基礎工業(yè)工程生產線平衡方法

1、生產線平衡生產線平衡安徽工程大學管理工程學院基礎工業(yè)工程基礎工業(yè)工程授課教師：唐娟授課教師：唐娟E-mail：cerulean.本章內容本章內容流水線平衡概述流水線平衡概述3.1詳細內容詳細內容流水線平衡設計的方法流水線平衡設計的方法3.2詳細內容詳細內容流水線平衡改善分析流水線平衡改善分析3.3詳細內容詳細內容 由設備、工作地和傳送裝置組成的設施系統(tǒng)，以由設備、工作地和傳送裝置組成的設施系統(tǒng)，以流流水方式水方式生產各種生產各種產品產品。v流水線基本概念流水線基本概念流水線的優(yōu)缺點流水線的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：高效率、低成本，使工人技術進一步專業(yè)化高效率、低成本，使工人技術進一步專業(yè)化流水線布局流

2、水線布局U型裝配線、環(huán)形裝配線和一字型裝配線型裝配線、環(huán)形裝配線和一字型裝配線缺點：工人勞動強度較大，工作較乏味缺點：工人勞動強度較大，工作較乏味適用于產量足夠、單位產品的勞動量比較大，制造工藝能夠分適用于產量足夠、單位產品的勞動量比較大，制造工藝能夠分解成多道工序，結構相對穩(wěn)定的產品解成多道工序，結構相對穩(wěn)定的產品v流水線基本概念流水線基本概念 流水生產流水生產是指生產對象按照一定的是指生產對象按照一定的工藝路線工藝路線順序地順序地通過各個工作地，并按照一定的通過各個工作地，并按照一定的生產速度生產速度完成工藝作業(yè)完成工藝作業(yè)的的連續(xù)重復連續(xù)重復的生產過程。的生產過程。 工作的專業(yè)化程度高工

3、作的專業(yè)化程度高 生產按節(jié)拍進行生產按節(jié)拍進行 工藝過程是封閉的工藝過程是封閉的 生產對象在工序間作單向移動生產對象在工序間作單向移動 工作地之間有傳送裝置連結工作地之間有傳送裝置連結 流水生產流水生產方式具有以下特點：方式具有以下特點： 由設備、工作地和傳送裝置組成的設施系統(tǒng)，以由設備、工作地和傳送裝置組成的設施系統(tǒng)，以流流水方式水方式生產各種生產各種產品產品。v流水線基本概念流水線基本概念流水線的優(yōu)缺點流水線的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：高效率、低成本，使工人技術進一步專業(yè)化高效率、低成本，使工人技術進一步專業(yè)化流水線布局流水線布局U型裝配線、環(huán)形裝配線和型裝配線、環(huán)形裝配線和一字型裝配線一字型裝配

4、線缺點：工人勞動強度較大，工作較乏味缺點：工人勞動強度較大，工作較乏味適用于產量足夠、單位產品的勞動量比較大，制造工藝能夠分適用于產量足夠、單位產品的勞動量比較大，制造工藝能夠分解成多道工序，結構相對穩(wěn)定的產品解成多道工序，結構相對穩(wěn)定的產品一字型一字型布局布局環(huán)形環(huán)形布局布局U型型布局布局 由設備、工作地和傳送裝置組成的設施系統(tǒng)，以由設備、工作地和傳送裝置組成的設施系統(tǒng)，以流流水方式水方式生產各種產品。生產各種產品。v流水線基本概念流水線基本概念流水線的優(yōu)缺點流水線的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：高效率、低成本，使工人技術進一步專業(yè)化高效率、低成本，使工人技術進一步專業(yè)化流水線布局流水線布局U型裝配線、

