1、生产与运作管理Production and Operations Management,工商管理教研组,主讲教师：张超,第四章,流水线生产组织,生产与运作管理,一、流水生产的发展过程二、流水生产概念及特点三、流水线的分类四、流水线的组织条件五、流水线设计,本章主要内容,一、流水生产的发展过程,现代流水生产起源于1914年1920年的福特制。福特制的主要内容：1.在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本。2.创造了流水线的生产方法，建立了传送带式的流水生产线。,内容和形式上的变化：内容上：产品的装配、零件的机械加工、锻压、铸造、热处理、电镀、焊接、油漆以及包装等。形式上：单一产品流水线-可变流水
2、线-混合流水线-成组流水线-半自动化线-自动化线,二、流水生产概念及特点,概念：流水线是指加工对象按照一定的工艺路线、有规律地从前道工序流到后道工序加工，并按照一定的生产速度（节拍）连续完成工序作业的生产过程。特点：流水线上固定生产一种或少数几种产品（零件），工作地专业化程度高流水线上每个工作地按照产品工艺过程（零件）顺序安排，产品按单向运输路线移动,特点：工艺过程是封闭的，工作地按工艺顺序安排为索链形式，劳动对象在工序间作单向流动，自成系统，便于管理和控制生产具有明显的节奏性生产具有较高连续性流水线上各工序之间的生产能力是平衡的，成比例的,优点：产品的生产过程较好地符合连续性、平行性、比例性
3、以及均衡性要求；生产率较高缩短生产周期，减少在制品的占用量和运输工作量，加速资金周转；简化生产管理工作,缺点：柔性差工人工作单调、紧张、易疲劳，不利于提高工人生产技术水平,三、流水线的分类,分类标志,对象移动方式,对象数目,对象轮换方式,连续程度,节奏化,机械化程度,流水线,固定流水线,移动流水线,单一对象流水线,多对象流水线,不变流水线,可变流水线,成组流水线,连续流水线,间断流水线,强制节拍流水线,自由节拍流水线,粗略节拍流水线,自动生产线,机械化流水线,手工流水线,混合流水线,按生产对象的移动方式：固定流水线和移动流水线 固定流水线：是指生产对象位置固定,生产工人携带工具沿着顺序排列的生
4、产对象移动.主要用于不便运输的大型制品的生产,如重型机械、飞机、船舶等的装配。移动流水线：生产对象移动，工人和设备及工具位置固定的流水线。这是常用的流水线的组织方式。,固定流水线,移动流水线,按生产对象的数目：单品种流水线和多品种流水线单品种流水线：又称不变流水线，是指流水线上只固定生产一种制品。要求制品的数量足够大，以保证流水线上的设备有足够的负荷多品种流水线：将结构、工艺相似的两种以上制品，统一组织到一条流水线上生产。,按产品的轮换方式：可变流水线、成组流水线和混合流水线可变流水线：集中轮番地生产固定在流水线上的几个对象，当某一制品的批制造任务完成后，相应地调整设备和工艺装备，然后再开始另
5、一种制品的生产。成组流水线：固定在流水线上的几种制品不是成批轮番地生产，而是在一定时间内同时或顺序地进行生产，在变换品种时基本上不需要重新调整设备和工艺装备。混合流水线：是在流水线上同时生产多个品种，各品种均匀混合流送，组织相间性的投产。一般多用于装配阶段生产。,按连续程度：连续流水线和间断流水线连续流水线：制品从投入到产出在工序间是连续进行的没有等待和间断时间。间断流水线：由于各道工序的劳动量不等或不成整数倍关系，生产对象在工序间会出现等待停歇现象，生产过程是不完全连续的。,按节奏性程度：强制节拍流水线、自由节拍流水线和粗略节拍流水线 强制节拍流水线: 要求准确地按节拍出产制品.自由节拍流水
6、线: 不严格要求按节拍出产制品,但要求工作地在规定的时间间隔内的生产率应符合节拍要求.粗略节拍流水线: 各个工序的加工时间与节拍相差很大,为充分地利用人力、物力，只要求流水线每经过一个合理的时间间隔，生产等量的制品，而每道工序并不按节拍进行生产。按机械化程度：手工流水线、机械化流水线和自动线,四、流水线的组织条件,产品结构和工艺稳定，便于采用专用设备和工具；产品的产量足够大，长期供货，单位劳动量大，以保证设备足够负荷；原材料、协作件必须是标准化的且能按时供应；工艺过程既可划分为简单的工序，又可以相互合并；产品检验能在流水线上进行；厂房和生产面积适合安装流水线。,五、流水线设计,技术设计：是指工
