第九章 流水线设计 生产计划课件.ppt

1、1,Chapter 9 Flow Line Design,9.1 Basic Overview 9.2 Flow Line Design,2,9.1 Basic Overview,一、流水线的起源福特的流水线 在上世纪初，屠宰场所使用的可以称为“拆卸线”，即将一头宰好的牛体或猪体从很多切肉工人面前移动经过，每一个切肉工人只割下特定的某个部分。福特将这一过程颠倒过来，试试是否会加速汽车上一个叫做磁石发电机的部件的生产。不让每个工人组装一台完整的磁石发电机，而是将发电机的一个部件放在传送带上，在它经过时，每个工人都给它添装上一个部件，每次都装配同样的一个部件。特拉华大学教授戴维。亨谢尔是工业发展专

2、家，他谈起当时的情况： “前一天，完成整个组装过程的工人，平均每人每20分钟组装一台磁石发电机。可是那一天，在这条装配线上的装配组，每人平均每13分10秒钟就组装一台。”,3,不到一年，装配时间便减到5分钟。1913年福特改革了装配汽车的全过程。用绳子钩住的部分组装好的车辆被拖着从工人身旁经过，工人们一次只组装上一个部件。不久，福特公司一年就生产出几十万辆汽车，在当时是一项极出色的成就。这一新的系统如此有效而且经济合算以致他将自己生产出来的汽车削价一半，降至每辆260美元，使那些在此之前一直买不起汽车的人都有能力买了。不久全世界的汽车制造商都仿效起他来。今天，在机器人和其他形式的自动化推动下，

3、从烤面包机到香水，一切的一切，全都是在装配线上生产出来的。,9.1 Basic Overview,4,9.1 Basic Overview,福特制的主要内容 1、实施零件及产品的标准化、设备及工具的专业化。 2、创造了流水作业生产方法，建立了传送带式的流水生产线。,5,1、特征 工作地的专业化程度高； 具有明显的节奏性； 每道工序都按照统一的节拍进行生产； 具有高度的连续性。,3.4 Location and Facility Layout,二、流水线生产的特征和形式,6,2、形式 按生产对象的移动方式：固定流水线和移动流水线； 固定流水线：是指生产对象位置固定，生产工人携带工具沿着顺序排列的

4、生产对象移动。主要用于不便运输的大型制品的生产，如重型机械、飞机、船舶等的装配。 移动流水线：生产对象移动，工人和设备及工具位置固定的流水线，这是常用的流水线的组织方式。,3.4 Location and Facility Layout,7,按生产对象品种数目的多少，分为单品种流水线和多品种流水线 单品种流水线：又称不变流水线，是指流水线上只固定生产 一种制品。 多品种流水线：生产两种或两种以上制品。,可变流水线,混合流水线,按制品的轮换方式,分批轮换地制造固定在流水线上的几个品种,将生产作业方式大致相同的特定几个品种在流水线上混合、连续地生产,9.1 Basic Overview,8,按生产

5、连续程度：连续流水线和间断流水线。 按实现节奏的方式：强制节拍流水线和自由节拍流水线。,按机械化程度：手工流水线、机械化流水线、自动流水线。,9.1 Basic Overview,9,图1 流水线的类型,9.1 Basic Overview,10,3.4 Location and Facility Layout,图3-5 流水线布置图,11,三、流水线涉及的相关概念 1、工序 工序（process）是指一个工人或一组工人在同一工作地上对同一劳动对象进行加工的生产环节。 工序是组成生产过程的最小单元。若干个工序组成工艺阶段。 同一工序的操作者、工作地和劳动对象是固定不变的，如果有一个要素发生变化

6、，就构成另一道新工序。,9.1 Basic Overview,例如在同一台车床上，由一个工人完成某零件的粗加工和精加工，称为一道工序；如果这个零件在一台车床上完成粗加工而在另一台车床上精加工，就构成两道工序。,12,2、节拍 节拍（Cycle time）流水线上连续出产相邻的两件相同制品的时间间隔。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。 节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。 通常把一个流程中生产时间最慢的工序叫做瓶颈（Bottleneck）。,9.1 Basic Overview,13,9.1 Basic

