生产流水线组织设计.ppt

第五章流水线生产的组织设计,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,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,3。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,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.,3。流水线的分类：,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,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：,=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:,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：,流水线的负荷系数讨论,当K 0.85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=12、，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。,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,工序同期化,4。计算各工序工人人数,式中：,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）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(Belt Conveyor),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,（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。,当产品不大时跨步为1.01.2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）+L3 L1：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,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，其计划产量分别为从，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：,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，,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：,其余产品的节拍为 即：,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45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）。,表45三种产品的基本数据,解：首先以产品1为代表时的换算系数,故总产量：,=25000+12500*0.883+25000*0.739=54520（件）,设：全年有效工作日为254天，依题意各产品的节拍分别为：,（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：,3。计算各工序设备需要量及设备负荷系数,设有 n 种产品，流水线有 m 道工序。首先按不同的加工对象计算各工序的设备需要量，计算时仍用基本公式St/r，则零件 i 在第 k 道工序的设备需要量为：,二、多品种可变流水线的组织设计,其次，将各种产品在各道工序上的设备需要量进行对比和分析，一般要求做到各产品在同一工序上的设备需要量相等即：,这样才能使可变流水线上的设备和人员达到充分负荷，并有利于组织生产。为了满足上述条件，在计算设备需要量的过程中。也必须反复平衡，通过工序同期化措施，使设备负荷系数高，且均匀。设备负荷系数的计算公式为：,Ni 第 i 种产品计划产量,流水线总的设备负荷系数 K。,由下式求得：,可变流水线的其他设计与单一对象流水线设计的内容相同。多对象流水线还有按零件组加工的流水线形式混合流水线形式。