第10章 流水線平衡

1、10.1 流水線的基本概念流水線的基本概念 10.2 流水線平衡流水線平衡 10.1 基本概念一、流水線的起源一、流水線的起源福特的流水線福特的流水線 在上世紀(jì)初，屠宰場(chǎng)所使用的可以稱為“拆卸線”，即將一頭宰好的牛體或豬體從很多切肉工人面前移動(dòng)經(jīng)過，每一個(gè)切肉工人只割下特定的某個(gè)部分。福特將這一過程顛倒過來，試試是否會(huì)加速汽車上一個(gè)叫做磁石發(fā)電機(jī)的部件的生產(chǎn)。不讓每個(gè)工人組裝一臺(tái)完整的磁石發(fā)電機(jī)，而是將發(fā)電機(jī)的一個(gè)部件放在傳送帶傳送帶上，在它經(jīng)過時(shí)，每個(gè)工人都給它添裝上一個(gè)部件，每次都裝配同樣的一個(gè)部件。特拉華大學(xué)教授戴維.亨謝爾是工業(yè)發(fā)展專家，他談起當(dāng)時(shí)的情況： “前一天，完成整個(gè)組裝過程的

2、工人，平均每人每2020分鐘分鐘組裝一臺(tái)磁石發(fā)電機(jī)?？墒悄且惶欤谶@條裝配線上的裝配組，每人平均每1313分分1010秒鐘秒鐘就組裝一臺(tái)。”不到一年，裝配時(shí)間便減到5 5分鐘分鐘。1913年福特改革了裝配汽車的全過程。用繩子繩子鉤住的部分組裝好的車輛被拖著從工人身旁經(jīng)過，工人們一次只組裝上一個(gè)部件。不久，福特公司一年就生產(chǎn)出幾十萬輛汽車，在當(dāng)時(shí)是一項(xiàng)極出色的成就。這一新的系統(tǒng)如此有效而且經(jīng)濟(jì)合算以致他將自己生產(chǎn)出來的汽車削價(jià)一半，降至每輛260260美元美元，使那些在此之前一直買不起汽車的人都有能力買了。不久全世界的汽車制造商都仿效起他來。今天，在機(jī)器人和其他形式的自動(dòng)化推動(dòng)下，從烤面包機(jī)到香

3、水，一切的一切，全都是在裝配線上生產(chǎn)出來的。 10.1 基本概念1010.1 .1 基本概念基本概念 流水生產(chǎn)的基本概念流水生產(chǎn)的基本概念流水生產(chǎn)：指勞動(dòng)對(duì)象按照一定的工藝路線一定的工藝路線，順序地通過各個(gè)工作地，并按照一定的生產(chǎn)速度（節(jié)拍）生產(chǎn)速度（節(jié)拍）完成工藝作業(yè)的連續(xù)連續(xù)重復(fù)生產(chǎn)重復(fù)生產(chǎn)的一種生產(chǎn)組織形式。福特制流水線的主要內(nèi)容福特制流水線的主要內(nèi)容1、實(shí)施零件及產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備及工具的專業(yè)化。2、創(chuàng)造了流水作業(yè)生產(chǎn)方法，建立了傳送帶式的流水生產(chǎn)線。1 1、特征、特征工作地的專業(yè)化程度高；具有明顯的節(jié)奏性；每道工序都按照統(tǒng)一的節(jié)拍進(jìn)行生產(chǎn)；具有高度的連續(xù)性。1010.1 .1 流水線

4、的基本概念流水線的基本概念二、流水線生產(chǎn)的特征和形式二、流水線生產(chǎn)的特征和形式rstststmm 2211n 按生產(chǎn)對(duì)象品種數(shù)目的多少，分為單品種流水線和多品種流水線 單品種流水線單品種流水線：又稱不變流水線，是指流水線上只固定生產(chǎn) 一種制品。 多品種流水線多品種流水線：生產(chǎn)兩種或兩種以上制品?？勺兞魉€可變流水線混合流水線混合流水線按制品的輪換方式按制品的輪換方式分批輪換地制造固定在分批輪換地制造固定在流水線上的幾個(gè)品種流水線上的幾個(gè)品種將生產(chǎn)作業(yè)方式大致相同將生產(chǎn)作業(yè)方式大致相同的特定幾個(gè)品種在流水線的特定幾個(gè)品種在流水線上混合、連續(xù)地生產(chǎn)上混合、連續(xù)地生產(chǎn)10.1 基本概念2 2、流水線

