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1、流水线组织设计福建工程学院经济管理系吴少雄第六章 线平衡技术第六章线平衡技术第一节线平衡技术一、线平衡分析的基本步骤(一)选择改善对象（1）首先是要选择做效率提升改善产品型号w如利用P-Q图进行分析，或用ABC法进行选择几个所要改善的产品型号w产品的生产效率记录，初步估计其改善的效果有多大，然后再确定该产品（2）选择所要改善的线体线体的选择注重两个方面，一是要线体的人员必须要安定；二是要线体的组长要有积极主动改善的思想，而且执行力要强，选择这一条是相当重要的，这必须要在平常工作中，长期观察，以及与产线组长沟通方可得到的，这也是改善中很关键的一个选择(二)线平衡分析统计分析线平衡分析也分为三个步
2、骤：（1）线平衡统计统计过程是进行现场工时测量，每个工位时间测量至少10组数据。如果多数是设备作业，这个时候就要对设备进行时间测量。并记录下实际的产量。（2）线平衡分析按照线平衡分析的方法进行。注意寻找瓶颈工位及时间，得到线平衡率是多少，这个将作为改善的原始基础数据，以做改善过程中的对比用(三)改善目标评估与确认根据线平衡分析的数据，以及对各工位时间的掌握程度，初步估计需要提升的目标。根据目标与实际的差距进行再次分析各个工位时间，寻找正瓶颈与负瓶颈的现况（正瓶颈是超过平均时间最高的工位，负瓶颈是低于平均时间最多的工位，负瓶颈主要是浪费过多），同时还要兼顾二次瓶颈与多次瓶颈。分析时找出各个解决的
3、办法，比如，那些工位可以运用工装，那些工位需要引入自动化，那些工位的部件可以线外完成，并确定这些改善办法是否可以实现，如此以后再用ECRS进行工位调整或线体调整。(四)改善方案的制定与实施根据以上分析出的改善方法制定改善方案，主要是分配一些任务，比如：工装、自动化设备、场地调整、人员安排的工作任务由谁负责，什么时候完成，如何完成等等内容，以此督促其他部门人员完成配合工作。当所有的制定的任务都完成的时候，就在产线上进行新的实施过程。(五)效果跟踪效果跟踪需要生产保证实施线体的产品型号与人员不可随意变动。持续时间20天到1个月，每天进行线平衡统计。前一两天每工位测量时间可在5-8组数据，后面的可每
4、天测量3组数据即可，同时记录下每次测量时候的实际产能。计算出每天测量的线平衡率，将这些数据与基础数据画出趋势图出来，以确定改善进展情况。(六)改善总结尽量用图表进行总结二、瓶颈分析二、瓶颈分析瓶颈：是指实际生产能力小于生产负荷的一切资源，它是系统内部制约产销率的约束因素，是制造过程中流量最小的地方。实践表明大部分工厂只有为数极少的瓶颈作业。如果没有瓶颈，则意味着存在剩余生产能力，这时应该改变系统暴露出系统瓶颈。次瓶颈资源(Capacity-constrainedresource，CCR)是指利用率已接近实际生产能力，并且如果作业计划制定的不太好就可能成为瓶颈资源。例如，一般作业车间的CCR可能
5、接受好几个地方的工作任务，如果这些工作任务没有安排好，就会使工作任务之间的间歇时间超过CCR的空闲时间，从而使CCR成为瓶颈。在加工批量发生变化，或者某个上游作业由于某种原因不能进行，并且没有足够的任务供给CCR时，就会出现这种情况。非瓶颈：是指实际生产能力大于生产负荷的一切资源。因此，非瓶颈资源不应该连续不断的工作，因为它的生产能力超过需求量，非瓶颈包含空闲时间。n瓶颈分析的方法寻找企业生产系统中的瓶颈有两种方法：w工序负荷比较表w是运用有关工厂的专门知识，考察系统的运行，并与管理人员和工人交谈。工序负荷比较表可以通过考察每道工序上的负荷来获得。在进行工序负荷比较的时候，我们假设数据是比较准
