生产与运作管理第五章 流水生产线的组织教学目的： 掌握流水生产线的基本特征与形式、组织设计。掌握流水生产线的基本特征与形式、组织设计。教学重点与难点： 流水生产线的组织设计（单一产品、多品种产品）流水生产线的组织设计（单一产品、多品种产品）第六章第六章 流水生产线的组织流水生产线的组织第一节第一节 流水生产线组织概述第二节 流水生产线的组织设计第一节 流水生产线概述一、流水生产线的概念和基本特征二、对流水生产线的评价三、流水生产线的形式*四、组织流水生产线的条件第一节 流水生产线概述 现代流水生产方式起源于福特制。亨利福特(Henry Ford)是美国福特汽车公司的创始人，他于上世纪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，引起了制造业的一个根本变革。福特制的主要内容可以概括为以下两个方面。 1）提出了3S化：即标准化（Stardadization）、简单化（simplification）、专门化（Specification）； 2)创造了流水作业的生产方法，建立了传送带式地流水生产线。 现在，流水生产线不仅用于产品装配和零件的机械加工，而且在铸造、锻造、热处理、电镀、焊接、油漆以及包装等方面，也都得到了广泛的应用。 流水生产线开始出现时，采取的是单一对象流水线的形式，以后又出现了多对象的可变流水线和成组流水线。 流水生产的组织大大提高了工作地专业化水平，使各工序采用高效率的专用设备和工艺装备成为可能，进而同机械化运输装置、电气控制装置相结合，很自然地向自动化发展。 特别是计算机和自控技术的发展，极大地促进了生产过程的自动化，如各种类型的自动生产线，而且还出现了自动化的车间和工厂。一、流水生产线的概念和基本特征1. 定义：定义： 按照产品（零部件）生产的工艺顺序排列工作地，使产品（零部件）按照一定的速度，连续和有节奏地经过各个工作地依次加工，直到生产出成品。 2. 2. 基本特征：基本特征：1）工作地专业化程度高：在流水生产线上固定地生产一种或 少数几种制品，每个工作地固定完成一道或几道工序;2）工艺过程是封闭的，工作地（设备）按工艺顺序排列， 劳动对象在工序间做单向移动；3)生产具有明显地节奏性，即按照节拍进行生产；2. 2. 基本特征：基本特征：4）每道工序的工作地（设备）数量与各该道工序的单件加工时间比值相一致；即如流水线上各道工序地工作地（设备）数分别为s1，s2,si，sm；各工序地工时定额为t1，t2ti， tm，流水生产线生产节拍为r，则：5) 产品如同流水般从一个工序转到下一个工序，消除或最大限度地减少了产品耽搁时间和机床设备加工的间断时间，生产过程具有高度的连续性。二、对流水生产线的评价优优 点点1)生产过程较好地符合连续性、平行性、均衡性和比例性要求。 生产过程的连续性、平行性、比例性以及均衡性是衡量一个企业生产过程组织先进性、合理性的主要标志。也是合理组织生产过程所追求的目标。 生产过程的连续性：是指产品生产过程的各个阶段、各个工序的活动是衔接的，加工对象在整个生产过程中始终是处于运动状态，很少或没有停顿等等待现象。保持生产过程的连续性可以缩短生产周期、加速流动资金的周转。 生产过程的平行性：是指产品在生产过程的各个阶段、各个工序平行交叉作业。提高生产过程的平行性可以缩短整个产品或整批产品的生产周期。生产过程的均衡性（节奏性）：是指产品在加工过程中，从投料到最后完工，在相等地时间间隔内生产的产品数量大致相等或递增，设备和生产工人经常保持均匀负荷，均衡地完成生产任务。均衡生产有利于建立正常的生产秩序，加强技术管理和质量管理，贯彻工艺规程和劳动纪律，改善劳动组织，创造良好地工作环境，促进产品质量的提高。生产过程的比例性：是指生产过程各个工艺阶段之间、工序之间的生产能力要保持适当的比例，使其与所承担的生产任务所需求的能力相匹配。加工任何一种产品由于其加工劳动量的构成不同，对生产过程各环节的生产能力有特定的要求。所以要求企业实际拥有的生产能力要保持一定比例性，以与加工产品所需求地生产能力相匹配。如果生产过程的比例性不符合要求，那么企业生产能力可能达到的水平将取决于生产过程中生产能力最低的那个环节，通常称之为瓶颈环节，其它环节的生产能力则有剩余而得不到充分利用。保持生产过程的比例性，有利于企业生产顺利进行，使企业的设备、生产面积、人力和资金得到充分的利用。 2 ） 生产率较高3） 缩短生产周期，减少在制品的占用量和运输工作量，加速 资金周转 4） 简化生产管理工作缺缺 点点1) 柔性差：由于设备高度专用化，因此对产品的变化缺乏适应力；2) 一旦在某处发生设备故障，就有可能导致全线停车，带来巨大的经济损失； 3) 工人工作单调、紧张、易疲劳，不利于提高工人生产技术水平。三、 流水生产线的形式*1) 按生产对象是否移动分： 固定流水线：指生产对象固定，工人携带工具顺序的对生产对 象进行加工，例如机床等重型机器的装配，船舶 的装配、大型部件的焊接加工 移动流水线：指工人、设备和工具的位置固定，生产对象顺序 经过各道工序的工作地（设备）进行加工或装配， 例如汽车、电视机等的装配。2)按流水线上生产品种数量的多少分： 单一品种流水线（不变流水线 ）:只固定地生产一种产品或零件 多品种流水线：固定生产两种或两种以上结构上、工艺上相 似的产品或零件 在多品种流水生产线条件下，由于加工的产品或零件有多种，因此，它们在生产中就存在一个轮换方式的问题。按轮换方式的不同，多品种流水生产线可分为可变流水生产线和混和（成组）流水生产线。 多品种流水线可变流水生产线：是轮换地、分批地生产固定在流水生产线上 的几个对象。在可变流水线上生产的对象， 虽然在结构和工艺上基本相似，但工艺过程 的组成及零件的加工尺寸可以不同。当变换 对象时，要相应地调整设备和工艺装备。 ABC图 6-1（a）可变流水生产线多品种流水线混和流水线: 是指在同一时间内混和连续的生产多个对象。 它也固定生产几种对象，但不是轮番成批地生产， 而是按照成组加工工艺规程和使用专门的成组加 工设备即工艺装备，成组地生产，因此可以同时 或顺序地进行生产，更换生产对象时也基本上不 需要重新调整设备和工艺装备 。