生产线平衡生产线平衡安徽工程大学管理工程学院基础工业工程基础工业工程v授课教师：唐娟授课教师：唐娟vE-mail：本章内容本章内容流水线平衡概述流水线平衡概述详细内容详细内容流水线平衡设计的方法流水线平衡设计的方法详细内容详细内容流水线平衡改善分析流水线平衡改善分析详细内容详细内容 由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以流流水方式水方式生产各种生产各种产品产品。流水线基本概念流水线基本概念流水线的优缺点流水线的优缺点优点：优点：高效率、低成本，使工人技术进一步专业化高效率、低成本，使工人技术进一步专业化流水线布局流水线布局U型装配线、环形装配线和一字型装配线型装配线、环形装配线和一字型装配线缺点：工人劳动强度较大，工作较乏味缺点：工人劳动强度较大，工作较乏味适用于产量足够、单位产品的劳动量比较大，制造工艺能够分适用于产量足够、单位产品的劳动量比较大，制造工艺能够分解成多道工序，结构相对稳定的产品解成多道工序，结构相对稳定的产品流水线基本概念流水线基本概念 流水生产流水生产是指生产对象按照一定的是指生产对象按照一定的工艺路线工艺路线顺序地顺序地通过各个工作地，并按照一定的通过各个工作地，并按照一定的生产速度生产速度完成工艺作业完成工艺作业的的连续重复连续重复的生产过程。的生产过程。 工作的专业化程度高工作的专业化程度高 生产按节拍进行生产按节拍进行 工艺过程是封闭的工艺过程是封闭的 生产对象在工序间作单向移动生产对象在工序间作单向移动 工作地之间有传送装置连结工作地之间有传送装置连结 流水生产流水生产方式具有以下特点：方式具有以下特点： 由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以流流水方式水方式生产各种生产各种产品产品。流水线基本概念流水线基本概念流水线的优缺点流水线的优缺点优点：优点：高效率、低成本，使工人技术进一步专业化高效率、低成本，使工人技术进一步专业化流水线布局流水线布局U型装配线、环形装配线和型装配线、环形装配线和一字型装配线一字型装配线缺点：工人劳动强度较大，工作较乏味缺点：工人劳动强度较大，工作较乏味适用于产量足够、单位产品的劳动量比较大，制造工艺能够分适用于产量足够、单位产品的劳动量比较大，制造工艺能够分解成多道工序，结构相对稳定的产品解成多道工序，结构相对稳定的产品一字型一字型布局布局环形环形布局布局U型型布局布局 由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以流流水方式水方式生产各种产品。生产各种产品。流水线基本概念流水线基本概念流水线的优缺点流水线的优缺点优点：优点：高效率、低成本，使工人技术进一步专业化高效率、低成本，使工人技术进一步专业化流水线布局流水线布局U型装配线、环形装配线和一字型装配线型装配线、环形装配线和一字型装配线缺点：工人劳动强度较大，工作较乏味缺点：工人劳动强度较大，工作较乏味适用于产量足够、单位产品的劳动量比较大，制造工艺能够分适用于产量足够、单位产品的劳动量比较大，制造工艺能够分解成多道工序，结构相对稳定的产品解成多道工序，结构相对稳定的产品流水线平衡的概念和意义流水线平衡的概念和意义 流水线平衡又称流水线平衡又称工序同期化工序同期化，指在，指在规定的生产速度规定的生产速度下，使工作地间的负荷均衡化，从而使得下，使工作地间的负荷均衡化，从而使得工作地上的作工作地上的作业时间相同或相近业时间相同或相近的一种技术。的一种技术。流水线平衡目的流水线平衡目的提高设备和工时的利用率，降低生产周期提高设备和工时的利用率，降低生产周期1降低物资消耗，减少在制品，降低成本降低物资消耗，减少在制品，降低成本2在平衡生产线基础上，在平衡生产线基础上，实现单元生产实现单元生产，提高生产应变能，提高生产应变能力，实现柔性生产系统力，实现柔性生产系统3通过综合应用到程序分析、动作分析、搬运分析通过综合应用到程序分析、动作分析、搬运分析 