5、環(huán)形裝配線和一字型裝配線型裝配線、環(huán)形裝配線和一字型裝配線缺點：工人勞動強度較大，工作較乏味缺點：工人勞動強度較大，工作較乏味適用于產量足夠、單位產品的勞動量比較大，制造工藝能夠分適用于產量足夠、單位產品的勞動量比較大，制造工藝能夠分解成多道工序，結構相對穩(wěn)定的產品解成多道工序，結構相對穩(wěn)定的產品v流水線平衡的概念和意義流水線平衡的概念和意義 流水線平衡又稱流水線平衡又稱工序同期化工序同期化，指在，指在規(guī)定的生產速度規(guī)定的生產速度下，使工作地間的負荷均衡化，從而使得下，使工作地間的負荷均衡化，從而使得工作地上的作工作地上的作業(yè)時間相同或相近業(yè)時間相同或相近的一種技術。的一種技術。流水線平衡目的

6、流水線平衡目的提高設備和工時的利用率，降低生產周期提高設備和工時的利用率，降低生產周期1降低物資消耗，減少在制品，降低成本降低物資消耗，減少在制品，降低成本2在平衡生產線基礎上，在平衡生產線基礎上，實現單元生產實現單元生產，提高生產應變能，提高生產應變能力，實現柔性生產系統(tǒng)力，實現柔性生產系統(tǒng)3通過綜合應用到程序分析、動作分析、搬運分析通過綜合應用到程序分析、動作分析、搬運分析 、時間分、時間分析等析等IE手法，以提高全員綜合素質手法，以提高全員綜合素質4本章內容本章內容流水線平衡概述流水線平衡概述3.1詳細內容詳細內容流水線平衡設計的方法流水線平衡設計的方法3.2詳細內容詳細內容流水線平衡改

7、善分析流水線平衡改善分析3.3詳細內容詳細內容v平衡設計的準備工作和基本問題平衡設計的準備工作和基本問題進行產品和零件的分類，完成進行產品和零件的分類，完成工藝流程的制定與優(yōu)化工藝流程的制定與優(yōu)化1確定流水線上的確定流水線上的基本作業(yè)基本作業(yè)并制定出相應的作業(yè)標準并制定出相應的作業(yè)標準3繪制出繪制出基本作業(yè)順序圖基本作業(yè)順序圖，以反映工藝次序，以反映工藝次序4確定流水線的確定流水線的節(jié)拍節(jié)拍5將作業(yè)按照一定標準將作業(yè)按照一定標準分配到各個工位分配到各個工位，完成平衡工作，完成平衡工作6收集整理平衡設計的收集整理平衡設計的各種材料各種材料2v單產品流水線平衡方法單產品流水線平衡方法確定生產節(jié)拍確

8、定生產節(jié)拍計算計算最少工作站數最少工作站數作業(yè)指派以作業(yè)指派以平衡流水線平衡流水線NFeC 當流水線的運輸批量等于當流水線的運輸批量等于1時，生產節(jié)拍時，生產節(jié)拍C 若按批運輸若按批運輸( (批量為批量為Q) )時，則生產節(jié)拍時，則生產節(jié)拍C批批CQC批 根據生產節(jié)拍，計算理論最少工作站數根據生產節(jié)拍，計算理論最少工作站數SminCWSmin評價與評價與再平衡再平衡v單產品流水線平衡方法單產品流水線平衡方法 作業(yè)指派時，要滿足作業(yè)指派時，要滿足三種約束條件：三種約束條件：作業(yè)指派以平衡流水線作業(yè)指派以平衡流水線 工藝順序約束工藝順序約束先后次序圖先后次序圖 技術約束技術約束使兩項或多項工作不能

9、在一個工作站上使兩項或多項工作不能在一個工作站上 每個工作站上的作業(yè)每個工作站上的作業(yè)總時間不能大于節(jié)拍總時間不能大于節(jié)拍 具體平衡方法具體平衡方法( (指派原則指派原則) ) 簡單平衡法簡單平衡法階位法階位法( (或后續(xù)作業(yè)數量法，作業(yè)時間法或后續(xù)作業(yè)數量法，作業(yè)時間法) ) 復雜平衡法復雜平衡法人工智能法和運籌學方法人工智能法和運籌學方法 某某J型玩具小車要在一個傳送帶上組裝，每天需生產型玩具小車要在一個傳送帶上組裝，每天需生產500輛。輛。每天的生產時間為每天的生產時間為420分。分。表表3-1列出了列出了J型小車的裝配步驟及其型小車的裝配步驟及其定額時間，請根據節(jié)拍和作業(yè)次序的限制，求