,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45所示。若设备检修时间占制度工作日的10%。请用加工劳动量比重法，确定各产品的节拍？（已知该流水线实行两班制，年工作日254天）,表45三种产品的基本数据,解：用加工劳动量比重法确定各产品的节拍。,1。n 种产品的总劳动量,=2698750（件/分）,2。各产品的加工劳动量在总劳动量中的比例：,3。各产品在流水线上的节拍：,习题：某可变流水线上生产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时间之和分别为40，32，28 min，流水线按两班制工作，每月有效工作时间为 24000 min。试：确定可变流水线上各种产品的生产节拍。(分别用代表产品法和加工劳动量比重法计算),解：首先以产品1为代表时的换算系数,故总产量：,=2000+1875*0.8+1857*0.7=4800（件）,设：依题意每月有效工作时间为 24000 min。各产品的节拍分别为：,（1）代表产品法：选择A为代表产品,（2）加工劳动量比重法确定各产品的节拍。,1。n 种产品的总劳动量,=191996（件/分）,2。各产品的加工劳动量在总劳动量中的比例：,解：,3。各产品在流水线上的节拍：,第三节、装配线平衡,装配线平衡又称工序同期化，就是根据流水线节拍的要求，采取各种技术、组织的措施来调整各工作地的单件作业时间，使它们等于节拍或节拍的整数倍。,对装配线实行平衡技术，其目的是使所设计的装配线所需工作地数最少，同时使各工作地作业间尽可能接近节拍，减少忙闲不均的现象，并符合高效率和按节奏生产的要求。,一、为什么要进行装配线时间平衡,例：某装配线有6道工序，其作业顺序和工序时间如下：（节拍为5分钟/件）,缺点：1 浪费了时间资源。2 出现了忙闲不均的现象。3 浪费了人力资源。,为了解决以上问题，必须对装配线的工作进行新的组合分析，重新组合工作地。,二、进行装配线平衡的内容(原则),1 按工序先后顺序，合理地把作业分配给每一个工作地;2 每个工作地综合作业时间要尽量接近节拍，并使装配 线所设计工作地最少3 各工作地空闲时间要少，工作地之间负荷均匀，以保证流水线时间损失最低,重新组合后只有三个工作地：4.8分钟 4.5分钟 4分钟,三、装配流水线节拍,节拍：流水线上连续出产两件相同制品的时间间隔，一般用r表示。,例：某流水线计划日产量为150件，采用两班制生产，每班规定有21分钟停歇时间，计划不合格品率为2%，计算流水线节拍。,四、进行装配线平衡的步骤,1。确定装配流水线节拍，2。计算装配线需要的最少工作地数Smin，设ti为工序I的工作时间。,3。组织工作地。（1）保证各工序之间的先后顺序（2）每个工作地的工序时间之和（Tei）不能大于节拍(Teir)（3）各工作地的时间尽量接近或等于节拍(Teir)（4）应使工作地数目最少,四、进行装配线平衡的步骤,对装配线进行平衡，要使时间损失系数尽可能小。,4。计算工作地时间损失系数,时间损失示意图,五、装配线平衡的方法,1。试凑法 对于工艺过程比较简单，装配关系不复杂的装配线，可以直观判断，组合工作地。,2。穆迪-扬法（Moodie-Young）,（1）试凑组合工作地，使工作地的工序时间之和:Teimax,Teir,工作地数Sijmin（2）在不违反工序优先顺序的前提下，找出Temax中与Temin中单个工序之间的所有可能的交换，并使Temax的减少和Temin的增加均小于(Temax-Temin)(3)重复步骤（2）,装配线平衡例子,例：有一装配线由12道工序组成，节拍为10分钟/件，试进行装配线平衡。,试凑,损失系数和平滑系数计算：,=（60-50）/60*100%=16.7%,=4.89,调整1：,试凑1：,试凑1的结果：,损失系数和平滑系数计算：,调整2：,调整1：,试凑2：,损失系数和平滑系数计算：,所以，可以提高节拍至：9分钟/件损失系数可降低到：,=（54-50）/54*100%=7.4%,试凑2的结果：,节拍由原来的10分/件降为9分/件，提高效率10%；选择6各工作地。即：装配线平衡表,最终选择试凑2的结果,装配线平衡方法,3。分支定界法它是运用分支定界并寻求最新活动节点的原理，先求出可行的工序组合方案，然后一面依靠返回检查，消除明显的不良工序组合方案，一面求出能使装配工序数为最少的工序组合方案。,3。分支定界法步骤,步骤1 列出所有可能作为第一工作地的工序组合方案。,例：装配关系如图节拍 r=16分钟,方案1-1：,Te11=15min,方案1-2：,Te12=16min,最少工作地数：Smin=T/r=3,3。