工业机器人集成应用（ABB） 高级 课件 5.2.4 生产线平衡相关概念及原则.pptx

生产线平衡相关概念及原则

一、生产线平衡相关概念二、生产线工艺平衡优化原则三、分解工艺流程四、基于虚拟调试的生产节拍优化1/11

一生产线平衡相关概念1.节拍（CycleTime）节拍，通常只用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。生产线节拍又称客户需求周期、产距时间，是指连续完成相同的两个产品（或两次服务、两批产品）之间的间隔时间，即指完成一个产品所需的平均时间。对于生产线而言，生产节拍是影响其生产效率的重要因素，优化生产节拍对生产工艺的改进具有重大意义。2.瓶颈（Bottleneck）瓶颈，狭义来讲通常用于描述流程中生产节拍最慢的环节。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。广义来讲，瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。例如，可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。2/11

一生产线平衡相关概念3.空闲时间（IdleTime）空闲时间与“瓶颈”相关联，是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。4.生产线平衡如果提升节拍的对象是局部流程，那么生产线节拍的对象就是生产线全局，生产线节拍不仅与每一个流程的节拍有关，还与流程之间的配合有重要关系，在此我们引出生产线平衡的问题。生产线的平衡可有效提高生产节拍，“平衡”的意义在于通过分析可以发现生产的瓶颈问题，调整作业负荷使得每个单元的工作量相当，尽量使每个单元模块都处于工作状态，减少其空闲时间，以求生产线的效率最优。3/11

二生产线工艺平衡优化原则生产线工艺平衡的基本原则是通过调整工序（流程）的作业内容，使各基本动作单元的时间接近或减少这一偏差。实施时可以遵循以下方法。1.改善“瓶颈”流程改善瓶颈流程可直接有效的减少整个生产线的节拍时间。改善的方法可采用该程序分析、动作分析、工装自动化等方法与手段。2.拆分“瓶颈”流程将瓶颈工序的作业内容分担给其他工序。如车轮总装生产线中，压装流程中分为压装轮胎动作和压装车标动作，其中压装轮胎动作设计单元模块较多，效率较低。可以将此动作拆分出来。4/11

二生产线工艺平衡优化原则3.增加作业设备增加生产线部分作业人员或作业设备，只要达到生产平衡，人均产量相当于提高。4.合并流程合并一些较为相近的工作流程，重新排布生产工序，相对来讲在作业内容较多的情况下得到生产平衡。例如在车轮总装生产线中，为了便于程序的调用采用参数化编程，工业机器人装载工具与卸载工具分开进行编程。然而卸载工具与装载工具通常在一起执行，如此工艺合并之后，工业机器人在更换末端执行工具时就可以节省很多空运行的路径，有效提高生产线节拍。5/11

三分解工艺流程单一流程的节拍可以通过提高运行速度、调整布局等方式有效提高其节拍，此处不再赘述。接下来我们提供一种生产平衡的方法。生产平衡的前提是先将当前各流程的具体工艺进行分解。分解工艺流程的目的在于得到基本作业单元，基本作业单元是生产线上不能再分解的动作，如果再分解就会产生多余的动作。我们以车轮总装生产线的生产平衡为例，来进行生产流程的分解。6/11

三分解工艺流程如图所示，原生产工艺是以流程为主分配先后执行顺序的，我们将打磨流程、激光打标流程、压装流程、检测流程四个流程作为分解的对象。7/11

三分解工艺流程分解的具体步骤、耗时以及逻辑顺序情况详见表1-2，其中，各基本作业单元的作业时间由虚拟调试得到。基本作业单元时间/s动作描述必要作业条件A：打磨动作25轮毂正面打磨→轮毂翻转→轮毂反面打磨——B：更换工具35卸载打磨工具→装载夹爪工具AC：转移轮毂12将轮毂零件由打磨单元转移至压装单元BD：更换工具35卸载夹爪工具→装载吸盘工具C表1基本作业单元与时间(1)8/11

三分解工艺流程基本作业单元时间/s动作描述必要作业条件E：激光打标5推出车标零件至打标工位，雕刻车标零件——F：转移芯片12将车标零件由激光打标单元转移至压装单元EG：压装车标8将车标零件压入轮毂，完成车标的安装C、FH：压装轮胎25由四轴工业机器人实施，借助导锥工具实施轮胎的上料以及压装动作CI：轮胎检测12四轴工业机器人抓取安装轮胎后的车轮零件进行视觉检测H表2基本作业单元与时间(2)9/11

四基于虚拟调试的生产节拍优化如图所示，根据原生产工艺中各基本作业单元的实施条件和时间，描绘出各工艺动作的生产时序图，按照图示顺序可以计算出执行的单个产品的执行时间（4个流程）为169s。10/11

四基于虚拟调试的生产节拍优化如图所示，按照表1-2中对每个基本作业单元的必要作业条件，重新调整各基本作业单元的执行顺序，将激光打标作业（E）与更换吸盘工具（D）同时执行，并