生产线平衡分析和瓶颈改善

LINE BALANCING

注意事项 :

1. 培训时间请各位将手机调为振动或关机 , 如需接电话请在培训室外接听

2. 培训时间不可大声喧哗

3. 培训结束时桌椅请归原位

4. 欢迎就培训内容提出疑问

第一节、木桶定律与生产线平衡一、何为木桶定律 1.木桶定律

一个木桶盛水多少，并不取决于桶壁上最高的那块木板，而恰恰取决于桶壁上最短的那块木板，这一规律我们称之为“木桶定律”。

2.木桶定律的三个推论 A.只有桶壁上所有木板都足够高 , 木桶才能盛满水 B.所有木板高出最低木板的部分是没有意义的 , 而且高出

越多 , 浪费就越大 C.提高木桶容量最有效的办法就是设法加高最低木板的高

度

二、生产线平衡与木桶定律的关系

“生产线平衡”与“木桶定律”非常相似：生产线的最大产能不是取决于作业速度最快的工位，而恰恰取决于作业速度最慢的工位，最快与最慢的差距越大，产能损失就越大。

制造现场，各个车间或小组之间，彼此的管理水平、产能等往往是不等的，企业现场管理的整体水平并不取决于最优秀的车间单位而是取决于最差的车间单位，同理，对一条生产线来言，其产量、效率高低也是如此。

三、生产线平衡的定义及意义

1.为何生产线平衡：

生产线平衡是对生产的全部工序进行平均化、均衡化，

调整各工序或工位的作业负荷或工作量，使各工序的作

业时间尽可能相近或相等，最终消除各种等待浪费现象，

达到生产效率最大化。它是生产流程设计与作业标准化

中最重要的方法。通过平衡生产，可以加深理解“一个

流”生产模式及熟悉“单元生产”的编制方法，它是一

切新理论与新方法的基础。

2.提高生产线平衡效率的意义

• 缩短每一制品装配时间 , 增加单位时间的生产量 , 降低生产成本

• 减少工序间的在制品 , 减少现场场地的占用

• 减少工程之间的预备时间 , 缩短生产周期

• 消除人员等待现象 , 提升员工士气

• 改变传统小批量作业模式，使其达到一个流生产。

• 可以稳定和提升产品品质

• 提升整体生产线效率和降低生产现场的各种浪费

第二节、生产线平衡分析与改善一、平衡分析用语

1.节拍 (PITCH TIME):节拍是指在规定时间内完成预定产量，各工序完成单位成品所需的作业时间。其计算公式：

节拍＝有效出勤时间／ [ 生产计划量 X （１ + 不良率） ]

例：每月的工作天数为 20天，正常工作时间每班次为 480分钟，该企业实行每天 2 班制，如果该企业的月生产计划量为 19200个，不良率为 0%，请问该企业的生产节拍是多少？

答：节拍时间 = 有效出勤时间 /[生产计划量 X （ 1+不良率） ]

=480X2X20/[19200X （ 1+0%） ]

=60秒 / 个

2.传送带速度 CV：

传送带速度是指流水线的皮带传递速度，一般情况下，采用一定的距离作好标记，然后测定其时间，进而得出流水线传送带的实际速度，计算公式： CV=间隔标记距离 / 所耗时间。采用流水线作业的企业，传送带的速度与作业效率、疲劳程度以及能否完成产量有密切的关系。理想的传送带速度是恰好能完成预定产量的同时又能减少作业员的身心疲劳。理想的传送带速度的计算公式： CV=间隔标记距离 / 节拍时间，因此在现场生产管理过程中，只要把流水线的皮带速度调成理想的传送带速度即可。

3.瓶颈工时 : 指生产线所有工序中所用人均工时最长的工序，通常指一道工序，有时也指几道工序。

3.总瓶颈站工时 : 指瓶颈站工时乘以生产线作业人数的总和。

4.周程时间 : 是指单个产品从前到后所有工序所费时间的总和。

5.平衡率 : 其计算公式 = 生产线各工序时间总和 /(瓶颈工时 X人员数 )

6.平衡损失 : 其计算公式 =1-平衡率

7.平衡损失时间 : 其计算公式 =∑(瓶颈工时 - 工位工时 )

