POM-S1-绪论-第2讲-流水线

1、生产与运作管理生产与运作管理Production and Operations Management第一章第一章 绪论绪论 生产运作管理的基本概念生产运作管理的基本概念 生产运作的分类生产运作的分类 生产运作类型生产运作类型 生产过程组织生产过程组织 流水线组织流水线组织 生产运作战略与竞争优势生产运作战略与竞争优势第五节 流水生产线组织一、流水生产线组织概述一、流水生产线组织概述二、流水线设计二、流水线设计三、单一品种流水线的设计三、单一品种流水线的设计四、多品种流水线设计四、多品种流水线设计五、流水生产线的平衡五、流水生产线的平衡（一）流水生产线的发展过程（一）流水生产线的发展过程 1、现

2、代流水生产线起源于1914年1920年的福特制福特制。 福特制的主要内容主要内容： 1）在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本高效率和低成本。因而实施产品、零件的标准化产品、零件的标准化、设备和工具的专用化设备和工具的专用化以及工工作场所的专业化作场所的专业化。 唯一最佳的“单一产品原则单一产品原则” 2 ）在工序同期化原理工序同期化原理指导下，创造了流水线的生产方法，建立了传送带式的流水生产线传送带式的流水生产线。 2、内容和形式上的变化 1 ）内容上：产品的装配、零件的机械加工、锻压、铸造、热处理、电镀、焊接、油漆以及包装等。 2 ）形式上：单一产品流水线-可变流水线-混合流水线-成组流

3、水线-半自动化线-自动化线一、流水生产线组织概述一、流水生产线组织概述（二）流水生产线的特征和形式（二）流水生产线的特征和形式 1、流水线生产的特征：流水线生产的特征： 流水线流水线是指物料按照一定的工艺加工路线，顺序的通过是指物料按照一定的工艺加工路线，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。艺作业的连续的、重复的生产过程。 流水线生产是把高度的流水线生产是把高度的对象专业化生产对象专业化生产和物料的和物料的平行移平行移动方式动方式有机结合起来生产组织形式。有机结合起来生产组织形式。 它具有以下它具

4、有以下特征特征： 1 ）工作地专业化程度高；）工作地专业化程度高； 2 ）具有明显的节奏性；）具有明显的节奏性； 3 ）各工序的生产能力平衡或成比例；）各工序的生产能力平衡或成比例； 4 ）工艺过程封闭、单向；）工艺过程封闭、单向； 5 ）具有高度的连续性；）具有高度的连续性；流水线固定流水线移动流水线单品种流水线多品种流水线不变流水线可变流水线成组流水线混合流水线连续流水线间断流水线强制节拍流水线自由节拍流水线粗略节拍流水线自动线机械化流水线手工流水线图3-9 流水线分类图（ 1 ） 按生产对象的移动方式分：按生产对象的移动方式分： 132固定流水线固定流水线移动流水线移动流水线固定流水向线

5、和移动流水线固定流水向线和移动流水线固定流水线：固定流水线：是指生产对象位置固定生产对象位置固定,生产工人携带工具沿着顺序排列的生产对象移动。主要用于不便运输的大型制品的生产,如重型机械、飞机、船舶等的装配。移动流水线：移动流水线：是指生产对象移动生产对象移动，工人和设备及工具位置固定的流水线。这是常用的流水线的组织方式。（2） 按生产对象的数目：单品种流水线和多品种流水线按生产对象的数目：单品种流水线和多品种流水线 单品种流水线：单品种流水线：又称不变流水线，是指流水线上只固定生产一一种种制品。要求制品的数量足够大，以保证流水线上的设备有足够的负荷 多品种流水线：多品种流水线：将结构、工艺相

6、似的两种以上制品，统一组织到一条流水线上生产。 按产品的轮换方式：可变流水线、成组流水线和混合流水线 可变流水线：可变流水线：集中轮番地生产固定在流水线上的几个对象，当某一制品的批制造任务完成后，相应地调整设备和工艺装备，然后再开始另一种制品的生产。 成组流水线：成组流水线：固定在流水线上的几种制品不是成批轮番地生产，而是在一定时间内同时或顺序地进行生产，在变换品种时基本上不需要重新调整设备和工艺装备。 混合流水线：混合流水线：是在流水线上同时生产多个品种，各品种均匀混合流送，组织相间性的投产。一般多用于装配阶段生产。（3）按连续程度：连续流水线和间断流水线）按连续程度：连续流水线和间断流水线

