【原创】如何设计一条高线平衡的单件流线体（推荐收藏，建议反复阅读10遍以上）
如何设计一条高线平衡的单件流线体
（益友原创文章）
概览
1. 什么是线平衡
2. 为什么要保证线平衡
3. 如何计算线平衡
4. 线平衡的关键项目
5. 什么是单件流
6. 单件流的优点是什么
7. 单件流的实施关键点
8. 单件流的布局类型
9. 如何设计一条高线平衡率的单件流线体
10. 设计案例
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1. 什么是线平衡？
线平衡又称工序同期化，是使工位间的负荷均衡化，利用基础IE的手法从而使工站间的作业时间相同胡子耦合相近的一种技术。
2. 为什么要保证线平衡？
（1） 提高设备&人员工时利用率，降低生产周期
（2） 降低物资消耗，减少在制品，降低成本
（3） 便于实现单元生产和单件流，实现柔性生产
（4） 降低和减少员工抱怨，平衡工作量
3. 如何计算线平衡？
3-1 Line Balance % =
3-2 LineBalance % =
Example:
3-3 会发现计算线平衡有两种公式，选用哪种公式取决于我们考虑的关键点或者对象是什么。3-1 主要是研究改工位的工位布局（机器布局）是否满足线平衡，以及在制品的设计。3-2 主要是考虑人员或者整体的负荷情况，如果需要考虑人员的劳动强度或者工位的负荷情况则选用第二个。
例如：
如果将后两种情况最后一工位变成两个工站，那么：
（1） LB1 =LB2 = 62.5%，（2）LB1 = LB2 = 75% 。
所以会发现为了降低工位间的WIP以及设备的合理布局，从而两站并一站。
3-4 如果工厂内设备多并且昂贵，那么就需要将设备利用率用到最大，那么可以使用3-1，尽量平衡设备；如果电子厂或者手工作业较多的工厂，那么可使用3-2，从而方便衡量人员的劳动效率。
3-5 一般情况下，人机配合时，那么我们将对该工位的整体工时进行计算，也就是采用3-1公式进行计算。
4. 线平衡的关键项目
（1） CustomerDemand 客户需求：依据年度、月度、周的库户需求计划而定
（2） AvailableTime 可用时间：依据生产实际中，公司高层设定的休息、吃饭时间、将全班工作时间扣除这些计划性的时间，即为AT。
Takt Time (节拍) = （2）/（3）
Cycle Time（周期）=依据生产实际而定
Process Sequence(制程序列)…
4-1 Takt Time 的影响
Comment:此处TT作为设计产线的依据，可以将其看做planned cycle time。
4-1-1 节拍设计过小的影响
（1） 影响有效效率的价值比率
例如：操作时共有2s的浪费，如果将TT分别设计成5s和30s，那么其增值比率分别为：
（2） 影响给员工情绪，高频率的重复动作导致疲劳
4-1-2 节拍设计过大的影响
（1） 影响产线效率：不能及时交货
（2） 需要求作业员掌握更多的动作
（3） 新员工难以快速熟练所有内容
4-2 最佳的Takt Time是多少？
（1） 全自动化生产线，依据机器速度和各类参数而定，仅可考虑设计性能、OEE、数量、效率和客户需求即可，尽量将Takt Time 与线体设备的Bottle Neck Cycle Time相结合。
（2） 半自动或重复性的手工作业，大量经验表明，最好将Takt Time设计在50s附近波动。下图为员工复杂度与TT的关系：
4-3 最佳Takt Time的影响
（1） 提高生产率
A．减少动作的浪费比率，增值比率在合理的范围内
B．产出可控制并且适宜
（2） 安全与人因
A．将体疲劳强度与人体伤害
B．降低单调性，连贯动作且有成就感
（3） 质量
A． 合适的TT，保证质量合格性
4-4 如何设计合理可接受的TaktTime ?
