生产线平衡原理
与
学习曲线
生产线平衡
原理
平衡的目的
生产线平衡是指工序或工位间的负荷差距最小，生产线平衡是指工序或工位间的负荷差距最小，
流动顺畅，减少因作业时间所造成的等待或滞流动顺畅，减少因作业时间所造成的等待或滞
留现象。留现象。
生产线工序或工位平衡可以达到以下目的生产线工序或工位平衡可以达到以下目的::
物流加速物流加速,,缩短生产周期；缩短生产周期；
减少或消除物料或半成品周转场所；减少或消除物料或半成品周转场所；
消除工序瓶颈消除工序瓶颈,,提高作业效率；提高作业效率；
改善作业秩序，稳定产品质量；改善作业秩序，稳定产品质量；
提高员工士气。提高员工士气。
平衡方法
1. 减少瓶颈工序作业时间
作业分割
利用或改良工艺装备
提高机器效率
提高作业者技能
调换作业者技能
增加作业者
改善材料（包括设计方法的改善）
2.作业方法改善
• 5W1H提问技术
（包括：5why提问）
• ECRSI五大原则
•十大动作经济原则
•动作研究(动作分析、动素分析)
•时间研究
工位的概念：——直线型生产线布置
10
12
8
7
5 9
11
6
4 13 14 15
图2-1 装配作业结构示意图（未画出检验工位）
对侧同步工位
上蜗壳垫片
紧固蜗壳
同侧同步工位
（翻转外箱，紧固左
右侧板于背板上）
线下装配工
位
紧固换气电
风机于底盘
上
普通装配工位
1．紧固左侧板于底盘组件
上
2．紧固右侧板于底盘组件
上
辅助工位
拆箱、折
箱
生产线种类
直线、L型、U型、S型、环行
固定工位、活动工位
制造生产线、招聘流水线、关务系统等
生产线供货方式：在制品堆积、一个流、
悬链输送机、滑道、重力式货架
例：某零件加工需要五道工序，所需时间如
图所示。
若重点改善第4道工序，时间降低为10分钟，
则缩短时间：-10=分钟
现 产 量：原产量=：10
提高效率：15%
整个工序的工时下降为：——生产线平衡
零件
10分钟 分钟 8分钟 分钟 10分钟
加工
1
加工
2
加工
3
加工
4
加工
5
某工位作业观测记录
工位工位
号号
作作业业内容和作内容和作业业范范围围
工具或装工具或装
置置
零部件及件零部件及件
数数
1
①洗抹布；
②取抹布；
③擦工装板；
④放回抹布；
⑤操作码垛机
⑥推出、推进工装板小
推车；
⑦开码垛机；
⑧推空小车到包装地；
码垛机
工装板
小车
工装板
抹布
某生产线现场观测记录
((记录时间记录时间: : 记录人记录人: : 生产计划节拍生产计划节拍=32=32秒秒, , 作业瓶颈时间作业瓶颈时间
= Tm== Tm=秒秒))
一楼前段一楼前段
测测 时时 取取 样样
平均平均
值值TTii
空空闲闲
时间时间
((节节拍拍--
TTii))
(Tm-(Tm-
TTii))
22
作作业负业负
荷率荷率
（（TTii//节节
拍）拍）
工工
号号
11 22 33 44 55 66 77
11 .
99
.
33
.
88
.
22
1313
66
43%43%
22 1919 1717 .
55
.
22
.
22
.
33
1717 1515 53%53%
33 .
66
.
11
2323 .
33
.
77
99
83%83%
44 .
55
2020 2525 .
77
.
33
.
55
.
66
73%73%
生产线平衡方法
各工位观测7次，观测值为T1,T2,T3,………T7
则：平均值：Ti=（T1+T2+…………+T7）/ 7
；
生产线总人数统计；N;
各工位作业时间总计=ΣTi；
生产线总时间：Tm×N，其中Tm
为生产线最大工位作业时间，即生产线瓶颈工
位作业时间
装配生产线平衡指标有：
绝对指标：不平衡损失=Tm×N-ΣTi
相对指标：生产线平衡率（%）=(ΣTi /
(Tm×N))
一般地，一般地，
生产线平衡率在生产线平衡率在90%~100%90%~100%之间，为理想；之间，为理想；
生产线平衡率在生产线平衡率在80%~90%80%~90%，为良好；，为良好；
生产线平衡率在生产线平衡率在70%~80%70%~80%，需改善；，需改善；
生产线不平衡损失率率（生产线不平衡损失率率（%%））=1-=1-生产线平衡率（生产线平衡率（%%））
平滑指数：平滑指数：
作业负荷评价指标：作业负荷评价指标：
工位人工作业负荷率工位人工作业负荷率==
某生产线工序平衡分析
50W/K50W/K ΣTΣT
空空闲闲
时间时间
NN
Tm*Tm*
NN
平衡平衡
率率
（（%%
））
损损失失
率率
（（%%
））
平滑平滑
指数指数
负负荷荷
率率
（（%%
））
一楼前段一楼前段 2424 6868
二楼前段二楼前段 3535 11341134 5959
二楼后段二楼后段 1919 6565
一楼后段一楼后段 77 5959
总计总计
.
88
.
