流水线含义资料讲解
第二章 流水线
从理论上说, 级过程段的流水线处理n 从理论上说,一个具有 k级过程段的流水线处理n个任 务所需的时钟周期数为: 务所需的时钟周期数为: Tk=k+(n – 1) 非流水线的硬件来处理n个任务所需的时钟周期数为: 非流水线的硬件来处理n个任务所需的时钟周期数为: TL=n×k × K级线性流水线的加速比 K 级线性流水线的加速比C 级线性流水线的加速比 Ck=TL / Tk=(n×k) / [k+(n – 1)] × 当n>>k时,Ck→k n>>k时
L 输入 S1
L S2
L S3
L S4
L 输出
时钟C 时钟 四级流水浮点加/ 四级流水浮点加/减运算的基本结构
流水线需在各个过程段之间设置高速缓冲寄存器L 流水线需在各个过程段之间设置高速缓冲寄存器 线性流水线时钟周期 τ=max{τi}+τl =τm+τl τ τ τ τ
式中max{τi}表示取所有过程段中所需的最长操作时间。 τ 表示取所有过程段中所需的最长操作时间 表示取所有过程段中所需的最长操作时间。 式中
4) 按照流动是否可以乱序来分
◆ 顺序流动流水线:流水线输出端任务流出的顺 顺序流动流水线:
序与输入端任务流入的顺序相同。 序与输入端任务流入的顺序相同
◆ 异步流动流水线(乱序流水线):流水线输出 异步流动流水线(乱序流水线): ):流水线输出
端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序 不同。 不同
解:(1) 加法器的流水线时钟周期至少为:τ=90ns + 10ns 加法器的流水线时钟周期至少为: =
如果采用通用的逻辑电路,但不是流水线方式, 如果采用通用的逻辑电路,但不是流水线方式,则浮点加法所需 的时间为τ 的时间为 1 +τ2 + τ3 +τ4 = 300ns 因此,4级流水线加法器的加速比为 因此, 级流水线加法器的加速比为 Ck = 300/100 = 3 当每个过程段的时间都是75ns时, (2) 当每个过程段的时间都是 时 则加速比为: 则加速比为:Ck = 300/75 = 4
生产流水线
生产流水线生产流水线是一种现代工业生产的重要组成部分,它的出现和发展,对提高生产效率、优化生产过程、降低生产成本具有重要意义。
本文将从生产流水线的定义、历史、优势、工作原理、应用领域以及未来发展方向等方面进行探讨。
首先,生产流水线可以理解为一种将生产过程分为一系列单一工序并通过传送带将产品从一个工序传递到另一个工序的自动化装置。
它在工业生产中起到承上启下的关键作用,有效地将生产任务分解为一系列相对独立的工序并进行协调与控制,从而提高生产效率。
生产流水线的历史可以追溯到19世纪末期的美国,当时的福特汽车公司率先应用流水线生产模式,大大提高了汽车生产效率。
随后,其他工业领域纷纷效仿,生产流水线逐渐成为现代产业生产的主流模式。
流水线的出现使得生产过程规模化、标准化和模块化成为可能,推动了工业生产的快速发展。
生产流水线的优势主要体现在以下几个方面。
首先,流水线可以将生产过程自动化,减少对人工劳动力的依赖,提高生产效率;其次,流水线能够保证产品质量的稳定性,因为每一个工序都经过严格的控制和检测;再次,流水线能够降低生产成本,因为它可以统一生产设备和工序,并通过大规模生产来节约人力、时间和资源;最后,流水线还可以提高生产灵活性,因为它具备模块化的特点,能够根据需求随时进行调整和优化。
生产流水线的工作原理可以概括为三个步骤:物料供给、工序处理和产品输送。
在物料供给阶段,原材料通过供给装置送入生产线,供给装置可以是人工放置或自动化设备;在工序处理阶段,产品经过一系列工序进行加工和处理;最后,在产品输送阶段,传送带将产品从一个工序运送至下一个工序,直至生产完成。
生产流水线的应用领域广泛,涉及到各个工业行业。
汽车制造业是最早应用流水线的行业之一,它在汽车生产中发挥着重要作用。
此外,电子产品、家电、纺织、食品加工、化工等行业也广泛采用生产流水线来提高生产效率和降低成本。
对于未来的生产流水线,我们可以预测它将朝着智能化、自动化和柔性化的方向发展。
流水线技术--流水线的基本概念
虚拟存储器的特点
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3.1 流水线的基本概念
(3) 各个功能段所需时间应尽量相等,否则,时间长 的功能段将成为流水线的瓶颈,会造成流水线的 “堵塞”和“断流”。这个时间一般为一个时钟 周期 (4) (拍); 流水线需要有“通过时间”(第一个任务流出结果 所 需的时间),在此之后流水过程才进入稳定工作状 (5) 态,每一个时钟周期(拍)流出一个结果; 流水技术适合于大量重复的时序过程,只有输入 端能连续地提供任务,流水线的效率才能充分发 挥。
虚拟存储器的特点 11/24
3.1 流水线的基本概念
3.1.2 流水线的分类
流水线可以按不同的观点进行分类。
1.按功能的多少来分
◆ 单功能流水线:只能完成一种固定功能的
流水线。
◆ 多功能流水线:流水线的各段可以进行不同的
