物流工程LEv3.05

1、1第5章 設(shè)施布置與設(shè)計(jì)Facility Layout Design國(guó)家十一五教材物流工程伊俊敏 編著 電子社 2013072引導(dǎo)案例n日本愛新精機(jī)安城工廠生產(chǎn)床墊、工業(yè)用縫紉機(jī)、氣體加溫泵及冷氣日本愛新精機(jī)安城工廠生產(chǎn)床墊、工業(yè)用縫紉機(jī)、氣體加溫泵及冷氣機(jī)。機(jī)。n床墊生產(chǎn)空間緊湊，并不比一所中學(xué)的籃球館來(lái)得大，但卻有床墊生產(chǎn)空間緊湊，并不比一所中學(xué)的籃球館來(lái)得大，但卻有7條單條單元生產(chǎn)線，每天生產(chǎn)元生產(chǎn)線，每天生產(chǎn)750張不同顏色、樣式和大小的床墊。張不同顏色、樣式和大小的床墊。n除了床褥機(jī)器外，每一條生產(chǎn)線所使用的機(jī)器，都是依照工藝流程順除了床褥機(jī)器外，每一條生產(chǎn)線所使用的機(jī)器，都是依照工

2、藝流程順序排列，主要的機(jī)器設(shè)備有彈簧圈成形機(jī)、彈簧圈、裝配機(jī)、多針頭序排列，主要的機(jī)器設(shè)備有彈簧圈成形機(jī)、彈簧圈、裝配機(jī)、多針頭床褥機(jī)、切割機(jī)、凸緣縫紉機(jī)、床墊機(jī)、邊緣縫紉機(jī)、貼邊緣機(jī)和包床褥機(jī)、切割機(jī)、凸緣縫紉機(jī)、床墊機(jī)、邊緣縫紉機(jī)、貼邊緣機(jī)和包裝機(jī)。每部機(jī)器都與下一流程的機(jī)器銜接起來(lái)，不容許多余的空間放裝機(jī)。每部機(jī)器都與下一流程的機(jī)器銜接起來(lái)，不容許多余的空間放置半成品。置半成品。n每條生產(chǎn)線都采用每條生產(chǎn)線都采用“一個(gè)流一個(gè)流”生產(chǎn)，工作時(shí)允許一件產(chǎn)品在流動(dòng)。床生產(chǎn)，工作時(shí)允許一件產(chǎn)品在流動(dòng)。床褥機(jī)每一次僅制作一個(gè)床墊的布料。每一工件在工作站間移動(dòng)時(shí)，順褥機(jī)每一次僅制作一個(gè)床墊的布料。每

3、一工件在工作站間移動(dòng)時(shí)，順便就完成加工動(dòng)作，在編織機(jī)開始編織床罩便就完成加工動(dòng)作，在編織機(jī)開始編織床罩20分鐘后，床墊就已做好分鐘后，床墊就已做好，準(zhǔn)備出貨至日本，準(zhǔn)備出貨至日本2 000家家具倉(cāng)庫(kù)的客戶手中，以服務(wù)該公司的經(jīng)家家具倉(cāng)庫(kù)的客戶手中，以服務(wù)該公司的經(jīng)銷商。銷商。n對(duì)于大眾化的床墊，則在每一條生產(chǎn)線的終端地點(diǎn)，有一小間儲(chǔ)藏室對(duì)于大眾化的床墊，則在每一條生產(chǎn)線的終端地點(diǎn)，有一小間儲(chǔ)藏室保存保存340件的標(biāo)準(zhǔn)床墊成品件的標(biāo)準(zhǔn)床墊成品(其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)存數(shù)量依據(jù)每日銷售量而定其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)存數(shù)量依據(jù)每日銷售量而定)。每一床墊都放置在某一指定位置，并貼上看板標(biāo)簽。每收到一件訂單每一床墊都放置在某一指定位

4、置，并貼上看板標(biāo)簽。每收到一件訂單時(shí)，就出貨一件，并將附在其上的看板取下，送回生產(chǎn)線的起點(diǎn)，當(dāng)時(shí)，就出貨一件，并將附在其上的看板取下，送回生產(chǎn)線的起點(diǎn)，當(dāng)做生產(chǎn)指示單。這樣的系統(tǒng)可以確保這些大眾化的床墊，僅保存最少做生產(chǎn)指示單。這樣的系統(tǒng)可以確保這些大眾化的床墊，僅保存最少必要的存量。對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的床墊，則不設(shè)立庫(kù)存，而是依據(jù)家具倉(cāng)庫(kù)所必要的存量。對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的床墊，則不設(shè)立庫(kù)存，而是依據(jù)家具倉(cāng)庫(kù)所下的訂單，直接由生產(chǎn)線生產(chǎn)，直接出貨至家具商。下的訂單，直接由生產(chǎn)線生產(chǎn)，直接出貨至家具商。n這就是愛新精機(jī)的這就是愛新精機(jī)的JIT生產(chǎn)方式和單元生產(chǎn)線。生產(chǎn)方式和單元生產(chǎn)線。 本 章 主 要 內(nèi) 容 設(shè)施

5、布置概述設(shè)施布置的內(nèi)容、設(shè)施布置的原則。 基本布置類型定位式布置、產(chǎn)品原則布置、工藝原則布置、成組單元布置。 流水線平衡與設(shè)計(jì)流水線相關(guān)概念、流水線平衡、流水線設(shè)計(jì)。 單元式布置精益生產(chǎn)與單元式布置、單元的形成、單元生產(chǎn)線的三種類型、單元生產(chǎn)線布置與設(shè)計(jì)。45.1 設(shè)施布置概述n設(shè)施布置與設(shè)計(jì)是決定企業(yè)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)效率重要的決策。設(shè)施布置與設(shè)計(jì)是決定企業(yè)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)效率重要的決策。n設(shè)施布置設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)極為重要，據(jù)測(cè)算，物料搬運(yùn)和設(shè)施布置設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)極為重要，據(jù)測(cè)算，物料搬運(yùn)和布置有關(guān)的成本占工廠生產(chǎn)總運(yùn)營(yíng)成本布置有關(guān)的成本占工廠生產(chǎn)總運(yùn)營(yíng)成本2050% 。采用有。采用有效的布置方法，可以使這些成

6、本降低效的布置方法，可以使這些成本降低30%，甚至更多。，甚至更多。n生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)施布置要解決的主要問題是：生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)施布置要解決的主要問題是：是根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和生產(chǎn)綱領(lǐng)，在已確定的空間場(chǎng)所內(nèi)，按是根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和生產(chǎn)綱領(lǐng)，在已確定的空間場(chǎng)所內(nèi)，按照從原材料的接收、零件和產(chǎn)品的制造，到成品的包裝、發(fā)運(yùn)的照從原材料的接收、零件和產(chǎn)品的制造，到成品的包裝、發(fā)運(yùn)的全過程，將人員、設(shè)備、物料所需要的空間做最適當(dāng)?shù)姆峙浜妥钊^程，將人員、設(shè)備、物料所需要的空間做最適當(dāng)?shù)姆峙浜妥钣行У慕M合，以便獲得最大的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。有效的組合，以便獲得最大的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。n不僅有形的生產(chǎn)和服務(wù)設(shè)施會(huì)碰到布置和重新

7、布置的問題，不僅有形的生產(chǎn)和服務(wù)設(shè)施會(huì)碰到布置和重新布置的問題，即使是非物質(zhì)生產(chǎn)的服務(wù)系統(tǒng)，如商店、賓館、餐館也同即使是非物質(zhì)生產(chǎn)的服務(wù)系統(tǒng)，如商店、賓館、餐館也同樣面臨此問題。樣面臨此問題。55.1.1 設(shè)施布置的內(nèi)容在進(jìn)行設(shè)施布置決策要考慮的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：在進(jìn)行設(shè)施布置決策要考慮的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：n物流和物料搬運(yùn)設(shè)備物流和物料搬運(yùn)設(shè)備。確定物流的重要性和形式，采用何。確定物流的重要性和形式，采用何種設(shè)備，是傳送帶、起重機(jī)、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)還是自動(dòng)小車來(lái)發(fā)種設(shè)備，是傳送帶、起重機(jī)、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)還是自動(dòng)小車來(lái)發(fā)送和存儲(chǔ)物料。并考慮物料在不同工作單元間移動(dòng)的成本。送和存儲(chǔ)物料。并考慮物料在

