221351471511622762833,4,5956,710581149,10表6-3作业时间定额和先后顺序生产与运作管理33画出装配该产品的装配网络图图6-3装配网络图生产与运作管理34用分支定界法确定最优的流水线平衡方案分支定界法：利用分支定界并寻找最新活动节点的原理，求出可行的作业组合方案，然后，一面依靠回溯检查，消除明显不良的作业组合方案，一面求出能使装配工序数为最小的作业组合方案。生产与运作管理35用分支定界法确定最优的流水线平衡方案先求第一个可行解。列出所有可能作为第1工作地的作业组合。方框左下角的数值为Sik

，右下角的数值为Tik，i为工作地序号。图6-4分支定界法计算过程生产与运作管理36用分支定界法确定最优的流水线平衡方案全部作业分配完毕后，由最后一道工序向前回溯。图6-5分支定界法计算过程生产与运作管理37用分支定界法确定最优的流水线平衡方案流水线平衡的结果为：工作地1：{1，2，6}工作地2：{5，7}工作地3：{3，9}工作地4：{4，8}工作地5：{10，11}生产与运作管理38第6章流水生产线组织6.1流水生产线的基本概念6.2单一对象流水线的组织设计6.3多品种流水线的设计6.4多品种小批量生产生产与运作管理39只有当产品在结构上、工艺上相同或相似时，才有可能组织多品种流水生产。目前，可以采用的是可变流水线和混合流水线两种生产组织形式。6.3多品种流水线的设计生产与运作管理40可变流水线基本特征一条流水线上轮番生产多种产品由一种产品转换为另一种产品时,流水线需要做小量的调整轮番生产的时间间隔可长可短,根据市场对各种产品的需求决定生产某种产品时，流水线如单一流水线那样工作生产与运作管理41可变流水线可变流水线的设计程序与单一对象流水线的程序基本相同，只是节拍和设备数量的计算要做一些改变。（1）节拍计算（2）计算各工序设备数量代表产品法劳动量比重法生产与运作管理42可变流水线代表产品法:代表产品法是将各种产品的产量按加工劳动量折合为某一种代表产品的产量,然后计算仪表产品的节拍。设在某可变流水产线上加工A、B、C三种产品,其计算产量分别为NA

、NB

、NC,产品工时定额分别为TA

、TB

、TC。首先选定代表产品,假定为A,再将产品B和C的产量换算为A的产量,则总产量N为

N＝NA＋ε1NB+ε2NC生产与运作管理43可变流水线如用于生产的有效时间为T有效,则各种产品的节拍

rA、rB、rc

为:生产与运作管理44可变流水线假设在可变流水生产生产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40min、32min、28min,流水生产线按两班制工作，每月有效工作时间为24000min,选择A为代表产品则计划期以代表产品A计算的总产量＝

代表产品A的节拍产品B的节拍产品C的节拍生产与运作管理45可变流水线加工劳动量比重法：加工劳动量比重法是按各种产品在流水生产线加工的总劳动量中占的比重分配有效工作时间，然后计算各种节拍的方法。设A、B、C三种产品的加工劳动量在总劳动量中所占的比重为,则，生产与运作管理46可变流水线例如，上例中A、B、C三种产品的加工劳动量在总劳动量中所占的比重分别为A产品劳动量占总劳动量的比重同理求得B产品劳动量占总劳动量的比重31.25％，C产品劳动量占总劳动量的比重27.08％。产品A的节拍产品B的节拍产品C的节拍生产与运作管理47可变流水线计算各工序设备数量:基本公式：S＝T/r在各工序的设备需要数量满足下面的系列等式时，才能使可变流水线上的设备和人员达到满负荷，并有利于组织管理。否则需要进行工序同期化处理。SA1＝SB1＝SC1