ABCABCABC图 6-1（b）混和流水生产线3) 按生产的连续程度分类： 连续流水生产线 ：指生产对象在一道工序上加工完毕后， 立即转到下一道工序上继续加工，中间 没有停放等待时间。 间断流水生产线：生产对象在完成一道工序或几道工序 后，在下道工序开始前，存在停放等待 时间，使生产过程有一定程度的中断。 连续流水线通常应用于大量生产中，是一种较为完善的流水线形式。组织连续流水线的条件是所有工序的加工时间等于流水线的节拍或其整倍数。 产生间断的原因，主要是由于流水生产线上各道工序的加工时间不相等或不成倍比关系。4) 按流水线的节奏性程度分类可以分为：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，这种流水线对设备、工艺和工人的操作有严格要求，并采用机械化的运输装置，严格地按时传送生产对象，保持强制节拍的实现。自由节拍流水线：不严格要求按节拍出产产品，生产节拍要靠工人的熟练操作来保证，因而可能有波动。自由节拍流水线一般在大量生产或成批生产的装配车间和机械加工车间中采用。粗略节拍流水线：其特点是各个工序的单件工时与流水线的节拍相差大，如按节拍组织生产，就会使设备和工人处在时断时续的工作状态。 为了充分利用人力和设备，工作地可以在一段时间内连续地进行生产，各个工作地经过不同的时间到达相同的产量。因此，可以确定一个合理的时间间隔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。 5) 按流水线的机械化程度分类：手工流水线：多用于机器或仪器或仪表的装配； 机械化流水线：应用最为广泛；自动化生产线：是流水线的高级形式，因投资大，应用受到 一定的限制。 6) 按运输设备种类可以分为：无专用运输设备的流水生产线：在该流水生产线上，加工对象 或由工人自己用手传送给下一 个工作地，或采用普通运输工 具运送。非机动专用设备的流水生产线：在该流水生产线上，加工对象 主要靠本身的重力来运输，一 般采用的运输设备有斜面滑道、 滚道等。机械化运输设备的流水生产线：在该生产线上，通常采用传送 带、循环悬吊运送器等。 传送带按照工作方式，可以分为分配式和工作式两种：分配式传送带：采用该传送带时，各工作地是排列在传送带的 一边或两边，传送带传送加工对象经过各工作 地时，工人就从传送带上取下加工对象，在工 作地上加工，加工完毕后，再送回传送带上。图 6-2（a）分配式传送带传送带工作地加工对象运动路线工作式传送带：采用该传送带时，不必从传送带上取下制品， 工人在传送带两旁或者一旁，对传送带上的 加工对象进行加工。传送带工人工人加工对象运动路线图 6-2（b）工作式传送带分类标志分类标志对向移动方式对向移动方式品种数目品种数目轮换方式轮换方式连续程度连续程度节奏性节奏性机械化程度机械化程度运输设备运输设备工作方式工作方式流水线生产流水线生产固定流水线固定流水线单一品种流水线单一品种流水线分配式分配式不变流水线不变流水线连续流水线连续流水线无专用设备无专用设备强制节拍流水线强制节拍流水线自动化流水线自动化流水线可变流水线可变流水线移动流水线移动流水线多品种流水线多品种流水线工作式工作式混合流水线混合流水线间断流水线间断流水线机械化设备机械化设备粗略节拍流水线粗略节拍流水线手工流水线手工流水线无动力专用设备无动力专用设备机械化流水线机械化流水线以上流水生产线的分类可归纳为图6-3所示。自由节拍流水线自由节拍流水线四、组织流水生产线的条件1）产品的结构和工艺应相对稳定。在产品结构方面，应有良好的工艺性和互换性，以保证加工时间的稳定。在工艺方面，要求工艺规程能稳定地保证产品质量，采用先进的经济合理的工艺方法、设备和工具。产品地结构和工艺的先进性是稳定性的前提。产品的结构和工艺落后，很快被淘汰，所组成的流水生产线也会随之淘汰，造成浪费。2）产品要有足够大的产量以保证流水生产线各工作地有充分的负荷。一般来说，组织流水生产线时的产量应该是：其中，Q 为年产量（件/年）或计划期产量；为多数工作地一年（计划期）内有效工作时间（分/年），t 为多数工序的工时定额（分/年）。3)产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，即工序同期化。工序同期化是保证连续生产，充分利用设备和人力的必要条件。第二节第二节 流水生产线的组织设计流水生产线的组织设计一、单一品种流水线的组织设计一、单一品种流水线的组织设计* *二、二、 多品种流水线的组织设计多品种流水线的组织设计* 流水生产线的设计包括流水生产线的设计包括技术设计技术设计和和组织设计组织设计两两 个方面。个方面。 第二节第二节 流水生产线的组织设计流水生产线的组织设计 流水线的技术设计流水线的技术设计: :是指工艺路线、工艺规程是指工艺路线、工艺规程的制定、专用设备的设计、设备改装设计、专用工的制定、专用设备的设计、设备改装设计、专用工夹具设计、运输传送装置的设计等。通常可称为为夹具设计、运输传送装置的设计等。通常可称为为流水线的流水线的“硬件硬件”设计。设计。 流水线的组织设计：流水线的组织设计：是指流水线的节拍的确是指流水线的节拍的确定、设备需要量和负荷系数的计算、工序同期化、定、设备需要量和负荷系数的计算、工序同期化、工人配备、加工对象运输传送方式的设计、流水生工人配备、加工对象运输传送方式的设计、流水生产线的平面布置、流水生产线的工作制度和标准计产线的平面布置、流水生产线的工作制度和标准计划图标的制定等，也称为流水线的划图标的制定等，也称为流水线的“软件软件”设计。设计。 流水生产线的技术设计和组织设计的流水生产线的技术设计和组织设计的关系是十分密切的。组织设计是进行技术关系是十分密切的。组织设计是进行技术设计的前提和根据，技术设计应当保证组设计的前提和根据，技术设计应当保证组织设计的每一个项目的实现。这里，我们织设计的每一个项目的实现。这里，我们主要研究流水生产线的组织设计。主要研究流水生产线的组织设计。