流水线

第三章流水线、组成技术和柔性制造系统

学习目的：了解流水线的分类、组成技术的背景、柔性制造技术的概念。掌握流水线生产的特点、流水线组成的几个主要问题、自动线组织的优点、成组技术的定义、成组技术的主要内容。熟练掌握流水线的节拍和工序同期化、柔性制造系统的组成。

第一节流水线生产

一、流水线概述

再按对象专业化形式组织生产单位的基础上进一步提高，就可组成流水线生产。所谓流水线生产是指劳动对象按规定的工艺路线、生产速度、连续不断地通过各个工作地，顺序进行加工，并出产产品（零件）的一种生产组织形式。流水线的生产示意图如图3-1所示。

历史上的流水线对生产管理发展起过很大的作用。

图3-1 流水线生产示意图

（一）流水线生产的主要特点

（1）工作的专业化程度高，每一工作地只固定完成一道或少数几道工序。

（2）工作地按工艺顺序排列，劳动对象在工序间作单向移动。

（3）节奏性强，按规定的节拍生产产品。所谓节拍，是指流水线上前后两件产品之间间隔。节拍是流水线生产的一个重要参数，是流水线生产企业的指挥棒，企业的一切生产活动都围绕着节拍来组织。某压缩机制造企业，其装配流水线的节拍为13秒，这意味着全厂的生产活动的节奏，均以此为指标，即它所有的零部件生产都必须以此为节奏，甚至包括原料的采购等。

（4）流水线上各工序之间生产能力是平衡的，成比例的。

（二）组织流水线生产的条件

（1）产品结构和工艺相对稳定。

（2）制品要有足够大的产量，以保证流水线各项工作有充分的负荷。

（3）制品加工个工序能细分和合并，能达到工序同期化。工序同期化是指流水线上各工序的时间定额与其生产节拍相等或成倍数关系。

（三）流水线的分类

1. 按流水线上生产对象的种类划分

（1）单一对像流水线。它是固定生产一种产品或零件，也叫不变流水线。

（2）多对象流水线。固定生产几种结构上、工艺上相似的产品或零件。从劳动对象轮换方式看，多对象流水线又可分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。可变流水线是成批轮番地生产固定在流水线上的几种加工对象，当变换生产对象时，流水线上的设备和工装需要调整。成组流水线是同时或者顺序地生产固定在流水线上的几种加工对象；变换生产对象时，不需要重新调整设备和工装。混合流水线是在同一时间内混合生产多个制品，单要遵循一定的投产顺序，变换品种时，基本上不需要重新调整设备和工装。

2.按流水线连续程度划分

（1）连续流水线。被加工的对象在这种流水线的每一工序都没有等候现象，生产是不停顿而连续进行的。

（2）间断流水线。被加工的对象在这种流水线的个别工序中间有间歇，不能连续移动。

3.按流水线的节奏划分

（1）强制节拍流水线。强制节拍流水线是准确的按节拍出产产品的流水线，这种流水线对设备、工艺和工人的操作有严格要求，并采用机械化运输装置，严格按时传送生产对象，保持强制节拍的实现。

（2）自由节拍流水线。自由节拍流水线不严格要求按节拍出产产品，街拍要靠人工的熟练操作来保证，因而可能有波动。

（3）粗略街拍流水线。它的特点是各个工序的加工时间与节拍相差很大，如果按节拍组织生产，就会使工人和设备处于时断时续的状态。为了充分利用人力、物力，要求流水线经过一个合理的时间间隔，生产相等的制品，而每道工序并不按节拍进行生产。

此外，流水线的分类方法还有很多种。例如，按生产对象移动方式可分为固定流水线和移动流水线；按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等。

二、流水线组织的几个重要问题

1.确定流水线的节拍

街拍是流水线的最重要的工作参数，一般以每件生产产品所需的作业时间计，它表明流水线的生产速度或生产效率的高低。节拍一般可以计数取得。

2工序同期化

工序同期化是通过各种技术组织措施来调整流水线各工序时间，使它们等于流水线节拍或与节拍成整数倍比关系，工序同期化是组织连续流水线的必要条件，工序同期化程度高，流水线设备负荷也高，有利于提高劳动生产效率和缩短生产周期。

工序的分解和合并是实现工序同期化的基本方法。工序分解是将较大的工序划分为若干个较小工序（或叫工步）；工序合并则是把若干个有联系的小工序合并为较大的工序。通过把大工序化小、小工序并大的办法来调节各道工序的加工时间，使其等于流水线节拍或与节拍成整数倍比关系。这种方法在手工操作为主的装置流水线上比较容易实现，而在以机器为工作主的流水线上则较难实现。这是因为受机器设备的限制，工序不能随意分解和合并所致。通过对工序的分解和合并，可以达到初步同期化。