8、不同工作單元間移動(dòng)的成本。n容量和空間要求容量和空間要求。只有先確定了人員、機(jī)器和設(shè)備的要求。只有先確定了人員、機(jī)器和設(shè)備的要求后，才能進(jìn)行布置，為每一作業(yè)單位分配合理的空間，并后，才能進(jìn)行布置，為每一作業(yè)單位分配合理的空間，并考慮通道、洗手間、餐廳、樓梯等附屬設(shè)施的要求。考慮通道、洗手間、餐廳、樓梯等附屬設(shè)施的要求。n環(huán)境和美學(xué)環(huán)境和美學(xué)。布置決策也要求確定窗戶、分隔高度、室內(nèi)。布置決策也要求確定窗戶、分隔高度、室內(nèi)植物等環(huán)境因素，以降低噪音、改善空氣流通和提供隱密植物等環(huán)境因素，以降低噪音、改善空氣流通和提供隱密性等。性等。n信息流信息流。通信交流對(duì)公司都是很重要的，布置必須方便交。通信交

9、流對(duì)公司都是很重要的，布置必須方便交流，在辦公室布置中尤其重要。流，在辦公室布置中尤其重要。n設(shè)施布置設(shè)施布置工廠設(shè)計(jì)工廠設(shè)計(jì) 工廠總體布置工廠總體布置+車間布置。車間布置。n工廠總體布置設(shè)計(jì)工廠總體布置設(shè)計(jì)生產(chǎn)車間、輔助生產(chǎn)車間、倉(cāng)庫(kù)、動(dòng)力站、辦公室、生產(chǎn)車間、輔助生產(chǎn)車間、倉(cāng)庫(kù)、動(dòng)力站、辦公室、露天作業(yè)場(chǎng)地等各種作業(yè)單位和運(yùn)輸線路、管線、綠露天作業(yè)場(chǎng)地等各種作業(yè)單位和運(yùn)輸線路、管線、綠化和美化設(shè)施的相互位置化和美化設(shè)施的相互位置物料的流向和流程、廠內(nèi)外運(yùn)輸?shù)穆?lián)接及運(yùn)輸方式。物料的流向和流程、廠內(nèi)外運(yùn)輸?shù)穆?lián)接及運(yùn)輸方式。n車間布置設(shè)計(jì)車間布置設(shè)計(jì)各生產(chǎn)工段（工作站）、輔助服務(wù)部門、儲(chǔ)存設(shè)施等

10、各生產(chǎn)工段（工作站）、輔助服務(wù)部門、儲(chǔ)存設(shè)施等作業(yè)單位及工作地、設(shè)備、通道、管線之間和相互位作業(yè)單位及工作地、設(shè)備、通道、管線之間和相互位置置物料搬運(yùn)的流程及運(yùn)輸方式。物料搬運(yùn)的流程及運(yùn)輸方式。7n“作業(yè)單位作業(yè)單位” 是指布置圖中各個(gè)不同的工作區(qū)或存在物，是指布置圖中各個(gè)不同的工作區(qū)或存在物，是設(shè)施的基本區(qū)劃。是設(shè)施的基本區(qū)劃。n作業(yè)單位的最高層次是要設(shè)計(jì)的作業(yè)單位的最高層次是要設(shè)計(jì)的設(shè)施設(shè)施(Facility)，它包括一，它包括一系列系列部門部門(Departments)，部門可以是車間或其他機(jī)構(gòu)。，部門可以是車間或其他機(jī)構(gòu)。n而部門由而部門由工作中心工作中心(Work Center)組成

11、，若是工廠這些工作組成，若是工廠這些工作中心可以是工段或班組，如車床工段；也可以是柔性制造中心可以是工段或班組，如車床工段；也可以是柔性制造單元單元(FMS)。n通常部門級(jí)的布置指的是通常部門級(jí)的布置指的是塊狀布置圖塊狀布置圖(Block Layout)，工，工作中心級(jí)的布置是作中心級(jí)的布置是詳細(xì)布置圖詳細(xì)布置圖(Detailed Layout)。n工作中心由工作中心由工作站工作站(Workstation)組成。工作站也稱組成。工作站也稱工作地工作地，是最小作業(yè)單位，它一般由一臺(tái)機(jī)器和是最小作業(yè)單位，它一般由一臺(tái)機(jī)器和/或一個(gè)作業(yè)人員或一個(gè)作業(yè)人員組成。組成。n工作地布置工作地布置是整個(gè)布置的

12、基礎(chǔ)，工作站面積大小和形狀對(duì)是整個(gè)布置的基礎(chǔ)，工作站面積大小和形狀對(duì)上面幾個(gè)層次的布置影響很大，一般通過人機(jī)工程、工作上面幾個(gè)層次的布置影響很大，一般通過人機(jī)工程、工作測(cè)量和機(jī)器本身的尺寸和輸入輸出要求來(lái)確定工作地的面測(cè)量和機(jī)器本身的尺寸和輸入輸出要求來(lái)確定工作地的面積和其他要求。積和其他要求。9作業(yè)單位的層次設(shè)施部門部門部門部門工作中心工作中心工作中心工作地工作地工作地塊塊狀狀布布置置圖圖詳詳細(xì)細(xì)布布置置圖圖工作地布置工作地布置宏觀微觀工廠總平工廠總平面布置圖面布置圖車間布車間布置圖置圖設(shè)備布置圖設(shè)備布置圖宏觀-微觀的多次輪回105.1.2 設(shè)施布置的原則n設(shè)施布置的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的物

13、流、信息設(shè)施布置的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的物流、信息流、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)能力、工藝過程、靈活性、效率、流、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)能力、工藝過程、靈活性、效率、成本和安全等方面，并反映一個(gè)組織的工作質(zhì)量、成本和安全等方面，并反映一個(gè)組織的工作質(zhì)量、顧客印象和企業(yè)形象等內(nèi)涵。顧客印象和企業(yè)形象等內(nèi)涵。n設(shè)施布置工作不但在新設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)要做，在原有設(shè)施布置工作不但在新設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)要做，在原有設(shè)施重新設(shè)計(jì)改造時(shí)也需要。設(shè)施重新設(shè)計(jì)改造時(shí)也需要。n企業(yè)經(jīng)營(yíng)總會(huì)面臨內(nèi)部條件和外部市場(chǎng)的各種變企業(yè)經(jīng)營(yíng)總會(huì)面臨內(nèi)部條件和外部市場(chǎng)的各種變化，從而會(huì)出現(xiàn)當(dāng)初布置設(shè)計(jì)時(shí)考慮不到的問題，化，從而會(huì)出現(xiàn)當(dāng)初布置設(shè)計(jì)時(shí)考慮不到的問題，都可能會(huì)要求重

14、新布置生產(chǎn)或服務(wù)系統(tǒng)。都可能會(huì)要求重新布置生產(chǎn)或服務(wù)系統(tǒng)。11設(shè)施布置設(shè)計(jì)要考慮的基本原則：設(shè)施布置設(shè)計(jì)要考慮的基本原則：n整體綜合原則整體綜合原則。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將設(shè)施布置有影響的所有因。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將設(shè)施布置有影響的所有因素都考慮進(jìn)去，以達(dá)到優(yōu)化的方案。素都考慮進(jìn)去，以達(dá)到優(yōu)化的方案。n移動(dòng)距離最小原則移動(dòng)距離最小原則。產(chǎn)品搬運(yùn)距離的大小，不僅反映。產(chǎn)品搬運(yùn)距離的大小，不僅反映搬運(yùn)費(fèi)用的高低，也反映物料流動(dòng)的通暢程度，因此，搬運(yùn)費(fèi)用的高低，也反映物料流動(dòng)的通暢程度，因此，應(yīng)以搬運(yùn)距離最小原則選擇最佳方案。應(yīng)以搬運(yùn)距離最小原則選擇最佳方案。n流動(dòng)性原則流動(dòng)性原則。良好的設(shè)施布置應(yīng)使在制品在生產(chǎn)過程。良

