第5章 生產(chǎn)線平衡

1、工業(yè)工程專題崔凱（崔凱2014年年第第5講講 生產(chǎn)線平衡生產(chǎn)線平衡LINE BALANCING內(nèi)容提要 1 生產(chǎn)線平衡概述 2 生產(chǎn)線平衡分析與改善 3 案例分析第一節(jié)、生產(chǎn)線平衡概述一、何為木桶定律一、何為木桶定律 1.木桶定律一個(gè)木桶盛水多少，并不取決于桶壁上最高的那塊木板，而恰恰取決于桶壁上最短的那塊木板，這一規(guī)律我們稱之為“木桶定律”。 2.木桶定律的三個(gè)推論 A.只有桶壁上所有木板都足夠高,木桶才能盛滿水 B.所有木板高出最低木板的部分是沒有意義的,而且高出越多,浪費(fèi)就越大 C.提高木桶容量最有效的辦法就是設(shè)法加高最低木板的高度二、生產(chǎn)線平衡與木桶定律的關(guān)系

2、二、生產(chǎn)線平衡與木桶定律的關(guān)系“生產(chǎn)線平衡”與“木桶定律”非常相似：生產(chǎn)線的最大產(chǎn)能不是取決于作業(yè)速度最快的工位，而恰恰取決于作業(yè)速度最慢的工位，最快與最慢的差距越大，產(chǎn)能損失就越大。制造現(xiàn)場，各個(gè)車間或小組之間，彼此的管理水平、產(chǎn)能等往往是不等的，企業(yè)現(xiàn)場管理的整體水平并不取決于最優(yōu)秀的車間單位而是取決于最差的車間單位，同理，對一條生產(chǎn)線來言，其產(chǎn)量、效率高低也是如此。三、生產(chǎn)線平衡的定義及意義三、生產(chǎn)線平衡的定義及意義1.為何生產(chǎn)線平衡：生產(chǎn)線平衡是對生產(chǎn)的全部工序進(jìn)行平均化、均衡化，調(diào)整各工序或工位的作業(yè)負(fù)荷或工作量，使各工序的作業(yè)時(shí)間盡可能相近或相等，最終消除各種等待浪費(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到生產(chǎn)

3、效率最大化。它是生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)與作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化中最重要的方法。通過平衡生產(chǎn)，可以加深理解“一個(gè)流”生產(chǎn)模式及熟悉“單元生產(chǎn)”的編制方法，它是一切新理論與新方法的基礎(chǔ)。2.提高生產(chǎn)線平衡效率的意義縮短每一制品裝配時(shí)間,增加單位時(shí)間的生產(chǎn)量,降低生產(chǎn)成本減少工序間的在制品, 減少現(xiàn)場場地的占用減少工程之間的預(yù)備時(shí)間,縮短生產(chǎn)周期消除人員等待現(xiàn)象,提升員工士氣改變傳統(tǒng)小批量作業(yè)模式，使其達(dá)到一個(gè)流生產(chǎn)?？梢苑€(wěn)定和提升產(chǎn)品品質(zhì)提升整體生產(chǎn)線效率和降低生產(chǎn)現(xiàn)場的各種浪費(fèi)2 生產(chǎn)線平衡分析與改善一、平衡分析用語一、平衡分析用語1.節(jié)拍(PITCH TIME):節(jié)拍是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成預(yù)定產(chǎn)量，各工序完成單位成品

4、所需的作業(yè)時(shí)間。其計(jì)算公式：節(jié)拍有效出勤時(shí)間生產(chǎn)計(jì)劃量X（+不良率）例：每月的工作天數(shù)為20天，正常工作時(shí)間每班次為480分鐘，該企業(yè)實(shí)行每天2班制，如果該企業(yè)的月生產(chǎn)計(jì)劃量為19200個(gè)，不良率為0%，請問該企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍是多少？答：節(jié)拍時(shí)間=有效出勤時(shí)間/生產(chǎn)計(jì)劃量X（1+不良率） =480X2X20/19200X（1+0%） =60秒/個(gè)2.傳送帶速度CV：傳送帶速度是指流水線的皮帶傳遞速度，一般情況下，采用一定的距離作好標(biāo)記，然后測定其時(shí)間，進(jìn)而得出流水線傳送帶的實(shí)際速度，計(jì)算公式：CV=間隔標(biāo)記距離/所耗時(shí)間。采用流水線作業(yè)的企業(yè)，傳送帶的速度與作業(yè)效率、疲勞程度以及能否完成產(chǎn)量有密

