物流工程（第5版） 課件 6設(shè)施布置與設(shè)計(jì)

1第6章設(shè)施布置與設(shè)計(jì)

FacilityLayoutDesign2引導(dǎo)案例日本愛(ài)新精機(jī)安城工廠生產(chǎn)床墊、工業(yè)用縫紉機(jī)、氣體加溫泵及冷氣機(jī)。床墊生產(chǎn)空間緊湊，并不比一所中學(xué)的籃球館來(lái)得大，但卻有7條單元生產(chǎn)線，每天生產(chǎn)750張不同顏色、樣式和大小的床墊。除了床褥機(jī)器外，每一條生產(chǎn)線所使用的機(jī)器，都是依照工藝流程順序排列，主要的機(jī)器設(shè)備有彈簧圈成形機(jī)、彈簧圈、裝配機(jī)、多針頭床褥機(jī)、切割機(jī)、凸緣縫紉機(jī)、床墊機(jī)、邊緣縫紉機(jī)、貼邊緣機(jī)和包裝機(jī)。每部機(jī)器都與下一流程的機(jī)器銜接起來(lái)，不容許多余的空間放置半成品。每條生產(chǎn)線都采用“一個(gè)流”生產(chǎn)，工作時(shí)允許一件產(chǎn)品在流動(dòng)。床褥機(jī)每一次僅制作一個(gè)床墊的布料。每一工件在工作站間移動(dòng)時(shí)，順便就完成加工動(dòng)作，在編織機(jī)開(kāi)始編織床罩20分鐘后，床墊就已做好，準(zhǔn)備出貨至日本2000家家具倉(cāng)庫(kù)的客戶手中，以服務(wù)該公司的經(jīng)銷商。對(duì)于大眾化的床墊，則在每一條生產(chǎn)線的終端地點(diǎn)，有一小間儲(chǔ)藏室保存3~40件的標(biāo)準(zhǔn)床墊成品(其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)存數(shù)量依據(jù)每日銷售量而定)。每一床墊都放置在某一指定位置，并貼上看板標(biāo)簽。每收到一件訂單時(shí)，就出貨一件，并將附在其上的看板取下，送回生產(chǎn)線的起點(diǎn)，當(dāng)做生產(chǎn)指示單。這樣的系統(tǒng)可以確保這些大眾化的床墊，僅保存最少必要的存量。對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的床墊，則不設(shè)立庫(kù)存，而是依據(jù)家具倉(cāng)庫(kù)所下的訂單，直接由生產(chǎn)線生產(chǎn)，直接出貨至家具商。這就是愛(ài)新精機(jī)的JIT生產(chǎn)方式和單元生產(chǎn)線。本章主要內(nèi)容

設(shè)施布置概述設(shè)施布置的內(nèi)容、設(shè)施布置的原則。

基本布置類型定位式布置、產(chǎn)品原則布置、工藝原則布置、成組單元布置。

流水線平衡與設(shè)計(jì)流水線相關(guān)概念、流水線平衡、流水線設(shè)計(jì)。

單元式布置精益生產(chǎn)與單元式布置、單元的形成、單元生產(chǎn)線的三種類型、單元生產(chǎn)線布置與設(shè)計(jì)。46.1設(shè)施布置概述設(shè)施布置與設(shè)計(jì)是決定企業(yè)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)效率重要的決策。設(shè)施布置設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)極為重要，據(jù)測(cè)算，物料搬運(yùn)和布置有關(guān)的成本占工廠生產(chǎn)總運(yùn)營(yíng)成本20~50%。采用有效的布置方法，可以使這些成本降低30%，甚至更多。生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)施布置要解決的主要問(wèn)題是：是根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和生產(chǎn)綱領(lǐng)，在已確定的空間場(chǎng)所內(nèi)，按照從原材料的接收、零件和產(chǎn)品的制造，到成品的包裝、發(fā)運(yùn)的全過(guò)程，將人員、設(shè)備、物料所需要的空間做最適當(dāng)?shù)姆峙浜妥钣行У慕M合，以便獲得最大的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。不僅有形的生產(chǎn)和服務(wù)設(shè)施會(huì)碰到布置和重新布置的問(wèn)題，即使是非物質(zhì)生產(chǎn)的服務(wù)系統(tǒng)，如商店、賓館、餐館也同樣面臨此問(wèn)題。56.1.1設(shè)施布置的內(nèi)容在進(jìn)行設(shè)施布置決策要考慮的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：物流和物料搬運(yùn)設(shè)備。確定物流的重要性和形式，采用何種設(shè)備，是傳送帶、起重機(jī)、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)還是自動(dòng)小車來(lái)發(fā)送和存儲(chǔ)物料。并考慮物料在不同工作單元間移動(dòng)的成本。容量和空間要求。只有先確定了人員、機(jī)器和設(shè)備的要求后，才能進(jìn)行布置，為每一作業(yè)單位分配合理的空間，并考慮通道、洗手間、餐廳、樓梯等附屬設(shè)施的要求。環(huán)境和美學(xué)。布置決策也要求確定窗戶、分隔高度、室內(nèi)植物等環(huán)境因素，以降低噪音、改善空氣流通和提供隱密性等。信息流。通信交流對(duì)公司都是很重要的，布置必須方便交流，在辦公室布置中尤其重要。設(shè)施布置≈工廠設(shè)計(jì)≈工廠總體布置+車間布置。工廠總體布置設(shè)計(jì)生產(chǎn)車間、輔助生產(chǎn)車間、倉(cāng)庫(kù)、動(dòng)力站、辦公室、露天作業(yè)場(chǎng)地等各種作業(yè)單位和運(yùn)輸線路、管線、綠化和美化設(shè)施的相互位置物料的流向和流程、廠內(nèi)外運(yùn)輸?shù)穆?lián)接及運(yùn)輸方式。車間布置設(shè)計(jì)各生產(chǎn)工段（工作站）、輔助服務(wù)部門、儲(chǔ)存設(shè)施等作業(yè)單位及工作地、設(shè)備、通道、管線之間和相互位置物料搬運(yùn)的流程及運(yùn)輸方式。7“作業(yè)單位”