8.稼动损失时间 : 其计算公式 =(节拍 - 瓶颈时间 )X总人数

9.稼动损失率 : 其计算公式 = 稼动损失时间 /(节拍 X 总人数 )X100%,平衡损失时间与稼动损失时间是两个不同的概念 , 平衡损失时间是瓶颈工时与各工位工时时间差的总和 , 而稼动损失时间是工序生产节拍与瓶颈工时时间差的总和 , 它们之间的关系如下图所示 :

29.227.029.0

26.2 26.5 28.024.2 23.0 22.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

01 02 03 04 05 06 07 08 09

节拍 =33

瓶颈时间=29.2

此部分是稼动损失时间

此部分是平衡损失时间

稼动损失时间与平衡损失时间的区别

10.瓶颈的（ Bottle Neck)定义 : 阻碍企业流程更大程度增加有效产出或减少库存和费用的环节谓之瓶颈，瓶颈可能是有形的 , 也可能是无形的。

• 生产系统的目标是平衡物流 , 而不是平衡生产能力 ;

• “非瓶颈”资源的充分利用不仅不能提高有效产出 , 而且还会使库存和搬运增加 ;

• 瓶颈环节损失 1 小时 , 相当于整个系统损失 1 小时 , 而且是

无法补救的 ;• 非瓶颈环节上节约 1 小时 , 毫无实际意义 ;

• 瓶颈制约了生产系统的有效产出和库存 ;

11.瓶颈的常见表现 :

• 整体进度缓慢 , 生产效率下降 ;

• 出现产品零部件不能配套的现象 ;

• 一些工序加班赶货 , 而另一些则很轻松 ;

• 一些工序的半成品堆积过多 , 而另一些则很少 ;

• 个别工序在等材料、设备 , 其他工序进展正常 ;

• 个别生产线流动停止 , 出现在制品滞留时间过长情况。

12.瓶颈效应 : 是指瓶子颈部流量的大小限制了倒水时的水

13.瓶颈的不良影响 :

A.工序的先后关系 , 会影响后续工序进度 :

B.工序间的平行关系，则会影响产品配套

二、平衡改善法则及注意事项

1.平衡改善法则 -ECRS法则

符号 名称 说明

E取消

Eliminate对于不合理、多余的动作或工序给予取消

C合并

Comebine对于无法取消又是必要的，看是否可以合并以达到省时、简化的目的

R重排

Rearrange经过取消、合并后，可再根据“何人”“何时”“何处”三个提问后进行重排

S简化

Simplify经过取消、合并、重排后的必要工序，应考虑能否采用最简单的方法或设备替代，以节省人力和时间

以上 ECRS 法则，具体可通过下列图片来说明生产中如何运用改善：

作业时间

作業改善

工序 1 2 3 4 5

作业时间

工序 2 3

作业改善压缩 分割转移

并行作业，增加人员 拆解去除

作业时间

1 人作业

2 人作业

工序 1 2 3 4 5

作业时间

工序 1 2 3 4 5

作业时间

工序 1 2 3 4 5

作业时间

工序 1 2 3 4 5

作业改善后合并 重排

2-1. 平衡改善的基本原则和方法：

通过调整作业工序的作业内容来使作业时间相近或减少这一偏差。

A.首先考虑对瓶颈工序进行改善 , 作业改善方法可参照程序分析、

动作分析、工装自动化等工程方法和手段

B.将瓶颈工序的作业内容分割给其它工序。

C.合并相关工序 , 重新排布生产线。

D.分解作业时间较短的工序 , 把它安排到其它工序中去。

E.增加作业员 , 只要平衡率提高了 , 人均产量就提高了 , 单位成

本也随之下降。

2-2. 平衡改善的基本原则和方法：

① 改善耗时长的工程 , 缩短作业时间

A.分割作业 , 把一部分作业分配到耗时较短的工程

B.改善作业 , 缩短作业时间 ( 如 : 活用工具等 )

C.使作业机械化 ; 提高机械的效能

D.并行作业 , 增加作业人数

E.更换技术水准更高、动作更快的作业人员

②改善耗时较短的工程

A.分割作业 , 将其分配到其他耗时也短的工程 , 从而省略原工程

B.从耗时长的工程 , 接过一部分作业内容

C.把耗时较短的工程结合起来

D.把需要两个人工程 , 改成一个人就能应付的工程 .

