3.《生产运作管理》第三章-流水线成组技术和柔性制造系统

生产运作管理Productionandoperationsmanagement章节目录▪第一章现代生产运作管理概论▪第二章生产过程组织▪第三章流水线、成组技术和柔性制造系统▪第四章研究、发展与企业新产品▪第五章工作研究和工作设计▪第六章生产计划管理▪第七章从MRP到ERP▪第八章项目管理和网络计划技术章节目录▪第九章质量管理▪第十章物流、库存和供应链管理▪第十一章设备综合管理▪第十二章其他先进生产技术▪第十三章生产现场管理第三章流水线、成组技术和柔性制造系统▪第一节流水线生产▪第二节成组技术▪第三节柔性制造系统第一节流水线生产▪一、流水线概述▪流水线生产：劳动对象按规定的工艺路线、生产速度、连续不断地通过各个工作地，顺序加工，并出产产品（零件）的一种生产组织形式。12345传送带工作地12345传送带工作地▪1.流水线生产的主要特点▪（1）工作地专业化程度高，每道工序只固定完成一道或少数几道工序▪（2）工作地按工艺顺序排列，劳动对象在工序间单向移动▪（3）节奏性强，按规定的节拍生产产品▪（4）流水线上各工序之间生产能力是平衡的，成比例的。▪2.组织流水线生产的条件▪（1）产品的结构和工艺相对稳定▪（2）制品要有足够大的产量▪（3）制品加工各工序细分和合并，能达到工序同期化▪3.流水线的分类▪（1）按流水线上生产对象的种类划分▪①单一对象流水线▪②多对象流水线▪（2）按流水线连续程度划分▪①连续流水线▪②间断流水线▪（3）按流水线节奏性划分▪①强制节拍流水线▪②自由节拍流水线▪③粗略节拍流水线▪二、流水线组织几个主要问题▪1.确定流水线的节拍▪节拍是流水线生产的核心问题。一般以每件生产产品所需作业时间计算，表明流水线的生产速度或生产效率的高低。节拍缩短1倍，流水线生产效率就提高1倍，可以更加节拍计算流水线的产量。▪例如：某车间流水线节拍为6秒，每天2班，各15分钟休息，日班9.5小时，中班9小时，每年285天计算。▪该流水线的产量=（9+9.5）×3600×285/6=316.35台▪节拍：在规定时间内完成预定产量，各工序完成单位成品所需的作业时间。▪节拍=有效出勤时间/生产计划量×（1+不良率）▪例：每月工作20天，正常工作每班480分钟，该企业每天2班倒，如果该企业月生产计划量为19200个，不良率为0%，求节拍。▪480×2×20/19200×（1+0%）=60▪传送带速率=间隔标记距离/节拍▪2.工序同期化▪又叫装配线平衡（assemblylinebalancing），通过各种技术组织措施来调整流水线各工序时间，使得其等于流水线节拍或与节拍成整数倍数关系。工序同期化是组织连续流水线的必要条件。工序同期化程度高，流水线设备负荷就高，有利于提高劳动生产效率和缩短生产周期。▪工序同期化的方法：▪（1）工序的分解和合并▪（2）改装机床，改变加工用量，改进工艺装备，合理布置工作地等错施，缩短工序机动时间和辅助时间。▪3.合理配备流水线工人▪（1）以手工劳动和使用手工工具为主的流水线不需考虑后备工人▪（2）以设备加工为主的流水线要考虑后备工人和工人的设备看管定额▪4.确定流水线节拍的性质和运输工具的选择▪（1）强制性节拍：分配式、连续工作、间歇式传送带▪（2）自由节拍：工序同期化和连续性比较低，允许工序间存在一定数量在制品▪（3）粗略节拍：连续性很差▪5.流水线的平面布置▪运输距离最短、便于操作、节约空间▪（1）流水线形状：直线、直角、开口、山字、环形、蛇形等▪（2）排列方法：单侧或双侧▪（3）衔接：符合产品总流向▪6.计算流水线的经济效益▪产品成本率、劳动生产率及增速、流动资金占用量节约额、产品成本降低额及降低率、投资回收期、年度综合节约额等▪流水线的形状一般有直线形、直角形、开口形、山字形、环形、蛇形等▪三、流水线生产的发展前景▪20世纪初(1914—1916年)美国人亨利·福特在他著名的福特汽车公司创造了机械化流水线。当时就使T型汽车每辆装配时间从13小时缩短为l小时30分，工效提高了近10倍。