第六章第六章流水生产线与流水生产流水生产线与流水生产线的平衡线的平衡目录n流水生产线的基本特征和形式流水生产线的基本特征和形式n单一对象流水生产线的组织设计单一对象流水生产线的组织设计一、流水生产的基本概念、特征和形式n1、流水生产的概念（生产对象专业化） 流水生产方式起源于美国的福特汽车装配线。由于采用流水生产，使汽车的装配时间从12小时28分减少为2小时28分，汽车成本由2800多美元，降为800多美元，从而使汽车成为大众化交通工具。 流水生产就是劳动对象按照预定的工艺顺序、统一的速度，连续不断地通过各个工作地，完成相应加工内容的一种生产组织形式。 n2、流水生产的特征 1）工作地专业化程度高，生产有明确的节奏性； 2）工艺过程是封闭的，具有高度的连续性； 3）各工作地的加工时间同其设备数量的比值相等或相近。 n3、流水线的形式 1）按生产对象移动与否 固定式流水线固定式流水线 移动式流水线移动式流水线 2） 按流水线上加工对象的品种数 单一品种流水线单一品种流水线 多品种流水线多品种流水线 3） 按生产过程的对象转换方式 可变流水线可变流水线 混合流水线混合流水线( (成组流水线成组流水线) ) 4）按流程连续程度 连续式流水线连续式流水线 间断式流水线间断式流水线 5）按流水线节拍性质 强制节拍强制节拍 自由节拍自由节拍二、单一对象流水生产线的组织设计二、单一对象流水生产线的组织设计流水线设计包括硬件设计和软件设计。硬件设计流水线设计包括硬件设计和软件设计。硬件设计是指流水线的技术设计，包括工艺设计、工艺是指流水线的技术设计，包括工艺设计、工艺装备设计、专用设备设计、运输装置设计等。装备设计、专用设备设计、运输装置设计等。软件设计包括流水线的节拍确定、设备数和工软件设计包括流水线的节拍确定、设备数和工人数的确定、工序同期化、流水线平面布置、人数的确定、工序同期化、流水线平面布置、流水线标准计划图表流水线标准计划图表。 单一对象流水生产线的设计过程n根据作业内容确定产品装配图根据作业内容确定产品装配图n确定流水线的节拍确定流水线的节拍n确定需要的工作地数确定需要的工作地数n进行流水平衡进行流水平衡n确定各工序的设备数确定各工序的设备数,计算设备负荷系数计算设备负荷系数n配备工人配备工人n选择传送设备选择传送设备n确定平面布置确定平面布置例假设生产一种产品需要设计一条流水生产线，该产品生假设生产一种产品需要设计一条流水生产线，该产品生产过程由产过程由8项作业组成。该产品需要每天生产项作业组成。该产品需要每天生产360件，生产线件，生产线计划每天运行计划每天运行450分钟。该产品的作业时间和顺序如下：分钟。该产品的作业时间和顺序如下：作 业作业时间/s紧前作业作 业作业时间/s紧前作业A30-E25CB35AF65CC30AG40E,FD35BH25D,CABCDEFGH装配网络图装配网络图1、绘制装配图、绘制装配图2、确定流水生产节拍(r） n 节拍是指流水线上连续出产相邻两件同种制品的时间间隔。节拍是决定流水线硬件和软件设计的重要参数，决定了流水线的生产速度和生产能力。用如下公式计算： Fe= 计划期有效工作时间；F0=计划期制度工作时间；= 时间利用有效系数(0.90.96)；N= 计划期产量；Fe= 计划期有效工作时间；F0=计划期制度工作时间；= 时间利用有效系数(0.90.96)；N= 计划期产量；n节奏(R )：流水线上连续出产相邻两个同种制品运输批的时间间隔。当制品的单件加工时间短、体积小、工序之间的距离较大时，为节省制品运输时间，而采用按一定批量在工序间转移。3、确定流水线各工作地数确定流水线各工作地数 4、进行流水线平衡、进行流水线平衡需要的最少工作地数各项作业的作业时间总和需要的最少工作地数各项作业的作业时间总和/流水生产线的节拍流水生产线的节拍注意：若括号中的数不是整数，则注意：若括号中的数不是整数，则取大于该数的最小整数。取大于该数的最小整数。原则：原则：1)不违反作业先后顺序不违反作业先后顺序2)各工作地的单件作业时间不大于生产节拍各工作地的单件作业时间不大于生产节拍3)使工作地数尽可能少使工作地数尽可能少4)先分配后续作业数多的作业先分配后续作业数多的作业5)先分配后续作业时间长的作业先分配后续作业时间长的作业【例】【例】作为一工程主要革新项目的一部分，工业工程部作为一工程主要革新项目的一部分，工业工程部门被要求对已修改过的流水线进行平衡，以实现每天门被要求对已修改过的流水线进行平衡，以实现每天产量为产量为240单位、日工作时间单位、日工作时间8小时的目标。各作业的小时的目标。各作业的时间和先后顺序如下表：时间和先后顺序如下表：作 业作业时间/min紧后作业作 业作业时间/min紧后作业A0.2BE1.2GB0.4C，FF1.2GC0.2GG1.-D0.4E请按后续作业数最多的作业优先分配的方法对该流请按后续作业数最多的作业优先分配的方法对该流水线进行平衡处理。