1、生產線配置與柔性生產張志敏生產線配置首先是生產線平衡問題，生產線平衡問題研究如何安排生產線工位，即需要設置多少個工位和每個工位的作業內容是什么。“平衡”的意義體現在每個工位的工作量相當。生產線平衡的目的是盡量使每個工位都處于繁忙狀態，完成最多的操作量，閑置時間最少，以求生產線效率最優。時下，為快速適應市場需求的變化，生產方式的靈活性和可變性正越來越受到企業的重視。柔性生產的思想正是為了快速適應市場需求的變化而產生的。柔性生產是指企業通過變革生產方式，以快速對應市場需求變化的一系列方法。柔性生產是關于生產方式的一種理念，而不是一門技術，沒有一種普遍適用的柔性生產方式。實現柔性生產需要的是不斷改善

2、的意識，并沒有什么必須要掌握的關于柔性生產的技術。同樣具有柔性生產理念的企業，實現柔性生產的方式卻并不一定相同。第一節生產線平衡一、三個基本概念（一）生產節拍生產節拍是相鄰兩個產品通過生產線尾端的時間間隔，即每隔多長時間有一件產品從生產線流出。每天的生產時間每天的計劃產量生產節拍的計算公式是：生產節拍（C）=（二）基本作業單元基本作業單元是生產線上不能再分解的動作，如果再分解，就產生多余動作。（三）生產線效率生產線效率是衡量生產線平衡優劣的指標，為總有效時間占總付出時間的百分比，閑置時間越少生產線效率越高。生產線效率的計算公式如下：人一心、.為總有效時間T生廣線效率=X100%節拍CX工位數N

3、二、生產線平衡步驟生產線平衡的步驟如下：（1） 用一個流程圖表示出基本動作的先后關系。流程圖由圓圈和箭頭組成，圓圈代表一個基本作業單元，箭頭表示作業順序。（2） 計算生產節拍（C）（3） 用下面的公式計算出所需要的工位數（N）。完成作業所需的時間總量（T結果取不小于計算值的最小整數。計算出的工位數為理論上滿足要求的最少工位數。（4） 向第一個工位分配基本作業單元，一次一項，逐項增加，直到完成作業的時間等于節拍，或由于受作業時間或操作次序的限制其他基本作業單元不能再增加為止。重復這個過程向第二個工位分配作業，然后是第三個工位，直到將所有基本作業單元分配完畢。分配作業時，首先分配具有第一特征的基本

4、作業單元，若有問題，則分配具有第二特征的基本作業單元。第一特征：具有最多后續作業；第二特征：持續時間最長。（5） 計算效率，評價生產線平衡效果。（6） 如果結果不如人意，進一步調整生產線的平衡。三、生產線平衡事例某型玩具車要在一個傳送帶上組裝，每天生產1000臺，每天的生產時間是8小時，圖表1列出了組裝的基本作業單元和時間。基本動作時間(秒)動作描述必須提前的作業A23組裝車體支架一B6安裝前后軸AC5擰緊支架螺釘BD27組裝傳動組件一E9安裝電路板DF7安裝前輪CG7安裝后輪CH7安裝遙控組件EI7安裝馬達EJ5總裝，擰緊4個螺釘F、G、H、IK5測試J總時間T108圖表1某型玩具車組裝的基

5、本作業單元和時間卜面我們看看如何按以上介紹的規則來配置玩具車的組裝生產線o第一步：畫流程圖圖表2以流程圖的形式反映了圖表中各基本作業單元的次序關系。圖表2某型玩具車組裝作業流程圖第二步：計算生產節拍計算時將每天的工作時間換算成秒，因為作業時間是以秒表示的。每天的生產時間C=:每天的計劃產量第三步：計算工位數=（8小時X60分X60秒）/1000臺=（秒）完成作業所需的時間總量（T）N=生產節拍（C）=108/=4（取整）這是計算出的工位數的理論值，實際數量可能會大一些。第四步：向工位分配作業各基本作業單元后續彳業數量如圖表3所示：基本作業單元ABCDEFGHIJK后續作業數量654542222

