研究生生产管理第八章大量生产.ppt
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大量流水生产的计划、组织和控制,8.1流水线的特征和分类,流水生产的基本特征流水生产是指劳动对象按照一定的工艺路线顺序地通过各个工作地,并按照一定的生产速度(节拍)完成工艺作业的连续重复生产的一种生产组织形式。
流水生产的特征工作地专业化程度高,在流水线上固定地生产一种或几种制品,在每个工作地上固定完成一道或几道工序。
生产具有明显的节奏性,即按照节拍进行生产。
所谓节拍,是指流水线上出产相邻两件制品的时间间隔。
流水线上各工序之间的生产能力是平衡的,成比例的,即各道工序的工作地(设备)数量与该工序单件作业时间的比值相一致。
这是为保证生产过程的比例性和平行性的要求所决定的。
设流水线上各道工序的工作地(设备)数分别为s1,s2,sm,各道工序的单件作业时间分别为t1,t2,tm,流水线节拍为r,为使流水线各工序之间的生产能力保持平衡,必须,工艺过程是封闭的,并且工作地(设备)按照工艺顺序成链状排列,劳动对象在工序之间作单向移动。
配备了生产该劳动对象所需要的全部或大部分设备和工种的工人。
这就是说流水生产具有封闭性和顺序性。
劳动对象如同流水般地从一个工序转到下一个工序,消除或最大限度地减少了劳动对象的耽搁时间和机器设备加工的间断时间。
生产过程具有高度的连续性。
将一定的设备、工具、传送装置和人员按照上述特征组织起来的生产线称为流水线。
如果工作地(设备)是按工艺过程顺序排列,但未满足或未完全满足上述特征要求的,就只能称为生产线或作业线。
利用和发挥流水线的优势仍然是改善生产线的努力方向。
组织流水生产的条件:
-具有长期的、大量的需求,且产品品种稳定-产品结构和工艺稳定,具有良好的工艺结构性(产品的结构便于工艺制造,有利于采用经济、有效地加工方法)-原材料必须标准化,并能保质保量按时供应-机器设备必须经常处于完好状态,有严格的设备维修制度-具有完善的质量保证体系,8.2单一对象流水线的组织设计,流水线的设计包括技术设计和组织设计。
技术设计是流水线“硬件”方面的设计,包括工艺路线、工艺规程的制定,专用设备的设计,设备改装设计,专用工装设计,运输传送装置的设计,信号装置的设计等。
组织设计是流水线“软件”方面的设计,包括流水线的节拍或生产速度的确定,设备需要量和负荷的计算,工序同期化设计,工人配备,运输方式设计,设备平面布置设计,流水线工作制度和标准计划图表的设计等等,是进行技术设计的根据和前提。
单一对象流水线组织设计的内容和方法,1.确定流水线的节拍流水线的节拍就是顺序出产两件相同制品之间的时间间隔。
节拍表明流水线生产速度的快慢和生产效率的高低,是流水线最重要的参数。
流水线的组织设计一般从确定节拍开始。
节拍有平均节拍(计划节拍)和工作节拍之分。
平均节拍是由生产任务决定的,即为完成计划期所规定的生产任务数量,流水线应具有的生产速度。
它是流水线组织设计的主要依据。
r流水线的平均节拍(分/件)Fe计划期有效工作时间(分)N计划期产品产量(件)Fo计划期制度工作时间(分)k时间有效利用系数,一般取0.9-0.96Nplan计划产量(件)预计废品率,例生产计划规定某产品年产量为10000台,其中A零件台用量2件,计划外销A零件1000件,预计废品率为2%。
日工作15.5小时,时间利用系数取0.95。
则生产A零件的流水线的平均节拍,如果计算出来的节拍值很小,同时制品的体积、重量也很小不便按件运输时,则需要成批运输。
这时,顺序出产同样两批制品之间的时间间隔称为节奏,它等于节拍与运输批量的乘积。
rg=rn,流水线采用按批运送制品时,应正确规定运送批量。
批量的确定,既要考虑运输成本,还要考虑在制品占用情况。
