生产运作(同大)第4章补充流水线生产

1、流水线的组织及其平面布局第一节 产品专业化布置方法流水线流水生产方式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。特别是在大量生产企业中，流水生产方式占有十分重要的地位。现代流水生产方式起源于福特制。福特（HFord）在19141920年创立了汽车工业的流水生产线。（一）流水线生产的发展序：现代流水生产的起源1914年1920年的福特制福特T型车：一款改变了世界的汽车 售价 ：从2000多美元逐步降低到263美元；产量：第一年，达10,660辆，创下了汽车行业的记录。到了1921年，产量已占世界汽车总产量的56.6% ； 我

2、们要庆祝的与其说是一款车，不如说是一种概念，一种为普通百姓提供个人出行工具的概念。我的曾祖父不仅有这样的远见，而且坚持了他的远见。在福特汽车公司的头5年时间里，他就是这么做的，想当年他曾按字母顺序试遍了各种车型，最终找到了苦苦追寻的T型车。之后19年间，他坚持生产高质量低成本汽车的目标，不断改善产品和工艺。艾德赛尔.福特二世(亨利.福特的曾孙) 福特制的主要内容在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本，因而实施产品的标准化，零件的标准化，设备及工具的专用化和工场专业化。创造了流水作业的生产方法，建立了传送带式的流水生产线。福特制的特点把生产管理工作和生产技术的发展与完善密切结合起来;把管理工作

3、从单纯对人的管理，发展到把人和机器联系起来;从整体的观点协调各项作业、各道工序。因此，福特制大大提高了生产过程的连续性和节奏性。流水线的基本原理1、劳动分工思想（亚当斯密）2、标准化思想（泰勒）亨利福特的应用把汽车装配工作分解成许多工序制定每道工序的操作标准，使时间尽量相等按照工序顺序布置动作地，依序对产品依次加工发展：泰勒强调单个工人的操作标准化，福特发展为生产过程的标准化。流水线生产的发展流水线开始出现时，采取了单一对象流水线的形式，以后又出现了多对象的可变流水线和成组流水线。五十年代以后，建立和发展了自动化、半自动化的流水线。电子计算机和自动控制技术的发展，极大地促进了生产过程的自动化，

4、不仅建立了各种类型的自动线，而且出现了自动化的车间和工厂。发展：日本丰田汽车公司：JIT生产方式（二）流水线生产的特征、分类和组织条件夏利汽车生产线流水生产的特征 1）生产单位按对象专业化形式组成； 2）工作地专业化程度高； 3）生产按规定节拍进行； 4）各工序的比例性程度高； 5）生产过程连续性好； 6）生产过程适应性差。原材料填充缝制身体粘贴五官安装发声装置包装制成品缝制外衣玩具娃娃生产线流水线固定流水线移动流水线单一对象流水线多对象流水线不变流水线可变流水线混合流水线连续流水线间断流水线粗略节拍流水线自由节拍流水线强制节拍流水线手工流水线机械化流水线自动线分类标志对象移动方 式 对象数目

5、对象轮换方 式连续程度节奏性机械化程 度流水线的分类 1固定流水线和移动流水线固定流水线是指生产对象固定，工人携带工具沿着顺序排列的生产对象移动，经过一个循环完成一批产品的加工或装配。移动流水线是指工人和生产设施不动，生产对象按照预定的工艺顺序，连续不断地通过各个工作地完成相应产品的加工或装配。2单一对象流水线和多对象流水线。单一对象流水线又称为不变流水线，它只固定生产一种制品。多对象流水线生产两种或两种以上的制品，因而它们在生产中有一个转换方式问题。可变流水线混合流水线不同点成批轮番生产均匀混合流送品种更换，调整设备品种更换，不需要调整相同点产品工艺相似工序负荷大致相当多对象流水线可变流水线