连接,从而实现不同的功能。
例如: TI ASC的多功能流水线
虚拟存储器的特点
并让 它们分别用各自独立的部件来实现。 理想情况:速度提高3倍
虚拟存储器的特点
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3.1 流水线的基本概念
虚拟存储器的特点
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3.1 流水线的基本概念
4. 时-空图 时-空图从时间和空间两个方面描述了流水
线的工作过程。时-空图中,横坐标代表时间,
纵坐标代表流水线的各个段。
虚拟存储器的特点
◆ 线性流水线:流水线中的各段串行连接,没
有反馈回路。 ◆ 非线性流水线:流水线中的各段除有串行连接 外,还有反馈回路。 (举例)
虚拟存储器的特点 21/24
3.1 流水线的基本概念
虚拟存储器的特点
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◆ 流水线的调度问题
3.1 流水线的基本概念
处理器系列之CPU流水线科普
处理器系列之CPU流水线科普1989年推出的i486处理器引入了五级流水线。
这时,在CPU中不再仅运行一条指令,每一级流水线在同一时刻都运行着不同的指令。
这个设计使得i486比同频率的386处理器性能提升了不止一倍。
五级流水线中的取指阶段将指令从指令缓存中取出(i486中的指令缓存为8KB);第二级为译码阶段,将取出的指令翻译为具体的功能操作;第三级为转址阶段,用来将内存地址和偏移进行转换;第四级为执行阶段,指令在该阶段真正执行运算;第五级为退出阶段,运算的结果被写回寄存器或者内存。
由于处理器同时运行了多条指令,大大提升了程序运行的性能。
处理器一般由如下功能单元组成:取指单元译码单元执行单元Load/store单元(load用于从内存中取数据,而STORE用于存数据到内存)例外/中断单元电源管理单元流水线通常由取指、译码、执行及Load/Store等单元组成。
各单元按图所示的几个步骤循环重复自身工作。
流水线的含义:与工厂生产线类似,将一件工作分成若干个固定的工序进行。
cpu流水线技术是一种将指令分解为多步,并让不同指令的各步操作重叠,从而实现几条指令并行处理,以加速程序运行过程的技术。
指令的每步有各自独立的电路来处理,每完成一步,就进到下一步,而前一步则处理后续指令。
(原理和生产流水线一样)CPU指令流水线根据之前描述的基础,指令进入流水线,通过流水线处理,从流水线出来的过程,对于我们程序员来说,是比较直观的。
I486拥有五级流水线。
分别是:取指(Fetch),译码(D1, main decode),转址(D2, translate),执行(EX, execute),写回(WB)。
某个指令可以在流水线的任何一级。
但是这样的流水线有一个明显的缺陷。
对于下面的指令代码,它们的功能是将两个变量的内容进行交换。
1 XOR a, b2 XOR b, a3 XOR a, b从8086直到386处理器都没有流水线。
流水线
在流水线上的在制品数量就等于:
优化
(最后一站的作业时间-第一站的作业时间) (整日的上班时间/最后一站的作业时间)
4.稼动率的观察
稼动率 =在作业的时间 /整日的上班时间
所谓稼动就是流水线上有效的工作,作业者坐在位子上并不表示他有在工作,有在工作才能做出 产品来,所以要观察作业者在作业的时间。但在实际上,不可能全天对每个作业者进行测量,所 以有种工作抽查的手法来仿真测量,其实说穿了就是不时去看作业者在做什么。
内容摘要
它像是一位舞者,灵活地穿梭在各种设备之间,将输送系统、随行夹具、在线专机、检测设备等 有机地连接在一起,以满足各种产品的输送需求。 输送线的传输方式有强制式的同步传输,也有柔和的非同步传输。企业可以根据需要选择配置, 实现装配和输送的要求。输送线在批量生产中起着重要的作用,没有它,企业的生产过程就会失 去秩序和节奏。 总的来说,流水线是工业生产中的一位重要角色,它以其特有的方式,让生产过程变得更加高效、 有序和灵活。它是企业和员工们的最佳伙伴,为生产提供了便利和效率,是现代工业不可或缺的 一部分。
5.流水线作业者坐在位子上并不表示他有认真在工作,所以最后就是观察每一个作业者的作业 速度,速度是一个很抽象的概念,光从目视很难来比较跟量化,所以在心里建立起一个标准速度, 快过它就算好,动作精简、固定而有节奏地进行,往往有较好的作业速度,反之不佳,如此来观 察就比较简单。
流水线作业不过不是快就是好,其动作必须是有附加价值的,所以还要看其动作是否简单扼要, 所以要求动作经济原则的观念,简单地说,人类手部的动作可分为移动、握取、放开、前置、组 立、使用、分解,还有一种心理的精神作用,其中严格来说只有两种动作有附加价值:组立、使 用,所以在能满足生产要求的条件下,尽量排除或简化其它的动作。
二讲流水线介绍精品资料
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
3
一、为什么使用流水线?
