生产运营管理第六章流水生产组织

生产运营管理第六章流水生产组织第六章流水生产组织流水生产的基本原理6.1单一对象流水线组织设计6.2多对象流水线组织设计6.3思考与练习题6.流水生产组织

6.1流水生产的基本原理6.1.1

流水生产的特点6.1.2

流水线的分类及特点6.1.3

组织流水生产的条件2/2/20233

6.1流水生产的基本原理

6.1.1

流水生产的特点6.1流水生产的基本原理

流水生产——劳动对象按照预定的工艺流程和统一的生产速度(节拍)，连续不断地通过各个工作地，完成产品加工的一种生产组织形式。流水生产组织将对象专业化的空间组织模式和产品的平行流转的时间组织方式有机地结合在一起，使生产过程达到高度的合理化。6.1.1流水生产的特征⑴

生产过程连续程度高。⑵

工作地专业化程度高。⑶

工艺过程封闭。⑷

各工序按统一节拍(r)生产。⑸

各工序的同期化程度高。2/2/20234

6.1流水生产的基本原理

6.1.2流水线的分类及特点按生产对象是否移动固定流水线移动流水线。

6.1.2流水线的分类及特点

流水线有多种形式，可以按不同的标志进行分类。按产品品种的多少单一对象流水线多对象流水线对象转换方式的不同变流水线可变流水线混合流水线

流水线运行连续程度连续式流水线间断式流水线

2/2/20235强制节拍流水线严格按节拍出产产品。自由节拍流水线上，各工序实际时间允许在节拍时间的基础上有一定的波动。粗略节拍流水线的特点是各工序时间与流水线节拍相差较大，流水线难于满足连续运行要求。

6.1流水生产的基本原理

6.1.2流水线的分类及特点实现节拍的方式强制节拍流水线自由节拍流水线粗略节拍流水线流水线的机械化程度手工流水线机械流水线自动化流水线2/2/20236

6.1流水生产的基本原理

6.1.2流水线的分类及特点表6-1流水线分类2/2/20237

6.1流水生产的基本原理

6.1.3组织流水生产的条件流水生产效率高，成本低，以机械设备加工为主的流水线多采用专用设备和工艺装备，需要投入较大的建设投资，因而固定成本总额较大；为了确保各工序的设备利用率和人员的工作效率，组织流水线需要细致的工序同期化，因而组织机械加工流水线必须满足如下的条件。⑴

产品结构和工艺相对稳定。⑵

产品产销量足够大。一般地说，组织流水生产的产量(Q)应满足以下条件：式中：

Q=计划期产品产量；=计划期流水线有效工作时间；t=流

水线产品工序平均工时定额。产量足够大，则可保证单位产品分担的固定费用较小。反之，则可能导致单位产品的成本过高。⑶

工艺过程能进行适当的分解与重组。2/2/20238第6章流水生产组织流水生产的基本原理6.1单一对象流水线组织设计6.2多对象流水线组织设计6.3思考与练习题

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.1确定流水线节拍6.2单一对象流水线组织设计流水线设计包括技术设计和组织设计，对应设计内容为硬件设计和软件设计。流水线的组织设计包括：确定流水线的节拍、节奏、工序同期化、设备数、负荷率、流水线工人数，流水线设备布置等，组织设计的结果是技术设计的依据。确定流水线的节拍流水线的节拍是指流水线上连续出产相邻两件同种制品的时间间隔。组织设计时，流水线节拍可用下式计算：2/2/202310

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.1确定流水线节拍当产品体积小、重量轻、单件工时小、工序之间距离较大时，流水线各工序之间可按批运送产品。这时，相邻两个运输批的时间间隔称为节奏，节奏等于节拍与运输批量的乘积：(n运输批量)。设上例中运送批量为5件，则该流水线的节奏为:例6-1：某产品流水线，计划日产量为1000件，制度工作时间为每天16小时，时间损失率为5％，废品率为3％，试求该产品的生产节拍。2/2/202311

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化6.2.2工序同期化工序同期化是指通过技术组织措施，调整流水线各工序的时间，使其与节拍相等或成整数倍。提高工序同期化程度，利于提高流水线运行过程的连续程度，减少设备和人员的等待时间，利于提高劳动生产率和降低生产成本。工序同期化措施主要有如下几个方面：Text改进设备、工装和工艺方法Text改进工人操作方法，减少辅助时间Text加大切削用量、减少加工工时2/2/202312

