《生产型企业车间管理教程》课件第三章 车间生产管理 第五节 - 流水线生产（补）

第三章车间生产管理1第五节流水线生产一、流水线概述所谓流水线生产是指劳动对象按规定的工艺路线、生产速度、连续不断地通过各个工作地，顺序进行加工，并出产产品(零件)的一种生产组织形式。历史上的流水线对生产管理发展起过很大的促进作用。23汽车装配流水线45㈠流水线生产的主要特点：

⑴工作地专业化程度高，每一工作地只固定完成一道或少数几道工序。⑵工作地按工艺顺序排列，劳动对象在工序间作单向移动。6⑶节奏性强，按规定的节拍生产产品。所谓节拍即是指流水线上前后两件产品之间间隔。⑷流水线上各工序之间生产能力是平衡的，成比例的。7

㈡组织流水线生产的条件

⑴产品结构和工艺相对稳定。上海通用汽车公司的流水线上只生产二个型号的汽车…

⑵制品要有足够大的产量，以保证流水线各项工作有充分的负荷。8⑶制品加工各工序能细分和合并，能达到工序同期化。工序同期化是指流水线上各工序的时间定额与其生产节拍相等或成倍数关系。若节拍为30秒，每个工作地作业时间均为30的倍数，如60秒=30×2（个工人）。若不是30的倍数，可进行工序细分和合并。嘉兴加西贝拉压缩机公司流水线的节拍为13秒。91．按流水线上生产对象的种类分⑴单一对象流水线。它只固定生产一种产品或零件，也叫不变流水线。⑵多对象流水线。固定生产几种结构上、工艺上相似的产品或零件。从劳动对象轮换方式看，多对象流水线又可分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。10可变流水线是成批轮番地生产固定在流水线上的几种加工对象；当变换生产对象时，流水线上的设备和工装需要进行调整。成组流水线是同时或者顺序地生产固定在流水线上的几种加工对象；变换生产对象时，不需要重新调整设备和工装。混合流水线是在同一时间内混合生产多个制品，但要遵循一定的投产顺序；变换品种时，基本上不需要重新调整设备和工装。11

2．按流水线连续程度分

⑴连续流水线。被加工的对象在这种流水线的每一工序都没有等候现象，生产是不停顿而连续进行的。⑵间断流水线。被加工的对象在这种流水线的个别工序中有间歇，不能连续移动。123．按流水线节奏性分

⑴强制节拍流水线；⑵自由节拍流水线；⑶粗略节拍流水线。此外，流水线的分类方法还很多种。例如，按生产对象移动方式分可分为固定流水线和移动流水线；按机械化程度分可分为手工流水线、机械化流水线和自动化流水线等等。

13二、流水线组织设计组织设计的内容有：确定流水线节拍、工序同期化；计算设备数量和设备负荷系数；确定工人数量、流水线平面布置；编制流水线标准计划图表等。这里仅介绍单一流水线组织设计。㈠确定流水线的节拍流水线的节拍是指流水线上顺序出产两件同样制品之间的时间间隔。节拍是流水线最重要的工作参数，它表明流水线的生产速度或生产效率的高低。

14节拍的计算公式如下：

r=Fe/N=F0

·η/N式中：r——流水线节拍（min／件）Fe——计划期有效工作时间（min）；N——计划期制品产量（件）；F0

——计划期制度工作时间(min)；η——时间有效利用系数。系数η主要考虑了设备检修、设备调整、更换工具的时间，以及工人班内休息时间、一般取0.9～0.96。产量N包括计划产量和预计废品量。15例：某产品流水线计划日产量为150件，采用两班制生产，每班有12分钟的休息时间，计划废品率为4%，计算其节拍。解：r=Fe/N=[8×2×60—

（12×2）]/150×（1+4%）=6（分）16㈡工序同期化工序同期化是通过各种技术组织措施来调整流水线各工序时间，使它们等于流水线节拍或与节拍成整数倍比关系。工序同期化是组织连续流水线的必要条件，工序同期化程度高，流水线设备负荷也高，有利于提高劳动生产率和缩短生产周期。17工序的分解和合并是实现工序同期化的基本方法。工序分解是将较大的工序划分为若干较小工序（或叫工步）；工序合并则是把若干有联系的小工序合并为较大的工序。18通过把大工序划小、小工序并大的办法来调整各道工序的加工时间，使其等于流水线节拍或与节拍成整数倍比关系。这种方法在手工操作为主的装配流水线上比较容易实现，而在以机器工作为主的流水线上则较难实现。19㈢计算设备需要量和设备负荷系数