7、 Overview,3、工序同期化/装配线平衡 工序同期化是使流水生产线各工序的单件时间等于节拍或节拍的整数倍。 在给定流水线节拍情况下，工序同期化可以使流水线所需工作地数量和用工人数最少。,14,减少或消除物料周转场所，缩短生产周期； 减少单件产品工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）； 减少工序的在制品，真正实现“一个流”； 消除生产瓶颈提高作业效率； 提升工作士气改善作业秩序； 稳定产品质量； 提高作业员及设备工装的工作效率；,（1）工序同期化的意义,9.1 Basic Overview,15,（2）工序同期化的方法,改善瓶颈工序作业 作业分割：将瓶颈工序作业内容分解，并加入其它工序时

8、间短的工序。 利用或改良工具机器：将手工改为工具、半自动或全自动机器或在原有工具夹具做改善自可提升产量缩短作业工时。 提高作业者的技能。 调换作业者：调换效率较高或较熟练人员。 增加作业者：上面几项都做了还未到理想可能得考虑增加人手了。,9.1 Basic Overview,16,改善作业方法 运用改善四要法(ECRS)进行作业方法改善 “剔除”( Eliminate )不必要的动作 “合并” (Combine) 微少的动作 “重排” (Rearrange )作业工序或动作 “简化” (Simplify )负责的效率动作 合并相关工序 重新安排生产工序 布局改进,9.1 Basic Overv

9、iew,17,9.1 Basic Overview,四、组织流水线生产的必要条件 1、产品结构和工艺相对稳定； 2、制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。 3、制品产量足够大，以保证流水生产线各工作地有充分的负荷。,18,9.2 Issues Related to Flow Line Design,一、单一对象流水生产线的组织设计 （一）确定流水生产线的节拍 （二）进行工序同期化 （三）计算设备数量和设备负荷系数 （四）计算工人人数 （五）确定流水生产线的性质和选择运输工具 （六）流水生产线的平面布置,19,9.2 Issues Related to

10、 Flow Line Design,（一）确定流水生产线的节拍,r = Fe / N = Fo / N 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（0.90.96）,20,（二）进行工序同期化 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，使其与节拍相等或与节拍成整数倍。同期化程度的高低，决定了流水线的负荷率和连续程度。,9.2 Issues Related to Flow Line Design,21,工序同期化的步骤： （1）确定流水线节拍； （2）计算流水线上需要的最少理论工作地数。 （3

11、）组织工作地。按以下条件向工作地分配各工序： 保证各个工序之间的先后顺序。 分配到每个工作地的各工序作业时间之和(Tei)，不能大于节拍,且应尽量接近或等于节拍（Te趋近r）。 应使工作地数目S尽量少。,9.2 Issues Related to Flow Line Design,22,第一步：求可行的作业组合方案，即列出所有可能作为第i工序的组合方案； 组合条件：tir ； 满足工序之间的先后顺序。,9.2 Issues Related to Flow Line Design,第二步：求出各编组方案可能组成的最少工作地数；,23,9.2 Issues Related to Flow Line

12、 Design,第三步：当工序编组方案有多个时，取min Ski 方案为分支节点； 第四步：当min Ski有多个时，取组合工序时间最大的方案作为分 枝节点； 第五步：从剩余作业单元中列出可作为下道工序的所有编组方案，并计算最小可能工位数：,24,9.2 Issues Related to Flow Line Design,第六步：以上过程重复进行, 直到所有工序组合完。 第七步：回溯检查，消除不良组合方案。 从最后一个节点向前回溯，寻求且可能工作地数更小的未分支的节点，进行分支。直至找到所有节点的可能最小工作地数均等于或大于现有最小理论工作地数。,25,工序同期化的方法分枝定界法 例：某产品

13、的生产节拍为10分钟/件，其装配工作可分为11个作业单元，各作业单元的时间定额和工序顺序如下图所示，试进行工序同期化。,9.2 Issues Related to Flow Line Design,26,解：节拍为10分钟/件 Smin=T/R=46/105 说明本例中的流水线最少设置5个工作地。 第一组合工序 方案1：1、2、5； t11 =9分，S111(46-9)/10=5； 方案2：1、2、6； t12 =10分， S121(46-10)/10=5； 最小工作地数相同，选组合工时最大的方案，即(1、2、6)为第一组合工序，从该方案进行节点分枝，列出第二组合工序的所有方案：,9.2 Is