分支定界法,步骤2 求出第一工作地各编组方案对装配线所需最少工作地数，公式为：,式中：Sij-根据第i 个工作地中第j 个编组方案计算的所需最少工作地.Teij-已分配和正在分配编组的各工序定额时间.T-所有工序定额时间之和。,本例中：,T=48,r=16Te11=15 Te12=16,步骤3 从各编组方案中，找出Sij最小的值，该值所在的编组方案即为分支点。当各方案的Sij相等时，选取Teij较大的编组方案作为分支点。本例中，取方案2。,步骤 4 顺序进行第二个工作地编组，重复上述步骤。方案2-1：,Te21=16min方案2-2：,Te22=15min,3。分支定界法,本例中：,T=48,r=16Te21=16 Te22=15,3。分支定界法,根据以上原则，应取方案1。接着进行第三工作地的组合，剩余的工序只有一个方案组合。即方案3-1：,Te31=16,步骤5 检查：由最后一道工序，按编组过程反方向检查每一工作地，用于寻找本分支节点上是否存在SijS(分支定界数3）的节点。若没有，则：S为最优，否则再重新从Sij节点上分支。本例不存在Sij S的节点，所以S=3就是最优方案。,最终结果是：,故此例中：T1=16工作地为 T2=16 T3=16,=0%,损失系数：,例2：,J型玩具马车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆。每天的生产时间为420分钟，表2中列出了玩具马车的组装步骤及其时间。请根据节拍和作业次序的限制，求使工作站数量最少的平衡方式,J型玩具马车的装配步骤及时间,解（1）画出流程图。,（2）计算节拍。必须把时间单位换算为秒，因为作业时间是以秒表示的。r=每天的工作时间/每天的产量=60（秒）420/500（辆）=50.4秒/辆（3）工作站数量的理论最小值（实际可能大些）Smin=T/r=195秒/50.4秒=3.87=4（取整）,(4)法1：分支定界法进行装配线平衡,1,2,3,4,第一个工作地可能工序组合方案,1方案：A2方案：D,45秒50秒,第一个工作地个可能方案对装配线是所需最少工作地数：,第二个工作地可能工序组合方案,1方案：A：2方案：E、H、I：,45秒39秒,第二个工作地个可能方案对装配线是所需最少工作地数：,第三个工作地可能工序组合方案,1方案：B、C、F、E：2方案：B、E、H、I：,47秒50秒,第三个工作地个可能方案对装配线是所需最少工作地数：,第四个工作地可能工序组合方案,1方案：C、F、G、J、K：,第四个工作地个可能方案对装配线是所需最少工作地数：,检查：,由最后一道工序，按编组过程反方向检查每一工作地，用于寻找本分支节点上是否存在SijS(分支定界数4）的节点。本问题不存在SijS 的节点，则：S为最优，即节点数为4。另外：节点数=Sij=4所以S=4就是最优方案。,（5）装配线平衡情况,1,2,3,4,=3.3%,损失系数：,（6）调节装配线节拍,损失系数：,=2.5%,法2：用穆迪-杨方法求解：,利用最大选择准则。结果为：,=3.3%,损失系数：,习题:表列作业必须按给定时间和次序在装配线上完成。,请：（1）画出流程图；（2）求8小时工作日生产400单位产品D的节拍和所需最少的工作站数量的理论值:,（3）使用穆迪-杨方法平衡装配线最少的工作地数。(4)计算损失系数,习题解：（1）画出流程图；,（2）求8小时工作日生产400单位产品所需最少的工作站数量的理论值,节拍：r=8*60*60/400=72（秒）单件加工时间T=245秒需最少的工作站数量的理论值Smin=T/r=3.4=4,（3）使用穆迪-杨方法求最少的工作站数量并平衡装配线节拍r=72秒,按穆迪-杨方法安排作业,1,2,4,3,其结果为：,该生产线宜组织流水线。节拍从72调到70，生产率可提高2.8%,=14.93%,损失系数：,=12.5%,作业：P150-3，4,该节请参考现代生产管理学吴玉瑞、马士华主编华中理工大学出版社第六章流水线生产的组织与设计,3.一产品装配线计划每小时出产300件产品，每小时用于生产的时间是50分钟。下表5-3是装配工序、每道工序的作业时间及紧前工序等信息。请（1）画出装配线工序先后顺序图；（2）该装配线的节拍是多少？（3）计算每小时装配300件产品的最小工作地数。,作业：P150-3，4,表5-3装配线工序及作业时间,4.一装配线计划每小时装配200件产品，每小时用于生产的时间是50分钟。表5-4是装配工序、每道工序的作业时间及紧前工序等信息。请（1）画出装配线工序先后顺序图；（2）该装配线的节拍是多少？