生产管理知识-生产线平衡培训资料(ppt 61页)

IE工业工程 -生产线平衡 主讲: *2 课 程 内 容 生产线平衡 一、生产线平衡的概述 二、流水生产线概述 三、生产线平衡的设计 四、生产线平衡的方法及改善原则 5、案例分析 *3 一、生产线平衡的概述 1.概念 生产线平衡即对生产的全部工序进行平均化，调整作业 负荷，以使各作业的时间尽可能相近的技术手段与方法，它 是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法，是通过平衡 生产线使现场真正实施生产同步化，从而达到“一个流”的理 想。 实施生产线平衡前，管理人员应先处理好个别效率与整 体效率之间的关系 *4 一、生产线平衡的概述 2.目的 通过平衡生产线可以达到以下几个目的： 加快产品流动,减少生产周期。 消除工程瓶颈,提高作业效率,稳定产品质量,优化作业流 程,减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同提高人均产 量）。 减少工序在制品，真正实现“一个流”。 在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能 力，对应市场变化实现柔性生产系统。 通过平衡生产线可以综合应用程序分析、动作分析、布 置分析，搬动分析、时间分析等工业工程方法，提高全员综 合素质。 *5 一、生产线平衡的概述 3.生产线平衡表示法 一般使用生产流动平衡表来表示,纵轴表示时间,横向则依 工程顺序表示,并划出其标准时间, 注:划法可使用曲线图或柱状图 4.平衡图的应用方法 1. 将确的定各工程顺序(作业单位),填入生产流动平衡表内 . 2. 测算各工序实际作业时间以DM或分或秒为单位记入平 衡表内. 注:1DM=0.01分=0.6秒 DM(Decimal Minute) *6 二、流水生产线概述 流水生产是在“分工”和“作业标准化”的原理上发 展起来的 流水生产方式的诞生 必须依赖加工技术的支撑 流水生产方式的基础是流水生产线 1、 流水生产的基本概念 流水生产的原理 *7 二、流水生产线概述 流水生产的特点 工作的专业化程度高 生产按节拍进行 工艺过程是封闭的 生产对象在工序间作单向移动 工作地之间有传送装置连结 1、 流水生产的基本概念 *8 二、流水生产线概述 组织流水生产的条件 产量要足够大，单位产品的劳动量也比较大 制造的工艺过程能划分成简单的工序，又能根据工序 同期化的要求把某些工序适当的合并和分解，使各工 序的作业时间基本相等或成整数倍 产品结构和制造工艺相对稳定 必要的场地等 1、 流水生产的基本概念 *9 二、流水生产线概述 流水线生产的分类 单人单产品式 单产品固定式 多产品固定式 自由流水式 连续传动流水式 间歇传动流水式 分组式 1、 流水生产的基本概念 *10 三、流水生产线平衡的设计方法 确定流水生产线上的基本作业并制定相应的作业标准 确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图 确定流水生产线的循环时间(节拍) 把基本作业按一定的准则分配到各工位上去 1、 流水生产线平衡设计应解决的若干基本问题 *11 三、流水生产线平衡的设计方法 进行产品和零件的分类 改进产品和零件的结构，使之适合流水生产 审查和修改工艺规程 收集整理设计工作所需要的资料 2、 流水线平衡设计的准备工作 *12 三、流水生产线平衡的设计方法 确定流水生产的节拍 当流水线的运输批量等于1的情况下，节拍按下式计算： 式中 C流水线节拍； Fe计划期有效工作时间； N计划期应完成的产量。 3、 单品种流水线平衡方法 *13 三、流水生产线平衡的设计方法 若按批运输时，则流水线节拍为 式中 Q运输批量。 确定流水生产的节拍 3、 单品种流水线平衡方法 1 1 2 2 5 10 10 5.010 1 2 2 5 10 20 20 2.05.0 1 2 5 10 20 20 50 1.02.0 1 2 5 10 20 50 100 1.0 10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.2 0.1 工序平均加工时 间（分） 运输批量 单件 单件重量 （kg） 流水线运输批量参考值 *14 三、流水生产线平衡的设计方法 案例：生产线平衡分析案例(直流式流程序为例) 设某一产品从原料到成品，需经过A、B、C、D四个工序，其基本标 准工时（秒/个）及相关生产效率、良率、投入机台/人员数分别见表1- 1： 可以求各工序每小时产量为： A工序每小时产量=（3600秒6.90）90%95%1=470.87个 B工序每小时产量=（3600秒5.1）80%99.5%1=470.87个 C工序每小时产量=（3600秒34.40）100%99.9%2=209.09个 D工序每小时产量=（3600秒30.40）100%99.5%2=238.8个。 