6、是轮流地、成批地生产固定在流水线上的几个对象，当变换对象时，要相应地调整设备和工艺装备。在可变流水线上生产的对象，在结构和工艺上基本相似，但工艺过程的组成及零件的加工尺寸可以不同。混合流水线也是固定生产几种对象，但不是轮番成批地生产，可以同时或顺序地进行生产，更换生产对象时基本上不需要重新调整设备和工艺装备。3连续流水线和间断流水线。连续流水线是指生产加工对象在流水线上的加工是连续不断进行的，没有等待停歇现象。连续流水线通常用于大量生产中，是一种较为完善的流水线形式。4强制节拍流水线、自由节拍流水线和粗略节拍流水线。（节拍 指流水线上连续出产两件相同产品的时间间隔）强制节拍流水线一般用在大量生

7、产，特别是中型或大型机械产品的装配线上。自由节拍流水线上，不要求严格按节拍出产产品，生产节拍主要是靠工人的熟练操作来保证，因而可能有波动。自由节拍流水线一般在大量生产或成批生产的装配车间和机械加工车间中采用。粗略节拍流水线的特点是各个工序的加工时间与流水线节拍相差很大，如果按节拍组织生产，就会使机床设备和工人处在时断时续工作的状态。5按流水线的机械化程度来分，可分为手工流水线、机械化流水线和自动生产线。手工流水线多用于机器或仪器、仪表的装配。组织流水生产的必要条件 1)企业要具有稳定的产品方向，产品品种要稳定， 而且是长期大量需要的产品；2)产品的结构和工艺相对要稳定；3)原材料要标准化、规格

8、化，并能保质保量按时供应；4)机器设备必须经常处于完好状态，有严格的设备维修制度；5)工作必须符合质量标准，能实现在线检测。 技术设计包括：1)工艺路线工艺规 程的制定2)专用设备的设计3)设备改装设计4)专用夹具的设计5)运输装置的设计6)信号装置的设计等 组织设计包括：1)确定节拍或生产速度2)设备需要量和负荷的计算3) 工序同期化设计4) 工人配备5)运输方式设计6)流水线平面布置设计；7)流水线工作制度和标准计 划图表设计8)流水线的经济效果计算 流水生产线的设计包括技术设计和组织设计第二节 流水生产线的组织设计（1）节拍：流水线上相邻两件产品产出的间隔时间，或 产出一件产品的平均耗费

9、时间。基本概念：ABCD节拍3分钟5分钟1分钟2分钟（2）最大可能节拍：等于流水线上各作业时间的总和。ABCD11分钟3分钟5分钟1分钟2分钟（3）最小可能节拍：等于流水线上不宜进一步分解的各作 业中耗时间最长作业的作业时间。ABD4分钟3分钟4分钟2分钟BC1分钟1分钟（4）工作地：流水线上可以组成一个单独计时单位的岗 位，可由一个或几个员工的一项或几项作业 构成。基本关系：（1）节拍与产能的关系： R F / N其中： R为流水线的节拍，F 为产出期的有效工作（2）工作地数目与节拍的关系： Smin t / R其中：Smin 为流水线上的工作地数目， t 为流水线结论：在有效时间一定时，产

10、能与节拍成反比关系。结论：在总时间一定时，工作地数与节拍成反比关系。时间，N为流水线产能；上各作业时间之和；确定流水线节拍节拍：重要的期量标准，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：流水线节拍的计算例1 某产品计划产量3000件，计划期工作时间为4周，每周工作5天，采用两班制，每班工作8小时，时间利用系数为0.95，废品率为3%，试计算流水线节拍。解：流水线节拍的计算当r的值很小，或制品的体积小、重量轻，不便于按件运输时，可考虑按组运输。这时，流水线上相邻两批相同制品出产时间间隔称为运输批节拍或节奏，

11、其计算公式为：式中 rg节奏（分/批） n运输批量（件/批） 工序同期化1、工序同期化的含义 通过技术和组织措施，使各工作地的单件作业时间尽可能等于节拍或节拍的整数倍。在给定节拍条件下，寻求工作地和岗位工人数量最少的方案给定工作地数量，寻求流水线节拍最小2、作用克服各工序的忙闲不均现象消除资源浪费，提高资源利用率创造良好工作环境，提高产品质量机械加工工序同期化的措施：对关键工序，通过改装设备、增加附件、同时加工多个零件等方法提高生产速度；采用高效专用的工艺设备，减少辅助操作时间；改变工作地布局和操作方法，减少辅助作业时间；改变切削量，减少机器作业时间提高工人的操作熟练程度和工作效率工序同期化的