7、艺规程的制定、专用设备的设计、设备改装设计、专用工夹具的设计、运输传送装置的设计等等。这是流水线的“硬件”设计。组织设计：是指流水线节拍的确定、设备需要量和设备负荷系数的计算、工序同期化工作、人员配备、生产对象传送方式的设计、流水线平面布置设计、流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制定等等。这是流水线的“软件”设计。,技术设计,组织设计,流水线的设计：,组织设计是技术设计的前提和条件；技术设计应当保证组织设计各项指标的实现；组织设计要考虑技术设计实现的可能性,流水线组织设计的主要内容,计算流水线的节拍,进行工序同期化,计算设备需要量和负荷,计算工人需要量,运输装置的选择和计算,进行流水线平
8、面布置,制定标准工作指示图表,确定节拍的性质,（一）单一品种流水线设计,节拍流水线上顺序出产两件相同制品的时间间隔，是流水线最重要的工作参数。它表明流水线生产效率的高低。,1、计算流水线的节拍,其中：r流水线的节拍（min/件）F计划期内有效工作时间（min）N计划期的产品产量（件）（除计划中规定的任务外,还包括不可避免的废品）,（1）计划期有效工作时间F（考虑设备修理停歇时间和操作者必要的工间休息时间）,其中：k时间利用系数 F0计划期内制度工作时间（min）F0 =全年制度工作日数班次每班工作时间,例：计划期为3周，每周工作5天，每天工作8小时,（2）计划期产品产量N（合格品废品）（考虑生
9、产中不可避免的废品数量）,其中：N0生产计划大纲中规定的计划期出产量 允许的工艺废品率,例 题,某流水线本计划期计划产量为4000件，本计划期为4周时间，每周工作5天，两班制，每班工作8小时，已知流水线上废品率为2，流水线停工检修率为5，试计算流水线节拍。,解：,计划期有效工作时间,计划期产品产量（合格品废品）,节拍,（3）如果计算出来的节拍数值很小，同时制品的体积、重量也很小，不适合按件传递时，则实行成批运送。这时，顺序出产两批相同制品之间的时间间隔称为节奏或运输批节拍，它等于节拍与运输批量的乘积。用公式表示：,其中：rg流水线节奏（min/批） QN运输批量,课堂练习,某流水线本计划期产量
10、为6000件，本计划期为5周时间，每周工作5天，两班制，每班工作8小时，已知流水线上废品率为5，流水线停工检修率为6。试计算流水线节拍。,2、计算设备（工作地）数和设备负荷系数,（1）流水线上各道工序的设备需要量,其中：ti第i道工序的单件时间定额 si第i道工序理论推算所需设备台数,当计算所得的工作地数不是整数时，实际采用的工作地数应取大于或等于计算值的最小整数。 即:Sin =Si ,（2）每道工序的设备负荷系数,工序数为m的流水线平均负荷系数（总负荷系数）,计算所得工作地数与实际采用的工作地数的比值称工作地负荷系数，表明该工作地的负荷程度。,流水线设备负荷系数应在.7.内；流水线平均负荷
11、率越高，生产的连续性就越好；,3、工序同期化所谓工序同期化，就是通过各种技术组织措施来调整流水线各道工序的时间，使它们等于流水线节拍或与节拍成整数倍关系。,工序同期化是连续流水线的必要条件，工序同期化程度高，流水线设备负荷也高，有利于提高劳动生产率和缩短生产周期。,工序同期化的主要措施,提高设备的生产效率采用新设备、改造旧设备；改进工艺装备如采用快速安装的夹具；改进工作地布置；提高工人的技术熟练程度，改进操作方法；详细地进行工序的分解与合并实现工序同期化的基本方法。,工序分解将较大的工序分为若干较小的工序（或叫工步） 大工序划小工序合并把若干有联系的小工序合并为较大的工序 小工序并大 每道工序
12、加工时间节拍或其整数倍,这种方法在手工操作为主的装配流水线上比较容易实现。,经过工序同期化之后：Y值在0.851之间时，可组织连续流水线；Y值在0.750.85之间时，可组织间断流水线；Y值低于0.75时，则需再对流水线进行工序同期化；,例假设某流水线的节拍为8分钟/件，由13道小工序组成，单位产品的总装配时间为44分钟，各工序之间的装配顺序和每道工序的单件作业时间如图。,解 （1）计算装配流水线上的最少工作地数 SmiQ=T/R=44/8=5.5=6（2）工序同期化，由此确定流水线上实际采用的工作地数 工序同期化通过合并工步进行，即将工步分配到工作地 为工作地分配工步需满足的条件： 保证各工