3.平衡改善过程中应注意事项 :

A.需要同样工具和机器的作业要素可分配在同一专用设备工序内

B.作业要素相同或前后相近的应尽量分配在同一工序

C.不相容的作业尽量不分在同一工序

D.必要时可对关键作业, 增加操作人数或改用更有效的工具 / 设备以缩短其作业时间 , 提高平衡率

E.生产线补进新手时, 因新手对工作不熟悉 , 在配置上需特别注意, 否则会造成严重的不平衡致使产量大幅下降。

F.采用 ECRS法则进行改善时的优先顺序为 :“取消”不必要的动作或工序（第一选择）；“合并”微小动作（次选）；“重排”作业工序或动作（第三选择）；“简化”复杂动作或工序（最后选择）

三、平衡改善的实施步骤：

第一步：明确改善目的和对象：

• 是否因为生产量变动（增产或减产）而进行的改善

• 是否为了提高生产率、减少作业人员

• 改善对象是一条生产线、某段工序还是整个流程

第二步：了解、分析生产现状及相关人员的工作状况：

如各工位或工序的良品率有多高？人员出勤状况、产品加工的难易度、品质事故的发生点等。

第三步：了解产品工艺流程并分解各工程的作业要素：根据工程分析图了解加工作业内容，依据作业拆分原则拆分各工程的作业要素。

第四步：对各作业要素进行时间观测

第五步：对观测记录的结果进行处理，得出各作业要素的标准时间，在进行数据处理时应注意如下两点：

• 剔除异常值、排除各种影响作业的因素，最后制定出各作业要素的标准时间。

• 把各种浪费现象记入并提出相关的改善方法，以便改善实施。

第六步：绘出生产线平衡图。

第七步：计算目前的平衡率、稼动损失率等。

第八步：提出改善目标及实施方案。

第九步：依据平衡改善法则、动作经济原则等方法实施改善。

第十步：改善结果的分析、总结和评价。

生产线平衡步骤 :

计算产距时间（ Takt time）

画优先图 ( 制作工艺流程图 )

决定周期时间（ CT=Takt time）

确定理论工位数

排程

计算效率

案例分析

Takt Time = Demand Rate(需求速度 )

Takt Time Takt Time ==

工作时间工作时间生产量生产量

目标：按需求生产！目标：按需求生产！

产距时间 :TAKT TIME

KQ34-4 琴键开关产品装配任务明细表

序 任务描述 时间 紧前任务 备注

01 底座装静触片 6.5 无 　

02 装扣板和扣簧 4.5 01 　

03 装联锁片 [ 铁 ]*2 5.5 02 　

04 装长动触片 *2 7.5 03 　

05 装长动触片 *1 5 04 　

06 装卡板 *2 3.5 05 　

07 装卡板 + 零档卡板 3.5 06 　

08 装盖板 5 07 　

09 分塔簧 + 装塔簧 11.5 08 　

10 压塔簧 2 09 　

合计 54.5 　 　

电风扇装配由下列任务组成：任务 时间 (Mins) 任务描述 紧前任务

A 2 装配外框 无

B 1 安装开关 A

C 3.25 装配马达架 无

D 1.2 将马达架装入外框 A, C

E 0.5 安装扇叶 D

F 1 安装格栅 E

G 1 安装电缆 B

H 1.4 测试 F, G

生产线平衡 : 画优先图（ Precedence Diagram ）任务 紧前任务A None

A

B A

B

C None

C

D A, C

D

任务 紧前任务E D

E

F E

F

G B

G

H E, G

H

A

C

B

D E F

GH

2

3.25

1

1.2 0.5

11.4

1

问题 : 哪一个工序决定了最大产出率？

答案 : 任务 C 决定了生产线的 CT，也就决定了最大产出率。

每期要求的产出每期的生产时间要求的周期时间 =CT ,

个秒天个秒

/5.9=/7000

3600*11.5H =CT

问题 : 假定我们每天 [11.5H]要生产KQ34-4产品 7000个 , 周期时间应是多少？Answer:

Answer:

=N

N

t

t

周期时间任务时间总和

理论最少工位数 ,

人取整人个秒秒

10 ][9.2 =/5.9

5.54 =Nt

问题 : 理论上的最少工位数是多少？

实际人员配置需 12人 , 比理想多 2 人 , 平衡率水平90.1%

生产线平衡排程规则：

主规则 : 以其后跟随任务数目最多的秩序安排工位。

附加规则 : 最长作业时间的任务先排

A

C

B

D E F

G

H

2

3.25

1

1.2 0.5

1

1.4

1

工位 1 工位 2 工位 3

任务 后续任务 时间 (Mins)A 6 2C 4 3.25D 3 1.2B 2 1E 2 0.5F 1 1G 1 1H 0 1.4

A

C

B

D E F

G

H

2

3.25

1

1.2 0.5

1

1.4

1

工位 1 工位 2 工位 3

A (4.2-2=2.2)