7、 连续流水线：制品从投入到产出在工序间是连续进行的没有等待和间断时间。 间断流水线：由于各道工序的劳动量不等或不成整数倍关系，生产对象在工序间会出现等待停歇现象，生产过程是不完全连续的。 （4）按节奏性程度：强制节拍流水线、自由节拍流）按节奏性程度：强制节拍流水线、自由节拍流水线和粗略节拍流水线水线和粗略节拍流水线 强制节拍流水线: 要求准确地按节拍出产制品. 自由节拍流水线: 不严格要求按节拍出产制品,但要求工作地在规定的时间间隔内的生产率应符合节拍要求. 粗略节拍流水线: 各个工序的加工时间与节拍相差很大,为充分地利用人力、物力，只要求流水线每经过一个合理的时间间隔，生产等量的制品，而每道

8、工序并不按节拍进行生产。（5）按机械化程度：）按机械化程度：手工流水线、机械化流水线和自动线（三）流水线的组织条件（三）流水线的组织条件1、品种稳定、单一，产量足够大品种稳定、单一，产量足够大，长期供货，单位劳动量大，保证设备足够负荷。2、产品结构和工艺相对稳定产品结构和工艺相对稳定 1）先进性 2）良好的工艺性和互换性 3）标准化程度3、工艺过程既可划分为简单的工序，又可以相互合并既可划分为简单的工序，又可以相互合并。4、原材料和协作件的标准化、规格化，且按时供应标准化、规格化，且按时供应。三三 流水线的评价流水线的评价流水生产线优点流水生产线优点： 1、产品的生产过程较好地符合连续性、平行

9、性、产品的生产过程较好地符合连续性、平行性、比例性以及均衡性要求；比例性以及均衡性要求； 2、劳动生产率较高；、劳动生产率较高； 3、缩短了生产周期，减少了在制品的占用量和、缩短了生产周期，减少了在制品的占用量和运输工作量，加速了资金周转；运输工作量，加速了资金周转； 4、简化生产管理工作。、简化生产管理工作。流水生产线缺点流水生产线缺点： 1、柔性差；、柔性差； 2、工人工作单调、紧张、易疲劳。、工人工作单调、紧张、易疲劳。（四）流水线的评价（四）流水线的评价二、流水线设计 流水线组织设计和技术设计1、组织设计：是指工艺规程的制定、专用设备的设计、设备改装设计、专用工夹具的设计、运输传送装置

10、的设计等等。这是流水线的“硬件”设计。2、技术设计：是指流水线节拍的确定、设备需要量和设备负荷系数的计算、工序同期化工作、人员配备、生产对象传送方式的设计、流水线平面布置设计、流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制定等等。这是流水线的“软件”设计。3、组织设计和技术设计的关系 组织设计是技术设计的前提和条件；技术设计是组织设计各项指标实现的保证；组织设计要考虑技术设计实现的可能性三、单一品种流水线的设计 单一品种流水线是指工作地只固定生产一种产品。单一品种流水线的技术设计主要涉及以下方面：1、确定流水线的节拍、确定流水线的节拍2 2、确定工作地数量、确定工作地数量3、工序同期化、工序同期化

11、4、计算工人人数、计算工人人数5、确定流水线节拍的性质、确定流水线节拍的性质6、设计运输工具、设计运输工具7、流水线的平面布置、流水线的平面布置1.确定流水线的节拍确定流水线的节拍 节拍:是指流水线上连续出产两个相同制品之间的时间间隔。 节拍是一种重要的期量标准，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： r=T效/Q 式中: r节拍 (分/件) T效: 计划期有效工作时间 (分) Q: 计划期制品产量(件)。提示：提示：除计划中规定的任务外,还包括不可避免的废品计划期有效工作时间=计划期制度工作时间时间利用系数 F=F制K K=0.90.96

12、 计划期制度工作时间=全年制度工作日数班次每班工作时间节奏：如果r很小，且加工制品的体积小重量轻，不适于按件传递，则可以按批传递。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：Rg=rn 其中 Rg: 节奏 n: 批量例某制品流水线计划年销售量为20000件，另需生产备件1000件，废品率2%，两班制工作，每班8小时，时间有效利用系数95%，年有效工作天数为250天，求流水线的节拍。例某制品流水线计划年销售量为20000件，另需生产备件1000件，废品率2%，两班制工作，每班8小时，时间有效利用系数95%，年有效工作天数为250天，求流水线的节拍。 r = T效 / Q解 T效 =

