生产线平衡与改善培训课程

IE工业工程

-----生产线平衡

2023/1/92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2023/1/93一、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2023/1/94一、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：⑴加快产品流动,减少生产周期。⑵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）。⑶减少工序在制品，真正实现“一个流”。⑷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。⑸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。2023/1/95一、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(DecimalMinute)2023/1/96二、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2023/1/97二、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2023/1/98二、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2023/1/99二、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2023/1/910三、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2023/1/911三、流水生产产线平衡的设设计方法●进行产品和零零件的分类●改进产品和零零件的结构，，使之适合流流水生产●审查和修改工工艺规程●收集整理设计计工作所需要要的资料2、流水线线平衡设计的的准备工作2023/1/912三、流水生产产线平衡的设设计方法①确定流水生产产的节拍当流水线的运运输批量等于于1的情况下，节节拍按下式计计算：式中C——流水线节拍；；Fe——计划期有效工工作时间；N——计划期应完成成的产量。3、单品种种流水线平衡衡方法2023/1/913三、流水生产产线平衡的设设计方法若按批运输时时，则流水线线节拍为式中Q——运输批量。①确定流水生产产的节拍3、单品种种流水线平衡衡方法

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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2023/1/914三、流水生产产线平衡的设设计方法●案例：生产线线平衡分析案案例(直流式流程序序为例)设某一产品从从原料到成品品，需经过A、B、C、D四个工序，其其基本标准工工时（秒/个）及相关生生产效率、良良率、投入机机台/人员数分别见见表1-1：可以求各工序序每小时产量量为：A工序每小时产产量=（3600秒÷6.90）×90%×95%×1=470.87个B工序每小时产产量=（3600秒÷5.1）×80%×99.5%××1=470.87个C工序每小时产产量=（3600秒÷34.40）×100%××99.9%×2=209.09个D工序每小时产产量=（3600秒÷30.40）×100%××99.5%×2=238.8个。3、单品种种流水线平衡衡方法2023/1/915三、流水生产产线平衡的设设计方法●案例：生产线线平衡分析案案例3、单品种种流水线平衡衡方法2023/1/916三、流水生产产线平衡的设设计方法●案例：生产线线平衡分析案案例由表一可知A、B、C、D四个工序每小小时产量处于于不平衡的状状态，整体生生产线的产量量受限于C工序，每小时时只能产出209.09个，其他的工工序的产出高高于209.09个，只会堆积积在生产线上上而造成半成成品库存积压压，而D工序更将因为为C工序的产量，，而形成时间间的等候。比较B、C两个工作站，，将可发现B工作站的产能能为C工作站的2.69倍，B、C两个工作站将将积压大量的的半成品。