10、使工作站數量最少定額時間，請根據節(jié)拍和作業(yè)次序的限制，求使工作站數量最少的生產線平衡方式。的生產線平衡方式。單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析ABDEICFGHJK4550121212121191589繪制裝配線的流程圖繪制裝配線的流程圖1作業(yè)作業(yè) 時間（秒）時間（秒）描描 述述必須提前的作業(yè)必須提前的作業(yè)A45安裝后軸支架，擰緊安裝后軸支架，擰緊4個螺母個螺母B11插入后軸插入后軸AC9擰緊后軸支架螺栓擰緊后軸支架螺栓BD50安裝前軸，用手擰緊安裝前軸，用手擰緊4個螺母個螺母E15擰緊前軸螺栓擰緊前軸螺栓DF12安裝安裝1#后車輪，擰緊輪軸蓋后車輪，擰緊輪軸蓋CG12安

11、裝安裝2#后車輪，擰緊輪軸蓋后車輪，擰緊輪軸蓋CH12安裝安裝1#前車輪，擰緊輪軸蓋前車輪，擰緊輪軸蓋EI12安裝安裝2#前車輪，擰緊輪軸蓋前車輪，擰緊輪軸蓋EJ8安裝前軸上的車把手，擰緊螺栓和螺釘安裝前軸上的車把手，擰緊螺栓和螺釘F，G，H，IK9上緊全部螺栓和螺釘上緊全部螺栓和螺釘J合計合計195表表3-1 J型小車的裝配步驟及其時間型小車的裝配步驟及其時間單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析 某某J型玩具小車要在一個傳送帶上組裝，每天需生產型玩具小車要在一個傳送帶上組裝，每天需生產500輛。輛。每天的生產時間為每天的生產時間為420分。表分。表3-1列出了列出了J型小

12、車的裝配步驟及其型小車的裝配步驟及其定額時間，請根據節(jié)拍和作業(yè)次序的限制，求使工作站數量最少定額時間，請根據節(jié)拍和作業(yè)次序的限制，求使工作站數量最少的生產線平衡方式。的生產線平衡方式。單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析ABDEICFGHJK4550121212121191589繪制裝配線的流程圖繪制裝配線的流程圖1)/(4.5050042060輛秒每天的產量每天的工作時間NFCe487.34.50195minCWS單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析計算節(jié)拍計算節(jié)拍2工作站最小值工作站最小值(理論上理論上)3 (1) 平衡方案平衡方案A： 選用規(guī)則選用

13、規(guī)則1(后續(xù)作業(yè)數量最多規(guī)則后續(xù)作業(yè)數量最多規(guī)則)來平衡來平衡裝配生產線。各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數量如裝配生產線。各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數量如表表3-2所示。所示。在該規(guī)則在該規(guī)則遇到問題時，采用其他規(guī)則，直至所有作業(yè)安排完畢遇到問題時，采用其他規(guī)則，直至所有作業(yè)安排完畢。表表3-3列列出了實際的安排。出了實際的安排。作業(yè)元素作業(yè)元素后續(xù)作業(yè)元素后續(xù)作業(yè)元素數量數量作業(yè)元素作業(yè)元素后續(xù)作業(yè)元素數量后續(xù)作業(yè)元素數量A6F,G,H或或I2B或或D5J1C或或E4K0表表3-2 各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數量各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數量單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析工作工作站站作作業(yè)業(yè)作業(yè)時間作