Activity

是指布置圖中各個(gè)不同的工作區(qū)或存在物，是設(shè)施的基本區(qū)劃。作業(yè)單位的最高層次是要設(shè)計(jì)的設(shè)施(Facility)，它包括一系列部門(Departments)，部門可以是車間或其他機(jī)構(gòu)。而部門由工作中心(WorkCenter)組成，若是工廠這些工作中心可以是工段或班組，如車床工段；也可以是柔性制造單元(FMS)。通常部門級(jí)的布置指的是塊狀布置圖(BlockLayout)，工作中心級(jí)的布置是詳細(xì)布置圖(DetailedLayout)。工作中心由工作站(Workstation)組成。工作站也稱工作地，是最小作業(yè)單位，它一般由一臺(tái)機(jī)器和/或一個(gè)作業(yè)人員組成。工作地布置是整個(gè)布置的基礎(chǔ)，工作站面積大小和形狀對(duì)上面幾個(gè)層次的布置影響很大，一般通過(guò)人機(jī)工程、工作測(cè)量和機(jī)器本身的尺寸和輸入輸出要求來(lái)確定工作地的面積和其他要求。9作業(yè)單位的層次設(shè)施部門部門部門部門工作中心工作中心工作中心工作地工作地工作地塊狀布置圖詳細(xì)布置圖工作地布置宏觀微觀工廠總平面布置圖車間布置圖設(shè)備布置圖宏觀--微觀的多次輪回106.1.2設(shè)施布置的原則設(shè)施布置的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的物流、信息流、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)能力、工藝過(guò)程、靈活性、效率、成本和安全等方面，并反映一個(gè)組織的工作質(zhì)量、顧客印象和企業(yè)形象等內(nèi)涵。設(shè)施布置工作不但在新設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)要做，在原有設(shè)施重新設(shè)計(jì)改造時(shí)也需要。企業(yè)經(jīng)營(yíng)總會(huì)面臨內(nèi)部條件和外部市場(chǎng)的各種變化，從而會(huì)出現(xiàn)當(dāng)初布置設(shè)計(jì)時(shí)考慮不到的問(wèn)題，都可能會(huì)要求重新布置生產(chǎn)或服務(wù)系統(tǒng)。11設(shè)施布置設(shè)計(jì)要考慮的基本原則：整體綜合原則。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將設(shè)施布置有影響的所有因素都考慮進(jìn)去，以達(dá)到優(yōu)化的方案。移動(dòng)距離最小原則。產(chǎn)品搬運(yùn)距離的大小，不僅反映搬運(yùn)費(fèi)用的高低，也反映物料流動(dòng)的通暢程度，因此，應(yīng)以搬運(yùn)距離最小原則選擇最佳方案。流動(dòng)性原則。良好的設(shè)施布置應(yīng)使在制品在生產(chǎn)過(guò)程中流動(dòng)順暢，消除無(wú)謂停滯，力求生產(chǎn)流程連續(xù)化?？臻g利用原則。無(wú)論是生產(chǎn)區(qū)域或儲(chǔ)存區(qū)域的空間安排，都應(yīng)力求充分有效地利用空間。柔性原則。在進(jìn)行廠房設(shè)施規(guī)劃布置前，應(yīng)考慮各種因素變化可能帶來(lái)的布置變更，以便于以后的擴(kuò)展和調(diào)整。安全原則。應(yīng)考慮使作業(yè)人員有安全感，方便、舒適。126.1.3流動(dòng)模式與空間需求在生產(chǎn)與物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，流動(dòng)模式和空間需求是兩項(xiàng)重要的前提。生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)施規(guī)劃要考慮產(chǎn)品、工藝和計(jì)劃，這些內(nèi)容基本確定后，機(jī)器設(shè)備、物料與人員就大致確定下來(lái)了，這時(shí)候就可以確定相應(yīng)的空間需求?？臻g需求是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，它與系統(tǒng)內(nèi)主要物料的流動(dòng)密切相關(guān)，在介紹生產(chǎn)與服務(wù)各種系統(tǒng)的布置之前，需要明確物料在系統(tǒng)內(nèi)的總體流動(dòng)方向與形式，這就是流動(dòng)模式。它不僅決定了布置的總體結(jié)構(gòu)，也與設(shè)施內(nèi)通道和進(jìn)出門的設(shè)置緊密相關(guān)。

131.流動(dòng)模式對(duì)物流系統(tǒng)及其子系統(tǒng)總體流動(dòng)狀況的分析就是要明確貨物或物料移動(dòng)總體的路線與環(huán)境，這中間關(guān)鍵的考慮因素是流動(dòng)模式（PatternsofFlow），稱之的物流動(dòng)線更形象。流動(dòng)模式可以分為水平和豎直的，多層設(shè)施布置時(shí)要考慮豎直模式，這在總平面布置中稱為豎向布置。但總的來(lái)說(shuō)，水平模式是最基本的。不論布置對(duì)象的大小是工廠級(jí)、車間級(jí)，還是工作單元級(jí)，也不論采用何種原則布置，都要考慮物料的流動(dòng)模式/動(dòng)線。1414基本流動(dòng)模式直線形是最簡(jiǎn)單的流動(dòng)模式，它將入口和出口分開(kāi)。L形適用于設(shè)施或建筑物不允許直線流動(dòng)的情形。U形最大的好處是收發(fā)口在同一位置，有利于物料搬運(yùn)，人員、搬運(yùn)設(shè)備和站臺(tái)都可以只建一個(gè)，形成既不占很大空間又具有高速度的生產(chǎn)線。環(huán)形流動(dòng)模式常見(jiàn)于由物料搬運(yùn)機(jī)器人服務(wù)的制造單元中S形則常用于工藝流程長(zhǎng)、運(yùn)送方便的流水裝配線布置，如小型發(fā)動(dòng)機(jī)裝配等。選擇流動(dòng)模式時(shí)主要考慮收發(fā)口、場(chǎng)地和建筑物的限制、生產(chǎn)流程和生產(chǎn)線的特點(diǎn)、通道和運(yùn)輸方式等。實(shí)際設(shè)施布置的流動(dòng)規(guī)劃常常是上述幾種模式的組合。如組合成分支和脊柱式，最適用于離散制造中部件和產(chǎn)品的裝配，分支為部件裝配，主干為總裝，兩邊對(duì)稱的分支就是脊柱式。好的設(shè)施布置要認(rèn)真進(jìn)行流動(dòng)規(guī)劃，使之合理有效。

15162.空間需求設(shè)施規(guī)劃作業(yè)單元層級(jí)多，部門、工作中心、工作地都涉及到人員、機(jī)器、物料這些看得到的部分，以及看不到的工藝（方法）與環(huán)境，也許最難確定的是這些要素在設(shè)施內(nèi)的空間需求。設(shè)施規(guī)劃的時(shí)間跨度一般是未來(lái)的5~10年，但是未來(lái)有很多不確定因素，如技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品品種類型的改變、需求水平和組織設(shè)計(jì)的變化等。因?yàn)榇嬖诙喾N不確定因素，各部門人員為求穩(wěn)妥，給出的空間需求數(shù)據(jù)都偏大。于是設(shè)施規(guī)劃人員面對(duì)未來(lái)的不確定因素，要預(yù)測(cè)真正的空間需求就很困難。17現(xiàn)代制造技術(shù)使得生產(chǎn)、存儲(chǔ)和辦公的空間需求發(fā)生了顯著的變化?？臻g需求的減少主要原因是：①更小的批量和集裝單元大小來(lái)配送到使用點(diǎn)②在使用點(diǎn)設(shè)置分散化的存儲(chǔ)區(qū)；③庫(kù)存保有量更少④采用更高效的布置安排方式（如制造單元）⑤公司規(guī)模減?、薰蚕硎睫k公室和電信技術(shù)的采用。18確定空間需求確定空間需求要采用“從下到上”的系統(tǒng)的方法。對(duì)制造和辦公設(shè)施，空間需求的確定要先從單個(gè)工作地開(kāi)始，然后才是工作地集合而成的部門需求（詳見(jiàn)第7章）。對(duì)于服務(wù)業(yè)的空間可能有專門的要求，如在確定倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的空間需求時(shí)，則要考慮庫(kù)存水平、存儲(chǔ)單位、存儲(chǔ)方法和策略、設(shè)備需求、建筑物條件和人員需求（詳見(jiàn)第8章）。19一旦確定了每個(gè)工作地的空間需求，部門的空間需求就容易了。部門面積需求應(yīng)當(dāng)包括其內(nèi)各工作站的面積需求，涵蓋設(shè)備、物料、人員和通道。但部門的面積需求并不是其內(nèi)各個(gè)工作站面積的簡(jiǎn)單相加。因?yàn)橄衲＞?、設(shè)備維護(hù)、大修、保潔用品、存儲(chǔ)區(qū)、操作者、零配件、看板、信息交流識(shí)別板、問(wèn)題板等的空間很可能是共享的，這樣能節(jié)省空間和資源。但是，這樣的共享要小心處理，以保證各項(xiàng)操作不會(huì)互相干擾。每個(gè)部門內(nèi)需要有內(nèi)部物料搬運(yùn)的通道空間。在布置還沒(méi)有確定時(shí)，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算通道的空間需求，如為托盤物料，通道面積加20%~30%，如為人工搬運(yùn)的小型物流箱，通道面積加5%~10%。具體通道的設(shè)計(jì)