、时间分、时间分析等析等IE手法，以提高全员综合素质手法，以提高全员综合素质4本章内容本章内容流水线平衡概述流水线平衡概述详细内容详细内容流水线平衡设计的方法流水线平衡设计的方法详细内容详细内容流水线平衡改善分析流水线平衡改善分析详细内容详细内容平衡设计的准备工作和基本问题平衡设计的准备工作和基本问题进行产品和零件的分类，完成进行产品和零件的分类，完成工艺流程的制定与优化工艺流程的制定与优化1确定流水线上的确定流水线上的基本作业基本作业并制定出相应的作业标准并制定出相应的作业标准3绘制出绘制出基本作业顺序图基本作业顺序图，以反映工艺次序，以反映工艺次序4确定流水线的确定流水线的节拍节拍5将作业按照一定标准将作业按照一定标准分配到各个工位分配到各个工位，完成平衡工作，完成平衡工作6收集整理平衡设计的收集整理平衡设计的各种材料各种材料2单产品流水线平衡方法单产品流水线平衡方法确定生产节拍确定生产节拍计算计算最少工作站数最少工作站数作业指派以作业指派以平衡流水线平衡流水线 当流水线的运输批量等于当流水线的运输批量等于1时，生产节拍时，生产节拍C 若按批运输若按批运输( (批量为批量为Q) )时，则生产节拍时，则生产节拍C批批 根据生产节拍，计算理论最少工作站数根据生产节拍，计算理论最少工作站数Smin评价与评价与再平衡再平衡单产品流水线平衡方法单产品流水线平衡方法 作业指派时，要满足作业指派时，要满足三种约束条件：三种约束条件：作业指派以平衡流水线作业指派以平衡流水线 工艺顺序约束工艺顺序约束先后次序图先后次序图 技术约束技术约束使两项或多项工作不能在一个工作站上使两项或多项工作不能在一个工作站上 每个工作站上的作业每个工作站上的作业总时间不能大于节拍总时间不能大于节拍 具体平衡方法具体平衡方法( (指派原则指派原则) ) 简单平衡法简单平衡法阶位法阶位法( (或后续作业数量法，作业时间法或后续作业数量法，作业时间法) ) 复杂平衡法复杂平衡法人工智能法和运筹学方法人工智能法和运筹学方法 某某J型型玩玩具具小小车车要要在在一一个个传传送送带带上上组组装装，每每天天需需生生产产500辆辆。每每天天的的生生产产时时间间为为420分分。表表3-1列列出出了了J型型小小车车的的装装配配步步骤骤及及其其定定额额时时间间，请请根根据据节节拍拍和和作作业业次次序序的的限限制制，求求使使工工作作站站数数量量最最少少的生产线平衡方式。的生产线平衡方式。单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析ABDEICFGHJK4550121212121191589绘制装配线的流程图绘制装配线的流程图1作业作业 时间（秒）时间（秒）描描 述述必须提前的作业必须提前的作业A45安装后轴支架，拧紧安装后轴支架，拧紧4个螺母个螺母B11插入后轴插入后轴AC9拧紧后轴支架螺栓拧紧后轴支架螺栓BD50安装前轴，用手拧紧安装前轴，用手拧紧4个螺母个螺母E15拧紧前轴螺栓拧紧前轴螺栓DF12安装安装1#后车轮，拧紧轮轴盖后车轮，拧紧轮轴盖CG12安装安装2#后车轮，拧紧轮轴盖后车轮，拧紧轮轴盖CH12安装安装1#前车轮，拧紧轮轴盖前车轮，拧紧轮轴盖EI12安装安装2#前车轮，拧紧轮轴盖前车轮，拧紧轮轴盖EJ8安装前轴上的车把手，拧紧螺栓和螺钉安装前轴上的车把手，拧紧螺栓和螺钉F，G，H，IK9上紧全部螺栓和螺钉上紧全部螺栓和螺钉J合计合计195表表3-1 J型小车的装配步骤及其时间型小车的装配步骤及其时间单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析 某某J型型玩玩具具小小车车要要在在一一个个传传送送带带上上组组装装，每每天天需需生生产产500辆辆。每每天天的的生生产产时时间间为为420分分。表表3-1列列出出了了J型型小小车车的的装装配配步步骤骤及及其其定定额额时时间间，请请根根据据节节拍拍和和作作业业次次序序的的限限制制，求求使使工工作作站站数数量量最最少少的生产线平衡方式。的生产线平衡方式。单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析ABDEICFGHJK4550121212121191589绘制装配线的流程图绘制装配线的流程图1单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析计算节拍计算节拍2工作站最小值工作站最小值(理论上理论上)3 (1) 平平衡衡方方案案A： 选选用用规规则则1(后后续续作作业业数数量量最最多多规规则则)来来平平衡衡装装配配生生产产线线。各各项项作作业业的的后后续续作作业业数数量量如如表表3-2所所示示。在在该该规规则则遇遇到到问问题题时时，采采用用其其他他规规则则，直直至至所所有有作作业业安安排排完完毕毕。表表3-3列列出出了了实际的安排。实际的安排。