專題八：生產(chǎn)線平衡

專題八生產(chǎn)線平衡2012-5-21內(nèi)容提要第一節(jié)流水生產(chǎn)線概述第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析●流水生產(chǎn)的原理流水生產(chǎn)是在“分工”和“作業(yè)標準化”的原理上發(fā)展起來的流水生產(chǎn)方式的誕生必須依賴加工技術的支撐一、流水生產(chǎn)的基本概念第一節(jié)流水生產(chǎn)線概述●流水生產(chǎn)的特點工作的專業(yè)化程度高生產(chǎn)按節(jié)拍進行工藝過程是封閉的生產(chǎn)對象在工序間作單向移動工作地之間有傳送裝置連結(jié)第一節(jié)流水生產(chǎn)線概述一、流水生產(chǎn)的基本概念●組織流水生產(chǎn)的必要條件

產(chǎn)量要足夠大，單位產(chǎn)品的勞動量也比較大制造的工藝過程能劃分成簡單的工序，又能根據(jù)工序同期化的要求把某些工序適當?shù)暮喜⒑头纸?，使各工序的作業(yè)時間基本相等或成整數(shù)倍產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造工藝相對穩(wěn)定必要的廠房條件第一節(jié)流水生產(chǎn)線概述一、流水生產(chǎn)的基本概念●流水生產(chǎn)線的分類

單產(chǎn)品固定式多產(chǎn)品固定式自由流水式連續(xù)傳動流水式間歇傳動流水式第一節(jié)流水生產(chǎn)線概述一、流水生產(chǎn)的基本概念●生產(chǎn)線平衡的概念

生產(chǎn)線平衡就是對生產(chǎn)的全部工序進行均衡化，調(diào)整作業(yè)負荷，以使各作業(yè)時間盡可能相近的技術手段與方法。它是生產(chǎn)流程設計及作業(yè)標準化中最重要的方法。

第一節(jié)流水生產(chǎn)線概述二、生產(chǎn)線平衡的概念及意義木桶定律與生產(chǎn)線平衡一、何為木桶定律

1.木桶定律 一個木桶盛水多少，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,浪費就越大

C.提高木桶容量最有效的辦法就是設法加高最低木板的高度●平衡生產(chǎn)線的意義通過平衡生產(chǎn)線可以達到以下幾個目的：⑴提高作業(yè)人員及設備工裝的工作效率。⑵減少單件產(chǎn)品的工時消耗，降低成本（等同提高人均產(chǎn)量）。⑶減少工序在制品，真正實現(xiàn)“一個流”。⑷在平衡的生產(chǎn)線基礎上實現(xiàn)單元生產(chǎn)，提高生產(chǎn)應變能力，對應市場變化實現(xiàn)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。⑸通過平衡生產(chǎn)線可以綜合應用程序分析、動作分析、布置分析，搬動分析、時間分析等工業(yè)工程方法，提高全員綜合素質(zhì)。第一節(jié)流水生產(chǎn)線概述二、生產(chǎn)線平衡的概念及意義一、流水生產(chǎn)線平衡設計應解決的若干基本問題三、

單品種流水線平衡方法四、

多品種流水生產(chǎn)的平衡設計五、

生產(chǎn)線平衡的改善原則與方法六、

生產(chǎn)線平衡與“一個流”生產(chǎn)第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法

●確定流水生產(chǎn)線上的基本作業(yè)并制定相應的作業(yè)標準●確定完成基本作業(yè)的先后次序，并繪制基本作業(yè)順序圖●確定流水生產(chǎn)線的循環(huán)時間(節(jié)拍)●把基本作業(yè)按一定的準則分配到各工位上去第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法

一、流水生產(chǎn)線平衡設計應解決的若干基本問題●確定流水生產(chǎn)的節(jié)拍當流水線的運輸批量等于1的情況下，節(jié)拍按下式計算：

(4-8)式中C——流水線節(jié)拍；

Fe——計劃期有效工作時間；

N——計劃期應完成的產(chǎn)量。第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法

三、單品種流水線平衡方法若按批運輸時，則流水線節(jié)拍為

(4-9)式中Q——運輸批量?！翊_定流水生產(chǎn)的節(jié)拍第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法

三、單品種流水線平衡方法

1

1

2

2

5

10

10

5.0～10

1

2

2

5

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20

20

2.0～5.0

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50

1.0～2.0

1

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50

100

<1.0≥10

5.0

2.0

1.0

0.5

0.2

0.1工序平均加工時間（分）運輸批量單件單件重量（kg）流水線運輸批量參考值●計算最少工作地數(shù)在給定了節(jié)拍時間后，最少工作地數(shù)應為：