13、序之间的先后顺序。 每个工作地的作业时间不能大于节拍。 每个工作地的作业时间应尽量相等和接近节拍。 应使工作地的数目最少。 分配和平衡方法：列举消去法（3）计算装配流水线负荷系数 Ki = Si / Sin =5.5/6=0.92 可以组织连续装配流水线,4、计算工人需要量,（1）以手工劳动和使用手工工具为主的流水线，不需考虑后备工人，故整条流水线所需工人总数为各工序工人人数之和。 第i道工序工人人数 所需工人总数,其中：g日工作班次（班） si第i道工序工作地数（台） wi每一个工作地同时工作人数（人/台班）,（2）以设备加工为主的流水线工人需要量 为流水线配备工人时，要保证各工作地都能正常
14、工作，还要考虑缺勤率（病、事假等），为流水线准备一部分后备工人。,其中：b后备工人百分比fi第i道工序每个工人的设备看管定额（台/人）,5、确定流水线节拍的性质,流水线采用什么样的节拍，主要根据工序同期化的程度和加工对象的重量、体积、精度、工艺性等特征决定。在连续流水线上，当工序同期化程度很高，工艺性良好，制品的重量、精度和其他条件要求容许严格地按节拍出产制品时，应采用强制节拍，否则就用自由节拍。在间断流水线上，采用自由节拍或粗略节拍。,6、设计运输装置,流水线节拍的性质决定了流水线采用运输装置的种类（1）强制节拍流水线，由于连续程度较高，一般采用传送带等机械化的运输装置，有连续式或间歇式传送
15、带。传送带参数确定 分区单位长度或跨步： 连续流水线的传送带上两相邻制品中心之间的距离（L0）。 工作地长度： 一般情况下，工作地长度 Li = L0(ti / R) 传送带速度：传送带速度=相邻两工作地中心距/节拍（节奏） V = L0 / R 传送带工作部分的总长度： L = Li + Lg ( Lg是后备长度）,（2）自由节拍流水线采用分配式传送带、滚道、滑道等运输工具装置。 分配式传送带工人从传送带上取下加工对象到工作台上加工，然后将完工的制品放回传送带。传送带通过连续或间歇运动按照自由节拍所要求的平均速度转移制品。（3）粗略节拍流水线或间断流水线，由于连续程度低，节拍由工人自己保证。
16、不要求运输装置保持严格速度，常用滚道、重力滑道、手推车、叉车、吊车等运输工具。,7、流水线的平面布置,保证零件的运输路线最短；工人操作方便；辅助服务部门工作便利；能最有效地利用生产面积；流水线间衔接合理。（1）流水线布置的形状，一般有直线形、直角形、形、形、形和其他不规则形状等。,（2）流水线内工作地的排列 单列式：是将工作地布置在传送带的一侧。工序、工作地少 双列式：是将工作地布置在传送带的两侧。工序、工作地数目多，车间面积小（3）流水线的衔接 应根据加工、部件装配及总装配所要求的顺序进行安排，整个布置符合产品的总流向，以缩短运输路线，减少运输工作量。,(二)多品种流水线设计,1.多品种可变
17、流水线的组织设计多品种可变流水线的特征： 成批轮番生产多种产品，更换产品时，需调整，但调整不大。 每种产品在流水线所有工序上的设备负荷系数应大致相同。 整个计划期内成批轮番的生产多种制品，但在计划期的各段时间内只生产一种制品。,(1)可变流水线节拍的计算：可变流水线节拍应分别按每种制品计算。 设某种可变流水线加工A、B、C三种零件，其计划年产量分别为QA、QB、QC；流水线上加工各零件的单件时间定额为TA、TB、TC。有两种方法计算节拍：,代表产品法：在流水线所生产的制品中选择一种产量大、劳动量大、工艺过程复杂的制品为代表产品，将其它产品按劳动量换算为代表产品的产量，尔后以代表产品来计算节拍。
18、 假设A为代表产品，则：换算后的总产量为 Q = QA + QB B + QC C 其中： B = TB / TA，C = TC / TA 则各零件的节拍为： RA = T效 / Q = T效 / (QA + QB B + QC C) RB = RA B RC = RA C,劳动量比重法：按各种制品在流水线上总劳动量中所占的比重来分配有效工作时间，然后据以计算各制品的节拍。 设ABC的加工劳动量在总劳动量中的比重分别为A 、B 、C ，则： A = QATA / (QATA + QBTB + QCTC) B = QBTB / (QATA + QBTB + QCTC) C = QCTC / (Q
