生产线平衡改善培训教材(共41页).ppt

1、基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）一、生产线平衡一、生产线平衡Line Balancing概述概述l1903年，亨利年，亨利福特创立了世界上第一条汽车装配流水线。福特创立了世界上第一条汽车装配流水线。l流水线生产方式采取工序分工作业，作业难度简化，作业流水线生产方式采取工序分工作业，作业难度简化，作业熟练程度容易提高，因此生产效率大大提高，生产本钱极大熟练程度容易提高，因此生产效率大大提高，生产本钱极大地降低。地降低。l但是，工序细分得到的各工序的作业时间在理论上，现实但是，工序细分得到的各工序的作业时间在理论上，现实中都不能完全相

2、同，而工序间作业时间不一致导致的中都不能完全相同，而工序间作业时间不一致导致的“瓶颈瓶颈现象，将降低生产效率，造成生产时间损失。现象，将降低生产效率，造成生产时间损失。lLine Balancing (LB), is the problem of assigning operations to workstations along an assembly line, in such a way that the assignment be optimal in some sense. l 生产线平衡的目标生产线平衡的目标基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）生产线不平衡造成中间在库，

3、降低整体效率生产线不平衡造成中间在库，降低整体效率项项 目目工序工序1工序工序2工序工序3工序工序4能能 力力100件件/H125件件/H80件件/H100件件/H达成率达成率100%125%80%80%能力需求：能力需求：100件件/H基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）线不平衡，造成生产时间损失，形成浪费线不平衡，造成生产时间损失，形成浪费工序工序1 1瓶颈瓶颈Bottleneck10810710118作业作业工时工时分分1262 23 34 45 56 67 78 89 9损失时间损失时间作业时间作业时间基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）生产线平衡的目标生产线平

4、衡的目标 提高人员与设备工装的生产效率提高人员与设备工装的生产效率 减少产品的工时消耗，降低本钱减少产品的工时消耗，降低本钱 减少工序的在制品，降低在线库存量减少工序的在制品，降低在线库存量 实现单元化生产，提高生产系统的弹性实现单元化生产，提高生产系统的弹性 减少空间占用，提高空间利用率减少空间占用，提高空间利用率基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）二、生产线平衡的关键术语二、生产线平衡的关键术语l 工序与工位工序与工位l 节拍节拍Cycle Time、瓶颈与空闲时间、瓶颈与空闲时间l 生产线平衡率与平衡损失率生产线平衡率与平衡损失率基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究

5、）节拍、瓶颈与空闲时间节拍、瓶颈与空闲时间l “节拍节拍 Cycle Time是指连续完成相同的两个产品是指连续完成相同的两个产品之间的间隔时间。换句话说，即指完成一个产品所需的之间的间隔时间。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。平均时间。l 流水线中生产节拍最慢的环节叫做流水线中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈瓶颈(Bottleneck)，瓶颈工序时间瓶颈工序时间Pitch time即为即为“节拍节拍 或或“周程时间周程时间 。l 空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。时间，可以指设备或人的时间。通过通过

6、，前前端端到到达达所需时间所需时间基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）工序工序121 1瓶颈瓶颈Bottleneck10810710118作业工时作业工时节拍时间节拍时间Cycle Time1262 23 34 45 56 67 78 89 9损失时间损失时间空闲时间空闲时间作业时间作业时间基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究） 100%*tmax*t*in1ii工位数工位数各工序时间之和平衡率CT(TT)生产线平衡状态评价指标生产线平衡状态评价指标l 生产线平衡率生产线平衡率l平衡损失率平衡损失率=1-平衡率平衡率l 生产不平衡的损失时间：生产不平衡的损失时间：niiT

7、TT1max)(r Cycle Time是关于设备加工时间的，是指设备完成一个产品的加是关于设备加工时间的，是指设备完成一个产品的加工工序所需要的周期时间。工工序所需要的周期时间。r Tact Time 是关于生产线上人的操作工序周期时间的，是指生产是关于生产线上人的操作工序周期时间的，是指生产线中每个工序的平均周期时间，也就是生产线每隔多长时间产出一线中每个工序的平均周期时间，也就是生产线每隔多长时间产出一个产品的间隔时间。个产品的间隔时间。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）l平衡损失率平衡损失率= 1 - 线平衡率线平衡率 = 23.45%生产线平衡率计算实例生产线平衡率计算