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
4
非流水与流水的CPU
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
5
二、C62xx流水线各级介绍
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
6
流水线基本级描述
流水线级
描述
程序取指(PF) 译码(D) 执行(E)
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
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五、串行、部分并行和完全并行 代码通过流水线的过程举例
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
36
串行代码
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
37
串行执行
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
38
部分并行代码
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
39
部分并行执行
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
VelociTI(定义)
定义:
• 取指包:8个32-bit指令
• VLIW:甚长指令字(256-bit)
• EP:执行包
• 指令:32-bit操作码
• VelociTI:TI的VLIW结构
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
50
VelociTI与标准VLIW比较
VelociTI 可减小代码 尺寸达到8:1 • 较少的程序取指 • 较少的功耗 • 较低的存储器成本
第二讲 流水线介绍
BIT/TI
第二讲 流水线介绍
1
学习内容
• 描述C62xx流水线操作 • 定义:取指包、执行包、延迟间隙 • 观察串联、部分串联和并行代码流过流
《二讲流水线介绍》课件
成本低
软件实现通常只需支付软件开发和授 权费用,成本相对较低。
可移植性强
软件可以在不同硬件平台和操作系统 上运行,具有较强的可移植性。
性能可能受限
相对于硬件实现,软件实现可能存在 性能上的限制。
结合硬件与软件的优势
性能与灵活性兼备
资源共享
结合硬件和软件可以实现高性能和灵活性 ,满足不同场景的需求。
05 二讲流水线的未来发展
更高层次的并行处理
总结词
随着技术的不断进步,二讲流水线将向更高层次的并行处理发展,以提高处理速 度和效率。
详细描述
通过增加流水线的数量和每个流水线内部的并行度,可以实现更高效的数据处理 能力。这将有助于提高系统的吞吐量和响应速度,满足日益增长的计算需求。
结合人工智能技术
高效性
硬件实现通常具有较高的执行速度,适用于 对性能要求高的场景。
高成本
硬件实现通常需要较高的投资,包括设备购 买、维护和更新成本。
可扩展性
通过硬件升级或更换更强大的硬件设备,可 以扩展流水线的处理能力。
灵活性不足
硬件设备一旦设计完成并部署,更改相对困 难,灵活性较差。
软件实现
灵活性高
软件实现可以根据需求灵活调整,易 于修改和扩展。
到最终结果。
应用场景
数据处理
在大数据分析、图像处理等领 域,利用二讲流水线并行处理
大量数据。
科学计算
在物理模拟、化学计算等领域 ,利用二讲流水线加速计算过 程。
游戏开发
在游戏渲染、物理模拟等领域 ,利用二讲流水线提高游戏运 行效率。
并行算法
在并行算法中,利用二讲流水 线实现算法的并行化,提高算
法执行效率。
解决方案
常用五段流水线解释
DADD操作的结果在后面三条指令中都使用,这就产生了 数据冒险。
上述的数据冒险可以用一个简单的硬件技术— 直通(旁路)来解决。把DADD的结果从EX/MEM 寄存器移到DSUB需要的地方,即ALU输入锁存器 ,具体做法:
1.从EX/MEM流水线寄存器送入到ALU的结果总 是反馈到ALU的输入锁存器。
谢谢!
流水线可以减少指令的平均执行时间,可以认 为是减少了每条指令的CPI,也可以认为是减少了 时钟周期的长度。流水线是一种在连续指令流中 开发指令集并行性的技术,对编程者是透明的。
1.2 RISC指令系统的简单实现
执行每条指令最多只要5个时钟周期: 1.取指令周期(IF) 2.指令译码/读寄存器周期(ID) 3.执行/有效地址周期(EX) 4.访问存储器(MEM) 5.写回周期(WB)
在取指周期,根据PC指示的地址从存储器中取指令并装 入到IR中,同时PC+4以获取下一条指令地址。
在指令译码/读寄存器周期,对指令进行译码并访问寄存 器堆以读出寄存器中的内容,对寄存器中的内容进行比较, 判断是否是转移指令,计算下调指令的地址。
在执行/有效地址周期(EX),对上一周期准备好的操作 数进行运算,有三种指令:访问寄存器,寄存器-寄存器AL 指令,寄存器-立即数ALU指令。
2.如果直通硬件检测到前一次ALU操作写入的 寄存器正好是当前ALU操作的数据来源,那么控制 逻辑就选择直通结果作为ALU的输入。效果如下图
并不是所有的数据冒险都可以采用直通 技术来解决,下面指令:
LD
R1,0(R2)