5、的形式、流水線的形式按生產(chǎn)連續(xù)程度：按生產(chǎn)連續(xù)程度：連續(xù)流水線和間斷流水線。 連續(xù)流水線指制品從投入到產(chǎn)出在工序間是連續(xù)進(jìn)行的沒有等待和間斷時(shí)間。按實(shí)現(xiàn)節(jié)奏的方式：按實(shí)現(xiàn)節(jié)奏的方式：強(qiáng)制節(jié)拍流水線和自由節(jié)拍流水線。強(qiáng)制流水線要求準(zhǔn)確地按節(jié)拍出產(chǎn)制品.后者不嚴(yán)格要求按節(jié)拍出產(chǎn)制品,但要求工作地在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)的生產(chǎn)率應(yīng)符合節(jié)拍要求.按機(jī)械化程度：按機(jī)械化程度：手工流水線、機(jī)械化流水線、自動(dòng)流水線。10.1 基本概念分類標(biāo)志分類標(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)械化程度固定流水線固定流水線單一對(duì)象流水線單一對(duì)象流水線多對(duì)象

6、流水線多對(duì)象流水線移動(dòng)流水線移動(dòng)流水線不變流水線不變流水線成組流水線成組流水線連續(xù)流水線連續(xù)流水線間斷流水線間斷流水線強(qiáng)制節(jié)拍流水線強(qiáng)制節(jié)拍流水線粗略節(jié)拍流水線粗略節(jié)拍流水線自動(dòng)線自動(dòng)線流水線流水線可變流水線可變流水線自由節(jié)拍流水線自由節(jié)拍流水線機(jī)械化流水線機(jī)械化流水線手工流水線手工流水線圖圖1 1 流水線的類型流水線的類型10.1 基本概念三、流水線涉及的相關(guān)概念三、流水線涉及的相關(guān)概念1 1、工序、工序 工序（process）是指一個(gè)工人或一組工人在同一工作地上對(duì)同一勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)行加工的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 工序是組成生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程的最小單元最小單元。若干個(gè)工序組成工藝階段。 同一工序的工作地和勞動(dòng)

7、對(duì)象工作地和勞動(dòng)對(duì)象是固定不變的，如果有一個(gè)要素發(fā)生變化，就構(gòu)成另一道新工序。10.1 基本概念例如在同一臺(tái)車床上，由一個(gè)工人完成某零件的粗加工和精加工，稱為一道工序；如果這個(gè)零件在一臺(tái)車床上完成粗加工而在另一臺(tái)車床上精加工，就構(gòu)成兩道工序。2 2、節(jié)拍與節(jié)奏、節(jié)拍與節(jié)奏 節(jié)拍（Cycle time）流水線上連續(xù)連續(xù)出產(chǎn)相鄰相鄰的兩件相同兩件相同制品的時(shí)間間隔。換句話說，即指完成一個(gè)產(chǎn)品所需的平均時(shí)間。 節(jié)拍通常只是用于定義一個(gè)流程中某一具體工序或環(huán)節(jié)的單位定義一個(gè)流程中某一具體工序或環(huán)節(jié)的單位產(chǎn)出時(shí)間產(chǎn)出時(shí)間。 如果產(chǎn)品必須是成批制作的，則流水線上前后出產(chǎn)兩批相同產(chǎn)產(chǎn)品必須是成批制作的，則流