第9章。空間規(guī)劃還要考慮員工的需求，如停車場(chǎng)、更衣室、廁所、餐飲設(shè)施、醫(yī)療服務(wù)設(shè)施、無(wú)障礙標(biāo)準(zhǔn)，以及辦公室設(shè)施等。確定了空間需求，就為我們下一步布置打好了基礎(chǔ)。206.2基本布置類型可按設(shè)施類別分為生產(chǎn)設(shè)施和服務(wù)設(shè)施兩大類，再來(lái)細(xì)分布置形式。生產(chǎn)設(shè)施的四種基本的布置形式：定位式布置產(chǎn)品原則布置工藝原則布置成組單元布置服務(wù)設(shè)施的三種基本的布置形式：零售店布置辦公室布置倉(cāng)庫(kù)布置適應(yīng)市場(chǎng)變化：不同的生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型少品種大批量生產(chǎn)多品種小批量生產(chǎn)中品種批量生產(chǎn)定制生產(chǎn)按產(chǎn)品預(yù)測(cè)程度分訂貨生產(chǎn)存貨生產(chǎn)按產(chǎn)品產(chǎn)量分設(shè)施布置的基本型式

（產(chǎn)品在制造過(guò)程中的位置是否變化）移動(dòng)式布置成組單元布置工藝原則布置產(chǎn)品原則布置定位式布置設(shè)施布置236.2.1定位式布置定位式布置(Fixed-PositionLayout)也稱項(xiàng)目布置，它主要是工程項(xiàng)目和大型產(chǎn)品生產(chǎn)所采用的一種布置形式。它的加工對(duì)象位置，生產(chǎn)工人和設(shè)備都隨加工產(chǎn)品所在的某一位置而轉(zhuǎn)移。之所以要固定，是因?yàn)榧庸?duì)象大而重，不易移動(dòng)。如工程建設(shè)、飛機(jī)廠、造船廠、重型機(jī)器廠等。2425固定式布置問(wèn)題還沒(méi)有很好解決，問(wèn)題有三：場(chǎng)地空間有限；不同的工作時(shí)期，物料和人員需求不一樣，這給生產(chǎn)組織和管理帶來(lái)較大困難；物料需求量是動(dòng)態(tài)的。因此一般不采用固定式布置，即使采用，也盡量將大的加工對(duì)象先期分割，零部件標(biāo)準(zhǔn)化，盡可能分散在其他位置和車間批量生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)組織管理難度。如工程建設(shè)的預(yù)制件生產(chǎn)和大型機(jī)器設(shè)備的部件生產(chǎn)。固定式布置是人類最早的生產(chǎn)布置形式，用于農(nóng)業(yè)種植、房屋建造、道路建設(shè)和采掘開(kāi)礦等方面。隨著技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)化生產(chǎn)，便有了產(chǎn)品原則布置和工藝原則布置。266.2.2產(chǎn)品原則布置產(chǎn)品原則布置(ProductLayout)，又稱流水線布置（AssemblyLineLayout）或?qū)ο笤瓌t布置。當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品品種少批量大時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照產(chǎn)品的加工工藝過(guò)程順序來(lái)配置設(shè)備，形成流水生產(chǎn)線或裝配線布置。Ford首創(chuàng)流水線生產(chǎn)，受屠夫啟發(fā)?，F(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)的標(biāo)志2728產(chǎn)品原則布置的基礎(chǔ)是標(biāo)準(zhǔn)化及作業(yè)分工。整個(gè)產(chǎn)品被分解成一系列標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)，由專門的人力及加工設(shè)備來(lái)完成。以汽車裝配線為例，對(duì)于一條裝配線而言，其車型基本不變或變化不大，整個(gè)裝配順序固定不變，這樣，通過(guò)作業(yè)分工將汽車裝配分解為若干標(biāo)準(zhǔn)化的裝配作業(yè)，各個(gè)工作站配備有專用的裝配設(shè)備來(lái)完成固定的裝配作業(yè)，不同工作站間的運(yùn)輸采用專用的、路徑固定的運(yùn)送設(shè)備。在服務(wù)系統(tǒng)中，服務(wù)對(duì)象的個(gè)性千差萬(wàn)別，流水線布置的應(yīng)用相對(duì)較少。但可以分解為一系列標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的服務(wù)也可以采用這種布置方式，如自助餐廳服務(wù)線及汽車的自動(dòng)清洗服務(wù)等。產(chǎn)品原則布置的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品產(chǎn)出率高，單位產(chǎn)品成本低，專用設(shè)備投資也因產(chǎn)量大而攤??；每一產(chǎn)品都按自己的工藝流程布置設(shè)備，因此加工件經(jīng)過(guò)的路程最直接、最短，無(wú)用的停滯時(shí)間也最少；由于操作人員只做一種產(chǎn)品的一個(gè)工序，效率高且所需培訓(xùn)少；生產(chǎn)管理和采購(gòu)、庫(kù)存控制等工作也因變化少而相對(duì)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：主要在于但它要求較多的專用設(shè)備；對(duì)產(chǎn)品種類及產(chǎn)量變化、設(shè)備故障等情況的響應(yīng)較差；線上工作重復(fù)單調(diào)乏味，缺乏提升機(jī)會(huì)，可能會(huì)導(dǎo)致工人的心理問(wèn)題或職業(yè)傷害；為了避免停產(chǎn)，設(shè)備備用件的庫(kù)存可能比較大。306.2.3工藝原則布置工藝原則布置（ProcessLayout），又稱功能布置（FunctionalLayout）。將功能相同或相似的一組設(shè)施排布在一起。如在機(jī)械加工車間中，數(shù)臺(tái)車床被排列在一起組成車床組，鉆床排列在一起組成鉆床組，銑床組成銑床組、磨床組成磨床組……，因此，工藝原則布置在機(jī)加工車間中還被稱作機(jī)群式布置。加工工藝需要這些設(shè)備的工件按工藝路線成批進(jìn)入這些班組。不同的產(chǎn)品需要不同的工藝路線。為了適應(yīng)多種加工對(duì)象及工藝路線，需要采用可變運(yùn)輸路線的物料搬運(yùn)設(shè)備，如叉車、手推車等。31工藝原則布置優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：機(jī)器利用率高，可減少設(shè)備數(shù)量設(shè)備和人員柔性程度高，更改產(chǎn)品和數(shù)量方便操作人員作業(yè)多樣化，有利于提高工作興趣和職業(yè)滿足感

