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第27章 5 流水线、生产线和自动线设计

(4)设备调整所需时间的长短。若改变加工对象的设备调整所需时间长,应采用顺序移动方式;反之,应采用平行移动方式或平行顺序移动方式。

(5)接受订货的紧急程度。如接受订货任务紧迫,交货期临近,则宜采用平行移动方式,以缩短工期,保证交货。

6.5.1 流水线的产生

流水线也叫流水生产。流水线生产方式在1913年产生于美国福特汽车公司,最初用于汽车装配,使生产效率大大提高。流水生产是在“分工”和“作业标准化”的原理上发展起来的。劳动分工原理阐明了分工可以提高效率的道理;泰罗的科学管理理论证明了按照人的操作方法制定作业标准,按标准训练工人,按标准操作能提高生产效率。美国的亨利·福特成功地把这两条原理运用到流水生产中来:首先把汽车装配工作分成许多工序;然后制定每道工序的操作标准,使每道工序的作业时间尽可能相等;最后按加工顺序布置工作地,按固定的标准顺序对产品实施轮流加工。泰罗强调的是单个工人的操作标准化,福特把它发展成生产过程的标准化。

流水生产方式的诞生除在管理技术上的突破以外,在当时还必须依赖加工技术的支撑。那时工作母机的制造精度已经能够保证零件的互换性。若没有这一条件,流水生产也是不可能实现的。最初的流水生产线只生产单一品种产品,后来逐渐发展为多品种混流生产线。第二次世界大战后,日本丰田汽车公司顺应市场需求,创造出被称为“准时化生产”(JIT生产方式,下文专述)的新型流水生产方式。它保留了流水生产高效率的优点,克服了转换产品困难的缺点,使一条流水生产线能够同时生产多种结构相似的产品。

6.5.2 流水生产及其特征

1.流水生产的概念

流水生产也叫流水作业或流水线,它是对象专业化组织形式进一步发展而成的一种先进生产组织形式。一般是指按照产品加工工艺的先后顺序排列工作地,使加工对象以一定的速度,连续不断地经过各个工作地进行加工,并出产产品。

2.流水线的主要特征

(1)工作地的专业化程度很高,每个工作地只固定完成一道或少数几道工序。

(2)各工作地按照劳动对象加工的工艺顺序排列,劳动对象在工序间作单向移动。

(3)按照规定的节拍出产产品。节拍就是流水线上前后两件产品出产的间隔时间。例如,节拍为10分钟,就是每隔10分钟出一件(台)产品。为此,各道工序的单件作业时间必须等于节拍或节拍的倍数。

(4)各道工序的工作地数同各道工序的单件作业时间的比例相一致。例如有三道工序,单件作业时间分别为3分钟、6分钟和12分钟,则各道工序的工作地数需要分别配备1个、2个和4个,这样它们的比例才能一致。

6.5.3 流水线的分类

由于每个生产单位的生产条件不同,组织流水线时可以有多种形式,通常可分为以下几类:

(1)按生产对象的轮换方式,可分为不变流水线、可变流水线和混合流水线。不变流水线是在一条流水线上固定生产一种产品(零件、部件)。可变流水线是在一条流水线上分批轮番生产几种产品。这几种产品具有相似的结构和工艺过程,各道工序的时间比较接近。混合流水线是在一条流水线上,在规定的时间内同时生产几种产品。变换产品品种时,基本上不需要重新调整设备和工艺装备。因为,在混合流水线上,各种产品的生产是按照成组加工(装配)工艺规程,使用专门的成组加工设备和工艺装备完成的。

(2)按生产过程的连续程度,可分为连续流水线和间断流水线两种。连续流水线是劳动对象始终处于加工或运输过程中,没有停放等待现象。间断流水线是流水线上一些工序的单件作业时间同节拍不完全相等或不成整倍数,劳动对象在工序间不能连续移动而有停放等待现象,生产过程有一定的间断。