一、单一品种流水线的组织设计具体步骤：具体步骤：1 1）确定流水生产线的节拍）确定流水生产线的节拍2 2）进行工序同期化）进行工序同期化3) 3) 计算设备（工作地）数量和设备负荷系数计算设备（工作地）数量和设备负荷系数4 4）计算工人人数）计算工人人数5 5）确定流水线节拍的性质和运输工具的选择）确定流水线节拍的性质和运输工具的选择6 6）流水生产线的平面布置）流水生产线的平面布置1 1）确定流水生产线的节拍）确定流水生产线的节拍定义：定义：指流水生产线上连续出产两个相同制品的时指流水生产线上连续出产两个相同制品的时 间间隔。间间隔。 节拍是流水生产线最重要的工作参数，是设计流节拍是流水生产线最重要的工作参数，是设计流水生产线的基础。它表明流水线生产速度的快慢或生水生产线的基础。它表明流水线生产速度的快慢或生产率的高低。产率的高低。 一、单一品种流水线的组织设计 为计划期内有效工作时间（分）为计划期内有效工作时间（分） 流水线节拍（分流水线节拍（分/件）件）RQ 计划期制品产量计划期制品产量(件件) T T0 0 为计划期制度工作时间（分）为计划期制度工作时间（分）为时间的有效利用系数为时间的有效利用系数计算公式：计算公式：系数系数 主要考虑设备检修时间、设备调整与更换工具主要考虑设备检修时间、设备调整与更换工具 时间，以及工人班内休息时间等因素，一般取时间，以及工人班内休息时间等因素，一般取 0.9 0.90.960.96。例题例题1 1：某轿车厂：某轿车厂20052005年计划生产轿车年计划生产轿车4040万辆，若一年按万辆，若一年按250250个工作日计，单班制生产，每班个工作日计，单班制生产，每班8 8小时，时间的有效小时，时间的有效利用系数为利用系数为0.90.9。 问：该厂轿车生产的节拍是多少？问：该厂轿车生产的节拍是多少？解：解：R R= =T T效效/ /Q Q = 250*8*0.9*60/400000=0.27(= 250*8*0.9*60/400000=0.27(分分/ /辆辆) ) 如果该厂是两班制生产：则该厂轿车生产节拍为：如果该厂是两班制生产：则该厂轿车生产节拍为： R R= =T T效效/ /Q Q = = 250*8*0.9*2*60/400000=0.54(250*8*0.9*2*60/400000=0.54(分分/ /辆辆) ) 如果该厂是三班制生产，每班吃饭时间为如果该厂是三班制生产，每班吃饭时间为4040分钟，时间分钟，时间的有效利用率为的有效利用率为0.90.9，则该厂轿车生产的节拍为：，则该厂轿车生产的节拍为： R R= =T T效效/ /Q Q = = 250*250*（24*6024*6040*340*3）* *0.9/4000000.9/400000 = 0.7425( = 0.7425(分分/ /辆辆) ) 习题习题1 1：生产计划中规定变速齿轮的日产量：生产计划中规定变速齿轮的日产量 为为5656件，日工作件，日工作8 8小时，时间利用系小时，时间利用系 数为数为0.950.95，废品率为，废品率为2%2%，求该齿轮，求该齿轮 的平均节拍？的平均节拍？2）进行工序同期化进行工序同期化（流水线平衡问题）（流水线平衡问题）定义：根据流水线节拍的要求，采取各种技术的、定义：根据流水线节拍的要求，采取各种技术的、 组织的措施来调整各工作地的单件作业时组织的措施来调整各工作地的单件作业时 间，使它们等于或接近于节拍或间，使它们等于或接近于节拍或 节拍的整节拍的整 倍数。倍数。一、单一品种流水线的组织设计 工序同期化是组织连续流水线的必要条件，工序同期化是组织连续流水线的必要条件，也是提高设备负荷率、提高劳动生产率、缩短产也是提高设备负荷率、提高劳动生产率、缩短产品生产周期的重要方法。品生产周期的重要方法。实现方法实现方法工序的分解和合并工序的分解和合并 工序的分解和合并是实现工序同期化的基本方法。工序的分解和合并是实现工序同期化的基本方法。工序分解是将较大的工序划分为若干较小工序；工序工序分解是将较大的工序划分为若干较小工序；工序合并则是把若干有联系的小工序合并为较大的工序。合并则是把若干有联系的小工序合并为较大的工序。通过把大工序划小、小工序并大的办法来调整各工作通过把大工序划小、小工序并大的办法来调整各工作地的加工时间，使其等于流水线节拍或与节拍成整数地的加工时间，使其等于流水线节拍或与节拍成整数倍比关系。倍比关系。 这种作法在手工操作为主的装配流水线上比较容这种作法在手工操作为主的装配流水线上比较容易实现，而在以机器工作为主的流水线上则较难实现。易实现，而在以机器工作为主的流水线上则较难实现。在机器作业中，实现工序同期化的方法主要有：采用在机器作业中，实现工序同期化的方法主要有：采用更完善的设备和工具、改进工艺方法、提高工人熟练更完善的设备和工具、改进工艺方法、提高工人熟练程度以及改进劳动组织等。程度以及改进劳动组织等。工序同期化具体步骤：工序同期化具体步骤：1 1）用流程图表示作业先后关系）用流程图表示作业先后关系 流程图由圆圈和箭头组流程图由圆圈和箭头组 成，圆圈代表一个作业单元，圆圈内字母或数字表成，圆圈代表一个作业单元，圆圈内字母或数字表 示作业单元的编号，圆圈上方数字表示该单元作业示作业单元的编号，圆圈上方数字表示该单元作业 所需时间，箭头表示作业操作顺序。所需时间，箭头表示作业操作顺序。2) 2) 确定装配流水线节拍确定装配流水线节拍R R；3)3)计算满足节拍要求的最小工作地理论值计算满足节拍要求的最小工作地理论值S Sminmin； 其中，其中，T T 表示制品的加工时间，若用表示制品的加工时间，若用 （k=1，2，m）表示第表示第k k个作业单元的作业时间，则有：个作业单元的作业时间，则有：4) 4) 组织工作地（给工作地分配作业单元）组织工作地（给工作地分配作业单元）原则：原则：保证各工序之间的先后顺序；保证各工序之间的先后顺序； 每个工作地分配到的小工序（作业单元）作业时间每个工作地分配到的小工序（作业单元）作业时间 之和之和T Teiei不能大于节拍；应尽量接近或等于节拍，即不能大于节拍；应尽量接近或等于节拍，即 T Teiei r；应使工作地的数目尽量少；应使工作地的数目尽量少；5) 5) 计算工作地效率计算工作地效率其中，其中，S实际工作地数；实际工作地数；组织工作地方法组织工作地方法1 1按后续作业最多原则组织分配工作地按后续作业最多原则组织分配工作地分配标准：分配标准：1)1)从工作地从工作地1 1开始，按顺序给工作地分配作业，作业的分开始，按顺序给工作地分配作业，作业的分 配按作业流程图由前向后依次进行；配按作业流程图由前向后依次进行； 2)2)在每一分配前应用下列原则确定哪些作业能满足被分在每一分配前应用下列原则确定哪些作业能满足被分 配到某一工作地的条件：配到某一工作地的条件：所有的先行作业都被分配完毕；所有的先行作业都被分配完毕；该作业时间不超过该工作地的剩余可用时间。