制造生产线平衡原理与学习曲线

生产线平衡原理与学习曲线生产线平衡原理平衡的目的生产线平衡是指工序或工位间的负荷差距最小，流动顺畅，减少因作业时间所造成的等待或滞留现象。生产线工序或工位平衡可以达到以下目的:物流加速,缩短生产周期；减少或消除物料或半成品周转场所；消除工序瓶颈,提高作业效率；改善作业秩序，稳定产品质量；提高员工士气。平衡方法1.减少瓶颈工序作业时间作业分割利用或改良工艺装备提高机器效率提高作业者技能调换作业者技能增加作业者改善材料（包括设计方法的改善）2.作业方法改善•5W1H提问技术（包括：5why提问）•ECRSI五大原则•十大动作经济原则•动作研究(动作分析、动素分析)•时间研究工位的概念：——直线型生产线布置101287591164131415图2-1装配作业结构示意图（未画出检验工位）对侧同步工位上蜗壳垫片紧固蜗壳同侧同步工位（翻转外箱，紧固左右侧板于背板上）线下装配工位紧固换气电风机于底盘上普通装配工位1．紧固左侧板于底盘组件上2．紧固右侧板于底盘组件上辅助工位拆箱、折箱生产线种类直线、L型、U型、S型、环行固定工位、活动工位制造生产线、招聘流水线、关务系统等生产线供货方式：在制品堆积、一个流、悬链输送机、滑道、重力式货架例：某零件加工需要五道工序，所需时间如图所示。若重点改善第4道工序，时间降低为10分钟，则缩短时间：11.5-10=1.5分钟现产量：原产量=11.5：10提高效率：15%整个工序的工时下降为：——生产线平衡%135*5.115*105*5.11）（）（）（零件10分钟7.5分钟8分钟11.5分钟10分钟加工1加工2加工3加工4加工5某工位作业观测记录工位号作业内容和作业范围工具或装置零部件及件数1①洗抹布；②取抹布；③擦工装板；④放回抹布；⑤操作码垛机⑥推出、推进工装板小推车；⑦开码垛机；⑧推空小车到包装地；码垛机工装板小车工装板抹布某生产线现场观测记录(记录时间:记录人:生产计划节拍=32秒,作业瓶颈时间=Tm=32.4秒)一楼前段测时取样平均值Ti空闲时间(节拍-Ti)(Tm-Ti)2作业负荷率（Ti/节拍）工号1234567113.917.512.513.312.813.21313.7418.26348.143%2191716.815.516.217.217.31715237.253%328.629.126.527.12326.324.726.475.52935.1583%422.5202525.723.326.520.623.378.6381.5473%图3-1某生产线工位时间显示图05101520253035123456789101112131415161718192021222324工位号时间(秒)图3-5某生产线工位作业负荷显示图0%20%40%60%80%100%120%1357911131517192123工位号负荷率（%）生产线平衡方法各工位观测7次，观测值为T1,T2,T3,………T7则：平均值：Ti=（T1+T2+…………+T7）/7；生产线总人数统计；N;各工位作业时间总计=ΣTi；生产线总时间：Tm×N，其中Tm为生产线最大工位作业时间，即生产线瓶颈工位作业时间装配生产线平衡指标有：绝对指标：不平衡损失=Tm×N-ΣTi相对指标：生产线平衡率（%）=(ΣTi/(Tm×N))一般地，生产线平衡率在90%~100%之间，为理想；生产线平衡率在80%~90%，为良好；生产线平衡率在70%~80%，需改善；生产线不平衡损失率率（%）=1-生产线平衡率（%）平滑指数：作业负荷评价指标：工位人工作业负荷率=生产计划节拍工位人工作业时间NiNimTT121)(平滑指数某生产线工序平衡分析50W/KΣT空闲时间NTm*N平衡率（%）损失率（%）平滑指数负荷率（%）一楼前段521.8246.224777.667.132.92.5568二楼前段659.9460.135113458.241.82.5359二楼后段396.3211.819615.664.435.62.8565一楼后段132.891.27226.858.541.55.1659总计1710.81009.385275462.137.91.4862.75秒20103040工作站17202421222023182015周期时间平衡线工时平衡系数＝(Nx周期时间－各站工时)／Nx周期时间＝40/240＝0.167生产平衡系数与生产节拍的比较通常生产计划的节拍要大于作业工序的最长时间，这样就不会存在节拍时间问题。