13、250 2 8 6095% Q = (20000+1000) / (12%)= 228000 分钟= 21429 件= 228000 / 21429 = 10.6(分/件）答：略答：略2、确定工作地数量（1）工作地（设备）数量的确定 某工序需要工作地（设备）数= 用公式表示为： Si = ti / r 其中： Si 第 i 道工序所需设备数 ti 第 i 道工序单件时间定额最少工作地数： Smin =ti / r 当计算所得的工作地数不是整数时，实际采用的工作地数应取大于或等于计算值的最小整数。即:S Seiei=Smin （2）设备负荷系数 计算所得工作地数与实际采用的工作地数的比值称工作地

14、负荷系数，表明该工作地的负荷程度。 某工序工作地(设备)平均负荷系数 用公式表示为： Ki = Si / Sei流水线设备负荷系数= 工作地需要数/实际采用工作地数 流水线设备负荷系数应在.7.0内 3.工序同期化 工序同期化是指使各工作地的单件作业时间等于流水线的节拍或是节拍整数倍。实现工序同期化的措施: (1)工序的分解与合并 (2)经过改装机床、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。 通过工序同期化后，流水线的设备负荷系数达到.0之间，一般可组织连续流水线，在0.75 .组织间断流水线。工序同期化通过合并、分解工序进行，即将工序分配到工作地 为工作

15、地分配工序必须满足的条件： 保证各工序之间的加工先后顺序不变； 每个工作地的作业时间和不能大于节拍； 每个工作地的作业时间应尽量相等和接近节拍； 应使各工作地时间损失最小，即工作地的数量最少。例假设某流水线的节拍为8分钟/件，由13道小工序组成，单位产品的总装配时间为44分钟，各工序之间的装配顺序和每道工序的单件作业时间如图。1124109118531376225 82 3 2 7243123解：（1）计算装配流水线上的最少工作地数 Smin =ti / R=44/8=5.5=6 （2）工序同期化，由此确定流水线上实际采用的工作地数分配和平衡方法：列举消去法如图1124109118531376

16、225 82 3 2 7243123IIIIIIIVVVI（3）计算装配流水线负荷系数 Ki = Si / Sei =5.5/6=0.92 可以组织连续装配流水线（4）计算工作地时间损失系数( )和平滑系数( )SI%100rSTrs1ieiSl68-4468=100%=8.33%ls1i2eiemaxTTSI2222261i268887888887-8SI= 2.454.计算工人人数 为流水线配备工人时，要保证各工作地都能正常工作，还要考虑缺勤率（病、事假等），为流水线准备一部分后备工人。 (1)以手工操作为主的生产线 Pi = Sei g Wi 其中： Pi 第i道工序的工人人数 g 每日

17、工作班次 Wi 第i道工序同时工作人数（人/台班） (2)以设备加工为主的生产线工序设备数(台)工人平均设备看管定额(台/人)(1+后备工人百分比) 班次流水线工人总数流水线工人总数=5、确定流水线节拍的性质确定流水线节拍的性质主要取决于工序同期化程度和加工对象的重量、体积、精度、工艺性等特征。当工序同期化程度很高，工艺性良好，制品的重量、精度和其他技术条件要求允许严格按节拍出产制品时，应采用强制节拍。反之，则采用自由节拍。6、设计运输工具（视频）（视频）(1)强制节拍流水线，由于连续程度较高，一般采用传送带等机械化的运输装置，有连续式或间歇式传送带。传送带参数确定 分区单位长度或跨步分区单位

18、长度或跨步： 连续流水线的传送带上两相邻制品中心之间的距离（L0）。 工作地长度： 一般情况下，工作地长度工作地长度 Li = L0(ti / r ) 传送带速度传送带速度：传送带速度=相邻两工作地中心距/节拍（节奏） V = L0 / r 传送带工作部分的总长度总长度：L = Li + Lg ( Lg是后备长度）(2)自由节拍流水线采用分配式传送带、滚道、滑道等运输工具装置。(3)粗略节拍流水线或间断流水线，由于连续程度低，节拍由工人自己保证。不要求运输装置保持严格速度，常用滚道、重滚道、重力滑道、手推车、叉车、吊车等运输工具力滑道、手推车、叉车、吊车等运输工具。7、流水线的平面布置流水线的