流水线运输批量的参考值,2.确定各工序所需的工作地(设备)数为了使制品在流水线各工序间平行移动,必须使制品在各工序上的加工时间相等或成整倍数,或者说,使制品在各工序上的加工时间等于节拍或与节拍成整数倍关系。
说明第i工序用a台设备才能在平均节拍时间内完成一件制品的一道工序工作量,即在r时间内第i工序出产一件制品。
则有两种情况:
显然是最理想的,可以组织连续流水线;则设备有停歇,负荷不充足,只能组织间断流水线。
rHi称为第i工序的工作节拍,也就是实际出产产品的节拍。
为了组织连续流水线,必须使rHi=r或尽可能地接近,也就是使工作节拍尽可能接近平均节拍。
它们相差越大,损失越大。
3.工序同期化为了使rHi=r或尽可能地接近,也就是使工作节拍尽可能接近平均节拍,就必须进行工序同期化。
所谓工序同期化,就是通过技术组织措施来调整流水线各工序的时间定额,使它们尽可能等于流水线的平均节拍或与其成整数倍关系.,工序同期化实际上就是流水线工序间的同步化,它是组织流水线的必要条件。
工序同期化一般分两步进行。
首先是粗略同期化,主要是找出影响工序同期化的关键,问题解决这些关键问题,使各工序的工作节拍与流水线的平均节拍之比,基本上达到0.85-1.05的范围内。
然后是精确同期化,使工作节拍与平均节拍尽可能接近。
可以采取一些技术组织措施来解决,也可以在流水线的调整过程中进行。
工序同期化的技术组织措施,在关键工序上采用高效率的设备或改装原设备以提高效率;采用高效率的工艺装备,减少安装时间和更换刀具的时间;改进工作地布置及工人操作方法,减少辅助时间消耗;改进加工方法,减少机动时间,如改变切削用量等;,合理配备工人,提高工人操作的熟练程度和工作效率;在无法达到同期化的某些工序之间建立在制品储备;改变零件的结构;对于装配作业,最主要的方法:
通过对工序的分解与合并来达到工序同期化。
装配线平衡技术:
工序的分解与合并,装配线平衡就是在已知节拍和装配线各个作业元素及其相互关系的情况下(具体平衡时作为两个约束条件),确定完成装配作业的最少工作地数及每个工作地应完成的作业元素,使得各工作地负荷均衡,时间损失率最小。
解决这样问题的方法很多,如简单装配作业的直接观察法、分支定界法(列举消去法)、启发式方法、位置加权法等。
例:
假设某流水线的节拍为8分钟,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所示。
为合理地利用人力,组织工序同期化,求得流水线平衡。
1,3,10,12,9,4,7,6,2,13,11,8,5,2,5,8,2,2,3,2,4,1,3,3,2,7,解
(1)计算流水线上需要的最少工作地数T单位产品总装配时间r流水线节拍高斯符号,即表示取大于或等于其内数值的最小整数,
(2)按同期化的要求,将各工序分配到工作地,所谓同期化的要求,是指:
保证各工序之间的先后顺序关系每个工作地分配到的工序作业时间之和不能大于节拍各工作地的单件作业时间应尽量等于或接近节拍,应使工作地的数目最少具体方法为分支定界法(列举消去法),(3)计算流水线的负荷系数一般机器工作流水线的负荷系数不应低于0.75,以手工为主的装配流水线的负荷系数应在0.85-0.90。
流水线的时间损失和时间损失系数,(4)配备工人在以手工劳动和使用手工工具为主的流水线上Pi第i道工序工人需用量Sei第i道工序设备采用量Wi每一工作地同时工作人数g每日工作班次m流水线上工序数,在以设备加工为主的流水线上b后备人员百分比(考虑缺勤等因素)fi第i工序每个工人的设备看管台数,(5)流水线运输装置的选择流水线采用的节拍性质主要取决于流水线的连续程度,流水线的运输方式取决于流水线的节拍和加工对象的特征。
对于连续流水线,如果工序同期化程度高,工艺性良好,制品的重量、精度和其他技术条件允许,就应当采用强制节拍;如果有困难,就采用自由节拍。
