生产线平衡分析与改善方案.ppt
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- 生产线 平衡 分析 改善 方案
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1、IE工业工程工业工程 -生产线平衡生产线平衡2022-12-82课课 程程 内内 容容生产线平衡生产线平衡一、生产线平衡的概述一、生产线平衡的概述二、流水生产线概述二、流水生产线概述三、生产线平衡的设计三、生产线平衡的设计四、生产线平衡的方法及改善原则四、生产线平衡的方法及改善原则5、案例分析、案例分析2022-12-83一、生产线平衡的概述一、生产线平衡的概述1.1.概概念念 生产线平衡即对生产的全部工序进行平均化,调整作业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
2、业标准化中最重要的方法,是通过平衡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,从而达到生产线使现场真正实施生产同步化,从而达到“一个流一个流”的的理想。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体效率之间的关系 2022-12-84一、生产线平衡的概述一、生产线平衡的概述2.2.目的目的通过平衡生产线可以达到以下几个目的:通过平衡生产线可以达到以下几个目的:加快产品流动加快产品流动,减少生产周期。减少生产周期。消除工程瓶颈消除工程瓶颈,提高作业效率提高作业效率,稳定产品质量稳定产
3、品质量,优化作业流优化作业流程程,减少单件产品的工时消耗,降低成本(等同提高人均产减少单件产品的工时消耗,降低成本(等同提高人均产量)。量)。减少工序在制品,真正实现减少工序在制品,真正实现“一个流一个流”。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。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。合素质。2022-1
4、2-85一、生产线平衡的概述一、生产线平衡的概述3.生产线平衡表示法生产线平衡表示法 一般使用生产流动平衡表来表示一般使用生产流动平衡表来表示,纵轴表示时间纵轴表示时间,横向则依横向则依工程顺序表示工程顺序表示,并划出其标准时间并划出其标准时间,注注:划法可使用曲线图或柱状图划法可使用曲线图或柱状图4.平衡图的应用方法平衡图的应用方法1.将确的定各工程顺序将确的定各工程顺序(作业单位作业单位),填入生产流动平衡表内填入生产流动平衡表内.2.测算各工序实际作业时间以测算各工序实际作业时间以DM或分或秒或分或秒为单位记入平为单位记入平衡表内衡表内.注注:1DM=0.01分分=0.6秒秒 DM(De
5、cimal Minute)2022-12-86二、流水生产线概述二、流水生产线概述 流水生产是在流水生产是在“分工分工”和和“作业标准化作业标准化”的原理的原理上发上发 展起来的展起来的 流水生产方式的诞生流水生产方式的诞生 必须依赖加工技术的支撑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基本概念 流水生产的原理流水生产的原理2022-12-87二、流水生产线概述二、流水生产线概述 流水生产的特点流水生产的特点 工作的专业化程度高工作的专业化程度高 生产按节拍进行生产按节拍进行 工艺过程是封闭的工艺过程是封闭的 生产对象
6、在工序间作单向移动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工作地之间有传送装置连结1、流水生产的基本概念流水生产的基本概念2022-12-88二、流水生产线概述二、流水生产线概述 组织流水生产的条件组织流水生产的条件 产量要足够大,单位产品的劳动量也比较大产量要足够大,单位产品的劳动量也比较大 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产品结构和制造工
7、艺相对稳定 必要的场地等必要的场地等1、流水生产的基本概念流水生产的基本概念2022-12-89二、流水生产线概述二、流水生产线概述 流水线生产的分类流水线生产的分类单人单产品式单人单产品式单产品固定式单产品固定式多产品固定式多产品固定式自由流水式自由流水式连续传动流水式连续传动流水式 间歇传动流水式间歇传动流水式分组式分组式1、流水生产的基本概念流水生产的基本概念2022-12-810三、流水生产线平衡的设计方法三、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完成基
8、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确定流水生产线的循环时间(节拍节拍)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1、流水生产线平衡设计应解决的若干基本问题流水生产线平衡设计应解决的若干基本问题2022-12-811三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法 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2、流水线平衡设计的准备工作流水线平衡设计的准备工
9、作 2022-12-812三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法 确定流水生产的节拍确定流水生产的节拍当流水线的运输批量等于当流水线的运输批量等于1的情况下,节拍按下式计算:的情况下,节拍按下式计算:式中式中 C流水线节拍;流水线节拍;Fe计划期有效工作时间;计划期有效工作时间;N计划期应完成的产量。计划期应完成的产量。3、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法NFCe2022-12-813三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法若按批运输时,则流水线节拍为若按批运输时,则流水线节拍为式中式中 Q运输批量。运输批量。确定流水生产的节拍确定流水生产的节拍3、单
10、品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 1 1 2 2 5 10 10 5.010 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 1.010 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流水线运输批量参考值CQC批CQC批2022-12-814三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法 案例:生产线平衡分析案例案例:生产线平衡分析案例(直流式流程序为例直流式流程序为例)设某一产品从原料到成品,需经过设某一产品从原料到成品
11、,需经过A、B、C、D四个工序,其基本标四个工序,其基本标准工时(秒准工时(秒/个)及相关生产效率、良率、投入机台个)及相关生产效率、良率、投入机台/人员数分别见表人员数分别见表1-1:可以求各工序每小时产量为:可以求各工序每小时产量为:A工序每小时产量工序每小时产量=(3600秒秒6.90)90%95%1=470.87个个B工序每小时产量工序每小时产量=(3600秒秒5.1)80%99.5%1=470.87个个C工序每小时产量工序每小时产量=(3600秒秒34.40)100%99.9%2=209.09个个D工序每小时产量工序每小时产量=(3600秒秒30.40)100%99.5%2=238.