8、水線上前后出產(chǎn)兩批相同產(chǎn)品之間的時(shí)間間隔品之間的時(shí)間間隔稱為稱為節(jié)奏節(jié)奏。節(jié)奏節(jié)奏=節(jié)拍節(jié)拍運(yùn)輸批量運(yùn)輸批量。 通常把一個(gè)流程中生產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)（慢）的工序叫做瓶頸瓶頸（Bottleneck）。10.1 基本概念 作業(yè)時(shí)間決定了節(jié)拍的可能范圍（最大、最小節(jié)拍）： 最小（短）節(jié)拍等于最長(zhǎng)的作業(yè)時(shí)間。 最大（長(zhǎng)）節(jié)拍等于各作業(yè)時(shí)間之和。 節(jié)拍區(qū)間確定了生產(chǎn)線的產(chǎn)量范圍 產(chǎn)量OT/CT 式中：OT計(jì)劃期的有效工作時(shí)間； CT節(jié)拍。 某種產(chǎn)品的生產(chǎn)需要在生產(chǎn)線上完成17個(gè)作業(yè)，作業(yè)時(shí)間最長(zhǎng)的為2.4分鐘，所有作業(yè)的時(shí)間之和為18分鐘。該生產(chǎn)線每天運(yùn)轉(zhuǎn)450分鐘。請(qǐng)回答下列問題： （1）可能的最小和最大的節(jié)

9、拍分別是多少？ （2）從理論上看該生產(chǎn)線的產(chǎn)量范圍是多少？ （3）如果要求達(dá)到最大的產(chǎn)量，最少所需工作地?cái)?shù)是多少？ （4）每天保證產(chǎn)量為125個(gè)單位產(chǎn)品時(shí)的節(jié)拍是多少？ （1）最小節(jié)拍=2.4分鐘，最長(zhǎng)節(jié)拍=18分鐘。 （2）生產(chǎn)線的最大產(chǎn)量=OT/CT=450/2.4=187.5 188單位，生產(chǎn)線最小產(chǎn)量=450/18=25單位，因此，生產(chǎn)線的日產(chǎn)量范圍為（25-188）單位。 （3）實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)量所需最少工作地?cái)?shù)為： （4）計(jì)劃產(chǎn)量為125個(gè)單位產(chǎn)品時(shí)的節(jié)拍為： 節(jié)拍=OT/D=450/125=3.6分鐘。min187.582.4ttSr個(gè)工作地10.1 基本概念3 3、工序同期化、工序同

10、期化/ /裝配線平衡裝配線平衡工序同期化是使流水生產(chǎn)線各工序的單件時(shí)間等于節(jié)拍或節(jié)拍各工序的單件時(shí)間等于節(jié)拍或節(jié)拍的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。在給定流水線節(jié)拍情況下，工序同期化可以使流水線所需工作流水線所需工作地?cái)?shù)量和用工人數(shù)最少。地?cái)?shù)量和用工人數(shù)最少。l減少或消除物料周轉(zhuǎn)場(chǎng)所，縮短生產(chǎn)周期；l減少單件產(chǎn)品工時(shí)消耗，降低成本（等同于提高人均產(chǎn)量）；l減少工序的在制品，真正實(shí)現(xiàn)“一個(gè)流”；l消除生產(chǎn)瓶頸提高作業(yè)效率；l提升工作士氣改善作業(yè)秩序；l穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；l提高作業(yè)員及設(shè)備工裝的工作效率；（1）生產(chǎn)線平衡（工序同期化）的意義10.1 基本概念10.1 基本概念四、組織流水線生產(chǎn)的必要條件四、組織流水