15、好的設(shè)施布置應(yīng)使在制品在生產(chǎn)過程中流動(dòng)順暢，消除無(wú)謂停滯，力求生產(chǎn)流程連續(xù)化。中流動(dòng)順暢，消除無(wú)謂停滯，力求生產(chǎn)流程連續(xù)化。n空間利用原則空間利用原則。無(wú)論是生產(chǎn)區(qū)域或儲(chǔ)存區(qū)域的空間安。無(wú)論是生產(chǎn)區(qū)域或儲(chǔ)存區(qū)域的空間安排，都應(yīng)力求充分有效地利用空間。排，都應(yīng)力求充分有效地利用空間。n柔性原則柔性原則。在進(jìn)行廠房設(shè)施規(guī)劃布置前，應(yīng)考慮各種。在進(jìn)行廠房設(shè)施規(guī)劃布置前，應(yīng)考慮各種因素變化可能帶來(lái)的布置變更，以便于以后的擴(kuò)展和因素變化可能帶來(lái)的布置變更，以便于以后的擴(kuò)展和調(diào)整。調(diào)整。n安全原則安全原則。應(yīng)考慮使作業(yè)人員有安全感，方便、舒適。應(yīng)考慮使作業(yè)人員有安全感，方便、舒適。125.2 基本布置類型

16、n可按設(shè)施類別分為生產(chǎn)設(shè)施和服務(wù)設(shè)施兩大類可按設(shè)施類別分為生產(chǎn)設(shè)施和服務(wù)設(shè)施兩大類n生產(chǎn)設(shè)施的四種基本的布置形式：生產(chǎn)設(shè)施的四種基本的布置形式：定位式布置定位式布置產(chǎn)品原則布置產(chǎn)品原則布置工藝原則布置工藝原則布置成組單元布置成組單元布置n服務(wù)設(shè)施的三種基本的布置形式：服務(wù)設(shè)施的三種基本的布置形式：零售店布置零售店布置辦公室布置辦公室布置倉(cāng)庫(kù)布置倉(cāng)庫(kù)布置適應(yīng)市場(chǎng)變化：不同的生產(chǎn)類型生生產(chǎn)產(chǎn)類類型型少品種大批量生產(chǎn)少品種大批量生產(chǎn)多品種小批量生產(chǎn)多品種小批量生產(chǎn)中品種批量生產(chǎn)中品種批量生產(chǎn)定制生產(chǎn)定制生產(chǎn)按產(chǎn)品預(yù)測(cè)程度分按產(chǎn)品預(yù)測(cè)程度分訂貨生產(chǎn)訂貨生產(chǎn)存貨生產(chǎn)存貨生產(chǎn)按產(chǎn)品產(chǎn)量分按產(chǎn)品產(chǎn)量分設(shè)施布

17、置的基本型式（產(chǎn)品在制造過程中的位置是否變化）移動(dòng)式布置移動(dòng)式布置成組單元布置成組單元布置工藝原則布置工藝原則布置產(chǎn)品原則布置產(chǎn)品原則布置定位式布置定位式布置設(shè)施布置設(shè)施布置155.2.1 定位式布置n定位式布置定位式布置 (Fixed-Position Layout) 也稱項(xiàng)也稱項(xiàng)目布置，它主要是工程項(xiàng)目和大型產(chǎn)品生目布置，它主要是工程項(xiàng)目和大型產(chǎn)品生產(chǎn)所采用的一種布置形式。產(chǎn)所采用的一種布置形式。n它的加工對(duì)象位置，生產(chǎn)工人和設(shè)備都隨它的加工對(duì)象位置，生產(chǎn)工人和設(shè)備都隨加工產(chǎn)品所在的某一位置而轉(zhuǎn)移。之所以加工產(chǎn)品所在的某一位置而轉(zhuǎn)移。之所以要固定，是因?yàn)榧庸?duì)象大而重，不易移要固定，是因?yàn)?/p>

18、加工對(duì)象大而重，不易移動(dòng)。動(dòng)。n如工程建設(shè)、飛機(jī)廠、造船廠、重型機(jī)器如工程建設(shè)、飛機(jī)廠、造船廠、重型機(jī)器廠等。廠等。 1617n固定式布置問題還沒有很好解決，問題有三：固定式布置問題還沒有很好解決，問題有三：場(chǎng)地空間有限；場(chǎng)地空間有限；不同的工作時(shí)期，物料和人員需求不一樣，這給生產(chǎn)不同的工作時(shí)期，物料和人員需求不一樣，這給生產(chǎn)組織和管理帶來(lái)較大困難；組織和管理帶來(lái)較大困難；物料需求量是動(dòng)態(tài)的。物料需求量是動(dòng)態(tài)的。n因此一般不采用固定式布置，即使采用，也盡量因此一般不采用固定式布置，即使采用，也盡量將大的加工對(duì)象先期分割，零部件標(biāo)準(zhǔn)化，盡可將大的加工對(duì)象先期分割，零部件標(biāo)準(zhǔn)化，盡可能分散在其他位

19、置和車間批量生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)能分散在其他位置和車間批量生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)組織管理難度。如工程建設(shè)的預(yù)制件生產(chǎn)和大型組織管理難度。如工程建設(shè)的預(yù)制件生產(chǎn)和大型機(jī)器設(shè)備的部件生產(chǎn)。機(jī)器設(shè)備的部件生產(chǎn)。n固定式布置是人類最早的生產(chǎn)布置形式，用于農(nóng)固定式布置是人類最早的生產(chǎn)布置形式，用于農(nóng)業(yè)種植、房屋建造、道路建設(shè)和采掘開礦等方面。業(yè)種植、房屋建造、道路建設(shè)和采掘開礦等方面。n隨著技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)化生產(chǎn)，便有了產(chǎn)品原則隨著技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)化生產(chǎn)，便有了產(chǎn)品原則布置和工藝原則布置。布置和工藝原則布置。185.2.2 產(chǎn)品原則布置n產(chǎn)品原則布置產(chǎn)品原則布置(Product Layout)，又稱流水，又稱流水

20、線布置（線布置（Assembly Line Layout）或?qū)ο笤┗驅(qū)ο笤瓌t布置。則布置。n當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品品種少批量大時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照產(chǎn)當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品品種少批量大時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照產(chǎn)品的加工工藝過程順序來(lái)配置設(shè)備，形成品的加工工藝過程順序來(lái)配置設(shè)備，形成流水生產(chǎn)線或裝配線布置流水生產(chǎn)線或裝配線布置 。nFord首創(chuàng)流水線生產(chǎn)首創(chuàng)流水線生產(chǎn)n現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)的標(biāo)志現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)的標(biāo)志1920n產(chǎn)品原則布置的基礎(chǔ)是標(biāo)準(zhǔn)化及作業(yè)分工。整個(gè)產(chǎn)品被分產(chǎn)品原則布置的基礎(chǔ)是標(biāo)準(zhǔn)化及作業(yè)分工。整個(gè)產(chǎn)品被分解成一系列標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)，由專門的人力及加工設(shè)備來(lái)完解成一系列標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)，由專門的人力及加工設(shè)備來(lái)完成。成。n以汽車裝配

21、線為例，對(duì)于一條裝配線而言，其車型基本不以汽車裝配線為例，對(duì)于一條裝配線而言，其車型基本不變或變化不大，整個(gè)裝配順序固定不變，這樣，通過作業(yè)變或變化不大，整個(gè)裝配順序固定不變，這樣，通過作業(yè)分工將汽車裝配分解為若干標(biāo)準(zhǔn)化的裝配作業(yè)，各個(gè)工作分工將汽車裝配分解為若干標(biāo)準(zhǔn)化的裝配作業(yè)，各個(gè)工作站配備有專用的裝配設(shè)備來(lái)完成固定的裝配作業(yè)，不同工站配備有專用的裝配設(shè)備來(lái)完成固定的裝配作業(yè)，不同工作站間的運(yùn)輸采用專用的、路徑固定的運(yùn)送設(shè)備。作站間的運(yùn)輸采用專用的、路徑固定的運(yùn)送設(shè)備。n在服務(wù)系統(tǒng)中，服務(wù)對(duì)象的個(gè)性千差萬(wàn)別，流水線布置的在服務(wù)系統(tǒng)中，服務(wù)對(duì)象的個(gè)性千差萬(wàn)別，流水線布置的應(yīng)用相對(duì)較少。但可以