5、切的關(guān)系。理想的的傳送帶速度是恰好能完成預(yù)定產(chǎn)量的同時(shí)又能減少作業(yè)員的身心疲勞。理想的傳送帶速度的計(jì)算公式：CV=間隔標(biāo)記距離/節(jié)拍時(shí)間，因此在現(xiàn)場生產(chǎn)管理過程中，只要把流水線的皮帶速度調(diào)成理想的傳送帶速度即可。3.瓶頸工時(shí):指生產(chǎn)線所有工序中所用人均工時(shí)最長的工序，通常指一道工序，有時(shí)也指幾道工序。3.總瓶頸站工時(shí):指瓶頸站工時(shí)乘以生產(chǎn)線作業(yè)人數(shù)的總和。4.周程時(shí)間:是指單個(gè)產(chǎn)品從前到后所有工序所費(fèi)時(shí)間的總和。5.平衡率: 其計(jì)算公式=生產(chǎn)線各工序時(shí)間總和/(瓶頸工時(shí)X人員數(shù))6.平衡損失:其計(jì)算公式=1-平衡率7.平衡損失時(shí)間:其計(jì)算公式=(瓶頸工時(shí)-工位工時(shí))8.稼動(dòng)損失時(shí)間:其計(jì)算公式

6、=(節(jié)拍-瓶頸時(shí)間)X總?cè)藬?shù)9.稼動(dòng)損失率:其計(jì)算公式=稼動(dòng)損失時(shí)間/(節(jié)拍X總?cè)藬?shù))X100%,平衡損失時(shí)間與稼動(dòng)損失時(shí)間是兩個(gè)不同的概念,平衡損失時(shí)間是瓶頸工時(shí)與各工位工時(shí)時(shí)間差的總和,而稼動(dòng)損失時(shí)間是工序生產(chǎn)節(jié)拍與瓶頸工時(shí)時(shí)間差的總和,它們之間的關(guān)系如下圖所示:節(jié)拍=33瓶頸時(shí)間=29.2此部分是稼動(dòng)損失時(shí)間此部分是平衡損失時(shí)間稼動(dòng)損失時(shí)間與平衡損失時(shí)間的區(qū)別10.瓶頸的（Bottle Neck)定義:阻礙企業(yè)流程更大程度增加有效產(chǎn)出或減少庫存和費(fèi)用的環(huán)節(jié)謂之瓶頸，瓶頸可能是有形的,也可能是無形的。 生產(chǎn)系統(tǒng)的目標(biāo)是平衡物流,而不是平衡生產(chǎn)能力; “非瓶頸”資源的充分利用不僅不能提高有效

7、產(chǎn)出,而且還會(huì)使庫存和搬運(yùn)增加; 瓶頸環(huán)節(jié)損失1小時(shí),相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)損失1小時(shí),而且是 無法補(bǔ)救的 ; 非瓶頸環(huán)節(jié)上節(jié)約1小時(shí),毫無實(shí)際意義; 瓶頸制約了生產(chǎn)系統(tǒng)的有效產(chǎn)出和庫存;11.瓶頸的常見表現(xiàn): 整體進(jìn)度緩慢,生產(chǎn)效率下降; 出現(xiàn)產(chǎn)品零部件不能配套的現(xiàn)象; 一些工序加班趕貨,而另一些則很輕松; 一些工序的半成品堆積過多,而另一些則很少; 個(gè)別工序在等材料、設(shè)備,其他工序進(jìn)展正常; 個(gè)別生產(chǎn)線流動(dòng)停止,出現(xiàn)在制品滯留時(shí)間過長情況。12.瓶頸效應(yīng):是指瓶子頸部流量的大小限制了倒水時(shí)的水13.瓶頸的不良影響:A.工序的先后關(guān)系,會(huì)影響后續(xù)工序進(jìn)度:B.工序間的平行關(guān)系，則會(huì)影響產(chǎn)品配套二、平

