1、西南科技大学网络教育系列课程基础工业工程基础工业工程主讲人：石宇强主讲人：石宇强E_mail：ie_基础工业工程基础工业工程http:/2第四章第四章 生产线平衡生产线平衡章节导学章节导学第一节第一节 流水生产线概述流水生产线概述第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法第三节第三节 流水生产线平衡实例分析流水生产线平衡实例分析基础工业工程基础工业工程http:/3一、流水生产线平衡设计应解决的若干基本问题一、流水生产线平衡设计应解决的若干基本问题二、二、流水线平衡设计的准备工作流水线平衡设计的准备工作三、三、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法四、四、多品种流水生产的
2、平衡设计多品种流水生产的平衡设计五、五、生产线平衡的改善原则与方法生产线平衡的改善原则与方法六、六、生产线平衡与生产线平衡与“一个流一个流”生产生产第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 基础工业工程基础工业工程http:/41 1、确定流水生产线上的基本作业并制定相应的作业标准、确定流水生产线上的基本作业并制定相应的作业标准 运用运用方法研究方法研究改善流水生产线，使工序和操作趋于改善流水生产线，使工序和操作趋于合理；运用合理；运用作业测定作业测定确定标准时间，使流水线达到最优确定标准时间，使流水线达到最优化。化。第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设
3、计的方法 一、流水生产线平衡设计应解决的若干基本问题一、流水生产线平衡设计应解决的若干基本问题2 2、确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图、确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图 根据产品结构、零部件的相互位置与各种空间限制，确根据产品结构、零部件的相互位置与各种空间限制，确定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图。定完成基本作业的先后次序，并绘制基本作业顺序图。基础工业工程基础工业工程http:/53 3、确定流水生产线的循环时间、确定流水生产线的循环时间(节拍节拍)根据产量要求确定流水生产线的循环时间（节拍）根据产量要求确定流水生产线的循环时间（节拍）C C。4
4、 4、把基本作业按一定的准则分配到各工位上去、把基本作业按一定的准则分配到各工位上去 按流水线的节拍要求，为每个工位分配作业任务。按流水线的节拍要求，为每个工位分配作业任务。第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 一、流水生产线平衡设计应解决的若干基本问题一、流水生产线平衡设计应解决的若干基本问题基础工业工程基础工业工程http:/6进行产品和零件的分类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审查和修改工艺规程收集整理设计工作所需要的资料收集整理设计工作所需要的资料第二节第二节 流水生产线平衡设计
5、的方法流水生产线平衡设计的方法 二、二、流水线平衡设计的准备工作流水线平衡设计的准备工作 基础工业工程基础工业工程http:/71 1、确定流水生产的节拍确定流水生产的节拍节拍节拍是指流水线上前后出产两个相同制品的时间间隔。是指流水线上前后出产两个相同制品的时间间隔。NFCe当流水线的运输批量等于当流水线的运输批量等于1 1的情况下，节拍按下式计算：的情况下，节拍按下式计算：(4-1)式中式中 C C流水线节拍；流水线节拍；FeFe计划期有效工作时间；计划期有效工作时间；N N计划期应完成的产量。计划期应完成的产量。第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 三、三、单品种
6、流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 基础工业工程基础工业工程http:/81 1、确定流水生产的节拍确定流水生产的节拍第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 三、三、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 若按批运输时，则流水线节拍为若按批运输时，则流水线节拍为 (4-2)式中式中 Q Q运输批量。运输批量。CQC 批基础工业工程基础工业工程http:/92 2、计算最少工作地数计算最少工作地数第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 三、三、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 在给定了节拍时间后，最少工作地数应为：在给定了节拍时间后，最少
