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1、生产线平衡生产线平衡基础工业工程基础工业工程本章内容本章内容流水线平衡概述流水线平衡概述3.1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3.2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3.3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
2、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
3、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
4、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
5、：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
6、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3.1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3.2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3.3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
7、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NFeC 当流水线的
8、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CQC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SminCWSmin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
9、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型玩具小车要在一个传送带上组装，每天需生产型玩具小车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆。辆。每天的生产时间为每天的生产时间为420分。分。表表3-1列出了列出了J型小车的装配步骤及其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。的生产线平衡方式。单产品单产品流水生产线平
10、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
11、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型玩具小车要在一个传送带上组装，每天需生产型玩具小车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆。辆。每天的生产时间为每天的生产时间为420分。分。表表3-1列出了列出了J型小车的装配步骤及其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定额时间，请根据节拍和作业次序的限制，求
12、使工作站数量最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)/(4.5050042060辆秒每天的产量每天的工作时间NFCe487.34.50195minCWS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)平衡方案平衡方案A：选用规则选用规则1(后续作业数量最多规则后续作业数量最多规则)来平衡来平衡装配生产线。各项作业的后续作业数量如装配生产线。各项作业的后续作业数量如表
13、表3-2所示。所示。在该规则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遇到问题时，采用其他规则，直至所有作业安排完毕。表表3-3列列出了实际的安排。出了实际的安排。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1A4
14、55.4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：%38.774.505195SCWE工作地工作地工作地作业元素工作地作业元素工作
15、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)45501115912121
16、21289195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：%38.774.505195SCWE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,JK45504744989.2999.2
