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1、生产线平衡技术及有关问题第1页，本讲稿共29页(J.Chen)(J.Chen)教学目的教学目的:-了解生产线基本概念的基本特点-掌握生产线平衡技术的有关基本概念和技术术语-掌握单一型装配线的平衡一般方法-了解其他类型装配线生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题第2页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题 生产线主要是指按照产品加工或装配的工艺路线布局设备和物流,以流水线的形式组织生产的一种生产组织形式，大部分情况下物料是单件流动方式。如：某汽车总装和部件装配线；电视机及电子装配生产线；发动机向加工生产线；其中，以装配生产线为居多。第3页，本讲稿共29页某企业
2、摩托车发动机生产线某企业摩托车发动机生产线生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题第4页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题生产线的主要优点：生产效率高，适合于大量标准化生产；生产管理和控制比较简单；原材料和物料搬运效率高；生产过程造制品少；人员培训周期短；对人员技术要求相对较低；有利于质量控制。第5页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题生产线的主要特点：使现代管理“3S”原则得以实现（Standardization,Specialization and Simplification）；生产过程是连续均衡的；供需之间的顺序固定；各
3、个工序或工位必须同步、重复完成规定的作业；对产品或工艺变化的适应性较低。向柔性化方向发展。第6页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题生产线生产系统中人们关注的主要问题：人员问题人员问题；操作人员心理和生理上与装配工作的特点（重复性、单调性和连续性）的适应性。生产周期的问题生产周期的问题；周期长短决定了规定计划周期内生产线的生产能力，如何确定最佳的周期是一个十分重要的问题。生产线平衡；生产线平衡；如何将生产作业分配给沿线各作业站，同时又不违反作业元素执行的顺序限制，各作业站总工作时间不超过选定的周期。第7页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问
4、题生产平衡有关概念和技术术语生产线的分类（单一型、混合型和批量型）生产线的分类（单一型、混合型和批量型）；作业站作业站；作业站又称为作业工序或工位，是指在一个工作位置上给定的生产作业。总作业量、总作业时间；总作业量、总作业时间；一个制品的全部加工或装配作业量为总作业量，总作业时间是完成总作业量需要的时间，仅仅包括直接作业时间。第8页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题平衡延迟平衡延迟；由于作业没有均衡地分配到各个作业站而生产线上出现的空闲时间量就是平衡延迟。平衡延迟或不平衡度表示为：最大作业时间平均作业时间最大作业时间X 100%平衡延迟第9页，本讲稿共29页生产线
5、平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题与周期有关量化计算与周期有关量化计算；周期又可以用生产节拍来表示，即在生产线上单个产品产出的时间，如：每2分钟出产一辆轿车。假设：一个产品在一条单一型生产线上进行生产，并设：假设：一个产品在一条单一型生产线上进行生产，并设：m-m-作业元素的个数；作业元素的个数；E Ei i-第第i i个作业元素；个作业元素；T Ti i-第第i i个作业元素的时间；个作业元素的时间；T T总总总作业时间；总作业时间；第10页，本讲稿共29页C-C-周期；周期；AR-AR-计划生产周期；计划生产周期；Q-Q-计划周期内的产量；计划周期内的产量；N N*-完成计划产量的
6、最小作业站的数量完成计划产量的最小作业站的数量生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题第11页，本讲稿共29页假定，假定，N-N-实际作业站的数量实际作业站的数量 C Cj j为分配到第为分配到第j j个作业站的作业时间个作业站的作业时间空闲时间空闲时间ITITj j=C-C=C-Cj j 因此因此生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题第12页，本讲稿共29页示例，某汽车厂总装工序共有示例，某汽车厂总装工序共有500500道，总作业时间为道，总作业时间为200200分钟计划要求年产轿车分钟计划要求年产轿车5 5万辆，万辆，每年按照每年按照250250个工作日，每天按照个工作日
7、，每天按照8 8小时生产小时生产则：每天生产轿车则：每天生产轿车200200辆，要求周期为辆，要求周期为8 864642002002.562.56分钟分钟/辆辆因此最小作业站数量为因此最小作业站数量为2002002.562.56=78.125=79=78.125=79假定实际作业站数为假定实际作业站数为9090个个则：总空闲时间则：总空闲时间90902.56-200=30.42.56-200=30.4分钟分钟 平均延迟平均延迟30.430.490902.56=13.2%2.56=13.2%此时生产线的设计效率为：此时生产线的设计效率为：200200(90(902.56)=86.2%2.56)=