22、分解為一系列標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的服務(wù)也可應(yīng)用相對(duì)較少。但可以分解為一系列標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的服務(wù)也可以采用這種布置方式，如自助餐廳服務(wù)線及汽車的自動(dòng)清以采用這種布置方式，如自助餐廳服務(wù)線及汽車的自動(dòng)清洗服務(wù)等。洗服務(wù)等。產(chǎn)品原則布置的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：n產(chǎn)品產(chǎn)出率高，單位產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)出率高，單位產(chǎn)品成本低，專用設(shè)備投資也成本低，專用設(shè)備投資也因產(chǎn)量大而攤?。灰虍a(chǎn)量大而攤?。籲每一產(chǎn)品都按自己的工藝每一產(chǎn)品都按自己的工藝流程布置設(shè)備，因此加工流程布置設(shè)備，因此加工件經(jīng)過的路程最直接、最件經(jīng)過的路程最直接、最短，無(wú)用的停滯時(shí)間也最短，無(wú)用的停滯時(shí)間也最少；少；n由于操作人員只做一種產(chǎn)由于操作人員只做一種產(chǎn)品的一個(gè)工序，效

23、率高且品的一個(gè)工序，效率高且所需培訓(xùn)少；所需培訓(xùn)少；n生產(chǎn)管理和采購(gòu)、庫(kù)存控生產(chǎn)管理和采購(gòu)、庫(kù)存控制等工作也因變化少而相制等工作也因變化少而相對(duì)簡(jiǎn)單。對(duì)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：n要求較多的專用設(shè)備；要求較多的專用設(shè)備；n對(duì)產(chǎn)品種類及產(chǎn)量變化、對(duì)產(chǎn)品種類及產(chǎn)量變化、設(shè)備故障等情況的響應(yīng)較設(shè)備故障等情況的響應(yīng)較差；差；n線上工作重復(fù)單調(diào)乏味，線上工作重復(fù)單調(diào)乏味，缺乏提升機(jī)會(huì)，可能會(huì)導(dǎo)缺乏提升機(jī)會(huì)，可能會(huì)導(dǎo)致工人的心理問題或職業(yè)致工人的心理問題或職業(yè)傷害；傷害；n為了避免停產(chǎn)，設(shè)備備用為了避免停產(chǎn)，設(shè)備備用件的庫(kù)存可能比較大。件的庫(kù)存可能比較大。225.2.3 工藝原則布置n工藝原則布置（工藝原則布置（P

24、rocess Layout），又稱功能布置），又稱功能布置（Functional Layout）。）。n將功能相同或相似的一組設(shè)施排布在一起，還被將功能相同或相似的一組設(shè)施排布在一起，還被稱作稱作機(jī)群式機(jī)群式布置。布置。23加工工藝需要這些設(shè)備的工件按工藝路線成批進(jìn)入這些班組。不同的產(chǎn)品需要不同的工藝路線。為了適應(yīng)多種加工對(duì)象及工藝路線，需要采用可變運(yùn)輸路線的物料搬運(yùn)設(shè)備，如叉車、手推車等。 工藝原則布置優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：n機(jī)器利用率高，可減機(jī)器利用率高，可減少設(shè)備數(shù)量少設(shè)備數(shù)量n設(shè)備和人員柔性程度設(shè)備和人員柔性程度高，更改產(chǎn)品和數(shù)量高，更改產(chǎn)品和數(shù)量方便方便1.操作人員作業(yè)多樣化操作人員作業(yè)多

25、樣化，有利于提高工作興，有利于提高工作興趣和職業(yè)滿足感趣和職業(yè)滿足感缺點(diǎn)：n由于流程較長(zhǎng)，搬運(yùn)路線不確定，運(yùn)費(fèi)高1.生產(chǎn)計(jì)劃與控制較復(fù)雜，要求員工素質(zhì)的提高25n工藝原則布置在服務(wù)業(yè)中也很常見，此時(shí)稱為過工藝原則布置在服務(wù)業(yè)中也很常見，此時(shí)稱為過程原則布置。程原則布置。n例如綜合醫(yī)院的布置一般是將功能相似的檢查設(shè)例如綜合醫(yī)院的布置一般是將功能相似的檢查設(shè)備，如牙齒的備，如牙齒的X X射線檢查儀、內(nèi)臟的射線檢查儀、內(nèi)臟的X X射線檢查儀射線檢查儀等及相應(yīng)的醫(yī)護(hù)人員組成放射科，或?qū)⒎?wù)功能等及相應(yīng)的醫(yī)護(hù)人員組成放射科，或?qū)⒎?wù)功能相似的醫(yī)生，如外科醫(yī)生、精神科醫(yī)生等分別組相似的醫(yī)生，如外科醫(yī)生、精

26、神科醫(yī)生等分別組成外科、精神科。成外科、精神科。n此外，汽車修理間、航空公司和公共圖書館都屬此外，汽車修理間、航空公司和公共圖書館都屬于這一類。于這一類。 小型模具修理廠布置 工藝原則工長(zhǎng)存儲(chǔ)會(huì)議室 經(jīng)理員工助理Product Presentations加熱焊接空壓機(jī)拋光通風(fēng)存儲(chǔ)備用辦公室UPUPDOWN餐廳休息二樓數(shù)控磨CNC數(shù)控磨2拆裝員工更衣柜Tote pan600 x400數(shù)控鏜數(shù)控銑CNC Milling裝配檢驗(yàn)鉗工噴丸砂輪機(jī)工具柜工 具 柜工 具 柜休息淋浴男女檢查275.2.4 成組單元布置n上述三種基本布置形式是理想的模型，實(shí)際布置設(shè)計(jì)時(shí)很上述三種基本布置形式是理想的模型，實(shí)際

27、布置設(shè)計(jì)時(shí)很難有理想的條件，因此常常有幾種形式的組合。難有理想的條件，因此常常有幾種形式的組合。n工藝原則布置和產(chǎn)品原則布置代表了小批量生產(chǎn)到連續(xù)大工藝原則布置和產(chǎn)品原則布置代表了小批量生產(chǎn)到連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)的兩個(gè)極端，而成組單元布置則是一種折中。規(guī)模生產(chǎn)的兩個(gè)極端，而成組單元布置則是一種折中。n成組單元布置（成組單元布置（Group Layout）在制造業(yè)中又稱單元制造）在制造業(yè)中又稱單元制造（Cellular Manufacturing），是一種較為先進(jìn)的布置方），是一種較為先進(jìn)的布置方法法n由于顧客需求的多樣化，多品種、少批量生產(chǎn)模式已成為由于顧客需求的多樣化，多品種、少批量生產(chǎn)模式已成為

28、當(dāng)前生產(chǎn)的主流。當(dāng)前生產(chǎn)的主流。n如果應(yīng)用通用加工設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，不但速度慢，而且成本如果應(yīng)用通用加工設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，不但速度慢，而且成本高。成組技術(shù)正是適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來(lái)的。高。成組技術(shù)正是適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來(lái)的。n簡(jiǎn)單地說(shuō)，成組技術(shù)就是識(shí)別和利用產(chǎn)品零部件的相似性簡(jiǎn)單地說(shuō)，成組技術(shù)就是識(shí)別和利用產(chǎn)品零部件的相似性，將零件分類。一系列相似工藝要求的零件組成零件族，將零件分類。一系列相似工藝要求的零件組成零件族，針對(duì)一個(gè)零件族的設(shè)備要求所形成的一系列機(jī)器，稱做機(jī)針對(duì)一個(gè)零件族的設(shè)備要求所形成的一系列機(jī)器，稱做機(jī)器組，這些機(jī)器組即制造單元。器組，這些機(jī)器組即制造單元。n成組單元布置綜合了工藝原