6、10圖表3各基本作業單元后續作業數量向各工位分配作業的過程如圖表4所示:工位作業作業時間（秒）剩余時間（秒）可安排的緊后作業緊后作業最多的作業持續時間最長的作業工位1A23（空閑）無工位2D27（空閑）無工位3B6CECEEE9CH、ICC5F、GH、IF、G、H、IF、G、H、IF（注）7（空閑）無工位4G7H、IH、IH、IH（注）7II7JJ5（空閑）無工位5K5（空閑）無注：若最長時間相等，任人項作業。圖表4向各工位分配作業的過程第五步：計算效率:工總有效時間T,/、c,生廣線效率=工x100%=108/（X5）X100%=75%節拍CX工位數N效率為75%意味著生產線不平衡或閑置時間

7、達最輕松的工位是工位5。第六步：進一步調整生產線的平衡能不能得到一個更好的平衡方案呢在本例中，第二特征交換，就會得到一個更好的方案。25%,共有36秒的閑置時間（X5112）,答案是肯定的。在本例中，將第一特征和進一步調整生產線平衡可能采取的方法還有進行作業分解和采取柔性生產布置等。四、作業分解最長的基本作業單元時間決定了生產節拍的最小可能值。最長的基本作業單元時間就是生產節拍的下限，除非有可能將作業分解到兩個或更多的工位上去。考慮下面的例子，假設一條生產線的基本作業單元的時間分別為：25秒、42秒、17秒、15秒、22秒、18秒、9秒、15秒、27秒，生產線每天運行8小時，每天的產量為800

8、臺。滿足800臺/天產量的生產節拍是36秒(8X60X60)/800，現在面臨的問題是有一個基本作業單元的時間是42秒，大于36秒，應該怎么辦呢有許多方法可以使42秒的作業適合36秒的節拍。可能采用的辦法如下：(1) 作業分解將這個作業分配到兩個工位上，雖然會產生多余動作。(2) 作業共享讓相鄰的工位對該作業進行一點共享，這樣相鄰的工位就能幫助完成一部分作業。作業共享與作業分解不同，對于作業共享而言，相鄰工位只是提供幫助，而不是獨立完成作業的某一部分。(3) 設立平行工位將作業分配給兩個平行操作的工位。(4) 聘用操作技能高的工人聘用操作技能高的工人也許能滿足36秒的要求。(5) 加班以42秒

9、每臺的速度每天能生產685臺，比800臺少115臺，生產115臺需要加班約80分鐘(115X42/60)。(6) 改進設計對產品設計進行改進使作業時間稍微減少是有可能的。其他減少作業時間的辦法包括設備改進、生產線設立備用人員、改進材料以及由多技能的工人組成團隊來操作生產線而不是讓生產線的工人各負其責。第二節生產線布置一、直線型與U型生產線以上生產線平衡事例對工位的配置結果如圖表5所示，這是直線型生產線布置，是最常見的一種生產線布置方式。碗尬cdJe圖表5直線型生產線布置如果將以上事例的生產線布置成U型，將得到圖表6所示的布置。7HJG)(G圖表6U型生廣線布置在以上生產線平衡事例中，將生產線布

10、置成U型使5個工位減少為4個，因為A、K兩個作業可以由一個人來完成。U型生產線布置是柔性生產和精益生產中經常采用的一種生產線布置方式。U型生產線布置讓生產線拐個彎，將生產線上的物品投入口和輸出口放在一個地點。相對于將物品投入口和輸出口分開的直線型生產線布置，它有如下優點： 為生產線的平衡提供更多的可能性； 隨生產線流動的產品托板、工夾具等流回到起點，減少了搬送作業； 一人進行多項操作時，有利于減少人員走動； 不用安排不同的人進行投入材料和收集成品的工作； 物流路線更加順暢。有時將U型生產線的首尾連在一起，成為。型生產線，進一步減少產品托板和工夾具等的搬送。二、便于作業共享的生產線布置作業共享，