缺點(diǎn)：由于流程較長(zhǎng)，搬運(yùn)路線不確定，運(yùn)費(fèi)高生產(chǎn)計(jì)劃與控制較復(fù)雜，要求員工素質(zhì)的提高庫(kù)存量相對(duì)較大33工藝原則布置在服務(wù)業(yè)中也很常見(jiàn)，此時(shí)稱為過(guò)程原則布置。例如綜合醫(yī)院的布置一般是將功能相似的檢查設(shè)備，如牙齒的X射線檢查儀、內(nèi)臟的X射線檢查儀等及相應(yīng)的醫(yī)護(hù)人員組成放射科，或?qū)⒎?wù)功能相似的醫(yī)生，如外科醫(yī)生、精神科醫(yī)生等分別組成外科、精神科。此外，汽車修理間、航空公司和公共圖書(shū)館都屬于這一類。小型模具修理廠布置工藝原則356.2.4成組單元布置上述三種基本布置形式是理想的模型，實(shí)際布置設(shè)計(jì)時(shí)很難有理想的條件，因此常常有幾種形式的組合。工藝原則布置和產(chǎn)品原則布置代表了小批量生產(chǎn)到連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)的兩個(gè)極端，而成組單元布置則是一種折中。成組單元布置（GroupLayout）在制造業(yè)中又稱單元制造（CellularManufacturing），是一種較為先進(jìn)的布置方法。由于顧客需求的多樣化，多品種、少批量生產(chǎn)模式已成為當(dāng)前生產(chǎn)的主流。如果應(yīng)用通用加工設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，不但速度慢，而且成本高。成組技術(shù)正是適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來(lái)的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，成組技術(shù)就是識(shí)別和利用產(chǎn)品零部件的相似性，將零件分類。一系列相似工藝要求的零件組成零件族，針對(duì)一個(gè)零件族的設(shè)備要求所形成的一系列機(jī)器，稱做機(jī)器組，這些機(jī)器組即制造單元。成組單元布置綜合了工藝原則布置和產(chǎn)品原則布置的優(yōu)點(diǎn)。相比于工藝原則布置，由于經(jīng)過(guò)分組，其加工時(shí)間較短、物流效率較高、在制品數(shù)量較低、準(zhǔn)備時(shí)間較短，同時(shí)既具有產(chǎn)品原則布置的高生產(chǎn)率，又具有工藝原則布置的柔性特點(diǎn)，因而是一種靈活和具有發(fā)展?jié)摿Φ牟贾梅绞?，能適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)量的不斷變化。成組單元布置的主要形式是生產(chǎn)單元（WorkCell）或單元生產(chǎn)線（Cellline，俗譯“細(xì)胞拉”）。生產(chǎn)單元是為一個(gè)或幾個(gè)工藝過(guò)程相似的零件族組織成組生產(chǎn)而建立的生產(chǎn)單位。單元生產(chǎn)線則是在成組生產(chǎn)單元里配備了成套的生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備和工人，能在U形單元里封閉地完成這些零件的全部工藝過(guò)程。右圖顯示了HP公司Greely分部的一個(gè)裝配單元布置，U形安排顯著提高了可視性和工人之間的互動(dòng)與幫助。注意其中的任務(wù)安排板使得所有的工人都知道該單元每天的生產(chǎn)需求。從工作站到工作站間的物料流動(dòng)是通過(guò)看板來(lái)指揮的，只要一個(gè)工作站出現(xiàn)問(wèn)題，就可以用紅黃燈來(lái)停止生產(chǎn)或警告。出現(xiàn)的問(wèn)題會(huì)列表出現(xiàn)在“問(wèn)題”顯示屏上，以幫助工人查找問(wèn)題的根源。40布置類型比較416.3流水線平衡與設(shè)計(jì)流水線已在世界各國(guó)廣泛應(yīng)用，并且在內(nèi)容和形式上不斷地創(chuàng)新。本節(jié)內(nèi)容：流水線相關(guān)概念：期量標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)拍規(guī)則、分類。流水線平衡：?jiǎn)栴}描述、基本方法、韓-伯方法、進(jìn)一步探討流水線設(shè)計(jì)：平面布置、搬運(yùn)設(shè)備、傳送帶與式作站布置類型、傳送帶速度計(jì)算、示例。6.3.1流水線相關(guān)概念一、期量標(biāo)準(zhǔn)也稱作業(yè)計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)，是經(jīng)過(guò)科學(xué)分析和運(yùn)算，對(duì)加工對(duì)象在生產(chǎn)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)所規(guī)定的一組時(shí)間和數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)。先進(jìn)合理的期量標(biāo)準(zhǔn)是流水線設(shè)計(jì)和運(yùn)行的基本保障。流水線期量標(biāo)準(zhǔn)包括：節(jié)拍、作業(yè)指示圖表、在制品占用量定額。節(jié)拍Takttime指流水生產(chǎn)一件產(chǎn)品所需的時(shí)間，即一天的工作時(shí)間除以一天要生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量。一天的所需生產(chǎn)數(shù)量是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃來(lái)確定的，而生產(chǎn)計(jì)劃是基于市場(chǎng)預(yù)測(cè)和訂單情況制定的。生產(chǎn)節(jié)拍實(shí)際是一種目標(biāo)時(shí)間，是隨需求數(shù)量和需求期的有效工作時(shí)間變化而變化的，是人為制定的。節(jié)拍是不能測(cè)量的，而是要計(jì)算的。節(jié)拍=每日有效工作時(shí)間/計(jì)劃每日產(chǎn)量年產(chǎn)6萬(wàn)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)拍？考慮稼動(dòng)率和合格率節(jié)拍=每日有效工作時(shí)間×生產(chǎn)線稼動(dòng)率

計(jì)劃每日產(chǎn)量÷合格品率

稼動(dòng)率PerformanceRate：設(shè)備實(shí)際工作時(shí)間與有效工作的時(shí)間的比值，去掉無(wú)效時(shí)間downtime利用節(jié)拍，我們能夠平衡不同資源的負(fù)荷并識(shí)別瓶頸。而通常把流水線中生產(chǎn)節(jié)拍最慢的環(huán)節(jié)叫做“瓶頸”（Bottleneck），瓶頸限制了流水線的產(chǎn)出速度。概念比較節(jié)拍≠周期時(shí)間≠節(jié)距時(shí)間周期時(shí)間（CycleTime）反映流水線的生產(chǎn)速度，以生產(chǎn)一件產(chǎn)品所需要的時(shí)間（秒）來(lái)表示。周期時(shí)間是可以測(cè)量的，它可以小于、大于或等于節(jié)拍時(shí)間。在組織同步化生產(chǎn)過(guò)程中，一定要追求生產(chǎn)周期與生產(chǎn)節(jié)拍的基本一致，否則會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)。周期時(shí)間是生產(chǎn)效率的指標(biāo)，比較穩(wěn)定，它受一定時(shí)期的設(shè)備加工能力、勞動(dòng)力配置情況、工藝方法等因素影響，只能通過(guò)管理和技術(shù)改進(jìn)才能縮短。節(jié)距時(shí)間(PitchTime)是流水線傳送帶流過(guò)兩相鄰工作站的時(shí)間，一般取節(jié)距時(shí)間等于周期時(shí)間（2）作業(yè)指示圖表為確保流水線按規(guī)定的節(jié)拍工作，必須對(duì)每個(gè)工作地詳細(xì)規(guī)定它的工作制度，編制作業(yè)指示圖表作業(yè)指示圖表對(duì)提高生產(chǎn)效率、設(shè)備利用率、減少在制品起著重要作用。指示圖表根據(jù)節(jié)拍和工序時(shí)間定額來(lái)確定。最常見(jiàn)的是SOP（StandardOperationProcedure），即標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序或作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，將作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作步驟和要求以統(tǒng)一的格式描述出來(lái)，用來(lái)指導(dǎo)和規(guī)范日常的作業(yè)。標(biāo)準(zhǔn)是盡可能地將相關(guān)操作步驟尤其是關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化、量化和優(yōu)化。SOP根據(jù)流程圖、具體工藝和質(zhì)量控制等來(lái)制定SOP2．流水線分類福特流水線與T型車流水線發(fā)明百年來(lái)給生產(chǎn)效率帶來(lái)了巨大的提高，世界各國(guó)廣泛采用，也產(chǎn)生了各種各樣的流水線。流水線可按多種形式分類，如按生產(chǎn)對(duì)象、移動(dòng)方式、轉(zhuǎn)換方式、節(jié)拍等。分類標(biāo)志對(duì)象移動(dòng)方式對(duì)象數(shù)目對(duì)象輪換方式連續(xù)程度節(jié)奏性機(jī)械化程度連續(xù)流水線間斷流水線自動(dòng)流水線手工流水線機(jī)械化流水線粗略節(jié)拍流水線自由節(jié)拍流水線強(qiáng)制節(jié)拍流水線固定流水線移動(dòng)流水線流水線Assemblyline單一對(duì)象流水線多對(duì)象流水線可變流水線不變流水線成組流水線Better6.3.2流水線平衡流水線規(guī)劃設(shè)計(jì)的核心是流水線平衡。所謂流水線平衡就是把作業(yè)要素進(jìn)行適當(dāng)合并，并分配給每個(gè)工作地，使各工作地的作業(yè)時(shí)間等于周期時(shí)間或周期時(shí)間的整倍數(shù)。（AssemblyLineBalancing，ALB）1．問(wèn)題的描述裝配一個(gè)工件所需要的所有工藝分為n項(xiàng)作業(yè)（tasks），它們形成集合V={1,…,n}。作業(yè)是最小的獨(dú)立工作單元，對(duì)一項(xiàng)作業(yè)j，都有一個(gè)作業(yè)時(shí)間tj。由于裝配工藝的要求，作業(yè)順序并不是任意的，而是有一定的先后次序，我們可以用先后次序圖（PrecedenceGraph，也稱前列圖）來(lái)表示?？尚械钠胶夥桨敢獫M足先后次序約束。集合Sk表示分配給工作站k的所有作業(yè)，這些作業(yè)的合計(jì)時(shí)間為該工作站時(shí)間。流水線100%平衡時(shí)，所有工作站的周期時(shí)間都等于流水線周期時(shí)間C。如果不是100%平衡時(shí)，工作站的周期時(shí)間只能小于流水線周期時(shí)間，這時(shí)會(huì)有非生產(chǎn)性的空閑時(shí)間（IdleTime）。對(duì)工作站k，它的空閑時(shí)間為C－t(Sk