33
8585 27542754
秒
20
10
30
40
工作站
17 20 24 21 22 20 23 18 20 15
周期时间
平
衡线
工
时
平衡系数＝(N x 周期时间－各站工时)／N
x 周期时间＝40/240＝
生产平衡系数
与生产节拍的比较
通常生产计划的节拍要大于作业工序的最
长时间，这样就不会存在节拍时间问题。
生产线速度、生产节拍速度、供货速度的
协调一致
1.生产线内的“一个流”的生产组织形式。
所谓“一个流”生产是指生产线内部相
邻上下道工序之间流动的在制品在数量上，
任何时候都不超过紧前工序的装夹数量，
在运动状态上不间断的、不超越的、不落
地的运动过程。工序间采用滑道运输
丰田生产方式的生产线平衡
2.加工生产线布置—U型布置
1 2 3 4
5678
16
2
34
5
5 6 7 8
1234
产品A
产品
B
产品C
标准时间：
分钟
作业人员：
5人
1
2
3
4 5
U型生产线联合布置
学习曲线
传统的成本预测：Y = a + b x
a
b x
a + bx
成本
产量
规模经济理论
b x
可变成本
产量
学习曲线的发现
1936 1936 年、美国康乃尔大学赖特年、美国康乃尔大学赖特( T1P1Wright)( T1P1Wright)博士、博士、
在二次世界大战时的飞机制造业中发现：在二次世界大战时的飞机制造业中发现：
生产每架飞机所需的直接劳动时间随着飞
机累积数量的增加很有规律地减少,,这些
结果可绘制成一系列的学习曲线.一项对
各主要飞机制造厂所作的调查都表明了类
似的结果,无论所制造的飞机是战斗机、
轰炸机还是其他。
表1 学习率= 80 %的边际时间Y 值 (单位: 小时)
批(件)数 边际时间 累积时间 平均时间
1 100 100 100
2 80 ( 100 ×80 %) 180 90
4 64 ( 80 ×80 %) 244
8 51. 2 ( 64 ×80 %)
16 40. 96 ( 51. 2 ×80 %)
32 32. 768 ( 40. 96 ×80 %)
批次
成本
AC1
AC2
学习曲线模型：
Y ：第X 批(件)产品的边际工时（成本）;
a ：第1 批(件)产品的工时（成本）;
X ：批数或件数,如第1 批(件) ,第2 批(件
)或产品累计产量 ；
b ；学习指数,（b <0 ；=0；＞0） ；
c ：学习率,如80%，lg2=
学习指数
学习率c的估计
⑴由专业技术人员凭经验估定;
⑵根据历史数据分析得出。
0<C<1,c越小，学习能力越强
停止现象
“稳定状态”，原因:
⑴人的能力有极限;
⑵机器性能的制约;
⑶外加的限制。
尚需注意,在稳定状态下,边际时间
已达稳定,而累积平均时间仍在下降,但下
降幅度已减缓;若累积平均时间也稳定不
变,则已过了稳定状态,进入“反学习”状
态,即边际时间呈上升趋势,生产效率在下
降。
批次
成本
如何确定学习曲线
例：1998年上海柴油机股份有限公司，
开发新产品C6135。根据统计：
x1=20,Y1=；x2=40,Y2=;代入公式：
得：a=, b= -
学习曲线为：
3.学习曲线的用途
制定：人工作业标准时间—熟练工
人—稳定状态时
制定：生产能力=工作时间/标准时
间
制定：生产计划≤生产能力
制定成本计划，确定标准成本。
产品的成本
=曲线成本 + 非曲线成本。
⒊估算成本。
学习曲线模型
利润=销售收入-成本
降低成本的新方法—— 学习
西方经济理论
的研究表明,随着
生产产量扩大,工
人积累的经验更
丰富,更有技术,
成本会大幅下降。
产量or批
次
成本
AC1
AC2
A
B
规模经
济
学习曲
线
选人用人和人力资源开发
产量
成本
A
B
关于学习率c
1）不同的企业，不同的学习率，
“产业平均学习率”；
“道格拉斯飞机制造公司被麦克唐纳兼并。”
曾根据学习曲线估计它的某种型号的新型喷气失飞
机的成本能够降低，于是对顾客承诺了价格和交
货期，但飞机在制造过程中不断修改工艺，致使
原有的学习曲线遭到破坏，也未能实现降低成本，
导致严重的财务危机，不得不被兼并。
2） 影响学习率的主要因素：
以人的速率为基础的生产运作，
学习效应强；
产品的复杂性
3） 资本投入的比率。
学习曲线的应用条件
第一：满足两个基本假定:
一是生产过程中确实存在着“学
习曲线”现象;
二是学习率的可预测性,即学习现
象是规则的,因而学习率是能够预测
的。
第二. 适用性
大批量生产企业的长期战略决策。
对企业经营决策者有要求。
学习曲线与产品更新之间的辨证统一关系。
劳动力保持稳定,不断革新生产技术和改革设
备。
更新产品与降低成本保持平衡。
学习曲线适用于企业的规模经济阶段,当企业
规模过大,出现规模不经济时,学习曲线的规
律不再存在。
影响学习曲线的因素
⒈生产过程的劳动密集程度。
⒉生产准备工作的完备程度。
⒊学习现象的停止。
个人因素：心理、年龄、迁移现象、学习
频率。
作业因素：手工作业所占比重的大小；作
业的复杂程度；作业周期的长度；生产频
率。
其他因素：
运用时应注意的问题
避免盲目使用。
注意影响因素
防止知识贬值
适应时代要求
改善学习曲线的方法
提高技术水平
提高管理水平
培训的重要性
小结
学习曲线的概念
学习曲线的发现与运用
学习曲线的建立
学习曲线的数学模型、影响学习率的
因素
学习率的估计
提高学习率的措施
应用—生产能力规划与计算