14、業(yè)時間（s）剩余時間剩余時間（s）可安排的可安排的緊后作業(yè)緊后作業(yè)緊后作業(yè)最緊后作業(yè)最多的作業(yè)多的作業(yè)時間最長的時間最長的作業(yè)作業(yè)1A455.4空閑空閑無無2D500.4空閑空閑無無3B1139.4空閑空閑C、EC、EEE1524.4空閑空閑C、H、ICF、G、H、IC915.4空閑空閑F、G、H、IF、G、H、IF123.4空閑空閑無無4G1238.4空閑空閑H、IH、IH1226.4空閑空閑II1214.4空閑空閑JJ86.4空閑空閑無無5K941.4空閑空閑無無表表3-3 根據后續(xù)作業(yè)最多規(guī)則平衡裝配生產線根據后續(xù)作業(yè)最多規(guī)則平衡裝配生產線單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡

15、實例分析計算流水線的整體負荷率：計算流水線的整體負荷率：%38.774 .505195SCWE工作地工作地工作地作業(yè)元素工作地作業(yè)元素工作地作業(yè)時間工作地作業(yè)時間 工作地負荷率工作地負荷率（%）12345ADB,E,C,FG,H,I,JK45504744989.2999.2193.2587.317.86表表3-4 平衡方案平衡方案A中各工作地負荷率中各工作地負荷率單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析(2) 平衡方案平衡方案B：選用選用規(guī)則規(guī)則2（階位法），（階位法），即按該項作業(yè)元素即按該項作業(yè)元素時間與后續(xù)作業(yè)元素時間的總和（階位值）最大規(guī)則優(yōu)先安時間與后續(xù)作業(yè)元素時間的

16、總和（階位值）最大規(guī)則優(yōu)先安排作業(yè)。排作業(yè)。作業(yè)元素作業(yè)元素ADBECFGHIJK總總計計作業(yè)時間作業(yè)時間(s)4550111591212121289195階位值階位值106 10661565029292929179緊前工序緊前工序ADBCCEEF,G,H,IJ表表3-5 J型小車作業(yè)元素階位表型小車作業(yè)元素階位表單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析工作工作地地作業(yè)作業(yè)元素元素階位階位值值緊前作緊前作業(yè)業(yè)作業(yè)時間作業(yè)時間(s)累計作業(yè)時累計作業(yè)時間間(s)剩余時間剩余時間(s)1A10645455.42D10650500.43BECF61565029ADBC11159121

17、126354739.424.415.43.44GHIJ29292917CEEF,G,H,I12121281224364438.426.414.46.45K9J9941.4表表3-6 按階位法分配作業(yè)元素過程按階位法分配作業(yè)元素過程單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析計算流水線負荷率：計算流水線負荷率：%38.774 .505195SCWE工作地工作地 工作地作業(yè)元素工作地作業(yè)元素工作地作業(yè)時間工作地作業(yè)時間 工作地負荷率工作地負荷率（%）12345ADB,E,C,FG,H,I,JK45504744989.2999.2193.2587.317.86表表3-7 平衡方案平衡方案

18、B中各工作地負荷率中各工作地負荷率單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析 (3) 平衡方案平衡方案C：選用規(guī)則二，按作業(yè)元素時間最長規(guī)則安排選用規(guī)則二，按作業(yè)元素時間最長規(guī)則安排作業(yè)，作業(yè)，并用規(guī)則一作為輔助規(guī)則。表并用規(guī)則一作為輔助規(guī)則。表3-8給出了按作業(yè)元素時給出了按作業(yè)元素時間的大小排列的順序，表間的大小排列的順序，表3-9列出了平衡方案列出了平衡方案C的實際安排。的實際安排。作業(yè)元素作業(yè)元素 作業(yè)時間（作業(yè)時間（s） 作業(yè)元素作業(yè)元素作業(yè)時間（作業(yè)時間（s）D50B11A45C,K9E15J8H,I,F或或G12表表3-8 各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數量各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數

