流水线组织设计成组技术与成组流水线设计课件.ppt

流水线组织设计第五章 成组技术与成组流水线设计第五章第五章 成组技术与成组流水线设计成组技术与成组流水线设计 在单件小批生产的情况下,企业所生产的产品品种繁多,每一品种的产量有限,为了在单件小批生产的条件下也能采用流水线,要求做好以下工作:n推行标准化和积木化设计,使企业在保证产品多品种小批量的前提下,能加大某些零部件的批量n在生产组织方面发展成组技术,采用成组技术来扩大零件的生产批量,为采用流水生产创造条件一一.顺序生产成组流水线顺序生产成组流水线n顺序生产成组流水线的运作模式AB CC工序工序1工序工序2工序工序3AB CCAB CCAB CCAB CCAB CCn顺序生产成组流水线的特点n由在流水线上生产的不同零件构成零件组,每一工作地加工时以零件组为单位进行,工作之间转移零件时以零件组为单位成组进行;n每一零件组内的零件,其加工次序是固定的,如先加工A零件,再加工B零件,再加工C零件,每道工序都是这样顺序地加工零件组内各零件;n零件组在各道工序的加工时间是与流水线节拍相等或成倍数关系的例:设A、B、C三个零件组成一组则它们在各道工序的加工顺序必定是ABC→ ABC→ ABC→ ABC→若它们在第i道工序上的加工时间为tAi、tBi、tCi则： ti= tAi+tBi+tCi =φ•rn由加工一种零件转换到加工另一种零件时，不需要调整设备和工艺设备综上所述，可以认为顺序生产成综上所述，可以认为顺序生产成组流水线是由几种产品结合而成组流水线是由几种产品结合而成的的“某一假想产品某一假想产品”的单一流水的单一流水线，或者是特殊情况下的混合流线，或者是特殊情况下的混合流水线水线n顺序生产成组流水线的组织设计（1）节拍的计算r---顺序生产流水线节拍T---计划期有效工作时间Ng---计划期拟生产的零件组数（2）各工序的设备需要量tgi ---第i道工序零件组的加工时间tgi= tAi+tBi+tCi其余组织设计中的计算工其余组织设计中的计算工作，如确定工人数量，计作，如确定工人数量，计算设备负荷系数等，都与算设备负荷系数等，都与单一对象流水线的设计相单一对象流水线的设计相同同二二.平行生产成组流水线平行生产成组流水线n平行生产流水线的特点n加工是以零件组为单位，一组零件一组零件地进行加工；零件在工作地之间的转移也是以零件组为单位，一组零件，一组零件地进行转移n组内的各零件加工是平行进行的，即不同的零件在同一工作地上的加工时间可以重合，因而缩短了零件组的加工周期n平行流水线的各工序设备上通常安装两套以上的夹具和刀具，进行多工位多刀具加工；n零件在各道工序上，必须有一种零件的工时定额与流水线节拍相等或成整数倍比关系n平行成组流水线的组织设计（1）节拍计算r---平行生产流水线节拍T---计划期有效工作时间Ng---计划期拟生产的零件组数例：生产A、B两种品种，计划年产量均为55000件，现将两种零件各一件组成一组，则流水线的节拍为：注：一年有效工作天数为306天；二班制生产；每班8小时；时间有效利用系数0.95;n设备需要量计算n在平行生产成组流水线中，每道工序的设备需要量是按照该零件组中工时定额时间最长的零件来计算的。