19、平面布置要求： 运输距离最短； 工人操作方便； 充分利用生产面积； 保证流水线与其他单位的衔接配合。（1）流水线布置的形状，一般有直线形、直角形、形、形、形和其他不规则组合形状等。 I形 L形S形O形U形山字形（2）流水线内工作地的排列单列式：是将工作地布置在传送带的一侧。适用：工序、工作地少工序、工作地少双列式：是将工作地布置在传送带的两侧。适用：工序、工作地数目多，车间面积小工序、工作地数目多，车间面积小物料流物料流（3）流水线的衔接 应根据加工、部件装配及总装配所要求的顺序进行安排，整个布置符合产品的总流向，以缩短运输路线，减少运输工作量。四、多品种流水线设计（一）多品种可变流水线的组织

20、设计 1、多品种可变流水线的特征：、多品种可变流水线的特征： 成批轮番生产轮番生产多种产品，更换产品时，需调整，但调整不大。 每种产品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。 整个计划期内成批轮番的生产多种制品，但在计划期的各段各段时间内只生产一种制品时间内只生产一种制品。 2、可变流水线节拍的计算、可变流水线节拍的计算 可变流水线节拍应分别按每种制品计算。 设某种可变流水线加工A、B、C三种零件，其计划年产量分别为QA、QB、QC；流水线上加工各零件的单件时间定额为TA、TB、TC。有两种方法计算节拍： 代表产品法：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

21、品为代表产品，将其它产品按劳动量换算为代表产品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。 假设A为代表产品，则：换算后的总产量为 Q = QA + QB B + QC C 其中： B = TB / TA，C = TC / TA 则各零件的节拍为： rA = T效 / Q = T效 / (QA + QB B + QC C) rB = RA B rC = RA C 劳动量比重法 按各种制品在流水线上总劳动量中所占的比重来分配有效工作时间，然后据以计算各制品的节拍。 设ABC的加工劳动量在总劳动量中的比重分别为A 、B 、C ，则： A = QATA / (QATA + QBT

22、B + QCTC) B = QBTB / (QATA + QBTB + QCTC) C = QCTC / (QATA + QBTB + QCTC) 三种零件的节拍分别为： RA =A T效 / QA RB =B T效 / QB RC =C T效 / QC (2)计算设备（工作地）需要量及要求 分别按不同的制品计算各工序的设备需要量，公式和前面单一品种流水线一样。Si = t i / r，算出 SAi、SBi、Sci 要求：要求： SAi = SBi = SCi例设可变流水线加工A、B、C三种零件，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作业时间之和分别为4

23、0、32、28分钟。流水线按两班制生产，每月有效工作时间为24000分钟。用代表产品法和劳动量比例法计算每种产品的节拍。解： 代表产品法代表产品法 选A为代表产品，用A表示的计划期总产量： Q = QA + QB B + QC C =2000+187532/40+185728/40=2000+1500+1300=4800(件)代表产品A的节拍: RA = T效 / Q=24000/4800=5(分/件) 产品B的节拍:RB = RA B=5 32/40=4(分/件) 产品C的节拍:RC = RA C= 528/40=3.5(分/件)劳动量比重法劳动量比重法CCBBAAAATQTQTQTQA/2

24、00040200040+187532+185728=41.67%产品产品A劳动量占总劳动量的比重劳动量占总劳动量的比重:产品产品B劳动量占总劳动量的比重劳动量占总劳动量的比重:产品产品C劳动量占总劳动量的比重劳动量占总劳动量的比重:187532=31.25%200040+187532+185728=27.08%200040+187532+185728185728CCBBAABBTQTQTQTQB/CCBBAACCTQTQTQTQC/ 根据各种产品的劳动量比重,分配计划期的有效工作时间,并计算节拍.产品A的节拍:RA =A T效 / QA=2400041.67%/2000=5(分/件)产品B的节

25、拍: RB =B T效 / QB =24000 31.25%/1875=4 (分/件)产品C的节拍:RC =C T效 / QC =2400027.08%/1857=3.5 (分/件) （二）多品种混合流水线的组织设计（二）多品种混合流水线的组织设计多品种混合流水线多品种混合流水线：是将工艺流程、生产作业方法基本相同的若干个产品品种，在一条流水线上科学地编排投产顺序，实行有节奏、按比例地混合连续流水生产，并以品种、产量、工时、设备负荷全面均衡为前提的生产方式。 多品种混合流水线的特点多品种混合流水线的特点： 成组移动 组内顺序加工 零件转换不需设备调整1、确定零件组的节拍 = T效 / Qg 其

