生产流水线的原理与设计

第三节流水生产组织

研究生产过程组织的目的，是为了在空间上和时间上合理地组织生产过程，提高劳动生产率和设备利用率，缩短生产周期，加速资金周转，降低产品成本。采用对象专业化的空间组织形式和平行移动的时间组织方式，是达到此目的的两个重要方法。而流水生产把高度的对象专业化的生产组织和劳动对象的平行移动方式有机地结合

起来，成为一种先进的生产过程组织形式。特别是在大量生产企业和成批生产企业中，流水生产占有十分重要的地位。

2.3.1流水生产的特征、形式和组织条件

一、流水生产的特征

流水生产是指劳动对象按一定的工艺路线和统一的生产速度，连续不断地通过各个工作地，顺序地进行加工并出产产品（零件）的一种生产过程组织形式。典型的流水生产线具有以下特点：

1、工作地专业化程度高，在流水线上固定生产一种或有限几种产品（零件），在每个工作地上固定地完成一道或几道工序。

2、生产具有明显的节奏性，即按照规定的节拍进行生产。

3、流水线上各工序之间的生产能力是平衡的，成比例的，即各道工序的工作地（设备）数同各道工序单件时间的比例相一致。设流水线上各道工序的工作地（设备）数分别为s1，s2，s3，…，s m，各道工序的单件时间分别为t1，t2，t3，…，t m，流水线节拍为r，为使流水线各工序之间保持平衡，必须有：

（2.1）

4、工艺过程是封闭的，并且工作地（设备）按工艺顺序排列成链状，劳动对象在工序间作单向移动。

5、劳动对象流水般地在工序之间移动，生产过程具有高度的连续性。

将一定的设备、工具、传送装置和人员按照上述特征组织起来的生产线称为流水线。如果工作地（设备）是按工艺顺序排列，但不满足上述特征的要求，只能称为生产线。

二、流水线分类

1、按生产对象的移动方式

①固定流水线。即生产对象固定不动，由不同工种的工人（组或队）携带工具按规定的节拍轮流到各个产品上去完成自己所担任的工序。这种生产组织形式适用于装配特别笨重、巨大的产品，以及在造船、建筑、工程施工等部门中采用。

②移动流水线。即生产对象移动，工人和设备、位置固定，生产对象顺次经过各道工序的工作地进行加工或装配。这种生产组织形式在机械制造、服装等工业部门广泛采用。

2、按生产对象的数目

①单一对象流水线。即一条流水线只固定生产一种产品。故又称为大量或不变流水线。

②多对象流水线。即一条流水线上生产两种以上制品，并且按轮换方式不同，又可分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。

3、按生产过程的连续程度

①连续生产线。即生产对象从投入到出产连续地从一道工序转向下道工序，没有或很少有间断时间。它一般只适用于大量生产，是一种完善的流水生产形式。组织连续流水线的条件是工序同期化。

②间断流水线。即由于各道工序的劳动量不等或不成倍比关系，生产能力不平衡，加工对象在各工序之间会出现停放等待中断时间，生产过程是不完全连续的。

4、根据流水线所达到的节奏程度不同，分为强制节拍流水线、自由节拍流水线和粗略节拍流水线。

强制节拍流水线是准确地按节拍出产产品的流水线，它是利用专门的装置来强制实现规定的节拍，工人必须在规定的时间内完成自己的工作，如有延误或违反技术规程，即会影响下道工序的生产。

在自由节拍流水线上，不要求严格按节拍出产产品。节拍主要靠工人的熟练操作来保证，因而可能有波动。

粗略节拍流水线的特点是，各工序的加工时间与节拍相差很大，如果按组织生产，就会使设备和工人处在工作时断时续的状态。为了充分利用人力和设备，工作地可以在一段时间内连续地进行生产，各个工作地经过不同的时间达到相同的产量。因此，可以规定一个合理的时间间隔，并按它组织各工作地的连续生产。这个规定的时间间隔就是粗略节拍。