)。顯然要提高平衡率，必須盡量降低全部工作站的空閑時(shí)間。為組合優(yōu)化問(wèn)題，難以求解，常用啟發(fā)式算法

生產(chǎn)周期時(shí)間和最少工作站（或工作地點(diǎn)）數(shù)目，接下來(lái)才是按不同方法確定工作站的作業(yè)分配。第一步：確定工作周期時(shí)間C=H/QH——每天生產(chǎn)時(shí)間；Q—每天在H時(shí)間內(nèi)要求的產(chǎn)量；第二步：確定最少工作站數(shù)目K0注意實(shí)際分配工作站數(shù)m≥K0）；tsum

—完成一件產(chǎn)品全部作業(yè)的時(shí)間總和。完成工作站分配后，要計(jì)算流水線效率（也稱為平衡率）。流水線效率為全部作業(yè)的時(shí)間總和與實(shí)際工作站總數(shù)m與周期時(shí)間乘積的百分比，即：例*簡(jiǎn)單的手工作業(yè)*各作業(yè)各配置1名作業(yè)人員*

日工作時(shí)間:480分*Neck（瓶頸）作業(yè):第5號(hào)工程(42秒)*流水線平衡率LB=(30+32+31+33+42+33+34+35+31+36)/(42ⅹ10)×100%=337/420×100%=80.2%12345678910510152025303540時(shí)間(Seconds)313231334233343531362．基本平衡方法以例說(shuō)明某手推車要在一個(gè)傳送帶流水線上組裝，每天需生產(chǎn)500輛，每天的生產(chǎn)時(shí)間為420min。下圖是該手推車的裝配網(wǎng)絡(luò)圖（雙代號(hào)），請(qǐng)根據(jù)周期時(shí)間和作業(yè)次序限制，求使工作地?cái)?shù)量最小的平衡方式。確定工作站節(jié)拍=420×60／500=50.4（s），則周期時(shí)間C也要達(dá)到50.4s。計(jì)算滿足節(jié)拍要求的最少工作站理論值（取不少于計(jì)算值的最小整數(shù)）K0

=tsum/C=(45+11+9+50+15+12+12+12+12+8+9)／50.4=195／50.4=3.87≈4

下面先按直觀方法進(jìn)行工作站作業(yè)分配。因?yàn)橹芷跁r(shí)間C是50.4s，從圖5-6看，A、D作業(yè)分別與其后續(xù)作業(yè)組合時(shí)間均超過(guò)C，因此它們各需要一個(gè)工作站。B、C、G、F則可組合為一個(gè)工作站，同理E、I、H、J也可組合為一個(gè)工作站最后剩下K單獨(dú)一個(gè)，共需五個(gè)工作站，流水線的效率E1=195／(5×50.4)=77%。這是滿意解，平衡率不高，需要考慮其他更好的平衡方法。此時(shí)可以確定一些作業(yè)分配規(guī)則，減少隨機(jī)分配性，增強(qiáng)對(duì)不同問(wèn)題的適應(yīng)性。這樣的規(guī)則很多，如：⑴優(yōu)先分配操作時(shí)間最長(zhǎng)的作業(yè)（MostFollowers），或⑵優(yōu)先分配后續(xù)作業(yè)較多的作業(yè)（LongestTaskTime）。本例按規(guī)則⑴得到的結(jié)果是：工作站1：D(50)工作站2：A(45)工作站3：E(15)、H(12)、I(12)、B(11)工作站4：C(9)、F(12)、G(12)、J(8)、K(9)當(dāng)然并列的作業(yè)或路線可不管先后，但串列的則要先滿足先后時(shí)序要求。此時(shí)流水線的效率E2=195／(4×50.4)=97%，平衡更好，四工作站方案就是我們的選擇。這些直觀方法或簡(jiǎn)單規(guī)則的進(jìn)一步總結(jié)就是通常的啟發(fā)式算法（Heuristic）。簡(jiǎn)單啟發(fā)式算法分配作業(yè)后的結(jié)果可能都難以令人滿意，尤其是對(duì)規(guī)模大的問(wèn)題，這就需要選用其他平衡方法或考慮多重決策規(guī)則來(lái)重新對(duì)流水線進(jìn)行平衡。573．韓格遜-伯尼法也稱位置加權(quán)法或矩陣法。首先根據(jù)先后次序圖求出每個(gè)作業(yè)單元的位置權(quán)值(RankedPositionalWeight)——作業(yè)時(shí)間與其后續(xù)所有作業(yè)時(shí)間的總和，然后根據(jù)位置權(quán)值的高低進(jìn)行作業(yè)安排，優(yōu)先安排權(quán)值高的作業(yè)，從而盡量減少工作站數(shù)。例：現(xiàn)擬在傳送帶上組裝某部件。該部件每天需組裝369臺(tái)，每天的生產(chǎn)時(shí)間480min。裝配順序及裝配時(shí)間如下表。根據(jù)周期時(shí)間和作業(yè)順序限制，求工作站數(shù)最少情況下的平衡流動(dòng)及裝配線效率。58作業(yè)作業(yè)時(shí)間緊前工序說(shuō)明150s--吊運(yùn)箱體、定位2251裝入齒輪3202放入前浮動(dòng)膜片4302放入后膜片5253,4安裝后蓋6255安裝前蓋7126擰緊螺栓、螺母8146擰緊螺栓、螺母9207,8裝連接盤59解共4步