DSUB
R4,R1,R5
AND
R6,R1,R7
OR
R8,R1,R9
指令流图如下图所示:
在访问存储器(MEM),load指令将根据上一周期得到 的有效地址从存储器中读取数据,store指令则根据有效地址 将第二个寄存器中的数据写入存储器。
流水线含义
流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械,又称输送线或者输送机。
按照输送系列产品大体可以分为:皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。
一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。
流水线输送能力大,运距长,还可在输送过程中同时完成若干工艺操作,所以应用十分广泛。
编辑本段流水线技术的由来1769年,英国人乔赛亚·韦奇伍德开办埃特鲁利亚陶瓷工厂,在场内实行精细的劳动分工,他把原来由一个人从头到尾完成的制陶流程分成几十道专门工序,分别由专人完成。
这样一来,原来意义上的“制陶工”就不复存在了,存在的只是挖泥工、运泥工、扮土工、制坯工等等制陶工匠变成了制陶工场的工人,他们必须按固定的工作节奏劳动,服从统一的劳动管理。
(根据上述资料可以明确看出韦奇伍德的这种工作方法已经完全可以定义成为“流水线”。
另一说是亨利·福特发明了流水线装配工艺,这一点显然是不准确的,因为亨利·福特出生于1863年,比韦奇伍德所生活的年代晚了九十多年,几乎一个世纪。
)编辑本段流水线定义:后道包装流水线流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械,又称输送线或者输送机。
按照输送系列产品大体可以分为:皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。
一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。
输送机可进行水平、倾斜和垂直输送,也可组成空间输送线路,输送线路一般是固定的。
流水线输送能力大,运距长,还可在输送过程中同时完成若干工艺操作,所以应用十分广泛。
流水线是人和机器的有效组合,最充分体现设备的灵活性,它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合,以满足多品种产品的输送要求。
输送线的传输方式有同步传输的/(强制式)也可以是非同步传输/(柔性式),根据配置的选择,可以实现装配和输送的要求。
输送线在企业的批量生产中不可或缺。
流水线生产线
流水线生产线流水线生产线是一种高效、规范化的制造方式,它通过将生产过程分成几个步骤,让每一个步骤都能被专人完成,并最终将这些步骤有机地组合在一起,实现整个生产过程的高速运转。
流水线生产线在工业生产中得到广泛应用,可以大大提高生产效率,降低成本,提高产品质量和稳定性。
本文将详细介绍流水线生产线的原理、特点和优势,以及应用于不同行业的案例。
一、流水线生产线的原理和特点流水线生产线的原理是将整个生产过程分解成若干个独立而连贯的生产环节,每一个环节由专人专职完成。
通过标准化操作和严格的管理程序来保证生产过程稳定、高效。
流水线生产线的主要特点包括:1. 高度标准化:生产流程中的每个步骤都需要进行标准化操作,使得每一个环节的分工更加明确,减少了人为的失误和疏漏。
2. 高度专业化:由于每个工人都专注于自己的岗位职责,使得整个生产过程变得非常精细,部件制作更加精准、规范。
3. 提高生产效率:流水线生产线能够减少因为不可避免的人为因素导致工具的停滞,只需要将工件由一个工位顺次传至下一工位,使得生产效率大大提高。
4. 降低制造成本:将整个生产流程分解成若干个环节后,每个步骤可以由不同的工人完成,降低了劳动成本,而且在每个工作岗位上,采用标准化流程和时间的规定,也能够尽一定地程度上保证在产品制造过程是减少废品的产生,降低了制造成本。
5. 提高产品质量和稳定性:通过标准化操作和专业化分工,大幅提高产品的制造标准化和稳定性。
每个操作都依据固定的流水线操作,规范化的流程和严格的操作规程,而不会受到个人操作的因素而导致产品被制成固定版本不同,达到了统一操作标准化标准要求,从而提高了产品的质量和其稳定性。
二、流水线生产线的优势1. 提高生产效率流水线生产线的分工分流很明确,每个员工都要专注于自己的工作岗位,完成自己的责任,既提高了工作效率,也减少了员工之间的“碰撞”,更适合高重复的简单操作。
而每一道工序都由不同的专职人员完成,这样也能够尽量更好的减少人为误差的发生,从而提高生产效率,快速的满足市场上的需求。
流水线的名词解释
流水线的名词解释近年来,随着工业化的快速发展,流水线的概念逐渐在各个领域中得到广泛应用。
那么,什么是流水线呢?简单地说,流水线指的是一种由连续的工作站组成的系统,每个工作站都负责完成特定的任务,产品在这些工作站中依次完成相应的加工或作业,最终产出半成品或成品。
一、流水线的起源与发展流水线这一概念最早出现在19世纪末的美国。
当时,随着工业机械化的推进,人们开始思考如何提高工厂的生产效率。
在1901年,美国雪佛龙公司的自动化生产部门主管亨利·福特首次引入了流水线,成功地实现了汽车生产线的高效运作。
福特的这一创新,不仅使得生产率大幅提升,还使得汽车价格大幅下降,从而真正实现了大众汽车的制造。
自此以后,流水线的应用在世界范围内快速普及,成为工业生产的重要手段。