对于间断流水线,采用自由节拍或粗略节拍。
强制节拍流水线的出产节拍是用机械化的运输装置来保证的。
自由节拍流水线的出产节拍主要是通过工人的熟练操作并借助运输装置来实现。
粗略节拍流水线因其工序同期化程度很低,一般不采用机械化的运输装置。
流水线可采用的运输装置类型很多,典型的是带式运输装置,此外还有吊运式装置、旋转工作台、重力滑道、专用小车等。
在强制节拍流水线上,为了保证严格的出产速度,可采用三种类型的传送带,即分配式传送带、连续式工作传送带和间歇式(脉动式)工作传送带。
分配式传送带用于工序之间传送加工对象,允许各工序的工时有很少的波动,用保险在制品保证强制节拍,适用于产量较大的小型产品的生产。
连续式工作传送带,严格按节拍速度运动,产品一般都装在传送带上加工或装配,用于产量较大的大型产品的装配。
间歇式(脉动式)工作传送带,也是严格按节拍速度运动,产品一般都装在传送带上加工或装配,适用于工序时间较长,产量不太大,精度较高的产品的加工或装配。
在自由节拍流水线上,一般采用连续式运输带、滚道(辊道)、滑道、运输箱、平板运输车等。
这些运输装置的共同特点是允许工序间储存一定数量的在制品,用于调节节拍的摆动。
粗略节拍流水线,一般采用滑道、各种吊车、手推车等传送带是流水线比较普遍选用的一种运输,装置。
制件放在传送带上,通常互相保持相等的距离。
正确地确定传送带的速度和传送带的大小是非常重要的。
工作式传送带,工人和传送带一起沿着自己的工作站范围长度移动,当作业结束后回到起始的地方,然后再登上传送带,开始下一个制品的加工装配。
在工作式传送带上,工人必须在规定的定额时间内,或者说在他自己的工序工作范围的界限内,完成自己的工序作业,这时,工作式连续传送带的速度为合理速度一般为0.3-0.8米/分,如果节拍要求传送带速度很慢(小于0.2米/分),则最好用脉动式传送带。
脉动式传送带是每隔一个节拍(节奏)往前移动一次,每次移动的距离等于传送带上两件制品间的中心距离。
工作式传送带的工作长度Lr工作站后备长度,Lo传送带分区单位长度,即制品之间的距离,分配式传送带,工人固定在工作地上完成作业,传送带起运送制品的作用。
传送带的速度是传送带在一个节拍内所经过的路程,等于分区单位长度(传送带的跨距Lo),合理的速度值范围是2-2.5米/分。
分配式传送带的长度,(6)流水线的平面布置流水线平面布置的形状,一般有直线形、直角形、开口形、山字型、环形和蛇形。
排列工作地时,又有单列式与双列式之分。
单列式是将工作地布置在传送带的一侧,双列式是将工作地布置在传送带的两侧。
(7)流水线标准计划指示图表的编制流水线标准计划指示图表反映流水生产的各项期量标准,是编制作业计划的重要依据。
(8)流水线的经济效果评价,8.3多对象流水线的组织设计8.3.1可变流水线的组织设计1.可变流水线的特征加工的对象是若干种,各加工对象在结构和工艺上是相似的;每个加工对象在流水线上是成批轮番地进行生产;,流水线更换加工对象时,设备和工装要做相应的调整;每种加工对象在流水线所有工序上的负荷比大致相同。
就计划期而言,可变流水线的加工对象有若干种;但在计划期的各段时间内,流水线如同单一对象流水线一样地工作。
2.可变流水线组织设计步骤
(1)确定流水线的节拍在可变流水线上,每种制品都按自己的节拍进行生产,在同一条流水线上出产各种制品的节拍是可以不相等的。
一般有两种计算方法。
代表制品法。
它是将各种制品的产量按劳动量的比例关系折合成某一代表制品的产量,然后以此来确定平均节拍。
设可变流水线加工A、B、C三种零件,其计划年产量分别为NA、NB、NC,在流水线上加工各种零件的单件时间定额分别为TA、TB和TC。
首先选择代表零件。
假设A零件为代表制品,则计划期流水线加工零件的总产量为,例:
设可变流水线上生产A、B、C三种产品,其计划月产量分别为2000,1875和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和28分,流水线按两班制工作,每月有效工作时间为24000分。
现选择A为代表制品。
加工劳动量比重法。
按各种产品在流水线上加工总劳动量中所占比重分配有效工作时间,然后据以计算各种产品的节拍。
上例中,三种零件加工劳动量在总劳动量中所占比重分别为aA、aB、aC,三种零件的节拍计算公式,
(2)工序同期化和各工序设备需要量的计算,对可变流水线的同期化,不仅要求通过技术组织措施使每一零件在各工序上的作业时间与节拍相等或成整数倍比关系,而且要求使各零件在每一工序上的作业时间之比与各零件的劳动量(总作业时间)之比相等或接近相等,即,设备需要量A零件在工序上的设备需要量B零件在工序上的设备需要量C零件在工序上的设备需要量依次类推,一般地,理想的情况是达到这样的状况需要经过工序同期化,最后确定各工序的设备采用数为(为高斯符号),当各工序的设备数量确定之后,就可以计算各工序和整个流水线的设备负荷系数。
各工序和整个流水线的设备负荷系数,设备数量确定之后,就可以计算和配备工人,确定流水线节拍的性质,选择运输装置和运输方式,进行流水线平面布置,编制可变流水线标准计划指示图表。
由于各种加工对象在计划期内是成批轮番生产的,所以有一个划分批次、确定批量的问题,具体同单一对象流水线。
8.3.2混合流水线的组织设计,混合流水线的特点是生产的品种相间性投产,均匀混合流送。
产品的品种虽然不同,但它们在结构上必须是相似的,工艺、尺寸也必须是相近的。
1.确定混合流水线的节拍,设计划期有效工作时间为F,第i种产品的计划期产量为Ni,产品品种数为n,则,例:
某混合流水线上有A、B、C三种产品,平均日产量分别为40,10和30,一个工作日一班,不考虑停工时间,求该混合流水线的节拍。
2.编制混合流水线上每种制品作业顺序图,如果将工艺过程分解为K个作业元素,则该制品的总作业时间3.计算混合流水线最小工作地数(工序数),14,14,24,14,35,64,71,53,6,71,84,93,5,6,7,102,112,43,5,125,135,143,143,163,154,143,174,174,174,185,185,185,A,B,C,4.编制混合流水线上各种产品的综合作业顺序图,14,24,35,43,53,64,125,174,143,154,163,185,135,71,84,93,102,112,5.计算综合作业顺序图中各作业元素在计划期内所分担的作业量有了各种产品的综合作业顺序图,就可以进行工序同期化工作。
对于混合流水线来说,工序同期化就是把各作业元素合并成工序。
它的特点是以计划期为时间单位平衡各道工序所应完成,的作业量,而不是以流水线的节拍为单位来平衡。
工序同期化实际上是在流水线各道工序生产能力平衡基础上进行的,通过生产能力的平衡,既要达到线内各道工序时间与节拍保持一致,又要使各工序的负荷尽量高,以达到最小的工作地数。
在进行混合流水线工序同期化之前,要将综合作业顺序图中各作业元素标准作业时间换算成各作业元素为完成计划期各产品产量所需的作业量,并用作业元素计划期作业量来平衡线内各工序的能力。
对于品种i的作业元素k,在计划期内应完成的作业量为iNi品种i的计划期产量i品种选择符号,作业元素k为品种i的元素时,取i=1,否则取i=0。
14,24,35,43,53,64,125,174,143,154,163,185,135,71,84,93,102,112,6.编排产品投入顺序投产顺序的编排方法通常有生产比倒数法和逻辑顺序法。
(1)生产比倒数法产品在混合流水线上的流送顺序是有规律的,通常几种产品的产量是由几个循环来完成的。