作业元素作业元素后续作业元素后续作业元素数量数量作业元素作业元素后续作业元素数量后续作业元素数量A6F,G,H或或I2B或或D5J1C或或E4K0表表3-2 各项作业的后续作业数量各项作业的后续作业数量单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析工作工作站站作作业业作业时间作业时间（s）剩余时间剩余时间（s）可安排的可安排的紧后作业紧后作业紧后作业最紧后作业最多的作业多的作业时间最长的时间最长的作业作业1A455.4空闲空闲无无2D500.4空闲空闲无无3B1139.4空闲空闲C、EC、EEE1524.4空闲空闲C、H、ICF、G、H、IC915.4空闲空闲F、G、H、IF、G、H、IF123.4空闲空闲无无4G1238.4空闲空闲H、IH、IH1226.4空闲空闲II1214.4空闲空闲JJ86.4空闲空闲无无5K941.4空闲空闲无无表表3-3 根据后续作业最多规则平衡装配生产线根据后续作业最多规则平衡装配生产线单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析计算流水线的整体负荷率：计算流水线的整体负荷率：工作地工作地工作地作业元素工作地作业元素工作地作业时间工作地作业时间 工作地负荷率工作地负荷率（%）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中各工作地负荷率中各工作地负荷率单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析(2) 平衡方案平衡方案B：选用选用规则规则2（阶位法），（阶位法），即按该项作业元素即按该项作业元素时间与后续作业元素时间的总和（阶位值）最大规则优先安时间与后续作业元素时间的总和（阶位值）最大规则优先安排作业。排作业。作业元素作业元素ADBECFGHIJK总总计计作业时间作业时间(s)4550111591212121289195阶位值阶位值106 10661565029292929179紧前工序紧前工序ADBCCEEF,G,H,IJ表表3-5 J型小车作业元素阶位表型小车作业元素阶位表单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析工作工作地地作业作业元素元素阶位阶位值值紧前作紧前作业业作业时间作业时间(s)累计作业时累计作业时间间(s)剩余时间剩余时间(s)1A10645455.42D10650500.43BECF61565029ADBC11159121126354739.424.415.43.44GHIJ29292917CEEF,G,H,I12121281224364438.426.414.46.45K9J9941.4表表3-6 按阶位法分配作业元素过程按阶位法分配作业元素过程单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析计算流水线负荷率：计算流水线负荷率：工作地工作地 工作地作业元素工作地作业元素工作地作业时间工作地作业时间工作地负荷率工作地负荷率（%）12345ADB,E,C,FG,H,I,JK45504744989.2999.2193.2587.317.86表表3-7 平衡方案平衡方案B中各工作地负荷率中各工作地负荷率单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析 (3) 平平衡衡方方案案C：选选用用规规则则二二，按按作作业业元元素素时时间间最最长长规规则则安安排排作作业业，并并用用规规则则一一作作为为辅辅助助规规则则。表表3-8给给出出了了按按作作业业元元素素时时间的大小排列的顺序，表间的大小排列的顺序，表3-9列出了平衡方案列出了平衡方案C的实际安排。的实际安排。作业元素作业元素作业时间（作业时间（s）作业元素作业元素作业时间（作业时间（s）D50B11A45C,K9E15J8H,I,F或或G12表表3-8 各项作业的后续作业数量各项作业的后续作业数量单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析工作工作 站站作作业业作业时间作业时间（s）剩余时间剩余时间（s）可安排的可安排的紧后作业紧后作业时间最长时间最长的作业的作业紧后作业最紧后作业最多的作业多的作业1D500.4空闲空闲无无2A455.4空闲空闲无无3E1535.4B、C、H、IH、IB、CH1223.4I、BIBI1211.4J、BBBB110.4空闲空闲无无4C941.4F、GF、GF、GF1229.4G、JGGG1217.4JJ89.4空闲空闲KK90.4空闲空闲无无表表3-9 