5、按机械化程度，可以分为手工流水线、机械化流水线和自动化流水线。手工流水线多用于机器、仪器、仪表的装配，机械化流水线应用最广泛。自动化流水线是流水线的高级形式，由于投资大，在应用上受到一定的限制。

以上流水线的分类如图2-5所示。

图2-5流水线分类图

三、组织流水线生产的条件

流水生产的主要优点是能够使产品的生产过程较好地符合连续性、平行性、比例性以及均衡性的要求。它的生产率高，能及时地提供市场大量需求的产品。由于是专业化生产，流水线上采用专用的设备和工艺装备，以及机械化的运输装置，因此可以提高劳动生产率，缩短生产周期，减少在制品占用量和运输工作量，加速资金周转，降低生产成本；还可以简化生产管理工作，促进企业加强生产技术准备工作和生产服务工作。

流水生产的主要缺点是不够灵活，不能及时地适应市场对产品产量和品种的变化的要求，以及技术革新和技术进步的要求。对流水线进行调整和改组需要较多的投资和花费较多的时间。工人在流水线上工作比较单调、紧张，容易疲劳，不利于提高生产技术水平。

由于以上原因，组织流水生产必须具备以下条件：

1、产品结构和工艺相对稳定，而且是长期大量需要的产品。

2、工艺过程能够划分为简单的工序，又能根据工序同期化的要求把某些工序适当合并和分解，各工序的单件时间不宜相差过大。

3、制品的产量足够大，单位制品的劳动量也较大，以保证流水线各工作地有足够的负荷。

4、原材料、协作件必须是标准的、规格化的，并能按时供应。

5、要有安装流水线的条件。

具备了上述条件，并通过技术经济的论证或可行性研究，作出决策。决定采用流水生产方式后，就可以进行流水线的具体组织设计。

2.3.2单一对象流水线的组织设计

一、流水线的组织设计与技术设计

流水线设计，包括组织设计与技术设计两个方面。后者是指工艺规程的制订、专用设备的设计、设备改装设计、专用工夹具的设计、运输装置的设计等等；前者是指流水线节拍的确定，设备需要量和负荷系数的计算、工序同期化工作、工人配备、生产对象传送方式的设计、流水线平面布置设计、流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制订等等。

流水线的组织设计和技术有密切关系。组织设计是技术设计的根据，技术设备应当保证组织设计的每一项目的实现。不论是组织设计，还是技术设计，都应当符合技术先进、经济合理的原则，事先做好建立流水线的可行性研究。

二、流水线组织设计的准备工作

在设计流水线之前，应做好以下各项准备工作：

1、进行产品零件的分类，明确适于和不适于用流水生产形式制造的产品和零部件，并规定流水线形式。

2、改进产品结构，使之适合于流水生产。

3、审查和修改工艺规程，其内容包括：

①在一条流水线上生产的产品、零件或零件组的全部工序封闭在流水线上完成；

②产品、部件的装配和零件加工的顺序要完全一致，工序的组成最好相同；

③产品、部件、零件的加工（装配）基准应力求一致；

④提高工序作业的机械化程度，减少手工操作，使工序单件时间保持稳定。

4、收集整理设计所需资料，如工厂和车间的现有设备明细表、有关车间的厂房建筑和生产面积资料、车间平面布置图、工时定额及实际完成资料与技术组织措施计划等。

三、单一对象流水线的组织设计与计算

1、确定流水线的形式和节拍

流水线的形式首先取决于制品的年产量和劳动量。全面考虑企业的生产任务和现有生产技术条件，对制品结构、工艺的稳定性等进行综合分析后，决定其形式。

流水线的节拍是指流水线上出产相邻两件相同制品的时间间隔。节拍是流水线最重要的参数，也是一种期量标准，它决定流水线的生产能力、生产速度和效率。确定节拍的依据是计划时期的产量和有效工作时间，计算公式如下：

（2.2）

式中：r——流水线节拍（分/件）

F e——计划期有效工作时间（分）

N——计划期制品产量