第八章-流水线组织设计

第一节、流水线概述第二节、流水线组织设计概要第三节、单一对象流水线组织设计第四节、多对象流水线组织设计第五节、装配流水线时间平衡第八章流水生产组织一、流水生产的发展亨利·福特（HenryFord）于20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。现代流水生产方式起源于福特制，福特制的主要内容如下：第一、实施零件及产品的标准化、设备以及工具的专业化和工场专业化。第二、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。二、流水生产的基本概念流水生产是指劳动对象按照一定的工艺路线，顺序地通过各个工作地，并按照一定的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续重复生产的一种生产组织形式。节拍指流水线上出产相邻两件制品的时间间隔。流水生产线的本质：将高度的对象专业化生产组织与劳动对象的平行移动方式有机地结合。第一节、流水线概述三、流水生产的基本特征第一、工作地专业化程度高。流水线上生产的品种：一种或几种。每个工作地完成的工序：一道或几道。第二、明显的生产节奏性。按节拍进行生产。第三、各道工序的工作地（设备）数量与各该工序单件工时的比值相一致。令：流水线上各工序的工作地（设备）数为S1，···Si，···Sm；各工序的工时定额为t1，···，ti，···tm；流水线生产节拍为r，则：第四、封闭的工艺过程，工作地（设备）按工艺顺序排列成链索形式，劳动对象在工序间作单项移动。第五、生产过程具有高度的连续性。四、流水线分类1）按生产对象的移动方式划分：固定流水线、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。移动流水线又可再划分为工作式流水线、分配式流水线、自动机床流水线。工作式流水线：是工人直接在流水线的传送带上工作，制品不从传送带上取下，工人在传送带前进时进行进行作业。分配式流水线：是工作地配置在传送带旁，工人由传送带上取下制品，完成自己的作业后再把它放到传送带上。自动机床流水线：由自动机床和自动化运输装置组成，制品在一道工序加工完成后，自动地由一机床送到另一机床。2）按流水线上生产对象的数目划分：单一对象流水线、多对象流水线单一对象流水线：又称为不变流水线，它固定地生产一种制品。多对象流水线：生产两种活两种以上的制品。依据生产中的转换方式不同，又可分为可变流水线和成组流水线。可变流水线：是轮流地、成批地、固定地生产几种对象，当变换对象时，要相应地调整设备和工艺装备。成组流水线：也是固定地生产几种对象，但不是轮番成批生产，而是按照成组加工工艺规程和使用专门的成组加工设备及工艺装备成组地生产，更换对象时也基本不需要重新调整设备和工艺装备。3）按生产的连续程度划分：连续流水线、间断流水线连续流水线：生产对象从投入到出产连续地从一个工序转向下一个工序，不停流地进行作业，无论在加工或传送中都没有等待停歇现象。间断流水线：由于各工序的生产能力不平衡，因而在单位时间内各工序上所能生产的对象数量不等，这就使得生产对象在工序间不能连续地移动而产生了间断时间。4）按流水线的机械化程度划分：手工流水线、机械化流水线、自动化流水线5）按流水线的节奏性程度划分：强制节拍流水线、自由节拍流水线、粗略节拍流水线强制节拍流水线：是准确地按照既定节拍出产产品的流水线。自由节拍流水线：不要求严格按节拍出产产品，生产节拍主要靠工人的熟练操作来保证。粗略节拍流水线：当各工作地的生产能力不平衡时，为了充分地利用人力和设备，工作地可以在一段时间内连续生产，各个工作地经过不同的时间达到相同的产量。因此可以确定一个合理的时间间隔，按照它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。分类标志对象移动方式对象数目对象轮换方式连续程度节奏性机械化程度固定流水线单一对象流水线多对象流水线移动流水线不变流水线成组流水线连续流水线间断流水线强制节拍流水线粗略节拍流水线自动线流水线可变流水线自由节拍流水线机械化流水线手工流水线流水线分类示意图五、流水线生产的优缺点

优点：

1）产品的生产过程较好地符合连续性、平行性、比例性以及均衡性要求。

2）生产率较高。

3）生产周期缩短，在制品的占用量和运输工作量减少，资金周转加速。

4）生产管理工作简化。缺点：

1）柔性差。

2）工人工作单调、紧张、易疲劳，不利于提高工人生产技术水平。1、组织流水线生产的必要条件组织流水生产须具备一定的条件、这些条件主要是：第一、产品结构和工艺相对稳定；第二、工艺过程能划分为简单工序，且能根据工序同期化的要求把某些工序适当合并与分解，各工序工时相近；第三、产品产量足够大，以保证流水线个工作地（设备）有足够的符合。第二节、流水线组织设计概论2、流水线的组织设计与技术设计流水线的设计包括技术设计和组织设计。第一、流水线的组织设计。是指流水线的节拍和生产速度的确定、设备需要量和负荷的计算、工序同期化设计、工人配备、生产对象运输传送方式的设计、流水线平面布置设计、流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制定等。第二、流水线的技术设计。是指工艺路线、工艺规程的制订、专业设备的设计、设备改装设计、专业工夹具设计、运输传送装置的设计以及信号装置设计等。3、流水线组织设计的准备工作