(1)確定周期時(shí)間和最少工作站數(shù)將已知的數(shù)據(jù)（該部件每天需組裝369臺(tái)，每天的生產(chǎn)時(shí)間480min）代入得周期時(shí)間：C=H/Q=480*60/369=78秒用下式計(jì)算滿足周期時(shí)何要求的最少工作站數(shù)：K=t/C=(50＋25＋20＋30＋25＋25＋12＋14＋20)/78=2.83≈3故最少需3個(gè)工作站。60(2)畫出其先后次序圖和先后次序矩陣表。依照裝配程序表的要求可以畫出先后次序圖。圖中圓圈為作業(yè)，箭頭為操作順序。61裝配先后次序矩陣表1234567891234567890+1-1領(lǐng)先+1+1+1+1+1+1+1+1延后-10+1+1+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-1-1-10+1+1+1+1-1-1-1-1-10+1+1+1-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10-1-162(3)完成位置權(quán)值計(jì)算1234567891234567890+1-1+1+1+1+1+1+1+10+1+1+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-1-1-10+1+1+1+1-1-1-1-1-10+1+1+1-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10-1-1Ti秒502520302525121420pwa2211711161269671323420141225253020255020ti位置權(quán)值pwa為該單元及所有帶+1單元時(shí)間之和位置權(quán)值矩陣表63(4)分配工作站的作業(yè)，平衡裝配線工作站K112223333單元時(shí)間ti秒502520302525121420裝配線平衡表123456789單元i2211711161269671323420位置權(quán)值pwa--1223,45667,8緊前單元工作站時(shí)間Σti秒507550307525513971平衡延遲秒283284835327397遞減順序按位置權(quán)值遞減的次序，在滿足先后次序限制的條件下，指派盡可能多的單元至一工作站，直至接近該站的周期時(shí)間。=周期時(shí)間(78秒)-工作站時(shí)間64裝配線效率=完成作業(yè)所需時(shí)間總和/（實(shí)際工作站總數(shù)*節(jié)拍）=我國(guó)企業(yè)的普通流水線平衡率一般在80%左右，而日本等國(guó)家的先進(jìn)企業(yè)普遍在90%以上。這一差距不僅反映在流水線設(shè)計(jì)與平衡上，更反映背后的生產(chǎn)工藝、技術(shù)水平、組織管理和生產(chǎn)計(jì)劃等多方面的不足。這需要我們不斷的努力。WinQSB軟件求解在ProblemSpecification中選擇LineBalancing（流水線平衡）后，輸入問(wèn)題名稱Ex5-2、作業(yè)數(shù)9和時(shí)間單位second，單擊OK。然后在出現(xiàn)的TaskInformation中（圖5-8右上）輸入各作業(yè)的時(shí)間及緊后作業(yè)，完成即可單擊“RunandSolvetheProblem”按鈕，從出現(xiàn)的“LineBalencingSolution”對(duì)話框（圖5-8左）的“SolutionMethod”中選擇“HeuristicProcedure”，“PrimaryHeuristic”中選擇“RankedPositionalWeightMethod”（位置權(quán)值法）。在該對(duì)話框的右上輸入生產(chǎn)時(shí)間28800（秒）和計(jì)劃產(chǎn)量369，單擊OK即可得右下所示的結(jié)果。4．流水線平衡的應(yīng)用我國(guó)企業(yè)的普通流水線平衡率一般在80%左右，還低于國(guó)外先進(jìn)企業(yè)，需要我們不斷的努力。這一差距不僅反映在流水線設(shè)計(jì)與平衡上，更反映背后的生產(chǎn)工藝、技術(shù)水平、組織管理和生產(chǎn)計(jì)劃等多方面的不足。另一方面，流水線平衡問(wèn)題還在不斷發(fā)展中，典型的有再平衡問(wèn)題，如在我國(guó)很多勞動(dòng)密集型流水線工人流動(dòng)很頻繁，如何在新工人不斷加入的情況下，按照流水線平衡和學(xué)習(xí)曲線的原理，隨時(shí)對(duì)流水線進(jìn)行再平衡，就是工廠實(shí)際中經(jīng)常碰到的問(wèn)題，當(dāng)然這一問(wèn)題首先要進(jìn)行時(shí)間研究。解決流水線平衡問(wèn)題，尤其是改善時(shí)可使用山積表。所謂山積表就是用柱狀圖表示順序排列的各項(xiàng)作業(yè)所用的時(shí)間，從中查找動(dòng)作和時(shí)間的浪費(fèi)，重新對(duì)作業(yè)的順序進(jìn)行有效組合，以提高作業(yè)效率、減少或調(diào)整勞動(dòng)負(fù)荷和減少人工成本的一種管理技術(shù)工具。山積表分為負(fù)荷山積表和要素山積表。例如一汽解放牌汽車有限公司無(wú)錫柴油機(jī)廠，利用山積表和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，削峰填谷，改善生產(chǎn)節(jié)拍。6DL發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線單工序節(jié)拍從139s減少到128s，單臺(tái)裝配減少走動(dòng)、轉(zhuǎn)身、搬運(yùn)等輔助時(shí)間共計(jì)102.45s。加工車間通過(guò)對(duì)瓶頸工序進(jìn)行持續(xù)改善，單臺(tái)套生產(chǎn)節(jié)拍累計(jì)減少212s。平面布置搬運(yùn)設(shè)備傳送帶與工作站布置類型6.3.3流水線設(shè)計(jì)傳送帶速度計(jì)算設(shè)計(jì)示例691、流水線的平面布置設(shè)計(jì)進(jìn)行流水線平面布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：有利于工人操作方便；在制品運(yùn)動(dòng)路線最短；有利于流水線之間的自然銜接；有利于生產(chǎn)面積的充分利用。這些原則同流水線的形狀、流水線內(nèi)工作站的排列方法、流水線的位置以及它們之間的銜接形式有密切的關(guān)系。流水線的形狀直接反映流動(dòng)模式。每種形狀的流水線在工作站的布置上又有單列和雙列之分。70流水線單列和雙列直線布置示意圖71單列直線形流水線，多在工序數(shù)少、每道工序的工作站也少的條件下應(yīng)用。這種平面布置的主要優(yōu)點(diǎn)是安裝和拆卸設(shè)備方便；容易供應(yīng)毛坯；容易取下成品；容易清除殘料切屑；工作站同流水線的配合比較簡(jiǎn)單。當(dāng)工序與工作站的數(shù)量較多而空間的長(zhǎng)度不夠大時(shí)，可采用雙列直線排列。當(dāng)工序或工作站更多時(shí)，可采用L形、U形和S形等布置。山字型常用于零件加工與部件裝配相結(jié)合的情況，環(huán)形布置多采用于工序循環(huán)的情況下。72流水線內(nèi)工作站的排列，首先應(yīng)符合工藝路線，其次當(dāng)每道工序的工作站為兩個(gè)及以上時(shí)，就應(yīng)當(dāng)考慮同類工作站排列方法的問(wèn)題。如果有兩個(gè)、四個(gè)同類工作站時(shí)，一般將它們分別列在在制品運(yùn)輸路線的兩側(cè)；如果有三個(gè)同類工作站時(shí)，可考慮采用三角形排列。當(dāng)幾臺(tái)設(shè)備由一名工人看管時(shí)，應(yīng)考慮工人作業(yè)的方便和巡回路線最短問(wèn)題。流水線的位置以及流水線之間的銜接，應(yīng)根據(jù)加工、部裝和總裝和系統(tǒng)圖所要求的順序安排，盡可能使零件加工的完結(jié)處，恰好是部件裝的開(kāi)始處，而部件裝配的完結(jié)處正是該部件進(jìn)入總裝的開(kāi)始處，從而使所有流水線的布置符合產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的總流向。73上述流水線布置均指單層廠房的情況，若為多層廠房，流水線的布置形狀又可分為上升型、下降型、升降機(jī)集中型、升降機(jī)分散型流水線等，以及這幾種形式的組合型流水線。立體流水線通常人適用于小型且加工度較高的產(chǎn)品，如精密機(jī)械、電子和儀器儀表等。在廠房的每一層中，按單層的情況考慮平面形狀。在現(xiàn)場(chǎng)布置中一定要考慮流動(dòng)，不要形成孤島。不考慮人和機(jī)器的平衡就推進(jìn)自動(dòng)化，這是造成孤島的原因。74做好作業(yè)間的組合，實(shí)施能夠互相支援的流動(dòng)作業(yè)分配，才能達(dá)到“少人化”的目標(biāo)。另外一人看守一臺(tái)機(jī)器的話，無(wú)論怎樣都會(huì)產(chǎn)生空手等待的浪費(fèi)。因此，為了消除浪費(fèi)，應(yīng)讓這位員工多擁有一臺(tái)機(jī)器，在一臺(tái)機(jī)器加工的期間，給另一臺(tái)機(jī)器安裝、取下零部件。流水線的布置除遵循上述的一般原則之外，還必須考慮具體條件，如車間的生產(chǎn)面積、開(kāi)間長(zhǎng)度、設(shè)備種類、尺寸與數(shù)量、運(yùn)輸方式的種類與毛坯運(yùn)入、成品運(yùn)出的條件、通信設(shè)備與動(dòng)力系統(tǒng)的位置等。2流水線物料搬運(yùn)設(shè)備流水線最典型的物料搬運(yùn)設(shè)備就是傳送帶強(qiáng)制節(jié)拍流水線物料搬運(yùn)設(shè)備:分配式傳送帶：?jiǎn)渭破返募庸r(shí)間有輕微的變化，以一定保險(xiǎn)在制品量來(lái)保證流水線的流暢性。適合于產(chǎn)量較大的小型產(chǎn)品的生產(chǎn)連續(xù)工作傳送帶：按照節(jié)拍要求的速度運(yùn)行，產(chǎn)品的加工和裝配都在傳送帶上進(jìn)行，用于產(chǎn)量較大的大型產(chǎn)品的生產(chǎn)脈沖式傳送帶：時(shí)停時(shí)開(kāi)，停止時(shí)進(jìn)行加工和裝配，開(kāi)動(dòng)和停止的周期與流水線的節(jié)拍相符，適用于工序時(shí)間較長(zhǎng)、產(chǎn)量不太大、產(chǎn)品精度要求較高的產(chǎn)品加工或裝配