12、步骤 基本思路：基本作业的适当合并 1）用流程图表示作业先后关系； 2）求节拍； 3）计算满足节拍的最少 的工作地数Smin。 4）组织工作地。 向工作地分配小工序的要求：保证各工序之间的先后顺序。各工作地分配到的小工序作业时间之和不能大于节拍。各工作地的作业时间应尽量接近或等于节拍r。应使工作地数目S尽量少。Smin= ti r根据此式计算出来的设备数量常常不是整数，实际采用的设备数Sei应取接近于Si的整数。5）计算工作地的时间损失系数L。 工作地的时间损失系数或设备负荷率，决定了流水线运行过程的连续程度。向工作地分配小工序的方法目视法按照以下规则向工作地分配作业（工步）： 规则1：优先安

13、排后续作业数量多的作业 规则2：优先安排作业时间最长的作业（工步）L=SrtiSr100%评价作业分配的效率生产线闲置时间百分比（闲置率）生产线效率生产线闲置率每节拍内的闲置时间（实际工作地数节拍）生产线效率1生产线闲置率 流水线设计例示1： 某产品作业状况如下表所示。假设一天工作8小时，问其能否达到一天400件产品的产量；如果可行，请为其设计流水线。作业a b 0.2紧后作业作业时间/分b e 0.2c d 0.8d f 0.6e f 0.3f g 1.0g h 0.4h 结束 0.3解：（1）由作业表可知该作业的最小可能节拍为1.0（分/件），按此节拍8小时产量可达到480件，超过了所需4

14、00件的产量要求。因此生产该产品可行。（2）依据作业表，画出作业顺序图：abcdefgh（3）计算生产节拍：R=F/N=860/400=1.2（分/件）（4）计算最少所需工作地数量：a、作业总时间：0.2+0.2+0.8+0.6+0.3+1.0+0.4 +0.3= 3.8（分）b、工作地数量：3.8/1.2=3.17=（取整数）= 4（个）（5）按照“设计程序”要求，给出工作地作业分配表；工作地剩余时间（分钟）够资格分配的作业适合分配 的作业作业分配（时间）闲置时间（分钟）1 1.2 a，c a，c a（0.2） 1.0 c，b c，b c（0.8） 0.2 b，d b b（0.2） 0 e，

15、d 无 0.02 1.2 e，d e，d d（0.6） 0.6 e e e（0.3） 0.3 f 无 0.33 1.2 f f f（1.0） 0.2 g 无 0.24 1.2 g g g（0.4） 0.8 h h h（0.3） 0.5 0.5工作地作业分配表（6）根据工作地作业分配表，可得出如下工作地作业分配图：abcedfgh工作地1工作地2工作地3工作地4 该流水线布置此时还没有达到最佳的分配状况，还可以进一步改进。请问该怎样改进？示例2 例假设某流水线的节拍为8分钟，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。1124109118

16、531376225 82 3 2 7243123解 1。计算流水线上的最少工作地数 Nmin=T/R=44/8=5.5=6 2。组织工作地工作地顺序号工序号工序单件作业时间工作地单件作 业 时 间工作地空闲时 间1122578 7 = 123888 8 = 0345822488 8 = 0410778 7 = 1567932388 8 = 0611121312368 6 = 2AECDB0.1分钟1.0分钟0.7分钟0.5分钟0.2分钟例：假定某产品的制造可分解为5项基本作业,各作业所需时间和作业顺序如下图所示。计划每天生产480件，每天工作8小时（480分钟），试进行装配线平衡。1.计算节拍

17、 r = 1.0（分/件）Smin= ti r= 2.5/1.0 = 2.5 =33.组织工作地： 目视法31.02.5L=31.0100%4.计算工作地的时间损失系数L=16.7%2.计算Smin 例：某装配线一天工作8小时，每天装配400件产品，利用下列资料，完成下列各项任务：（1）画出作业先后顺序图；（2）求该装配线节拍；（3）计算最少工作地数； （4）进行装配线平衡。作业紧后作业作业时间（分钟）AB0.2BE0.2CD0.8DF0.6EF0.3FG1.0GH0.4H-0.3合计3.8解：（1）画作业先后顺序图= 3.8/1.2 = 3.17 =4（4）组织工作地。（5）计算工作地的时间