(4-10)式中的[]符號表示大于或等于W/C的最小整數(shù)。W表示制造單位產(chǎn)品所需全部作業(yè)元素加工時間總和。流水線的最少工作地數(shù)可以作為衡量流水線利用程度的一個標準，用來檢查工作地任務分工組織的合理性。第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法

三、單品種流水線平衡方法瓶頸的（BottleNeck)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產(chǎn)出,而且還會使庫存和搬運增加;瓶頸環(huán)節(jié)損失1小時,相當于整個系統(tǒng)損失1小時,而且是無法補救的;非瓶頸環(huán)節(jié)上節(jié)約1小時,毫無實際意義;瓶頸制約了生產(chǎn)系統(tǒng)的有效產(chǎn)出和庫存;瓶頸的常見表現(xiàn):整體進度緩慢,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;個別工序在等材料、設備,其他工序進展正常;個別生產(chǎn)線流動停止,出現(xiàn)在制品滯留時間過長情況。瓶頸的不良影響:A.工序的先后關系,會影響后續(xù)工序進度:B.工序間的平行關系，則會影響產(chǎn)品配套●

流水線平衡

最少工作地數(shù)只是一種理想情況。在生產(chǎn)中，有許多因素限制著作業(yè)元素的分配。一種是工藝順序的約束，即作業(yè)元素的分解合并必須遵循裝配過程的要求，不能任意插補或顛倒。一種是技術上的約束，即為保證技術要求，必須防止工序之間的干擾。當然，還有一個基本的約束，即任何工作地的含量時間不能大于節(jié)拍。于是，應在工藝與技術的約束下，按流水線的節(jié)拍要求，為每個工作地分配作業(yè)任務，使它們的負荷盡可能地充分而均衡，這就是流水線平衡。

第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法

三、單品種流水線平衡方法平衡改善的基本原則和方法：

A.首先考慮對瓶頸工序進行改善,作業(yè)改善方法可參照程序分析、動作分析、工裝自動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.合并相關工序,重新排布生產(chǎn)線。

D.分解作業(yè)時間較短的工序,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。作業(yè)時間

作業(yè)改善工序12345作業(yè)時間工序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)時間1人作業(yè)2人作業(yè)

工序12345作業(yè)時間工序12345作業(yè)時間工序12345作業(yè)時間工序12345作業(yè)改善后合并重排生產(chǎn)線平衡方法：

主規(guī)則:以其后跟隨任務數(shù)目最多的秩序安排工位。

附加規(guī)則:最長作業(yè)時間的任務先排階位法電風扇裝配由下列任務組成：任務時間(Mins)任務描述緊前任務A2裝配外框無B1安裝開關AC3.25裝配馬達架無D1.2將馬達架裝入外框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:畫優(yōu)先圖（任務緊前任務A NoneAB ABC NoneCD A,CD任務緊前任務E DEF EFG BGH E,GHACBDEFGH23.2511.20.511.41問題:哪一個工序決定了最大產(chǎn)出率？答案:任務C決定了生產(chǎn)線的CT，也就決定了最大產(chǎn)出率。ACBDEFGH23.2511.20.511.41工位1工位2工位3任務后續(xù)任務時間(Mins)A62C43.25D31.2B21E20.5F11G11H01.4ACBDEFGH23.2511.20.511.41工位1工位2工位3A(4.2-2=2.2)任務后續(xù)任務時間(Mins)A62C43.25D31.2B21E20.5F11G11H01.4ACBDEFGH23.2511.20.511.41A(4.2-2=2.2)B(2.2-1=1.2)任務后續(xù)任務時間(Mins)A62C43.25D31.2B21E20.5F11G11H01.4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=0.2任務后續(xù)任務時間(Mins)A62C43.25D31.2B21E20.5F11G11H01.4工位1工位2工位3ACBDEFGH23.2511.20.511.41C(4.2-3.25)=0.95任務后續(xù)任務時間(Mins)A62C43.25D31.2B21E20.5F11G11H01.4A(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任務后續(xù)任務時間(Mins)A62C43.25D31.2B21E20.5F11G11H01.4A(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)=3ACBDEFGH23.2511.20.511.41C(4.2-3.25)=0.95任務后續(xù)任務時間(Mins)A62C43.25D31.2B21E20.5F11G11H01.4A(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任務后續(xù)任務時間(Mins)A62C43.25D31.2B21E20.5F11G11H01.4A(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任務后續(xù)任務時間(Mins)A62C43.25D31.2B21E20.5F11G11H01.4A(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縱軸表示工序的作業(yè)時間；橫軸表示各工序的作業(yè)。作業(yè)時間工序號5101520253035人員113030225025312727456789372241303011112626202034342727合計12流動作業(yè)速度DM生產(chǎn)線平衡的表示法:流動生產(chǎn)圖人均實際階位法的工作步驟如下