11、即相鄰工位的員工互相提供幫助，能起到自動平衡生產線的作用。因此，在工位的安排上要注意不要將員工隔離或封閉起來，應該為作業共享創造條件，如圖表7所示。4物料流 I物料流匚。III不好：操作者被隔離，沒有機會進行作業共享。好：操作者可以互相幫助,有助于自動平衡生產線。好：操作者可以互相幫助， 進行作業共享，并可與第三 人一起工作以提高產量。不好：操作者被封閉起來，沒有機會進行作業共享，且不方便第三人加入以提高產量圖表7有利于作業共享的生產線布置第三節柔性生產一、柔性生產的特點“柔性”是指企業能根據市場需求的變化，快速提高和降低產能、變換產品品種的能力。大型生產線產能固定，為制造特定產品而設置，因而

12、不具有柔性。柔性生產是相對于大型生產線難以變動的“剛性”而言，更具有靈活性和可變性。柔性生產通常具有以下特點：(1) 生產線較小柔性生產的主要特點可以用一個字來概括，那就是“小”，小才具有靈活性。設置多條獨立工作的小型生產線來代替一條大型生產線，當產品需求量增加或減少時，可以很容易地通過復制或拆除小型生產線來加以對應。同時，用多條小型生產線來代替一條大型生產線，也為多品種同時生產提供了更有效的手段。因此，實現柔性生產的主要方法，就是將生產線小型化。撇開柔性生產而言，縮短生產線也應該是工廠改善的重點。從生產線平衡的角度看，人數越多的生產線越難以平衡，其效率通常是不高的。生產線越長、人數越多也意味

13、著有更多的在制品在生產線上，這也必然影響到生產效率和生產成本。而且生產線上的人數越多，出錯誤的機會也越多，就將導致越多的質量問題和越多的停機時間。(2) 低成本設置生產線低成本設置生產線是生產柔性的要求。如果生產線是花大價錢設置的，要進行復制、拆除或改動就不是那么容易了，生產方式也就失去了“柔性”。到一些實現柔性生產的工廠去參觀，可能發現他們的生產線很簡陋，有的甚至是在以類似作坊的方式進行生產，不能認為那樣的生產方式就是落后的，對此種現象需要以柔性生產的眼光來看待。低成本設置生產線除了要求組建生產線的材料要簡單、廉價，而且要求材料盡可能具有通用性，方便生產線變動時重復使用。(3) 3）持續變革

14、生產方式柔性生產是為了快速對應市場需求的變化，市場需求的不斷變化要求企業的生產方式也相應做出調整。企業所采用的柔性生產方式本身并不是一成不變的，需要進行改進甚至創造新的柔性生產方式以適應市場的變化。每個企業的實際情況都不一樣，沒有一種普遍適用的柔性生產方式。企業柔性生產的實現，需要結合本企業的生產特點和面臨的市場環境等實際情況，創造性地建立適合本企業的生產方式，并不斷進行改進。良好的現場改善氣氛對企業柔性生產的實現是有很大幫助的。成功實現柔性生產的工廠，生產線上的許多改善裝置常常就是出自現場員工之手。二、單元生產單元生產（CellManufacturing）是生產線小型化的產物。當設置多條小型

15、生產線來代替大型生產線，且每條小型生產線都能獨立完成大型生產線的工作時，這樣的一條小型生產線就是一個生產單元。單元生產是最常見的一種柔性生產方式。單元生產的優點不僅在于方便復制和拆除，為快速對應產量的變化提供了可能，同時，以多個生產單元來代替一條大型生產線，也方便了多品種同時生產。實行單元生產要求單元內的工人必須受過更好的訓練，能夠完成多種操作。由于單元生產是每個單元獨立完成工作的，因此每個單元都需要使用全套的工具和檢測設備，以“單元化”的方式取代同樣產能的一條生產線，可能需要更高的投資。為降低單元設置費用，除了盡量使用簡單、廉價，且具有通用性的材料外，可考慮將高價值的工具和檢測設備在兩個以上單元之間共用。工廠產品市場需求的變化通常在一個區間內，由固定部分和變動部分組成。工廠實行柔性生產時，根據實際情況，可以采用既有生產線和生產單元相結合的形式，將固定產量部分在既有生產線上生產，變動部分在單元內生產。將生產線小型化做到極至，就是“一人生產方式”。在一人生產方式中，一個工人完成組裝產品（或