8、86.2%生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题第13页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题优先图（顺序图）表示生产作业或装配顺序的过程约束关系表示生产作业或装配顺序的过程约束关系穿左穿左袜子袜子穿左穿左袜子袜子穿穿短裤短裤穿穿长裤长裤系裤系裤带带穿右穿右袜子袜子穿右穿右袜子袜子穿穿汗衫汗衫穿穿衬衫衬衫穿穿外套外套系系领带领带带带帽子帽子IIIIII第14页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题单一型生产线启发式手工平衡算法 该方法的基础是利用作业优先图同一列上元素的可交换该方法的基础是利用作业优先图同一列上元素的可交换性以及元素
9、的横向可移性，按照一定的规则手工进行生产线性以及元素的横向可移性，按照一定的规则手工进行生产线作业平衡的一种方法作业平衡的一种方法.第15页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题单一型生产线启发式手工平衡算法具体步骤和规则是具体步骤和规则是:1)1)计算出总作业时间计算出总作业时间,确定作业站数量确定作业站数量,计算平均作业时间计算平均作业时间,并初步确定周期并初步确定周期,周期周期=单个最大作业时间单个最大作业时间;2)2)现考察第一列作业现考察第一列作业,如果如果:-作业时间和小于周期作业时间和小于周期,则第一列作业全部分配给第一工位则第一列作业全部分配给第一工位
10、,再从第二列中选取直至再从第二列中选取直至接近周期接近周期;-作业时间和大于周期作业时间和大于周期,则从第一列作业中选取一些作业则从第一列作业中选取一些作业,使作业时间和接近周期使作业时间和接近周期,并并将这些作业分配给第一工位将这些作业分配给第一工位;3)3)依次从先行作业队列中选取作业向工位分配作业依次从先行作业队列中选取作业向工位分配作业,保证每个工位的作业时间和军尽可能接近周期保证每个工位的作业时间和军尽可能接近周期.第16页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题示例示例:已知某电子厂产品装配作业优先图已知某电子厂产品装配作业优先图,假定时机作业站数量为假定时
11、机作业站数量为3 3个个279811101213165341415161712345作业号作业号 作业时间作业时间1 10.070.072 20.200.203 30.180.184 40.100.105 50.200.206 60.140.147 70.080.088 80.370.379 90.350.3510100.300.3011110.360.3612120.250.2513130.310.3114140.260.2615150.280.2816160.190.1917170.140.14第17页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题计算计算:总作业时间总作
12、业时间=3.78,=3.78,假定作业站数为假定作业站数为3 3个个,则平均作业时间为则平均作业时间为1.261.26取周期为取周期为1.26,1.26,按照单一型手工启发式平衡算法得到结果按照单一型手工启发式平衡算法得到结果:平均延迟平均延迟=0,=0,个工位作业分配情况如表所示个工位作业分配情况如表所示第一工位第一工位第一工位第一工位第一工位第一工位作业元素作业元素作业时间作业时间作业元素作业元素作业时间作业时间作业元素作业元素作业时间作业时间1 12 23 34 45 56 68 80.070.070.200.200.180.180.100.100.200.200.140.140.370
13、.377 79 91010121215150.080.080.350.350.300.300.250.250.280.28111113131414161617170.360.360.310.310.260.260.190.190.140.14C Ci i1.261.261.261.261.261.26第18页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题计算机辅助生产平衡计算机辅助生产平衡计算机辅助生产线平衡计算机辅助生产线平衡ABL(Assembly Line Balance),ABL(Assembly Line Balance),主要有主要有COMSOACCOMSOAC和
14、和CALB,ALBCALB,ALB等等,以以ALBALB为例它能够解决如下几个方面的平衡问题为例它能够解决如下几个方面的平衡问题:-单一型无约束生产线平衡单一型无约束生产线平衡-混合型装配线平衡混合型装配线平衡;-附带位置条件的单一型生产线平衡附带位置条件的单一型生产线平衡;-附带位置条件的混合型生产线平衡附带位置条件的混合型生产线平衡;-附带一般限制条件的单一型生产线平衡附带一般限制条件的单一型生产线平衡;-一般限制条件下混合型生产线平衡一般限制条件下混合型生产线平衡;-附带作业站及一般限制条件的单一型生产线平衡附带作业站及一般限制条件的单一型生产线平衡;-附带作业站及一般限制条件的混合型生