(3)按加工对象是否移动,可分为产品固定不动的流水线和产品移动的流水线两种。产品固定不动的流水线是劳动对象固定在一定的工作地上,由不同工种的工人拿着工具依次到工作地上去完成各自所承担的工序。它适用于装配笨重、巨大的产品。例如,造船、大型机械产品以及建筑工程施工等。产品移动的流水线是工人固定在各工作地上,劳动对象依次经过各个工作地进行加工。

(4)按流水线节拍的方法,可分为强制节拍流水线和自由节拍流水线两种。强制节拍流水线是用专门的运输装置强制实现规定的节拍,工人必须在规定的时间内,按照生产工艺要求,完成自己的全部工作。如果出现延误和违反技术规程,就会影响下一道工序的生产。自由节拍流水线是每个工作地在规定的间隔时间内的生产率要符合节拍要求,但是每件制品的作业时间长短不一定与节拍相同,可由工人自己掌握。因此,各工作地上都存放有一定数量的保险在制品,以达到调节生产节奏的目的。

(5)按流水线的机械化程度,可分为手工流水线、机械化流水线和自动化流水线三种。

(6)按流水线的范围,可分为小组流水线、车间流水线和贯穿全厂的流水线。

流水线这种先进的生产组织形式,在生产中被广泛采用。它主要有以下优点:它把对象专业化的生产单位和平行移动方式紧密地结合起来,使生产过程达到连续性、比例性和均衡性的要求,因而有较高的生产效率,能够缩短生产周期;减少在制品占用量,减少运输工作量,加速资金周转,降低成本,取得较好的经济效益。我国在轻纺、机械、化工、日用化学、建筑、服装、食品、电子等部门都有流水线生产的组织形式。

6.5.4 组织流水线应具备的条件

是否组织流水线生产,是企业的一项重大决策。组织流水线生产必须具备以下条件:

(1)产品品种稳定,产量大,是市场上大量需要的产品。

(2)产品结构比较先进,设计基本定型,产品是标准化的,并有良好的结构工艺性。所谓结构工艺性是指产品的结构便于工艺制造,有利于采用经济、有效的工艺加工方法。

(3)生产过程的各道工序能够合并或分解,以满足同期化的要求。

(4)原材料、协作件必须是标准的、规格化的,并能够按时供应。

6.5.5 单一品种流水线的组织工作

(1)确定流水线的节拍和节奏。节拍是流水线最重要的因素和工作参数,也是一种期量标准。它表明流水线的生产速度和效率。确定节拍的依据是计划期的产品产量和有效工作时间。

节拍=计划期有效工作时间/计划期产量

例:某产品流水线计划日产量为330件,采用三班生产,每班有20分钟休息时间,废品率为5%,求该流水线的节拍。(每日工作8小时)

解:节拍=[8×3×60——(20×3)]÷330×(1+5%)=4(分钟)

如果流水线的节拍很小,产品的体积很小,不便于按件运输,则需成批运输。这时就要计算流水线的节奏。节奏是指流水线上生产前后两批相同产品的间隔时间。

节奏=节拍×运输批量

(2)组织工序同期化。所谓工序同期化,就是根据流水线节拍的要求,采取各种技术组织措施来调整流水线各工作地的单件作业时间,使它们等于流水线的节拍或节拍的倍数。

组织工序同期化,其中一个方法是将工序集中或分散。工序的集中是把若干互相联系的小工序合并为较大的工序,工序的分散是把较大的工序划分为若干较小的工序。通过工序的集中与分散来调整各工序的单件作业时间,使其与节拍相等或成整数倍的关系,实现同期化。此外,还可以通过改进工艺过程,采用先进的工艺和技术设备,改善设备状态,改变零件结构和改进劳动组织等来调整工序加工时间,实现同期化。