（1） 三班并两班，两班并一班
（2） 选用合适的价值比率
（3） 考虑设备利用需求，尽量将TT与贵重设备瓶颈结合
（4） 考虑作业内容的可组合性、连贯性、顺畅性和复杂度
（5） 综合考虑现场的布局
Comments:具体需要结合工厂的投资和各类实际情况，需综合结合工厂布局、设备情况、人员流失等各类相关因素。
4-5 为什么要设计和保证线平衡
（1） 物流快速，缩短制造周期
（2） 减少在制品，加快物料和半成品周转
（3） 降低瓶颈限制，提高效率
（4） 减少员工抱怨，改善作业秩序，提升士气
（5） 提升以及稳定产品质量
5.什么是单件流
单件流（一个流）指将场地、人员、设备合理配置，按照一定的作业顺序，零件一个一个地依次经过各工序的设备或者人员进行加工、移动，从生产开始到完成之前，无在制品周转的作业方式。
5.单件流特征
（1） 做一个、传一个、检一个
（2） 机器工时长，人员跟随在制品走得动，进行多工序作业
6.单件流的优点
（1） 缩短生产周期
紧急订单转换为常规订单；资金周转加快，获利能力强
（2） 及时发现问题，品质成本低
及时发现，及时反馈；按照整流方式移动
（3） 搬运最小化
成批搬运次数减少；安全事故次数降低
（4） 降低在制品
降低存货成品；节省生产空间；减少八大浪费
（5） 占用面积小
设备小型化、柔性化、通用化、标准化
7.单件流实施关键点
（1） 实施单件流动
在现有的设备和布局下，按照单件流动，取消成品流动
（2） 按加工顺序布局
由工艺原则布局改成产品原则布局，但是需要根据品种和产量决定
（3） 生产同步化
即将各工序生产速度严格按照生产节拍进行生产，防止出现严重偏离现象
（4） 多能工化
区分多机台和多工序的不同，让员工可多工序进行操作
多几台: 同工序却有几个机台进行加工，每个机台加工内容相同；
多工序：每个机台加工的内容不同
（5） 站立走动作业
人因工程中长时间的坐姿操作比长时间的站姿操作为佳，由于为了形成多工序作业，将形成员工站立走动作业，同时可缓解长时间的站立疲劳。
（6） 设备合理布局
保证进出口一致的原则，U型或者C型等相关布局。
（7） 设备小型、柔性化
实行单件流为了员工能够多工序操作，那么应该选用小型和柔性化设备，便于员工作业，同时可快速换型。
（8） 作业标准化
将员工的作业进行标准化，从而做到持续改进。
8.如何设计单件流
8-1 生产线布局的种类
8-1-1 合理布局
U line（C型、圆形、凹形、M型）
优点：
（1） 需求不同，人员柔性
（2） I/O一直原则
（3） 团队团结协作
（4） 缩短行走间距
（5） 逆时针流动（共用设备时可能无）
8-1-2 不合理布局
鸟笼布局：同类型设备，一般为多机台操作
孤岛布局：单元之间隔离，员工是多工序操作
直线布局
8-2 生产线设计
设备小型化，设备流动化、设备柔性化、设备自働化、设备I/O一致化、设备人因化、作业标准化、降低无效动作。
9.如何设计一条高线平衡率的单件流线体
9-1 基础信息
9-1-1 客户需求（年度、月度、周、天）
9-1-2 可用时间
9-1-3 设备或人员的整体效率OE或者OEE
9-1-4 区域或整体首次通过率FTQ
9-1-5 目前工厂的排班情况以及不同的Takt Time
9-2 抓住生产制程
9-2-1 工艺流程
9-2-2 设计作业流程图
（1） 人员和物料流
（2） 物料摆放
（3） 定义行走时间
9-2-3 员工的操作内容
9-3 评估和构建最终的排布图
9-3-1 使用员工操作内容绘制线平衡表格
（1） 平衡图
（2） 平衡数（92% - 95%）
（3） 识别瓶颈
9-3-2 使用员工操作内容和线平衡图痛殴薄弱点和浪费点
（1） 增值内容与时间
（2） 必要非增值内容与时间
（3） 非增值内容与时间
9-4 降低周期时间，优化作业内容
9-4-1 物料摆放
（1） 物料方向
（2） 手与手臂的作业范围
（3） 物料的包装
（4） 质量要求
（5） 物料传递系统
9-4-2 作业单元设计与布局
（1） 工位靠近
（2） 设备小型和较窄的通道（5 feet）
（3） 机器后方进出料
9-4-3 实体模型模拟
（1） 机器设计
布局、夹具、装卸载、防呆和防护、环境与人因
（2） 员工作业内容设计
动作分析、人因工程、作业动作时间、员工作业方案
（3） 物料搬运
物料摆放、物料传递、在制品设计、污染和报废处理
9-5 效果确认与评估
（1） 标准作业组合表（WCT）
（2） 标准作业流程图（SWC）
（3） 作业指导书（WI）
（4） 工序能力表（PC）
（5） 员工和设备利用率
（6） 线平衡图示
10.线平衡设计案例
案例： 某生产制造企业的生产基本情况如下：某小车要在一个传送带流水线上组装，每天客户需求500辆，每天常白班，休息和吃饭时间为50min,早会10min。人员和设备的总体运营效率为95%，下图是该手推车的装配网络图,
各工位的Cycle Time 通过模拟分析，得出如下表格：
Step1 : 基础信息
客户需求 = 500vehicles/day
可用时间 = 8*60 – 50-10 =420 min
生产综合效率 = 95%
节拍时间 = 50.4 s/vehicle
理论工作站人员数量 = 251/50.4= 5
Step2: 抓住生产制程
Step3: 评估和构建最终模型
上述两步为了以案例形式展现，上述步骤省略下
直接按照构建最终排布图步骤进行。
构建和工位安排有两种方法：
简单平衡法
（1） 优先分配后续作业较多的作业
（2） 优先分配操作时间最长的作业
复杂平衡法：
（1） 韩格逊-伯尼法（加权法或矩阵法）
在进行安排工位时，首先选择后续作业数量最多规则
工序 | 数量 | 工序 | 数量 | 工序 | 数量 | 工序 | 数量 |
A | 7 | D | 5 | G | 3 | J | 1 |
B | 6 | E | 4 | H | 3 | K | 0 |
C | 5 | F | 4 | I | 2 |