二、流水线的工作原理流水线的工作原理可以概括为四个基本要素:工作站、传送带、产品和控制系统。
首先,工作站是指流水线上的单个每个工位,它们分别负责不同的工作任务。
每个工作站只需专注于自己的工作,而不需要操心下一个工作站的任务。
这样的分工合作,大大提高了工作效率。
其次,传送带是流水线的核心设备,它用于将产品从一个工作站传送到下一个工作站。
传送带通常分为直线传送带和回转传送带两种形式,根据具体的生产需求进行选择。
然后,产品是指要在流水线上加工的物品,可以是半成品也可以是成品。
产品在传送带上按照预定的顺序进行运输,每经过一个工作站,都会接受相应的加工或作业。
这个过程可以是连续的,也可以是离散的。
最后,控制系统用于协调整个流水线的运行,确保各个工作站的协同工作。
控制系统通常包括自动化设备、传感器、计算机等,能够在流水线运行过程中实时监测和控制各个环节,保持整个流水线的稳定和高效运作。
三、流水线的优势和应用流水线有许多优势,主要体现在以下几个方面:1. 提高生产效率:由于流水线上的工作站进行了有效的分工合作,工人可以专注于自己的任务,不需要进行频繁的转换和适应。
流水线(Pipeline)介绍
2.流水线的冒险
尽管流水线可以带来处理器性能上的提高,但是不 是所有的指令就直接可以进行流水线操作,在指令 执行中的下一个周期中的下一条指令不能执行,这 种情况叫做冒险。有三类冒险:
1.结构冒险 2.数据冒险 3.控制冒险 流水线中的冒险会引起流水线停顿,部分指令就要延期执行。
8
2.1 结构冒险
流水线的描述:最常用的方法是时间-空间图
横坐标:表示时间,即各个任务在流水线中所
经过的时间 纵坐标:表示空间,即流水线的各个子过程, 也称为级、流水线深度(Stage)
3
流水线时间空间图4来自流水线技术应用到处理器中就是采用流水线 方式执行指令。一个MIPS指令包包含五个处 理步骤: 1.取指令周期(IF) 2.指令译码/读寄存器周期(ID) 3.执行操作/计算地址(EX) 4.从数据存储器中读取操作数(MEM) 5.将结果写回寄存器堆(WB)
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动态调度的思想
基本思想 :•把相关的解决尽量延迟到马上就会出错的时候 •前面指令的stall不影响后面指令继续前进 把译码分成两个阶段:发射和读操作数 •发射:指令译码,检查结构相关 •读操作数:检查操作数是否准备好,准备好就 读数,否则等待,当一条指令在读操作数阶段 等待时,后面指令的发射可以继续进行 •乱序执行: •指令进入是有序的 •执行可以乱序,只要没有相关就可执行,多条 指令同时执行 •结束可以乱序,也可以有序(主要是精确例外 的需要),乱序结束会导致WAR相关(静态 流水线中只有RAW和WAW相关) 30
40
2.5 控制冒险
也叫分支冒险,指因为程序的执行方向可能 被改变而引起的流水线暂停叫做控制冒险。 执行分支指令,程序计数器PC值两种情况:
流水线生产的概念及特征
1
§6.1 大量生产类型的主要组织形式 流水生产线
一 流水生产概念及特点 二 流水线的分类 三 对流水线的评价 四 流水生产组织的条件
2
一 流水生产概念及特点
概念: 是指加工对象按照一定的工艺路线、有规律地从前道工序流到 后道工序加工,并按照一定的生产速度连续完成工序作业的生 产过程
工时间(分)
0.1
<1.0 100
1.0~2.0 50
2.0~5.0 20
5.0~10 10
0.2 0.5 1.0 2.0 5.0 ≥10
50 20 10 5 2 1 20 20 10 5 2 1 20 10 5 2 2 1 10 5 2 2 1 1
14
2 工序同期化
● 指通过采取技术组织措施调整工序时间,使之尽可能与节拍相等或成整数
F F0K
r: 节拍
F: 计划期有效工作时间
N: 计划期产品产量 K: 时间利用系数
F0 : 制度工作时间
● 例1:设计某流水线,计划年产量为20000件, 外销件1000件,
废品率2%,两班制工作, 每班8小时,时间利用系数 0.95, 计算节拍
r (251 2 8 0.95 60) 10.66(分) (20000 1000 ) /(1 0.02)
供应 4 机器设备处于完好状态 5 产品检验能在流水线上进行
6
§6.2 流水生产线的组织设计
一 流水生产线的组织设计和技术设计 1 流水线生产的技术设计 2 流水线生产的组织设计
二 流水线组织设计的各项准备工作 三 单一对象流水线的组织设计
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流水生产线的技术设计
• 工艺路线、工艺规程的制定 • 专用设备的设计 ● 设备改装设计 ● 专用工夹具设计 ● 运输传送装置设计 ● 信号装置设计
流水线工作原理
流水线工作原理流水线是指一种组织和协调生产过程的方法,通过将一个任务分割成多个子任务,并将每个子任务分配给不同的人或机器来完成。
流水线工作原理的核心是将工作划分为多个连续的阶段,每个阶段专注于完成特定的任务,从而提高生产效率和产品质量。
本文将详细介绍流水线工作原理及其优势。
一、流水线的组成一个典型的流水线通常由以下几个基本组成部分构成:1. 输入阶段:将原材料或零件送入流水线的起始点,作为流水线的输入。
2. 工作阶段:流水线上的各个工位按照一定的顺序完成特定的任务。
