第二节 典型生产组织形式

第二节 典型生产组织形式

一、流水生产线

（一）流水生产线的概念及其特征

现代流水生产起源于1914年—1920年的福特制。20世纪初,美国人亨利.福特首先采用了流水线生产方法,在他的工厂内,专业化分工非常细,仅一个生产单元的工序竟然多达7882种,为了提高工人的劳工效率,福特反复试验,确定了一条装配线上所需要的工人,以及每道工序之间的距离.这样里来,每个汽车底盘的装配时间从12小时28分缩短到1小时33分。

总结福特制的主要内容有两点：

1.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及工作场所的专业化。唯一最佳的“单一产品原则”

2 .创造了流水线的生产方法，建立了传送带式的流水生产线。

大量生产的主要生产组织方式为流水生产，其基础是由设备、工作地和传送装置构成的设施系统，即流水生产线。最典型的流水生产线是汽车转配生产线。流水生产线是为特定的产品和预定的生产大纲所设计的；生产作业计划的主要决策问题在流水生产线的设计阶段中就已经做出规定。

流水生产是指生产对象按照一定的工艺路线顺序地通过各个工作地，并按照统一地生产速度完成工业作业地生产过程。

流水线的基本特征有以下几点：

(1) 工作站专业化程度高。

每一条流水线只固定生产一种或少数几种产品或零部件，各个工作站只需完成一种或几种作业。

(2)工艺过程是封闭的。

某一工艺阶段全部或大部分工序都是劳动对象在流水线上完成。

(3) 比例性

流水线上各道工序的生产能力是平衡的、成比例的，即各道工序的工作站（设备）数同各道工序单件制品的加工时间大致相等。

(4) 节奏性

节奏性强，加工对象在各道工序之间按一定的时间间隔投入或产出，两批相

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同的制品之间也按一定的时间间隔投入流水线或从流水线产出，保持一定的节奏。

(5) 连续性

加工对象在各个工作站之间做平行移动或平行顺序移动，最大限度地减少了停工等待时间。且流水线上的加工对象是按照工艺加工的顺序从一个工作站传送到另一个工作站，加工对象在流水线上做单向运动。

（二）流水生产线的分类

1.按生产对象的移动方式：固定流水向线和移动流水线

固定流水线：是指生产对象位置固定,生产工人携带工具沿着顺序排列的生产对象移动.主要用于不便运输的大型制品的生产,如重型机械、飞机、船舶等的装配。

移动流水线：生产对象移动，工人和设备及工具位置固定的流水线。这是常用的流水线的组织方式。

2.按生产对象的品种数目：单品种流水线和多品种流水线

单品种流水线：又称不变流水线，是指流水线上只固定生产一种制品。要求制品的数量足够大，以保证流水线上的设备有足够的负荷

多品种流水线：将结构、工艺相似的两种以上制品，统一组织到一条流水线上生产。

3.按产品的轮换方式：可变流水线、成组流水线和混合流水线

可变流水线：集中轮番地生产固定在流水线上的几个对象，当某一制品的批制造任务完成后，相应地调整设备和工艺装备，然后再开始另一种制品的生产。

成组流水线：固定在流水线上的几种制品不是成批轮番地生产，而是在一定时间内同时或顺序地进行生产，在变换品种时基本上不需要重新调整设备和工艺装备。

混合流水线：是在流水线上同时生产多个品种，各品种均匀混合流送，组织相间性的投产。一般多用于装配阶段生产。

4.按连续程度：连续流水线和间断流水线

连续流水线：制品从投入到产出在工序间是连续进行的没有等待和间断时间。

间断流水线：由于各道工序的劳动量不等或不成整数倍关系，生产对象在工序间会出现等待停歇现象，生产过程是不完全连续的。

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5.按节奏性程度：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: 要求准确地按节拍出产制品.

自由节拍流水线: 不严格要求按节拍出产制品,但要求工作地在规定的时间间隔内的生产率应符合节拍要求。

粗略节拍流水线: 各个工序的加工时间与节拍相差很大,为充分地利用人力、物力，只要求流水线每经过一个合理的时间间隔，生产等量的制品，而每道工序并不按节拍进行生产。

6.按机械化程度：手工流水线、机械化流水线和自动线

（三）组织流水生产线的条件

（1）品种稳定单一，产量足够大，长期供货，单位劳动量大，保证设备足够负荷。

（2）产品结构和工艺相对稳定，产品及工艺的先进性、良好的工艺性和互换性、标准化程度高。

（3）工艺过程既可划分为简单的工序，又可以相互合并。

（4）厂房和生产面积适合安装流水线。

（5）机器设备始终处于完好状态，严格执行计划预修制度。

（四）单一品种流水生产线的组织设计

单一品种流水线组织设计的内容 单一品种流水线组织设计的一般内容有：

① 确定流水线的生产节拍； ② 组织工序同期化及工作地（设备）需要量； ③ 确定流水线的工人需要量，合理地配备人数； ④ 选择合理的运输工具； ⑤ 流水线生产的平面布置； ⑥ 制定流水线标准计划指示图； ⑦ 对流水线组织的经济效果进行评价。