流水线上各道工序的设备需要量可由下式计算：

Si=ti/r式中：Si——第i道工序理论推算所需设备台数（台）；ti——第i道工序的单件时间定额（min/件）。

20若计算结果Si不是整数，则应取比Si大的最小整数Sei作为实际采用的设备台数。显然Sei≥Si，二者比值K为：

K=Si/SeiK叫做某道工序上设备的负荷系数。工序数为m的流水线的总设备负荷系数Ka按下式计算：当K值在0.81--1时，可组织连续流水线；当Ka值在0.75--0.81时，可组织间断流水线。21㈣计算和合理配备工人

在以手工劳动和使用手工工具为主的流水线上，不需考虑后备工人，故整条流水线所需工人总数为各工序工人人数之和，其工人人数可由下式计算：

Pi=Sei

·g·Wi

式中：Pi

---第i道工序工人人数（人）；g----每日工作班次（班）；Wi——

每i道工序每一工作地同时工作人数（人／台·班）。22在以设备加工为主的流水线上，计算工人数量时，要考虑后备工人和工人的设备看管定额，其计算公式如下：式中：P--流水线操作工人总数（人）；

b----后备工人百分数；

fi——第i道工序每个工人的设备看管定额（台人）。23㈤确定流水线节拍的性质

和运输工具的选择

流水线采用什么样的节拍，主要根据工序同期化的程度和加工对象的重量、体积、精度、工艺性等特征。在连续流水线上，当工序同期化程度很高，工艺性良好，制品的重量、精度和其他条件要求容许严格地按节拍出产制品时，应采用强制节拍，否则就用自由节拍。在间断流水线上，采用自由节拍或粗略节拍。24流水线节拍的性质决定了流水线采用运输装置的种类。1．在强制节拍流水线---为了严格保证节拍的实现，采用三种类型的传送带，即分配式传送带、连续工作传送带和间歇式（脉冲式）工作传送带。⑴分配式传送带用于工序间传送加工对象时，允许各工序的工时有很小的波动，强制节拍用保险在制品来保证。它适用于产量较大的小型产品的生产。25⑵连续工作传送带严格按节拍所需要的速度运动，产品一般都在传送带上加工和装配。用于产量较大的大型产品的装配。⑶间歇式传送带也是严格按节拍所需要的速度运动，产品一般装在传送带上加工或装配。适用于工序时间较长，而产量不太大、精度要求较高的产品加工或装配。262．自由节拍的流水线----在自由节拍流水线由于工序同期化水平和连续性程度比较低，一般采用连续式运输带、滚道、平板运输车、滑道等运输工具，其共同特点是允许工序间储存一定数量的在制品，用以调节节拍的摆动。3．粗略节拍流水线----在粗略节拍流水线，由于生产连续性很差，故一般采用滚道、重力滑道、手推车、叉车、吊车等运输工具。27㈥流水线的平面布置

流水线的平面布置应保证零件的运输路线最短，有利于工人操作方便，流水线之间的紧密衔接以及生产面积的充分使用等。一般要考虑三个问题：流水线的形状；流水线内工作地的排列方法；各流水线的衔接。流水线的形状，一般有直线形、直角形、开口形、山字形、环形、蛇形等2829㈦编制流水线标准计划图表流水线标准计划图表，应反映流水线生产的期量标准、工作制度和工作程序，它是编制生产作业计划的依据。流水线标准计划图主要有两种：一种是连续流水线标准计划图表，它只规定整条流水线统一的工作时间和间断时间，比较简单；另一种是间断流水线标准计划图表，它需分工序规定每一工作地的工作时间与程序，比较复杂。30㈧计算流水线的经济效益建立一条流水线需要较多的资金，应当作为一个工业投资项目进行经济的评价。建立一条流水线需要的时间通常在1年以上，流水线的使用寿命更长。因此，流水线既有投资的过程，又有从产品获得收益的过程，它的经济评价应当运用技术经济方法才能获得较为可靠的结果。31流水线的经济效果指标有：产品成本降低率、劳动生产率及增长速度、流动资金占用量的节约额、产品成本降低额及降低率、投资回收期、年度综合节约额等。32三、流水线生产的发展前景20世纪初(1914—1916年)美国人亨利·福特在他著名的福特汽车公司创造了机械化流水线。当时就使T型汽车每辆装配时间从13小时缩短为l小时30分，工效提高了近10倍。随着社会对同类产品需求量的大量增加，以及生产专业化、零部件标准化，产品单一化的发展背景下，流水线生产方式在世界各国许多企业中广泛采用，对提高企业劳动生产率确实起了极大的推动作用。33时代的发展给流水线生产带来两大问题，一是现代市场需求将越来越多元化，而流水线生产对多变的市场适应性较差；二是流水线上单调枯燥的作业，使工人普遍发生厌烦情绪。