6、确的。例：产品沿着M1流到M5，工序负荷比较的初步计算如下：M1生产能力的130%；M2生产能力的120%；M3生产能力的105%M4生产能力的95%M5生产能力的85%非瓶颈非瓶颈瓶颈瓶颈瓶颈瓶颈上一个小时的损失是整个系统的一个小时的损失，而非瓶颈资源节省的一个小时无益于增加系统产销率；非瓶颈资源的充分利用不仅不能提高产销率，而且会使库存和运营费用增加；追求物流的平衡，而不是生产能力的平衡。即使企业的生产能力充分利用了，但是产品并非都能恰好符合当时市场的需求，必然有一部分要积压。生产能力的平衡实际是做不到的。因为波动是绝对的，市场每时每刻都在变化；生产能力的稳定只是相对的。所以必须接受市场波
7、动这个现实，并在这种前提下追求物流平衡。所谓物流平衡就是使各个工序都与瓶颈机床同步，以求生产周期最短、在制品最少；充分利用资源不意味着就能获得最大的产出。(1)通过设置机动的多能工来弥补不平衡,这一点应该适用大部分线体,但对线体形状和大小有一些要求(2)通过线体内部人员间的互助来弥补不平衡,如建立窄的U型线;如在单元模式内使用逐兔式;还可以在传送带式的流水线工位间设立接力区来互助;但这些都对线体的TAKTTIME有一定要求,如果过短的话会有问题而且这些方法都需要增加一定数量的在制作为缓冲(3)建立小的单元,一个人做完所有工序,这种方法对产地和设备及人员技能都有要求生产能力不平衡问题企业各工序的
8、生产能力平衡,并保持与市场需求相匹配,是我们组织生产的终极目标但反过来考虑,情况又会怎样?例:一条由几个工作站组成的简单的加工流水线,该流水线的节拍一经设定生产人员就要想方设法使各工作站的生产能力一致要达到这一目标就要调整使用的机器设备、工作量、上岗工人的技能与类型、使用的工具以及加工时间平衡各工序的生产能力未必是件好事！这种平衡只是在波动很小的情况下才有可能实现但当上游工作站的加工时间延长时，下游工作站就会出现空闲时间当上游工作站加工时间变短时，工作站之间就会产生库存制造的基本类型（1）瓶颈供给非瓶颈设X只有200单位产品的生产能力，Y的生产能力为267单位，X为瓶颈系统中没有多余的产品积累
9、，产品全部流入市场（2）非瓶颈供给瓶颈设X只有200单位产品的生产能力，Y的生产能力为267单位，X为瓶颈只能让Y生产200单位产品（利用其75%的生产能力），否则Y与X之间会积压在制品（3）瓶颈与非瓶颈的产品装配成成品设X只有200单位产品的生产能力，Y的生产能力为267单位，X为瓶颈只能让Y生产200单位产品（利用其75%的生产能力），否则会积累剩余零部件（4）瓶颈与非瓶颈独立向市场提供产品设X只有200单位产品的生产能力，Y的生产能力为267单位，X为瓶颈若Y生产出超过市场需要的产品就会导致成品库存的出现关键点问题每个生产系统都需要一些控制点来控制系统中的产品流动。n如果系统中存在瓶颈，
10、那么瓶颈就是最好的控制点n如果系统中没有瓶颈，那么次瓶颈资源为关键点途径：n在瓶颈前面设置缓冲库存确保瓶颈连续工作，这是因为瓶颈的产出决定了系统的产出；n将D的已加工信息传递给上游作业A，以便A按需生产，避免库存的增加二、多品种可变流水线平衡问题分析影响可变流水线平衡问题分析n作业指导书（MOI）对流水线平衡的影响试产时：因MOI的试运行或制定的不合理稳定时：在高速作业过程中即使是一个微小的MOI问题，也会引起流水线的不平衡n排线对流水线平衡的影响在高速作业过程中，由于作业员的能力有别、熟练程度的差异，人员安排不当或位置安排不当，都会造成个别工位工时较紧n员工责任心对流水线平衡的影响w操作员在