3、 单品种流水线平衡方法 *15 三、流水生产线平衡的设计方法 案例：生产线平衡分析案例 3、 单品种流水线平衡方法 *16 三、流水生产线平衡的设计方法 案例：生产线平衡分析案例 n由表一可知A、B、C、D四个工序每小时产量处于不平衡的状态 ，整体生产线的产量受限于C工序，每小时只能产出209.09个， 其他的工序的产出高于209.09个，只会堆积在生产线上而造成半 成品库存积压，而D工序更将因为C工序的产量，而形成时间的等 候。 n比较B、C两个工作站，将可发现B工作站的产能为C工作站的 2.69倍，B、C两个工作站将积压大量的半成品。若以传统追求各 工作站提升效率的方式进行管理，B工作站的效率提升，只会恶 化B、C站的半成品积压的浪费，而无助于整体产量的提高（假设 B工作站经训练生产效率达100%，则B工作站每小时产量将达 702.35个，产量为C工作站的3.36倍）。 n生产线通过多道工序完成成品，追求效率的方向应以整体的生产 效率，也就是以最终成品数量和配置的资源（人员、设备）的多 少来衡量 3、 单品种流水线平衡方法 *17 三、流水生产线平衡的设计方法 木桶理论与项链理论 3M（浪费、负荷过重、不平衡） n浪费：搬运的浪费、不良品浪费、动作浪费、在库浪 费、加工过度的浪费、等待的浪费、过量生产的浪费 n负荷过重：机器负荷过重可能导致故障，人员负荷过 重可能导致安全、效率和质量问题。 n不平衡：导致浪费和负荷过重等. 3、 单品种流水线平衡方法 *18 三、流水生产线平衡的设计方法 平衡图分析 产能平衡图是以目视的方式对单一产品于各工序所需 的时间进行图示分析。由于平衡图可以识别瓶颈工序的 可能发生工序，并以动作分析进行平衡。通常情况下， 运用平衡图主要对产品于各工序加工所需时间进行分析 。 案例2-1 平衡图分析案例 假设某一产品需经四道加工工序A、B、C、D，其 加工所需时间（标准工时）分别见表2-1所列工序产量表 。 3、 单品种流水线平衡方法 *19 三、流水生产线平衡的设计方法 平衡图分析 *20 三、流水生产线平衡的设计方法 平衡图分析-改善案例: *21 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算: n衡量生产线平衡的好坏，可以用生产线平衡率或平衡损 失率来进行定量衡量。 n在计算生产线平衡率或平衡损失率前，必须先设定计算 的时间基准，即生产周期。如案例2-1，可以发现决定生 产线的作业时间周期的工序时间是最长工序的时间（ Pitch Time）,也就是说Pitch Time(节拍时间)等于周期 时间 (Ct)（注：在完成各工序后，每隔Pitch Time完成 一个或批产品） n另外一种计算方法同样可以得到Cycle Time，即由以 每小时平均成品产量，求得一个产品的Ct *22 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算: nCt=瓶颈工序单位产品产出时间 生产线的平衡率计算公式如下： 生产线平衡率=实际作业所需时间总和作业时间总和 =Ti （CtN） Ti各作业资源加工时间 N作业资源数总和 n若以平衡图与生产线平衡率做比较，平衡率等于图中白 色部分的面积（加工时间）除以平衡图的全部面积（作 业时间总和） *23 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算: 以案例2-2进行计算，对C工序增加作业资源数作为改善，将有助于生 产平衡率由64.17%提高至77%，产能从30分钟生产一个成品，提高 到20分钟生产一个产品，产能提高50% *24 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算: 若对C工序进行动作分析研究，将部分工作分配给闲置的B、D两工序， 则将有助于一产平衡率由64.17%提高至96.25%。产能比30分钟生产一 个成品，提高到20分钟生产一个成品，产能提高50% . *25 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算: 若评估上述两方案，对瓶颈工序C进行动作分析的生产线平 衡改善方案较增加作业资源的生产线平衡改善方案的效果为 佳（无须增加一个工位） *26 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡损失率的计算: 生产线平衡损失率计算公式如下： 平衡损失率=（非加工时间总和）作业时间总和 =LTi （生产节拍N） =1-生产线平衡率 LTi-各作业资源非加工时间； N作业资源数总和。 若以平衡图与生产线平衡损失率做比较，平衡损失率等于 平衡图中阴影部分面积（非加工时间）除以平衡图的全部面 积（作业时间总和） *27 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡损失率的计算: *28 四、生产线平衡的改善方法与原则 1、平衡率改善的基本原则:是通过提高作业资源的产出、调整工 序的作业内容，使各工序作业时间达到平衡。