在进行流水线组织设计之前，要做好以下各项准备工作。第一、产品零件的分类。目的：1）识别适用于流水生产的产品、零部件。

2）确定流水线的形式。第三、改进产品结构，使之适于流水生产。

1）各构成部分应当是独立装配单位。

2）零部件应保证充分的互换性。第三、审查和改进工艺规程。

1）生产对象的全部工序应封闭地在流水线上完成。

2）提高工序作业的机械化程度、减少手工操作，使工序时间保持稳定。第四、收集整理设计所需资料。如设备明细表、厂房面积、平面布置图、工时定额等。单一对象流水线组织设计的一般程序

1.确定流水线的节拍

2.确定各工序所需的工作地（设备）数，计算设备负荷系数

3.工序同期化

4.计算流水线所需作业人数

5.确定流水线节拍性质，选择运输方式和装置

6.流水线的平面布置设计

7.编制流水线作业指示图表第三节、单一对象流水线组织设计1.

确定流水线的节拍 节拍是流水线的最重要工作参数，它表明流水线生产率的高低。流水线节拍计算公式：式中r——流水线节拍（分/件）

Fe——计划期有效工作时间（分）

N——计划期制品产量（件）

Fo——计划期制度工作时间（分）

——时间有效利用系数（0.9-0.96）节奏（运输批节拍）：顺序出产两批同样制品之间的时间间隔。节奏的计算公式：式中rg——节奏（分/批）

n——运输批量（如何正确确定？）2.确定各工序所需的工作地（设备）数，计算设备负荷系数为了是制品在流水线各工序间平行移动，每道工序的工作地数目应当是工序时间和流水线节拍的比值，即：式中：Si——流水线第i道工序所需工作地（设备）数量；

ti——流水线第i道工序的单件时间定额；注意：工序单件时间定额内应当包括加工对象的从带的取放时间，实际采用设备数Sei应取接近于Si的整数，一般Sei≥Si。各工序设备负荷系数Ki与工序数为m的流水线总设备负荷系数Ka计算式如下：

Ka是确定流水线连续程度的主要依据，根据Ka值确定按连续还是间断流水线进行组织设计。当Ka>0.75时——连续流水线；当Ka<=0.75时——间断流水线。3.工序同期化工序同期化：就是通过技术组织措施来调整流水线各工序的时间定额，使它们等于流水线节拍或者与节拍成整数倍关系。工序同期化是组织连续流水线的必要条件。工序同期化一般分为两步：1）找出影响同期化的关键，使各工序单件时间定额与流水线节拍比达到0.85—1.05的范围内；2）在流水线的调整过程中进行，发现遗留问题并加以解决，以进一步提高工序同期化的水平。装配工序同期化的主要措施：

1）适当分解和合并某些工序。这是装配工序同期化的主要方法。

2）合理调配力量。相邻工序协作，把熟练工人调到高符合工序，流水线巡回工人设置等。

3）采用高效率的工具，改进装配工艺方法。机械加工工序同期化的主要措施：

1）在影响同期化的关键工序上，改装机床，增加机床附件、同时加工多个零件。

2）采用高效专用工艺装备，减少装夹零件、更换刀具时间。

3）改进工作地布置与操作方法，减少辅助作业时间。

4）改变切削用量，减少工序加工时间。

5）加强对工人的培训，提高工人的操作熟练程度和工作效率。工序同期化后，各工序所需的工作地（设备）数会发生变化，因此，应根据同期化后的工序时间定额重新计算工作地（设备）数和设备负荷系数。例：试采用工序合并的方法进行同期化4.计算流水线所需作业人数以手工劳动或使用手工工具为主的流水线上，工人人数的计算公式如下：式中：Pi——第i工序所需工作人员人数（人）

