张群生产与运作管理06-Chapt06流水生产线的组织

1、生产与运作管理第06章 流水生产线组织第一节 流水生产线的基本特征和形式 现代流水生产方式起源于福特制。亨利福特(Henry Ford)是美国福特汽车公司的创始人，他于上世纪20年代创立了汽车工业的流水生产线，由此揭开了现代化流水生产的序幕，引起了制造业的一个根本变革。福特制的主要内容可以概括为以下两个方面。 1）提出了3S化：即标准化（Stardadization）、简单化（simplification）、专门化（Specification）； 2)创造了流水作业的生产方法，建立了传送带式地流水生产线。 现在，流水生产线不仅用于产品装配和零件的机械加工，而且在铸造、锻造、热处理、电镀、焊接、

2、油漆以及包装等方面，也都得到了广泛的应用。 流水生产线开始出现时，采取的是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。 流水生产的组织大大提高了工作地专业化水平，使各工序采用高效率的专用设备和工艺装备成为可能，进而同机械化运输装置、电气控制装置相结合，很自然地向自动化发展。 特别是计算机和自控技术的发展，极大地促进了生产过程的自动化，如各种类型的自动生产线，而且还出现了自动化的车间和工厂。1.生产流水线的 定义： 按照产品（零部件）生产的工艺顺序排列工作地，使产品（零部件）按照一定的速度，连续和有节奏地经过各个工作地依次加工，直到生产出成品。 2. 基本特征：工作地专业化

3、程度高：在流水生产线上固定地生产一种或少数几种制品，每个工作地固定完成一道或几道工序;工艺过程是封闭的，工作地（设备）按工艺顺序排列，劳动对象在工序间做单向移动；产品按 一定的速度、顺序有节奏地通过各工作地；4）每道工序的工作地（设备）数量与各该道工序的单件加工时间比值相一致；即如流水线上各道工序地工作地（设备）数分别为s1，s2,si，sm；各工序地工时定额为t1，t2ti， tm，流水生产线生产节拍为r，则：5) 产品如同流水般从一个工序转到下一个工序，消除或最大限度地减少了产品耽搁时间和机床设备加工的间断时间，生产过程具有高度的连续性。4二、对流水生产线的评价优 点生产过程较好地符合连续

4、性、平行性、均衡性和比例性要求。 生产过程的连续性、平行性、比例性以及均衡性是衡量一个企业生产过程组织先进性、合理性的主要标志。也是合理组织生产过程所追求的目标。 生产过程的连续性：是指产品生产过程的各个阶段、各个工序的活动是衔接的，加工对象在整个生产过程中始终是处于运动状态，很少或没有停顿等等待现象。保持生产过程的连续性可以缩短生产周期、加速流动资金的周转。 生产过程的平行性：是指产品在生产过程的各个阶段、各个工序平行交叉作业。提高生产过程的平行性可以缩短整个产品或整批产品的生产周期。生产过程的均衡性（节奏性）：是指产品在加工过程中，从投料到最后完工，在相等地时间间隔内生产的产品数量大致相等

5、或递增，设备和生产工人经常保持均匀负荷，均衡地完成生产任务。均衡生产有利于建立正常的生产秩序，加强技术管理和质量管理，贯彻工艺规程和劳动纪律，改善劳动组织，创造良好地工作环境，促进产品质量的提高。生产过程的比例性：是指生产过程各个工艺阶段之间、工序之间的生产能力要保持适当的比例，使其与所承担的生产任务所需求的能力相匹配。加工任何一种产品由于其加工劳动量的构成不同，对生产过程各环节的生产能力有特定的要求。所以要求企业实际拥有的生产能力要保持一定比例性，以与加工产品所需求地生产能力相匹配。如果生产过程的比例性不符合要求，那么企业生产能力可能达到的水平将取决于生产过程中生产能力最低的那个环节，通常称

6、之为瓶颈环节，其它环节的生产能力则有剩余而得不到充分利用。保持生产过程的比例性，有利于企业生产顺利进行，使企业的设备、生产面积、人力和资金得到充分的利用。 2 ） 生产率较高 3） 缩短生产周期，减少在制品的占用量和运输工作量，加速 资金周转 4） 简化生产管理工作缺 点1) 柔性差：由于设备高度专用化，因此对产品的变化缺乏适应力；2) 一旦在某处发生设备故障，就有可能导致全线停车，带来巨大的经济损失； 3) 工人工作单调、紧张、易疲劳，不利于提高工人生产技术水平。三、 流水生产线的形式1) 按生产对象是否移动分： 固定流水线：指生产对象固定，工人携带工具顺序的对生产对 象进行加工，例如机床等