每个工位负责完成某一环节的加工、制造或组装工作。
3. 输送装置:用于将输入的原材料或零件在各个工位之间输送,保证工作的连续性。
4. 控制系统:流水线的控制中心,通常由计算机控制,负责调度和协调工位的运作。
5. 输出阶段:完成最后一道工序后的产品或成品的输出,也是流水线的终点。
二、流水线工作原理在流水线上,每个工位专注于完成自己的任务,然后将加工好的产品传递给下一个工位。
整个过程中,各个工位的工作同时进行,形成高效的生产线。
流水线的工作原理可以分为以下几个基本步骤:1. 划分任务:将整个生产过程划分为多个连续的子任务,每个子任务由不同的工位完成。
2. 调度与协调:通过控制系统,对每个工位的工作进行调度和协调,保证整体生产的顺利进行。
3. 配置和调整:确定每个工位的位置和功能,保证各个工位的合理配置,并且根据产品的需求进行灵活的调整。
4. 输送物料:在不同的工位之间,采用输送装置,如传送带、滑道等,将原材料或零件传递给不同的工位。
5. 平衡生产速度:对于不同工位的生产速度不一致的问题,需要通过控制系统进行优化和调整,保证整个流水线的平衡。
三、流水线工作原理的优势流水线工作原理具有以下几个显著的优势:1. 提高生产效率:通过将任务划分为多个子任务,每个工位专注于自己的任务,减少了任务间的等待时间,提高了生产效率。
2. 降低成本:流水线生产可以规模化、标准化生产,降低了生产成本。
流水线
制 作:王虎 日期:2014-12-10
基本内容
一. 基本概念
• • • • 流水线生产的概念和发展过程 流水线的优点和缺点 流水线生产的特征 基本用语
二.流水线的组织 三.流水线管理
一、基本概念部分
(一)、流水线生产的概念和发展过程
流水线生产的概念:
是指劳动对象按照一定的工艺路线顺序通过各个工作地,并按照统一的生产 速度(节拍)完成工艺作业的连续重复的生产过程。 (将对象专业化和平行移动方式结合起来)
问题:通过最小的”代价”去调整该线(你能想到的任何方法),换取更高的标准 产能和实际产能及人均产能.(更高的劳动生产效率)
二、流水线的组织
流水线的组织包括技术准备和生产组织,技术准备包括工艺路线,工艺规程的制订 ,专用设备或设备改装的设计,运输传送装臵的设计,专用工具\夹具和检具等”硬 件”设计和准备;生产组织包括流水线节拍和生产流水线速度的确定,设备,工具\ 夹具需要量,工人配备,生产产品运输传送装臵设计,流水线平面布臵等”软件” 方面的设计.
案例:
如焊接车间的某焊接流水线为每隔50CM画一条垂直于流水线方向的间距线 , 该流水线上一间距线流动到下一间隔线的时间为11秒,计算流水线的速度. 该流水线的速度CV为:0.5/11=0.0455米/秒
> 如该流水线正在焊接冰杯,该线的生产节拍为10.7秒,大家认为该流水线 速度调整是以下的哪一个选项?(比较理想,比较差) >如该流水线正在焊接冰杯,该线的生产节拍为6秒,大家认为该流水 线的速度调整是以下的哪一个选项?(比较理想,比较差) >如该流水线正在焊接冰杯,该线的生产节拍为16秒,大家认为该流水 线的速度调整是以下的哪一个选项?(比较理想,比较差)
第21讲:流水线简介
增值(有效)
不增值
等待 不良
库存 移动
„„
例1: 减少移动与库存提高效率 例2: 减少无效动作提高效率
概念10:多能工
四、装配线平衡
装配线平衡又称工序同期化,就是根据流水线 节拍的要求,采取各种技术、组织的措施来调整各 工作地的单件作业时间,使它们等于节拍或节拍的 整数倍。
对装配线实行平衡技术,其目的是使所设计的 装配线所需工作地数最少,同时使各工作地作业间 尽可能接近节拍,减少忙闲不均的现象,并符合高 效率和按节奏生产的要求。
流水线;
e 按机械化程度:手工流水线、机械化流水线
和自动线;
f 按作业内容:分装配流水线、加工流水线;
g
按流水线的平面布置方式分:有如下几种
流水线的平面布置
a
b
c
d
e
f
3、流水线的优点和缺点
⑴流水线的优点:
1)具有较高的经济效益;
2)缩短生产周期,加速资金流动周转;
3)减少在制品量,降低了生产成本;
生产流水线简介
• 主讲:廖巍
生产流水线简介
一、 流水生产的形式和特点 二、 流水线的组织设计 三、 流水线的有关概念 四、 装配线平衡
一、流水生产的形式和特点
1、流水生产的发展过程
现代流水生产起源于1914年—1920年的福特制。 福特制的主要内容: ⑴、在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本。 因而实施产品、零件的标准化,设备和工具的专用化以
概念4:设定产能 设定产能(H) =3600(S)/瓶颈时间(S) 设定产能(班)=投入时间/瓶颈时间(S) 思考:1)为什么设定产能(班) =投入工时/总工时 总工时=瓶颈时间*作业人数 2)总工时 VS 单件标准时间
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流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械,又称输送线或者输送机。
按照输送系列产品大体可以分为:皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。
一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。
流水线输送能力大,运距长,还可在输送过程中同时完成若干工艺操作,所以应用十分广泛。