11、線生產(chǎn)的必要條件1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝相對(duì)穩(wěn)定；2、制品加工的各工序能細(xì)分或合并，各工序的時(shí)間定額應(yīng)與流水生產(chǎn)線節(jié)拍相等或成倍數(shù)關(guān)系。3、制品產(chǎn)量足夠大，以保證流水生產(chǎn)線各工作地有充分的負(fù)荷。(1)流水線的經(jīng)濟(jì)效益 1）具有較高的經(jīng)濟(jì)效益 2）縮短生產(chǎn)周期，加速資金流動(dòng)周轉(zhuǎn) 3）減少在制品量，降低了生產(chǎn)成本 4）保證和提高了加工質(zhì)量 5）便于生產(chǎn)管理五、流水線的經(jīng)濟(jì)效益和缺點(diǎn)五、流水線的經(jīng)濟(jì)效益和缺點(diǎn)(2) 流水線的缺點(diǎn) 1）易使工人產(chǎn)生單調(diào)感和厭倦情緒 2）缺乏柔性，對(duì)品種變更的適應(yīng)能力較差 3）流水線對(duì)環(huán)境條件的變化反映敏感 4）組織流水線一次性投資較大 生產(chǎn)線平衡，就是根據(jù)生產(chǎn)線節(jié)拍的要求，

12、采取各種技術(shù)或組織措施來調(diào)整產(chǎn)品在各個(gè)工作地的單件作業(yè)時(shí)間，使它們大致相等，或等于生產(chǎn)線節(jié)拍。 組織生產(chǎn)線平衡的基本方法是將整個(gè)工作任務(wù)細(xì)分為許多小的基本作業(yè)元素，然后將有關(guān)的作業(yè)元素組合成大工序（將基本作業(yè)元素打包成可控制的作業(yè)包）分配給某個(gè)工作地，并使這些大工序的單件作業(yè)時(shí)間相等或等于生產(chǎn)線節(jié)拍。生產(chǎn)線平衡的目標(biāo)是分配到各個(gè)工作地的作業(yè)所需要的時(shí)間大致相等，使生產(chǎn)線上的閑置時(shí)間最少，提高工人和設(shè)備的利用率。10.2 流水線平衡 1.確定生產(chǎn)線的節(jié)拍或節(jié)奏 2.計(jì)算生產(chǎn)線所需的最少工作地?cái)?shù) 3.將作業(yè)分配到各個(gè)工作地 4.評(píng)價(jià)生產(chǎn)線效率流水線平衡的步驟10.2 流水線平衡1 1. .確定流水

13、生產(chǎn)線的節(jié)拍確定流水生產(chǎn)線的節(jié)拍 r = Fe / N = Fo / Nr流水線節(jié)拍（分/件）；Fe計(jì)劃期有效有效工作時(shí)間（分）；N計(jì)劃期制品產(chǎn)量制品產(chǎn)量（件）；Fo計(jì)劃期制度工作時(shí)間（分）；時(shí)間有效利用系數(shù)（0.90.96）計(jì)劃期產(chǎn)量計(jì)劃期有效工作時(shí)間r 例如：某產(chǎn)品流水線計(jì)劃日產(chǎn)量為150件，采用兩班制生產(chǎn)，每班作業(yè)時(shí)間為8小時(shí)，各有12分鐘停歇時(shí)間，計(jì)劃廢品率為4%，請(qǐng)計(jì)算該流水線的節(jié)拍。計(jì)劃期產(chǎn)量計(jì)劃期有效工作時(shí)間r分鐘6%411502126028r （1）計(jì)算流水線上需要的最少工作地?cái)?shù)的理論最小值： Smin需要的最少工作地?cái)?shù) t 單位產(chǎn)品總裝配時(shí)間 r 流水線節(jié)拍 表示大于或等于

14、的最小整數(shù)rtSiminrti按以下條件向工作地分配各工序：按以下條件向工作地分配各工序：l作業(yè)的分配按作業(yè)先后順序圖由左至右進(jìn)行，保證各個(gè)工序作業(yè)的分配按作業(yè)先后順序圖由左至右進(jìn)行，保證各個(gè)工序之間的先后順序。之間的先后順序。l在每一分配前，利用下列標(biāo)準(zhǔn)確定哪些作用夠資格分配到一在每一分配前，利用下列標(biāo)準(zhǔn)確定哪些作用夠資格分配到一工作地：工作地： a.所有先行作業(yè)都已被分配 b.該作業(yè)時(shí)間不超過該工作地的剩余時(shí)間l分配到每個(gè)工作地的各工序作業(yè)時(shí)間之和分配到每個(gè)工作地的各工序作業(yè)時(shí)間之和(Tei)，不能大于節(jié)，不能大于節(jié)拍拍,且應(yīng)盡量接近或等于節(jié)拍（且應(yīng)盡量接近或等于節(jié)拍（Tei趨近趨近r）。