14、sues Related to Flow Line Design,27,9.2 Issues Related to Flow Line Design,28,第二组合工序 方案1：3、5； t21 =6分，S212(46-10-6)/10=5 方案2：4、5； t22 =8分，S222(46-10-8)/10=5 方案3：5、7； t23=7分，S232(46-10-7)/10=5 最小可能工作地数相等，取组合工序工时最大方案：4、5；以其为分枝节点，进入第三工序组合。,9.2 Issues Related to Flow Line Design,29,9.2 Issues Related to

15、 Flow Line Design,9,8,5,10,全部工序,4、5,5、7,1、2、5,1、2、6,3、5,5,6,5,5,5,7,30,9.2 Issues Related to Flow Line Design,6,1,2,3,4,5,6,7,8,10,9,11,2,5,7,1,2,6,3,5,4,5,31,第三组合工序： 方案1：3、8； t31 =8分， S313(46-10-6-8)/10=5; 方案2：7； t32 =6分， S323(46-10-6-6)/10=6; 取方案：3、8分枝：,9.2 Issues Related to Flow Line Design,32,9.

16、2 Issues Related to Flow Line Design,6,1,2,3,4,5,6,7,8,10,9,11,2,5,7,1,2,6,3,5,4,5,33,第四组合工序： 方案1：7： t41 =6分， S414(46-10-10-6-8-6)/10=6; 方案2：10： t42 =5分， S424(46-10-10-6-8-5)/10=6; 取方案：7分枝：,9.2 Issues Related to Flow Line Design,34,9.2 Issues Related to Flow Line Design,6,1,2,3,4,5,6,7,8,10,9,11,2,5

17、,7,1,2,6,3,5,4,5,35,9.2 Issues Related to Flow Line Design,第五组合工序：9，10 S515(46-10-10-6-8-6-10)/10=6,36,9.2 Issues Related to Flow Line Design,6,1,2,3,4,5,6,7,8,10,9,11,2,5,7,1,2,6,3,5,4,5,37,第六组合工序：11 至此全部作业单元都组合完，得到共6道工序组合方案。,9.2 Issues Related to Flow Line Design,38,9.2 Issues Related to Flow Line

18、 Design,6,4,39,回溯，寻找未被分枝、可能工作地数小于6的节点进行分枝； 按上述条件，取节点： 进行分枝：最后得到最小可能工作地数为5个，结果如图示。,5、7,9.2 Issues Related to Flow Line Design,40,9.2 Issues Related to Flow Line Design,4、8,10、11,9,8,5,10,41,9.2 Issues Related to Flow Line Design,（三）计算设备数量Sei和设备负荷系数Ka 1、计算设备数量Sei 为了保证制品在流水线上连续移动，每道工序的设备数量应等于工序时间与流水线节拍

19、之比。 Sei需取整数,Si第i道工序所需设备数；ti第i道工序的单件时间定额。,42,9.2 Issues Related to Flow Line Design,2、计算设备负荷系数Ka,设备负荷系数是表明设备利用程度的指标，Ki为第i道工序的设备负荷系数，Ka为工序数为m的流水线的总设备负荷系数。,Ka是确定流水线连续程度的主要依据，根据Ka值确定是采取连续流水线还是间断流水线。 Ka0.75连续流水线；Ka0.75间断流水线,43,9.2 Issues Related to Flow Line Design,（四）计算工人人数 1、以手工劳动为主的流水生产线上，工人人数的计算公式：,P

20、i第i道工序的工人人数；g每日工作班次；W第i道工序同时工作人数。 整条流水线的工人人数是所有工序工人人数之和。,44,9.2 Issues Related to Flow Line Design,P流水线工人总数；b考虑缺勤等因素的后备工人百分比；fi第i道工序每个工人的设备看管定额。,2、以设备加工为主的流水生产线上，工人人数的计算公式：,45,9.2 Issues Related to Flow Line Design,（五）确定流水线节拍性质，选择运输装置 流水线节拍性质主要取决于流水线的连续程度，而运输装置又与节拍性质相关。,46,9.2 Issues Related to Flow