自由節(jié)拍流水線：以一定量的在制品調(diào)節(jié)節(jié)拍的抖動(dòng)。除了可以采用傳送帶外，還可以用滑道、滾道、手推車、運(yùn)輸箱等裝置粗略節(jié)拍流水線：不采用自動(dòng)化的物料搬運(yùn)設(shè)備，可變路線的MHE，緩沖區(qū)3傳送帶與工作站的布置類型對(duì)于有多項(xiàng)作業(yè)的非固定節(jié)拍流水線，為了生產(chǎn)流的平穩(wěn)，通常需要工作站本地暫存，這就使得流水線設(shè)計(jì)更加復(fù)雜和困難。傳送帶要同時(shí)滿足周期時(shí)間長(zhǎng)短不同的工作站的需要。如果物料流動(dòng)靈活性高，工人或機(jī)器人就能按自己的步伐來(lái)自由地完成工作。這就要求工作站模塊設(shè)有集納產(chǎn)品的容器和離線工作的緩沖空間，工人或機(jī)器人就不必趕上主流動(dòng)節(jié)拍。4傳送帶速度的計(jì)算Sc=Ls/CSc為傳送帶速度，Ls為工作站沿傳送帶方向的長(zhǎng)度，C為周期時(shí)間流水線傳送帶的長(zhǎng)度：

L=m

Ls+XL為傳送帶長(zhǎng)度，m為工作站數(shù)量，X為傳送帶兩端的富裕量。例如某產(chǎn)品裝配每個(gè)工作站需要1200mm的長(zhǎng)度，該產(chǎn)品的周期時(shí)間為1.5分鐘，則傳送帶速度為0.8米/分。而且此時(shí)每件產(chǎn)品在傳送帶上的間隔應(yīng)為1.2米（稱為節(jié)距線）。若工作站長(zhǎng)度不一，取平均值，或傳送帶分段處理例某流水線設(shè)計(jì)日產(chǎn)量為800件，工作時(shí)間為8小時(shí)制，其中午餐休息45分鐘，上下午另外各休息10分鐘已知傳送帶上共有16個(gè)工作站，各工作站的平均間距為1.44米。生產(chǎn)線的稼動(dòng)率為95%，產(chǎn)品的裝配合格率為97%。試確定：1）該流水線的節(jié)拍；2）傳送帶速度。1）節(jié)拍=(8×60-45-10-10)×0.95/(800÷0.97)≈0.5分鐘，則周期時(shí)間也取0.5分鐘2）按5.6式有，傳送帶速度=Sc=Ls/C

=1.44/0.5=2.88米/分5流水線設(shè)計(jì)示例

轉(zhuǎn)向檔臂分流的傳送帶設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化了物料搬運(yùn)工作，并有助于流水線平衡中間是傳送帶，兩邊各布置有一個(gè)長(zhǎng)工作臺(tái)。當(dāng)工件接近鉚接臺(tái)時(shí)，傳送帶上的轉(zhuǎn)向機(jī)自動(dòng)使工件在工作臺(tái)的左端積累

4號(hào)工作站內(nèi)的作業(yè)周期時(shí)間較長(zhǎng)，所以流水線采用雙列雙位布置，共4個(gè)工位，需要4名操作者。機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)的檔臂自動(dòng)將一個(gè)工件從隊(duì)列中分離，送入2號(hào)操作者的工位。第一個(gè)工件分離之后，剩下三個(gè)仍隨傳送帶并列前行，直到第二個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)位。接著隊(duì)列中的第二個(gè)工件被轉(zhuǎn)向檔臂導(dǎo)向4號(hào)操作者的工位。剩下的兩個(gè)工件繼續(xù)隨傳送帶前進(jìn)，分別先后自動(dòng)地導(dǎo)向3號(hào)和5號(hào)操作者。某流水線設(shè)計(jì)的部分示意圖6.4單元式布置單元式布置（Cellularlayout）是單元生產(chǎn)的硬件要求之一。單元生產(chǎn)是當(dāng)代最新、最有效的生產(chǎn)組織方式，為日本和歐美企業(yè)所廣泛采用。單元生產(chǎn)是對(duì)“精益生產(chǎn)”認(rèn)識(shí)不斷深化的產(chǎn)物，采用單元生產(chǎn)的企業(yè)，在布置、人才培養(yǎng)、物料控制上發(fā)生了極大的改變。在小批量多品種生產(chǎn)的殘酷環(huán)境下，單元式布置放棄了傳送帶，但卻是達(dá)到了甚至超過(guò)了大量生產(chǎn)條件下傳送帶流水線的效果，