Wi——第i工序每一工作地同时工作人数（人/台.班）；

g——每日工作班次；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。计算公式如下：式中：P——整个流水线操作工人数。

b——后备工人百分比（缺勤、临时离开）

fi——第i工序每个工人的设备看管定额（台/人）。5.确定流水线节拍性质，选择运输方式和装置流水线节拍性质主要取决于流水线的连续程度，而运输方式与装置又与节拍性质相关。如果所组织的是连续流水线，且工序同期化程度高，工艺行良好：强制节拍。如果所组织的是连续流水线，但不能很好地实现同期化，工艺尚不稳定：自由节拍。如果所组织的是间断流水线：自由节拍或粗略节拍。节拍性质连续程度运输装置强制节拍连续流水线分配式传送带、连续式工作传送带、间歇式工作传送带自由节拍连续流水线、间断流水线连续式工作传送带、滚道、运输车等粗略节拍间断流水线滚道、滑道、运输车等传送带长度计算设：传送带运行速度为V；流水线生产节拍为r；则传送带上制品的标准间距为：Lo=r*V问题：如何确定传送带运行速度。6.流水线的平面布置设计工作地排列形式

1）单列直线布置见下图。流水线平面布置设计（流水线单列直线布置示意图）传送带2）双列直线布置（设备可布置在传送带两边）传送带传送一条在制品图a

传送两条在制品图b流水线平面布置设计（流水线双列直线布置示意图）传送带(a)流水线平面布置设计（流水线双列直线布置示意图）传送带(b)

流水线布置原则：运输路线最短

平面布置形式：直线型：山字型：直角型：环型：蛇型：U型：立体布置形式三层二层一层7.编制流水线作业指示图表

流水生产的期量标准主要有：节拍流水线作业指示图表在制品占用量定额流水线作业指示图表，又称流水线标准计划图表，是表明流水线内各工作地在正常条件下的具体工作制度和劳动组织方式的一种标准图表，是编制生产作业计划、进行日常管理不可缺少的一项期量标准。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。但连续流水线与间断流水线的作业指示图表形式、内容及编制方法均不同。流水线特点小时一班共计1234中间休息5678间断次数间断时间（min）工作时间（min）装配简单产品220460装配复杂产品330450机械加工（使用耐用期长的工具）440440机械加工（使用耐用期短的工具）660420焊接、热处理等660420工作时间间断时间连续流水线作业指示图表的编制主要内容：规定轮班内的中断次数及时间。中断次数与时间根据流水线工作的特点而定。

间断流水线作业指示图表的编制主要内容及步骤

1）确定看管期

2）确定看管期内各工作地产量

3）计算看管期内各工作地工作时间长度及工作地（设备）负荷

4）确定工作起止时间

5）确定各工作地工人人数及劳动组织形式

6）绘制作业指示图表1）确定看管期看管期定义：指流水线上的工人在其所看管设备上生产规定数量制品所需时间的最大值。规定看管期的意义：平衡各道工序的生产效率。在生产效率较高的工序，当生产出规定数量的制品后，可把设备停下来，而工人则到其他设备上去工作。看管期长短的对经济指标的影响。看管期长，工人在其所看管设备之间的往返次数少，可降低工人劳动强度，但在制品占用量较多。确定看管期依据：制品的特点（尺寸、价值）和工人所看管设备之间的距离。注意点：看管期是轮班时间的约数。2）确定看管期内各工作地产量当工序i的工作地数为1时，该工作地看管期产量与流水线看管期内的产量相等。当工序i的工作地数大于1时，看管期产量由两种分配方法：平均分配。集中分配。尽可能地使产量分配到几个工作地，这样可便于组织工人兼管多工作地。3）计算看管期内各工作地工作时间长度及工作地负荷工作时间长度：是工作地看管期产量与工序单件时间的乘积。工作地负荷：在一个看管期内，工作地生产的持续时间与看管期的比值。4）确定工作起止时间对于负荷不满的工作地，要确定其在看管期内工作的具体起止时间。在确定起止时间时，考虑工人兼管工作地的可能性。5）确定流水线上工人人数及劳动组织形式确定工人人数的同时，要考虑劳动组织形式，如多机床看管及监管工作地等办法。6）绘制作业指示图表。流水线名称工作班数日产量（件）节拍（r）运输批量（P）节奏看管时间看管期产量轴加工流水线21606min1件6min2H20件工序号工时定额min工作地号设备负荷率(%)工人编号劳动组织看管期内作业指示图表102030405060708090100110120产量1120110001多机床看管10021001024036702兼管06工作地2035.2048703多机床看管20450583032058063302507100041565.6089405207309500620831050062096111000720间断流水线作业指示图表在制品占用量流水线内在制品占用量流水线间在制品占用量工艺占用量周转占用量运输占用量保险占用量保险占用量运输占用量周转占用量