(3)计算流水线上需要的最少工作地数。

流水线上所需最少工作地数=单位产品总装配时间/节拍

按上式计算出来的工作地数量可能不是整数,但是实际采用的工作地数必须取整数。

(4)计算流水线的负荷系数。流水线的负荷系数越大,表明流水线的生产效率越高。一般来说,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以上。

流水线负荷系数=单位产品总装配时间/实际采用的工作地数×节拍

(5)配备工人。以手工操作为主的流水线,需要配备的工人总数等于流水线上各个工作地的所有工人人数之和。每个工作地需要的工人人数可按下式计算:

每个工作地需要的工人人数=每个工作地上同时工作的人数×工作班次

在以设备加工为主的流水线上,计算所需配备的工人数量时,要考虑后备工人和工人的设备看管定额。因此,配备工人数量常常是与编制流水线工作指示图表结合起来进行的。

(6)计算传送带的速度。流水线上采用的运输工具种类很多,一般在连续流水线上,工序间的传送大多采用传送带装置。当传送带采用连续移动方式时,传送带的速度可按下式计算:

传送带的速度=流水线上两件产品的中心距离(米)/节拍(分)

当传送带采用连动方式移动,即每隔一个节拍往前移动一次时,传送带每次移动的距离就等于传送带上两件产品间的中心距离。传送带的长度一般可按下式计算:

传送带的长度=2×流水线上各工作地长度之和+技术上需要的距离

工作地长度包括工作地本身的长度和相邻两个工作地之间的距离。

(7)流水线的平面布置。流水线的平面布置应便于工人操作和生产服务部门工作,使产品的运输路线最短,充分利用生产面积。流水线平面布置的形状,一般有直线形、直角形、开口形、山字形、环形、蛇形等。工作地的排列有单列式和双列式两种。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。

6.5.6 多品种混流生产

多品种混流生产是流水生产的一种形式,它是将工艺流程、生产作业方法基本相同的若干个产品品种,在同一条流水线上科学地编制投产程序,实行有节奏、按比例的混合连续流水生产,并以品种、产量、工时、设备负荷全面均衡为前提的生产方式。多品种混流生产适用于加工工艺基本相同,生产设备不需要调整,工模夹具可快速调换,而设备负荷又能负担多品种生产的流水生产和成批生产的企业,组织多品种混流生产的前提条件是生产稳定,专用设备能通用,或增加少量的设备和工模夹具便能满足生产的需要,有通用性的专用生产工序,企业管理良好。

由于混流生产能在同一条流水线上同时生产几种产品,所以能及时满足市场多品种的需要。企业编制混流生产投产顺序的方法主要有生产比例法、生产比例倒数法、逻辑运算法等。

6.5.7 生产线

生产线是按产品专业化形式组织的多品种的生产组织形式。它的特点是在生产线内,配置为完成某几种产品所必需的设备,这些设备和工作地是按照生产线的主要产品或多数产品的工艺路线、工序劳动量的比例来配备和排列的。它和流水线的主要区别是没有严格的节拍,不能采用更多的专用设备和专用工具,不能保证生产过程的高度连续性。因而,在生产效率方面要比流水线低一些。由于它在每条生产线上都可以安排多个品种生产,企业在品种规格较多而多种产品的产量又不大的情况下,组织生产线能获得较好的经济效果。

6.5.8 自动线

自动生产线简称为自动线。它是在流水生产线的基础上发展起来的一种先进生产组织形式。在自动线上,生产工序与辅助工序全部由机床、各种机器工具、仪表装置自动完成。因此,所谓自动线就是通过一系列加工工艺、供料、检验、运输等方面的自动装置,由电子计算机自动控制的自动化机器体系。其优点是:①可以改善劳动条件,减少工人需要量;②可以提高产品质量;③可以缩短生产周期,减少在制品占用量,节约流动资金。其缺点是投资大,回收期较长,自动线上有一小部分出了故障,就会造成整条线停产。

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