任务 后续任务 时间 (Mins)A 6 2C 4 3.25D 3 1.2B 2 1E 2 0.5F 1 1G 1 1H 0 1.4

A

C

B

D E F

G

H

2

3.25

1

1.2 0.5

1

1.4

1

A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)

任务 后续任务 时间 (Mins)A 6 2C 4 3.25D 3 1.2B 2 1E 2 0.5F 1 1G 1 1H 0 1.4

工位 1 工位 2 工位 3

A

C

B

D E F

G

H

2

3.25

1

1.2 0.5

1

1.4

1

A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1= 0.2)Idle= 0.2

任务 后续任务 时间 (Mins)A 6 2C 4 3.25D 3 1.2B 2 1E 2 0.5F 1 1G 1 1H 0 1.4

工位 1 工位 2 工位 3

A

C

B

D E F

GH

2

3.25

1

1.2 0.5

11.4

1

C (4.2-3.25)=0.95

任务 后续任务 时间 (Mins)A 6 2C 4 3.25D 3 1.2B 2 1E 2 0.5F 1 1G 1 1H 0 1.4

A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)

工位 1 工位 2 工位 3

Idle=0.2 Idle=0.95

A

C

B

D E F

GH

2

3.25

1

1.2 0.5

11.4

1

C (4.2-3.25)=0.95

任务 后续任务 时间 (Mins)A 6 2C 4 3.25D 3 1.2B 2 1E 2 0.5F 1 1G 1 1H 0 1.4

A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)

工位 1 工位 2 工位 3

Idle=0.2 Idle=0.95

D (4.2-1.2)=3

A

C

B

D E F

GH

2

3.25

1

1.2 0.5

11.4

1

C (4.2-3.25)=0.95

任务 后续任务 时间 (Mins)A 6 2C 4 3.25D 3 1.2B 2 1E 2 0.5F 1 1G 1 1H 0 1.4

A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)

工位 1 工位 2 工位 3

Idle=0.2 Idle=0.95

D (4.2-1.2)=3E(3-0.5)=2.5

A

C

B

D E F

GH

2

3.25

1

1.2 0.5

11.4

1

C (4.2-3.25)=0.95

任务 后续任务 时间 (Mins)A 6 2C 4 3.25D 3 1.2B 2 1E 2 0.5F 1 1G 1 1H 0 1.4

A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)

工位 1 工位 2 工位 3

Idle=0.2 Idle=0.95

D (4.2-1.2)=3E(3-0.5)=2.5F(2.5-1)=1.5

A

C

B

D E F

GH

2

3.25

1

1.2 0.5

11.4

1

C (4.2-3.25)=0.95

任务 后续任务 时间 (Mins)A 6 2C 4 3.25D 3 1.2B 2 1E 2 0.5F 1 1G 1 1H 0 1.4

A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=0.2)

工位 1 工位 2 工位 3

Idle=0.2 Idle=0.95

D (4.2-1.2)=3E(3-0.5)=2.5F(2.5-1)=1.5H(1.5-1.4)=0.1Idle=0.1

A

C

B

D E F

GH

2

3.25

1

1.2 .5

11.4

1

工作站 1

工作站 2 工作站 3

工作站分配

装配线的效率

X

=

瓶颈节拍实际工位数目任务时间总和

效率

92.3%=(3X4.1)

11.35=效率

• 纵轴表示工序的作业时间；

• 横轴表示各工序的作业。

作业时间

工序号

5

10

15

20

25

30

35

人员1

1

30

30

2

2

50

25

3

1

27

27

4 5 6 7 8 9

3

72

24

1

30

30

1 1 1 1

26

26

20

20

34

34

27

27

合计12

316

243

流动作业速度

DM

生产线平衡的表示法 : 流动生产图

人均实际

天朗安装车间生产线平衡实例 :

KQ34-4²úÆ·Ïßƽºâ·ÖÎöÓë¸ÄÉÆ

改善前 - 工作台上 改善后 - 皮带拉上

物流

物留

顺畅流动没有停滞

中间停滞隐藏问题

流水线的 “物流” 和“物留”