8、衡改善法則及注意事項(xiàng)二、平衡改善法則及注意事項(xiàng)1.平衡改善法則-ECRS法則符號(hào)名稱說明E取消Eliminate對于不合理、多余的動(dòng)作或工序給予取消C合并Comebine對于無法取消又是必要的，看是否可以合并以達(dá)到省時(shí)、簡化的目的R重排Rearrange經(jīng)過取消、合并后，可再根據(jù)“何人”“何時(shí)”“何處”三個(gè)提問后進(jìn)行重排S簡化Simplify經(jīng)過取消、合并、重排后的必要工序，應(yīng)考慮能否采用最簡單的方法或設(shè)備替代，以節(jié)省人力和時(shí)間 以上ECRS法則，具體可通過下列圖片來說明生產(chǎn)中如何運(yùn)用改善：作業(yè)時(shí)間 作業(yè)改善工序12345作業(yè)時(shí)間工序23作業(yè)改善壓縮分割轉(zhuǎn)移并行作業(yè)，增加人員拆解去除作業(yè)時(shí)間1

9、人作業(yè)2人作業(yè) 工序12345作業(yè)時(shí)間工序12345作業(yè)時(shí)間工序12345作業(yè)時(shí)間工序12345作業(yè)改善后合并重排2-1. 平衡改善的基本原則和方法：通過調(diào)整作業(yè)工序的作業(yè)內(nèi)容來使作業(yè)時(shí)間相近或減少這一偏差。A.首先考慮對瓶頸工序進(jìn)行改善,作業(yè)改善方法可參照程序分析、動(dòng)作分析、工裝自動(dòng)化等工程方法和手段B.將瓶頸工序的作業(yè)內(nèi)容分割給其它工序。C.合并相關(guān)工序,重新排布生產(chǎn)線。D.分解作業(yè)時(shí)間較短的工序,把它安排到其它工序中去。E.增加作業(yè)員,只要平衡率提高了,人均產(chǎn)量就提高了,單位成本也隨之下降。2-2. 平衡改善的基本原則和方法： 改善耗時(shí)長的工程,縮短作業(yè)時(shí)間A.分割作業(yè),把一部分作業(yè)分配

10、到耗時(shí)較短的工程B.改善作業(yè),縮短作業(yè)時(shí)間(如:活用工具等)C.使作業(yè)機(jī)械化;提高機(jī)械的效能D.并行作業(yè),增加作業(yè)人數(shù)E.更換技術(shù)水準(zhǔn)更高、動(dòng)作更快的作業(yè)人員改善耗時(shí)較短的工程A.分割作業(yè),將其分配到其他耗時(shí)也短的工程,從而省略原工程B.從耗時(shí)長的工程,接過一部分作業(yè)內(nèi)容C.把耗時(shí)較短的工程結(jié)合起來D.把需要兩個(gè)人工程,改成一個(gè)人就能應(yīng)付的工程.3.平衡改善過程中應(yīng)注意事項(xiàng):A.需要同樣工具和機(jī)器的作業(yè)要素可分配在同一專用設(shè)備工序內(nèi)B.作業(yè)要素相同或前后相近的應(yīng)盡量分配在同一工序C.不相容的作業(yè)盡量不分在同一工序D.必要時(shí)可對關(guān)鍵作業(yè),增加操作人數(shù)或改用更有效的工具/設(shè)備以縮短其作業(yè)時(shí)間,提高