每一循环的产品投入顺序称为一个连锁,而投入顺序就是指一个连锁中产品投入生产的先后顺序。
生产比倒数法是以考虑产量大小为出发点来进行的。
其步骤:
计算各种产品的生产比例如例中XA:
XB:
XC=4:
1:
3连锁产量之和为8,说明一个循环产量为8,其中包括4个A产品,1个B产品,3个C产品。
计算生产比倒数品种的选定在所有投入品种中选出生产比倒数最小的,作为第一投入品种;如果有几个产品生产比倒数都等于最小值,则选最后出现最小值的产品。
更新m值在已经选定产品的生产比倒数上,再加上该产品的生产比倒数。
选定产品在更新值的基础上,按上述方法选择出第二次投入的产品。
如此继续下去,直到将一个连锁的产品全部安排完毕。
生产比倒数法计算过程,生产比倒数法计算过程,一个连锁的生产周期Nii产品的计划产量r混合流水线节拍m最大公约数本例中,连锁的周期是(40+10+30)*6/10=48,即每日进行480/48=10次循环,就可以完成全部任务(40台A产品、10台B产品、30台C产品)
(2)逻辑顺序法进行基本逻辑分析XA:
XB:
XC=4:
1:
3一个连锁总产量是4+1+3=8编制逻辑顺序安排表,逻辑顺序安排表,表中第二栏、第三栏和第四栏各有四个数字,第一个数字为原比值乘以选取次数,第二个数字为该产品已被选取的次数,第三个数字为循环流程总产量乘以被选取的次数,第四个数字为第一个数字与第三个数字之差,根据第四个数字的大小来决定投产对象。
8,.,4,大量生产作业计划的编制,8.4.1生产作业计划与期量标准,生产作业计划是生产计划的继续,是生产计划的具体执行计划。
它所要解决的任务是把生产计划进一步具体化,把生产计划中安排的生产任务,按照旬、周、日、轮班以至小时,具体、合理地分配到车间、工段、班组以至工作地,从而保证生产计划按品种、按质量、按数量和按期限全面完成。
期量标准,编制生产作业计划时,在数量上和期限上都要依据一些标准,这些标准称为“期量标准”。
期量标准是否先进合理,是否切合实际,对于编制出来的生产作业计划的质量好坏关系极大。
不同生产类型的企业,期量标准是不同的。
大量生产的期量标准主要有:
节拍、流水线标准工作指示图表、在制品占用量定额。
8.4.2大量生产期量标准的制定,1.流水线标准工作指示图表也称为流水线标准计划,可以作为流水线的生产作业计划。
(1)连续流水线的标准工作指示图表由于连续流水线上各工序基本上是同期化的,每个工作地的工作制度基本上是一致,的,通常只规定整个流水线标准工作制度即可。
流水线工作时间内的间断休息时间,是根据工作紧张程度确定的。
(2)间断流水线标准工作指示图表,间断流水线的各个工序生产率不一致,同期化程度不高,需要分工序规定每一个工作班工作的时间程序。
确定看管周期。
看管周期即生产间隔期。
为了使间断流水线有节奏地工作,这需要平衡流水线上各工序的生产率。
通常的做法是预先规定一段时间,在这段时间内每道工序生产相同数量的制品,这段时间叫做间断流水线的看管周期。
其不能小于节拍,一般取一个班、半个班或四分之一个班。
工作地计划工作时间=看管周期*工作地负荷系数工作地看管周期产量=工作地计划工作时间/工序单件时间,间断流水线标准工作指示图表,2.在制品占用量定额在制品是指从原材料开始加工到成品合格入库为止,处于生产过程尚未完工的所有毛坯、零件、部件和产品的总称。
在制品占用量定额是指在必要的时间、地点和具体的技术组织条件下,保证生产有节奏进行和均衡生产所必需的在制品数量。
在制品占用量,也称为在制品储备量。
在大量生产中,一定的在制品占用量是保证生产过程连续进行的必要条件。
在制品太少,生产不能连续进行;在制品过多,流动资金占用增加,还会影响产品质量,使工作场地拥挤堵塞等等。
因此,应该合理地确定在制品占用量定额,使在制品占用尽可能地减少。