34新型流水线生产瑞典根据行为科学原理，创建了新型流水线生产。3536他们把美国传统的直线式流水线改成圆形，在流水线上掺进了单件小批生产特点。每个工作地是一个工人小组、人数较多，有30—40人，负责一大套工序，如这组装变速箱，那组装档泥板。工厂只规定小组工作量和人数，具体生产组织形式由小组决定。37瑞典式流水线生产的产品质量比美国要高，因为工人看到自己的生产成果，同时也有助于改善工人干活枯燥无味，简单重复的问题。但它的缺点是产量低，最高日产量为50－80台(汽车)，而且在制品积压也多。而美国流水线则为55秒/台。38瑞典方式适用于生产量不大的豪华轿车，而美国方式则适用于生产量大的普通汽车。看来任何种生产方式都不是十全十美的，它有一定的适用范围，而且必须在实践中不断改进，才能保持旺盛的生命力。39第六节成组技术和柔性制造系统一、成组技术概述㈠成组技术的概念1．成组技术的定义成组技术GT(grouptechnology)又称群组技术，是指以零件结构和工艺相似性为基础，合理组织生产技术准备工作和产品生产过程的方法。40多品种中小批量生产的主要特点是生产的产品种类多、变换快，生产中同时加工的零件种类繁多、生产过程的稳定性差。所以产品设计和工艺准备工作繁重，生产组织和计划管理工作复杂，难度很大。41若我们对机械产品进一步的分析，其品种虽然千差万别，但不同的机器中存在着大量的相似件。而成组技术就是依据相似性理论将产品零件按零件结构特点和工艺要求等的相似性分类归组，并配备相应的生产设备，采用成组工艺装备，使用成组工艺文件，选用适当的设备布局，达到扩大批量、提高劳动生产率和设备利用率、减少生产资金、缩短生产周期、降低产品成本，提高企业经济效益的目的。

42图2—15具有相似工艺特征而设计特征不同的一组零件

432．成组技术的背景

20世纪50年代以来科学技术的发展突飞猛进，产品更新换代的速度大大加快，要不断开发多种多样的新产品以适应市场的需求。多品种、中小批量生产将成为社会生产的主流方式，…44传统的中小批量生产由于品种多批量小，一般采用通用设备，万能工艺装备和通用量刃具，比之大量生产采用专用高效设备，专用工装和专用量刃具，工件装卡检测的时间长，生产率要低得多，相差达几倍，十几倍，甚至几十倍。据美国的统计，批量小于50的机械产品其成本比大批量生产的同种产品要高l0～30倍。45鉴于以上情况，随着多品种中小批量生产在社会生产中的地位日趋重要，改变它落后的传统生产方式就成为摆在现代生产管理面前的一项迫切任务。成组技术正是在这样的历史背景下成长和发展起来的。成组技术一般认为起源于前苏联。1959年米特洛凡诺夫发表《成组加工的科学原理》…

46德国阿亨工业大学的奥匹兹教授(Opitz)领导制订了一套工件分类编码系统，为GT与计算机技术结合，进一步应用于产品设计和制定零件工艺奠定了重要的基础。美国与日本将GT与数控技术和计算机技术很好地结合，为在GT基础上发展CAD、CAPP等，为建设FMS创造了必要的条件，使GT的作用得到充分的发挥，对改善多品种中小批量生产的经济效益作出了重要的贡献。47㈡成组技术在多品种