11、平衡率E.生產(chǎn)線補(bǔ)進(jìn)新手時(shí),因新手對工作不熟悉,在配置上需特別注意,否則會(huì)造成嚴(yán)重的不平衡致使產(chǎn)量大幅下降。F.采用ECRS法則進(jìn)行改善時(shí)的優(yōu)先順序?yàn)?“取消”不必要的動(dòng)作或工序（第一選擇）；“合并”微小動(dòng)作（次選）；“重排”作業(yè)工序或動(dòng)作（第三選擇）；“簡化”復(fù)雜動(dòng)作或工序（最后選擇）三、平衡改善的實(shí)施步驟：三、平衡改善的實(shí)施步驟：第一步：明確改善目的和對象：是否因?yàn)樯a(chǎn)量變動(dòng)（增產(chǎn)或減產(chǎn)）而進(jìn)行的改善是否為了提高生產(chǎn)率、減少作業(yè)人員改善對象是一條生產(chǎn)線、某段工序還是整個(gè)流程第二步：了解、分析生產(chǎn)現(xiàn)狀及相關(guān)人員的工作狀況：如各工位或工序的良品率有多高？人員出勤狀況、產(chǎn)品加工的難易度、品質(zhì)事故

12、的發(fā)生點(diǎn)等。第三步：了解產(chǎn)品工藝流程并分解各工程的作業(yè)要素：根據(jù)工程分析圖了解加工作業(yè)內(nèi)容，依據(jù)作業(yè)拆分原則拆分各工程的作業(yè)要素。第四步：對各作業(yè)要素進(jìn)行時(shí)間觀測第五步：對觀測記錄的結(jié)果進(jìn)行處理，得出各作業(yè)要素的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)注意如下兩點(diǎn)：剔除異常值、排除各種影響作業(yè)的因素，最后制定出各作業(yè)要素的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。把各種浪費(fèi)現(xiàn)象記入并提出相關(guān)的改善方法，以便改善實(shí)施。第六步：繪出生產(chǎn)線平衡圖。第七步：計(jì)算目前的平衡率、稼動(dòng)損失率等。第八步：提出改善目標(biāo)及實(shí)施方案。第九步：依據(jù)平衡改善法則、動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則等方法實(shí)施改善。第十步：改善結(jié)果的分析、總結(jié)和評(píng)價(jià)。生產(chǎn)線平衡步驟:l計(jì)算產(chǎn)距時(shí)間（Ta

13、kt time）l畫優(yōu)先圖(制作工藝流程圖)l決定周期時(shí)間（CT=Takt time）l確定理論工位數(shù)l排程l計(jì)算效率3 案例案例分析分析Takt Time = Demand Rate(需求速度)產(chǎn)距時(shí)間:TAKT TIMEKQ34-4琴鍵開關(guān)產(chǎn)品裝配任務(wù)明細(xì)表序任務(wù)描述時(shí)間緊前任務(wù)備注01底座裝靜觸片6.5無02裝扣板和扣簧4.50103裝聯(lián)鎖片鐵*25.50204裝長動(dòng)觸片*27.50305裝長動(dòng)觸片*150406裝卡板*23.50507裝卡板+零檔卡板3.50608裝蓋板50709分塔簧+裝塔簧11.50810壓塔簧209合計(jì)54.5電風(fēng)扇裝配由下列任務(wù)組成：任務(wù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間(Mins)

14、任務(wù)描述任務(wù)描述緊前任務(wù)緊前任務(wù)A2裝配外框無B1安裝開關(guān)AC3.25裝配馬達(dá)架無D1.2將馬達(dá)架裝入外框A, CE0.5安裝扇葉DF1安裝格柵EG1安裝電纜BH1.4測試F, G生產(chǎn)線平衡生產(chǎn)線平衡: : 畫優(yōu)先圖（畫優(yōu)先圖（Precedence DiagramPrecedence Diagram）任務(wù) 緊前任務(wù)ANoneABABCNoneCDA, CD任務(wù) 緊前任務(wù)EDEFEFGBGHE, GHACBDEFGH23.2511.20.511.41問題: 哪一個(gè)工序決定了最大產(chǎn)出率？答案: 任務(wù)C決定了生產(chǎn)線的CT，也就決定了最大產(chǎn)出率。臺(tái)臺(tái)瓶頸時(shí)間每日生產(chǎn)時(shí)間最大產(chǎn)出 129=mins/ 3

