精益流水线设计

精益流水线设计

(一)设计精益流水线的要素

在一个流程制造的环境中，一个最终的装配件被视做一堆零部件和一系列步骤的组合。产品同步使用户可以从更高的层次上考察制造流程，同时也是设计生产线的第一步。每个生产线都是惟一的。即使在一个生产线之内，一种产品可能还要经历另一种产品的各种工序。精益制造工程的流水线是机器和/或装配工作站的集合。流水线中安排的资源用于解决一个或多个约束，有些流水线成U形，而另外一些流水线成直线形，以满足这些约束。那么精益流水线怎么设计了，共益顾问首先给大家分析下精益流水线的设计要素，为精益流水线的设计提供基础。

精益流水线的设计要素有：

1. 额定日产量：代表所设计流水线的生产能力。代表流水线在任意时刻的最大输出量。它是销售部门和制造部门之间的约束的一部分。计算公式：额定日产量=额定日产量/每月工作天数。 2. 流水速率：流水速率表示每小时的生产速度，有效工作小时是经过容差调整的轮班工作时间，例如，休息、维护和效率。流水速率对于流水线设计和监控每小时的流水线性能极其有用。计算公式：流水速率＝额定日产量 /（每班次的有效工作小时数）X（班次）

3. 需求节拍：Takt是一个德语词汇，意为“鼓声”或“节拍”。塔克特TAKT意思是：为了达到顾客需求所需要的产品制造平均周转时间，为了计算塔克特您必须知道两个可变量：(1) 过程的每天工作时间；(2) 顾客日常所需要的产品数量。每天工作时间的意思是：员工和/或机器在标准操作表里的工作的实际时间。每个过程可能有不同的每天工作时间。计算公式：Takt=每天工作时间/客户需求

在流程制造中，需求节拍表示在生产一种产品的过程中用于每个作业的理想时间。当一个单位的需求节拍消耗后，流水线（及每个作业）必须完成一个装配件以满足市场需求。如果每个作业消耗的时间刚好等于需求节拍，那么流水线就保持完美的平衡。如果某些作业消耗的时间比需求节拍长，那么就正在形成瓶颈。如果某些作业消耗的时间比需求节拍短，那么将无法充分利用这些资源。

4. 流水工序数：如果有了需求节拍和工作内容，用户可以使用如下公式计算出可满足日常需求的近似流水作业数：流水工序数＝工作内容/需求节拍（四舍五入），可以根据流水工序数量推算流水线中所需的工作站的数量。例如，如果制造提前期为120分钟，而且额定日产量的需求节拍为6.7分钟，那么流水工序数大约为18。当前必须手工计算流水工序数。

5. 总产品周期时间：当设计一个项目时，必须确定制造项目过程中的步骤，正如流程工艺路线中的流程一样。这些流程又由众多事件组成。利用这些流程，用户可计算生产一个项目需要的总产品周期时间。在所有进料线中，它是生产流程中最长的提前期。

6. 流水线产量水平：生产线的设计目标是获得最大的生产能力（额定日产量），但是流水线不能始终满负荷地运转。流水线的产量取决于当时的市场需求，这是流程制造的基本准则―必须按需生产只有拥有机动的资源，才可以实现按需生产。策略就是保持适当的机器资源投资水平，使得机器周期时间足够平衡，以便按照额定日产量进行生产。同时，开发可以运行在同一流水线的不同作业或部分运行在其他流水线上的灵活劳力资源。这种灵活性无法一夜之间实现，作业人员培训和灵活的激励机制（考虑每个雇员所掌握的技能水平）是形成灵活劳动力的两个重要手段。

7. 工序时间：可以为流程工艺路线中的事件、流程和流水作业计算作业时间。作业时间的计算是以每个事件的有效资源为基础的。消耗时间不包括与其他计划资源重叠的计划资源。。

例如，如果一个作业者在一个事件中花费1.5分钟的计划时间，之后机器运行4.5分钟，那么该事件消耗时间为6分钟。另外，如果机器无需等待作业者，那么消耗时间将为4.5分钟。

(二) 单一品种流水线组织设计的一般步骤

单一品种流水线又称为不变流水线，是指只生产一种产品，品种是固定不变的，且流水线上的设备有足够的工作负荷。单一品种流水线的组织设计可以分七个步骤来说明它的设计方法。单一品种流水线又称为不变流水线，是指只生产一种产品，品种是固定不变的，且流水线上的设备有足够的工作负荷。单一品种流水线的组织设计可以分七个步骤来说明它的设计方法。

1．计算流水线的节拍

流水线、自动化流水线的节拍就是顺序生产两件相同制品之间的时间间隔。它表明了流水线生产率的高低，是流水线最重要的工作参数。

其计算公式如下： r=F/N 其中：r—流水线的节拍(分／件)，F—计划期内有效工作时间(分)，N—计划期的产品产量(件)．这里：F＝F0K，F0—计划期内制度工作时间(分)，K—时间利用系数。确定系数K时要考虑这样几个因素：设备修理、调整、更换模具的时间，工人休息的时间。