8、实例作作 29业业 25时时 20间间 10秒秒工序工序123455人数人数111115作业时间作业时间2018292519111损失时间作业时间Cycle timel循环时间循环时间 CT=29sl生产线平衡率生产线平衡率= 100% = 76.55%各工序时间总和各工序时间总和工位数工位数循环时间循环时间生产不平衡的损生产不平衡的损失时间？失时间？基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）一般情况下，当生产线的平衡率处于：一般情况下，当生产线的平衡率处于：l 50%一一60%之间：进行的是一种根本没有任何科学管理意识之间：进行的是一种根本没有任何科学管理意识的粗放式生产；的粗放式生产

9、；l 60%一一70%之间：存在人为去平衡生产线的因素，但并没有之间：存在人为去平衡生产线的因素，但并没有解决一些深层次问题；解决一些深层次问题；l 70%一一85%之间：对生产线的管控根本上是在科学管理的原之间：对生产线的管控根本上是在科学管理的原那么下进行的；那么下进行的；l 大于大于85%：可以认为生产线根本上实现了：可以认为生产线根本上实现了“一个流一个流生产。生产。r一般来说，平衡损失率在一般来说，平衡损失率在5%以内是可以接受的，否那么就要进行以内是可以接受的，否那么就要进行改善。改善。r生产线平衡率生产线平衡率100%表示：工站之间无等待，前后产能一致；工站表示：工站之间无等待，

10、前后产能一致；工站节拍相同，动作量相同节拍相同，动作量相同(动作量是指工站中各种必要动素的时间总动作量是指工站中各种必要动素的时间总量量)；平衡损失时间为零；设计效率最大化。；平衡损失时间为零；设计效率最大化。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）三、生产线平衡改善的实施三、生产线平衡改善的实施l 1、收集生产线根本数据、收集生产线根本数据l 2、运用秒表测时确定生产线各工位工时、运用秒表测时确定生产线各工位工时 l 3、分析生产线平衡现状、分析生产线平衡现状l 4、提出生产线改善方案、提出生产线改善方案l 5、实施改善方案、实施改善方案l 6、评价改善效果、评价改善效果基础工业工程

11、（工作研究）基础工业工程（工作研究）1、收集生产线根本数据、收集生产线根本数据l 根据生产需求确定的生产线产量定额根据生产需求确定的生产线产量定额l 生产线布局占地面积、工序生产线布局占地面积、工序/ /工位间距离等工位间距离等l 生产线员工人数生产线员工人数l 生产线库存位置点与数量生产线库存位置点与数量l 生产线质量控制点生产线质量控制点r某制鞋企业组装线数据收集实例某制鞋企业组装线数据收集实例基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）1264537 78某制鞋企业组装线根本数据某制鞋企业组装线根本数据基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）2、秒表测时确定生产线各工位工时、

12、秒表测时确定生产线各工位工时l 准备工具准备工具: :秒表；观测板、铅笔；时间记录秒表；观测板、铅笔；时间记录表、计算器；表、计算器；l 工序工位工时测定步骤：作业分解，划分作工序工位工时测定步骤：作业分解，划分作业单元；确定观测次数；正式测时；剔除异业单元；确定观测次数；正式测时；剔除异常值并计算各单元实际操作时间；计算正常时间；常值并计算各单元实际操作时间；计算正常时间；确定宽放时间；确定标准时间。确定宽放时间；确定标准时间。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）3、生产线平衡现状分析、生产线平衡现状分析l 生产节拍生产节拍Cycle TimeCycle Timel 实际产量实际

13、产量l 生产线平衡率生产线平衡率l 生产线平衡损失率生产线平衡损失率l 山积图山积图l 生产损失时间生产损失时间基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）山积图山积图:将各分解动作时间，以迭加式直方将各分解动作时间，以迭加式直方图表现的一种研究作业时间结构的手法。图表现的一种研究作业时间结构的手法。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）4、生产线改善方案提出、生产线改善方案提出作业方作业方法改善法改善作业作业拆解分割拆解分割改进改进工具夹具工具夹具提高提高设备效率设备效率提高提高作业技能作业技能调整调整作业人员作业人员增加增加作业人员作业人员瓶颈瓶颈改善改善合并合并微小动作微小