那么可形成如下表格：
序号 | 工序 | 时间 | 剩余时间 | 可安排紧后工序 |
1 | A | 50 | 0.4 | 无 |
2 | B | 25 | 25.4 | D、E、H |
D | 30 | -4.6 | 无 | |
3 | C | 20 | 30.4 | E、F、G |
E | 25 | 5.4 | 无 | |
4 | F | 25 | 25.4 | H、G |
H | 14 | 11.4 | G | |
G | 12 | -0.6 | 无 | |
5 | I | 20 | 30.5 | J |
J | 15 | 15.5 | K | |
K | 15 | 0.4 | 无 |
根据上述信息，从而得出入线线平衡图：
线平衡 = 251/（55*5）*100% = 91.3%
识别瓶颈 人员2为瓶颈，急需改善
同时人员2和人员4 均大于TT，则无法满足交货。
所以我们可以通过以下步骤进行优化工站。
Step4: 降低周期时间和优化工作内容
我们从以下地方入手
优化人员2和人员4 物料的摆放，提升拿料便利性
上料员去除原材料包装
靠近人员2操作的B\D工位，靠近人员4的F/H/G工位
…..
改进后有效降低人员2和4的周期时间，则会提升先平衡率。
在进行安排工位时，当发现选择后续作业数量最多规则平衡率不高，我们可选择优先分配操作时间最长的作业
序号 | 工序 | 时间 | 剩余时间 | 可安排紧（前）后工序 |
1 | A | 50 | 0.4 | 无 |
2 | D | 30 | 25.4 | B、C |
B | 25 | -4.6 | 无 | |
3 | E | 25 | 25.4 | C |
C | 20 | 5.4 | 无 | |
4 | F | 25 | 25.4 | H、G |
H | 14 | 11.4 | G | |
G | 12 | -0.6 | 无 | |
5 | I | 20 | 30.5 | J |
J | 15 | 15.5 | K | |
K | 15 | 0.4 | 无 |
根据上述信息，从而得出入线线平衡图：
发现其结果和规则一相同，所以使用同样的方法进行线平衡。
利用韩格逊-伯尼法（加权法或矩阵法）进行操作
Process | CT | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | 权重 |
A | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 194 | |||||
B | -1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 144 | |||||
C | 20s | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 107 | ||||||
D | -1 | -1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 119 | |||||
E | 25s | -1 | -1 | -1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 89 | ||||
F | -1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 87 | |||||||
G | -1 | -1 | 1 | 1 | 1 | 62 | |||||||
H | -1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 1 | 1 | 64 | |||||
I | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 1 | 50 | ||
J | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 30 | ||
K | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 15 |
备注：权重为本身及带1的单元和
根据权重，
工作站 | 工序 | 权重 | 紧前单元 | 单元时间 | 工站时间 | 平衡延迟 |
1 | A | 194 | 50 | 50 | 0.4 | |
2 | B | 144 | A | 25 | 25 | 25.4 |
D | 119 | B | 30 | 55 | -4.6 | |
3 | C | 107 | A | 20 | 20 | 30.4 |
E | 89 | D | 25 | 45 | 5.4 | |
4 | F | 87 | C | 25 | 25 | 25.4 |
H | 64 | E | 14 | 39 | 11.4 | |
G | 62 | F | 12 | 51 | -0.6 | |
5 | I | 50 | H,G | 20 | 20 | 30.4 |
J | 30 | I | 15 | 35 | 15.4 | |
K | 15 | J | 15 | 50 | 0.4 |
发现其结果和规则一、规则二相同，所以使用同样的方法进行线平衡。
根据前三种方案设计的工站组合，可得出以下人员作业图示：
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作者授权《标杆精益》发布，转载请附上以下全部内容，违者心究。
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作者介绍：
Jackson Cao/曹军胜
益友会苏锡常分会副会长
益友会安徽分会副会长
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广东精益管理研究院
2015.06.25