▪随着社会对同类产品需求量的大量增加，以及生产专业化、零部件标准化，产品单一化的发展背景下，流水线生产方式在世界各国许多企业中广泛采用，对提高企业劳动生产率确实起了极大的推动作用。▪时代的发展给流水线生产带来两大问题，▪一是现代市场需求将越来越多元化，而流水线生产对多变的市场适应性较差；▪二是流水线上单调枯燥的作业，使工人普遍发生厌烦情绪。▪瑞典把美国传统的直线式流水线改成圆形，在流水线上掺进了单件小批生产特点。每个工作地是一个工人小组、人数较多，有30—40人，负责一大套工序，如这组装变速箱，那组装档泥板。工厂只规定小组工作量和人数，具体生产组织形式由小组决定。▪瑞典式流水线生产的产品质量比美国要高，因为工人看到自己的生产成果，同时也有助于改善工人干活枯燥无味，简单重复的问题。但它的缺点是产量低，最高日产量为50－80台(汽车)，而且在制品积压也多。而美国流水线则为55秒/台。▪瑞典方式适用于生产量不大的豪华轿车，而美国方式则适用于生产量大的普通汽车。▪1.改变流水线的形式▪2.自动线组织▪（1）特征▪整个生产过程具有高度连续性▪产品生产完全自动化▪（2）基本形式▪①按自动线上零件移动方式：脉冲式、连续式▪②按自动线类型：单一、综合▪③按加工设备连续方式：刚性连接、柔性连接▪④按设备排列方式：顺序、平行、顺序平行混合▪⑤按布局：直线、折现、封闭式▪（3）组织自动线条件▪①加工对象：零部件标准化、通用化程度高▪②工艺：设备先进▪③劳动组织：挑选和培训▪④管理：工序在数量、质量和时间上符合标准▪（4）自动线组织的优点▪①比流水线更高的生产效率▪②保证高度的连续性和节奏性▪③节约生产面积▪④有利于提高产品质量第二节成组技术▪一、成组技术概述▪1.概念▪成组技术（grouptechnology）又称为群组技术，20世纪50年代起源于前苏联与欧洲等一些国家是指以零件结构和工艺相似行为基础，合理组织生产技术准备工作和产品生产过程的方法。▪依据相似性理论将产品零件按零件结构特点和工艺要求等的相似性分类归组，并配备相应的生产设备，采用成组工艺装备，使用成组工艺文件，选用适当的设备布局，达到扩大批量，提高劳动生产率和设备利用率，减少生产资金，缩短周期，降低成本，提高效益。具有相似工艺特征而设计特征不同的一组零件▪2.成组技术在多品种、中小批量生产中的应用▪成组技术的核心是成组工艺，它是把结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提高了劳动生产率。零件的相似性是广义的，在几何形状、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为基本相似性，以基本相似性为基础，在制造、装配等生产、经营、管理等方面所导出的相似性，称为二次相似性或派生相似性。▪二、成组技术的主要内容▪1.零件分组▪对零件（自制、外购）进行结构、材料、工艺、加工设备、工艺装备等相似性分析，按一定规则将零件进行分类编码，按一定的相似性标准和相似性程度建立零件族、零件组。▪2.零件组编码▪分类需要一个特定的依据、规则或标准，称为零件分类编码系统或编码法则。▪3.改进工艺设计▪按照成组加工的要求改进工艺设计工作，制订零件组的工艺方案和工艺规程，选择或设计制造成组加工机床，成组工艺装备，实行工艺要素的标准化和工艺装备的标准化，条件具备时，建立生产工艺准备自动化系统。▪4.建立成组生产单位▪根据企业生产大纲、设备数量与构成，以及零件组的划分情况，建立成组生产单元和成组车间，制定投资规划，进行设备布置设计和工作地组织。▪5.组织生产▪按照成组工艺文件和成组生产单元来组织生产，相应的制订同成组生产有关的作业计划、劳动组织、劳动定额、经济核算的制度和实施办法。▪6.推广应用第三节柔性制造系统▪一、柔性制造系统概述▪1.概念▪柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，简称FMS）是由计算机控制的以数控机床（NC）和加工中心（MC）为基础，适应多品种中小批量生产的自动化制造系统。