19、量單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析工作工作 站站作作業(yè)業(yè)作業(yè)時間作業(yè)時間（s）剩余時間剩余時間（s）可安排的可安排的緊后作業(yè)緊后作業(yè)時間最長時間最長的作業(yè)的作業(yè)緊后作業(yè)最緊后作業(yè)最多的作業(yè)多的作業(yè)1D500.4空閑空閑無無2A455.4空閑空閑無無3E1535.4B、C、H、IH、IB、CH1223.4I、BIBI1211.4J、BBBB110.4空閑空閑無無4C941.4F、GF、GF、GF1229.4G、JGGG1217.4JJ89.4空閑空閑KK90.4空閑空閑無無表表3-9 按作業(yè)元素時間最長規(guī)則安排作業(yè)按作業(yè)元素時間最長規(guī)則安排作業(yè)單產品單產品流水生產線平衡實

20、例分析流水生產線平衡實例分析計算流水線負荷率：計算流水線負荷率：%73.964 .504195SCWE工作地工作地 工作地作業(yè)元素工作地作業(yè)元素工作地作業(yè)時間工作地作業(yè)時間 工作地負荷率（工作地負荷率（%）1234D AE, H, I, BC, F, G, J, K5045505099.2189.2999.2199.21表表3-10 平衡方案平衡方案C中各工作地負荷率中各工作地負荷率單產品單產品流水生產線平衡實例分析流水生產線平衡實例分析v多品種流水線的平衡設計多品種流水線的平衡設計基本形式基本形式可變流水線可變流水線，又稱轉換流水線。它的基本特征是，又稱轉換流水線。它的基本特征是，在一條流水

21、線上在一條流水線上輪番生產幾種產品輪番生產幾種產品?；旌狭魉€混合流水線，是指在同一時間內，在同一條流水線，是指在同一時間內，在同一條流水線上上按固定順序混合按固定順序混合地生產多種品種產品。地生產多種品種產品。v多品種流水線的平衡設計多品種流水線的平衡設計v節(jié)拍的確定節(jié)拍的確定代表產品換算法代表產品換算法勞動量比率法勞動量比率法v流水線平衡方法流水線平衡方法根據根據單產品流水線平衡方法單產品流水線平衡方法進行作業(yè)指派，實現平衡進行作業(yè)指派，實現平衡可變流水線的平衡設計可變流水線的平衡設計 按照按照產品組產品組計算生產節(jié)拍，并據此進行流水線的平計算生產節(jié)拍，并據此進行流水線的平衡，其節(jié)拍計算為

22、：衡，其節(jié)拍計算為：v多品種流水線的平衡設計多品種流水線的平衡設計混合流水線的平衡設計混合流水線的平衡設計組組NFCe組C組N混合流水線的平均節(jié)拍混合流水線的平均節(jié)拍計劃期內產品組的產量計劃期內產品組的產量N組組與與產品組的構成產品組的構成及及各產品的計劃產量各產品的計劃產量有關。它根據不同情況加以確定：有關。它根據不同情況加以確定： 各種產品各種產品計劃期計劃期產量相等時產量相等時 各種產品的計劃期產量成較小的整數比時各種產品的計劃期產量成較小的整數比時 編制編制綜合的作業(yè)元素順序圖綜合的作業(yè)元素順序圖 選擇平衡工作地作業(yè)量的選擇平衡工作地作業(yè)量的時間周期時間周期 計算作業(yè)元素在平衡周期內的

23、計算作業(yè)元素在平衡周期內的作業(yè)時間作業(yè)時間v混合流水線平衡工作包括三項內容：混合流水線平衡工作包括三項內容：實例分析實例分析v多品種流水線的平衡設計多品種流水線的平衡設計混合流水線的平衡設計混合流水線的平衡設計本章內容本章內容流水線平衡概述流水線平衡概述3.1詳細內容詳細內容流水線平衡設計的方法流水線平衡設計的方法3.2詳細內容詳細內容流水線平衡改善分析流水線平衡改善分析3.3詳細內容詳細內容3.3 生產線平衡改善工作生產線平衡改善工作v再平衡原因再平衡原因v平衡步驟平衡步驟作業(yè)測定，作業(yè)測定，確定工序時間確定工序時間確定生產節(jié)拍確定生產節(jié)拍和瓶頸工序和瓶頸工序以瓶頸工序為中心以瓶頸工序為中心