实施时可采用 以下方法: 对瓶颈工序进行作业改善。作业改善的方法包括对于良 率的提升、效率的提高和设备的开动率的提高（设备开 动率指实际设备开动时间与可开动（负荷）时间之比， 计算如下：设备开动率=实际设备开动时间设备负荷时 间） 凭借增加瓶颈工序的作业资源数，提高平衡率。 分解瓶颈工序的作业内容，并分提给其它工序。 减少非瓶颈工序的作业资源数，以提高平衡率； 合并相关工序，重新排布生产工序。相对来讲，在作业 内容相对较多的情况下容易平衡。在精益生产中，可凭 借U形布局的多能工轻易达到目的。 分解作业时间较短的工序，把该工序排到其它工序中去 。 *29 四、生产线平衡的改善方法与原则 2、平衡率改善的图示。 *30 四、生产线平衡的改善方法与原则 2、平衡率改善的图示。 *31 四、生产线平衡的改善方法与原则 2、平衡率改善的图示。 *32 五、生产线平衡的其它案例 计算最少工作地数 =各工序作业时间除以节拍 在给定了节拍时间后，最少工作地数应为： 式中的 符号表示大于或等于W/C的最小整数。 W表示制造单位产品所需全部作业元素加工时间总和。 流水线的最少工作地数可以作为衡量流水线利用程度的 一个标准，用来检查工作地任务分工组织的合理性。 1、 单品种流水线平衡方法 *33 五、生产线平衡的其它案例 n例：一条组装线（其生产活动见下表）的总装配时间为 66分钟。工厂确定每天的工作时间为480分钟，出产量为 40。试画出顺序图并找出工序的最小数目。然后安排工 序以平衡组装线。这条组装线的平衡效率是多少？ 任务生产时间（分钟）前项任务 A10 B11A C5B D4B E12A F3C、D G7E H11E I3G、H 总时间66 *34 五、生产线平衡的其它案例 解： A D C E B I H GF 工序1 10 5 12 11 3 3 7 11 4 工序3 工序2 工序4 工序5 工序6 *35 五、生产线平衡的其它案例 阶位法的工作步骤如下 作图表示装配工艺过程中各作业元素的先后关系，并标 明每项作业元素的时间。 从作业元素先后关系图找出每项作业元素的后续作业元 素，计算它们的时间总和，即每项作业元素的阶位值。 按阶位值的大小，由大到小，将作业元素排队，制成作 业元素阶位表。 从阶位值最高的作业元素开始，向工作地分配作业要素 。每分配一项作业元素，计算一次在节拍时间内的剩余时 间。若剩余时间足够安排另一项作业元素，从阶位表中找 出阶位值次高的作业元素分给该工作地。若剩余时间不够 安排其它作业元素，就向下一个工作地分配，直到全部作 业要素都被安排入工作地为止。 装配流水线平衡的方法很多，这里介绍一种简便而又能取得满 意效果的方法阶位法。 *36 五、生产线平衡的其它案例 流水线平衡的评价与再平衡 用下面的公式计算流水线负荷率，以评价流水线平衡 后的效率： 式中 E 流水线负荷率 S 采取平衡措施后的流水线工作地数。 1、 单品种流水线平衡方法 *37 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 多品种流水生产的基本形式 一种是可变流水线，又称转换流水线。它的基本 特征是，在一条流水线上轮番生产几种产品。 另一种是混合流水线。是指在同一时间内，在同 一条流水线上按固定顺序混合地生产多种品种产品 。 *38 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 多品种流水线主生产节拍的确定 可变流水线节拍的确定 混合流水线节拍的确定 *39 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 可变流水线节拍的确定 代表产品换算法 就是在生产的产品中，选择一种产量大、劳动量 大、工艺过程比较复杂的产品作为代表产品，然后将 其它产品按劳动量比例关系换算成代表产品的产量， 按换算后的代表产品的总产量计算每种产品的节拍。 *40 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 劳动量比例分配法 此法是将计划期有效工作时间按各种产品 的劳动量比例进行分配，然后根据产品分得的 有效工作时间和产量计算生产节拍。 可变流水线节拍的确定 *41 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 混合流水线的生产组织方式是，在同一时间内多种产品 混合编组在一条流水线上进行生产。 它具有如下的特点： 按固定的混合产品组组织生产 产品组在各工作地的作业含量时间与流水线节拍 应相等或成倍比关系 生产中转换品种时，不需要对设备或工艺装备重 新调整 混合流水线节拍的确定 *42 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 混合流水线节拍的确定 混合流水线的节拍是按产品组计算的。其计 算公式为： 式中 -混合流水线的平均节拍； -计划期内产品组的产量。 *43 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 混合流水线节拍的确定 产品组产量N组与产品组的构成及各产品的计划 产量有关。它需分别对下面不同情况来加以确定 ： 固定于流水线上生产的产品产量相等。 流水线上生产的若干种产品的计划期产量成较 小的整数比(如1:2:3 或2:3:4等)。 *44 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 编制综合的作业元素顺序图 选择平衡工作地作业量的时间周期 计算作业元素在平衡周期内的作业时间 多品种流水生产线的平衡 式中:di第i作业元素的作业时间 Nj产品j在周期内的产量 ij系数，产品j含有作业元素i时， ij=1，否则， ij=0 ti第i作业元素的单件作业时间 *45 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 例：例：某混合流水线上有A、B、C三种产品，平均日 产量分别为40台、10台、30台，一个工作日一班 ，不考虑停工时间，各产品作业顺序如图。求混合 流水线的节拍、Smin、综合作业顺序图，并进行混 合流水线的平衡。 解：解： *46 五、生产线平衡的其它案例 2、 多品种流水线生产的平衡设计 5 5 4 3 1 3 3 5 44 12 13 141718 4 3 1 3544 141718 4 3 4 3 16 4 15 11 5 4 3 1 3544 141718 2 2 (1)A产品 FA=4+3+3+4+1+5+5+ 3+4+5=37（分） (2)B产品 FB=4+4+3+4+1+4+3+ 3+4+5=35（分） (3)C产品 FC=4+5+3+4+1+2+2+ 3+4+3+4+5=40（分） 产品作业顺序图 *47 五、生产线平衡的其它案例 5 5 4 3 1 3 3 5 44 12 13 141718 4 3 4 3 16 4 15 11 5 2 2 产品A、B、C的综合作业图 *48 五、生产线平衡的其它案例 n将综合作业图中各作业元素合并成工序，要求 合并后的工序数尽可能小。具体要求： 不违反作业先后顺序 必须满足 评价平衡结果。 n混合流水线负荷率： n混合流水线在计划期内的工作时间损失： 进行混合流水线的平衡 *49 五、生产线平衡的其它案例 n混合流水线平衡的具体步骤： 按作业先后次序将综合作业顺序图划分成区间 。5个作业区间 编制作业元素关系表，明确哪些作业元素的先 后次序是可变的 进行平衡 n分配作业元素时的原则：按区间顺序进行分配 。在同一区间内尽可能先分配di值较大者。按 一日一班计，使di480分钟，尽可能达到工作 地数目最小。在一个区间内不易继续分配时， 可用能够移动的作业元素进行调整。 平衡结果的评价 工序的进一步合并 *50 五、生产线平衡的其它案例 5 5 4 3 1 3 3 5 44 12 13 141718 4 3 4 3 16 4 15 11 5 2 2 作业区间的划分 *51 五、生产线平衡的其它案例 作业元素关系表 区间作业元素移动的可能性di区间累计 320 40 若移15 16 ， 可移至区间150510510 若移12 13 ， 可移至区间120 240 320 80 40 可移至区间30 若移15 16 ，可移至区间60 11若移 16 ，可移至区间609501460 12可移至区间200 13可移至区间200 14240 15可移至区间120 16可移至区间908502310 173203202630 184004003030 *52 五、生产线平衡的其它案例 平衡的结果及过程 区间作业元素di di 作业元素的移动修正后的累计时间作业工序 320320 1 40360 150510移至区间360 120480 150150 240390 2 60450 320320 80400 3 1160460 4040 4 3070 12200270 15120390 13200200 5 14240440 169090 6 17320410 18400400 7 *53 五、生产线平衡的其它案例 平衡结果评价： 混合流水线在计划期内的工作时间损失： 混合流水线负荷率： *54 五、生产线平衡的其它案例 工序的进一步合并 现在有7道工序。由于第三道与第四道工序相互 没有先后关系，说明两道工序可以同时进行，即 可以合并为一个工序而设两个工位，由两个工人 在同一工作地上操作。因此，该混合流水线最后 可并为6道工序7个工位。 进一步合并工序示意表 工序号123456 所分配的作 业元素 11 12 15 13 1416 17 18 工位数112111 工作顺序图 1 2 3 4 5 6 3 *55 五、生产线平衡的其它案例 做好流水线平衡是混合流水线设计的一个步骤。 要在生产中真正实现均衡化，还需做好产品混合生产 的计划和组织工作。应合理搭配产品品种，不但保证 生产按节拍，不间断地进行，达到产