15、.25mins 420= =任務(wù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間(Mins)任務(wù)描述任務(wù)描述緊前任務(wù)緊前任務(wù)A2裝配外框無B1安裝開關(guān)AC3.25裝配馬達(dá)架無D1.2將馬達(dá)架裝入外框A, CE0.5安裝扇葉DF1安裝格柵EG1安裝電纜BH1.4測試F, G每期要求的產(chǎn)出每期的生產(chǎn)時(shí)間要求的周期時(shí)間 =CT ,個(gè)秒天個(gè)秒/5.9=/70003600*11.5H =CT 問題: 假定我們每天11.5H要生產(chǎn)KQ34-4產(chǎn)品7000個(gè),周期時(shí)間應(yīng)是多少？ =NNtt周期時(shí)間任務(wù)時(shí)間總和理論最少工位數(shù) ,人取整人個(gè)秒秒10 9.2 =/5.95 .54 =Nt問題: 理論上的最少工位數(shù)是多少？實(shí)際人員配置需12人,比理想

16、多2人,平衡率水平90.1%生產(chǎn)線平衡排程規(guī)則：生產(chǎn)線平衡排程規(guī)則：主規(guī)則主規(guī)則: : 以其后跟隨任務(wù)數(shù)目最多的秩序安排工位以其后跟隨任務(wù)數(shù)目最多的秩序安排工位。 附加規(guī)則附加規(guī)則: : 最長作業(yè)時(shí)間的任務(wù)先排最長作業(yè)時(shí)間的任務(wù)先排ACBDEFGH23.2511.20.511.41工位 1工位2工位 3任務(wù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間 (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4ACBDEFGH23.2511.20.511.41工位 1工位 2工位 3A (4.2-2=2.2)任務(wù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間 (Mins)A62C43.25D31.2B2 1

17、E20.5F11G11H01.4ACBDEFGH23.2511.20.511.41A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)任務(wù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間 (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4工位 1工位 2工位 3ACBDEFGH23.2511.20.511.41A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1= 0.2)Idle（空閑）= 0.2任務(wù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間 (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4工位 1工位 2工位 3ACBDEFGH23.2511.2

18、0.511.41C (4.2-3.25)=0.95任務(wù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間 (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)工位 1工位2工位 3Idle=0.2Idle=0.95ACBDEFGH23.2511.20.511.41C (4.2-3.25)=0.95任務(wù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間 (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)工位 1工位2工位 3Id

19、le=0.2Idle=0.95D (4.2-1.2)=3ACBDEFGH23.2511.20.511.41C (4.2-3.25)=0.95任務(wù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間 (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)工位 1工位2工位 3Idle=0.2Idle=0.95D (4.2-1.2)=3E(3-0.5)=2.5ACBDEFGH23.2511.20.511.41C (4.2-3.25)=0.95任務(wù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間 (Mins)A62C43.25D31.2B2

20、 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)工位 1工位2工位 3Idle=0.2Idle=0.95D (4.2-1.2)=3E(3-0.5)=2.5F(2.5-1)=1.5ACBDEFGH23.2511.20.511.41C (4.2-3.25)=0.95任務(wù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)后續(xù)任務(wù)時(shí)間時(shí)間 (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)工位 1工位2工位 3Idle=0.2Idle=0.95D (4.2-1.2)=3E(3-0.5)=2.5F(2.5-1)=1.5H(1.5-1.4)=0.1Idle=0.1ACBDEFGH23.2511.2.511.41工作站1工作站2工作站3工作站分配裝配線的效率裝配線的效率( (工作站平衡率工作站平衡率) ) X =瓶頸節(jié)拍實(shí)際工位數(shù)目任務(wù)時(shí)間總和效率92.3%=(3X4.1) 11.35=效率裝配線的效率裝配線的效率( (工作站平衡率工作站平衡率) )例子例子A: 35”B:50”C:30”D:45”瓶頸? Bottle neck (50”)平衡率: = (35+50+30+