7、重型机器的装配，船舶 的装配、大型部件的焊接加工 移动流水线：指工人、设备和工具的位置固定，生产对象顺序 经过各道工序的工作地（设备）进行加工或装配， 例如汽车、电视机等的装配。2)按流水线上生产品种数量的多少分： 单一品种流水线（不变流水线 ）:只固定地生产一种产品或零件 多品种流水线：固定生产两种或两种以上结构上、工艺上相 似的产品或零件 在多品种流水生产线条件下，由于加工的产品或零件有多种，因此，它们在生产中就存在一个轮换方式的问题。按轮换方式的不同，多品种流水生产线可分为可变流水生产线和混和（成组）流水生产线。 多品种流水线可变流水生产线：是轮换地、分批地生产固定在流水生产线上 的几个

8、对象。在可变流水线上生产的对象， 虽然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。当变换 对象时，要相应地调整设备和工艺装备。 ABC图 6-1（a）可变流水生产线多品种流水线混和流水线: 是指在同一时间内混和连续的生产多个对象。 它也固定生产几种对象，但不是轮番成批地生产， 而是按照成组加工工艺规程和使用专门的成组加 工设备即工艺装备，成组地生产，因此可以同时 或顺序地进行生产，更换生产对象时也基本上不 需要重新调整设备和工艺装备 。ABCABCABC图 6-1（b）混和流水生产线3) 按生产的连续程度分类： 连续流水生产线 ：指生产对象在一道工序上加工完毕后， 立即

9、转到下一道工序上继续加工，中间 没有停放等待时间。 间断流水生产线：生产对象在完成一道工序或几道工序 后，在下道工序开始前，存在停放等待 时间，使生产过程有一定程度的中断。 连续流水线通常应用于大量生产中，是一种较为完善的流水线形式。组织连续流水线的条件是所有工序的加工时间等于流水线的节拍或其整倍数。 产生间断的原因，主要是由于流水生产线上各道工序的加工时间不相等或不成倍比关系。4) 按维持生产节奏的方式可以分为：强制节拍流水线：是准确地按照既定节拍出产产品的流水线，这 种流水线对设备、工艺和工人的操作有严格要求， 并采用机械化的运输装置，严格地按时传送生产 对象，保持强制节拍的实现。自由节拍

10、流水线：不严格要求按节拍出产产品，生产节拍要靠工 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：其特点是各个工序的单件工时与流水线的节拍 相差大，如按节拍组织生产，就会使设备和工人 处在时断时续的工作状态。 为了充分利用人力和 设备，工作地可以在一段时间内连续地进行生产， 各个工作地经过不同的时间到达相同的产量。 因此，可以确定一个合理的时间间隔来组织各工 作地的连续生产。这个规定的时间间隔就是粗略 节拍。 5) 按流水线的机械化程度分类：手工流水线：多用于机器或仪器或仪表的装配； 机械化流水线：应用最为广泛；自动

11、化生产线：是流水线的高级形式，因投资大，应用受到一定 的限制。 6) 按运输设备种类可以分为：无专用运输设备的流水生产线：在该流水生产线上，加工对象 或由工人自己用手传送给下一个工作地，或采用普通运输工具运送。非机动专用设备的流水生产线：在该流水生产线上，加工对象主要靠本身的重力来运输，一般采用的运输设备有斜面滑道、 滚道等。机械化运输设备的流水生产线：在该生产线上，通常采用传送带、循环悬吊运送器等。 传送带按照工作方式，可以分为分配式和工作式两种：分配式传送带：采用该传送带时，各工作地是排列在传送带的一边或两边，传送带传送加工对象经过各工作地时，工人就从传送带上取下加工对象，在工作地上加工，

12、加工完毕后，再送回传送带上。图 6-2（a）分配式传送带传送带工作地加工对象运动路线工作式传送带：采用该传送带时，不必从传送带上取下制品，工人在传送带两旁或者一旁，对传送带上的 加工对象进行加工。传送带工人工人加工对象运动路线图 6-2（b）工作式传送带流水线生产固定流水线单一品种流水线分配式不变流水线连续流水线无专用设备强制节拍流水线自动化流水线可变流水线移动流水线多品种流水线工作式混合流水线间断流水线机械化设备粗略节拍流水线手工流水线无动力专用设备机械化流水线以上流水生产线的分类可归纳为图6-3所示。自由节拍流水线18四、组织流水生产线的条件1）产品的结构和工艺应相对稳定。在产品结构方面，