单一品种流水线组织设计的一般步骤：

单一品种流水线的组织设计可以分七个步骤来说明它的设计方法。

1．计算流水线的节拍

流水线、 自动化流水线的节拍就是顺序生产两件相同制品之间的时间间隔。

它表明了流水线生产率的高低，是流水线最重要的工作参数。

其计算公式如下：

节拍=计划期有效工作时间/计划期产量

这里要考虑这样几个因素：设备修理、调整、更换模具的时间，工人休息的

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时间。除应根据生产大纲规定的出产量计算外，还应考虑生产中不可避免的废品和备品的数量。 当生产线、生产线制造上加工的零件小， 节拍只有几秒或几十秒时， 零件就要采用成批运输， 此时顺序生产两批同样制品之间的时间间隔称为节奏，它等于节拍与运输批量的乘积。

教材P171计算公式：节奏=节拍×运输批量

流水线采取按批运输制品时，如果批量较大，虽然可以简化运输工作，但流水线的在制品占用量 却要随之增大。 所以对劳动量大、 制件重量大、 价值高的产品应采用较小的运输批量； 反之，则应扩大运输的批量。

2．进行工序同期化

计算工作地(设备)需要量 流水线的节拍确定以后， 要根据节拍来调节工艺过程， 使各道工序的时间与流水线的节拍相 等或成整数倍比例关系，这个工作称为工序同期化。工序同期化是组织流水线的必要条件， 也是提高设备负荷和劳动生产率、缩短生产周期的重要方法。 进行工序同期化的措施有：

① 提高设备的生产效率。可以通过改装设备、改变设备型号、同时加工几个制件来提高生 产效率；

② 改进工艺装备。采用高效专用工装，如快速安装卡具、模具，减少装夹零件的辅助时间；

③ 改进工作地布置与操作方法，减少辅助作业时间；

④ 提高工人的工作熟练程度和效率；

⑤ 详细地进行工序的合并与分解，改变工序，减少机动时间。首先将工序分成几部分，然后根据节拍重新组合工序， 以达到同期化的要求，这是装配工序同期化的主要方法。

3．工序同期化以后， 可以根据新确定的工序时间来计算各道工序的设备需要量， 它可以用下式计算：

某道工序所需的设备（工作地）=某道工序的单件时间定额/流水线的节拍

一般来说，计算出的设备数不是整数，所取的设备数为大 于计算数的邻近整数。若某设备的负荷较大 ，就应转移部分工序到其它设备上或增加工作时间来减少设备的负荷。 反遇此情况的指标为流水线的设备负荷系数，其计算公式为教材P172公式：

设备（工作地）负荷系数=某道工序所需的设备数/某道工序实际采用的设备4

数

流水线平均负荷系数=所有工序所需的设备数总和/所有工序实际采用的设备数总和

一般要求流水线平均负荷系数不应低于75%，该负荷系数越接近1，说明工作地利用的越充分。

4．计算工人需要量，合理配备工人 工业流水线、涂装线的工序数确定以后，就可计算流水线上的工人需要量。计算公式为：

每个工作地需要的工人数=每日工作班次×每一个工作地同时工作人数

5．选择运输工具：

(1)强制节拍流水线

采用分配式、连续式或间歇式传送带。

(2)自由节拍流水线

采用连续式传送带、滚道、滑道等工具。

(3)粗略节拍流水线

常用滚道、重力滑道、手推车、叉车、吊车等工具。

当采用传送带运输时，主要是流水线上传送带的速度与长度的计算，计算公式为：

传送带的速度=相邻两工作地的中心距离/节拍

传送带的长度=2×工作地长度之和+技术上需要的长度

6．流水线平面布置设计

流水线的平面设计应当保证零件的运输路线最短， 生产工人操作方便， 辅助服务部门工作便 利，最有效地利用生产面积，并考虑流水线之间的相互衔接。为满足这些要求，在流水线平 面布置时应考虑流水线的形式、流水线内工作地的排列方法等问题。 生产流水线、自动化流水线的形状有直线形、直角形、开口形、E型、环形等，如教材P173图7-4《流水线平面布置示意图》所示。