14、动作取消取消不必要动作不必要动作重排重排作业工序作业工序简化简化复杂动作复杂动作基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）分担转移分担转移作业改善作业改善增加人员增加人员1人人2人人拆解去除拆解去除重新分配重新分配改善合并改善合并生产线瓶颈改善方法示意图生产线瓶颈改善方法示意图l生产线平衡与瓶颈改善应在各工段之间进行，这样才能真正生产线平衡与瓶颈改善应在各工段之间进行，这样才能真正提高生产能力平衡，最大限度地降低中间在库、提高效率。提高生产能力平衡，最大限度地降低中间在库、提高效率。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）作业方法改善：作业方法改善：ECRS原那么展开原那么展开C

15、 合并合并S 简化简化R 重排重排E 取消取消RCSE 半朵玫瑰半朵玫瑰l 除去不要的动作内容除去不要的动作内容El 尽可能合并微小的动作尽可能合并微小的动作Cl 将作业内容以好的顺序重组将作业内容以好的顺序重组Rl 将重组作业简单化将重组作业简单化S基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）5、改善方案实施、改善方案实施l1获得领导支持；获得领导支持；l2进行员工培训；进行员工培训；l3征求到平安、品质、产量、价格的相关部门的认可；征求到平安、品质、产量、价格的相关部门的认可；l4按照新方案实施。按照新方案实施。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）6、改善效果评价、改善效果

16、评价l 生产线平衡率生产线平衡率l 生产节拍瓶颈标准工时生产节拍瓶颈标准工时l 生产线人员配置生产线人员配置l 产能产能l 生产线占用面积生产线占用面积基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）四、短路器组装线平衡改善实例四、短路器组装线平衡改善实例l 2021年年2月统计数据：温州有电器企业月统计数据：温州有电器企业2000多家，从业人员多家，从业人员20多万，生产多万，生产100多个系列多个系列6000多个品种以及多个品种以及2万多种规格万多种规格的电器产品，低压电器产品占全国总量的的电器产品，低压电器产品占全国总量的60%。l 面对金融危机、劳动法实施、土地价格飞涨等因素影响，面对

17、金融危机、劳动法实施、土地价格飞涨等因素影响，大多数的中小民营电器企业因利润空间急剧缩小，面临前大多数的中小民营电器企业因利润空间急剧缩小，面临前所未有的生存挑战。所未有的生存挑战。l 调研某民营电器公司的断路器组装车间，发现装配线上存调研某民营电器公司的断路器组装车间，发现装配线上存在明显的在制品堆积，操作工人有的紧张忙碌，有的不时在明显的在制品堆积，操作工人有的紧张忙碌，有的不时等待，而且经常出现产品交货不及时、产量不能满足生产等待，而且经常出现产品交货不及时、产量不能满足生产要求等问题。因此选择断路器生产企业的进行组装线平衡要求等问题。因此选择断路器生产企业的进行组装线平衡改善。改善。基

18、础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）断路器装配线改善案例断路器装配线改善案例l 1 1、选题：生产线运作现状、选题：生产线运作现状l 2 2、生产线各工位工时测定、生产线各工位工时测定l 3 3、现状分析、现状分析l 4 4、改善方案提出与实施、改善方案提出与实施l 5 5、改善效果、改善效果基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）1、生产线运作现状、生产线运作现状l选择了占断路器生产车间选择了占断路器生产车间80%产量的塑料外壳式断路器产量的塑料外壳式断路器生产线作为研究对象。生产线作为研究对象。l该生产线全长该生产线全长20米，共有员工米，共有员工10人，其中负责断路器整

19、人，其中负责断路器整体装配的体装配的6人，检验的人，检验的1人，其余人，其余3人负责最后的封装打包。人负责最后的封装打包。l生产线核定产量为每天生产线核定产量为每天8小时工作制小时工作制500600个之间，个之间，员工统一以计件形式结算工资。因此，如何提高生产率以员工统一以计件形式结算工资。因此，如何提高生产率以增加工资是管理人员和员工都迫切想解决的问题。增加工资是管理人员和员工都迫切想解决的问题。l调研得到的装配线平面布局示意图如图调研得到的装配线平面布局示意图如图1所示。所示。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）断路器装配线布局示意图断路器装配线布局示意图图图1 1 断路器装配