剩余可该作业时间不超过该工作地的剩余可用时间。剩余可 用时间等于生产节拍减去工作地的总的作业时间。用时间等于生产节拍减去工作地的总的作业时间。1) 1) 按照后续作业数量的多少对作业进行排序；按照后续作业数量的多少对作业进行排序；2)2)首先分配后续作业数量最多的作业，并计算该工作地首先分配后续作业数量最多的作业，并计算该工作地 的剩余可用时间。的剩余可用时间。3)3)继续下去直到所有作业都已经分配到工作地。继续下去直到所有作业都已经分配到工作地。步骤：步骤：例例2 HP2 HP大型商用复印机要在一个传送带上组装，每天生大型商用复印机要在一个传送带上组装，每天生产产4040台，每天的生产时间为台，每天的生产时间为480480分钟，表分钟，表6-16-1列出了复印列出了复印机的装配步骤及时间。用后续作业最多原则对工作地进机的装配步骤及时间。用后续作业最多原则对工作地进行组织，达到生产线平衡的目的。行组织，达到生产线平衡的目的。A10B11D4C5F3G7I3E12H11图6-4 复印机的装配作业流程图表6-1 复印机的装配步骤和时间任务生产时间紧前任务A10-B11AC5BD4BE12AF3C,DG7FH11EI3G,H解：解：（1 1）画出装配流程图，画出装配流程图，如图如图6-46-4所示。所示。(2) (2) 确定节拍确定节拍(3) 计算所需工作地的最小数目计算所需工作地的最小数目(4)(4)组织工作地组织工作地 首先，按照后续作业数量的多少对作业进行排序，首先，按照后续作业数量的多少对作业进行排序，如表如表6-26-2所示；所示；表6-2 复印机各装配作业后续作业数量作业后续作业数量A8B5C或D3作业后续作业数量G或H1I0E2F2 从工作地从工作地1 1开始，作业开始，作业A A没有前项作业，后续作业数量没有前项作业，后续作业数量最多为最多为8 8个，所以将作业个，所以将作业A A分配给工作地分配给工作地1 1，同时计算该工，同时计算该工作地的剩余可用时间作地的剩余可用时间 ，即，即12-1012-102 2；所以工作地；所以工作地1 1仅包括仅包括任务任务A A；其次，给工作站安排作业其次，给工作站安排作业下一作业下一作业B B，其前项任务为，其前项任务为A A 已分配完毕，其后续作业数量已分配完毕，其后续作业数量为为5 5个，其作业时间为个，其作业时间为1111，所以将任务，所以将任务B B分配给工作地分配给工作地2 2；并计算；并计算工作地工作地2 2的剩余可用时间，即为的剩余可用时间，即为12-1112-111 1； 因此工作地因此工作地2 2也仅由任也仅由任务务B B 构成；构成；作业作业C C后续作业数量为后续作业数量为5 5，前项作业，前项作业B B已分配完毕，所以将已分配完毕，所以将C C分分配给工作地配给工作地3 3，因为，因为C C的作业时间为的作业时间为5 5，所以该工作地的剩余可，所以该工作地的剩余可用时间用时间12-512-57 7； 作业作业D D后续作业数量为后续作业数量为4 4，前项作业，前项作业B B已分配完毕，其作业时间已分配完毕，其作业时间为为4 4，小于工作地，小于工作地3 3的剩余可用时间的剩余可用时间12-512-57 7； 所以可将作业所以可将作业D D分分配给工作地配给工作地4 4；此时工作地；此时工作地3 3的剩余工作时间为的剩余工作时间为7-47-43 3作业作业E E，其前项任务为，其前项任务为A A，已分配完毕，作业时间为，已分配完毕，作业时间为1212，恰等于，恰等于节拍，所以自成一个工作地即工作地节拍，所以自成一个工作地即工作地4 4； 作业作业F F，其前项任务为，其前项任务为C C和和D D，均分配给工作地，均分配给工作地3 3，F F的作业时的作业时间为间为3,3,等于工作地等于工作地3 3的剩余可用时间的剩余可用时间3 3，所以将作业，所以将作业F F也分配给工也分配给工作地作地3 3，此时工作地，此时工作地3 3的剩余可用时间为的剩余可用时间为3-33-30 0；所以工作地；所以工作地3 3的的作业分配完毕，即由作业作业分配完毕，即由作业C C、D D和和F F组成；组成；作业作业G G，其前项任务为，其前项任务为F, F, 已分配完毕，所以将作业已分配完毕，所以将作业G G分配给工分配给工作地作地6 6，作业，作业G G的作业时间为的作业时间为7 7，所以工作地，所以工作地6 6的剩余可用时间的剩余可用时间为为12-712-75;5;作业作业H H，其前项任务为，其前项任务为E, E, 已分配完毕，作业已分配完毕，作业H H的作业时间为的作业时间为1111，接近于节拍，所以可自成一个工作地，即工作地接近于节拍，所以可自成一个工作地，即工作地5 5，其剩余可，其剩余可用时间为用时间为12-1112-111;1;作业作业I I，其前项任务为，其前项任务为G, G, 已分配给工作地已分配给工作地6 6，作业，作业I I的作业的作业时间为时间为3 3，小于工作地，小于工作地6 6的剩余工作可用时间的剩余工作可用时间5 5，所以将作业，所以将作业I I应分配给工作地应分配给工作地6 6，此时，该工作地的剩余可用时间为，此时，该工作地的剩余可用时间为5-35-32;2; 至此，所有的作业都分配完毕。具体的作业安排如图至此，所有的作业都分配完毕。