若若以传统追求求各工作站提提升效率的方方式进行管理理，B工作站的效率率提升，只会会恶化B、C站的半半成品品积压压的浪浪费，，而无无助于于整体体产量量的提提高（（假设设B工作站站经训训练生生产效效率达达100%，则B工作站站每小小时产产量将将达702.35个，，产产量量为为C工作作站站的的3.36倍））。。生产产线线通通过过多多道道工工序序完完成成成成品品，，追追求求效效率率的的方方向向应应以以整整体体的的生生产产效效率率，，也也就就是是以以最最终终成成品品数数量量和和配配置置的的资资源源（（人人员员、、设设备备））的的多多少少来来衡衡量量3、单品种种流水线平衡衡方法2023/1/917三、流水生产产线平衡的设设计方法●木桶理论与项项链理论3M（浪费、负荷荷过重、不平平衡）浪费：搬运的的浪费、不良良品浪费、动动作浪费、在在库浪费、加加工过度的浪浪费、等待的的浪费、过量量生产的浪费费负荷过重：机机器负荷过重重可能导致故故障，人员负负荷过重可能能导致安全、、效率和质量量问题。不平衡：导致致浪费和负荷荷过重等.3、单品种种流水线平衡衡方法2023/1/918三、流水生产产线平衡的设设计方法②平衡图分析产能平衡图是是以目视的方方式对单一产产品于各工序序所需的时间间进行图示分分析。由于平平衡图可以识识别瓶颈工序序的可能发生生工序，并以以动作分析进进行平衡。通通常情况下，，运用平衡图图主要对产品品于各工序加加工所需时间间进行分析。。案例2-1平衡图分析案案例假设某一产品品需经四道加加工工序A、B、C、D，其加工所需需时间（标准准工时）分别别见表2-1所列工序产量量表。3、单品种种流水线平衡衡方法2023/1/919三、流水生产线平衡的设计方法②平衡图分析2023/1/920三、流水生产线平衡的设计方法②平衡图分析---改善案例:2023/1/921三、流水生产线平衡的设计方法③生产线平衡率的计算算:衡量生产线平平衡的好坏，，可以用生产产线平衡率或或平衡损失率率来进行定量量衡量。在计算生产线线平衡率或平平衡损失率前前，必须先设设定计算的时时间基准，即即生产周期。。如案例2-1，可以发现决决定生产线的的作业时间周周期的工序时时间是最长工工序的时间（（PitchTime）,也就是说PitchTime(节拍时间)等于周期时间间(Ct)（注：在完成成各工序后，，每隔PitchTime完成一个或批批产品）另外一种计算算方法同样可可以得到CycleTime，即由以每小小时平均成品品产量，求得得一个产品的的Ct2023/1/922三、流水生产线平衡的设计方法③生产线平衡率的计算算:Ct=瓶颈工序单位位产品产出时时间生产线的平衡衡率计算公式式如下：生产线平衡率率=实际作业所需需时间总和÷作业时间总和和=∑Ti÷÷（Ct×N）Ti—各作业资源加加工时间N—作业资源数总总和若以平衡图与与生产线平衡衡率做比较，，平衡率等于于图中白色部部分的面积（（加工时间））除以平衡图图的全部面积积（作业时间间总和）2023/1/923三、流水生产线平衡的设计方法③生产线平衡率的计算算:以案例2-2进行计算，对对C工序增加作业业资源数作为为改善，将有有助于生产平平衡率由64.17%提高至77%，产能从30分钟生产一个个成品，提高高到20分钟生产一个个产品，产能能提高50%2023/1/924三、流水生产线平衡的设计方法③生产线平衡率的计算算:若对C工序进行动作作分析研究，，将部分工作作分配给闲置置的B、D两工序，则将将有助于一产产平衡率由64.17%提高至96.25%。产能比30分钟生产一一个成品，，提高到20分钟生产一一个成品，，产能提高高50%.2023/1/925三、流水生产线平衡的设计方法③生产线平衡率的计计算:若评估上述述两方案，，对瓶颈工工序C进行动作分分析的生产产线平衡改改善方案较较增加作业业资源的生生产线平衡衡改善方案案的效果为为佳（无须须增加一个个工位）2023/1/926三、流水生产线平衡的设计方法④生产线平衡损失率率的计算:生产线平衡衡损失率计计算公式如如下：平衡损失率率=（非加工时时间总和））÷作业时间总总和=∑LTi÷（生产节拍拍×N）=1-生产线平衡衡率LTi---各作业资源源非加工时时间；N—作业资源数数总和。