流水线内工作地的排列要符合工艺路线， 当工序具有两个以上工作地时，

要考虑同一工序工作地的排列方法。一般当有两个或两个以上偶数个同类工作地时，要考虑采用双列布置，将 它们分列在运输路线的两例。 但当一个工人看管多台设备时， 要考虑使工人移动的距离尽可 能短。 流水线的位置涉及到各条流水线间的相互关系， 要根据加工部件装配所要求的顺序排列， 整体布置要认真

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考虑物料流向问题，从而缩短路线，减少运输工作量。总之，要注意合理地、科学地进行流水生产过程空间组织。

除此之外还要对流水线标准计划指示图表的制定以及对流水线经济效果指标的评价等等。当然除了上述数量指标外，还要考虑一些不可定量的指标，如劳动条件，环境保护的改善等。 企业应根据本身的实际情况进行单一品种流水线设计， 所设计的流水线应符合企业的生产要 求，能给企业带来良好的经济效益。否则，就必须对流水线进行适当的调整、重新设计或直接淘汰。

随着生产的发展，生产组织从内容和形式上发生了变化，生产组织内容得到了扩展，它包括产品的装配、零件的机械加工、锻压、铸造、热处理、电镀、焊接、油漆以及包装等；从生产组织形式上：由单一产品流水线----可变流水线----混合流水线----成组流水线----半自动化线----自动化线

二、自动生产线

按一定工艺顺序排列的若干台自动机床，用工件传送装置和控制系统联结起来，按照规定的生产节拍，工件自动地依次经过各个加工工位进行自动加工的连续作业线。

二十世纪20年代，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械制造中开始出现自动线，最早出现的是组合机床自动线。在二十世纪20年代之前，首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动生产线，随后发展成为自动线。第二次世界大战后，在工业发达国家的机械制造业中，自动线的数目急剧增加。

（一）自动生产线的特征

①生产过程具有高度连续性。

②生产设备都是按统一节拍生产。

③生产过程完全自动化进行。

（二）自动生产线的优缺点

优点：在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，减少工人数，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。

缺点：投资大，回收周期长，自动生产线上一旦出现问题有可能导致全线停产，质量责任不易划分。

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（三）采用自动生产线的条件及应用范围

采用自动线进行生产的产品应有足够大的产量；产品设计和工艺应先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持基本不变。

机械制造业中有铸造、锻造、冲压、热处理、焊接、切削加工和机械装配等自动线，也有包括不同性质的工序，如毛坯制造、加工、装配、检验和包装等的综合自动线。

切削加工自动线在机械制造业中发展最快、应用最广。主要有：用于加工箱体、壳体、杂类等零件的组合机床自动线；用于加工轴类、盘环类等零件的，由通用、专门化或专用自动机床组成的自动线；旋转体加工自动线；用于加工工序简单小型零件的转子自动线等。

三、成组技术

成组技术（GT-group technology）揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术，称为成组技术。它已涉及各类工程技术、计算机技术、系统工程、管理科学、心理学、社会学等学科的前沿领域。日本、美国、苏联和联邦德国等许多国家把成组技术与计算机技术、自动化技术结合起来发展成柔性制造系统，使多品种、中小批量生产实现高度自动化。全面采用成组技术会从根本上影响企业内部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业化和自动化程度。在机械制造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，以获得最大的经济效益。

（一）成组技术的工作方法

成组技术的核心是成组工艺，它是把结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提高了劳动生产率。零件的相似性是广义的，在几何形状、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为基本相似性，以基本相似性为基础，在制造、装配等生产、经营、管理等方面所导出的相似性，称为二次相似性或派生相似性。

成组工艺实施的步骤为：

①零件分类成组；

②制订零件的成组加工工艺；

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③设计成组工艺装备；

④组织成组加工生产线。

（二）成组技术的优点

成组技术所研究的问题就是如何改善多品种、小批量生产的组织管理，以获得如同大批量那样高的经济效果。成组技术的基本原则是根据零件的结构形状特点、工艺过程和加工方法的相似性，打破多品种界限，对所有产品零件进行系统的分组，将类似的零件合并、汇集成一组，再针对不同零件的特点组织相应的机床形成不同的加工单元，对其进行加工，经过这样的重新组合可以使不同零件在同一机床上用同一个夹具和同一组刀具，稍加调整就能加工，从而变小批量生产为大批量生产，提高生产效率。

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