（3）计算每小时装配200件产品的最小工作地数；（4）进行装配线平衡，使时间损失最小。,表5-4装配线工序及作业时间,第四节 生产平准化与混流生产组织,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。,一、生产平准化的概念和特点,多品种混流生产关键是要实现“生产平准化”。生产平准化核心是实现投产顺序的最优化。平准化：指在同一条流水线上，相间地制造多种产品，并作到产量、工时上的均衡。,组织平准化生产的要求：,当各种产品的产量相同时，每一产品应有规律地相间性投产；当几种产品的产量不相同时，每一产品应根据按一定逻辑规律所制订的投产顺序投产；不同产品在坐标图上的投产顺序折线，应以最小的幅度有规律地沿平准线波动，以实现投产顺序的优化。,例如：某厂在一定时期内生产A、B两种产品，各生产10台，在安排生产时组织混流生产。可有下列三种投产顺序：,平准线,理想的平准化生产状态,平准化生产的意义,随时向用户提供所需要的产品，及时满足市场需求，使企业生产系统高柔性化。使产品、品种、工时和负荷均衡，减少这制品，节约人力和资金。,多品种混合流水线的特点：（1）成组移动（2）组内顺序加工（3）零件转换不需设备调整,二、多品种混合流水线的组织设计,1、多品种混合流水线的特点：（1）成组移动（2）组内顺序加工（3）零件转换不需设备调整,2、混合流水生产的组织,混合流水生产的组织主要工作之一就是最优化投产顺序。常用的方法生产比倒数法。生产比倒数法：主要考虑的是产量，不把作业时间考虑进去的一种编排投产顺序的方法。混流生产的循环流程：如果生产连锁是按某一周期反复进行时，则每一周期的连锁称之为一个生产循环流程。,生产比倒数法应用程序：,事例：现有A，B，C三种产品，产量分别为：请用生产比倒数法确定三种产品的投产顺序。解：（1）求出各种产品产量的最大公约数，最大公约数即为零件循环流程次数（重复加工的次数）。例中三种产品的最大公约数为10，即循环流程10次。（2）求生产比：,例中三种产品的生产比为：将生产比之和作为循环流程的总量8。，即为一个生产循环流程的产量为8台。（3）计算生产比倒数（4）确定连锁内的投产顺序。选取投产对象规则：见下页,选取投产对象规则：,（1）按计算过程的顺序逐行从全部品种中选出生产比倒数最小的品种。选定后表上识别记号“*”，并把选定品种计入连锁览内。（2）每次选定品种后，要对被选中的品种的生产比倒数值进行更新，其余品种的生产比大叔值照抄于下一行。更新方法是将记有“*”号的数值加上原倒数值并将更新后的数值记入下一行。（3）在具有多个最下小值的情况下，应选出品种识别记号出现较晚的一个。即第二次出现的那个产品，以防止连续投入。,生产比倒数法计算过程表,按上述规则将一个连锁的全部品种选定为止。本例中，编排的投产顺序为：得到一个循环流程ACACACAB,例 设某混合流水线成组地生产A、B、C三种产品，计划产量分别为3000、2000、1000件。1。确定最大公约数（组数）：找出三种产品产量的最大公约数，最大公约数即为零件组的组数（重复加工的次数）。本例为1000。然后用组数去除各产品产量，2。生产比。即：XA=3000/1000=3;XB=2000/1000=2;XC=1000/1000=1。这样即可确定一个零件组有6件产品，其中有3个A产品，2个B产品，1个C产品。3。计算生产比倒数 MA=1/XA=1/3,MB=1/XB=1/2,MC=1/XC=14。生产比倒数法确定组内产品顺序,调整数=投产时生产比倒数+原生产比倒数,作业,1.设某厂在六月份的工作日为25天，每天开两班，每班8小时，有效时间利用系数为0.95。试计算以下两种流水线第一道工序所需设备数和设备负荷系数。（1）某一不变流水线，计划日产量为125件，该产品在第一道工序上的单件加工时间为6分钟。（2）某一可变流水线，固定生产A、B、C三种产品，其日产量分别为280、280、112件，各种产品在第一道工序上的单件加工时间分别为：1，2，2.5分钟。,2.设某机械厂有一条可变流水装配线，固定装配四种工艺结构相似的产品，全月计划任务为60000台。月工作日为20天，平均日产量为3000台，其中A产品1500台，B产品750台，C产品500台，D产品250台。试计算确定可变流水装配线投产顺序，以便实现生产平准化。,3.设某流水生产线包括9个基本操作，它们的相继关系如下图所示。每一个基本操作用一圆圈表示，圆圈的数字即基本操作的编号，上方的数字表示该操作所需要的时间（分钟）。设给定的节拍为10分钟，试进行该流水线的时间平衡。,