具体的作业安排如图6-5和和 表表6-3所示所示.A10工作地1B11工作地2工作地3D4C5F3E12工作地4H11工作地5G7I3工作地6图6-5 复印机各工作站作业安排图4) 计算工作地效率计算工作地效率图6-3 复印机各工作站作业安排表工作地顺序号作业工作地作业时间工作地空闲时间1A1022B1113C,D,F1204E1205H1116G,I102或组织工作地方法组织工作地方法2 2启发式方法（启发式方法（Heuristic MethodHeuristic Method）启发式方法：是根据单元组成及先后顺序图，以节拍启发式方法：是根据单元组成及先后顺序图，以节拍 为基准，列表计算探索求解的方法。为基准，列表计算探索求解的方法。例例3 3 某产品的装配由某产品的装配由2121个作业单元组成。作业单元的先个作业单元组成。作业单元的先后顺序和工时如图后顺序和工时如图6-66-6所示。合理组织工作地，以实现所示。合理组织工作地，以实现生产线平衡的目的（设节拍为生产线平衡的目的（设节拍为3636分钟分钟/ /件）。件）。25163849910556475861161051221351441512161018152161752051910图6-6 作业单元的先后顺序和工时表6-4（1）作业单元组成工作地的分析表根据图6-6可制表6-4，在表上作一些分析。作业单元5625412715476801292513761431010102171819515103013212131415162021序列工时列时间累计作业单元时间累计e1f112365845678954569101110561919294821692表6-4（2）作业单元组成工作地的分析表541251371010102171819515103013212131415161516序列工时列时间累计作业单元时间累计e1f11236584567895456910111056219192948216926143f213565412e213215412230563436414557679710210871768092作业单元1010102171819515103013212131415161516序列工时列时间累计作业单元时间累计e1f112365845678954569101110561919294821692表6-4（3）作业单元组成工作地的分析表251245124565656e2132154122306976718092137143f21334364157674597102108e3556412301010f35667292161315554555715555457155554序列工时列时间累计作业单元时间累计e1f1表6-4（4）作业单元组成工作地的分析表作业单元e2f2e3f3123658191945678954569101110562948211321691334121222271361354171555576144448049451212129257122110101021516671010311718195151030132309730611555513710256616666143108672e4f42556303625 根据上述步骤，根据上述步骤，2121个作业单元可以划分为个作业单元可以划分为4 4个工作地，个工作地，如下表如下表6-56-5所示。所示。表6-5 21个作业单元划分的4个工作地工作地作业单元编号11、2、3、5、7、824、6、9、10、11、12313、14、15、16、17418、19、20、21组织工作地方法组织工作地方法3 3位置加权法（位置加权法（ ranked positional weights method ranked positional weights method ） 位置加权法是根据制品作业单元的组成及顺序，位置加权法是根据制品作业单元的组成及顺序，求出每个作业单元的位置加权数，然后根据位置加权求出每个作业单元的位置加权数，然后根据位置加权数的大小进行作业单元组合。权数大者先组合，权数数的大小进行作业单元组合。权数大者先组合，权数小者后组合，组合工序时以节拍为基础。小者后组合，组合工序时以节拍为基础。10.3230.260.2370.290.32100.1110.3例例4 4 某产品的装配共有某产品的装配共有1111个作业单元，其先后顺序和工个作业单元，其先后顺序和工时定额如图时定额如图6-76-7所示，设节拍为所示，设节拍为0.550.55分钟分钟/ /件，求最少工件，求最少工作地。作地。20.140.0550.180.05图6-7 某产品的11个作业单元先后顺序和工时表6-6 作业单元先后关系表 作业单元工时作业单元1234567891011位置加权数P12345678910110.320.10.20.050.10.230.20.050.320.10.31+1.7211+1+1.651.401+0.870.821+11+1.201+0.920.450.720.401+1+10.30 在表在表6-66-6中，中，“1”1”表示直接后项作业单元；表示直接后项作业单元；“”表示表示间接后项作业单元；间接后项作业单元；“-”-”表示直接前项作业单元；作业表示直接前项作业单元；作业单元的工时加上它的直接、间接后项作业单元的工时称单元的工时加上它的直接、间接后项作业单元的工时称为位置加权数。以为位置加权数。以P1,P2,P1,P2,分别代表作业单元分别代表作业单元1 1、22的的位置加权数。位置加权数。作业单元作业单元1 1的位置加权数：的位置加权数：P1P10.32+0.2+0.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.30.32+0.2+0.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.31.721.72作业单元作业单元2 2的位置加权数；的位置加权数；P2P20.1+0.2+0.05+0.1+0.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.30.1+0.2+0.05+0.1+0.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.31.651.65作业单元作业单元3 3的位置加权数；的位置加权数；P3P30.2+0.