①作圖表示裝配工藝過程中各作業(yè)元素的先后關系，并標明每項作業(yè)元素的時間。

②從作業(yè)元素先后關系圖找出每項作業(yè)元素的后續(xù)作業(yè)元素，計算它們的時間總和，即每項作業(yè)元素的階位值。

③按階位值的大小，由大到小，將作業(yè)元素排隊，制成作業(yè)元素階位表。

④從階位值最高的作業(yè)元素開始，向工作地分配作業(yè)要素。每分配一項作業(yè)元素，計算一次在節(jié)拍時間內(nèi)的剩余時間。若剩余時間足夠安排另一項作業(yè)元素，從階位表中找出階位值次高的作業(yè)元素分給該工作地。若剩余時間不夠安排其它作業(yè)元素，就向下一個工作地分配，直到全部作業(yè)要素都被安排入工作地為止。裝配流水線平衡的方法階位法?！窕旌狭魉€的生產(chǎn)組織方式是，在同一時間內(nèi)多種產(chǎn)品混合編組在一條流水線上進行生產(chǎn)。●它具有如下的特點：按固定的混合產(chǎn)品組組織生產(chǎn)產(chǎn)品組在各工作地的作業(yè)含量時間與流水線節(jié)拍應相等或成倍比關系生產(chǎn)中轉(zhuǎn)換品種時，不需要對設備或工藝裝備重新調(diào)整第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法

四、多品種流水生產(chǎn)的平衡設計混合流水線節(jié)拍的確定

●混合流水線的節(jié)拍是按產(chǎn)品組計算的。其計算公式為：

（4-14）式中----混合流水線的平均節(jié)拍；

----計劃期內(nèi)產(chǎn)品組的產(chǎn)量。第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法

四、多品種流水生產(chǎn)的平衡設計混合流水線節(jié)拍的確定

例：某混合流水線上有A、B、C三種產(chǎn)品，平均日產(chǎn)量分別為40臺、10臺、30臺，一個工作日一班，不考慮停工時間，各產(chǎn)品作業(yè)順序如圖。求混合流水線的節(jié)拍、Smin、并進行混合流水線的平衡。解：⑤④⑥①⑦55431335441213141718⑤⑥①⑦4313544141718②4⑧⑨3431641511⑩5⑤⑥①⑦431354414171822③(1)A產(chǎn)品FA=4+3+3+4+1+5+5+3+4+5=37（分）(2)B產(chǎn)品FB=4+4+3+4+1+4+3+3+4+5=35（分）(3)C產(chǎn)品FC=4+5+3+4+1+2+2+3+4+3+4+5=40（分）產(chǎn)品作業(yè)順序圖5⑤④⑥①⑦5431335441213141718②4⑧⑨3431641511⑩522③產(chǎn)品A、B、C的綜合作業(yè)圖將各作業(yè)元素合并成工序，要求合并后的工序數(shù)盡可能小。具體要求：不違反作業(yè)先后順序必須滿足評價平衡結(jié)果?；旌狭魉€負荷率：混合流水線在計劃期內(nèi)的工作時間損失：進行混合流水線的平衡平衡結(jié)果評價：混合流水線在計劃期內(nèi)的工作時間損失：混合流水線負荷率：

一般，流水線負荷率在75%以上即可認為滿意。若達不到這個比率，則需設法改進，重新對流水線進行平衡。用同樣辦法，也可計算每工作站的負荷率，通過工作站負荷率可檢查負荷分配的均衡性。若負荷分布不均衡，也需重新調(diào)整作業(yè)元素的分配，即使總的負荷率略有降低，也是值得的，因為這有利于今后產(chǎn)量的提高，也有利于員工積極性的調(diào)動。第二節(jié)流水生產(chǎn)線平衡設計的方法