编辑本段流水线技术的由来1769年,英国人乔赛亚·韦奇伍德开办埃特鲁利亚陶瓷工厂,在场内实行精细的劳动分工,他把原来由一个人从头到尾完成的制陶流程分成几十道专门工序,分别由专人完成。
这样一来,原来意义上的“制陶工”就不复存在了,存在的只是挖泥工、运泥工、扮土工、制坯工等等制陶工匠变成了制陶工场的工人,他们必须按固定的工作节奏劳动,服从统一的劳动管理。
(根据上述资料可以明确看出韦奇伍德的这种工作方法已经完全可以定义成为“流水线”。
另一说是亨利·福特发明了流水线装配工艺,这一点显然是不准确的,因为亨利·福特出生于1863年,比韦奇伍德所生活的年代晚了九十多年,几乎一个世纪。
)编辑本段流水线定义:后道包装流水线流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械,又称输送线或者输送机。
按照输送系列产品大体可以分为:皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。
一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。
输送机可进行水平、倾斜和垂直输送,也可组成空间输送线路,输送线路一般是固定的。
流水线输送能力大,运距长,还可在输送过程中同时完成若干工艺操作,所以应用十分广泛。
流水线是人和机器的有效组合,最充分体现设备的灵活性,它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合,以满足多品种产品的输送要求。
输送线的传输方式有同步传输的/(强制式)也可以是非同步传输/(柔性式),根据配置的选择,可以实现装配和输送的要求。
输送线在企业的批量生产中不可或缺。
编辑本段流水线的具体操作说明1、电器操作简要:流水线的电源需要三相四线,外面装有总开关一个,(可用三相四线四极开关,也可用开关只控制三相电源,零线直接,注意切不可将第二种接法的零线也经过另外一个开关)。
配电箱的N 接零线,A, B, C接电源的三相电源,U, V, W接电动机,3,4接调速电机的F1, F2。
5,6,7接调速电机的u,v,w。
2、启动电动机的方法:先接通电源,此时三盏电源指示灯全部都会亮,证明三相电源已经到配电箱。
此时可以按一下电机开的蓝色按钮,就可启动电机,假如不能启动,可以打开配电箱门,看一下第一排的第二个DZ108开关,是否是红的长,蓝的短。
如果不是将此蓝色的压下去就可。
电动机启动后,然后打开流水线调速表的开关,再将调速表的电位器慢慢向上调,使转速表达到想要的速度。
关机时先将调速表的电位器慢慢向下调到零,然后关闭调速表的开关,再按一下电机关的红色按钮,就可停止电机。
最后将总开关关闭。
3、日光灯启动按一下照明的蓝色按钮,就可启动日光灯,再按一下照明的红色关的红色按钮,就可停止日光灯。
假如日光灯不亮,请检查日光灯支架上的平开关是否打开处于1的位置。
最后检查第一排第三个,第四个DZ47是否处于打开位置。
编辑本段流水线各种配件维修及保养方法1、机头电机的维修及保养方法:切不可将电机进水,也不能在电机上加柴油及液体有机化合物,因为这样可能导致电机的绝缘损坏而出现故障。
调速头的保养方法同电机。
其余查考电工手册的电机保养及维护。
2、链条的维修及保养方法:链条在长期的运转后可能导致原来的润滑油发热挥发,而导致链条在运行过程中不平衡,噪声增大,爬行等。
此时可打开机尾的封板,向链条加上黄油或浓一点的润滑油等。
3、流水线机头减速箱的维修及保养方法:第一次使用在三个月左右将减速箱里的机油放净,用柴油或汽油将减速箱里面清洗一下,放净后将新的润滑油加至观察窗的中间即刻。
(每一个月要注意润滑是否太少)。
以后每年将润滑油换一遍就可以了。
润滑油太多可能引发减速箱发热,电机负荷过大导致电机保护开关跳开。
润滑油太少可能引发减速箱发热,噪声增大及减速箱绞死而报废。
编辑本段计算机流水线计算机流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。
流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。
在CPU中由5—6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线,然后将一条X86指令分成5—6步后再由这些电路单元分别执行,这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令,因此提高CPU的运算速度。
经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水,即指令预取、译码、执行、写回结果,浮点流水又分为八级流水。
计算机流水线(Pipeline)技术是目前广泛应用于微处理芯片(CPU)中的一项关键技术,计算机流水线技术指的是对CPU内部的各条指令的执行方式的一种形容,要了解它,就必须先了解指令及其执行过程。
1、计算机指令及其执行过程计算机指令,就是告诉CPU要做什么事的一组特定的二进制集合。
如果我们将CPU比喻成一个加工厂,那么,一条指令就好比一张订单,它引发了CPU_加工厂的一系列动作,最后分别得到了运算结果和产品。
那么,它们到底是怎样工作的呢?首先,要有一个接收订单的部门——CPU的取指令机构;其次,还要有完成订单的车间——CPU的执行指令机构。