在此基础上，对关键工序还可采用改装设备、采用高效的工艺装备、改进工作地装置、改进作业方法和劳动组织等措施进一步提高工序同期化水平。

如果这样任然不能使工序的单件时间准确地等于计算出来的节拍或其倍数，就应该改原计数的节拍，可取各工序单件时间中最大值作为实际节拍。

3.合理配备流水线工人

在以手工劳动和使用手工工具为主的流水线上，不需要考虑后备工人，故整条流水线所需的工人总数为各工序工人人数之和。在以设备加工为主的流水线上，计算工人数量时，要考虑后备工人和工人的设备看管定额等。

4.确定流水线节拍的性质和运输工具的选择

流水线一般可采用强制节拍、自由节拍或粗略节拍。流水线节拍的性质决定了流水线采用运输装置的种类。

（1）强制节拍流水线。为了严格保证节拍的实现，采用三种类型传送带，即分配式传送带、连续工作传送带和间歇式（脉冲式）工作传送带。

（2）自由节拍的流水线。在自由节拍流水线由于工序同期化水平和连续性程度比较低，一般采用连续运输带、滚道、平板运输车、滑道等工具，其共同

特点是允许工序间存储一定数量的在制品，用以调节接拍的摆动。

(3)粗略的节拍流水线。在粗略的节拍流水线，由于生产连续性很差，故

一般采用滚道、重力滑道、手推车、叉车、吊车等运输工具。

5.流水线的平面布置

流水线的平面布置应保证零件的运输路线最短，便于工人操作，流水线之间的紧密衔接以及生产面积的充分使用等。流水线的平面布置要考虑3个问题：

流水线的形状;流水线内工作地的排列方法；各流水线的衔接。

流水线的形状一般有直线形、直角形、开口形、山字形、环形、蛇形等，如图3-2所示.

直线形布置（图3-2a）用于工序和工作较少的流水线的。工序或工作地较多时，可用直角形（3-2b）、开口形（3-2c）、蛇形（3-2f）布置。开口形布置与蛇形布置还适合一个工人看管多台设备的情况。山字形布置（3-2d）适用于几条零件生产线汇合为一条部件装配线的场合。环形流水线（3-2c）多用于工序循环的情况。

流水线工作地的排序，要符合工艺线路，考虑到每道工序同类工作地数目的多少和多设备看管，可将工作地置于传送带的单侧（单列）或双侧（双列）。流水线位置以及它们之间的衔接要符合产品总流向，减少运输工作量。

6.计算流水线的经济效益

建立一条流水线需要较多的资金，应当作为一个工业投资项目进行经济评价。建立一条流水线需要的时间通常在1年以上，流水线的使用寿命更长。因此，流水线既有投资的过程，又有从产品获得收益的过程，它的经济评价应当运用技术经济的方法，才能获得较为可靠的结果。

流水线的经济效果指标有：产品成本降低率、劳动生产率及增长速度、流动资

金占用量的节约额、产品成本降低额及降低率、投资回收期、年度综合节约额等。

三、流水线生产的发展前景

流水线生产发展的前景可以从两个方面叙述，一是改变流水线的形式；二是组织自动流动水线（自动线）。

（一）改变流水线的形式

20世纪初（1914-1916年）美国人亨利.福特在他著名的福特汽车公司创

造了机械化流水线。当时就使T型汽车每辆装配时间从13小时缩短为1小时

30分工效提高了近10倍。随着社会对同类产品需求量的大量增加，在生产专

业化、零部件标准化、以及产品单一化的发展背景下，世界各国许多企业中广泛采用流水线上产方式，对提高企业生产率确实起到了极大地推动作用。目前，在我国的机械、电子、化工、服装、食品等一些行业都有流水线生产的组织形式。时代的发展给流水线上产带来两大问题：一是现代市场需求将越来越多元化，而流水线生产对多变的市场适应性较差；二是流水线上单调枯燥的作业，使工人普遍产生厌烦的情绪。

瑞典根据行为科学原理，创建了新型流水线生产。他们把美国传统的直线式流水线改成圆形流水线（如图3-3所示），在流水线上掺进了单件小批生产特点。每个工作地是一个工人小组、人数较多、有30-40人，负责一大套工序，