传统输送带作业

传统输送带的 4 种浪费： ① 取放动作浪费 在制品取放至少浪费 2 ～ 5 秒时间。 ② 等待浪费 前后工序作业节奏不同造成作业等待。 ③ 在制品过多浪费 工序间缓冲库存隐藏了等待问题。④ 空间浪费 缓冲库存的存放设施、存放空间浪费。

①

② ③

④

CWMC 国慧顾问

“传统”输送带和“成长型”输送带

成长型输送带作业 ①

③

⑤

② ④

②划分节距线一般为 80～90cm，用来确认进度。

①边送边做在输送带上完成装配工作，消除搬运浪费

③依产距时间设定速度

产距时间缩短时，增加工作站、工作人员和提高输送带速度。

④设立“接棒区”流入“接棒区”的制品由下工序协助完成。

⑤设立停线按钮事故发生时停线，以相互协作、排除异常。

CWMC 国慧顾问

“传统”输送带和“成长型”输送带

工厂常见的

等待浪费等待浪费

搬运浪费搬运浪费

不良浪费不良浪费

动作浪费动作浪费

加工浪费加工浪费

库存浪费库存浪费

制造过多（过早）浪费制造过多（过早）浪费

8

大浪

费

缺货损失缺货损失

企业每生产一件产品就在制造一份浪费。伴随企业运营中各业务环节不被察觉或不被重视的浪费，日本企业管理界将之形象地比喻为“地下工厂”。

地下工厂地下工厂

生产线不平衡造成中间在库，降低整体效率

项 目 工位 1 工位 2 工位 3 工位 4

能 力 100 件 /H 125 件 /H 80 件 /H 100 件 /H

达成率 100% 125% 80% 80%

奖 金 标准产量奖金 125% 奖金 0 0

效 率 个别效率合格 个别效率高 个别效率低 个别效率低

能力需求： 100 件 /H例

提升平衡率的工位互助結構

• 作業站

• 作業員

• 互助狀況A ( ＊ ) B ( 位置 ) C ……

1IIIIIIIV 不在

或更遠

1 2 543 ............＊ 6

21 21 2

1 2

3 4

3 4

3

5

5

4

6

根据生产需求变化进行有弹性的生产线布置

2

3 4

5

Input Output

1 6

2

3 4

5

Input Output

1 6

需求 1000 件 / 天时

3 人作业

需求 600 件 / 天时

2 人作业

考虑弹性生产线布置时追求的目标：（ 1 ）及时发现浪费（ 2 ）灵活调整生产量（ 3 ）考虑相关部门的浪费

品质方面优先使用不会产生次品，或者有异常时能自动停止的设备，并设置质控环节

产量方面使用弹性高、

易增减产量的设备，优先采用单线流动小型设备

成本方面按照产距时间配置人员，

非定员制生产，使用最少空间生产

● 布置原则：运输路线最短● 平面布置形式： 直线型： 山字型： 直角型：

环型： 蛇型： U 型：

● 工作地排列形式： 单列 双列

流水线平面布置模式 :

單站與連線 ( 流水线 ) 作業之工時計算• 單站作業 :

总工時 = A+B+C+D ( 各站工時加总 )

• 連線作業 :

总工時 = max(A~D) * 4 ( 瓶颈站工時 * 站数 )或总工时 = 产品周程时间 / 平衡率

A B C D

A B C D

連續作業工作站平衡率

A: 35” B:50” C:30” D:45”

瓶頸 ? Bottle neck (50”)平衡率 : = (35+50+30+45) / (50*4)

= 80% 目標為 1 平衡率日產量 : = 每人每日工作時間 / 瓶頸站工時 =10 Ｈ *60 分 *60秒 /50 秒 =720个

单站作业工时计算 :

KL34D 小开关锅装总工时 =7.5+12.5+3.6=23.6 秒

連線 ( 流水线 ) 作業工時計算

WS-22 微动产品总工时 =4.5*11人 =49.5秒 =40.5/81.8%=49.5 秒

提升平衡率的工位互助結構

• 作業站

• 作業員

• 互助狀況A ( ＊ ) B ( 位置 ) C ……

1IIIIIIIV 不在

或更遠

1 2 543 ............＊ 6

21 21 2

1 2

3 4

3 4

3

5

5

4

6