中小批量生产中的应用

最早是把相似性原理应用到工件的工序加工方面，称为成组加工。随着工件分类编码系统和工艺流程分析等分类手段的发展和应用出现了成组工艺，即把工艺过程相似的零件进行归类分组，并在此基础上研究与合理制定适用于一个零件族的典型工艺，即所谓成组工艺。48随着科技理论和计算机技术的发展，使GT的应用在现代工具和现代化方法的支持下获得了巨大的发展。成组技术是成组原理与现代科学方法和计算机技术相结合的一种现代技术，它已成为改造多品种中小批量生产落后的传统生产方式和提高其经济效益的有力武器。49二、成组技术的主要内容

㈠零件的分组成组技术顾名思义首先要对零件分组。应对企业的全部零件(包括自制件和外购件)进行结构、工艺、加工设备、工艺装备等的相似性分析，并按照一定的规则进行零件的分类编码，按照一定的相似性标准和相似性程度建立零件族、零件组。50㈡零件组编码对已分的零件组，按一定的规则进行编码。利用相似零件图册、设计指导资料进行产品设计，包括零件设计的自动检索。把相似性设计同标准化工作密切结合起来，尽量缩减零件的种类和规格，增加零件结构与工艺的相似性，扩大零件工序的加工批量。当条件具备时，建立零件设计准备自动化系统。51零件分类编码系统是成组技术的基础，近十多年来发展很快，目前公开发表的零件分类编码系统已达百余多种。其中德国阿享工业大学奥匹兹教授指导研制分类编码系统具有很好的通用性。奥匹兹编码系统，由(Ⅰ--IX)位码组成，其中前5位为主码，后4位为辅码。主码表示零件的类别和形状结构特征，辅码表示零件加工表面特征。5253㈢改进工艺设计按照成组加工的要求改进工艺设计工作，制订零件组的工艺方案和工艺规程，选择或设计制造成组加工机床、成组工艺装备，实行工艺要素的标准化和工艺装备的标准化。当条件具备时，建立生产工艺准备自动化系统。在设计工作中应用成组技术后，据统计，在设计系列新产品时，约有3/4的零件图可以直接利用或稍加修改便可利用原图纸，仅1/4的零件图需要重新设计。54㈣建立成组生产单位根据企业的生产大纲、设备数量与构成，以及零件组的划分情况，建立成组生产单元和成组车间，制订投资规划，进行设备布置设计和工作地组织。5556㈤组织生产按照成组工艺文件和成组生产单元来组织生产，相应地制订同成组生产有关的生产作业计划、劳动组织、劳动定额、经济核算的制度和实施办法。57㈥推广应用检查成组技术的推广应用情况，总结经验，计算技术经济指标。推广应用成组技术是企业生产管理工作中的一项重大改革，它能带来以下技术经济效益：1．促进产品结构及其零部件的系列化、标准化和通用化。减少产品设计工作量，缩短新产品的设计周期。582．减少工艺过程设计和工艺装备设计与制造所需的时间和费用，扩大生产批量，提高生产效率，缩短产品的生产周期，提高按期交货率。3．减少设备调整所需的时间和费用，节省生产面积，降低废品率，减少原材料和在制品储备，降低产品成本。594．有利于加强责任制，发挥人员和设备的潜力，加强对产品品种的适应能力。5．简化生产管理工作，减少管理人员。我国有些企业在没有完善的零件分类编码系统和尚末与数控技术、计算机技术结合的情况下，应用成组技术也已取得初步成果。如北京某厂建立拨叉类零件的成组加工单元后，可用来生产30多个品种，与原生产方式相比较，单件工时减少66—90％，加工成本降低了66—75％。60三、柔性制造系统㈠柔性制造系统的的概念柔性制造系统（简称FMS）是由计算机控制的以数控机床（NC）和加工中心（MC）为基础适应多品种中小批量生产的自动化制造系统。FMS是20世纪60年代后期诞生和发展起来的。61FMS一般由多台MC和NC机床组成。它可以同时加工多种不同的工件。一台机床在加工完一种零件后可以在不停机调整的条件下，按计算机指令自动转换加工另一种零件。各机床之间的联系是灵活的，工件在机床间的传输没有固定的流向和节拍。62一种最简单的柔性制造系统63㈡柔性制造系统的组成任何一个FMS按其功能要求应由以下几部分组成：加工系统、物料储运系统、计算机管理与控制系统。641．加工系统加工系统设备的种类和数量取决于加工对象的要求。进行机械加工的FMS其加工对象一般分为回转体和非回转体两大类。65FMS的柔性化程度通常以能同时加工的工件类型为评价指标。能加工的工件类型越多，则柔性程度越高。但加工的工件类型越多，对设备的要求也越高，设备的投资就越大。所以不要盲目追求FMS的柔性化程度。采用成组技术组织成组生产，可以使每一个FMS加工工件的类型趋于简单，节省设备投资，从而达到高效与经济的目。662．物料储运系统