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化1．工序分解和重组方法⑴

启发式方法。启发式法先对产品工艺流程进行分解，把其分解成一项项小的作业单元，然后按节拍要求、进行工序重组，重组工序的原则是：组合到一个工序的作业总时间小于或等于节拍；组合到一个工序的各项作业必须符合先后顺序要求；组合工序数尽可能少例6-2.某产品的装配工作原来有七道工序，工艺流程分解结果如表5-2，该产品装配流水线节拍为5.2分钟/件，现按工序同期化的要求对产品装配过程进行分解和重组，计算同期化后的工序时间，工作地数及设备负荷系数。2/2/202313

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化表6-2工艺过程的工序分解和重组2/2/202314

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化例2：电扇装配线每天有效工作时间为420分钟，计划要求每天组装100台电扇。资料如表6-3所示，要求按工序同期化的要求，进行装配线的重组。作业时间（分钟）描述紧前作业A2.0装配框架---B1.0安装开关AC3.25安装配电动机(P11)---D1.2安装电动机A、CE0.5配风扇叶片DF1.0安装安全护罩EG1.0接上电线BH1.4测试F、G表6-3电扇装配中的作业时间及紧前作业2/2/202315

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化解：①

绘出产品工步顺序图ABCD2.01.0GE1.21.41.03.251.00.5图6-1工艺流程分解图②

确定生产节拍2/2/202316

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化③.确定理论最少工作地数④

进行工序组合作业组合的先后顺序：先组合后续作业最多的作业，若后续作业数相同时，则先组合时间最大的作业。作业内容后续作业数作业时间A62C43.25G31.2B21E20.5F11G11H01.4

表6-4各作业后续作业数及作业时间2/2/202317

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化根据上述原则和步骤，从第一道工序作业组合开始，得到如图6-2组合方案：工序2H工序12/2/202318

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化（2）分支定界法运用分枝定界法，可确保得到最优工序组合方案。例6-4

某手工装配流水线的平均节拍为10分钟/件，装配工序分解为11个工步，各工步之间的时间定额及工步顺序关系如图6-3。试用工序同期化方法进行工序组合及计算装配流水线工作地数。（时间单位：分钟）265712345678910112163554图6-3产品工步顺序图2/2/202319

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化其计算公式如下：选择可能最小组合工序数较小的方案进行分枝；图6-3产品工步顺序图图6-3产品工步顺序图根据流水线的节拍要求和工步的装配顺序，对工步进行重组，组合规则如下：采用分支定界法工序组合步骤：列出所有可能作为第i工序的作业组合方案；求各组合工序方案可能的最少工作地数；2/2/202320上例中，第一道工序的可能组合方案有两个，分别由作业1、2、5组成和作业1、2、6组成(图6-4)；计算两方案可能的最小工序/工作地数：

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化2/2/202321

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化当多个节点的可能最小组合工序数相同时，选择组合工序时间较大的结点进行分枝，上例中两个节点可能最小组合工序数相等，故选择(1、2、6)节点进行分枝。接着进行第二工序的组合：按上述原则，第二工序可能的组合方案有：(4、5)；(3、5)和(5、7)；计算三个组合方案可能的最小组合工序

数：三个节点的可能最小组合工序数相等，故选择组合时间较大的(4、5)节点进行分枝。重复上述过程直至把所有作业组合完毕，得到组合工序数为6个。2/2/202322

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化2．通过人员配置和动态调配实现工序同期化当工艺过程各工序主要由手工作业组成时，除了通过工序分解和重组的方法进行工序同期化外，还可以通过人员的合理配置和动态调配达到工序同期化的要求。例6-5：某产品工艺流程由六道工序组成，各工序时间如图6-5所示(图中时间为每人完成每件的时间)，设产品生产节拍为2.5分钟/件，试按工序同期化要求确定各工序人员数。工序1工序2工序3工序4工序5工序62人5分钟3.6人9分钟2.4人6分钟3.2人8分钟3.7人9.25分钟3人7.5分钟图6-5产品工序顺序图2/2/202323

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.2工序同期化计算各工序需要人数：根据计算结果：工序2固定配置3人，工序3固定配置2人，另配置1人60%的时间用于工序二作业，40%的时间用于工序三的作业；同理工序4固定配置3人，工序5固定配置3人，另配置1人20%的时间用于工序4，70%的时间用于工序5，尚有10%的空闲时间。当然，负责两道工序作业的工人必须经过多岗位操作培训，以适应多岗操作的需要。2/2/202324

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.3确定工作地（设备）数和工序负荷率6.2.3确定工作地/设备数和工序负荷率经过工序同期化后，接着计算和确定各工序的工作地/设备数

，计算公式如下：式中：=工作地数计算值；=第i道工序的单件时间。当计算的工作地数不为整数时，一般应取大于或等于计算值的整数：式中：=实取工作地数,=取整号。2/2/202325