一般K取0.9—0.96，两班工作时间K取0.95，则F为： F＝FOK＝306×2×8×0．95 ×60＝279072(分) 计划期的产品产量N．除应根据生产大纲规定的出产量计算外，还应考虑生产中不可避免的废品和备品的数量。

当生产线、生产线制造上加工的零件小，节拍只有几秒或几十秒时，零件就要采用成批运输，此时顺序生产两批同样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。流水线采取按批运输制品时，如果批量较大，虽然可以简化运输工作，但流水线的在制品占用量却要随之增大。所以对劳动量大、制件重量大、价值高的产品应采用较小的运输批量；反之，则应扩大运输的批量。

2．进行工序同期化，

计算工作地(设备)需要量流水线的节拍确定以后，要根据节拍来调节工艺过程，使各道工序的时间与流水线的节拍相等或成整数倍比例关系，这个工作称为工序同期化。工序同期化是组织流水线的必要条件，也是提高设备负荷和劳动生产率、缩短生产周期的重要方法。进行工序同期化的措施有：①提高设备的生产效率。可以通过改装设备、改变设备型号、同时加工几个制件来提高生产效率；②改进工艺装备。采用快速安装卡具、模具，减少装夹零件的辅助时间；③改进工作地布置与操作方法，减少辅助作业时间；④提高工人的工作熟练程度和效率；⑤详细地进行工序的合并与分解。首先将工序分成几部分，然后根据节拍重新组合工序，以达到同期化的要求，这是装配工序同期化的主要方法。工序同期化以后，可以根据新确定的工序时间来计算各道工序的设备需要量，它可以用下式计算： m(i)=t(i)/r 式中：mi—第i道工序所需工作地数(设备台数)，ti—第i道工序的单件时间定额（分）包括工人在传送带上取放制品的时间。一般来说，计算出的设备数不是整数，所取的设备数为大于计算数的邻近整数。若某设备的负荷较大，就应转移部分工序到其它设备上或增加工作时间来减少设备的负荷。

3．计算工人需要量，合理配备工人

工业流水线、涂装线的工序数确定以后，就可计算流水线上的工人需要量。 (1) 以手工劳动和使用手工工具为主的流水线工人需要量可用下式计算： pi=sigwi式中： Pi—第i道工序工人需要量(人)， g—日工作班次，si—第i道工序工作地数，wi—每个工作地同时工作人数（人） p=∑m i=1pi=∑m i=1sigwi 这里 P为流水线操作工人总数(人)。 (2)以设备加工为主的流水线工人需要量可采用下式计算： p=(1+b 100)∑m i=1Sig fi 式中：b—后备工人百分比，fi—第i道工序每个工人的设备看管定额。

4．流水线上传送带的速度与长度的计算

传送带运行的速度(V)可由下式求得： V=s[]r(米/分) 式中s表产品间隔长度。由上式可知节拍r为定值时，产品间隔长度s越大，传送带运行速度越大；s越小，V亦越小。产品间隔长度的选取要根据具体情况来确定，其最小限度为0.7-0.8米，为照顾其它原因，还要给予附加的宽裕长度。流水线传送带的长度可由右式计算： L=mB+X其中：L—传送带长度，m—工序数，B—工序间隔长度，X—传送带两端附加富裕量。

5．流水线平面布置设计

流水线的平面设计应当保证零件的运输路线最短，生产工人操作方便，辅助服务部门工作便利，最有效地利用生产面积，并考虑流水线之间的相互衔接。为满足这些要求，在流水线平面布置时应考虑流水线的形式、流水线内工作地的排列方法等问题。生产流水线、自动化流水线的形状有直线形、直角形、开口形、环形等，如图2-1所示。流水线内工作地的排列要符合工艺路线，当工序具有两个以上工作地时，要考虑同一工序工作地的排列方法。一般当有两个或两个以上偶数个同类工作地时，要考虑采用双列布置，将它们分列在运输路线的两例。但当一个工人看管多台设备时，要考虑使工人移动的距离尽可能短。流水线的位置涉及到各条流水线间的相互关系，要根据加工部件装配所要求的顺序排列，整体布置要认真考虑物料流向问题，从而缩短路线，减少运输工作量。总之，要注意合理地、科学地进行流水生产过程空间组织。

6．流水线标准计划指示图表的制定

流水线上每个工作地都按一定的节拍重复地生产，所以可制订出流水线的标准计划指示图表，表示出流水线生产的期量标准、工作制度和工作程序等等，为生产作业计划的编制提供依据。连续流水线的标准计划指示图表比较简单，只要规定整个流水线工作的时间与程序就可以了。间断流水线的标准计划指示图表比较复杂，要规定每一工序的各工作地工作的时间与程序。

7．流水线经济效果指标的评价

流水线的经济效果指标主要有，产品产量增加额及增长率，劳动生产率及增长速度，流动资金占用量的节约额，产品成本降低额及降低率，追加投资回收期，年度综合节约额等等。除了上述数量指标外，还要考虑一些不可定量的指标，如劳动条件，环境保护的改善等。企业应根据本身的实际情况进行单一品种流水线设计，所设计的流水线应符合企业的生产要求，能给企业带来良好的经济效益。否则，就必须对流水线进行适当的调整、重新设计或直接淘汰。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dbjd.html