15、产线平衡附带作业站及一般限制条件的混合型生产线平衡;-混合配制品投入排序问题混合配制品投入排序问题;-批处理的混合型装配线平衡批处理的混合型装配线平衡;第19页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题生产线平衡的其他问题在实际生产线平衡中,并不是所有的作业都可以任意混配,经常会遇到生产线平衡中的约束问题,主要的常见约束有:-位置约束(主要针对重量较大的产品)-固定设备和工具约束-清洁约束-疲劳约束第20页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题生产线平衡的其他问题-位置约束位置约束(主要针对重量较大的产品主要针对重量较大的产品)作业制品的位置主要
16、包括作业制品的位置主要包括:前部、后部、底部、顶部、左部、右部和内部。前部、后部、底部、顶部、左部、右部和内部。为了减少不必要的位置更换次数和时间，尽可能将具有同样位置约束的作业为了减少不必要的位置更换次数和时间，尽可能将具有同样位置约束的作业集中安排。集中安排。固定设备或工具约束固定设备或工具约束 主要是指在生产作业中，右写作业需要一些专门的设备和工具才能完成，主要是指在生产作业中，右写作业需要一些专门的设备和工具才能完成，为了减少固定设备和工具的重负设置尽可能将统一设备或工具的作业，在不为了减少固定设备和工具的重负设置尽可能将统一设备或工具的作业，在不违反作业顺寻原则的前提下，集中安排。违
17、反作业顺寻原则的前提下，集中安排。第21页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题生产线平衡的其他问题-清洁油污约束清洁油污约束 有些作业需要操作工人以清洁的手进行操作，如：精密仪器的装配，而有些作业有些作业需要操作工人以清洁的手进行操作，如：精密仪器的装配，而有些作业则难免接触油污。在作业安排的过程中，应尽可能将清洁作业安排在一起，有油污作则难免接触油污。在作业安排的过程中，应尽可能将清洁作业安排在一起，有油污作业安排在一起。业安排在一起。疲劳约束疲劳约束 主要是指在生产作业中，有些作业时间不长，但强度大、易于疲劳，为了主要是指在生产作业中，有些作业时间不长，但强度大
18、、易于疲劳，为了使各个工位的疲劳强度相当，应避免两个或两以上的疲劳作业安排在一个工使各个工位的疲劳强度相当，应避免两个或两以上的疲劳作业安排在一个工位上。位上。第22页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题混合型生产线平和问题混合型生产线特点:-同一条装配生产线上可以生产作业方式大致相似但不同 规格的产品;-生产制品混合连续进行;-在制品库存少;-混合生产线灵活性更高;-生产调整成本低第23页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题混合型生产线平和问题混合型生产线环境下需要解决的主要问题:-混合制品排序问题;-混合平衡问题,(以产量计划来分配,
19、难度更大,动态平衡)-批量混合问题;-制品相似度问题;第24页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题未来生产线的特点 大量生产、成批生产和单件生产多种模式的并存，对未来生产线提出了更高的要求：生产线的高效率和高柔性，FMS/FML的引进；数控设备的高精度、多功能于快速变更能力；装配低的高柔性，应用带轮装配车要求按订货组织生产；第25页，本讲稿共29页平衡生產線的几種常見方式:bba.對瓶頸工序進行作業改善.bb b.將瓶頸工序的作業內容分擔一部分給其它工序.bb c.增加作業人員設置并行工位.bb d.合并相關工序重新排布工序.bb e.分解作業時間短的工序分配到其它
20、工序里。第26页，本讲稿共29页生产线平衡技术及有关问题生产线平衡技术及有关问题思考题：思考题：您所在的生产车间的生产线的类型是那种类型？您所在的生产车间的生产线的类型是那种类型？在生产过程中是否有不平衡的情况？在生产过程中是否有不平衡的情况？有何建议？有何建议？第27页，本讲稿共29页工作內容工作內容時間時間(S)(S)人員人員ICTICT測試測試20.2620.261 1裝裝MylayMylay25.3325.331 1裝裝CPUCPU25.9625.961 1FFTFFT測試測試445.21445.211414QTQT測試測試189.52189.526 6FVI(1)FVI(1)23.6623.661 1FVI(2)FVI(2)31.2831.281 1習題一 本部門的一條測試線本部門的一條測試線在一天的時間和人員配在一天的時間和人員配置置請計算節拍請計算節拍CTCT及及其平衡率。其平衡率。第28页，本讲稿共29页習題二bb一條生產線一條生產線一天工作一天工作8 8小時小時產量產量400400個。個。求求節拍節拍 最少需要工作位最少需要工作位 平衡率。平衡率。工作工作時間時間(s)(s)工作工作時間時間(s)(s)a a1212e e1818b b1212f f6060c c4848g g2424d d3636h h1818第29页，本讲稿共29页