24、進行調整和優(yōu)化進行調整和優(yōu)化運行階段的調整與優(yōu)化運行階段的調整與優(yōu)化產品產量、結構和種類的變化產品產量、結構和種類的變化1現場布局的變化現場布局的變化2工裝、原材料、設備和人員技術的變化工裝、原材料、設備和人員技術的變化3方案評價和選擇方案評價和選擇制定標準制定標準工作抽樣法工作抽樣法方法標準方法標準時間標準時間標準秒表法秒表法標準資料法標準資料法模特法模特法v 首先應考慮對瓶頸工序進行首先應考慮對瓶頸工序進行作業(yè)改善作業(yè)改善v 將瓶頸工序的作業(yè)內容分擔給其他工序將瓶頸工序的作業(yè)內容分擔給其他工序v 適當增加各作業(yè)人員適當增加各作業(yè)人員v 合并相關工序，重新排布生產工序合并相關工序，重新排布生

25、產工序v 分解作業(yè)時間較短的工序，把該工序安排到其他工序分解作業(yè)時間較短的工序，把該工序安排到其他工序生產線平衡改善實施時，可遵循以下方法生產線平衡改善實施時，可遵循以下方法3.3 生產線平衡改善工作生產線平衡改善工作3.3 生產線平衡改善工作生產線平衡改善工作v再平衡原因再平衡原因v平衡步驟平衡步驟作業(yè)測定，作業(yè)測定，確定工序時間確定工序時間確定生產節(jié)拍確定生產節(jié)拍和瓶頸工序和瓶頸工序以瓶頸工序為中心以瓶頸工序為中心進行調整和優(yōu)化進行調整和優(yōu)化運行階段的調整與優(yōu)化運行階段的調整與優(yōu)化產品產量、結構和種類的變化產品產量、結構和種類的變化1現場布局的變化現場布局的變化2工裝、原材料、設備和人員技

26、術的變化工裝、原材料、設備和人員技術的變化3方案評價和選擇方案評價和選擇制定標準制定標準工作抽樣法工作抽樣法方法標準方法標準時間標準時間標準秒表法秒表法標準資料法標準資料法模特法模特法實例實例v裝配線平衡設計實例裝配線平衡設計實例1例例1最大階位者優(yōu)先指派原則最大階位者優(yōu)先指派原則12345680.01h790.06h0.04h0.05h0.03h0.04h0.05h0.05h0.04h已知：對該裝配線的速度要求已知：對該裝配線的速度要求是每是每4040小時生產小時生產285285件產品件產品生產節(jié)拍生產節(jié)拍 CT=40/285 =0.14小時小時/件件工作站數工作站數 K=t/CT=2.64

27、n1iiTt=0.37小時工作站數工作站數 K=3具體指派過程具體指派過程例例1最大階位者優(yōu)先指派原則最大階位者優(yōu)先指派原則12345680.01h790.06h0.04h0.05h0.03h0.04h0.05h0.05h0.04h作業(yè)序號位置權重WP10.3720.2830.2940.2550.0760.1470.1180.1090.06工工作作站站號號工工作作單單元元i位位置置權權重重前前緊緊單單元元 Ti工工作作站站時時間間平衡平衡延遲延遲（空（空閑時閑時間）間）110.37-0.050.050.09130.2910.040.090.05120.2810.030.120.02240.252 30.050.050.09260.1440.040.090.05270.1140.050.140380.1060.040.040.10350.0740.010.050.09390.065780.060.110.031、2、3工作站工作站1 1工作站工作站2 2工作站工作站3 34、6、75、8、9例例2后續(xù)作業(yè)最多優(yōu)先指派原則后續(xù)作業(yè)最多優(yōu)先指派原則12345680.01h790.06h0.04h0.05h0.03h0.04h0.05h0.05h0.04h1、2、3