基础工业工程—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授课教师：唐娟E-mail：[e-mail]本章内容流水线平衡概述3.1详细内容流水线平衡设计的方法3.2详细内容流水线平衡改善分析3.3详细内容由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以流水方式生产各种产品。流水线基本概念流水线的优缺点优点：高效率、低成本，使工人技术进一步专业化流水线布局U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流水线基本概念流水生产是指生产对象按照一定的工艺路线顺序地通过各个工作地，并按照一定的生产速度完成工艺作业的连续重复的生产过程。工作的专业化程度高生产按节拍进行工艺过程是封闭的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流水生产方式具有以下特点：由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以流水方式生产各种产品。流水线基本概念流水线的优缺点优点：高效率、低成本，使工人技术进一步专业化流水线布局U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一字型布局环形布局U型布局差速器总成装配环线差260差250差240拧紧机差230差220拧紧机差210主动锥齿轮带轴承座总成装配环线主100主170……主140主130主120主110主100主110压测机选垫机拧紧机差270差205差220选垫机轴承座存放区主105合320合360合350合340合330主100主110拧紧机合300选垫机主减速器总成装配环线支450……支410测量机拧紧机23021010拧紧机2050……拧紧机80拧紧机桥支100桥支110桥支120桥支100桥支110桥支120160……轴间差速器总成装配线左轮毂支线右轮毂支线轮支200……轮支230180右轮边支线轮支200……轮支230左轮边支线240ABSABS气密性打标机10支线拧紧机拧紧机主减速器总成存放区差速器壳存放区由设备、工作地和传送装置组成的设施系统，以流水方式生产各种产品。流水线基本概念流水线的优缺点优点：高效率、低成本，使工人技术进一步专业化流水线布局U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流水线平衡的概念和意义流水线平衡又称工序同期化，指在规定的生产速度下，使工作地间的负荷均衡化，从而使得工作地上的作业时间相同或相近的一种技术。流水线平衡目的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2在平衡生产线基础上，实现单元生产，提高生产应变能力，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、时间分析等IE手法，以提高全员综合素质4本章内容流水线平衡概述3.1详细内容流水线平衡设计的方法3.2详细内容流水线平衡改善分析3.3详细内容平衡设计的准备工作和基本问题进行产品和零件的分类，完成工艺流程的制定与优化1确定流水线上的基本作业并制定出相应的作业标准3绘制出基本作业顺序图，以反映工艺次序4确定流水线的节拍5将作业按照一定标准分配到各个工位，完成平衡工作6收集整理平衡设计的各种材料2单产品流水线平衡方法确定生产节拍计算最少工作站数作业指派以平衡流水线NFeC•当流水线的运输批量等于1时，生产节拍C•若按批运输(批量为Q)时，则生产节拍C批CQC批•根据生产节拍，计算理论最少工作站数SminCWSmin评价与再平衡单产品流水线平衡方法作业指派时，要满足三种约束条件：——作业指派以平衡流水线工艺顺序约束——先后次序图技术约束——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总时间不能大于节拍具体平衡方法(指派原则)•简单平衡法——阶位法(或后续作业数量法，作业时间法)•复杂平衡法——人工智能法和运筹学方法某J型玩具小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。表3-1列出了J型小车的装配步骤及其定额时间，请根据节拍和作业次序的限制，求使工作站数量最少的生产线平衡方式。单产品流水生产线平衡实例分析ABDEICFGHJK4550121212121191589绘制装配线的流程图1作业时间（秒）描述必须提前的作业A45安装后轴支架，拧紧4个螺母—B11插入后轴AC9拧紧后轴支架螺栓BD50安装前轴，用手拧紧4个螺母—E15拧紧前轴螺栓DF12安装1#后车轮，拧紧轮轴盖CG12安装2#后车轮，拧紧轮轴盖CH12安装1#前车轮，拧紧轮轴盖EI12安装2#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F，G，H，IK9上紧全部螺栓和螺钉J合计195表3-1J型小车的装配步骤及其时间单产品流水生产线平衡实例分析某J型玩具小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。表3-1列出了J型小车的装配步骤及其定额时间，请根据节拍和作业次序的限制，求使工作站数量最少的生产线平衡方式。单产品流水生产线平衡实例分析ABDEICFGHJK4550121212121191589绘制装配线的流程图1)/(4.5050042060辆秒每天的产量每天的工作时间NFCe487.34.50195minCWS单产品流水生产线平衡实例分析计算节拍2工作站最小值(理论上)3(1)平衡方案A：选用规则1(后续作业数量最多规则)来平衡装配生产线。各项作业的后续作业数量如表3-2所示。在该规则遇到问题时，采用其他规则，直至所有作业安排完毕。表3-3列出了实际的安排。