在制品占用,按存放地点可分为车间(流水线)内部占用和车间(流水线)之间占用;按性质和用途分为车间内的工艺占用量、运输占用量、流动占用量、保险占用量和车间间的运输占用量、库存流动占用量和库存保险占用量。
在制品占用量,车间间在制品占用量,车间内在制品占用量,在制品占用量,流水线内各工作地上正在加工、装配、检验的在制品数量。
它取决于流水线内工序的数目、每道工序工作地的数目,以及每个工作地同时加工的在制品数量。
它是流水线必需有的在制品数量。
流水线内运输装置上和车间间的被运送的在制品数量。
它取决于运输方式、运输批量、运输间隔期、零件重量和体积、存放地点等。
运输占用量可以通过技术组织措施加以减少。
流水线上相邻两个工序间或流水线间由于生产率不平衡以及工作制度(工作班次和起止时间)不同而形成的在制品占用量。
为整个流水线设置的保险储备量通常置于流水线末端,预防因发生废品或工作地故障而造成零件供应中断。
为各工作地专用而设置的保险储备量,是弥补某一工序工作效率与规定的平均节拍发生失衡、或发生废品、设备故障等。
运输占用量,流动占用量,保险占用量,工艺占用量,
(1)工艺占用量S某工序工作地数目q某工序同时加工的在制品数量m流水线内工序数目,
(2)运输占用量n运输批量L运输装置长度I两批零件在运输带上相隔距离N昼夜产量M零件发送间隔期,(3)流动占用量工序间流动占用量,相当于在同一段工作时间内,前后两道工序生产数量的差额。
这一差额有规律地变化着。
当计算结果为(+)时,说明前工序的生产率大于后工序,逐渐开始积存了一定数量的在制品,在同一工作时间终了时,积存的在制品达到最大值;当计算结果为(-)时,说明前工序的生产率小于后工序,如果没有储备一定数量的在制品,后工序就会停工待料,因此为使得后工序连续生产,在同一工作时间未开始时,前工序应为后工序准备的在制品数量。
Ts上下工序同时工作时间Su紧前工序工作地数Sl紧后工序工作地数tu紧前工序单件时间tl紧前工序单件时间,流水线在制品周转储备量形成与消耗示意图,(4)保险占用量为整个流水线设置的保险占用量为某工序专用的保险占用量对于连续流水线,不包括流动占用量Zin=Z1+Z2+Z4对于间断流水线,不包括运输占用量Zin=Z1+Z3+Z4,(5)库存流动占用量当前后流水线生产率不相等时,可参考Z3的分析计算方法来确定。
当前后流水线生产率和班次都不相同时,库存流动占用量=生产率低的流水线每轮班产量(生产率低的流水线的工作班次-生产率高的流水线的工作班次),8.4.3大量生产作业计划编制方法:
在制品定额法,在大量生产条件下,各个车间分工及相互关系稳定,彼此之间的联系主要表现在提供一种或少数几种在制品上。
只要前车间的在制品能够保证后车间加工的需要以及车间之间库存半成品变化的需要,就可以是生产协调、均衡地进行。
因此,大量生产条件下的生产作业计划的编制主要着眼于解决各车间生产数量上的衔接问题。
运用预先制定好的在制品定额,按照反工艺顺序的连续计算方法,确定各个车间的投入和出产数量,进而确定各个车间的生产任务。
这种编制生产作业计划的方法就叫做在制品定额法。
在制品定额法的原理,各个生产环节均制定了在制品定额;反工艺顺序,先确定最后车间的出产量,即由市场需求所决定的企业任务;按照“产品树”确定零件需要量;需求量决定出产量,出产量决定投入量;本车间出产量=后续车间投入量+半成品外销量+(车间之间库存在制品定额期初预计实有库存结存量)本车间投入量=本车间出产量+本车间可能发生的废品及损耗量+(本车间在制品定额本车间期初在制品预计结存量),用在制品定额法编制大量生产作业计划
(1),用在制品定额法编制大量生产作业计划(续),PB模板组:
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