在工厂中,一张订单上的产品被分成了许多道工序,而指令亦在CPU中转换成了许多条对应的微操作,依次完成它们,就执行完了整条指令。
2、执行指令的方式及流水线技术在低档的CPU中,指令的执行是串行的,简单地说,就是执行完了一条指令后、再执行下一条指令,好比我们上面提到的那个加工厂在创业之初,只有一间小车间及孤军奋战的老板,那么,当他接到一张订单之后,他必然忙于完成第1张订单,而没有能力去接第2张订单。
这样接订单→完成订单→接订单→……取指令→执行指令→取指令→……是一个串行的过程。
后来,老板发现接受订单不费太多时间,而且他还有了一个帮工,他们可以相互独立地工作,这样,老板就在完成上张订单产品的同时,接受下一张订单的订货。
这表现在CPU上就是取指令机构与执行指令机构的分开,这样从CPU整体来看,CPU在执行上条指令的同时,又在并行地取下条指令。
这在CPU技术上是一个质的飞跃,它使得CPU从串行工作变为并行工作,从而具有了流水线的雏型。
CPU在完成了上面这一步之后,剩下的就是如何提高并行处理能力的问题了,CPU的设计者们从加工厂的装配线得到启发,将一条指令的执行分解成了许多各不相同的多个工序_微指令,从而极大地简化了指令的复杂度,简化了逻辑设计,提高了速度。
在具有流水线技术的CPU中,上条指令刚执行完第一道“工序”,马上第二条指令就加入了流水线中,开始执行。
很明显,这种流水线技术要求有多个执行单元,这在X86芯片中均得到了实现。
通过上面的介绍,我们已经了解到什么是流水线技术,这虽不是一种创新,但在技术的实现上则是一大难关,是CPU设计者对计算机发展的一大贡献。
那么,P6芯片的超流水线又是怎么回事呢?3、P6的超流水线简介超流水线(Super Pipeline)在本质上仍为一种流水线技术,但它做了以下的改进。
A.流水线条数从奔腾的两条增至三条,还有十一个独立的执行单元并行支持。
B.在执行中采取了无序执行(out-of-orderprocessing)技术。
即当某条指令需要一些数据而未能立即执行完毕时,它将被剔出流水线并等待数据,CPU则马上执行下条指令,就好比在装配线上发现某件产品不太合格,而被淘汰,等待返工一个道理。
这样,可以防止一条指令不能执行而影响了整个流水线的效率。
C.在P6中将指令划分成了更细的阶段,从而使逻辑设计、工序等等更为简化,提高了速度。
在486芯片中,一条指令一般被划分为五个标准的部分,奔腾亦是如此。
而在P6中,由于采用了近似于RISC的技术,一条指令被划分成了创纪录的十四个阶段。
这极大地提高了流水线的速度。
那么,P6的超流水线技术是否将流水线工艺发挥到了极限呢?还远远未到,在P7中也许我们将看到全新的设计。
流水线与生产线的区别:流水线是指一个生产车间在一条流水线机上完成操作流程。
而生产线是指工厂的整体生产流程。
比如从接单,开始设计到大量生产。
这是生产流程。
编辑本段流水线优化流水线在工业生产中扮演着重要的角色,优化流水线直接关系着产品的质量和生产的效率,因此成为企业不得不关注的话题。
1、优化流水线第一站的作业时间, 及多久放一片板子, 此为满足生产计划量所必须的投入cycle时间。
但在实际上, 瓶颈站的作业时间必然大于第一站, 第一站一定不是瓶颈站, 所以第一站不一定会完全依要求的cycle时间去投入, 因为瓶颈站已脱拖慢他的速度, 故管理的角度来看, 要确实要求第一站作业者依规定速度投入。
流水线的输送带速度也可反推算出日产量, 下面为输送带速度的公式:输送带的pitch时间 = 整日的上班时间/日产量*(1+不良率)输送带的速度 = 记号间隔距离 /输送带的pitch时间所谓记号间隔距离, 在流水线的皮带上所做的记号间的距离, 希望作业者依记号流经的速度完成作业并放置在皮带线上; 但炼条线并没有做记号, 就以板子的长度当做记号间隔距离。
为何要用输送带? 除了运送物品外, 还有半强制作业者依计划完成作业的功能, 但不是一味地加快去试试看, 而应依上述公式去计算求得。
2、观察流水线上哪一站是瓶颈站:(1)永远忙个不停的站;(2)老是将板子往后拉的站;(3)从该站开始, 原本一片接着一片的板子, 中间出现了间隔。
上面三点是目视就可察觉的, 再来就是用秒表量, 作业时间是所有站中最长的。
瓶颈站的作业时间就变成了整条流水线实际产出的cycle时间, 而日产量公式如下:日产量 = 实整日的上班时间/际cycle时间故现场干部只要减少其作业时间, 就可明显提升产量, 如将零件拿一些给别站做、使用治工具以节省动作、改善作业域的配置等等。
但在解决瓶颈站后, 可能会出现新的瓶颈站, 所以又要对此新的瓶颈站进行改善, 因此持续盯着瓶颈站改善, 整条流水线的效率就会日日提升。
3、观察流水线最后一站收板子的cycle时间, 也就是实际产出的cycle时间, 这站的cycle 时间必相等于瓶颈站。
从这站可推算出这条流水线线的效率如何, 公式如下: 效率 = 投入cycle时间/实际cycle时间 = 第一站的作业时间/最后一站的作业时间当然也可用瓶颈站的作业时间来算, 不过观察最后一站总是较简单、实际。
在流水线上的在制品数量就等于:( 最后一站的作业时间 - 第一站的作业时间 ) * (整日的上班时间/最后一站的作业时间)4、稼动率的观察稼动率 = 在作业的时间 / 整日的上班时间所谓稼动就是流水线上有效的工作, 作业者坐在位子上并不表示他有在工作, 有在工作才能做出产品来, 所以要观察作业者在作业的时间。