29、則布置和產(chǎn)品原則布成組單元布置綜合了工藝原則布置和產(chǎn)品原則布置的優(yōu)點(diǎn)。置的優(yōu)點(diǎn)。相比于工藝原則布置，由于經(jīng)過分組，其加工時(shí)間較相比于工藝原則布置，由于經(jīng)過分組，其加工時(shí)間較短、物流效率較高、在制品數(shù)量較低、準(zhǔn)備時(shí)間較短短、物流效率較高、在制品數(shù)量較低、準(zhǔn)備時(shí)間較短，同時(shí)既具有產(chǎn)品原則布置的高生產(chǎn)率，又具有工藝，同時(shí)既具有產(chǎn)品原則布置的高生產(chǎn)率，又具有工藝原則布置的柔性特點(diǎn)，因而是一種靈活和具有發(fā)展?jié)撛瓌t布置的柔性特點(diǎn)，因而是一種靈活和具有發(fā)展?jié)摿Φ牟贾梅绞剑苓m應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)量的不斷變化。力的布置方式，能適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)量的不斷變化。n成組單元布置的主要形式是生產(chǎn)單元（成組單元布置的主要形式是

30、生產(chǎn)單元（Work Cell）或單元生產(chǎn)線（）或單元生產(chǎn)線（Cell line，俗譯，俗譯“細(xì)胞拉細(xì)胞拉”）。）。生產(chǎn)單元是為一個(gè)或幾個(gè)工藝過程相似的零件族組織生產(chǎn)單元是為一個(gè)或幾個(gè)工藝過程相似的零件族組織成組生產(chǎn)而建立的生產(chǎn)單位。成組生產(chǎn)而建立的生產(chǎn)單位。單元生產(chǎn)線則是在成組生產(chǎn)單元里配備了成套的生產(chǎn)單元生產(chǎn)線則是在成組生產(chǎn)單元里配備了成套的生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備和工人，能在設(shè)備、工藝裝備和工人，能在U形單元里封閉地完成這形單元里封閉地完成這些零件的全部工藝過程。些零件的全部工藝過程。 n右圖顯示了右圖顯示了HP公司公司Greely分分部的一個(gè)裝配單元布置，部的一個(gè)裝配單元布置，U形安排顯著提高

31、了可視性和形安排顯著提高了可視性和工人之間的互動(dòng)與幫助。工人之間的互動(dòng)與幫助。n注意其中的任務(wù)安排板使得注意其中的任務(wù)安排板使得所有的工人都知道該單元每所有的工人都知道該單元每天的生產(chǎn)需求。天的生產(chǎn)需求。n從工作站到工作站間的物料從工作站到工作站間的物料流動(dòng)是通過看板來(lái)指揮的，流動(dòng)是通過看板來(lái)指揮的，只要一個(gè)工作站出現(xiàn)問題，只要一個(gè)工作站出現(xiàn)問題，就可以用紅黃燈來(lái)停止生產(chǎn)就可以用紅黃燈來(lái)停止生產(chǎn)或警告?；蚓妗出現(xiàn)的問題會(huì)列表出現(xiàn)在出現(xiàn)的問題會(huì)列表出現(xiàn)在“問題問題”顯示屏上，以幫助工顯示屏上，以幫助工人查找問題的根源。人查找問題的根源。 32布置類型比較 高 低 低 工藝原則布置 高 產(chǎn)品變

32、化 產(chǎn)量 固定式布置 產(chǎn)品原則布置 成組原則布置 335.3 流水線平衡與設(shè)計(jì)n流水線已在世界各國(guó)廣泛應(yīng)用，并且在內(nèi)流水線已在世界各國(guó)廣泛應(yīng)用，并且在內(nèi)容和形式上不斷地創(chuàng)新。容和形式上不斷地創(chuàng)新。n本節(jié)內(nèi)容：本節(jié)內(nèi)容：流水線相關(guān)概念：期量標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)拍規(guī)則、分類。流水線相關(guān)概念：期量標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)拍規(guī)則、分類。流水線平衡：?jiǎn)栴}描述、基本方法、韓流水線平衡：?jiǎn)栴}描述、基本方法、韓-伯方法、伯方法、進(jìn)一步探討進(jìn)一步探討流水線設(shè)計(jì)：平面布置、搬運(yùn)設(shè)備、傳送帶與流水線設(shè)計(jì)：平面布置、搬運(yùn)設(shè)備、傳送帶與式作站布置類型、傳送帶速度計(jì)算。式作站布置類型、傳送帶速度計(jì)算。5.3.1 流水線相關(guān)概念n一、期量標(biāo)準(zhǔn)一、期量

33、標(biāo)準(zhǔn)n也稱作業(yè)計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)，是經(jīng)過科學(xué)分析和運(yùn)也稱作業(yè)計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)，是經(jīng)過科學(xué)分析和運(yùn)算，對(duì)加工對(duì)象在生產(chǎn)過程中的運(yùn)動(dòng)所規(guī)算，對(duì)加工對(duì)象在生產(chǎn)過程中的運(yùn)動(dòng)所規(guī)定的一組時(shí)間和數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)。定的一組時(shí)間和數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)。n先進(jìn)合理的期量標(biāo)準(zhǔn)是流水線設(shè)計(jì)和運(yùn)行先進(jìn)合理的期量標(biāo)準(zhǔn)是流水線設(shè)計(jì)和運(yùn)行的基本保障。的基本保障。n流水線期量標(biāo)準(zhǔn)包括：節(jié)拍、作業(yè)指示圖流水線期量標(biāo)準(zhǔn)包括：節(jié)拍、作業(yè)指示圖表、在制品占用量定額。表、在制品占用量定額。節(jié)拍 Takt timen指流水生產(chǎn)一件產(chǎn)品所需的時(shí)間，即一天的工作指流水生產(chǎn)一件產(chǎn)品所需的時(shí)間，即一天的工作時(shí)間除以一天要生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量。時(shí)間除以一天要生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量。n一天的所需生產(chǎn)

34、數(shù)量是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃來(lái)確定的，一天的所需生產(chǎn)數(shù)量是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃來(lái)確定的，而生產(chǎn)計(jì)劃是基于市場(chǎng)預(yù)測(cè)和訂單情況制定的。而生產(chǎn)計(jì)劃是基于市場(chǎng)預(yù)測(cè)和訂單情況制定的。n生產(chǎn)節(jié)拍實(shí)際是一種目標(biāo)時(shí)間，是隨需求數(shù)量和生產(chǎn)節(jié)拍實(shí)際是一種目標(biāo)時(shí)間，是隨需求數(shù)量和需求期的有效工作時(shí)間變化而變化的，是人為制需求期的有效工作時(shí)間變化而變化的，是人為制定的。定的。 n節(jié)拍是不能測(cè)量的，而是要計(jì)算的。節(jié)拍是不能測(cè)量的，而是要計(jì)算的。 節(jié)拍節(jié)拍 = 每日有效工作時(shí)間每日有效工作時(shí)間 / 計(jì)劃每日產(chǎn)量計(jì)劃每日產(chǎn)量 n年產(chǎn)年產(chǎn)6萬(wàn)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)拍？萬(wàn)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)拍？n考慮稼動(dòng)率和合格率考慮稼動(dòng)率和合格率n節(jié)拍節(jié)拍 = 每日有效工作時(shí)

35、間每日有效工作時(shí)間生產(chǎn)線稼動(dòng)率生產(chǎn)線稼動(dòng)率n 計(jì)劃每日產(chǎn)量計(jì)劃每日產(chǎn)量合格品率合格品率 n稼動(dòng)率稼動(dòng)率Performance Rate ：設(shè)備實(shí)際工作時(shí)間與：設(shè)備實(shí)際工作時(shí)間與有效工作的時(shí)間的比值，去掉無(wú)效時(shí)間有效工作的時(shí)間的比值，去掉無(wú)效時(shí)間downtimen利用節(jié)拍，我們能夠平衡不同資源的負(fù)荷并識(shí)別利用節(jié)拍，我們能夠平衡不同資源的負(fù)荷并識(shí)別瓶頸。而通常把流水線中瓶頸。而通常把流水線中生產(chǎn)節(jié)拍最慢的環(huán)節(jié)叫生產(chǎn)節(jié)拍最慢的環(huán)節(jié)叫做做“瓶頸瓶頸”（Bottleneck），瓶頸限制了流水線的，瓶頸限制了流水線的產(chǎn)出速度。產(chǎn)出速度。概念比較 節(jié)拍周期時(shí)間節(jié)距時(shí)間n周期時(shí)間（周期時(shí)間（Cycle Tim

