生产线平衡分析与改善.

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1、IE工业工程 -生产线平衡 *2 课 程 内 容 生产线平衡 一、生产线平衡的概述 二、流水生产线概述 三、生产线平衡的设计 四、生产线平衡的方法及改善原则 5、案例分析 *3 一、生产线平衡的概述 1.概念 生产线平衡即对生产的全部工序进行平均化，调整作业 负荷，以使各作业的时间尽可能相近的技术手段与方法，它 是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法，是通过平衡 生产线使现场真正实施生产同步化，从而达到“一个流”的理 想。 实施生产线平衡前，管理人员应先处理好个别效率与整 体效率之间的关系 *4 一、生产线平衡的概述 2.目的 通过平衡生产线可以达到以下几个目的： 加快产品流动,减少生产周期

2、。 消除工程瓶颈,提高作业效率,稳定产品质量,优化作业流 程,减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同提高人均产 量）。 减少工序在制品，真正实现“一个流”。 在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能 力，对应市场变化实现柔性生产系统。 通过平衡生产线可以综合应用程序分析、动作分析、布 置分析，搬动分析、时间分析等工业工程方法，提高全员综 合素质。 *5 一、生产线平衡的概述 3.生产线平衡表示法 一般使用生产流动平衡表来表示,纵轴表示时间,横向则依 工程顺序表示,并划出其标准时间, 注:划法可使用曲线图或柱状图 4.平衡图的应用方法 1. 将确的定各工程顺序(作业单位),填入生产流动平

3、衡表内 . 2. 测算各工序实际作业时间以DM或分或秒为单位记入平 衡表内. 注:1DM=0.01分=0.6秒 DM(Decimal Minute) *6 二、流水生产线概述 流水生产是在“分工”和“作业标准化”的原理上发 展起来的 流水生产方式的诞生 必须依赖加工技术的支撑 流水生产方式的基础是流水生产线 1、 流水生产的基本概念 流水生产的原理 *7 二、流水生产线概述 流水生产的特点 工作的专业化程度高 生产按节拍进行 工艺过程是封闭的 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 1、 流水生产的基本概念 *8 二、流水生产线概述 组织流水生产的条件 产量要足够大，单位产品的劳

4、动量也比较大 制造的工艺过程能划分成简单的工序，又能根据工序 同期化的要求把某些工序适当的合并和分解，使各工 序的作业时间基本相等或成整数倍 产品结构和制造工艺相对稳定 必要的场地等 1、 流水生产的基本概念 *9 二、流水生产线概述 流水线生产的分类 单人单产品式 单产品固定式 多产品固定式 自由流水式 连续传动流水式 间歇传动流水式 分组式 1、 流水生产的基本概念 *10 三、流水生产线平衡的设计方法 确定流水生产线上的基本作业并制定相应的作业标准 确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图 确定流水生产线的循环时间(节拍) 把基本作业按一定的准则分配到各工位上去 1、 流水生产线

5、平衡设计应解决的若干基本问题 *11 三、流水生产线平衡的设计方法 进行产品和零件的分类 改进产品和零件的结构，使之适合流水生产 审查和修改工艺规程 收集整理设计工作所需要的资料 2、 流水线平衡设计的准备工作 *12 三、流水生产线平衡的设计方法 确定流水生产的节拍 当流水线的运输批量等于1的情况下，节拍按下式计算： 式中 C流水线节拍； Fe计划期有效工作时间； N计划期应完成的产量。 3、 单品种流水线平衡方法 *13 三、流水生产线平衡的设计方法 若按批运输时，则流水线节拍为 式中 Q运输批量。 确定流水生产的节拍 3、 单品种流水线平衡方法 1 1 2 2 5 10 10 5.010