看不見(jiàn)的傳送帶6.4.1精益生產(chǎn)與單元式布置精益生產(chǎn)起源于日本的豐田JIT生產(chǎn)方式，是在經(jīng)營(yíng)、組織、管理、產(chǎn)品和供銷等都形成的與傳統(tǒng)大量生產(chǎn)方式不同的一整套思想和做法。MIT概括總結(jié)為L(zhǎng)eanProduction”。LP的基本目的是在一個(gè)企業(yè)里同時(shí)獲得極高的生產(chǎn)率、極佳的產(chǎn)品質(zhì)量和很大的生產(chǎn)柔性。LP考慮生產(chǎn)中的各種物流，如設(shè)備外圍的、各生產(chǎn)線之間的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的、生產(chǎn)和裝配之間的、生產(chǎn)和進(jìn)料之間、裝配和發(fā)貨之間等等，和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的無(wú)縫銜接、緊湊運(yùn)行?？窗宸绞絹?lái)協(xié)調(diào)生產(chǎn)、物流及其信息系統(tǒng)，有條不紊地進(jìn)行搬運(yùn)、倉(cāng)儲(chǔ)、擺放和加工裝配。JIT重視和追求一切生產(chǎn)活動(dòng)的可視化、簡(jiǎn)化、柔性化、組織化和標(biāo)準(zhǔn)化，消除浪費(fèi)是精益生產(chǎn)和JIT的首要任務(wù)82準(zhǔn)時(shí)制強(qiáng)調(diào)“一個(gè)流”生產(chǎn),最高境界即在制品最少，生產(chǎn)批量和轉(zhuǎn)移批量都只有一個(gè)根據(jù)李特爾法則：生產(chǎn)周期=存貨數(shù)量×生產(chǎn)節(jié)拍。在生產(chǎn)節(jié)拍相對(duì)固定的情況下，要縮短生產(chǎn)周期，就需要降低存貨數(shù)量。精益生產(chǎn)在布置中的表現(xiàn)如采用單元布置的單元制造（CellularManufacturing）就是一種創(chuàng)新。單元布置中機(jī)器設(shè)備按工藝順序采用U型排列，減少了移動(dòng)的浪費(fèi)，使得物料和零部件能以最小的移動(dòng)和延遲順暢地完成生產(chǎn)過(guò)程。進(jìn)行單元式布置需要如下的措施或要求：按產(chǎn)品或零件簇來(lái)構(gòu)建生產(chǎn)單元采用一個(gè)流生產(chǎn)，盡量使庫(kù)存最少，距離最短培養(yǎng)多能工，增加人員靈活性，改進(jìn)員工之間的交流采用防呆設(shè)備和柔性的、可移動(dòng)的設(shè)備6.4.2單元的形成單元生產(chǎn)就是采用制造單元的生產(chǎn)方式。制造單元的成功實(shí)現(xiàn)需要解決選擇、設(shè)計(jì)、運(yùn)作和控制等方面的問(wèn)題。選擇是指對(duì)某一特定單元確定它的機(jī)器和零件類型，也就是單元形成。制造單元可以通過(guò)多種方式形成，最常見(jiàn)的方法就是將生產(chǎn)同一零件族的機(jī)器、人員、物料、工具和物料搬運(yùn)及存儲(chǔ)設(shè)備分組。分組可基于工藝路線、加工機(jī)床、設(shè)計(jì)屬性和物料搬運(yùn)成本等，具體方法有分類和編碼法、生產(chǎn)流程分析法、簇聚法、啟發(fā)式方法和數(shù)學(xué)模型法等。介紹Singh和Rajamani提出的直接簇聚算法DCA。DCA法⑴將行、列排序。將機(jī)器-零件矩陣每行、列的1相加。各行以行總和遞減的方式從上到下排列，各列以列總和遞增的方式從左到右排列。如果行或列的總和相同，再以零件號(hào)或機(jī)器號(hào)遞減方式排列。⑵列移動(dòng)。從矩陣的第一行開(kāi)始，將第一行有1值的各列移到矩陣左邊。對(duì)下面各行重復(fù)上述過(guò)程，直到不能再移動(dòng)⑶行移動(dòng)。從矩陣的最左列開(kāi)始，如果有可能形成由1組成的集中塊，就將行向上移動(dòng)，對(duì)后面各列重復(fù)上述過(guò)程。⑷形成單元。查看是否有單元形成，每個(gè)零件的所有加工都在該單元內(nèi)進(jìn)行。單元形成時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生“瓶頸”機(jī)器，即一臺(tái)機(jī)器由兩個(gè)單元共用。當(dāng)存在瓶頸時(shí)，將瓶頸機(jī)器置于單元間的邊界處，以方便零件從一個(gè)單元搬到鄰近單元重新考察需要由瓶頸機(jī)器加工的零件能否由其他設(shè)計(jì)或方法來(lái)代替將零件外協(xié)加工這些方法都不能解決，增加瓶頸機(jī)器的臺(tái)數(shù)例左：A~H八種零件在12臺(tái)機(jī)器的加工情況，右：12臺(tái)機(jī)器采用工藝原則布置，圖中只列出ABC三種零件的加工路線就已零亂不堪。試?yán)脝卧纬煞椒▽⑵涓臑閱卧讲贾?。采用DCA法形成的單元下左所示，注意機(jī)器6和12為瓶頸機(jī)器瓶頸機(jī)器置于兩單元交界處，如下右所示。6.4.3單元生產(chǎn)線的三種不同類型單元生產(chǎn)線的三種形態(tài)：屋臺(tái)式逐兔式分割式88一、屋臺(tái)式單元生產(chǎn)線屋臺(tái)式單元生產(chǎn)線，指的是一位作業(yè)員擁有一條單獨(dú)的生產(chǎn)線。屋臺(tái)式命名來(lái)源于一種日本的小吃作坊。日本一些售賣小吃的攤販，有一臺(tái)活動(dòng)的食品制作車，加工食品的食材、炊具全部放在車上，當(dāng)顧客有需要時(shí)老板當(dāng)場(chǎng)制作。這么小的車子，老板當(dāng)然只有一位。這種食品制作車，就叫屋臺(tái)。屋臺(tái)式單元生產(chǎn)線，作業(yè)員就是生產(chǎn)線的老板，自己負(fù)責(zé)全部生產(chǎn)，這是典型的“一人完結(jié)”作業(yè)。89應(yīng)用屋臺(tái)式單元生產(chǎn)線無(wú)疑是平衡率最高的生產(chǎn)線了，因?yàn)槠胶饴蔬_(dá)到了100％。已經(jīng)有很多日本公司采用屋臺(tái)式了。這種形態(tài)的單元生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用在以下領(lǐng)域：以復(fù)印機(jī)、電視機(jī)為代表的電子裝配行業(yè)；以服裝裁剪為代表的服裝加工行業(yè)；使用小型機(jī)器設(shè)備的機(jī)加工行業(yè)。缺憾：平衡率高達(dá)100%，意味著極高的生產(chǎn)效率，極低的庫(kù)存水平，那么，為什么屋臺(tái)式僅僅限于上述領(lǐng)域呢？其主要原因在于屋臺(tái)式有兩項(xiàng)極高的要求：機(jī)器設(shè)備數(shù)量充足員工技能多樣90二、逐兔式單元生產(chǎn)線RabbitChasing逐兔式單元生產(chǎn)線，作業(yè)員仍然采用一人完結(jié)式作業(yè)方法，每個(gè)人從頭做到尾。與屋臺(tái)式不同的是，逐兔式并沒(méi)有采用一個(gè)人一條生產(chǎn)線的做法，而是采用了多人共用一條生產(chǎn)線的方式。這些人并不進(jìn)行工序分割，并不是靜止不動(dòng)的，而是仍然采用一人完結(jié)方式，進(jìn)行你追我趕的作業(yè)。這種你追我趕的作業(yè)，類似于龜兔賽跑，因此稱之為逐兔式單元生產(chǎn)線。91作業(yè)方法：一人完結(jié)互相追趕生產(chǎn)布局：U型布局優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)人獨(dú)占一條生產(chǎn)線可以不受任何阻礙地進(jìn)行“一人完結(jié)”，那么，多人共用一條生產(chǎn)線呢？當(dāng)然只能是互相追趕了。有互相追趕就會(huì)有生產(chǎn)線不平衡的問(wèn)題。但擋路情況并不多，就好比滑冰比賽中一圈又一圈地滑冰。在高水平的比賽中，大家實(shí)力相當(dāng)，很長(zhǎng)時(shí)間才發(fā)生一次超越在傳統(tǒng)的傳送帶方式下，每位作業(yè)員都不動(dòng)，從生產(chǎn)線平衡率這個(gè)角度看，這是最糟情形，因?yàn)槠款i工序的員工永遠(yuǎn)在阻礙其他員工的效率發(fā)揮，在不斷增加在制品。缺憾：逐兔式單元生產(chǎn)線很好地彌補(bǔ)了屋臺(tái)式單元生產(chǎn)線對(duì)設(shè)備數(shù)量要求過(guò)高的缺陷。但是，由于作業(yè)員還是采用一人完結(jié)作業(yè)方式，硬此，這種方式對(duì)于員工技能多樣化的要求并沒(méi)有降低。要想再進(jìn)一步叫低對(duì)員工的要求，還需要采用分割式單元生產(chǎn)線。92三、分割式單元生產(chǎn)線多人共用一條生產(chǎn)線，與逐兔式相比更進(jìn)一步的是，部分放棄了一人完結(jié)的作業(yè)方法，轉(zhuǎn)而根據(jù)員工的技能現(xiàn)狀來(lái)盡可能合并生產(chǎn)作業(yè)。一個(gè)完整的工藝流程，由幾位作業(yè)員分工完成，因此稱之為分割式單元生產(chǎn)線。93分割式單元生產(chǎn)采取分工作業(yè)，降低了對(duì)員工多能化的要求。采用U型布置，既便于實(shí)現(xiàn)靈活的作業(yè)組合和分割，中間不同的工位的操作者也可以方便地互相幫助，從而