7、工作地数应为：(4-3)(4-3)式中的式中的 符号表示大于或等于符号表示大于或等于W/CW/C的最小整数。的最小整数。流水线的最少工作地数可以作为衡量流水线利用程度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。的一个标准，用来检查工作地任务分工组织的合理性。CWSmin基础工业工程基础工业工程http:/103 3、流水线平衡流水线平衡第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 三、三、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 （1 1）流水线平衡需要考虑的因素）流水线平衡需要考虑的因素 最少工作地数只是一种理想情况。在生产
8、中，有许多因素最少工作地数只是一种理想情况。在生产中，有许多因素限制着作业元素的分配。一种是限制着作业元素的分配。一种是工艺顺序的约束工艺顺序的约束，即作业元素，即作业元素的分解合并必须遵循装配过程的要求，不能任意插补或颠倒。的分解合并必须遵循装配过程的要求，不能任意插补或颠倒。一种是一种是技术上的约束技术上的约束，即为保证技术要求，必须防止工序之间，即为保证技术要求，必须防止工序之间的干扰。当然，还有一个基本的约束，即的干扰。当然，还有一个基本的约束，即任何工作地的含量时任何工作地的含量时间不能大于节拍间不能大于节拍。于是，应在工艺与技术的约束下，按流水线的节拍要求，于是，应在工艺与技术的约
9、束下，按流水线的节拍要求，为每个工作地分配作业任务，使它们的负荷尽可能地充分而均为每个工作地分配作业任务，使它们的负荷尽可能地充分而均衡，这就是衡，这就是流水线平衡流水线平衡。基础工业工程基础工业工程http:/113 3、流水线平衡流水线平衡第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 三、三、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 （2 2）流水线平衡方法）流水线平衡方法 对于机械加工的流水线，主要通过对于机械加工的流水线，主要通过技术手段技术手段实现。实现。如采用如采用高效率的工艺装备、改造机床等。高效率的工艺装备、改造机床等。对于装配流水线，采用分解与合并工序，合理
10、调配人力等对于装配流水线，采用分解与合并工序，合理调配人力等方法进行流水线平衡。方法较多，这里主要介绍方法进行流水线平衡。方法较多，这里主要介绍阶位法阶位法。阶位法阶位法是按作业元素的阶位高低作为向工作地分配的优先是按作业元素的阶位高低作为向工作地分配的优先顺序。作业元素的顺序。作业元素的阶位阶位是指该作业元素时间与所有后续作业元是指该作业元素时间与所有后续作业元素时间的总计。素时间的总计。基础工业工程基础工业工程http:/12阶位法的工作步骤如下：阶位法的工作步骤如下：作图表示装配工艺过程中各作图表示装配工艺过程中各作业元素的先后关系作业元素的先后关系，并标，并标明每项作业元素的时间。明每
11、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素的后续作业元从作业元素先后关系图找出每项作业元素的后续作业元素，素，计算计算它们的时间总和，即每项作业元素的它们的时间总和，即每项作业元素的阶位值阶位值。按阶位值的大小，由大到小，将作业元素排队，制成作按阶位值的大小，由大到小，将作业元素排队，制成作业元素阶位表。业元素阶位表。从阶位值最高的作业元素开始，向工作地分配作业要素。从阶位值最高的作业元素开始，向工作地分配作业要素。每分配一项作业元素，计算一次在节拍时间内的剩余时间。若每分配一项作业元素，计算一次在节拍时间内的剩余时间。若剩余时间足够安排另一项作业元素，从阶位表中找出阶位值次剩余时