六、生產(chǎn)線平衡與“一個流”生產(chǎn)一、玩具小車生產(chǎn)線平衡實例

某J型玩具小車要在一個傳送帶上組裝，每天需生產(chǎn)500輛。每天的生產(chǎn)時間為420分。表4-3列出了J型小車的裝配步驟及其定額時間，請根據(jù)節(jié)拍和作業(yè)次序的限制，求使工作站數(shù)量最少的生產(chǎn)線平衡方式。1.繪制裝配生產(chǎn)線的流程圖圖4-4給出了表4-1中的次序關系（表示作業(yè)次序關系，箭頭長度無實際意義）。第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析作業(yè)時間（秒）描述必須提前的作業(yè)A45安裝后軸支架，擰緊4個螺母—B11插入后軸AC9擰緊后軸支架螺栓BD50安裝前軸，用手擰緊4個螺母—E15擰緊前軸螺栓DF12安裝1#后車輪，擰緊輪軸蓋CG12安裝2#后車輪，擰緊輪軸蓋CH12安裝1#前車輪，擰緊輪軸蓋EI12安裝2#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F，G，H，IK9上緊全部螺栓和螺釘合計195表4-1J型小車的裝配步驟及其時間第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析ABDEICFGHJK圖4-4J型小車的流程圖第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析2.計算節(jié)拍3.工作站最小值（理論上）第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析4.選擇作業(yè)分配規(guī)則

研究表明，對于特定的問題有些規(guī)則會優(yōu)于其他規(guī)則。一般來說，首先安排有許多后續(xù)作業(yè)或者持續(xù)時間很長的作業(yè)，因為它們會限制裝配生產(chǎn)線平衡的實現(xiàn)。這種情況下，我們選用如下規(guī)則：規(guī)則一：按后續(xù)作業(yè)數(shù)量最多規(guī)則優(yōu)先安排作業(yè)；規(guī)則二：按作業(yè)時間最長規(guī)則優(yōu)先安排作業(yè)；規(guī)則三：按該項作業(yè)元素時間與后續(xù)作業(yè)元素時間的總和最大規(guī)則優(yōu)先安排作業(yè)（階位法）。第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析5.平衡裝配生產(chǎn)線，將所有作業(yè)分配到各工作站

(1)平衡方案A：選用規(guī)則一，按后續(xù)作業(yè)數(shù)量最多規(guī)則來平衡裝配生產(chǎn)線。各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數(shù)量如表4-2所示。根據(jù)后續(xù)作業(yè)最多規(guī)則給工作站1，2安排作業(yè)，在規(guī)則一遇到問題時，采用規(guī)則二，直至所有作業(yè)安排完畢。表4-3列出了實際的安排。作業(yè)元素后續(xù)作業(yè)元素數(shù)量作業(yè)元素后續(xù)作業(yè)元素數(shù)量A6F,G,H或I2B或D5J1C或E4K0表4-2各項作業(yè)的后續(xù)作業(yè)數(shù)量第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析工作站作業(yè)作業(yè)時間（s）剩余時間（s）可安排的緊后作業(yè)緊后作業(yè)最多的作業(yè)時間最長的作業(yè)1A455.4空閑無2D500.4空閑無3B1139.4C、EC、EEE1524.4C、H、ICF、G、H、IC915.4F、G、H、IF、G、H、IH、IF123.4空閑無4G1238.4H、IH、IH1226.4II1214.4JJ86.4空閑無5K941.4空閑無表4-3根據(jù)后續(xù)作業(yè)最多規(guī)則平衡裝配生產(chǎn)線第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析計算流水線負荷率：

77.38%的負荷率意味著該裝配線不平衡或閑置時間達22.62%（有57秒閑置），最空閑的是工作站5。表4-4所示的工作地5的負荷率僅為17.86%。那么我們能否得到更好的平衡方案呢？下面我們給出平衡方案B。工作地工作地作業(yè)元素工作地作業(yè)時間工作地負荷率（%）12345ADB,E,C,FG,H,I,JK45504744989.2999.2193.2587.317.86表4-4平衡方案A中各工作地負荷率第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析(2)平衡方案B：選用規(guī)則三（階位法），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)先安排作業(yè)。

首先，計算各作業(yè)元素的階位值。其計算過程如表4-5所示。表中的1表示直接后續(xù)元素，+表示間接后續(xù)元素。作業(yè)元素的階位值就是該項作業(yè)元素時間與后續(xù)作業(yè)元素時間的總計。作業(yè)元素ADBECFGHIJK總計作業(yè)時間(s)4550111591212121289195階位值10610661565029292929179緊前工序——ADBCCEEF,G,H,IJ表4-6J型小車作業(yè)元素階位表第三節(jié)流水生產(chǎn)線平衡實例分析按節(jié)拍為50.4秒依作業(yè)元素的階位值的高低次序分配作業(yè)元素到工作地的過程如表4-7所示。工作地作業(yè)元素階位值緊前作業(yè)作業(yè)時間(s)累計作業(yè)時間(s)剩余時間(s)1A106—45455.42D106—50500.43BECF6