26、中：Qg 零件组数量，即各制品计划期产量之和2、计算流水线上最少工作地数 3、确定投产顺序igiiiQrtQSgr3、确定投产顺序、确定投产顺序在混流线上，为了合理地生产出不同类产品，就必须科学地安排投产顺序。编排各类产品的投产顺序的方法根据各类产品的产量是否相同而异。（1）各类产品的产量相同）各类产品的产量相同当各类产品产量相同时，确定投产顺序的方法较为简单。例：生产AB两种产品各10件，则投产顺序的安排有三种：先A后B，10件A，19件B；AB两者产品有规律性穿插生产，例如5件A，5件B，轮番生产；AB两种产品相间生产，如ABABABABAB (2)产量不等时产量不等时当产量不等时，确定投

27、产顺序则比较复杂。一般采用逻辑运算法或生产比倒数法。逻辑运算法逻辑运算法设混合流水线上生产60台A产品，40台B产品。逻辑运算法实施步骤：A.基本逻辑分析：计算A与B的生产比：NA：NB=60:40=3:2循环流程的总产量：N=3+2=5B.编制逻辑顺序安排表编制逻辑顺序安排表说明：说明：第一列数为原比值乘选择次数（第一列数为原比值乘选择次数（3、6、9、12、15等）等）；第二列数为该产品已被选择的次数第二列数为该产品已被选择的次数；第三列数为循环流程总产量乘已被选择的次数第三列数为循环流程总产量乘已被选择的次数；第四列数为第一列数与第三列数之差。第四列数为第一列数与第三列数之差。C.绘制逻

28、辑顺序投产图：一次循环：绘制逻辑顺序投产图：一次循环：ABABA根据根据第四列第四列数的数的大小大小决定投产对象决定投产对象生产比倒数法生产比倒数法例 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。生产比倒数法的计算步骤：1）计算生产比： 3000：2000：1000=NA：NB：NC=3：2：1则循环流程的总产量：N=3+2+1=62）计算生产比倒数： MA=1/NA=1/3；MB=1/NB=1/2；MC=1/NC=13）选定产品：按下列规则，选出循环流程的第1号投产品种：规则1：从全部产品品种中选出生产比倒数中最小值最小值的品种；规则2：若同时存

29、在多个最小值时，选出品种识别号识别号较晚较晚的一个。4）更新倒数比的比值；5）再选定投产品种：按下述规则选出第2号品种规则1：选第二行各品种倒数比最小的；规则2：在多个最小值的情况下，选择识别号较晚的一个，即第二次出现的品种。6）重复4）、5）步骤，直到选出全部循环流程产量。五、流水生产线的平衡五、流水生产线的平衡为了保证流水线的连续性，充分利用设备和劳动生产力，就必须实现工序同期化。工序同期化是指使各工作地的单件作业时间等于流水线的节拍或是节拍整数倍。实现工序同期化的措施: (1)工序的分解与合并 (2)经过改装机床、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

30、间。所以，研究流水生产线的平衡问题，实质就是研究工序同期化的问题。其方法是使各工作地的单件作业时间尽可能等于节拍（不得大于节拍）。生产线平衡的方法很多，下面主要介绍常用的2种方法（一）启发式算法（一）启发式算法 启发式算法是根据作业元素组成及先后顺序图（工艺流程），以节拍为基础，列表探索求解的方法。 例：某产品的装配由21个作业元素组成，作业元素的先后顺序和工时消耗如图所示。节拍r=36分钟0127546389111213141517201018161965866549105254121055151065 工作地安排表工作地安排表%100rSTrs1ieiSl=（4*36-143）/4*36*

31、100%=0.69%s1i2eiemaxTTSI=1（二）位置加权法位置加权法位置加权法是根据产品作业元素的组成及顺序，计算每个作业元素的位置加权数，并根据位置加权数大位置加权数大小小和作业元素的逻辑顺序作业元素的逻辑顺序及及节拍节拍安排工作地。位置加权数（位置加权数（P）=本作业元素时间本作业元素时间+后作业元素时间后作业元素时间+间接作业元素时间接作业元素时间间举例：某产品的装配共有11个作业元素，其先后顺序和工时定额如下图所示，设r=0.55。0123456891070.320.10.050.10.230.20.20.050.320.10.3图中，箭头作业元素称后作业元素后作业元素，箭尾作业元素称为前作业前作业元素元素，某作业元素的后作业元素的后作业元素称为间接后作业间接后作业元素。元素。例：P0=0.32+0.2+0.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.3=1.72例：一装配线计划每小时出产例：一装配线计划每小时出产30件产品，每小时用于生产的时间件产品，每小时用于生产的时间是是50分钟。下表所示是装配工序、每道工序的作业时间及紧前工分钟。下表所示是装配工序、每道工序的作业时间及紧前工序等信息。请序等信息。请（1）画出装配工序先后顺