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.3确定工作地（设备）数和工序负荷率各工序工作地数确定后，接着计算各工序的工作地/设备负荷率，

工序工作地/设备负荷率用

表示：设流水线负荷率为，则：式中：m=流水线的工序数。流水线的负荷率越接近1，流水线的时间损失就愈小，一般要求连续式流水线的负荷系数达到0.85～1.05，当流水线的工作地/设备负荷率在0.75～0.85之间时，以组织间断流水线为宜。2/2/202326

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.4确定流水线配备工人数确定流水线配备工人数以手工劳动为主的流水生产线，工人数的计算公式为：由于工人存在病事假缺勤的情况，流水线实际人数还要加上一定比例的后备工人数。以设备加工为主的流水线，所需工人数的计算公式：2/2/202327

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.5选择运输方式及运输装置6.2.5选择运输方式及运输装置流水线可采用的运输模式和运输工具种类很多，主要取决于加工对象的重量、外形尺寸、流水线类型和实现节拍的方法等。在连续流水线上，通常采用传送带运输，传送带的长度

和传送速度

可用下式计算：传送带的传送速度可按下式计算：式中：=分区单位长度，即相邻两件制品之间的间距。该间距取决于产品的尺寸和工人操作所需场地大小。在自由节拍和粗略节拍流水线上，可选择采用辊道式、滑道式、手推车、搬运小车、吊车等常规的运输装置。2/2/202328

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.6确定流水线的平面布置6.2.6确定流水线的平面布置流水线的平面布置应有利于工人操作，使在制品的运输线路中最短，流水线之间合理的衔接以及有效地利用厂房面积等。流水线的总体形状，一般有直线形、直角形、开口形、山字形、环形、蛇形等。图6-6流水线整体布置形状2/2/202329

6.2单一对象流水线组织设计

6.2.6确定流水线的平面布置流水线的工作地布置形式可布置成单行或双行,如图6-7,6-8,6-9所示：流水线工作地双行平行布置多用于多工艺路线并行作业的情况，而品字形布置形式适用于一条工艺路线串行作业的情况。双行布置形式可缩短流水线的总长，节省传送带长度和占地面积。2/2/202330第6章流水生产组织流水生产的基本原理6.1单一对象流水线组织设计6.2多对象流水线组织设计6.3思考与练习题

6.3多对象流水线组织设计

6.3.1可变流水线组织设计多对象流水线根据品种转换方式的不同，分为可变流水线和混合流水线两种。6.3.1可变流水线组织设计1．确定流水线节拍⑴代表产品法将各种产品的产量按其折合为代表产品的产量，据此计算代表产品的节拍，再通过代表产品的节拍折算出各种具体产品的节拍。代表产品一般是指产量大、劳动量大、结构具代表性的产品。假设某可变流水线上加工A、B、C三种产品，计划产量分别为

、

、

，各制品工时定额分别为

、

、

。假定代表产品为A制品。2/2/202332

6.3多对象流水线组织设计

6.3.1可变流水线组织设计则总量为：式中：分别是产品

和

的产量折算系数。各产品的节拍

，

，

可分别按下式计算：2/2/202333

6.3多对象流水线组织设计

6.3.1可变流水线组织设计例6-6：可变流水线上生产A、B、C三种产品，计划期产量分别为2000件，1875件，1857件，每种制品的工时定额为40分钟，32分钟，28分钟，计划期流水线有效工作时间为24000分钟，设A制品为代表产品，试计算各制品的生产节拍。解：把各种产品转算成以代表产品A表示的计划总产量：计算各具体产品的生产节拍：2/2/202334

6.3多对象流水线组织设计

6.3.1可变流水线组织设计⑵时间分配法按制品的劳动量比重分配流水线有效工作时间，然后计算各产品的节拍。设A、B、C三种产品的劳动量在总劳动量中所占的比重分别为

，

，：产品i的节拍为：上例中，总劳动量＝2000×40＋1875×32＋1857×28＝191996（min）

各产品的劳动量比重为：计算各种产品的节拍：2/2/202335

6.3多对象流水线组织设计

6.3.1可变流水线组织设计2．确定各工序工作地/设备数量及计算设备负荷系数首先按不同的加工对象计算各工序的工作地/设备需要量，其计算公式为：式中：=i产品在j工序所需的工作地/设备数；