11、8h工作时间内，会因某些生理要求而离位，这时必须由流动员来顶位，因流动员不能熟悉每个工位的操作，作业速度赶不上节拍，出现流水线不平衡w操作员无故请假或在没有预先通知的情况下辞工，由其它操作员顶位，跟不上节拍，造成流水线不平衡w在8h工作时间内，长时间紧张工作使部分操作员操作波动，流水线出现不平衡w材料员供料不及时或少料、短装、借料、混料，也会造成流水线不平衡w不良品的出现，需要在个别工位重工，出现堆积，流水线亦出现不衡第二节改善案例一.基本公式：不平衡损失=（瓶颈工时*合计人数）-各工序时间合计生产线平衡=各工序时间合计/（瓶颈工时*合计人数）生产线不平衡损失率=1-生产线平衡率充实度=各工序
12、时间合计/（节拍*合计人数）*100%产能=每天工作时间/瓶颈工时*（1+宽放率）二.案例一站别配置人员(人)测试时间(s)站别配置人员(人)测试时间(s)12345678910111212-A111111111111119.0618.5513.578.8312.7017.1718.3817.8517.715.4819.2616.3916.61131415161718A18B192021222324合计11111111111112717.5318.8618.7419.7518.5115.0315.4713.4115.9021.9919.4921.8715.59465.56不平衡损失=（21.9
13、9*27）-465.56=128.17生产线平衡率=(465.56/21.99*27)*100%=78.41生产线不平衡率=1-78.41%=21.59充实度=(456.56/20*27)*100%=86.21%产能=15*3600/21.99*(1+0.1)=2232站别配置人员(人)测试时间(s)站别配置人员(人)测试时间(s)12345678910111212-A111111111111119.0618.5513.578.8312.7017.1718.3817.8517.715.4819.2616.3916.61131415161718A18B192021222324合计11111111
14、111112717.5318.8618.7419.7518.5115.0315.4713.4115.9021.9919.4921.8715.59465.56不平衡时间的改善1）作业分割：作业4是不平衡的主要工位经分析可将工位4的“穿风扇线”分割至工位5完成，将4中的“将inlet组合品放入inlet孔内“分割至工位3完成，这时3，4，5工位由3人变为2人，减少了工位和人员配置，降低了生产线不平衡损失率不平衡时间的改善2）作业合并：工位12、12-A两工位经分析可合并，而且合并后对质量无影响。工位12的作业时间16.39s，12-A的作业时间为16.61s，合并后经测定作业时间为17.84s，而
15、且合并后节约1个人力，不平衡率降低不平衡时间的改善3）减少耗时最长的作业时间：工位21和23，时间都超过节拍，可采取相应措施改造或更换测试设备，使时间降低至节拍以内。不平衡时间的改善4）提高作业者的技能：运用工作训导、培训，使作业者在较短时间内熟悉本工位的工作，提高作业者的技能不平衡时间的改善5）调换作业者：通过时间研究，能使排线更加合理。调换效率较高或熟悉作业人员于耗时较高工位，以平衡流水线。站别配置人员(人)测试时间(s)站别配置人员(人)测试时间(s)12345678910111212-A111111111111119.0618.5513.578.8312.7017.1718.3817.