19、ATA + QBTB + QCTC) 三种零件的节拍分别为： RA =A T效 / QA RB =B T效 / QB RC =C T效 / QC,(2)计算设备需要量及要求 分别按不同的制品计算各工序的设备需要量，公式和前面单一品种流水线一样。 Si = T i / R，算出 SAi、SBi、Sci 要求： SAi = SBi = SCi,例设可变流水线加工A、B、C三种零件，其计划月产量分别为2000、1875、1857件；每种产品在流水线上各工序单件作业时间之和分别为40、32、28分钟。流水线按两班制生产，每月有效工作时间为24000分钟。用代表产品法和劳动量比例法计算每种产品的节拍。解
20、： 代表产品法 选A为代表产品，用A表示的计划期总产量： Q = QA + QB B + QC C = 2000+187532/40+1857 28/40 = 2000+1500+1300=4800(件)代表产品A的节拍:RA = T效 / Q= 24000/4800=5(分/件) 产品B的节拍:RB = RA B = 5 32/40=4(分/件) 产品C的节拍:RC = RA C = 528/40=3.5(分/件),劳动量比重法产品A劳动量占总劳动量的比重:A = QATA / (QATA + QBTB + QCTC)=产品B劳动量占总劳动量的比重:B = QBTB / (QATA + QB
21、TB + QCTC)=产品C劳动量占总劳动量的比重:C = QCTC / (QATA + QBTB + QCTC)=根据各种产品的劳动量比重,分配计划期的有效工作时间,并计算节拍.产品A的节拍:RA =A T效 / QA = 2400041.67%/2000 = 5 (分/件)产品B的节拍:RB =B T效 / QB = 2400031.25%/1875 = 4 (分/件)产品C的节拍:RC =C T效 / QC = 2400027.08%/1857 = 3.5 (分/件),200040,200040+187532+185728,=41.67%,=31.25%,=27.08%,200040+1
22、87532+185728,200040+187532+185728,187532,185728,2、多品种混合流水线的组织设计定义：是将工艺流程、生产作业方法基本相同的若干个产品品种，在一条流水线上科学地编排投产顺序，实行有节奏、按比例地混合连续流水生产，并以品种、产量、工时、设备负荷全面均衡为前提的生产方式。多品种混合流水线的特点： 成组移动 组内顺序加工 零件转换不需设备调整,（1）确定零件组的节拍 Rg = T效 / Qg 其中：Qg 零件组数量，即各制品计划期产量之和（2）计算流水线上最少工作地数 Si = （3）零件组的构成及组内排序（生产比倒数法）,QiTi,Rg Qi,例 设某混
23、合流水线成组地生产A、B、C三种产品，计划产量分别为3000、2000、1000件。 1 .确定生产比和构成 找出三种产品产量的最大公约数，最大公约数即为零件组的组数。本例为1000。然后用组数去除各产品产量，得生产比。即： XA = 3000/1000 = 3; XB = 2000/1000 = 2; XC = 1000/1000 = 1。 这样即可确定一个零件组有6件产品，其中有3个A产品，2个B产品，1个C产品。 2 .计算生产比倒数 MA = 1/XA = 1/3, MB = 1/XB = 1/2, MC = 1/XC = 1 3 .确定组内产品顺序,遵循的规则：规则1：从全部品种中，
24、选出生产比倒数最小的品种，在被选出的品种Mi上标上并更新Mi值，即在所选定的产品的Mi上再加上Mi直到Mi等于1为止；规则2：在具有最小值的品种有多个的情况下，选择品种识别记号较晚的一个；规则3：当按规则2进行而连续为同一品种时，则选择倒数第二个识别记号较晚的品种。按上述规则重复直到连锁种各品种的数目分别等于它们的生产比为止。,1、某产品流水生产，计划日产量为150件，两班生产，每班规定有12分钟停歇时间，计划废品率为5%，计算该产品生产的节拍。2、某流水线上计划生产甲乙丙丁四种产品。其计划产量分别为3000、2500、2400、2200。每种产品在流水线上各工序单件作业时间之和分别为50、45、45、40miQ。流水线按两班制生产，每月有效工作时间为24000miQ。试分别按代表产品法和劳动量比例法计算每种产品的节拍。3、某混合流水线A,B,C三种产品，它们的计划产量分别为12000,9000,3000,试用生产比例数法确定这些产品的投产顺序。,练习题,