为i产品在j工序的单件工时；

为i产品的生产节拍。当按各品种计算出来的工作地/设备数不相等时，则有：其中，=产品品种数；=工序实取工作地/设备数；2/2/202336

6.3多对象流水线组织设计

6.3.1可变流水线组织设计多对象流水线同样要进行工序同期化，以保证流水线的设备负荷系数。J工序的设备负荷率

可按下式计算：式中：=第j种制品的计划产量；=产品品种数；

=i产品j工序的工时定额；

=j工序实取设备数；2/2/202337

6.3多对象流水线组织设计

6.3.1可变流水线组织设计流水线总的设备负荷系数

为：式中：=流水线的设备(工作地)总数；

=计划期有效工作时间；n=流水线的产品品种数；m=流水线的工序数。当工序的设备数量确定后，就可以配备工人，确定流水线节拍的性质，从而选择运输工具，进行流水线的平面布置。2/2/202338

6.3多对象流水线组织设计

6.3.2混合流水线组织设计6.3.2混合流水线组织设计混合流水线是在同一条流水线上混合生产多种产品，这些产品在结构上和工艺上相似程度较高，品种转换时不需对设备和工艺装备作调整。混合流水线上各种产品按一定的比例和间隔混合生产。这种方式可以较好地适应市场多品种、小批量的需求，利于减少库存占用，也可以避免建设多条流水线而各条流水线负荷不饱满的情况。2/2/202339

6.3多对象流水线组织设计

6.3.2混合流水线组织设计1．混合流水线的平均节拍混合流水线的节拍有固定与可变之分。固定节拍可按下列公式计算：式中：=i产品的计划产量；

n=产品品种数；2/2/202340

6.3多对象流水线组织设计

6.3.2混合流水线组织设计2．混合流水线最小可能工序数混合流水线的最小作业工序数可以按下式计算：式中：

是流水线在计划其承担的各产品总劳动量。=第i种制品的加工工时。2/2/202341例6-7：某混合流水线上生产A、B两种产品，各产品的工艺流程分别如图6-10和6-11，时间单位为分钟，试进行工序同期化。

6.3多对象流水线组织设计

6.3.2混合流水线组织设计⑴

绘制产品工艺路线图3．混合流水线工序同期化2/2/202342

6.3多对象流水线组织设计

6.3.2混合流水线组织设计⑵

绘制综合工艺流程图把上述产品的工艺路线图叠加，相同部分重合，不同部分保留，形成一个包含所有产品工艺路线的综合工艺路线图6-12。在此基础上，计算各节点(作业)在计划期的总劳动量：图６-12混合流水线产品综合工艺路线图

2/2/202343

6.3多对象流水线组织设计

6.3.2混合流水线组织设计=0.0×1000+2.2×2000=4400(分钟)；=2.0×1000+0.0×2000=2000(分钟)；=4.0×1000+3.3×2000=10600(分钟)；=0.0×1000+2.5×2000=5000(分钟)；=0.0×1000+4.5×2000=9000(分钟)；=1.5×1000+1.5×2000=4500

(分钟)；=3.8×1000+3.5×2000=10800(分钟)；=4.2×1000+4.2×2000=12600(分钟)；=3.4×1000+0.0×2000=3400(分钟)；=3.0×1000+3.0×2000=9000(分钟)；=2.8×1000+0.0×2000=2800(分钟)；=0.0×1000+2.0×2000=4000(分钟)；

计算j节点计划期的劳动量：

设：计划期产量

台，

台；2/2/202344①

分配到同一个组合工序的各项作业必须符合先后工艺顺序要求---能连续完成作业；②

分配到一个组合工序的各项作业计划期劳动量之和小于或等于计划期有效工作时间；设：计划期有效工作时间为16000分钟，按工序同期化要求进行工序组合，如表6-5：

根据综合工艺路线图各节点计划期承担的劳动量，以及组合工序计划期有效工作时间进行工序组合，组合原则：

6.3多对象流水线组织设计

6.3.2混合流水线组织设计⑶

工序同期化2/2/202345

6.3多对象流水线组织设计

6.3.2混合流水线组织设计工步号后续工序数计划期劳动量组合工序方案组合工序劳动量组合工序负荷率11070001,216000100.00%289000

7790007,4,616000100.00%402000

605000

57106005,81510094.38%864500

3244003,91520095.00%9310800

1031260010,1116000100.00%1133400

122900012,13,141580098.75%1302800

1404000

表6-5混合流水线工序组合方案2/2/202346

6.3多对象流水线组织设计

6.3.2混合流水线组织设计从短时间来看，若同种产品连续投产将导致各工序负荷不均衡，为了避免生产不均衡现象，必须按生产平准化的要求，来确定产品投产顺序。生产平准化就是在多品种生产条件下，各种品种的产品尽量按合理的顺序搭配生产。从而一方面保证各工序的工作均衡，同时也确保对产品品种供应的均衡。混合流水线上产品的投产顺序称为连锁，当连锁成周期性的反复时，一个周期内的产品产量为循环流程产量。确定