12、8个个。3、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 2022-12-815三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法 案例:生产线平衡分析案例案例:生产线平衡分析案例3、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 2022-12-816三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法 案例:生产线平衡分析案例案例:生产线平衡分析案例n由表一可知由表一可知A、B、C、D四个工序每小时产量处于不平衡的状态,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整体生产线的产量受限于C工序,每小时只能产出工序,每小时只能产出209.09个,其个,其他的工序的产出高于他的工序
13、的产出高于209.09个,只会堆积在生产线上而造成半成个,只会堆积在生产线上而造成半成品库存积压,而品库存积压,而D工序更将因为工序更将因为C工序的产量,而形成时间的等工序的产量,而形成时间的等候。候。n比较比较B、C两个工作站,将可发现两个工作站,将可发现B工作站的产能为工作站的产能为C工作站的工作站的2.69倍,倍,B、C两个工作站将积压大量的半成品。若以传统追求各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,工作站提升效率的方式进行管理,B工作站的效率提升,只会恶工作站的效率提升,只会恶化化B、C站的半成品积压的浪费,而无助于整体产量的提高(假站的半成品积压的
14、浪费,而无助于整体产量的提高(假设设B工作站经训练生产效率达工作站经训练生产效率达100%,则,则B工作站每小时产量将达工作站每小时产量将达702.35个,产量为个,产量为C工作站的工作站的3.36倍)。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)的多少来衡量少来衡量 3、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 2022-12-817三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法木桶理论与项链理论木桶
15、理论与项链理论3M(浪费、负荷过重、不平衡)(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。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不平衡:导致浪费和负荷过重等.3、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 2022-12-818三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法平
16、衡图分析平衡图分析 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,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。运用平衡图主要对产品于各工序加工所需时间进行分析。案例案例2-1 平衡图分析案例平衡图分析案例 假设某一产品需经四道加工工序假设某一产品需经四道加工工序A、B、C、D,其,其加工所需时间(标准工时)分别见表加工所需时间(标准工时)分别见表2-1所
17、列工序产量表。所列工序产量表。3、单品种流水线平衡方法单品种流水线平衡方法 2022-12-819三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法平衡图分析平衡图分析 2022-12-820三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法平衡图分析平衡图分析-改善案例改善案例:2022-12-821三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法生产线生产线平衡率的计算平衡率的计算: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。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,必须先设定计算在
18、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。如案例的时间基准,即生产周期。如案例2-1,可以发现决定生,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),也就是说也就是说Pitch Time(节拍时间节拍时间)等于周等于周期时间期时间(Ct)(注:在完成各工序后,每隔(注:在完成各工序后,每隔Pitch Time完完成一个或批产品)成一个或批产品)n另外一种计算方法同样可以得到另外一种计算方法同样可以得到Cycle Time,即由以每,即由以每小时平均成品产量,求得一个产品的小时平均成品产量
19、,求得一个产品的Ct2022-12-822三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法生产线生产线平衡率的计算平衡率的计算:nCt=瓶颈工序单位产品产出时间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的平衡率计算公式如下:生产线平衡率生产线平衡率=实际作业所需时间总和实际作业所需时间总和作业时间总和作业时间总和=Ti(CtN)Ti各作业资源加工时间各作业资源加工时间N作业资源数总和作业资源数总和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(作色部分的面积(加工时间)除以平衡
20、图的全部面积(作业时间总和)业时间总和)2022-12-823三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法生产线生产线平衡率的计算平衡率的计算:以案例以案例2-2进行计算,对进行计算,对C工序增加作业资源数作为改善,将有助于生工序增加作业资源数作为改善,将有助于生产平衡率由产平衡率由64.17%提高至提高至77%,产能从,产能从30分钟生产一个成品,提高分钟生产一个成品,提高到到20分钟生产一个产品,产能提高分钟生产一个产品,产能提高50%2022-12-824三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法生产线生产线平衡率的计算平衡率的计算:若对若对C工序进行动作分析研
21、究,将部分工作分配给闲置的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,两工序,则将有助于一产平衡率由则将有助于一产平衡率由64.17%提高至提高至96.25%。产能比。产能比30分钟生产一分钟生产一个成品,提高到个成品,提高到20分钟生产一个成品,产能提高分钟生产一个成品,产能提高50%.2022-12-825三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法生产线生产线平衡率的计算平衡率的计算:若评估上述两方案,对瓶颈工序若评估上述两方案,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衡改善方案较增加作业资源的
22、生产线平衡改善方案的效果为佳(无须增加一个工位)佳(无须增加一个工位)2022-12-826三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法生产线生产线平衡损失率的计算平衡损失率的计算:生产线平衡损失率计算公式如下:生产线平衡损失率计算公式如下:平衡损失率平衡损失率=(非加工时间总和)(非加工时间总和)作业时间总和作业时间总和=LTi (生产节拍(生产节拍N)=1-生产线平衡率生产线平衡率LTi-各作业资源非加工时间;各作业资源非加工时间;N作业资源数总和作业资源数总和。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
23、面积(非加工时间)除以平衡图的全部面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)积(作业时间总和)2022-12-827三、流水生产线平衡的设计方法三、流水生产线平衡的设计方法生产线生产线平衡损失率的计算平衡损失率的计算:2022-12-828四、生产线平衡的改善方法与原则四、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。实施时可采用序的作业内容,使各工序作业时间达到平衡。实施时可采用以下方法以下方法:对瓶颈工序进行作业改善。作业改善的方法
24、包括对于良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(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。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。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;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,在作业合并相关工序,
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