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.30.2+0.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.31.401.40作业单元作业单元4 4的位置加权数；的位置加权数；P4P40.05+0.1+0.32+0.1+0.30.05+0.1+0.32+0.1+0.30.870.87作业单元作业单元5 5的位置加权数；的位置加权数；P5P50.1+0.32+0.1+0.30.1+0.32+0.1+0.30.820.82作业单元作业单元6 6的位置加权数；的位置加权数；P6P60.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.30.23+0.2+0.05+0.32+0.1+0.31.201.20作业单元作业单元7 7的位置加权数；的位置加权数；P7P70.2+0.32+0.1+0.30.2+0.32+0.1+0.30.920.92作业单元作业单元8 8的位置加权数；的位置加权数；P8P80.05+0.1+0.30.05+0.1+0.30.450.45作业单元作业单元9 9的位置加权数；的位置加权数；P9P90.32+0.1+0.30.32+0.1+0.30.720.72作业单元作业单元1010的位置加权数；的位置加权数；P10P100.1+0.30.1+0.30.400.40 位置加权数是对作业单元的重要性及所在位置的位置加权数是对作业单元的重要性及所在位置的一种度量。权数大，表示该作业比较重要，分配工作一种度量。权数大，表示该作业比较重要，分配工作地时应先考虑。地时应先考虑。作业单元作业单元1 1的位置加权数最大，把它分配给第一个工作地，的位置加权数最大，把它分配给第一个工作地，作业单元作业单元1 1没有前作业，工时为没有前作业，工时为0.320.32，所以第一个工作地，所以第一个工作地时间还有剩余，即剩余可用时间为时间还有剩余，即剩余可用时间为0.55-0.320.55-0.320.230.23。从上表可知，除作业单元从上表可知，除作业单元1 1之外，作业单元之外，作业单元2 2的位置加权的位置加权数最大，数最大，2 2没有前作业，而且其工时小于没有前作业，而且其工时小于0.230.23，故可将，故可将2 2分分配给第配给第1 1个工作地。此时工作地的剩余可用时间为个工作地。此时工作地的剩余可用时间为0.23-0.10.23-0.10.130.13； 除作业单元除作业单元1 1、2 2外，作业单元外，作业单元3 3的位置加权数最大，的位置加权数最大，其直接前项作业其直接前项作业1 1和和2 2已分给了工作地已分给了工作地1 1，所以把作业单，所以把作业单元元3 3也可以分配给工作地也可以分配给工作地1 1但由于工作地但由于工作地1 1的剩余可用时的剩余可用时间仅为间仅为0.130.13，而作业单元，而作业单元3 3的工时为的工时为0.20.2，超过了第一个，超过了第一个工作地的剩余时间，故不能把作业单元工作地的剩余时间，故不能把作业单元3 3分配给工作地分配给工作地1 1； 下一个位置权数最大的是作业单元下一个位置权数最大的是作业单元6 6。因为其直接前。因为其直接前项作业是项作业是3 3，而，而3 3还未分配，所以作业单元还未分配，所以作业单元6 6也不能分给工也不能分给工作地，同理，作业单元作地，同理，作业单元7 7也不能分给工作地也不能分给工作地1 1，再下一个，再下一个位置加权数最大者是作业元素位置加权数最大者是作业元素4 4，而且，而且4 4的工时为的工时为0.050.05，小于工作地小于工作地1 1的剩余可用时间的剩余可用时间0.130.13，所以可把作业单元，所以可把作业单元4 4分配给工作地分配给工作地1 1。至此，工作地。至此，工作地1 1的剩余可用时间仅为的剩余可用时间仅为0.13-0.050.13-0.050.080.08，只有作业，只有作业8 8可能分配给工作地可能分配给工作地1 1，但作，但作业单元业单元8 8的直接前项作业的直接前项作业6 6尚未分配，所以不能把它分配给尚未分配，所以不能把它分配给工作地工作地1 1。这样，就可知工作地。这样，就可知工作地1 1是由作业单元是由作业单元1 1、2 2和和4 4组组成，其工时为成，其工时为0.32+0.1+0.050.32+0.1+0.050.470.47。 按照同样方法可计算除其它三个工作地的作业单元按照同样方法可计算除其它三个工作地的作业单元组成。见表组成。见表6-76-7所示。所示。工作地 作业单元 位置加权数直接前项作业工时定额工时定额累计1241.721.650.8720.320.100.050.320.420.473651.401.20.821，2340.20.230.10.320.430.53790.920.7265，70.20.320.20.52810110.450.400.3068，9100.050.100.300.050.150.45表6-7 11个作业单元划分的4个工作地3 3）计算设备（工作地）数量和设备负荷系数）计算设备（工作地）数量和设备负荷系数 设备（工作地）数量：其中，Si第i道工序所需设备数； ti第i道工序的单件时间定额（分）； 如果计算出的设备需要量不是整数，则采用的设备数Sei应取接近于（大于）计算数Si的整数，即一、单一品种流水线的组织设计3 3）计算设备（工作地）数量和设备负荷系数）计算设备（工作地）数量和设备负荷系数 设备负荷系数是表明设备的利用程度的指标， 其计算公式为：式中：Ki 为第i道工序的设备负荷系数；工序数为m的流水生产线的总设备负荷系 为设备负荷系数决定了流水生产线的连续程度。，宜组织间断流水生产线，宜组织连续流水生产线3 3）计算设备（工作地）数量和设备负荷系数）计算设备（工作地）数量和设备负荷系数 一、 单一产品流水线的组织设计4 4）计算工人人数）计算工人人数 以手工劳动为主的流水生产线以手工劳动为主的流水生产线 工人人数的计算公式为：其中，Pi 第i道工序所需工人人数（人） Sei 流水线上第i道工序实际采用的设备数(台） g 每日工作班次 （班） W：第i道工序每一工作地同时工作人数（人/台.