13、应有良好的工艺性和互换性，以保证加工时间的稳定。在工艺方面，要求工艺规程能稳定地保证产品质量，采用先进的经济合理的工艺方法、设备和工具。产品地结构和工艺的先进性是稳定性的前提。产品的结构和工艺落后，很快被淘汰，所组成的流水生产线也会随之淘汰，造成浪费。2）产品要有足够大的产量以保证流水生产线各工作地有充分的负荷。一般来说，组织流水生产线时的产量应该是：其中，Q 为年产量（件/年）或计划期产量；为多数工作地一年（计划期）内有效工作时间（分/年），t 为多数工序的工时定额（分/年）。3)产品加工的各工序能细分或合并，各工序的时间定额应与流水生产线节拍相等或成倍数关系，即工序同期化。工序同期化是保证

14、连续生产，充分利用设备和人力的必要条件。20第二节 流水生产线的组织设计一、单一品种流水线的组织设计二、 多品种流水线的组织设计流水生产线的设计包括技术设计和组织设计两个方面。 第二节 流水生产线的组织设计流水线的技术设计:是指工艺路线、工艺规程的制定、专用设备的设计、设备改装设计、专用工夹具设计、运输传送装置的设计等。通常可称为为流水线的“硬件”设计。流水线的组织设计：是指流水线的节拍的确定、设备需要量和负荷系数的计算、工序同期化、工人配备、加工对象运输传送方式的设计、流水生产线的平面布置、流水生产线的工作制度和标准计划图标的制定等，也称为流水线的“软件”设计。 流水生产线的技术设计和组织设

15、计的关系是十分密切的。组织设计是进行技术设计的前提和根据，技术设计应当保证组织设计的每一个项目的实现。这里，我们主要研究流水生产线的组织设计。一、单一品种流水线的组织设计具体步骤：1）根据作业内容确定产品装配网络图2）确定流水生产线的节拍3）确定需要的工作地数4) 进行流水线平衡5）确定各工序的设备数6）配备工人7）选择传送装置8）确定流水生产线的平面布置确定流水生产线的节拍定义：指流水生产线上连续出产两个相同制品的时 间间隔。 生产节拍 r = 工作时间/计划产量 节拍是流水生产线最重要的工作参数，是设计流水生产线的基础。它表明流水线生产速度的快慢或生产率的高低。 25例题1：某轿车厂200

16、5年计划生产轿车40万辆，若一年按250个工作日计，单班制生产，每班8小时。 问：该厂轿车生产的节拍是多少？解： 单班制的生产节拍为： R=工作时间/计划产量 = 250*8*60/400000=0.3(分/辆) 如果该厂是两班制生产，则该厂轿车生产节拍为： R=250*8*2*60/400000=0.6(分/辆) 如果该厂是三班制生产，每班吃饭时间为40分钟，则该厂轿车生产的节拍为： R=250*（24*6040*3）/400000 = 0.825(分/辆) 习题1：生产计划中规定变速齿轮的日产量 为56件，日工作8小时，时间利用系 数为0.95，废品率为2%，求该齿轮 的平均节拍？确定需要

17、的工作地数流水线平衡问题定义：根据流水线节拍的要求，采取各种技术的、组织的措施来调整各工作地的单件作业时间，使产品生产顺利进行而且流水生产线上的工作地数尽量地少。28流水生产线平衡组织原则：不违反作业先后顺序各地工作地的单件作业时间不大于生产节拍使工作地数尽可能少先分配后续作业数多的作业先分配后续作业时间长的作业进行流水线平衡最规范和最有效的方法是分支定界法。对于简单的产品结构，也可以使用表上作业的方法解决。表上作业法：给第一个工作地分配作业；在第i个工作地被分配后，计算在这种分配方案下整个流水线最少需要多少工作地数： Sik = i + (T-Tik)/r例2 HP大型商用复印机要在一个传送

18、带上组装，每天生产40台，每天的生产时间为480分钟，表6-1列出了复印机的装配步骤及时间。用后续作业最多原则对工作地进行组织，达到生产线平衡的目的。A10B11D4C5F3G7I3E12H11图6-4 复印机的装配作业流程图表6-1 复印机的装配步骤和时间任务生产时间紧前任务A10-B11AC5BD4BE12AF3C,DG7FH11EI3G,H解：（1）画出装配流程图，如图6-4所示。(2) 确定节拍(3) 计算所需工作地的最小数目31(4)组织工作地 首先，按照后续作业数量的多少对作业进行排序，如表6-2所示；表6-2 复印机各装配作业后续作业数量作业后续作业数量A8B5C或D3作业后续作