作业元素后续作业元素数量作业元素后续作业元素数量A6F,G,H或I2B或D5J1C或E4K0表3-2各项作业的后续作业数量单产品流水生产线平衡实例分析工作站作业作业时间（s）剩余时间（s）可安排的紧后作业紧后作业最多的作业时间最长的作业1A455.4空闲无2D500.4空闲无3B1139.4空闲C、EC、EEE1524.4空闲C、H、ICF、G、H、IC915.4空闲F、G、H、IF、G、H、IF123.4空闲无4G1238.4空闲H、IH、IH1226.4空闲II1214.4空闲JJ86.4空闲无5K941.4空闲无表3-3根据后续作业最多规则平衡装配生产线单产品流水生产线平衡实例分析计算流水线的整体负荷率：%38.774.505195SCWE工作地工作地作业元素工作地作业时间工作地负荷率（%）12345ADB,E,C,FG,H,I,JK45504744989.2999.2193.2587.317.86表3-4平衡方案A中各工作地负荷率单产品流水生产线平衡实例分析(2)平衡方案B：选用规则2（阶位法），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）最大规则优先安排作业。作业元素ADBECFGHIJK总计作业时间(s)4550111591212121289195阶位值10610661565029292929179紧前工序——ADBCCEEF,G,H,IJ表3-5J型小车作业元素阶位表单产品流水生产线平衡实例分析工作地作业元素阶位值紧前作业作业时间(s)累计作业时间(s)剩余时间(s)1A106—45455.42D106—50500.43BECF61565029ADBC11159121126354739.424.415.43.44GHIJ29292917CEEF,G,H,I12121281224364438.426.414.46.45K9J9941.4表3-6按阶位法分配作业元素过程单产品流水生产线平衡实例分析计算流水线负荷率：%38.774.505195SCWE工作地工作地作业元素工作地作业时间工作地负荷率（%）12345ADB,E,C,FG,H,I,JK45504744989.2999.2193.2587.317.86表3-7平衡方案B中各工作地负荷率单产品流水生产线平衡实例分析(3)平衡方案C：选用规则二，按作业元素时间最长规则安排作业，并用规则一作为辅助规则。表3-8给出了按作业元素时间的大小排列的顺序，表3-9列出了平衡方案C的实际安排。作业元素作业时间（s）作业元素作业时间（s）D50B11A45C,K9E15J8H,I,F或G12表3-8各项作业的后续作业数量单产品流水生产线平衡实例分析工作站作业作业时间（s）剩余时间（s）可安排的紧后作业时间最长的作业紧后作业最多的作业1D500.4空闲无2A455.4空闲无3E1535.4B、C、H、IH、IB、CH1223.4I、BIBI1211.4J、BBBB110.4空闲无4C941.4F、GF、GF、GF1229.4G、JGGG1217.4JJ89.4空闲KK90.4空闲无表3-9按作业元素时间最长规则安排作业单产品流水生产线平衡实例分析计算流水线负荷率：%73.964.504195SCWE工作地工作地作业元素工作地作业时间工作地负荷率（%）1234DAE,H,I,BC,F,G,J,K5045505099.2189.2999.2199.21表3-10平衡方案C中各工作地负荷率单产品流水生产线平衡实例分析多品种流水线的平衡设计——基本形式可变流水线，又称转换流水线。它的基本特征是，在一条流水线上轮番生产几种产品。混合流水线，是指在同一时间内，在同一条流水线上按固定顺序混合地生产多种品种产品。多品种流水线的平衡设计节拍的确定•代表产品换算法•劳动量比率法流水线平衡方法根据单产品流水线平衡方法进行作业指派，实现平衡——可变流水线的平衡设计按照产品组计算生产节拍，并据此进行流水线的平衡，其节拍计算为：多品种流水线的平衡设计——混合流水线的平衡设计组组NFCe组C组N—混合流水线的平均节拍—计划期内产品组的产量N组与产品组的构成及各产品的计划产量有关。它根据不同情况加以确定：各种产品计划期产量相等时各种产品的计划期产量成较小的整数比时编制综合的作业元素顺序图选择平衡工作地作业量的时间周期计算作业元素在平衡周期内的作业时间混合流水线平衡工作包括三项内容：实例分析多品种流水线的平衡设计——混合流水线的平衡设计本章内容流水线平衡概述3.1详细内容流水线平衡设计的方法3.2详细内容流水线平衡改善分析3.3详细内容3.3生产线平衡改善工作再平衡原因平衡步骤作业测定，确定工序时间确定生产节拍和瓶颈工序以瓶颈工序为中心进行调整和优化运行阶段的调整与优化产品产量、结构和种类的变化1现场布局的变化2工装、原材料、设备和人员技术的变化3方案评价和选择制定标准工作抽样法方法标准时间标准秒表法标准资料法模特法首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善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生产线平衡改善实施时，可遵循以下方法3.3生产线平衡改善工作3.3生产线平衡改善工作再平衡原因平衡步骤作业测定，确定工序时间确定生产节拍和瓶颈工序以瓶颈工序为中心进行调整和优化运行阶段的调整与优化产品产量、结构和种类的变化1现场布局的变化2工装、原材料、设备和人员技术的变化3方案评价和选择制定标准工作抽样法方法标准时间标准秒表法标准资料法模特法实例装配线平衡设计实例1例1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是每40小时生产285件产品生产节拍CT=40/285=0.14小时/件工作站数K=t/CT=2.64n1iiTt=0.37小时工作站数K=3具体指派过程例1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.