12、间足够安排另一项作业元素，从阶位表中找出阶位值次高的作业元素分给该工作地。若剩余时间不够安排其它作业元高的作业元素分给该工作地。若剩余时间不够安排其它作业元素，就向下一个工作地分配，直到全部作业要素都被安排入工素，就向下一个工作地分配，直到全部作业要素都被安排入工作地为止。作地为止。基础工业工程基础工业工程http:/134 4、流水线平衡的评价与再平衡流水线平衡的评价与再平衡 第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 三、三、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 用下面的公式计算流水线负荷率，以评价流水线平衡用下面的公式计算流水线负荷率，以评价流水线平衡后的效率：后
13、的效率：式中式中 E E 流水线负荷率流水线负荷率 S S 采取平衡措施后的流水线工作地数。采取平衡措施后的流水线工作地数。SCWE 基础工业工程基础工业工程http:/14 1 1、多品种流水生产的基本形式多品种流水生产的基本形式 一种是一种是可变流水线可变流水线，又称转换流水线。它的基本，又称转换流水线。它的基本特征是，在一条流水线上轮番生产几种产品。特征是，在一条流水线上轮番生产几种产品。另一种是另一种是混合流水线混合流水线。是指在同一时间内，在同。是指在同一时间内，在同一条流水线上按固定顺序混合地生产多种品种产品。一条流水线上按固定顺序混合地生产多种品种产品。第二节第二节 流水生产线平
14、衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 四、多品种流水生产的平衡设计四、多品种流水生产的平衡设计基础工业工程基础工业工程http:/15 2 2、多品种流水线主生产节拍的确定多品种流水线主生产节拍的确定第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 四、多品种流水生产的平衡设计四、多品种流水生产的平衡设计（1 1）可变流水线节拍的确定）可变流水线节拍的确定p代表产品换算法 就是在生产的产品中，选择一种产量大、劳动量就是在生产的产品中，选择一种产量大、劳动量大、工艺过程比较复杂的产品作为大、工艺过程比较复杂的产品作为代表产品代表产品，然后将其它，然后将其它产品按劳动量比例关系换算成
15、代表产品的产量，按换算后产品按劳动量比例关系换算成代表产品的产量，按换算后的代表产品的总产量计算每种产品的节拍。的代表产品的总产量计算每种产品的节拍。基础工业工程基础工业工程http:/16 2 2、多品种流水线主生产节拍的确定多品种流水线主生产节拍的确定第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 四、多品种流水生产的平衡设计四、多品种流水生产的平衡设计（1 1）可变流水线节拍的确定）可变流水线节拍的确定p劳动量比例分配法 此法是将计划期有效工作时间按各种产品的劳动量此法是将计划期有效工作时间按各种产品的劳动量比例进行分配，然后根据产品分得的有效工作时间和产量比例进行分配，
16、然后根据产品分得的有效工作时间和产量计算生产节拍。计算生产节拍。基础工业工程基础工业工程http:/17 2 2、多品种流水线主生产节拍的确定多品种流水线主生产节拍的确定第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 四、多品种流水生产的平衡设计四、多品种流水生产的平衡设计（1 1）混合流水线节拍的确定）混合流水线节拍的确定 混合流水线的生产组织方式是，在同一时间内多种混合流水线的生产组织方式是，在同一时间内多种产品混合编组在一条流水线上进行生产。其特点为：产品混合编组在一条流水线上进行生产。其特点为：按固定的混合产品组组织生产按固定的混合产品组组织生产 产品组产品组在各工作地
17、的作业含量时间与流水线节拍应在各工作地的作业含量时间与流水线节拍应相等或成倍比关系相等或成倍比关系 生产中转换品种时，不需要对设备或工艺装备重新生产中转换品种时，不需要对设备或工艺装备重新调整调整基础工业工程基础工业工程http:/18 2 2、多品种流水线主生产节拍的确定多品种流水线主生产节拍的确定第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 四、多品种流水生产的平衡设计四、多品种流水生产的平衡设计（1 1）混合流水线节拍的确定）混合流水线节拍的确定 混合流水线的节拍是按产品组计算的。其计算公混合流水线的节拍是按产品组计算的。其计算公式为：式为：（4-8）式中式中 -混合流
18、水线的平均节拍；混合流水线的平均节拍；-计划期内产品组的产量。计划期内产品组的产量。组组NFCe组C组N基础工业工程基础工业工程http:/19 产品组产量产品组产量N N组与产品组的构成及各产品的计划产量组与产品组的构成及各产品的计划产量有关。它需分别对下面不同情况来加以确定：有关。它需分别对下面不同情况来加以确定：固定于流水线上生产的产品产量相等。固定于流水线上生产的产品产量相等。流水线上生产的若干种产品的计划期产量成较小的流水线上生产的若干种产品的计划期产量成较小的整数比整数比(如如1:2:3 1:2:3 或或2:3:42:3:4等等)。基础工业工程基础工业工程http:/20 3 3、