15、）。 評(píng)價(jià)流水線的效率，其計(jì)算公式如下： 效率（負(fù)荷率）=100%閑置時(shí)間百分比100%rS間所有工作地的總閑置時(shí)閑置時(shí)間百分比某裝配線的工序順序及作某裝配線的工序順序及作業(yè)時(shí)間如下表所示業(yè)時(shí)間如下表所示. . 總作業(yè)時(shí)間總作業(yè)時(shí)間=8.7=8.7例：裝配線平衡例：裝配線平衡作業(yè)編號(hào)作業(yè)時(shí)間緊前作業(yè)ABCDEFGHIJKM0.41.51.00.80.60.90.40.40.60.71.00.4-AAAB.CDEGFI.EH.JK 假設(shè)每天工作8小時(shí)，午間停機(jī)30分鐘休息，每天的產(chǎn)量為220單位，廢品率為2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，請(qǐng)完成： （1）畫出裝配圖； （2）計(jì)算節(jié)拍； （3）最小工作地?cái)?shù)目； （

16、4）進(jìn)行裝配線平衡。解: （1）畫出裝配圖（2）計(jì)算節(jié)拍860302.02201+2%節(jié)拍（）（3）最小工作地?cái)?shù)目minmin8.74.42.05SS（4 4）進(jìn)行裝配線平衡）進(jìn)行裝配線平衡8 60302.02201+2%節(jié)拍（）工作地作業(yè)單元作業(yè)單元時(shí)間工作地時(shí)間工作地時(shí)間損失1AB0.41.51.90.12CD1.00.81.80.23EGF0.60.40.91.90.14IJH0.60.70.41.70.3計(jì)算裝配線的時(shí)間損失系數(shù)計(jì)算裝配線的時(shí)間損失系數(shù)5 28.75 21.3=5 213%L 某玩具廠生產(chǎn)的玩具馬車要在一個(gè)傳送帶上組裝，每天需生產(chǎn)500件。每個(gè)工作日的生產(chǎn)時(shí)間為420分

17、鐘，表列出了玩具馬車的組裝步驟及其時(shí)間。例題例題2 2作業(yè)作業(yè)時(shí)間時(shí)間/秒秒緊前作業(yè)緊前作業(yè)緊后作業(yè)緊后作業(yè)A45BB11ACC9BF、GD50EE15DH、IF12CJ作業(yè)作業(yè)時(shí)間時(shí)間/秒秒緊前作業(yè)緊前作業(yè)緊后作業(yè)緊后作業(yè)G12CJH12EJI12EJJ8F、G、H、IKK9J總時(shí)間總時(shí)間195解：（解：（1）畫）畫作業(yè)流程圖作業(yè)流程圖 請(qǐng)完成下列各項(xiàng)： （1）畫出作業(yè)順序圖； （2）計(jì)算裝配線節(jié)拍； （3）求裝配線最少需要工作地?cái)?shù)； （4）將作業(yè)分配到各工作地； （5）評(píng)價(jià)生產(chǎn)線效率；例題例題2 2ABCFGDEHIjK45秒11秒9秒12秒12秒50秒15秒12秒12秒8秒9秒圖 玩具馬車生產(chǎn)流程圖6042050.4500r 計(jì)劃期有效工作時(shí)間計(jì)劃期產(chǎn)量（秒）秒（2 2）計(jì)算裝配線節(jié)拍計(jì)算裝配線節(jié)拍 生產(chǎn)線可能最小節(jié)拍：等于時(shí)間最長(zhǎng)的那個(gè)作業(yè)的作業(yè)時(shí)間（50秒）。 生產(chǎn)線可能最大節(jié)拍：等于各項(xiàng)作業(yè)的作業(yè)時(shí)間之和（195秒）。min19550.43.874tSr（個(gè)工