班）整条流水生产线的工人人数 P 为：以设备加工为主的流水线以设备加工为主的流水线工人人数的计算公式为：其中，P 流水线工人总数 g 每日工作班次 b后备工人百分比 fi第i道工序每个工人的设备看管定额一、单一产品流水线的组织设计5 5）确定流水生产线节拍的性质和运输工具的选择）确定流水生产线节拍的性质和运输工具的选择节拍性质节拍性质： 强制节拍、自由节拍、粗略节拍强制节拍、自由节拍、粗略节拍；选择的主要依据：选择的主要依据：工序同期化的程度与加工对象的工序同期化的程度与加工对象的重量、体积、精度、工艺特性等特征而定。重量、体积、精度、工艺特性等特征而定。一、单一产品流水线的组织设计运输工具选择：运输工具选择：强制节拍流水线：机械化的传送带（分配式和工作式） 自由节拍流水线 ：连续式运输带、辊道以及平板运输 车、运输箱、滑道等运输工具。粗略节拍流水线：滚刀、重力滑道、手推车、吊车、 叉车等运输工具 当采用机械化传送带时，需要计算传送带的速度和长度。 在工作式传送带连续运动时，需要计算传送带速度v的计算公式为：其中，L0传送带分区单位长度，即每经一个节拍传送带 应移动的距离工作式传送带工作部分的总长度可按下式计算： 其中，L传送带长度； Li 为第i道工序工作地长度； Lg 为后备长度。 分配式传送带流水生产线上，传送带起着运输和分配制品的作用。分配式传送带的速度应该和流水生产线的节拍相配合，其长度计算方法与工作式传送带相同。 为使分配式传送带起着分配制品的作用，必须在传送带上作号码标记，按号码标记将制品分配给工人加工。如表6-8所示。表6-8 分配式传送带分配制品举例工序号工作地号工人号码数分配给工作地（工人）的号码10102AB12121,3,5,7,9,11,13,15,17,19.21.232,4,6,8,10,12,14,16,18,20.22.242030405CDE8881,4,7,10,13,16, 19,222,5,8,11,14,17, 20.233,6,9,12,15,18,21,24306F24 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,2440.70809GHI8881,4,7,10,13,16, 19,222,5,8,11,14,17, 20.233,6,9,12,15,18,21,24 设计原则：有利于工人操作方便；在制品运输路线最短； 生产面积的充分利用；同时要考虑流水线之 间的相互衔接；6) 流水线的平面布置一、单一产品流水线的组织设计流水线形状 (a)(b)(c)(d)(e)(f)图6-8 流水线的形状工作地的排列方法 传送带1243图6-9 流水线单列直线布置示意图传送带75图6-10流水线双列直线布置示意图13624（a）传送带13756248（b）（a）上升型（a）下降型升降机分散型4F3F2F1F4F3F2F1F4F3F2F1F升降机集中型图6-11多层厂房的生产线布置示意图 流水线的布置遵循上述的一般原则外，还必须考虑具体条件，如车间的生产面积、车间长度、设备种类、尺寸和数量、运输装置的种类与毛坯运入、成品运出的条件，动力系统的位置等。6) 流水线的平面布置一、单一产品流水线的组织设计二、二、 多品种流水线的组织设计多品种流水线的组织设计1 1）可变流水线：）可变流水线： 在一条生产线上轮番生产几在一条生产线上轮番生产几种产品，轮换时流水线须作小量调整。种产品，轮换时流水线须作小量调整。2) 2) 混合流水线：混合流水线：在一条生产线上按照固定在一条生产线上按照固定顺序生产多种产品，不需对流水线作频繁调整。顺序生产多种产品，不需对流水线作频繁调整。二、二、 多品种流水线的组织设计多品种流水线的组织设计1 1）可变流水线：）可变流水线： 在一条生产线上轮番生产几种产品，轮换时流水线须作小量调整。内容：内容：节拍计算：代表零件法*；加工劳动量比重法*各工序设备数量计算设备负荷系数计算节拍计算节拍计算：代表零件法代表零件法*：将各种零件的产量按加工劳动量折合为某一种代表产品的产量，然后据以计算节拍。例5：设在某可变流水生产线上加工A、B、C三种零件，其计划产量与工时定额分别为 ,假定A为代表零件，将零件B与C的产量换算为A的产量，则总产量N为： 节拍公式节拍公式： 其中， 为零件B与C的单件时间定额与零件A的单件时间定额的比值，即 则：各零件的节拍可按以下工时计算：1）可变流水线）可变流水线 例6 可变流水线上生产A、B、C三种产品，其计划月产量分别为2000件、1875件、1857件，每种产品在流水线上各工序单件作业时间之和分别为40min、32min、28min，流水线按两班制工作，月有效工作时间24,000min，选择A为代表产品，则：节拍计算节拍计算：加工劳动量比重法加工劳动量比重法* *： 是按各种零件在流水线加工总劳动量中所占比重分配有效工作时间，然后计算各种零件节拍的方法。案例：设在某可变流水生产线上加工A、B、C三种零件的加工劳动量在总劳动量中所占的比重为 则： 节拍公式：节拍公式： 例例7 7 可变流水线上生产A、B、C三种产品，其计划月产量分别为2000件、1875件、1857件，每种产品在流水线上各工序单件作业时间之和分别为40min、32min、28min，流水线按两班制工作，月有效工作时间24,000min，则A、B、C三种产品的加工劳动量在总劳动量中所占的比重分别为： 各工序设备数量的计算：各工序设备数量的计算： 首先，利用基本公式计算每个加工对象各工序的设备需要量： 然后，将各制品在各道工序的设备需求量列表分析，一般要求:1）可变流水线）可变流水线设备负荷系数计算设备负荷系数计算 各工序的设备负荷系数 Ki 计算公式如下：1）可变流水线）可变流水线整条流水线的设备负荷系数 Ka 计算公式如下：tji:第j种零件第i道工序的 零件工作定额；Nj第j种零件的计划产量；q零件种数；Sei第i道工序的设备总数。Tj第j种零件在流水线上的加工劳动量；q零件种数；Se流水线上的设备总数。