20、线布局示意图断路器装配线布局示意图 底底座座贴贴标标签签等等杠杠杆杆组组装装等等负责最后的贴负责最后的贴牌封装，运输牌封装，运输平平板板安安装装主主体体等等安安装装组组装装主主体体安安装装牵牵引引杆杆等等检检验验20米基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）2、生产线各工位工时测定、生产线各工位工时测定l将各个工位的作业分解成可测量的作业单元，对作业单元将各个工位的作业分解成可测量的作业单元，对作业单元按照连续秒表测时的方法进行标准工时测定。按照连续秒表测时的方法进行标准工时测定。l测时步骤：首先对装配线测时步骤：首先对装配线7个主要工位暂未考虑工位、个主要工位暂未考虑工位、和的贴牌封

21、装，运输环节的作业试观测和的贴牌封装，运输环节的作业试观测10次。然后根次。然后根据观测数据，运用据观测数据，运用d2值法计算每个作业单元的观测次数，取值法计算每个作业单元的观测次数，取最大作业单元的观测次数进行观测。再次运用三倍标准差法最大作业单元的观测次数进行观测。再次运用三倍标准差法剔除观测数据中的异常值，得到各作业单元的平均值。最后剔除观测数据中的异常值，得到各作业单元的平均值。最后考虑评比和宽放，按照考虑评比和宽放，按照ST=平均作业时间平均作业时间*评比系数评比系数*1+宽宽放率计算得到各个工位的总工时，如表放率计算得到各个工位的总工时，如表1所示。所示。l根据企业实际情况，确定评

22、比系数为根据企业实际情况，确定评比系数为8%，宽放率为，宽放率为10%。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）表表1 生产线各工位测定单元与作业时间测定表生产线各工位测定单元与作业时间测定表基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究） %4 .68%100*.567.294%100*17*261tmax*St平衡率iinii3、现状分析、现状分析l根据表根据表1的数据，计算装配线的平衡率为：的数据，计算装配线的平衡率为：l根据平衡率，可计算得到：根据平衡率，可计算得到：平衡损失率平衡损失率=1-平衡率平衡率=1-68.4%=31.6%，大于，大于30%。l生产不平衡的损失时间：生

23、产不平衡的损失时间：l每日产量为：每日产量为： ，小于企业核定产量，小于企业核定产量的最小值的最小值500。71ii71iimaxs96.135)T52.61()TT(T46852.6160*60*81生产周期总工时P基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）图图3 断路器装配线作业工时山积图改善前断路器装配线作业工时山积图改善前 单位单位:S(秒秒基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）4、改善方案与实施、改善方案与实施l 在满足装配线各工位作业顺序约束条件下，重排各工在满足装配线各工位作业顺序约束条件下，重排各工位的作业内容，实现各工位作业工时的根本一致，消除瓶位的作业内容，

24、实现各工位作业工时的根本一致，消除瓶颈，如可考虑将工位颈，如可考虑将工位5的作业内容分担一些给工位的作业内容分担一些给工位3或者工或者工位位6；l 对瓶颈工位进行作业方法改善，提高作业效率，缩短对瓶颈工位进行作业方法改善，提高作业效率，缩短工时；工时；l 结合作业方法改善与工序重排，提高生产线平衡率。结合作业方法改善与工序重排，提高生产线平衡率。l 根据图根据图3的山积图，提出作业方法改善的重点为工时较长的山积图，提出作业方法改善的重点为工时较长的的5号、号、2号与号与4号三个工位。号三个工位。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）改善方案一：工位改善方案一：工位4与工位与工位5作业

25、改善作业改善l改善要点：动作要素分析与动作经济原那么，从物料摆改善要点：动作要素分析与动作经济原那么，从物料摆放，工位器具与工装夹具改善三个方面入手进行改善。放，工位器具与工装夹具改善三个方面入手进行改善。l改善方法：改善方法：5W1H提问技术与提问技术与ECRS改善技术。改善技术。由原来的由原来的47.69降低到降低到38.45由原来的由原来的61.52降低到降低到48.35基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）改善方案一：效果改善方案一：效果%4 .807*48.35272.26100%*CT*sT平衡率im1ii71ii71iimaxs18.66)T35.48()TT(Tl生产