水线进行平衡处理。解解 ：abdcfeg节拍节拍r=（8*60）/240=2min最少所需工作地数最少所需工作地数=（0.2+0.4+0.2+0.4+1.2+1.2+1.0）/2=3（取整）（取整）作业分配表如下表：作业分配表如下表：工作地待分配作业剩余时间/min可能的后续作业选择的作业1A B D C1.81.41.00.8B，DC，D，FCBDC2E0.83F0.84G1.0效率效率=作业时间总和作业时间总和/（节拍（节拍*实际工作地数）实际工作地数）=4.6/（2*4）=57.5%分支界定法分支界定法分支界定法是利用分支界定并寻找最新活动节点的原理，求出可行的作业组合方案，然后，一方面依赖回溯检查，消除明显不良的作业组合方案，一方面求出能使装配工序数最小的作业组合方案。n例：某产品的生产节拍为10分钟，其装配工作可分为11个工步，各工步的时间定额和工步顺序如下图示：123456781091162571263545n原则：p组合工序的工时不大于节拍；p组合工序内的工步符合工步顺序原则； 步骤：1）列出所有可能作为第i工序的工步组合方案； 2）求出各编组方案后剩余时间可能组成的最少工作地数； Ski = 第i工序，第K编组方案的可能最少工作地数；T = 工步时间总和；ti = 第一组合工序时间； =取整号；3）当工序编组方案有多个时，取min Ski 方案为分支节点；4）当min Ski有多个时，取组合工序时间最大的方案，作为分枝节点；5）从剩余工步中列出可作为下道工序的所有工步编组方案，并计算最小可能工序数值：6）以上过程重复进行, 直到所有工步组合完。 从最后一个节点向前回溯，寻求且可能工序数更小的未分支的节点，进行分支。直至找到所有节点的可能最小工序数均等于或大于现有最小工序数。对上例进行工步重组如下：n第一组合工序方案1：1、2、5；S111(46-9)/10=5；方案2：1、2、6；S121(46-10)/10=5； 最小工作地数相同，选组合工时最大的方案，即(1、2、6)为第一组合工序，从该方案进行节点分枝，列出第二组合工序的所有方案：n第二组合工序方案1：3、5；S212(46-10-6)/10=5;方案2：4、5；S222(46-10-8)/10=5方案3：5、7；S232(46-10-7)/10=5最小可能工作地数相等，取组合工序工时最大方案：4、5；以其为分枝节点，进入第三工序组合。n第三组合工序第三组合工序：方案1：3、8； S313(46-10-8-8)/10=5;方案2：7； S323(46-10-8-6)/10=6; 取方案：3、8分枝：n第四组合工序：第四组合工序：方案1：7： S414(46-10-8-8-6)/10=6;方案2：10：S424(46-10-8-8-5)/10=6;最小可能工作地数相等，取组合工序工时最大方案：7；以其为分枝节点，进入第五工序组合。n第五组合工序：第五组合工序：唯一方案：9、10；S515(46-10-8-8-6-10)/10=6n第六组合工序第六组合工序：11； 至此全部工步一组合完，得到共6道工序组合方案。n回溯，寻找未被分枝、可能工作地数小于6的节点进行分枝；当满足条件的分枝有多个时，取组合时间最大的节点：n按上述条件，取节点： 进行分枝：最后得到最小可能工序数为5个，结果如图示。 ；5、7全部工步1、2、51、2、63、54、55、73、8 77109、10113、944、810、1159510568557586651051059766661064655、计算流水线所需配备的工人数手工操作流水线，i 工序上所需的工人数： Pi =Sei Wi g其中：Wi =i工序每一工作地上需同时工作的人数； g = 流水线每天工作班数；整条流水线所需人数：P= Pi 6 6、确定运输方式和装置、确定运输方式和装置强制节拍流水线强制节拍流水线由机械装置实现节拍：由机械装置实现节拍： 连续式工作传送带；连续式工作传送带； 脉动式工作传送带；脉动式工作传送带； 分配式工作传送带；分配式工作传送带；自由节拍自由节拍连续式运输带；滚道、滑道、平板运输车，连续式运输带；滚道、滑道、平板运输车，这类运输装置容许工序间储存一定的在制品，用以调节这类运输装置容许工序间储存一定的在制品，用以调节节拍的摆动；节拍的摆动；粗略节拍粗略节拍重力滑道；各种吊车、手推车、平板车等。重力滑道；各种吊车、手推车、平板车等。当采用传送带运输时，必须确定传送带长度、速度当采用传送带运输时，必须确定传送带长度、速度7、流水线平面布置：、流水线平面布置：n流水线整体布置形状工作工作地地待分配作待分配作业已分配作已分配作业剩余剩余时间可能的后可能的后续作作业选择的作的作业1AA45B,CC2B,EB40D,E,ED,EE153D,D40D4FF10F5G,HG35HHHH10ABCDEFGHr=450/360=1.25min=75s/件件 S=285/75=4个个