n例：（节拍=5分钟/组）工序号单件时间计算设备数的零件设备需要量零件A零件B零件时间定额计算法采用值12345731041058A5B10B5A1011221122工序号零件工时定额（分/件）工作地号工作时间（分）零件A 零件B15401271002033350441080506三、顺序按批生产成组流水线三、顺序按批生产成组流水线分析：n顺序生产成组流水线和平行成组流水线是组织比较简易，但条件要求很苛刻的流水线n在顺序生产成组流水线中，要求零件组内各零件在各工序的加工时间之和相等，零件变换时不需对设备调整n在平行生产成组流水线中，要求工作地设备能同时加工零件组中的所有零件，设备上要安装两套以上夹具和刀具n顺序按批生产流水线的特点：n零件组中每种零件的数目可以较多；而顺序生产成组流水线的零件组中，零件的数目较少，一般为1~2件或3~5件；n不需要进行工序同期化，而顺序生产成组流水线必须进行工序同期化n顺序按批生产流水线的生产过程组织比较复杂，其流水线的组织设计关键是要解决成组零件的批加工周期和批出产节拍计算问题四、成组技术与成组流水线四、成组技术与成组流水线n成组技术的概念 成组技术也称为成组加工或零件族制造，它是根据零件设计和制造的相似性，去分析和处理有关零件系列以及相应的工艺过程，把它们按一定标准划分为“族”或“组”，并以此为基础去组织中小批量生产，从而扩大生产批量，使中小批量生产也能采用大批量生产所应用的技术，因而可实施全部生产过程的合理化，获得好的经济效益。

n成组技术的发展过程n二十世纪三十年代，德国、苏联开始从理论上研究成组加工的可能性n二次大战期间，德国、瑞典和苏联在零件加工工艺过程的典型化方面和成组加工方面进行了试验和探讨n五十年代，苏联提出了成组加工的科学概念和基本原理n六十年代，得到许多欧洲国家的采用，并取得良好的经济效益n七十年代，日本和美国才开始发展成组技术 由于计算机辅助制造（CAM）和数控技术的发展为成组技术的应用提供了良好的基础n七十年代以后，成组技术已被更多企业接受，并在更广阔的范围内推广 成组加工技术也由成组生产单元发展到成组流水线，出现了成组加工和计算机相结合的柔性制造系统 成组技术起源于机械工业的产品生产，传统的生产组织忽略了不同产品和不同零件在结构上和工艺上的相似性和继承性，而成组技术在根本上改变了传统的生产组织方法它不再以单一产品为生产对象，而是根据若干产品零件的结构和工艺相似性来组织生产n成组技术的基本原理 成组技术是建立在相似性分析基础上的，它所研究的对象不是单个零件而是按相似性标准组成的“零件族”n零件分类编码和分组的可能性 各种类型的零件（标准件、相似件、复杂件）在整个产品结构的构成中，具有一定的出现率 零件结构和尺寸分布具有相对稳定性 组成零件族的具体步骤可概括为：“以数代形”和“按类归族”两个阶段n以数代形：就是将各种零件图的不同几何形状，加工要求等信息用数字代码来表示，将数字按照统一规定，编成零件的分类编码系统n按类归族：就是按照反映相似性标准的相似性码域（包括特征阵、特征数位）对各种零件进行“筛选”归类，“筛选”出一批零件中具有不同形状和加工特征的零件族。

n成组技术基本方法分类标准和规范各种加工件及其信息符合特定目的的成组加工件成组分类编码系统（按形状分类）各种轴、盘、套、箱的零件和不同加工要求相似零件组按技术等级的分类标准各种技术信息分类整理的信息组应用于应用于加工加工应用于应用于设计设计n成组技术应用的效益n成组技术应用的效益n可减少新设计的零件数约52%；n实现零件标准化后图纸可减少10%；n新绘制的工作图纸可减少10%；n生产准备时间减少69%；n在制品库存量减少62%；n生产周期缩短70%；n企业管理时间节省60%；n交货延期减少80%；n生产面积减少80%；n固定资产费用减少20%；n运行费减少47%；n生产准备费减少40%；n总的零件加工成本降低43%n零件的分类编码方法 零件的分类是根据相似性原则进行的，通常是按几何形状和加工工艺相似来进行分类； 零件的编号则是用数字来反映该零件的各项特征，如形状、尺寸、材料、热处理、精度、工艺特点和其它必需的信息常见的分类系统有：n苏联 米特洛法诺夫n英国 布列希 柯庇克n德国 奥匹兹n瑞士 苏尔泽n日本 日本系统n工艺流程分析（PFA） 是利用包含在产品加工路线单而不是零件图的识别零件族和配置机群的方法。