若以平衡图图与生产线线平衡损失失率做比较较，平衡损损失率等于于平衡图中中阴影部分分面积（非非加工时间间）除以平平衡图的全全部面积（（作业时间间总和）2023/1/927三、流水生产线平衡的设计方法④生产线平衡损失率率的计算:2023/1/928四、生产线线平衡的改改善方法与与原则1、平衡率改善善的基本原原则:是通过提高高作业资源源的产出、、调整工序序的作业内内容，使各各工序作业业时间达到到平衡。实实施时可采采用以下方方法:对瓶颈工序序进行作业业改善。作作业改善的的方法包括括对于良率率的提升、、效率的提提高和设备备的开动率率的提高（（设备开动动率指实际际设备开动动时间与可可开动（负荷荷））时时间间之之比比，，计计算算如如下下：：设设备备开开动动率率=实际际设设备备开开动动时时间间÷设备备负负荷荷时时间间））凭借借增增加加瓶瓶颈颈工工序序的的作作业业资资源源数数，，提提高高平平衡衡率率。。分解解瓶瓶颈颈工工序序的的作作业业内内容容，，并并分分提提给给其其它它工工序序。。减少少非非瓶瓶颈颈工工序序的的作作业业资资源源数数，，以以提提高高平平衡衡率率；；合并并相相关关工工序序，，重重新新排排布布生生产产工工序序。。相相对对来来讲讲，，在在作作业业内内容容相相对对较较多多的的情情况况下下容容易易平平衡衡。。在在精精益益生生产产中中，，可可凭凭借借U形布布局局的的多多能能工工轻轻易易达达到到目目的的。。分解解作作业业时时间间较较短短的的工工序序，，把把该该工工序序排排到到其其它它工工序序中中去去。。2023/1/929四、、生生产产线线平平衡衡的的改改善善方方法法与与原原则则2、平衡衡率率改改善善的的图图示示。2023/1/930四、、生生产产线线平平衡衡的的改改善善方方法法与与原原则则2、平衡衡率率改改善善的的图图示示。2023/1/931四、、生生产产线线平平衡衡的的改改善善方方法法与与原原则则2、平衡衡率率改改善善的的图图示示。2023/1/932五、生产线平衡的其它案例①计算算最最少少工工作作地地数数=各工工序序作作业业时时间间÷除以以节节拍拍在给给定定了了节节拍拍时时间间后后，，最最少少工工作作地地数数应应为为：：式中中的的[]符号号表表示示大大于于或或等等于于W/C的最最小小整整数数。。W表示示制制造造单单位位产产品品所所需需全全部部作作业业元元素素加加工工时时间间总总和和。。流水水线线的的最最少少工工作作地地数数可可以以作作为为衡衡量量流流水水线线利利用用程程度度的的一一个个标标准准，，用用来来检检查查工工作作地地任任务务分分工工组组织织的的合合理理性性。。1、单单品品种种流流水水线线平平衡衡方方法法2023/1/933五、生产线平衡的其它案例例：：一一条条组组装装线线（（其其生生产产活活动动见见下下表表））的的总总装装配配时时间间为为66分钟钟。。工工厂厂确确定定每每天天的的工工作作时时间间为为480分钟钟，，出出产产量量为为40。试试画画出出顺顺序序图图并并找找出出工工序序的的最最小小数数目目。。然然后后安安排排工工序序以以平平衡衡组组装装线线。。这这条条组组装装线线的的平平衡衡效效率率是是多多少少？？任务生产时间（分钟）前项任务A10—B11AC5BD4BE12AF3C、DG7EH11EI3G、H总时间662023/1/934五、生产线平衡的其它案例解：ADCEBIHGF工序11051211337114工序3工序2工序4工序5工序62023/1/935五、生产线平衡的其它案例阶位法法的工工作步步骤如如下①作作图表表示装装配工工艺过过程中中各作作业元元素的的先后后关系系，并并标明明每项项作业业元素素的时时间。。②从从作业业元素素先后后关系系图找找出每每项作作业元元素的的后续续作业业元素素，计计算它它们的的时间间总和和，即即每项项作业业元素素的阶阶位值值。③按按阶位位值的的大小小，由由大到到小，，将作作业元元素排排队，，制成成作业业元素素阶位位表。。④从阶阶位值最最高的作作业元素素开始，，向工作作地分配配作业要要素。每每分配一一项作业业元素，，计算一一次在节节拍时间间内的剩剩余时间间。若剩剩余时间间足够安安排另一一项作业业元素，，从阶位位表中找找出阶位位值次高高的作业业元素分分给该工工作地。。若剩余余时间不不够安排排其它作作业元素素，就向向下一个个工作地地分配，，直到全全部作业业要素都都被安排排入工作作地为止止。装配流水水线平衡衡的方法法很多，，这里介介绍一种种简便而而又能取取得满意意效果的的方法——阶位法。