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第18章 生产系统的布局与布置(4)

流水生产具有很大的优势,但组织流水生产需要满足一些基本条件。主要有以下几条:

①产量要足够大,单位产品的劳动量也比较大。产量大是最基本前提,它保证流水线能采用高效专用设备,保持长期稳定的生产;单位劳动量大,才有可能把制造任务分解成许多工序,组织流水线。

②制造的工艺过程能划分成简单的工序,又能根据工序同期化的要求把某些工序适当地合并和分解,使各工序的作业时间基本相等或成整数倍。

③产品结构和制造工艺相对稳定。设计的产品结构要基本定型;产品能分解成可单独进行加工和装配的零部件,以便组织零部件的流水生产线,实现并行生产;产品有良好的工艺性,能符合流水生产工艺和工序同期化的要求。

④必要的厂房条件。生产场地的形状面积适合布置流水线的传送装置和设备。

三、简单流水生产线的组织设计

流水线的设计包括技术设计和组织设计。前者是指工艺路线、工艺规程的制定,专用设备、专用工具夹具的设计,以及运输传送装置的设计等等,可称之为流水线的“硬件”设计;后者是指确定流水线的节拍,计算设备需要的数量和设备负荷系数,设计工序间的平衡,配备操作人员,流水线平面布置,流水线的工作制度和标准计划图表的制定等等,这些属于流水线的“软件”设计。尽管技术设计是工程技术范畴,组织设计属于管理范畴,但两者之间有密切的关系,组织设计是技术设计的根据,技术设计要保证组织设计每个项目的实现。

最简单的流水线是单一对象流水线,多对象流水生产方式是在它的基础上发展起来的,虽说,目前实际运转的单一对象流水线已十分少见,但它的组织设计原理与方法是设计多对象流水线的基础。整个设计过程可分6个步骤。

1.确定流水线节拍

节拍是流水线重要的参数,它表明了流水线的生产速度,同时也规定了流水线的生产能力。

如果算得的节拍数值很小,同时制品的体积和重量都很小,不适宜按件运送时,则可成批运送。这时,相邻两批之间的时间间隔称为节奏或运输批节拍,它等于节拍与运输批量的乘积。

2.计算流水线上的设备(工作地)数和设备负荷系数

为了使制品能在流水线各工序间平行移动,每道工序的设备(工作地)数应当是工序时间与流水线节拍之比。

如果算得的设备数是整数,就可以确定它是该工序的设备数。

如算出的不是整数,则实际采用的设备数Se犻应该取最接近于计算值S犻的整数,且Se犻≥S犻。此时,必然出现设备负荷不足现象

3.工序平衡

所谓工序平衡就是通过技术组织措施来调整流水线的工序时间定额,使它们等于流水线节拍或者与节拍成整数倍关系。可见,工序平衡是提高设备负荷,提高劳动生产率和缩短产品生产周期的重量手段,它也是组织连续流水线的必要条件。

机械加工工序平衡的措施主要有以下几条:

(1)对影响工序平衡的关键工序,通过改装设备、增加附件、同时加工多个零件等办法提高生产速度;(2)采用高效专用的工艺装备,减少辅助操作时间;(3)改进工作地布置和操作方法,减少辅助作业时间;(4)改变切削量,如加大切削速度、走刀量和进刀量,减少走刀次数,以减少机器作业时间;(5)提高工人的操作熟练水平和工作效率。

手工装配工序同期化的措施主要有:

①分解与合并某些工序。要点是,根据节拍重新组合工序,以达到同期化目的,这是手工装配工序同期化的主要手段。

②合理调配工人。如组织相邻工序的工人相互协作,在高负荷工序配备熟练工人,适当配备人员沿流水线巡视帮助高负荷工序。

③通过采用高效工具,改进装配工艺,减少装配工时。

工序平衡以后,有关工序所需的设备数可能会有变化。因此,需要根据工序平衡以后的工序时间调整设备数,并重新计算设备负荷系数。

4.计算工人配备数

在以手工作业和使用手工工具为主的流水线上,整条流水线配备的总人数,就是所有工序人数之和。在手工作业的流水线上可以不考虑后备人员。

在以设备加工为主的流水线上,配备人员时,要考虑后备人员和每位工人看管的设备数。

四、手工装配流水线工序平衡方法

上文已分别对机械加工和装配工序平衡的措施作简单介绍。

由于手工装配具有灵活性,可以把整个装配作业分解成许多操作单元或工步,其中有些工步有严格的装配顺序关系,有些则没有装配的先后顺序关系。根据流水线的节拍要求和工步的装配顺序,将几个工步组合成工序,使工序时间相等或相近,这是一个组合问题,组合的规则是:第一,组合的工序时间不能大于节拍;第二,把几个工步组合在一起时,不能违反装配的顺序。选优的规则是组成的流水线工序数要少。处理这个问题常用的方法是分支定界法。下面举例说明。

装配一个简单产品,一天开2班,每班8h,每班的有效作业时间为460min,一天产量为92个,根据节拍计算公式算得节拍为10min。整个装配作业可分解成11个工步。

图中圆圈内的数字为工步号,圆圈外数字表示作业时间,总作业时间46min。

求解过程如下:

先计算最小工序数,状=[总作业时间/节拍]+1,[ ]内数据一般不为整数,须取整数后加1,如为整数,则不用加1。本例状=[4.6]+1=5。在以下计算过程中如出现最小工序数大于5,则该分支停止再分。

第一步,划分第Ⅰ工序,列举工序Ⅰ的各种可能组合,计算工序时间和各组合方案的最少工序数。本例工序Ⅰ有两种组合,即{1,2,5},{1,2,6}。

a:{1,2,5};工序时间=9;最小工序数=1+[(46-9)/10]=5(注:计算公式中除数10为节拍数值,[  ]内的计算值如不是整数,则取大于它的最近整数)。

b:{1,2,6};工序时间=10;最小工序数=1+[(46-10)/10]=5。

选择准则:当最小工序数相等时,取工序时间大者。取{1,2,6}这一组合为第Ⅰ工序。

第二步,划分第Ⅱ工序,有三种组合,即{3,5},{4,5},{5,7}。

a:{3,5};工序时间=6;最小工序数=2+[(36-6)/10]=5。

b:{4,5};工序时间=8;最小工序数=2+[(36-8)/10]=5。

c:{5,7};工序时间=7;最小工序数=2+[(36-7)/10]=5。

最小工序数相等,取工序时间最大的组合{4,5}。

第三步,划分第Ⅲ工序,有两种组合,{3,8},{7}。

a:{3,8};工序时间=8;最小工序数=3+[(28-8)/10]=5。

b:{7};工序时间=6;最小工序数=3+[(28-6)/10]=6。

最小工序数不等,取工序数小的分支,{3,8}。

第四步,划分第Ⅳ工序,有两种组合,{7},{10}。

a:{7};工序时间=6;最小工序数=4+[(20-6)/10]=6。

b:{10};工序时间=5;最小工序数=4+[(20-5)/10]=6。

此处两条分支的最小工序数已超过5,停止再往下计算,回到第二步的{5,7}组合。

第五步,划分第Ⅲ工序,有两种组合,{3,9},{4}。

a:{3,9};工序时间=10;最小工序数=3+[(29-10)/10]=5。

b:{4};工序时间=7;最小工序数=3+[(29-7)/10]=6。

最小工序数不等,取小的分支,{3,9}。

第六步,划分第Ⅳ工序,只有一个组合{4,8}。

第Ⅳ工序取{4,8},工序时间=10;最小工序数=4+[(19-10)/10]=5。

第七步,划分第Ⅴ工序,只有一种组合,{10,11}。

第Ⅴ工序取{10,11},工序时间=9;最小工序数=5。

复习思考题

1.厂址选择要考虑哪些因素?

2.分析书上介绍的两种选址定量计算方法的应用条件。

3.厂区平面布置要考虑哪些原则?

4.分析上海拖拉机厂齿轮车间提高效率的原因是什么,并分析可能节省哪些成本。

5.举出一个服务企业的平面布置实例,分析其改进的可能性。

6.生产方法与基本生产过程有何联系?

7.组织流水线生产的基本原理是什么?基本条件有哪些?

8.工序平衡的目的是什么?手工作业流水线做工序平衡时,工步组成与装配顺序图起什么作用?

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