在制品占用量定额在制品占用量定额：是指在必要的时间、地点和具体的生产技术与生产组织条件下，为保证有节奏地均衡生产所必需的在制品数量。在制品占用量构成1）流水线内在制品占用量定额的确定工艺占用量定额：是指正在流水线各道工序每个工作地上加工、装配或检验的在制品数量。周转占用量定额：仅存在于间断流水线上，是由于上下两道工序生产率不等或用于工作起始时间不同，为保证下道工序能够连续完成看管期内的产量，而在该两道工序之间事先存放的一种供周转的制品数量。周转在制品在0和最大值之间周而复始地变化，一般规定以看管期初各工序之间的周转在制品占用量之和作为流水线内周转在制品占用量定额。工序间（一个看管期内）周转在制品最大值计算公式Tk：一个看管期内生产率之差不变的第k个时间段持续时间Si：上工序i在Tk时间内的工作地数Sj：下工序j在Tk时间内的工作地数Ti：上工序单件时间定额Ti：下工序单件时间定额Qk值为正，表示周转在制品形成与Tk段时间末。

Qk值为负，表示周转在制品形成与Tk段时间初。问题：一个看管期内，在制品周转量期初与期末是否相等？工序号工时定额min工作地号设备负荷率(%)工人编号劳动组织看管期内作业指示图表102030405060708090100110120产量1120110001多机床看管10021001024036702兼管06工作地20例：周转在制品最大值计算10201056157最大周转在制品占用量69108-93807-837106-75.6655-68504-55413-45.2302-34271-2121期处周转在制品占用量看管期内周转在制品形成与消耗示意图周转在制品形成地点工序时间工序号102030405060708090100110120保险占用量定额：是用以弥补废品损失的、或者当实际生产率偏离规定的生产节拍和发生设备临时性故障时使用以防止流水线中断的制品数量。保险在制品占用量的设置及大小，根据经验并考虑以下因素来确定：工序设备工作的可靠程度以及出现故障后消除故障所需的时间。该道工序出现废品的可能性及数量。工人生产偏离平均节拍的程度。2）流水线间在制品占用量定额的确定与流水线内在制品占用量定额的确定相类似，略。根据各种对象的结构与工艺相似程度和流水生产组织的具体方法不同，多对象流水线可分为：可变流水线：是轮流地、成批地、固定地生产几种对象，当变换对象时要相应地调整设备和工艺装备。成组流水线：也是固定地生产几种对象，但不是轮番成批生产，而是按照成组加工工艺规程和使用专门的成组加工设备及工艺装备成组地生产，更换对象时也基本不需要重新调整设备和工艺装备。混合流水线：是在基本上不改变现有生产手段、生产条件和生产能力的条件下，通过改变生产组织方法，在一条流水线上进行多品种搭配，制定科学的投产顺序、有序地生产多种产品。多应用于产品结构、工艺特征相似、规格和型号不同的系列产品。第四节、多对象流水线组织设计1）可变流水线可变流水线的主要特征：流水线上加工的若干种加工对象在结构和工艺上相近似；若干种加工对象在流水线上成批轮番地生产，当更换加工对象时，设备和工装要进行相应地调整，但是调整工作比较容易其工作量不大；每种加工对象在流水线所有工序上设备符合系数应大致相同。由于可变流水线具有上述特征，所以就计划期来说，可变流水线的加工对象有多种，但是在计划期的各段时间内，流水线如同单一对象流水线一样地工作。（“多样”与“单一”的统一）可变流水线的组织设计与单一对象流水线的组织设计相类似，最主要的不同在于节拍和设备数量的计算。节拍的计算若可变流水线加工3种零件，计划期产量分别为N1，N2，N3；各零件单件工时定额分别为T1，T2，T3。代表零件法该方法将各种零件的产量按加工劳动量折合为一种零件产量，然后据以计算节拍。加工劳动量比重法该方法按各种零件在流水线上加工总劳动量中所占比重分配有效工作时间，然后据以计算各种零件的节拍。设备数量的计算

步骤：分别按不同的加工对象计算各工序的设备数量。将各种对象在各道工序上的设备数量对比分析，经平衡后确定最终需要量。平衡原则：使流水线上的设备和工人满负荷工作。2）成组流水线可分为两种：顺序生产成组流水线平行生产成组流水线顺序生产成组流水线特征：一个零件组、一个零件组地进行加工，成组地在工序间转移；在组内各零件不是平行地加工，而是顺序地加工，即先加工A零件，再加工B零件，再加工C零件，每道工序都是这样重复地、顺序地加工零件组内的零件；

零件组在各道工序加工的时间与流水线节拍相等或成整数倍比关系。由加工一种零件转换为加工另一种零件时，不需要设备和工艺装备进行重新调整。这是区别于可变流水线的主要点之一。

顺序生产成组流水线生产过程工序号零件工时定额工作时间（分）ABC合计102030401件1件1件2件123

232332

2.52

3546

1010

10

rgrgrgrg零件A零件B零件C平行生产成组流水线特征：一个零件组、一个零件组地进行加工，成组地在工序间转移；在组内各零件不是顺序地而是平行地加工，因此零件加工时间可以重合，缩短了零件组生产周期；流水线各工序的设备上安