物料储运系统是FMS的重要组成部分。它的功能包含物料的存取、运输和装卸。工业机器人作为运输工具，适用于短距离运输，运送小工件和回转体零件。它是加工回转体的FMS的重要运输工具。673．计算机管理与控制系统计算机管理与控制系统是FMS的“大脑”，由它指挥整个FMS的一切活动。以FMS计算机为主的主控制系统直接指挥和监控加工系统、运输系统、工具系统和检验系统等执行子系统。68计算机管理与控制系统的基本结构

69计算机主控制系统的核心是系统控制软件和数据库。⑴数据库。系统数据库中存放三大类数据：①生产数据；②资源数据；③运行数据。70⑵系统控制软件。系统控制软件包含系统管理、系统监视和质量监控等。①系统管理软件，负责组织与指挥FMS的日常运行。②系统监视软件，系统运行状况的监视一般分两级进行：系统级和设备级。71㈢采用FMS的经济效益采用FMS的经济效益主要表现在以下方面：1．提高了生产系统的柔性，适宜于多品种生产FMS的柔性比成组生产单元更好，对加工对象变化的适应能力更强，是多品种小批量生产理想的组织形式．因此被认为是21世纪制造业发展的方向。722．缩短制造周期、减少在制品量、加速资金周转。制造周期是反映企业竞争能力的重要指标。日本山崎铁工所生产H20型MC机床，原来加工周期需要13周，装配3周，调试1周半，共需4个月。采用FMS后，加工周期只需三天，再加装配、调试、检验，整个周期缩短为一个月。733．提高设备利用率，

加快投资回收企业的设备利用率按常规的工作制度计算目前是很低的。据美国的统计资料，由于第三班不工作和第二班开工不足，损失的时间约占全年总时间的44％，由于节假日休息又损失34%，两项合计达78％。在22％的工作时间内，由于更换品种用于设备调整和各种停机损失，所以设备实际用于加工工件的时间占设备全年可工作时间的比重是很低的。74我国节假日休息时间占30．4l%（104+7/365=30．4l%）。如一班制工作损失66．6％（16/24=0．66），二班制损失35．4%（24—15．5/24＝0．354)。两项合计，一班制损失76．80％，二班制损失55．05％，这里还不包括工作班内的各种停机损失。75

建立FMS需要巨额投资，而且技术复杂，如果掌握不好，经常发生故障，就难能发挥它的经济效益。因此要建立FMS应考虑必须具备一定的条件。首先是要客观上有需求，有需要采用FMS解决的加工任务。其次是资金条件，购置与开发FMS的硬件和软件需要大笔资金，还有就是企业是否拥有足够的技术力量，保证系统投产后能正常地运行。

76（补充）流水线内工艺在制品定额Z1●概念：指正在工作地上加工，装配或检验的在制品数量●公式：

Si:

i工序工作地数

gi:i工序各工作地同时加工制品数

m:工序数77流水线内工序间周转流动在制品定额Z2●概念：指间断流水线由于前后相邻两道工序单件加工时间与节拍不等或不成整数倍（生产率不等）形成的在制品和为了使每个工作地连续完成看管期内产量，在工序之间建立的在制品占用量●计算：①将看管期根据相邻两道工序参加工作的工作地数变化情况划分为若干时间段②计算每个时间段在制品占用量的最大值

正值表示：相邻两工序之间在该工作时间结束时形成的最大储备量负值表示：相邻两工序之间在该工作时间开始时，必须准备的周转储备量③确定工序间周转在制品定额：最大占用量在看管期开始或结束时形成，记入定额；反之，不记入定额④流水线内部周转在制品定额=各工序间在制品定额之和Z2Ti：Ti时间段在制品最大占用量S供：供应工序工作地数S消：消耗工序工作地数t供：供应工序单件工时t消：消耗工序单件工时78流水线内运输在制品定额Z3●概念：指流水线上各工序之间正在运输或置于工位器具内待运输的在制品数量●计算：无传送带间断流水线：周