按作业元素时间最长规则安排作业按作业元素时间最长规则安排作业单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析计算流水线负荷率：计算流水线负荷率：工作地工作地 工作地作业元素工作地作业元素工作地作业时间工作地作业时间工作地负荷率（工作地负荷率（%）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中各工作地负荷率中各工作地负荷率单产品单产品流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析多品种流水线的平衡设计多品种流水线的平衡设计 基本形式基本形式可可变变流流水水线线，又又称称转转换换流流水水线线。它它的的基基本本特特征征是是，在一条流水线上在一条流水线上轮番生产几种产品轮番生产几种产品。混混合合流流水水线线，是是指指在在同同一一时时间间内内，在在同同一一条条流流水水线线上上按固定顺序混合按固定顺序混合地生产多种品种产品。地生产多种品种产品。多品种流水线的平衡设计多品种流水线的平衡设计节拍的确定节拍的确定代表产品换算法代表产品换算法劳动量比率法劳动量比率法流水线平衡方法流水线平衡方法根据根据单产品流水线平衡方法单产品流水线平衡方法进行作业指派，实现平衡进行作业指派，实现平衡可变流水线的平衡设计可变流水线的平衡设计 按照按照产品组产品组计算生产节拍，并据此进行流水线的平计算生产节拍，并据此进行流水线的平衡，其节拍计算为：衡，其节拍计算为：多品种流水线的平衡设计多品种流水线的平衡设计混合流水线的平衡设计混合流水线的平衡设计混合流水线的平均节拍混合流水线的平均节拍计划期内产品组的产量计划期内产品组的产量N组组与与产品组的构成产品组的构成及及各产品的计划产量各产品的计划产量有关。它根据不同情况加以确定：有关。它根据不同情况加以确定： 各种产品各种产品计划期计划期产量相等时产量相等时 各种产品的计划期产量成较小的整数比时各种产品的计划期产量成较小的整数比时 编制编制综合的作业元素顺序图综合的作业元素顺序图 选择平衡工作地作业量的选择平衡工作地作业量的时间周期时间周期 计算作业元素在平衡周期内的计算作业元素在平衡周期内的作业时间作业时间混合流水线平衡工作包括三项内容：混合流水线平衡工作包括三项内容：实例分析实例分析多品种流水线的平衡设计多品种流水线的平衡设计混合流水线的平衡设计混合流水线的平衡设计本章内容本章内容流水线平衡概述流水线平衡概述详细内容详细内容流水线平衡设计的方法流水线平衡设计的方法详细内容详细内容流水线平衡改善分析流水线平衡改善分析详细内容详细内容5.3 生产线平衡改善工作生产线平衡改善工作再平衡原因再平衡原因平衡步骤平衡步骤作业测定，作业测定，确定工序时间确定工序时间确定生产节拍确定生产节拍和瓶颈工序和瓶颈工序以瓶颈工序为中心以瓶颈工序为中心进行调整和优化进行调整和优化运行阶段的调整与优化运行阶段的调整与优化产品产量、结构和种类的变化产品产量、结构和种类的变化1现场布局的变化现场布局的变化2工装、原材料、设备和人员技术的变化工装、原材料、设备和人员技术的变化3方案评价和选择方案评价和选择制定标准制定标准工作抽样法工作抽样法方法标准方法标准时间标准时间标准秒表法秒表法标准资料法标准资料法模特法模特法 首先应考虑对瓶颈工序进行首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善作业改善 将瓶颈工序的作业内容分担给其他工序将瓶颈工序的作业内容分担给其他工序 适当增加各作业人员适当增加各作业人员 合并相关工序，重新排布生产工序合并相关工序，重新排布生产工序 分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其他工序分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其他工序生产线平衡改善实施时，可遵循以下方法生产线平衡改善实施时，可遵循以下方法5.3 生产线平衡改善工作生产线平衡改善工作5.3 