2023/1/936五、生产线平衡的其它案例②流水线线平衡的的评价与与再平衡衡用下面的的公式计计算流水水线负荷荷率，以以评价流流水线平平衡后的的效率：：式中E───流水线负负荷率S───采取平衡衡措施后后的流水水线工作作地数。。1、单单品种流流水线平平衡方法法2023/1/937五、生产线平衡的其它案例2、多多品种流流水线生生产的平平衡设计计①多品种流流水生产产的基本本形式一种是可可变流水水线，又又称转换换流水线线。它的的基本特特征是，，在一条条流水线线上轮番番生产几几种产品品。另一种是是混合流流水线。。是指在在同一时时间内，，在同一一条流水水线上按按固定顺顺序混合合地生产产多种品品种产品品。2023/1/938五、生产线平衡的其它案例2、多多品种流流水线生生产的平平衡设计计②多品种流流水线主主生产节节拍的确确定可变流水水线节拍拍的确定定混合流水水线节拍拍的确定定2023/1/939五、生产线平衡的其它案例2、多多品种流流水线生生产的平平衡设计计可变流水水线节拍拍的确定定●代表产品品换算法法就是在生生产的产产品中，，选择一一种产量量大、劳劳动量大大、工艺艺过程比比较复杂杂的产品品作为代代表产品品，然后后将其它它产品按按劳动量量比例关关系换算算成代表表产品的的产量，，按换算算后的代代表产品品的总产产量计算算每种产产品的节节拍。2023/1/940五、生产线平衡的其它案例2、多多品种流流水线生生产的平平衡设计计●劳动量比比例分配配法此法是将将计划期期有效工工作时间间按各种种产品的的劳动量量比例进进行分配配，然后后根据产产品分得得的有效效工作时时间和产产量计算算生产节节拍。可变流水水线节拍拍的确定定2023/1/941五、生产线平衡的其它案例2、多多品种流流水线生生产的平平衡设计计混合流水水线的生生产组织织方式是是，在同同一时间间内多种种产品混混合编组组在一条条流水线线上进行行生产。。它具有如如下的特特点：按固定的的混合产产品组组组织生产产产品组在在各工作作地的作作业含量量时间与与流水线线节拍应应相等或或成倍比比关系生产中转转换品种种时，不不需要对对设备或或工艺装装备重新新调整③混合流水水线节拍拍的确定定2023/1/942五、生产线平衡的其它案例2、多多品种流流水线生生产的平平衡设计计③混合流水水线节拍拍的确定定●混混合流水水线的节节拍是按按产品组组计算的的。其计计算公式式为：式中----混合流水水线的平平均节拍拍；----计划期内内产品组组的产量量。2023/1/943五、生产线平衡的其它案例2、多多品种流流水线生生产的平平衡设计计③混合流水水线节拍拍的确定定●产产品品组产量量N组与产品品组的构构成及各各产品的的计划产产量有关关。它需需分别对对下面不不同情况况来加以以确定：：固定于流流水线上上生产的的产品产产量相等等。流水线上上生产的的若干种种产品的的计划期期产量成成较小的的整数比比(如1:2:3或2:3:4等)。2023/1/944五、生产线平衡的其它案例2、多多品种流流水线生生产的平平衡设计计编制综合合的作业业元素顺顺序图选择平衡衡工作地地作业量量的时间间周期计算作业业元素在在平衡周周期内的的作业时时间多品种流流水生产产线的平平衡式中:di——第i作业元素素的作业业时间Nj——产品j在周期内内的产量量δij——系数，产产品j含有作业业元素i时，δij=1，否则，，δij=0ti——第i作业元素素的单件件作业时时间2023/1/945五、生产线平衡的其它案例2、多多品种流流水线生生产的平平衡设计计例：某混合流流水线上上有A、B、C三种产品品，平均均日产量量分别为为40台、10台、30台，一个个工作日日一班，，不考虑虑停工时时间，各各产品作作业顺序序如图。。求混合合流水线线的节拍拍、Smin、综综合合作作业业顺顺序序图图，，并并进进行行混混合合流流水水线线的的平平衡衡。。