▪FMS一般由多台MC和NC机床组成。它可以同时加工多种不同的工件。一台机床在加工完一种零件后可以在不停机调整的条件下，按计算机指令自动转换加工另一种零件。▪各机床之间的联系是灵活的，工件在机床间的传输没有固定的流向和节拍。▪1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下，实现昼夜24小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。▪1967年，美国的怀特·森斯特兰公司建成OmnilineI系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都先后开展了FMS的研制工作。▪1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元(FMC)一般由12台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。▪随着时间的推移，FMS在技术上和数量上都有较大发展，实用阶段，以由3－5台设备组成的FMS为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。▪1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元（包括50个工业机器人）和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。▪这种自动化和无人化车间，是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。与此同时，还出现了若干仅具有FMS基本特征，但自动化程度不很完善的经济型FMS，使FMS的设计思想和技术成就得到普及应用。▪2.柔性制造系统的组成▪任何一个FMS按其功能要求应由以下几部分组成：▪加工系统、▪物料储运系统、▪计算机管理与控制系统。▪（1）加工系统▪加工系统设备的种类和数量取决于加工对象的要求。进行机械加工的FMS其加工对象一般分为回转体和非回转体两大类。▪FMS的柔性化程度通常以能同时加工的工件类型为评价指标。能加工的工件类型越多，则柔性程度越高。但加工的工件类型越多，对设备的要求也越高，设备的投资就越大。所以不要盲目追求FMS的柔性化程度。▪采用成组技术组织成组生产，可以使每一个FMS加工工件的类型趋于简单，节省设备投资，从而达到高效与经济的目的。▪（2）物料储运系统▪物料储运系统是FMS的重要组成部分。▪它的功能包含物料的存取、运输和装卸。▪工业机器人作为运输工具，适用于短距离运输，运送小工件和回转体零件。它是加工回转体的FMS的重要运输工具。▪（3）计算机管理与控制系统▪计算机管理与控制系统是FMS的“大脑”，由它指挥整个FMS的一切活动。▪以FMS计算机为主的主控制系统直接指挥和监控加工系统、运输系统、工具系统和检验系统等执行子系统。上级生产系统DNC计算机群控系统FMS计算机主控制系统系统管理员加工系统工具系统运输系统检验系统上级生产系统DNC计算机群控系统FMS计算机主控制系统系统管理员加工系统工具系统运输系统检验系统计算机管理与控制系统的基本结构▪计算机主控制系统的核心是系统控制软件和数据库。▪⑴数据库。系统数据库中存放三大类数据：▪①生产数据；②资源数据；③运行数据。▪⑵系统控制软件。系统控制软件包含系统管理、系统监视和质量监控等。▪①系统管理软件，负责组织与指挥FMS的日常运行。▪②系统监视软件，系统运行状况的监视一般分两级进行：系统级和设备级。▪3.采用FMS的经济效益▪（1）提高了生产系统的柔性，适宜于多品种生产FMS的柔性比成组生产单元更好，对加工对象变化的适应能力更强，是多品种小批量生产理想的组织形式．因此被认