36、e）反映流水線的生產(chǎn)速度）反映流水線的生產(chǎn)速度，以生產(chǎn)一件產(chǎn)品所需要的時(shí)間（秒）來(lái)表示。，以生產(chǎn)一件產(chǎn)品所需要的時(shí)間（秒）來(lái)表示。n周期時(shí)間是可以測(cè)量的，它可以小于、大于或等周期時(shí)間是可以測(cè)量的，它可以小于、大于或等于節(jié)拍時(shí)間。于節(jié)拍時(shí)間。n在組織同步化生產(chǎn)過程中，一定要追求生產(chǎn)周期在組織同步化生產(chǎn)過程中，一定要追求生產(chǎn)周期與生產(chǎn)節(jié)拍的基本一致，否則會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)。與生產(chǎn)節(jié)拍的基本一致，否則會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)。n周期時(shí)間是生產(chǎn)效率的指標(biāo)，比較穩(wěn)定，它受一周期時(shí)間是生產(chǎn)效率的指標(biāo)，比較穩(wěn)定，它受一定時(shí)期的設(shè)備加工能力、勞動(dòng)力配置情況、工藝定時(shí)期的設(shè)備加工能力、勞動(dòng)力配置情況、工藝方法等因素影響，只能通過管理

37、和技術(shù)改進(jìn)才能方法等因素影響，只能通過管理和技術(shù)改進(jìn)才能縮短?？s短。n節(jié)距時(shí)間節(jié)距時(shí)間(Pitch Time)是流水線傳送帶流過兩相鄰是流水線傳送帶流過兩相鄰工作站的時(shí)間，一般取節(jié)距時(shí)間等于周期時(shí)間工作站的時(shí)間，一般取節(jié)距時(shí)間等于周期時(shí)間（2）作業(yè)指示圖表n為確保流水線按規(guī)定的節(jié)拍工作，必須對(duì)每個(gè)工為確保流水線按規(guī)定的節(jié)拍工作，必須對(duì)每個(gè)工作地詳細(xì)規(guī)定它的工作制度，編制作業(yè)指示圖表作地詳細(xì)規(guī)定它的工作制度，編制作業(yè)指示圖表n作業(yè)指示圖表對(duì)提高生產(chǎn)效率、設(shè)備利用率、減作業(yè)指示圖表對(duì)提高生產(chǎn)效率、設(shè)備利用率、減少在制品起著重要作用。指示圖表根據(jù)節(jié)拍和工少在制品起著重要作用。指示圖表根據(jù)節(jié)拍和工序時(shí)

38、間定額來(lái)確定。序時(shí)間定額來(lái)確定。n最常見的是最常見的是SOP（Standard Operation Procedure），即標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序或作業(yè)指導(dǎo)書，將作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），即標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序或作業(yè)指導(dǎo)書，將作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作步驟和要求以統(tǒng)一的格式描述出來(lái)，用來(lái)指操作步驟和要求以統(tǒng)一的格式描述出來(lái)，用來(lái)指導(dǎo)和規(guī)范日常的作業(yè)。導(dǎo)和規(guī)范日常的作業(yè)。n標(biāo)準(zhǔn)是盡可能地將相關(guān)操作步驟尤其是關(guān)鍵控制標(biāo)準(zhǔn)是盡可能地將相關(guān)操作步驟尤其是關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化、量化和優(yōu)化。點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化、量化和優(yōu)化。nSOP根據(jù)流程圖、具體工藝和質(zhì)量控制等來(lái)制定根據(jù)流程圖、具體工藝和質(zhì)量控制等來(lái)制定 SOP2流水線分類n福特流水線與福特流水線與T型車型車

39、n流水線發(fā)明百年來(lái)給生產(chǎn)效率帶來(lái)了巨大流水線發(fā)明百年來(lái)給生產(chǎn)效率帶來(lái)了巨大的提高，世界各國(guó)廣泛采用，也產(chǎn)生了各的提高，世界各國(guó)廣泛采用，也產(chǎn)生了各種各樣的流水線。種各樣的流水線。n流水線可按多種形式分類，如按生產(chǎn)對(duì)象流水線可按多種形式分類，如按生產(chǎn)對(duì)象、移動(dòng)方式、轉(zhuǎn)換方式、節(jié)拍等。、移動(dòng)方式、轉(zhuǎn)換方式、節(jié)拍等。 分類標(biāo)志對(duì)象移動(dòng)方式對(duì)象移動(dòng)方式對(duì)象數(shù)目對(duì)象數(shù)目對(duì)象輪換方式對(duì)象輪換方式連續(xù)程度連續(xù)程度節(jié)奏性節(jié)奏性機(jī)械化程度機(jī)械化程度連續(xù)流水線連續(xù)流水線間斷流水線間斷流水線自動(dòng)流水線自動(dòng)流水線手工流水線手工流水線機(jī)械化流水線機(jī)械化流水線粗略節(jié)拍流水線粗略節(jié)拍流水線自由節(jié)拍流水線自由節(jié)拍流水線強(qiáng)制節(jié)

40、拍流水線強(qiáng)制節(jié)拍流水線固定流水線固定流水線移動(dòng)流水線移動(dòng)流水線流水線Assembly line單一對(duì)象流水線單一對(duì)象流水線多對(duì)象流水線多對(duì)象流水線可變流水線可變流水線不變流水線不變流水線成組流水線成組流水線Better5.3.2 流水線平衡nAssembly Line Balancing，ALB n流水線規(guī)劃設(shè)計(jì)的核心是流水線平衡。流水線規(guī)劃設(shè)計(jì)的核心是流水線平衡。n所謂流水線平衡就是把作業(yè)要素進(jìn)行適當(dāng)所謂流水線平衡就是把作業(yè)要素進(jìn)行適當(dāng)合并，并分配給每個(gè)工作地，使各工作地合并，并分配給每個(gè)工作地，使各工作地的作業(yè)時(shí)間等于周期時(shí)間或周期時(shí)間的整的作業(yè)時(shí)間等于周期時(shí)間或周期時(shí)間的整倍數(shù)。倍數(shù)。1

41、問題的描述 n裝配一個(gè)工件所需要的所有工藝分為裝配一個(gè)工件所需要的所有工藝分為n項(xiàng)作業(yè)（項(xiàng)作業(yè)（tasks），），它們形成集合它們形成集合V = 1, n。作業(yè)是最小的獨(dú)立工作單元。作業(yè)是最小的獨(dú)立工作單元，對(duì)一項(xiàng)作業(yè)，對(duì)一項(xiàng)作業(yè)j，都有一個(gè)作業(yè)時(shí)間，都有一個(gè)作業(yè)時(shí)間tj。n由于裝配工藝的要求，作業(yè)順序并不是任意的，而是有一由于裝配工藝的要求，作業(yè)順序并不是任意的，而是有一定的先后次序，我們可以用先后次序圖（定的先后次序，我們可以用先后次序圖（Precedence Graph，也稱前列圖）來(lái)表示。，也稱前列圖）來(lái)表示。n可行的平衡方案要滿足先后次序約束。集合可行的平衡方案要滿足先后次序約束。集

42、合Sk表示分配給表示分配給工作站工作站k的所有作業(yè)，這些作業(yè)的合計(jì)時(shí)間為該工作站時(shí)的所有作業(yè)，這些作業(yè)的合計(jì)時(shí)間為該工作站時(shí)間。間。n流水線流水線100%平衡時(shí)，所有工作站的周期時(shí)間都等于流水平衡時(shí)，所有工作站的周期時(shí)間都等于流水線周期時(shí)間線周期時(shí)間C。n如果不是如果不是100%平衡時(shí)，工作站的周期時(shí)間只能小于流水平衡時(shí)，工作站的周期時(shí)間只能小于流水線周期時(shí)間，這時(shí)會(huì)有非生產(chǎn)性的空閑時(shí)間（線周期時(shí)間，這時(shí)會(huì)有非生產(chǎn)性的空閑時(shí)間（Idle Time）。對(duì)工作站。對(duì)工作站k，它的空閑時(shí)間為，它的空閑時(shí)間為Ct (Sk )。顯然要提高平。顯然要提高平衡率，必須盡量降低全部工作站的空閑時(shí)間。衡率，必須