解：：2023/1/946五、生产线平衡的其它案例2、多多品品种种流流水水线线生生产产的的平平衡衡设设计计⑤④⑥①⑦55431335441213141718⑤⑥①⑦4313544141718②4⑧⑨3431641511⑩5⑤⑥①⑦431354414171822③(1)A产品品FA=4+3+3+4+1+5+5+3+4+5=37（分分））(2)B产品品FB=4+4+3+4+1+4+3+3+4+5=35（分分））(3)C产品品FC=4+5+3+4+1+2+2+3+4+3+4+5=40（分分））产品品作作业业顺顺序序图图2023/1/947五、生产线平衡的其它案例5⑤④⑥①⑦5431335441213141718②4⑧⑨3431641511⑩522③产品品A、B、C的综综合合作作业业图图2023/1/948五、生产线平衡的其它案例将综综合合作作业业图图中中各各作作业业元元素素合合并并成成工工序序，，要要求求合合并并后后的的工工序序数数尽尽可可能能小小。。具具体体要要求求：：不违违反反作作业业先先后后顺顺序序必须须满满足足评价价平平衡衡结结果果。。混合合流流水水线线负负荷荷率率：：混合合流流水水线线在在计计划划期期内内的的工工作作时时间间损损失失：：进行行混混合合流流水水线线的的平平衡衡2023/1/949五、生产线平衡的其它案例混合合流流水水线线平平衡衡的的具具体体步步骤骤：：按作作业业先先后后次次序序将将综综合合作作业业顺顺序序图图划划分分成成区区间间。。5个作业业区区间间编制制作业业元元素素关关系系表表，明明确确哪哪些些作作业业元元素素的的先先后后次次序序是是可可变变的的进行行平衡衡分配配作作业业元元素素时时的的原原则则：：①①按按区区间间顺顺序序进进行行分分配配。。②②在在同同一一区区间间内内尽尽可可能能先先分分配配di值较大者。按按一日一班计计，使∑di≤≤480分钟，，尽可可能达达到工工作地地数目目最小小。③③在一一个区区间内内不易易继续续分配配时，，可用用能够够移动动的作作业元元素进进行调调整。。平衡结结果的的评价价工序的的进一一步合合并2023/1/950五、生产线平衡的其它案例5⑤④⑥①⑦5431335441213141718②4⑧⑨3431641511⑩522③ⅠⅡⅢ作业区间的划分ⅣⅤ2023/1/951五、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Ι①320②40③若移1516，可移至区间Ⅱ150510510Ⅱ④若移1213，可移至区间Ⅲ120⑤240⑥320⑦80⑧40⑨可移至区间Ⅲ30⑩若移1516，可移至区间Ⅲ6011若移16，可移至区间Ⅲ609501460Ⅲ12可移至区间Ⅳ20013可移至区间Ⅳ2001424015可移至区间Ⅳ12016可移至区间Ⅳ908502310Ⅳ173203202630Ⅴ1840040030302023/1/952五、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Ι①3203201Ι②40360Ι③150510移至区间Ⅱ360Ⅱ④120480Ι③150150Ⅱ⑤2403902Ⅱ⑩60450Ⅱ⑥320320Ⅱ⑦804003Ⅱ1160460Ⅱ⑧40404Ⅱ⑨3070Ⅲ12200270Ⅲ15120390Ⅲ132002005Ⅲ14240440Ⅲ1690906Ⅳ17320410Ⅴ1840040072023/1/953五、生产线平衡的其它案例平衡结结果评评价：：混合流流水线线在计计划期期内的的工作作时间间损失失：混合流流水线线负荷荷率：：2023/1/954五、生产线平衡的其它案例工序的的进一一步合合并现在有有7道工序序。由由于第第三道道与第第四道道工序序相互互没有有先后后关系系，说说明两两道工工序可可以同同时进进行，，即可可以合合并为为一个个工序序而设设两个个工位位，由由两个个工人人在同同一工工作地地上操操作。。因此此，该该混合合流水水线最最后可可并为为6道工序序7个工位位。进一步合并工序示意表工序号123456所分配的作业元素①②④③⑤⑩⑥⑦11⑧⑨12151314161718工位数112111工作顺序图[1][2][3][4][5][6][3´]2023/1/955五、生产线平衡的其它案例做好流流水线线平衡衡是混混合流流水线线设计计的一一个步步骤。。要在在生产产中真真正实实现均均衡化化，还还需做做好产产品混混合生生产的的计划划和组组织工工作。。应合合理搭搭配产产品品品种，，不但但保证证生产产按节节拍，，不间间断地地进行行，达达到产产量均均衡，，而且且还必必须保保证工工时和和品种种的均均衡。。这样样的一一种组组织生生产的的方法法称为为生产产的平平准化化。、多多品品种种流流水水生生产产的的平平衡衡设设计计混合合流流水水生生产产的的平平准准化化2023/1/956五、