18、损失系数L41.23.8L=41.2100%=20.8%（3）计算Smin （2）计算节拍 r = 480/400=1.2（分/件）BGDFE0.30.21.00.4CAH0.20.80.60.3Smin= ti r作业时间(秒)描述紧前作业A45安装后轴支架，拧紧四个螺母/B11插入后轴AC9拧紧后轴支架螺栓BD50安装前轴，用手拧紧四个螺母/E15拧紧前轴螺栓DF12安装1#后车轮，拧紧轮轴盖CG12安装2#后车轮，拧紧轮轴盖CH12安装1#前车轮，拧紧轮轴盖EI12安装2#前车轮，拧紧轮轴盖EJ8安装前轴上的车把手，拧紧螺栓和螺钉F、G、H、IK9上紧全部螺栓和螺钉J（4）组织工作地。规

19、则1：优先安排后续作业数量多的作业规则2：优先安排作业时间最长的作业（工步）工作站作业作业时间后续作业数量剩余时间可安排后续作业后续作业数最多的作业时间最长的作业1A4565.4/2D5050.4/3B11539.4C,EC,EEE15424.4C,H,ICC9415.4F,G,H,IF,G,H,IF,G,H,IF1223.4/4G12238.4H,IH,IH,IH12226.4II12214.4JJ816.4/5K9041.4/（5）装配流水线负荷率=195/(550.4)=77.4% 进行流水线的平面布置设计时应遵循这样一些原则：有利于工人操作方便；在制品运动路线最短；有利于流水线之间的自

20、然衔接；有利于生产面积的充分利用。 流水线的形状，一般有直线形、直角形、U形、山字形、S形以及环形，每种形状的流水线在工作地的布置上，又有单列与双列之分。三、流水线的平面布置设计 123456工作地传送带10864297531工作地传送带工作地12468103579传送带流水线示意图 单列直线型流水线，多在工序数少、每道工序的工作地也少的条件下采用。这种平面布置的主要优点是：安装和拆卸设备方便；容易供应毛坯、容易取下成品；容易清除残料、切屑；工作地同流水线的配合比较简单。 当工序与工作地的数量较多而空间的长度不够大时，可采用双列直线排列，当工序或工作地更多时，可采用直角形、U形以及S形布置。山

21、字型布置通常用于零件加工与部件装配相结合的情况。环形布置多采用于工序循环的情况下。 流水线内工作地的排列，首先应符合工艺路线，其次当每道工序的工作地为两个或两个以上时，就应当考虑同类工作地排列方法的问题。如果有两个、四个同类工作地时，一般将它们分别列在在制品运输路线的两侧；如果有三个同类工作地时，可考虑采用三角形排列。当几台设备由一名工人看管时，应考虑工人作业的方便和巡回路线最短的问题。 流水线的位置以及流水线之间的衔接，应根据加工、部装和总装的系统图所要求的顺序安排，尽可能使零件加工的完结处，恰好是部件装配的开始处，而部件装配的完结处正是该部件进入总装的开始处，从而使所有流水线布置符合产品生

22、产过程的总流向。 物料流缺点：操作者相互分开，没有机会相互交流工作优点：操作者可以交换工作，可以增加或减少操作人数。操作者经过训练可以自动平衡不同的生产速度。物料流流水线布置形式优缺点：缺点：操作者被包围起来，没有机会通过第三个操作者来提高产量。优点：操作者可以互相帮助，可以通过第三个操作者来提高产量物料缺点：直线型生产线很难平衡优点：5个操作者可以减为4个四、编制流水线标准计划图表 由于流水线的每个工作地都是按一定的节拍重复完成规定的工序，所以有可能为流水线制订标准计划指示图表。流水线标准计划指示图表将反映流水线各项期量标准，工作制度和工作程序。 流水线作业指示图表是根据已确定的流水线节拍和工序时间定额，在科学计算的基础上编制的。由于工序同期化程度不同，流水线的连续程度也不同，故流水线有连续流水线作业指示图表和间断流水线作业指示图表之分。流水线特点一班共计小 时装配简单产品装配复杂产品机械加工（使用耐用期长的工具）焊接、热处理