26、不平衡率生产不平衡率=1-平衡率平衡率=1-80.4%=19.6%l生产不平衡损失时间为：生产不平衡损失时间为：由69.13%提高到80.4%基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）改善方案二：工序重排改善方案二：工序重排l1将将2号工位的连杆组装作业单元调整到号工位的连杆组装作业单元调整到1号工位。号工位。l2将将4号工位的第一个作业安装主体与隔层号工位的第一个作业安装主体与隔层1重新分重新分配给配给3号工位。号工位。l3将将5号工位的平板安装以及安装行体作业单元重号工位的平板安装以及安装行体作业单元重新分配给新分配给4号工位。号工位。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）

27、改善方案二：效果改善方案二：效果%857*45.74272.26100%*CT*sT平衡率im1ii71ii71iimaxs92.47)T74.45()TT(Tl生产不平衡率生产不平衡率=1-平衡率平衡率=1-85%=15%l生产不平衡损失时间为：生产不平衡损失时间为：基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）5、改善效果、改善效果指标改善前改善后变化（%）生产节拍61.5245.74缩短34.5生产线平衡率（%）68.485提高16.6产量468630提高34.6生产时间损失135.947.92降低64.7基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）l 为什么要进行生产线平衡？为什

28、么要进行生产线平衡？l 假设你刚刚进入温州某制鞋企业，作假设你刚刚进入温州某制鞋企业，作为一名为一名IE工程师，你的任务发现企业生工程师，你的任务发现企业生产中存在的问题，并进行改善。你通过产中存在的问题，并进行改善。你通过观察发现某产品的装配生产线有些工序观察发现某产品的装配生产线有些工序存在较多的在制品，而有些工序工人那存在较多的在制品，而有些工序工人那么经常处于空闲状态，你将如何去解决么经常处于空闲状态，你将如何去解决这些问题？这些问题？基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）案例分析案例分析生产线平衡设计生产线平衡设计l某某企业的生产车间接到任务，要生产一组产品，需要经过铣、企

29、业的生产车间接到任务，要生产一组产品，需要经过铣、钻、磨、装配和打包等六道工序，每周生产钻、磨、装配和打包等六道工序，每周生产3200件，所有这些件，所有这些产品的加工过程相似，需要的工人相同。该企业每周工作产品的加工过程相似，需要的工人相同。该企业每周工作5天，天，每天工作每天工作8小时。小时。l生产指定产品每道工序的单位加工时间：生产指定产品每道工序的单位加工时间：工序工序加工时间（秒）加工时间（秒）工序工序加工时间（秒）加工时间（秒）铣（铣（M M）8080装配线装配线1 18080钻（钻（D D）3030装配线装配线2 2180180磨（磨（P)P)6060包装包装3030l目前该生产

30、单元按工艺专业化布置。因为加工次序和优先级别不同，使目前该生产单元按工艺专业化布置。因为加工次序和优先级别不同，使生产很难到达应有的熟练程度，生产拖拖沓沓，有时还需推迟交货时间，生产很难到达应有的熟练程度，生产拖拖沓沓，有时还需推迟交货时间，要么经常加班加点才能完成任务。生产本钱高，顾客意见大。要么经常加班加点才能完成任务。生产本钱高，顾客意见大。l现对其进行精益化改造，经调查：铣、钻、磨床尚有剩余生产能力，现对其进行精益化改造，经调查：铣、钻、磨床尚有剩余生产能力，因此在不影响其它生产条件下，可进行适当调整。所有装配线和包装依因此在不影响其它生产条件下，可进行适当调整。所有装配线和包装依靠手工完成，只需提供工作台和工具。靠手工完成，只需提供工作台和工具。基础工业工程（工作研究）基础工业工程（工作研究）l步骤步骤1：计算单件产品生产时间：计算单件产品生产时间Tact Timeunitswunitsmshmwh/45/3200/60/60/40l步骤步骤2：计算符合单件产品生产时间每小时的生产量：计算符合单件产品生产时间每小时的生产量hunitsunitsmshm/