SA2＝SB2＝SC2SAM=SBM=SCM

生产与运作管理48可变流水线

优点：提高流水生产方式适应市场需求多样化的能力。缺点：市场对各品种的需求不是轮番发生的，而是均匀发生的。为了能随时提供多种产品，只能靠维持较高库存量的方法解决。不符合有效利用资源，提高生产效率的要求。生产与运作管理49混合流水生产线基本特征同一条流水线上按固定的顺序同时生产多品种产品不允许频繁调整设备，要求产品是结构和工艺特征相似的系列产品各生产环节衔接顺畅，尽量实现同步化要求有训练有素和能够胜任多工种的生产工人生产与运作管理50混合流水生产线在流水线上进行混流生产时，要解决产品的加工顺序的问题。一个比较简单的解决方法是生产比倒数法。生产比倒数法：从各产品计划产量中找出最大公约数，计算各产品的生产比倒数，再按一定的规则确定生产顺序。流水线上传送的顺序称作连锁。生产与运作管理51混合流水生产线例题一条混流生产线生产A、B、C三种产品，计划产量分别为3000、2000和1000件，试用生产比倒数法确定投产顺序。（1）计算生产比Xi用各产品产量的最大公约数去除各产品的产量，本例题中最大公约数为1000，因此各产品的生产比如下：生产比总和为6，表示3个A产品、2个B产品、1个C产品构成一个循环流程。生产与运作管理52混合流水生产线例题（2）计算生产比倒数mj生产与运作管理53混合流水生产线例题（3）确定投产顺序

规则：生产比倒数最小的产品先投产，如有多个最小生产比倒数，则安排最小生产比倒数晚出现的产品先投产。采用这一规则时，如出现连续投入一品种时，应排除这个品种，再按此规则排序。给已选定的生产比倒数mj标上“*”号，并更新mj的值，即在所选定产品的

上再加上该产品的mj。重复以上的过程，直至得到的连锁中各产品的数量分别等于它们的生产比。生产与运作管理54混合流水生产线例题（3）确定投产顺序

计算次数A产品B产品C产品连锁备注11A

选B21AB311ABA411ABAB5

1ABABA6

ABABAC表6－4用生产比倒数法确定投产顺序生产与运作管理55混合流水生产线

优点：使企业实现了多品种小批量大规模生产的目的，保持了流水生产线大规模生产、高效率和低成本的优点，提高了生产系统的灵活性，能随时满足市场多样化的需求，提高了企业的竞争能力。缺点：组织设计难度大，对产品设计和生产技术的要求更高，如产品的系列化、标准化、通用模块化程度要高；在加工中转换产品时要求快速调整设备，如快速更换模具、夹具、工具等；要求各生产环节衔接顺畅，尽量实现同步化；要求有训练有素和能够胜任多工种的生产工人等。生产与运作管理56第6章流水生产线组织6.1流水生产线的基本概念6.2单一对象流水线的组织设计6.3多品种流水线的设计6.4多品种小批量生产生产与运作管理57概念多品种小批量生产是指在规定的生产期间内，作为生产对象的产品种类（规格、形状、尺寸、型号、色彩等）较多，而每种产品生产数量较少的一种生产方式。6.4多品种小批量生产生产与运作管理58特点产品品种繁多，而批量与交货期又各不相同。生产过程复杂，从材料到成品的工艺路线因产品而异，交错复杂。对生产能力适应性要求高。由于品种不一，需求量不等，导致生产设备能力的过剩或不足，只能通过空闲或加班进行调节。环境条件多变。由于订货规格、数量、交货期等变化大，往往因此而更改设计，出现特急任务，或发生零部件交货不及时等意外情况。生产计划的困难性。因为订货规格不一，造成产品设计和生产过程多变，工艺路线复杂，因此难以实现工艺计划和进度计划的最优化。生产管理的动态性。由于生产过程中情况多变，例如设备故障、人员缺勤、操作熟练程度不够、次品多等问题，管理人员往往靠经验和直觉进行管理，难以实现管理的规范化。生产与运作管理59适用范围生产系统类型的划分多品种小批量生产:订货生产、订货装配、具有多品种小批量生产特征的备货生产、单件小批量生产、成批生产、大量生产方式中出现的所谓“混流生产方式”生产任务来源订货生产订货装配备货生产产品产量多少单件小批生产成批生产大量生产生产与运作管理60实施多品种小批量生产的必要性一般来说，多品种小批量生产方式与大量生产方式相比，效率低，成本和价格高、不容易实现自动化，因此，过去在接受订单生产的中