目的：识别出典型的工艺路线，并应用于成组生产单元的布置nPFD的基本步骤n数据收集收集相关产品的工艺路线、标准时间、采用的设备、产量等相关数据n工艺路线分析将所有的设备及零件进行编码，以便分析nPFA图PFA图以矩阵的方式进行节点的值为1或0n簇分析将需要相同设备进行加工的零件进行聚类例：设备或操作编码切割粗车精车铣钻（手工）NC钻磨01020304050607机器ABCDEFGHI111121131114115116117111机器CEIADHFGB311121161111115117111411 将不同的设备或工序集成到单元中，称为单元制造（Cellular manufacturing） 它是成组技术的典型应用单元制造的优点：n缩短制造的导入时间n减少在制品n改善质量n简化生产计划n减少调整时间n机器单元设计单元制造的关键是机器单元设计n机器单元的类型n单一机器单元n手工操作的机组机器单元n半自动操作的机组机器单元n柔性制造单元或柔性制造系统n机器单元的布置不好，操作者被分工，没有机会进行交流好，操作者可交换，或增减操作人员，经过训练的人几乎可自动平衡不同的生产速度不好：操作者被围起来，机会一第三个操作者一起工作以增加产量好：操作者可以互相帮助，也可以加入第三人以提高产量不好：很难平衡好：U型生产线的一个特点就是操作者容易进入，这时5个操作者可减至4人n成组加工的生产组织n首道工序成组加工，其余工序按各自的工艺路线单加工n成组工艺工序和单独工艺工序相互结合交叉进行n成组工序和典型工艺工序组合n零件的加工工序全部为成组加工n一组零件的各道加工工序全部为成组加工n单元制造中的数量分析方法横排法n在矩阵中的每一行，从左至右取出其二进制数（0或1），并转换为十进制数后相加，按数值的大小配上相应的序号n在矩阵中的每一列，从上至下取出其二进制数，并转换为十进制数后相加，按数值的大小配上相应的序号n按行和列的序号大小调整位置282726252423222120十进制数排列机器ABCDEFGHI111121131114115116117111第一行28+ 25+ 21=2901781第四行27+23=136第五行28+21=258第六行26+20=65第七行27+23+22=140第二行24+20=第三行26+24+20=1234567机器ABCDEFGHI11112651125411124711123311122611212112096第一列26+25=88第三列22+21=6第四列26+24=第一列26+25=第二列24+23=80第五列24+23=5第六列24+23=24第七列23=8第九列22+21+20=96712345678机器AHBDFGICE11111511411171113111611211n从至表法方法一步骤（从至量方法）：n根据在生产单元的零件加工路线制定从至表n计算每一设备的从、至总量n根据最小的从、至量安排设备 选择最小的从至量，若属于至量，设备被安排在开始，若属于从量，设备被安排在最后（a）如果最小的从量或最小至量相近，则取从至量比率最小（b）若两个从量和至量相等，则跳过去，去选择下一个最小量（c）如果一个最小的从量等至最小的至量，则两个设备都被选择安排在最前面和最后面n更新从至表例：假设有一成组生产单元有四台机器，根据分析有50个零件要在该生产单元中生产，其从至量如下表至：1 2 3 4从12340 5 0 2530 0 0 1510 40 0 010 0 0 0从量30455010至量5045040340540210252514n方法二步骤（从至量比率）n根据在生产单元的零件加工路线制定从至表n计算每一设备的从、至总量，并计算从至量比率 从至量比率=从量/至量n根据从至量比率安排设备顺序 按从至量比率从高至低排列例：假设有一成组生产单元有四台机器，根据分析有50个零件要在该生产单元中生产，其从至量如下表至：1 2 3 4从量比率从1234至量0 5 0 2530 0 0 1510 40 0 010 0 0 0321450 45 0 40304550100.61.0∞0.25。