1 1）可变流水线）可变流水线 缺陷：不适应均匀化市场需求，成品库存较大。2) 2) 混合流水线：混合流水线：在一条生产线上按照固定顺序生产多种产品，不需对流水线作频繁调整。 条件：产品的系列化、标准化、通用化程度高 、调整设备迅速、工人技术过硬、生产环节衔接紧密 难题：工序同期化；产品的加工顺序生产比倒数法 逻辑顺序表法 内容：内容：节拍、最小作业工序数、效率、确定投产顺序二、二、 多品种流水线的组织设计多品种流水线的组织设计 确定混合流水线节拍：混和流水线的基本数据计算计算混合流水线上的最小作业工序数：式中，L流水生产线上生产一定数量的m种产品总劳动量 Ni第i品种的本期计划产量 Ti第i品种的工时定额计算混和流水线的效率：混和流水线的基本数据计算式中，N为实际采用的作业工序数确定投产顺序*各种产品的产量相同时确定投产的顺序 编排投产顺序的方法视各种产品的产量相同与否而有所不同。 当各种产品的产量相同时，确定投产顺序的方法较简单。例如，生产两种产品A和B，产量各为10件，则投产顺序的安排可以有三种情况： 先生产A产品10件，后生产B产品10件,即： AAAAAAAAAA BBBBBBBBBB A、B两种产品有规律的穿插投产，先生产A产品5件，后生产B产品5件，如此重复进行，即： AAAAA BBBBB AAAAA BBBBBA、B两种产品相间地投产，即： A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B确定投产顺序各种产品的产量不相同时确定投产的顺序，一般采用逻辑运算法和生产比倒数法逻辑运算法 例8 设混合流水生产线上生产40台A产品，10台B产品，30台C产品，用逻辑运算法确定投产顺序的步骤如下： 进行基本逻辑分析： 根据A、B、C的产量， A、B、C的生产比例为： XA：XB：XC = 40：10：30=4：1：3， 生产比例的总和为4+1+3=8，表示4台A产品，1台B产品,3台C产品构成一个循环流程，循环产量为8台。 原理：原理：进行基本逻辑分析，计算生产比，编制逻辑顺序安排表。编制逻辑顺序安排表，如下表6-9所示： 8C76248 1 8 02 0 0 26 0 0 6C216 2 16 04 0 0 412 1 8 4B428 3 24 47 1 8 -121 2 16 5选取次数A产品B产品C产品选定者1357原比值乘以选取次数 4 0 0 4已被选取次数 循环流程总产量乘以已被选取次数 第一个数和第三个数之差 1 0 0 13 0 0 3A112 1 8 43 0 0 39 1 8 1A320 2 16 45 1 8 -315 1 8 7C524 2 16 86 1 8 -218 2 16 2A632 3 24 88 1 8 024 3 24 0A8 确定逻辑顺序投产:根据上表，可以确定在每一个循环流程中，A、B、C的投产顺序为：A-C-A-B-C-A-C-A。因为总产量为40+10+3080，所以需要经过10个循环流程。 生产比倒数法确定投产顺序原理：原理：从各品种计划产量中找出最大公约数；计算出各品种的生产比倒数，然后按一定规则确定投产顺序。例9 设混合流水生产线上生产40台A产品，10台B产品，30台C产品，用生产比倒数法确定投产顺序的步骤如下： 计算生产比例 根据A、B、C的产量， 其最大公约数为10,所以，A、B、C三种产品的生产比例为：计算生产比倒数： 编制投产顺序。按下述规则确定投产顺序：规则1 全部品种中生产比倒数最小的品种先投；规则2 在具有多个生产比倒数最小值的情况下，晚出现的 生产比倒数最小值的品种先投；采用该规则，若出 现连续投入同一品种时，应排除这一品种，在剩下 的各种品种中选择晚出现生产比例倒数最小值的品 种先投； 在已选品种的mj上标上*，并更新mj的值，方法是在所选 出的品种mj*上加上该品种的mj，而在其他品种栏内，将 上行栏内所记的照抄过来 重复上述过程，直至选出的全部品种连锁中的生产比与原生产比Xj相等，则表明投产顺序已确定。所谓连锁，即各个品种在混合流水线上的流送顺序。这一过程，如下表6-10所示。 计算次数A产品B产品C产品连锁862413571+1/4=5/43/4+1/4=11/4+1/4=1/21/2+1/4=3/41/4*3/4*1*1*11111114/31*1/3*2/3*1/31/3+1/3=2/32/3+1/3=11+1/3=4/3ACACACABACACACACACACAACAACACAACACACA表6-10 生产比倒数法编制投产顺序的计算过程1/2*备注选C2. 如下图所示，某流水线节拍为10分钟/件，全部作业分解为12个作业单元，流程图由圆圈和箭头组成，圆圈代表一个作业单元，圆圈内数字表示作业单元的编号，圆圈上方数字表示该作业单元所需时间，箭头表示作业操作顺序。3. 下表给出了生产掌上视频游戏机 工序，工序作业时间和前项（紧前）工序等信息，这家公司想再一个班460分钟内生产340个单位产品。（1）画出装配工序流程图。（2）应用位置加权法平衡生产线（进行工序同期化）。工序时间（分钟） 前项工序A0.3B0.6C0.4D0.8AE0.7BF0.3CG0.9DH0.1FI0.3H、EJ0.4G、I 4、J型玩具马车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆。每天的生产时间为420分钟，表中列出了玩具马车的组装步骤及其时间。请根据节拍和作业次序的限制，求使工作站数量最少的平衡方式。玩具马车的组装步骤及其时间作业 时间/秒 描述 必须提前的作业A 45 安装后轴支架，拧紧四个螺母 -B 11 插入后轴 AC 9 拧紧后轴支架螺栓 BD 50 安装前轴，用手拧紧四个螺母 -E 15 拧紧前轴螺栓 DF 12 安装1#后车轮，拧紧轮轴盖 CG 12 安装2#后车轮，拧紧轮轴盖 C H 12 安装1#前车轮，拧紧轮轴盖 EI 12 安装2#前车轮，拧紧轮轴盖 EJ 8 安装前轴上的车把手，拧紧螺栓和螺钉 F,G,H,I 5. 设某混合流水线生产A，B，C三种产品，生产计划分别为3000，2000，1000件，试用逻辑运算法和生产比倒数法确定投产顺序。