43、盡量降低全部工作站的空閑時(shí)間。n生產(chǎn)周期時(shí)間和最少工作站（或工作地點(diǎn)）數(shù)目，接下來(lái)生產(chǎn)周期時(shí)間和最少工作站（或工作地點(diǎn)）數(shù)目，接下來(lái)才是按不同方法確定工作站的作業(yè)分配。才是按不同方法確定工作站的作業(yè)分配。n第一步：確定工作周期時(shí)間第一步：確定工作周期時(shí)間C=H/QH每天生產(chǎn)時(shí)間；每天生產(chǎn)時(shí)間；Q每天在每天在H時(shí)間內(nèi)要求的產(chǎn)量；時(shí)間內(nèi)要求的產(chǎn)量；n第二步：確定最少工作站數(shù)目第二步：確定最少工作站數(shù)目K0注意實(shí)際分配工作站數(shù)注意實(shí)際分配工作站數(shù)mK0）；）；tsum 完成一件產(chǎn)品全部作業(yè)的時(shí)間總和。完成一件產(chǎn)品全部作業(yè)的時(shí)間總和。n完成工作站分配后，要計(jì)算流水線效率（也稱為平衡率）完成工作站分配后

44、，要計(jì)算流水線效率（也稱為平衡率）。流水線效率為全部作業(yè)的時(shí)間總和與實(shí)際工作站總數(shù)。流水線效率為全部作業(yè)的時(shí)間總和與實(shí)際工作站總數(shù)m與周期時(shí)間乘積的百分比，即：與周期時(shí)間乘積的百分比，即：sum100%tEm CCtKsum0例例* 簡(jiǎn)單的手工作業(yè)簡(jiǎn)單的手工作業(yè)* 各作業(yè)各配置各作業(yè)各配置1名作業(yè)人員名作業(yè)人員* 日工作時(shí)間日工作時(shí)間: 480分分* Neck（瓶瓶頸頸）作業(yè)作業(yè): 第第5號(hào)工程號(hào)工程(42秒秒)* 流水線平衡率流水線平衡率 LB=(30+32+31+33+42+33+34+35+31+36)/(4210) 100% =337/420 100%=80.2%12345678910

45、510152025303540時(shí)間時(shí)間 (Seconds)313231334233343531362基本平衡方法 n某手推車要在一個(gè)傳送帶流水線上組裝，某手推車要在一個(gè)傳送帶流水線上組裝，每天需生產(chǎn)每天需生產(chǎn)500輛，每天的生產(chǎn)時(shí)間為輛，每天的生產(chǎn)時(shí)間為420min。下圖是該手推車的裝配網(wǎng)絡(luò)圖（。下圖是該手推車的裝配網(wǎng)絡(luò)圖（雙代號(hào)），請(qǐng)根據(jù)周期時(shí)間和作業(yè)次序限雙代號(hào)），請(qǐng)根據(jù)周期時(shí)間和作業(yè)次序限制，求使工作地?cái)?shù)量最小的平衡方式。制，求使工作地?cái)?shù)量最小的平衡方式。 1234567891011B11C912G12F45A50D15E12I12H8J9Kn確定工作站節(jié)拍確定工作站節(jié)拍= 420605

46、00 = 50.4（s），則周期時(shí)間），則周期時(shí)間C也要達(dá)到也要達(dá)到50.4s。n計(jì)算滿足節(jié)拍要求的最少工作站理論值（取不少于計(jì)算值計(jì)算滿足節(jié)拍要求的最少工作站理論值（取不少于計(jì)算值的最小整數(shù)）的最小整數(shù)）K0 = tsum /C = (45+11+9+50+15+12+12+12+12+8+9)50.4 = 19550.4 = 3.874 n下面先按直觀方法進(jìn)行工作站作業(yè)分配。下面先按直觀方法進(jìn)行工作站作業(yè)分配。因?yàn)橹芷跁r(shí)間因?yàn)橹芷跁r(shí)間C是是50.4s，A、D作業(yè)分別與其后續(xù)作業(yè)組合時(shí)間均作業(yè)分別與其后續(xù)作業(yè)組合時(shí)間均超過超過C，因此它們各需要一個(gè)工作站。，因此它們各需要一個(gè)工作站。B、C、

47、G、F則可組合為一個(gè)工作站，則可組合為一個(gè)工作站，同理同理E、I、H、J也可組合為一個(gè)工作站也可組合為一個(gè)工作站最后剩下最后剩下K單獨(dú)一個(gè)，單獨(dú)一個(gè)，共需五個(gè)工作站，流水線的效率共需五個(gè)工作站，流水線的效率E1 =195(550.4) =77%。這是。這是滿意解，平衡率不高，需要考慮其他更好的平衡方法。滿意解，平衡率不高，需要考慮其他更好的平衡方法。n此時(shí)可以確定一些作業(yè)分配規(guī)則，減少隨機(jī)分配性，增強(qiáng)此時(shí)可以確定一些作業(yè)分配規(guī)則，減少隨機(jī)分配性，增強(qiáng)對(duì)不同問題的適應(yīng)性。這樣的規(guī)則很多，如：對(duì)不同問題的適應(yīng)性。這樣的規(guī)則很多，如：優(yōu)先分配優(yōu)先分配操作時(shí)間最長(zhǎng)的作業(yè)操作時(shí)間最長(zhǎng)的作業(yè)（Most F

48、ollowers），或），或優(yōu)先分配優(yōu)先分配后續(xù)作業(yè)較多的作業(yè)后續(xù)作業(yè)較多的作業(yè)（Longest Task Time）。本例按規(guī)則）。本例按規(guī)則得到的結(jié)果是：得到的結(jié)果是：工作站工作站1：D(50)工作站工作站2：A(45)工作站工作站3：E(15)、H(12)、I(12)、B(11)工作站工作站4：C(9)、F(12)、G(12)、J(8)、K(9)n當(dāng)然并列的作業(yè)或路線可不管先后，但串列的則要先滿足當(dāng)然并列的作業(yè)或路線可不管先后，但串列的則要先滿足先后時(shí)序要求。先后時(shí)序要求。n此時(shí)流水線的效率此時(shí)流水線的效率E2 =195(450.4) =97%，平衡更好，平衡更好，四工作站方案就是我們的

49、選擇。四工作站方案就是我們的選擇。 493韓格遜-伯尼法n也稱位置加權(quán)法或矩陣法。也稱位置加權(quán)法或矩陣法。n首先根據(jù)先后次序圖求出每個(gè)作業(yè)單元的位置權(quán)首先根據(jù)先后次序圖求出每個(gè)作業(yè)單元的位置權(quán)值值(Ranked Positional Weight)作業(yè)時(shí)間與其作業(yè)時(shí)間與其后續(xù)所有作業(yè)時(shí)間的總和，然后根據(jù)位置權(quán)值的后續(xù)所有作業(yè)時(shí)間的總和，然后根據(jù)位置權(quán)值的高低進(jìn)行作業(yè)安排，高低進(jìn)行作業(yè)安排，優(yōu)先安排權(quán)值高的作業(yè)優(yōu)先安排權(quán)值高的作業(yè)，從，從而盡量減少工作站數(shù)。而盡量減少工作站數(shù)。 n現(xiàn)擬在傳送帶上組裝某部件。該部件每天需組裝現(xiàn)擬在傳送帶上組裝某部件。該部件每天需組裝369臺(tái)，每天的生產(chǎn)時(shí)間臺(tái)，每天

50、的生產(chǎn)時(shí)間480min。裝配順序及裝。裝配順序及裝配時(shí)間如下表。根據(jù)周期時(shí)間和作業(yè)順序限制，配時(shí)間如下表。根據(jù)周期時(shí)間和作業(yè)順序限制，求工作站數(shù)最少情況下的平衡流動(dòng)及裝配線效率。求工作站數(shù)最少情況下的平衡流動(dòng)及裝配線效率。5051解 共4步(1) 確定周期時(shí)間和最少工作站數(shù)將已知的數(shù)據(jù)（將已知的數(shù)據(jù)（該部件每天需組裝該部件每天需組裝369臺(tái)，每臺(tái)，每天的生產(chǎn)時(shí)間天的生產(chǎn)時(shí)間480min）代入得周期時(shí)間：代入得周期時(shí)間： C=H/Q=480*60/369=78 秒秒用下式計(jì)算滿足周期時(shí)何要求的最少工作站用下式計(jì)算滿足周期時(shí)何要求的最少工作站數(shù)：數(shù)： K= t/C=(502520 30252512

