第9章生产流水线组织设计与平衡-工业工程

第九章流水线生产的组织设计与平衡第一节流水生产的形式和特点第二节流水线的组织设计一、单一品种流水线的设计二、多品种可变流水线的组织设计第三节装配线平衡第四节生产平准化与混流生产组织木桶定律与生产线平衡一、何为木桶定律1.木桶定律一个木桶盛水多少，并不取决于桶壁上最高的那块木板，而恰恰取决于桶壁上最短的那块木板，这一规律我们称之为“木桶定律”。2.木桶定律的三个推论A.只有桶壁上所有木板都足够高,木桶才能盛满水B.所有木板高出最低木板的部分是没有意义的,而且高出越多,浪费就越大C.提高木桶容量最有效的办法就是设法加高最低木板的高度前序改善瓶颈工序瓶颈效应:是指瓶子颈部流量的大小限制了倒水时的水瓶颈的不良影响:A.工序的先后关系,会影响后续工序进度:B.工序间的平行关系，则会影响产品配套二、平衡改善法则及注意事项1.平衡改善法则-ECRS法则符号名称说明E取消Eliminate对于不合理、多余的动作或工序给予取消C合并Comebine对于无法取消又是必要的，看是否可以合并以达到省时、简化的目的R重排Rearrange经过取消、合并后，可再根据“何人”“何时”“何处”三个提问后进行重排S简化Simplify经过取消、合并、重排后的必要工序，应考虑能否采用最简单的方法或设备替代，以节省人力和时间以上ECRS法则，具体可通过下列图片来说明生产中如何运用改善：作业时间作業改善工序12345作业时间工序23作业改善压缩分割转移并行作业，增加人员拆解去除作业时间1人作业2人作业工序12345作业时间工序12345作业时间工序12345作业时间工序12345作业改善后合并重排第一节、流水生产的形式和特点一、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：1、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”2、创造了流水线的生产方法，建立了传送带式的流水生产线。二、流水线生产的特征和形式1、定义：流水线是指劳动对象按照一定的工艺路线顺序的通过各个工作地，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)第一节、流水生产的形式和特点第一节、流水生产的形式和特点2、流水线具有以下特征：1。工作地的专业化程度高2。具有明显的节奏性3。各工序的生产能力平衡或成比例4。产品按工艺路线单向移动5。具有高度的连续性rstststmm22113。流水线的分类：1。按生产对象的移动方式：固定流水线和移动流水线第一节、流水生产的形式和特点132第一节、流水生产的形式和特点2。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…….具体见下一页3。流水线的分类：•混合流水线：是一种实现多品种同时连续进行的流水作业生产方式。与可变流水线不同的是它不是成批地生产完一种产品后再转向生产另一种产品，而是要组织各个品种相互交替生产，从而相间地出产各种产品。------------------------------------ABC---ABC---ABC---ABC---ABC---ABC（1）可变流水线（2）混合流水线时间时间3。按连续程度：连续流水线和间断流水线4。按节奏性程度：强制节拍流水线、自由节拍流水线5。按机械化程度：手工流水线、机械化流水线和自动线6。按作业内容：分装配流水线、加工流水线第一节、流水生产的形式和特点3。流水线的分类：三、流水线的经济效益和缺点1。流水线的经济效益1）.具有交高的经济效益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）.便于生产管理第一节、流水生产的形式和特点三、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第一节、流水生产的形式和特点•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。技术设计和组织设计第二节、流水线的组织设计第二节、流水线的设计•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。技术设计和组织设计1。确定流水线的节拍1）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：一、单一品种流水线的设计NFNFre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）NFr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(10002026080NFr=0.418分/件2）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:nrnrrgg——节奏——批量2。计算设备数量和设备负荷系数1）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2）各工序设备负荷系数：3）流水线的负荷系数：eiiiSSKrtSiieiiSSKiitSieiSSeiS—第i道工序的设备总数，不一定都在使用。流水线的负荷系数讨论•当K0.85时，宜组织强制节拍流水线。•当0.75＜K=＜0.85时，宜组织自由流水线。•当K＜=0.75时，宜组织间断流水线。•理思的情况下。（i=1．2、…，m)的值应比较接近，极差（）应尽可能小，这样整个流水线的负荷比较均匀，有利于流水线的组织。如果负荷系数波动较大，则应通过工序同期化措施加以调整。iKminmaxKK3。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5-1是工序同期化的一个例子。表5-1工序同期化示例原工序号1234567流水线节拍工步号123456789101112工步时间(分)2.13.21.73.41.93.94.03.22.03.72.33.6新工序号12345新工序时间5.35.15.89.29.6新工作地11122件分8.5r工序同期化4。计算各工序工人人数式中：ieiiWgSPeiiiSWgP——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），每一工作地有几个工人负责一台设备。——第工序设备数5。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。6。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(BeltConveyor)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（1）输送带选择•输送带是实现流水线节拍常用的一种输送装置。输送带的选用除考虑节拍性质外，还应考率产品大小、作业方式、造价高低等因素。表5-2是几种常见的输送带装置的特点比较。表5-2输送装置的特点比较输送带形式物品大小作业方式移动费用适用范围大中小特移动静止容易困难造价低造价高皮带运输机板带式运输机滚道式运输机转盘式运输机链条式运输机重件用小件、轻件用重件用加工件逆流异形特大制品用使用基本适用特殊情况下使用（2）计算输送带移动速度•输送带速度由流水线节拍决定，速度不宜过快，必须与节拍保持一致。在连续式工作输送带上，产品放在输送带上，产品的间隔距离称为分区单位或跨步。如图所示。工序间隔BL产品间隔传送带运动方向待加工制品当产品不大时跨步为1.0~1.2米[传送带参数确定]1、分区单位长度或跨步（产品间隔）：连续流水线的传送带上两相邻制品中心之间的距离（L0）。2、传送带速度：V=L0/r3、传送带工作部分的总长度：L=2（L1+L2）+L3L1：工作地长度之和，L2：工作地之间距离之和，L3：传送带两端附加富裕量节拍7。流水线的平面布置bacefd二、多品种可变流水线的组织设计1。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。2。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）加工劳动量比重法二、多品种可变流水线的组织设计（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。（l）代表产品法•设可变流水线加工n种产品，其计划产量分别为N1。N2，…，Nn，各种产品的劳动量分别为t0，t1，…，tn。若以i为代表产品，则可变流水线计划期总产量可以表示为：niNNijnjj1式中：N——以代表产品表示的计划期总产量；——产品j与产品i劳动量换算系数，ijijttij即：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。则各产品的节拍的计算公式为：•代表产品的节拍为即：niNFNFrnjijji10ir其余产品的节拍为即：jrijnirrijij,习题：•某可变流水线加工三种产品，其年产量及单件加工时间如表4—5所示。若设备检修时间占制度工作日的10%，问以产品1为代表产品时，流水线在计划期内总产量是多少？各产品的节拍又是多少？（已知该流水线实行两班制，年工作日254天）。产品编号年产量（件）加工时间（分）12325000125002500049.543.736.6表4—5三种产品的基本数据•设备检修时间占制度工作日的10%，实行两班制，年工作日254天（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。•设有n种产品，产品j的计划期产量为,加工劳动量为则为n种产品的总劳动量。各产品的加工劳动量在总劳动量中的比例（）可由下式计算：•各产品在流水线上的节拍：njNjjtnjtNjj,,2,1initNtNjjiii,,2,1niNFNFrieiiii,,2,103。计算各工序设备需要量及设备负荷系数•设