16、8517.715.4819.2616.3916.61131415161718A18B192021222324合计11111111111112717.5318.8618.7419.7518.5115.0315.4713.4115.9021.9919.4921.8715.59465.56作业指导书的改善 通过分析和工序划分，作业流程，作业人员及完成的作业内容都已发生相应的改变，应及时修改作业指导书。对一些难度大的作业，调整加工顺序，可降低其加工难度，如个别元器件极难插入，在工艺条件允许的前提下可将该元器件与前工位或后工位的装配顺序调换，从而达到既减少阻隔、易于插入，又对其它工位无影响的效果站别配置
17、人员(人)测试时间(s)站别配置人员(人)测试时间(s)12345678910111211111111111118.3918.1817.8716.7317.1718.3817.8517.715.4818.5917.8417.53131415161718A18B1920212223合计1111111111112518.2717.9417.6818.5115.0315.4713.4115.9019.7519.4918.9115.59436.57不平衡损失：不平衡损失：57.18s不平衡损失率：不平衡损失率：11.6%充实度：充实度：91.9%产能：产能：2485例二：C3数码相机的生产线主要是以装
18、配为主，实际生产C3数码相机的生产线由20道工序，其中包括第13道的半成品检验。现生产现场的生产效率较低，生产平衡率低，不利于提高产品的产量和质量，主要存在：（1）生产拖延，作业时间差大，由表一可以看出；（2）生产的不良品多，废品再作业多；（3）工具、治具不良；（4）作业员没有时间观念，应投入工序没有及时投入；（5）作业员外出时间、走动时间过长，且会出现频繁取料、看短信、聊天等现象，致使作业中断；（6）塑料件常断料，供料不及时；（7）作业过程没有按照作业指导书进行操作。总工时=1415.09S平均工时=70.75S瓶颈工时=103.25S通过测定的时间，计算出该生产线的标准产能为35台/小时，
19、理论上该线应达到该值，但由于生产过程中出现料件供应不及时、作业员外出时间过长、作业动作不规范、返工率高等现象，使得实际生产产量无法达到35台/小时，产量不稳定改进方案根据上述分析的C3生产线现存问题，在遵循工艺要求的前提下，对该生产线进行了改善，具体步骤如下：（1）平衡生产线首先是要把瓶颈工序的作业时间缩短，该生产线的瓶颈工序是第七道，通过分析，本道工序可进行移动的作业单元有：加重铅贴双面胶将红黑2P排线1.5901.5（马达）分别焊接在马达两极相应位置上将加重铅贴双面胶的动作移至第十二道工序，将红黑2P排线1.5901.5（马达）分别焊接在马达两极相应位置上的移至第六道工序，工序的作业时间从
20、103.25S缩短为74.90S，使瓶颈工序的作业时间大大降低；（2）第二道工序：将主模组装入主体，再将后盖扣压簧装入主体相应处，锁2M固定理线移至第三道工序；将5P排线、2P排线、红黑电源线焊于主模组移至第三道工序。（3）将原第三道工序重排，全部移至第四道工序；（4）将原第四道工序的作业单元移至第二道工序；（5）原第六道工序的作业单元：将电池接触片长针（2）、电池锥簧（1）分别焊于锂电PCB5相应位置移至第十六道工序；（6）原第八道工序作业单元：伸缩PCB加工（附锡、焊电容1个）移至第十七道工序；（7）将功能轮盖板盖于成品相机相应位置这一单元从第二十道工序移至第十八道工序；（8）生产线产品的
21、检验有些检验步骤存在重复，因此对成品QC步骤进行简化，简化后的成品QC应要达到质量检验要求,QC的详细简化表格如下:取功能轮盖盖于成品相机、外观擦拭（外移到第18道工序）；检测外观（粗略检测）（移至第19道工序）改善后：经过平衡后的生产线，产能提高了9pcs/H.20人，平衡率从68.5%提高到87.2%，整个生产线的效率迅速提高，生产线的平衡性得到改善改善后C3数码相机生产状况：总工时=1429.66S平均工时=71.48S瓶颈工时=81.97S通过上述方案的改善，理论上使C3数码相机装配生产线的生产效率得到提高，产量提高至44pcs/H.20人，同时生产线平衡率上升至87.2%。但在实际过