51、1420)/78 =2.833故最少需故最少需3個(gè)工作站。個(gè)工作站。 52(2) 畫出其先后次序圖和先后次序矩陣表。畫出其先后次序圖和先后次序矩陣表。依照裝配程序表的要求可以畫出先后次序圖。圖中依照裝配程序表的要求可以畫出先后次序圖。圖中圓圈為作業(yè)，箭頭為操作順序。圓圈為作業(yè)，箭頭為操作順序。 5 6 3 4 1 2 9 7 8 53裝配先后次序矩陣表1234567891234567890+1-1領(lǐng)先+1 5 6 3 4 1 2 9 7 8 +1+1+1+1+1+1+1延后-10+1+1+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-1-1-10+1+

52、1+1+1-1-1-1-1-10+1+1+1-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10-1-154(3) 完成位置權(quán)值計(jì)算1234567891234567890+1-1+1 +1 +1 +1 +1 +1 +10+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1-1-100+1 +1 +1 +1 +1-1-100+1 +1 +1 +1 +1-1-1-1-10+1 +1 +1 +1-1-1-1-1-10+1 +1 +1-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10-1-1Ti 秒502520302525121420p

53、wa2211711161269671323420141225253020255020ti位置權(quán)值pwa 為該單元及所有帶+1單元時(shí)間之和位置權(quán)值矩陣表位置權(quán)值矩陣表55(4) 分配工作站的作業(yè)，平衡裝配線工作站K112223333單元時(shí)間ti 秒502520302525121420裝配線平衡表裝配線平衡表123456789單元i2211711161269671323420位置權(quán)值pwa-1223,45667,8緊前單元工作站時(shí)間ti 秒507550307525513971平衡延遲秒283284835327397遞減順序按位置權(quán)按位置權(quán)值遞減的次值遞減的次序，在滿足序，在滿足先后次序限先后次序限

54、制的條件下，制的條件下，指派盡可能指派盡可能多的單元至多的單元至一工作站，一工作站，直至接近該直至接近該站的周期時(shí)站的周期時(shí)間。間。=周期時(shí)間(78秒)-工作站時(shí)間56裝配線效率裝配線效率=完成作業(yè)所需時(shí)間總和完成作業(yè)所需時(shí)間總和/（實(shí)際（實(shí)際工作站總數(shù)工作站總數(shù)*節(jié)拍）節(jié)拍）= %44.94783221CKtEsum我國(guó)企業(yè)的普通流水線平衡率一般在我國(guó)企業(yè)的普通流水線平衡率一般在80%左右，而日本左右，而日本等國(guó)家的先進(jìn)企業(yè)普遍在等國(guó)家的先進(jìn)企業(yè)普遍在90%以上。以上。這一差距不僅反映在流水線設(shè)計(jì)與平衡上，更反映背后這一差距不僅反映在流水線設(shè)計(jì)與平衡上，更反映背后的生產(chǎn)工藝、技術(shù)水平、組織管

55、理和生產(chǎn)計(jì)劃等多方面的生產(chǎn)工藝、技術(shù)水平、組織管理和生產(chǎn)計(jì)劃等多方面的不足。這需要我們不斷的努力。的不足。這需要我們不斷的努力。 nWinQSB軟件求解軟件求解n在在Problem Specification中選擇中選擇Line Balancing（流水線平衡）后，輸（流水線平衡）后，輸入問題名稱入問題名稱Ex5-2、作業(yè)數(shù)、作業(yè)數(shù)9和時(shí)間單位和時(shí)間單位second，單擊，單擊OK。然后在出。然后在出現(xiàn)的現(xiàn)的Task Information中（圖中（圖5-8右上）輸入各作業(yè)的時(shí)間及緊后作業(yè)右上）輸入各作業(yè)的時(shí)間及緊后作業(yè)，完成即可單擊，完成即可單擊“Run and Solve the Prob

56、lem”按鈕，從出現(xiàn)的按鈕，從出現(xiàn)的“Line Balencing Solution”對(duì)話框（圖對(duì)話框（圖5-8左）的左）的“Solution Method”中選擇中選擇“Heuristic Procedure”，“Primary Heuristic”中選擇中選擇“Ranked Positional Weight Method”（位置權(quán)值法）。在該對(duì)話框的右上輸入（位置權(quán)值法）。在該對(duì)話框的右上輸入生產(chǎn)時(shí)間生產(chǎn)時(shí)間28800（秒）和計(jì)劃產(chǎn)量（秒）和計(jì)劃產(chǎn)量369，單擊，單擊OK即可得右下所示的結(jié)即可得右下所示的結(jié)果。果。 4流水線平衡問題進(jìn)一步探討 n流水線平衡問題的線段表示流水線平衡問題的線

57、段表示 (a)先后次序圖先后次序圖 (b)工作站及周工作站及周期時(shí)間期時(shí)間 (c)平衡的工作站作業(yè)分配平衡的工作站作業(yè)分配n來(lái)源來(lái)源：Dyckhoff H, 1990. Typology of cutting and packing problems. European Journal of Operational Research, 44 (2), 145-159 n流水線平衡問題與下料問題都是屬于切割與裝箱問題流水線平衡問題與下料問題都是屬于切割與裝箱問題 1s 3s 5s 7s 周期時(shí)間 c = 24s ( a )( b )( c )t =1313t =125t =34t =182t =

58、66t =58t =1510t =1211t =99t =137t =6t =131t =626t =5t =358t =15t =1210t =1234t =18t =679t =1311t =9s 12s 3s 4s 5s 6s 42s n流水線平衡問題當(dāng)然可以用計(jì)算機(jī)編程來(lái)計(jì)算，流水線平衡問題當(dāng)然可以用計(jì)算機(jī)編程來(lái)計(jì)算，如如COMSOAL（Arcus AL, 1966. COMSOAL: A Computer Method of sequencing Operations for Assembly Lines. International Journal of Production Re

59、search, Vol. 4, No 4）和）和ASYBL（General Electrics Assembly Line Configuration program）在美國(guó)廣泛使用，可以處理上千的作）在美國(guó)廣泛使用，可以處理上千的作業(yè)單元問題。業(yè)單元問題。n但對(duì)簡(jiǎn)單問題可以用但對(duì)簡(jiǎn)單問題可以用Excel和和VBA來(lái)編制簡(jiǎn)單程序來(lái)編制簡(jiǎn)單程序計(jì)算，十分方便。計(jì)算，十分方便。 samplen自平衡裝配線與消防隊(duì)傳遞作業(yè)法（自平衡裝配線與消防隊(duì)傳遞作業(yè)法（Bucket brigades）。）。GATECHn與傳統(tǒng)流水線平衡找瓶頸再分配的方法不同，這與傳統(tǒng)流水線平衡找瓶頸再分配的方法不同，這種方法吸

60、取螞蟻、蜜蜂等社會(huì)性動(dòng)物傳遞作業(yè)的種方法吸取螞蟻、蜜蜂等社會(huì)性動(dòng)物傳遞作業(yè)的本能經(jīng)驗(yàn)，按工作量來(lái)自平衡流水線，協(xié)調(diào)人員本能經(jīng)驗(yàn)，按工作量來(lái)自平衡流水線，協(xié)調(diào)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。勞動(dòng)強(qiáng)度。如同消防隊(duì)救火時(shí)傳遞水桶一樣，工人按作業(yè)快慢排如同消防隊(duì)救火時(shí)傳遞水桶一樣，工人按作業(yè)快慢排序，最慢的排在流水線的始端，最快的在終端。序，最慢的排在流水線的始端，最快的在終端。裝配啟動(dòng)時(shí)，每一工人都獨(dú)立開始一件產(chǎn)品的裝配。裝配啟動(dòng)時(shí)，每一工人都獨(dú)立開始一件產(chǎn)品的裝配。最后的工人（最快）完成之后，接手他前面人的產(chǎn)品最后的工人（最快）完成之后，接手他前面人的產(chǎn)品，如此傳遞，第一個(gè)工人再開始新的一件裝配。，如此傳遞，第一個(gè)