6、 1 2 2 5 10 20 20 2.05.0 1 2 5 10 20 20 50 1.02.0 1 2 5 10 20 50 100 1.0 10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.2 0.1 工序平均加工时 间（分） 运输批量 单件 单件重量 （kg） 流水线运输批量参考值 *14 三、流水生产线平衡的设计方法 案例：生产线平衡分析案例(直流式流程序为例) 设某一产品从原料到成品，需经过A、B、C、D四个工序，其基本标 准工时（秒/个）及相关生产效率、良率、投入机台/人员数分别见表1- 1： 可以求各工序每小时产量为： A工序每小时产量=（3600秒6.90）90%95%1=470.8

7、7个 B工序每小时产量=（3600秒5.1）80%99.5%1=470.87个 C工序每小时产量=（3600秒34.40）100%99.9%2=209.09个 D工序每小时产量=（3600秒30.40）100%99.5%2=238.8个。 3、 单品种流水线平衡方法 *15 三、流水生产线平衡的设计方法 案例：生产线平衡分析案例 3、 单品种流水线平衡方法 *16 三、流水生产线平衡的设计方法 案例：生产线平衡分析案例 n由表一可知A、B、C、D四个工序每小时产量处于不平衡的状态 ，整体生产线的产量受限于C工序，每小时只能产出209.09个， 其他的工序的产出高于209.09个，只会堆积在生产

8、线上而造成半 成品库存积压，而D工序更将因为C工序的产量，而形成时间的等 候。 n比较B、C两个工作站，将可发现B工作站的产能为C工作站的 2.69倍，B、C两个工作站将积压大量的半成品。若以传统追求各 工作站提升效率的方式进行管理，B工作站的效率提升，只会恶 化B、C站的半成品积压的浪费，而无助于整体产量的提高（假设 B工作站经训练生产效率达100%，则B工作站每小时产量将达 702.35个，产量为C工作站的3.36倍）。 n生产线通过多道工序完成成品，追求效率的方向应以整体的生产 效率，也就是以最终成品数量和配置的资源（人员、设备）的多 少来衡量 3、 单品种流水线平衡方法 *17 三、流

9、水生产线平衡的设计方法 木桶理论与项链理论 3M（浪费、负荷过重、不平衡） n浪费：搬运的浪费、不良品浪费、动作浪费、在库浪 费、加工过度的浪费、等待的浪费、过量生产的浪费 n负荷过重：机器负荷过重可能导致故障，人员负荷过 重可能导致安全、效率和质量问题。 n不平衡：导致浪费和负荷过重等. 3、 单品种流水线平衡方法 *18 三、流水生产线平衡的设计方法 平衡图分析 产能平衡图是以目视的方式对单一产品于各工序所需 的时间进行图示分析。由于平衡图可以识别瓶颈工序的 可能发生工序，并以动作分析进行平衡。通常情况下， 运用平衡图主要对产品于各工序加工所需时间进行分析 。 案例2-1 平衡图分析案例

10、假设某一产品需经四道加工工序A、B、C、D，其 加工所需时间（标准工时）分别见表2-1所列工序产量表 。 3、 单品种流水线平衡方法 *19 三、流水生产线平衡的设计方法 平衡图分析 *20 三、流水生产线平衡的设计方法 平衡图分析-改善案例: *21 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算: n衡量生产线平衡的好坏，可以用生产线平衡率或平衡损 失率来进行定量衡量。 n在计算生产线平衡率或平衡损失率前，必须先设定计算 的时间基准，即生产周期。如案例2-1，可以发现决定生 产线的作业时间周期的工序时间是最长工序的时间（ Pitch Time）,也就是说Pitch Time(节拍时间)等

11、于周期 时间 (Ct)（注：在完成各工序后，每隔Pitch Time完成 一个或批产品） n另外一种计算方法同样可以得到Cycle Time，即由以 每小时平均成品产量，求得一个产品的Ct *22 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算: nCt=瓶颈工序单位产品产出时间 生产线的平衡率计算公式如下： 生产线平衡率=实际作业所需时间总和作业时间总和 =Ti （CtN） Ti各作业资源加工时间 N作业资源数总和 n若以平衡图与生产线平衡率做比较，平衡率等于图中白 色部分的面积（加工时间）除以平衡图的全部面积（作 业时间总和） *23 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算:

12、以案例2-2进行计算，对C工序增加作业资源数作为改善，将有助于生 产平衡率由64.17%提高至77%，产能从30分钟生产一个成品，提高 到20分钟生产一个产品，产能提高50% *24 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算: 若对C工序进行动作分析研究，将部分工作分配给闲置的B、D两工序， 则将有助于一产平衡率由64.17%提高至96.25%。产能比30分钟生产一 个成品，提高到20分钟生产一个成品，产能提高50% . *25 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡率的计算: 若评估上述两方案，对瓶颈工序C进行动作分析的生产线平 衡改善方案较增加作业资源的生产线平衡改善方案的效果为

13、 佳（无须增加一个工位） *26 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡损失率的计算: 生产线平衡损失率计算公式如下： 平衡损失率=（非加工时间总和）作业时间总和 =LTi （生产节拍N） =1-生产线平衡率 LTi-各作业资源非加工时间； N作业资源数总和。 若以平衡图与生产线平衡损失率做比较，平衡损失率等于 平衡图中阴影部分面积（非加工时间）除以平衡图的全部面 积（作业时间总和） *27 三、流水生产线平衡的设计方法 生产线平衡损失率的计算: *28 四、生产线平衡的改善方法与原则 1、平衡率改善的基本原则:是通过提高作业资源的产出、调整工 序的作业内容，使各工序作业时间达到平衡。实施时

14、可采用 以下方法: 对瓶颈工序进行作业改善。作业改善的方法包括对于良 率的提升、效率的提高和设备的开动率的提高（设备开 动率指实际设备开动时间与可开动（负荷）时间之比， 计算如下：设备开动率=实际设备开动时间设备负荷时 间） 凭借增加瓶颈工序的作业资源数，提高平衡率。 分解瓶颈工序的作业内容，并分提给其它工序。 减少非瓶颈工序的作业资源数，以提高平衡率； 合并相关工序，重新排布生产工序。相对来讲，在作业 内容相对较多的情况下容易平衡。在精益生产中，可凭 借U形布局的多能工轻易达到目的。 分解作业时间较短的工序，把该工序排到其它工序中去 。 *29 四、生产线平衡的改善方法与原则 2、平衡率改善

15、的图示。 *30 四、生产线平衡的改善方法与原则 2、平衡率改善的图示。 *31 四、生产线平衡的改善方法与原则 2、平衡率改善的图示。 *32 五、生产线平衡的其它案例 计算最少工作地数 =各工序作业时间除以节拍 在给定了节拍时间后，最少工作地数应为： 式中的 符号表示大于或等于W/C的最小整数。 W表示制造单位产品所需全部作业元素加工时间总和。 流水线的最少工作地数可以作为衡量流水线利用程度的 一个标准，用来检查工作地任务分工组织的合理性。 1、 单品种流水线平衡方法 *33 五、生产线平衡的其它案例 n例：一条组装线（其生产活动见下表）的总装配时间为 66分钟。工厂确定每天的工作时间为480分钟，出产量为 40。试画出顺序图并找出工序的最小数目。然后安排工 序以平衡组装线。这条组装线的平衡效率是多少？ 任务生产时间（分钟）前项任务 A10 B11A C5B D4B E12A F3C、D G7E H11E I3G、H 总时间66 *34 五、生产线平衡的其它案例 解： A D C E B I H GF 工序1 10 5 12 11 3 3 7 11 4 工序3 工序2 工序4 工序5 工序6 *35 五、生产线平衡的其它案例 阶位法的工作步骤如下 作图表示装配工艺过程中各作业元素的先后关系，并标 明每项作业元素的时间。 从作业元素先后关系图找出每项作业元