19、多品种流水生产线的平衡多品种流水生产线的平衡可变流水线：可变流水线：采用单一流水线平衡方法采用单一流水线平衡方法混合流水线：混合流水线：通过一些综合和换算工作，再转化成单通过一些综合和换算工作，再转化成单一对象流水线进行平衡。包括三项工作：一对象流水线进行平衡。包括三项工作：l 编制综合的作业元素顺序图编制综合的作业元素顺序图l 选择平衡工作地作业量的时间周期选择平衡工作地作业量的时间周期l 计算作业元素在平衡周期内的作业时间计算作业元素在平衡周期内的作业时间第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 四、多品种流水生产的平衡设计四、多品种流水生产的平衡设计基础工业工程基础
20、工业工程http:/21 4 4、混合流水生产的平准化混合流水生产的平准化 做好流水线平衡是混合流水线设计的一个步骤。要在做好流水线平衡是混合流水线设计的一个步骤。要在生产中真正实现均衡化，还需做好产品混合生产的计生产中真正实现均衡化，还需做好产品混合生产的计划和组织工作。应合理搭配产品品种，不但保证生产划和组织工作。应合理搭配产品品种，不但保证生产按节拍，不间断地进行，达到产量均衡，而且还必须按节拍，不间断地进行，达到产量均衡，而且还必须保证工时和品种的均衡。这样的一种组织生产的方法保证工时和品种的均衡。这样的一种组织生产的方法称为称为生产的平准化生产的平准化。第二节第二节 流水生产线平衡设
21、计的方法流水生产线平衡设计的方法 四、多品种流水生产的平衡设计四、多品种流水生产的平衡设计基础工业工程基础工业工程http:/22 生产平准化具有如下的特点：生产平准化具有如下的特点：同一条流水线上有多种产品在同一时间内循环同一条流水线上有多种产品在同一时间内循环 变换生产变换生产 为达到均衡生产，应减少批量，增加批次为达到均衡生产，应减少批量，增加批次 合理选择各种品种的投产顺序合理选择各种品种的投产顺序 实现平准化生产的主要手段是合理安排产品的投产实现平准化生产的主要手段是合理安排产品的投产顺序顺序。常用方法：。常用方法：生产比例倒数法生产比例倒数法、逻辑运算法、启发、逻辑运算法、启发式算
22、法和分支定界法等。式算法和分支定界法等。基础工业工程基础工业工程http:/23 首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善 将瓶颈工序的作业内容分担给其他工序将瓶颈工序的作业内容分担给其他工序 适当增加各作业人员适当增加各作业人员 合并相关工序，重新排布生产工序合并相关工序，重新排布生产工序 分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其它工序中去分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其它工序中去第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 五、五、生产线平衡的改善原则与方法生产线平衡的改善原则与方法基础工业工程基础工业工程http:/24 一般，流水线负荷
23、率在一般，流水线负荷率在75%以上即可认为满意。若达不到这个以上即可认为满意。若达不到这个比率，则需设法改进，重新对流水线进行平衡。用同样办法，也可比率，则需设法改进，重新对流水线进行平衡。用同样办法，也可计算每工作站的负荷率，通过工作站负荷率可检查负荷分配的均衡计算每工作站的负荷率，通过工作站负荷率可检查负荷分配的均衡性。若负荷分布不均衡，也需重新调整作业元素的分配，即使总的性。若负荷分布不均衡，也需重新调整作业元素的分配，即使总的负荷率略有降低，也是值得的，因为这有利于今后产量的提高，也负荷率略有降低，也是值得的，因为这有利于今后产量的提高，也有利于员工积极性的调动。有利于员工积极性的调动。第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 六、六、生产线平衡与生产线平衡与“一个流一个流”生产生产基础工业工程基础工业工程http:/25第二节第二节 流水生产线平衡设计的方法流水生产线平衡设计的方法 六、六、生产线平衡与生产线平衡与“一个流一个流”生产生产“一个流一个流”所追求的理念所追求的理念 尊重人性的生产方式尊重人性的生产方式 最大限度地适应市场变化（柔性生产作业管理）最大限度地适应市场变化（柔性生产作业管理）