21、 Line Design,（六）流水线的平面布置 要求流水线的布置符合产品生产流程，且有利于工人操作，制品运输路线最短，生产面积充分利用。,（流水线单列直线布置示意图）,47,9.2 Issues Related to Flow Line Design,48,9.2 Issues Related to Flow Line Design,流水线平面布置设计,传送带,流水线双列直线布置示意图b,49,9.2 Issues Related to Flow Line Design,二、多品种流水生产线的组织设计 （一）可变流水线的组织设计 1、可变流水线的特征 成批轮番生产多种产品，更换产品时，需调整

22、，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。当生产某种产品时，流水线如同单品种流水线那样工作。,50,9.2 Issues Related to Flow Line Design,2、可变流水线的组织设计 可变流水线的组织设计与单一对象流水线的程序基本相同，只是节拍和设备需要量的计算要做一些改变。 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：,5

23、1,9.2 Issues Related to Flow Line Design,代表零件法 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，然后以代表零件来计算节拍。 假设A为代表产品，则换算后的总产量Q为： 其中： 换算系数为零件B、C的单件时间定额与零件A的单件时间定额的比值。,52,9.2 Issues Related to Flow Line Design,代表零件法 各零件的节拍为：,53,9.2 Issues Related to Flow Line Design,按各种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

24、品总劳动量为Q，劳动量比重分别为aA、aB、aC Q=QATA + QBTB + QCTC aA= QATA/Q aB=QBTB/Q aC=QCTC/Q 则各产品节拍分别为： RA =A T效 / QA RB =B T效 / QB RC =C T效 / QC,加工劳动量比重法,54,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。,9.2 Issues Related to Flow Line De

25、sign,55,解： 选A为代表产品，则代表产品总产量： Q = 2000+187532/40+185728/40 =2000+1500+1300=4800(件) 各产品节拍： RA = T效 / Q=24000/4800=5(分/件) RB = RA B=5 32/40=4(分/件) RC = RA C= 528/40=3.5(分/件),9.2 Issues Related to Flow Line Design,56,A、B、C劳动量比重分别为:,9.2 Issues Related to Flow Line Design,57,RA =A T效/QA =2400041.67%/2000=

26、5(分/件) RB =B T效/QB =24000 31.25%/1875=4 (分/件) RC =C T效/QC =2400027.08%/1857=3.5 (分/件),9.2 Issues Related to Flow Line Design,58,9.2 Issues Related to Flow Line Design,（二）混合流水线的组织设计 引例：按市场需求，某厂三月份要生产A、B、C、D四种产品，每种产品的月产量分别为：A：400台；B：300台；C：200台；D：100台，共1000台，月工作日25天。问如何安排生产？,59,9.2 Issues Related to F

27、low Line Design,方法一：一个月内每种产品各生产一次，先生产A产品400台；然后生产B产品300台；再生产C产品200台；最后生产D产品100台。 节省生产调整准备时间，但是会造成产品积压和缺货。 方法二： 每天生产A产品16台，B产品12台，C产品8台，D产品4台，一个月25天重复25次。 产品积压和缺货情况减少。,60,9.2 Issues Related to Flow Line Design,（二）混合流水线的组织设计 混合流水线是在同一条流水线上按固定顺序同时生产多种产品。 通常为结构、工艺特征相似，规格、型号不同的系列产品。 混合流水线在组织设计上要解决两个问题：一是

28、工序同期化问题，另一个是产品的加工顺序问题应用生产比倒数法解决。,61,9.2 Issues Related to Flow Line Design,、生产比倒数法 生产比倒数法是从各品种计划产量中，找出最大公约数，计算各品种的生产比倒数，再按一定的顺序确定投产顺序。 计算步骤：,第一步，计算生产比。 找出各产品产量的最大公约数，用最大公约数去除各产品产量即为各产品生产比。 第二步，计算生产比倒数。,62,9.2 Issues Related to Flow Line Design,第三步，选定投产对象。 生产比倒数最小的产品优先投产，并标上产品标识号“*” ；如有多个最小生产比倒数，则安排产品标识号晚出现的产品先投产； 第四步，更新生产比倒数值。 对已选定的生产比倒数标上“*”,并更新生产比倒数值，即在已选产品的生产比倒数值上再加上该产品的初始生产比倒数值。 第五步，继续选取投产对象。 重复以上步