生产线速度、生产节拍速度、供货速度的协调一致1.生产线内的“一个流”的生产组织形式。所谓“一个流”生产是指生产线内部相邻上下道工序之间流动的在制品在数量上，任何时候都不超过紧前工序的装夹数量，在运动状态上不间断的、不超越的、不落地的运动过程。工序间采用滑道运输丰田生产方式的生产线平衡2.加工生产线布置—U型布置1234567816234556781234产品A产品B产品C标准时间：1.5分钟作业人员：5人12345U型生产线联合布置学习曲线传统的成本预测：Y=a+bxabxa+bx成本产量规模经济理论bx可变成本产量学习曲线的发现1936年、美国康乃尔大学赖特(T1P1Wright)博士、在二次世界大战时的飞机制造业中发现：生产每架飞机所需的直接劳动时间随着飞机累积数量的增加很有规律地减少,,这些结果可绘制成一系列的学习曲线.一项对各主要飞机制造厂所作的调查都表明了类似的结果,无论所制造的飞机是战斗机、轰炸机还是其他。表1学习率=80%的边际时间Y值(单位:小时)批(件)数边际时间累积时间平均时间1100100100280(100×80%)18090464(80×80%)244851.2(64×80%)409.61640.96(51.2×80%)655.363232.768(40.96×80%)1048.576批次成本AC1AC2学习曲线模型：Y：第X批(件)产品的边际工时（成本）;a：第1批(件)产品的工时（成本）;X：批数或件数,如第1批(件),第2批(件)或产品累计产量；b；学习指数,（b0；=0；＞0）；c：学习率,如80%，lg2=0.30102lglgcbaXaXY学习指数学习率c的估计⑴由专业技术人员凭经验估定;⑵根据历史数据分析得出。0C1,c越小，学习能力越强停止现象“稳定状态”，原因:⑴人的能力有极限;⑵机器性能的制约;⑶外加的限制。尚需注意,在稳定状态下,边际时间已达稳定,而累积平均时间仍在下降,但下降幅度已减缓;若累积平均时间也稳定不变,则已过了稳定状态,进入“反学习”状态,即边际时间呈上升趋势,生产效率在下降。批次成本如何确定学习曲线例：1998年上海柴油机股份有限公司，开发新产品C6135。根据统计：x1=20,Y1=29.7；x2=40,Y2=26.1;代入公式：得：a=52.01,b=-0.187学习曲线为：ba207.29ba401.26187.001.52xY3.学习曲线的用途制定：人工作业标准时间—熟练工人—稳定状态时制定：生产能力=工作时间/标准时间制定：生产计划≤生产能力制定成本计划，确定标准成本。产品的成本=曲线成本+非曲线成本。⒊估算成本。学习曲线模型利润=销售收入-成本降低成本的新方法——学习西方经济理论的研究表明,随着生产产量扩大,工人积累的经验更丰富,更有技术,成本会大幅下降。产量or批次成本AC1AC2AB规模经济学习曲线选人用人和人力资源开发产量成本AB关于学习率c1）不同的企业，不同的学习率，“产业平均学习率”；“道格拉斯飞机制造公司被麦克唐纳兼并。”曾根据学习曲线估计它的某种型号的新型喷气失飞机的成本能够降低，于是对顾客承诺了价格和交货期，但飞机在制造过程中不断修改工艺，致使原有的学习曲线遭到破坏，也未能实现降低成本，导致严重的财务危机，不得不被兼并。2）影响学习率的主要因素：以人的速率为基础的生产运作，学习效应强；产品的复杂性3）资本投入的比率。学习曲线的应用条件第一：满足两个基本假定:一是生产过程中确实存在着“学习曲线”现象;二是学习率的可预测性,即学习现象是规则的,因而学习率是能够预测的。第二.适用性大批量生产企业的长期战略决策。对企业经营决策者有要求。学习曲线与产品更新之间的辨证统一关系。劳动力保持稳定,不断革新生产技术和改革设备。更新产品与降低成本保持平衡。学习曲线适用于企业的规模经济阶段,当企业规模过大,出现规模不经济时,学习曲线的规律不再存在。影响学习曲线的因素⒈生产过程的劳动密集程度。⒉生产准备工作的完备程度。⒊学习现象的停止。个人因素：心理、年龄、迁移现象、学习频率。作业因素：手工作业所占比重的大小；作业的复杂程度；作业周期的长度；生产频率。其他因素：运用时应注意的问题避免盲目使用。注意影响因素防止知识贬值适应时代要求改善学习曲线的方法提高技术水平提高管理水平培训的重要性小结学习曲线的概念学习曲线的发现与运用学习曲线的建立学习曲线的数学模型、影响学习率的因素学习率的估计提高学习率的措施应用—生产能力规划与计算