生产线平衡改善工作生产线平衡改善工作再平衡原因再平衡原因平衡步骤平衡步骤作业测定，作业测定，确定工序时间确定工序时间确定生产节拍确定生产节拍和瓶颈工序和瓶颈工序以瓶颈工序为中心以瓶颈工序为中心进行调整和优化进行调整和优化运行阶段的调整与优化运行阶段的调整与优化产品产量、结构和种类的变化产品产量、结构和种类的变化1现场布局的变化现场布局的变化2工装、原材料、设备和人员技术的变化工装、原材料、设备和人员技术的变化3方案评价和选择方案评价和选择制定标准制定标准工作抽样法工作抽样法方法标准方法标准时间标准时间标准秒表法秒表法标准资料法标准资料法模特法模特法实例实例装配线平衡设计实例装配线平衡设计实例1例例1最大阶位者优先指派原则最大阶位者优先指派原则12345680.01h790.06h0.04h0.05h0.03h0.04h0.05h0.05h0.04h已知：对该装配线的速度要求已知：对该装配线的速度要求是每是每4040小时生产小时生产285285件产品件产品生产节拍生产节拍 CT=40/285 =0.14小时小时/件件工作站数工作站数 K=t/CT=2.64小时工作站数工作站数 K=3具体指派过程具体指派过程例例1最大阶位者优先指派原则最大阶位者优先指派原则12345680.01h790.06h0.04h0.05h0.03h0.04h0.05h0.05h0.04h作业序号位置权重WP10.3720.2830.2940.2550.0760.1470.1180.1090.06工工作作站站号号工工作作单单元元i位位置置权权重重前前紧紧单单元元 Ti工工作作站站时时间间平衡平衡延迟延迟（空（空闲时闲时间）间）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后续作业最多优先指派原则后续作业最多优先指派原则12345680.01h790.06h0.04h0.05h0.03h0.04h0.05h0.05h0.04h1、2、34、6、75、8、9工作站工作站1 1工作站工作站2 2工作站工作站3 3工工作作站站号号工工作作单单元元i位位置置权权重重前前紧紧单单元元 Ti工工作作站站时时间间平衡平衡延迟延迟（空（空闲时闲时间）间）110.37-0.050.050.09130.2910.040.090.05120.2810.030.120.02240.252 30.050.050.09260.1440.040.090.05270.1140.050.140380.1060.040.040.10350.0740.010.050.09390.065780.060.110.03装配线平衡率装配线平衡率= =各作业时间和各作业时间和/(/(瓶颈工作站时间瓶颈工作站时间* *工作站数工作站数) )平衡率平衡率= =例例2后续作业最多优先指派原则后续作业最多优先指派原则工作工作站号站号工作工作单元单元i前紧前紧单元单元 Ti工作站工作站时间时间平衡延迟平衡延迟（空闲时间）（空闲时间）11-0.20.21.013-0.81.00.21210.20.1202430.60.60.62520.30.90.3364 51.01.00.24760.40.40.84870.30.70.5已知：对该装配线的速度要求已知：对该装配线的速度要求是每是每8 8小时生产小时生产400400件产品件产品生产节拍生产节拍 CT=480/400=1.2min/件件 工作站数工作站数 K=t/CT=3.8/1.2=41、2、34、5工作站工作站1 1工作站工作站2 26工作站工作站3 37、8工作站工作站4 4平衡率平衡率= =3.8/(1.2*4)=0.792234560.3min780.3min10.2min 0. 2min0.8min0.4min1min0.6min6780.3minv流水线平衡的概念和目的流水线平衡的概念和目的v在流水线设计阶段，如何展开装配线的具体平衡工作在流水线设计阶段，如何展开装配线的具体平衡工作本章重点本章重点v流水线运行阶段，如何运用方法研究和作业测定进行流水线运行阶段，如何运用方法研究和作业测定进行分析和改善分析和改善对象对象工作时间工作时间空闲时间空闲时间周程时间周程时间工作比率工作比率操作者操作者2.402.4100%机器机器11.80.62.475%机器机器21.80.62.475%起点：起点： 从机从机2刚走到机刚走到机1终点：终点： 从机从机2回到机回到机1停机、取工件 打毛刺并测量把工件放好，取新件装入夹具 开机，进刀 步行到另一机床铣床自 动走刀1.2铣床自 动走刀 停机、取工件 打毛刺并测量把工件放好，取新件装入夹具 开机，进刀 步行到另一机床被取出 被操作 被取出 被操作 单独工作单独工作共同工作共同工作空闲空闲空闲 空闲 空闲 空闲 铣床自动走刀