19、业数量G或H1I0E2F2 从工作地1开始，作业A没有前项作业，后续作业数量最多为8个，所以将作业A分配给工作地1，同时计算该工作地的剩余可用时间 ，即12-102；所以工作地1仅包括任务A；其次，给工作站安排作业下一作业B，其前项任务为A 已分配完毕，其后续作业数量为5个，其作业时间为11，所以将任务B分配给工作地2；并计算工作地2的剩余可用时间，即为12-111； 因此工作地2也仅由任务B 构成；作业C后续作业数量为5，前项作业B已分配完毕，所以将C分配给工作地3，因为C的作业时间为5，所以该工作地的剩余可用时间12-57； 作业D后续作业数量为4，前项作业B已分配完毕，其作业时间为4，小

20、于工作地3的剩余可用时间12-57； 所以可将作业D分配给工作地4；此时工作地3的剩余工作时间为7-43作业E，其前项任务为A，已分配完毕，作业时间为12，恰等于节拍，所以自成一个工作地即工作地4； 作业F，其前项任务为C和D，均分配给工作地3，F的作业时间为3,等于工作地3的剩余可用时间3，所以将作业F也分配给工作地3，此时工作地3的剩余可用时间为3-30；所以工作地3的作业分配完毕，即由作业C、D和F组成；作业G，其前项任务为F, 已分配完毕，所以将作业G分配给工作地6，作业G的作业时间为7，所以工作地6的剩余可用时间为12-75;作业H，其前项任务为E, 已分配完毕，作业H的作业时间为1

21、1，接近于节拍，所以可自成一个工作地，即工作地5，其剩余可用时间为12-111;作业I，其前项任务为G, 已分配给工作地6，作业I的作业时间为3，小于工作地6的剩余工作可用时间5，所以将作业I应分配给工作地6，此时，该工作地的剩余可用时间为5-32; 至此，所有的作业都分配完毕。具体的作业安排如图6-5和 表6-3所示.A10工作地1B11工作地2工作地3D4C5F3E12工作地4H11工作地5G7I3工作地6图6-5 复印机各工作站作业安排图4) 计算工作地效率图6-3 复印机各工作站作业安排表工作地顺序号作业工作地作业时间工作地空闲时间1A1022B1113C,D,F1204E1205H1

22、116G,I102或36计算设备（工作地）数量ti第i道工序的单件加工时间；R-生产节拍Si第i道工序所需设备数。 如果计算出的设备需要量不是整数，则采用的设备数Sei应取接近于（大于）计算数Si的整数，即计算设备负荷系数 设备负荷系数是表明设备的利用程度的指标第i道工序的设备负荷系数工序数为m的流水生产线的总设备负荷系 数 为设备负荷系数决定了流水生产线的连续程度。，宜组织自由节拍流水生产线，宜组织强制节拍流水生产线 设计原则：有利于工人操作方便；在制品运输路线最短； 生产面积的充分利用；同时要考虑流水线之 间的相互衔接；确定流水线的平面布置流水线形状 (a)(b)(c)(d)(e)(f)图

23、6-8 流水线的形状特征： 成批轮番生产多种产品，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，但在计划期的各段时间内只生产一种制品。1. 可变流水生产线的设计(1) 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： 选择产量大、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。 假设A为代表产品，则：换算后的总产

24、量为 N = NA + 1 NB + 2 NC 其中： 1 = TB / TA 2 = TC / TA 则各零件的节拍为： rA = T效 / N rB = rA 1 rC = rA 2代表产品法：按各产品劳动量比重分配有效工作时间，然后据以计算各产品的节拍。 设各产品总劳动量为Q，劳动量比重分别为ABC 则：A= NATA/N B=NBTB/N C=NCTC/N 其中： N=NATA + NBTB + NCTC 各产品节拍分别为： rA =A T效 / NA rB =B T效 / NB rC =C T效 / NC劳动量比重法 (2)计算设备需要量分别按不同制品计算各工序设备需要量 SAi =

25、 TAi /rA； SAei=SAi 同理可算出: SBei 与 Scei按工序同期化要求： SAei= SBei =Scei设备负荷系数的计算与单一品种方法相同例 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分别为40、32、28分钟。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。解法一：代表产品法：解： 选A为代表产品，用A表示总产量： N = 2000+187532/40+185728/40 =2000+1500+1300=4800(件)各产品节拍: rA = T效 / N=24000/4800=5(分/件) rB = rA 1=5 32/40=4(分/件) rC = rA 2= 528/40=3.5(分/件)解法二、劳动量比重法A、B、C劳动量比重分别为:200040200040+187532+185728=41.67%=31.25%=27.08%200040+187532+185728200040+187532+185728187532185728rA =A T效/NA =2400041.67%/2000=5(分/件)rB =B T效/NB =24000 31.25%/1875=4 (分/件)rC =C T效