22、程中，生产线产量的提高幅度并不能达到方案得到的结果，原因是多方面的，包括作业员的熟练度、原材料投入的及时与否、料件异常等因素。但是，由于通过了方案的改进，生产线的整体生产状况得到很明显的改善，产量上升到41pcs/H.20，整个生产线没有出现料件堆积过多的现象，生产趋于平衡。第二节第二节 装配线的时间平衡装配线的时间平衡一、装配线的时间平衡一、装配线的时间平衡 合理划分工序合理划分工序,使每一工作地综合工时不超过使每一工作地综合工时不超过节拍节拍,不违反工序间的先后顺序不违反工序间的先后顺序,还要使工作地数还要使工作地数量尽可能少量尽可能少 1.所需资料所需资料装配作业顺序图、出产节拍装配作业
23、顺序图、出产节拍 2.平衡目标与原理：平衡目标与原理：以适当的方式将装配线上若干个相邻工序合以适当的方式将装配线上若干个相邻工序合并成一个大工序（又称工作地），并使这些大工并成一个大工序（又称工作地），并使这些大工序的接近或等于装配线的节拍。序的接近或等于装配线的节拍。步骤：步骤：确定装配流水线节拍。确定装配流水线节拍。流水线节拍是指流水线上连续出产两件相同制品的时流水线节拍是指流水线上连续出产两件相同制品的时间间隔，设间间隔，设r为节拍，则为节拍，则 计算装配线上需要的最少工作地数计算装配线上需要的最少工作地数Smin，设，设ti为工序为工序i的工的工作时间。作时间。组织工作地。按以下条件向
24、工作地分配小工序：组织工作地。按以下条件向工作地分配小工序：保证各个工序之间的先后顺序，保证各个工序之间的先后顺序，每个工作地分配到的小工序作业时间之和（每个工作地分配到的小工序作业时间之和（Tei），），不能大于节拍。不能大于节拍。各工作地的作业时间应尽量接近或等于节拍（各工作地的作业时间应尽量接近或等于节拍（Te趋近趋近r）。）。应使工作地数目应使工作地数目S尽量少。尽量少。计算工作地时间损失系数计算工作地时间损失系数l，平滑系数，平滑系数SI。例：节拍例：节拍10分、作业个数分、作业个数11个、作业顺序见图个、作业顺序见图 求各工序的作业组合方案求各工序的作业组合方案 组合条件：组合条件
25、：tir；满足装配顺序。；满足装配顺序。理论最小工序数理论最小工序数Smin=T/r，T=t 列出可作为第一工序的各作业组合方案列出可作为第一工序的各作业组合方案 方案方案1-1（1、2、5）t 11=9分分 方案方案1-2（1、2、6）t 12=10分分 S k11=1+（46-9）/10=5 S k12=1+（46-10）/10=5 S k11=S k12，t 12 t 11 取方案取方案1-2。154326781091171652362554单位：分钟单位：分钟154326781091171652362554单位：分钟单位：分钟全部工序全部工序73、81079、10114、55、743、
26、94、810、111、2、51、2、63、59565585105758665106765510596661064 启明公司开发出一种款式新颖的三轮童车，试销结果启明公司开发出一种款式新颖的三轮童车，试销结果表明深受顾客欢迎。公司决定建立一条装配流水线，大批表明深受顾客欢迎。公司决定建立一条装配流水线，大批量生产这种三轮童车，面向全国销售。三轮童车装配线的量生产这种三轮童车，面向全国销售。三轮童车装配线的节拍为节拍为20s/件，工序总工作时间为件，工序总工作时间为253s。现需要对这条装。现需要对这条装配线进行组织设计，装配线平衡过程如下。配线进行组织设计，装配线平衡过程如下。三轮童车装配路线如
27、图三轮童车装配路线如图1所示。三轮童车装配作业先后所示。三轮童车装配作业先后顺序图所示。顺序图所示。A1S1A2S2A3A4A512345678910车架车架右轮左轮前轮挡泥板前叉套管和定位落丝车把橡胶手柄车座将后轮装在车架上将前轮装在车架上将车把套在套管中将车座装在车架上完工检验童车装配工艺示意图123456121314151617217891011192018010181015171018101517018111518120121891、12、21的引入是为了方便计算机处理图2三轮童车装配作业先后顺序计算最小工作地数：计算最小工作地数：组织工作地。根据装配作业顺序图，用试算法进行工作地重新划分。共组织工作地。根据装配作业顺序图，用试算法进行工作地重新划分。共划分出划分出15个工作地。个工作地。计算装配线的时间损失系数和平滑系数。计算装配线的时间损失系数和平滑系数。12345612131415161721789101119201801018101517101810151701811151812012189三轮童车装配线工作地重新布置方案