制造企业生产线平衡的方法研究
0 引言
制造企业在采用细分化之后的多工序连续作业生产线时，由于分工作业，
简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。然而，经
过了这样的作业的细分化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上都不能
完全相同，这样势必存在工序间作业负荷不均衡的现象。除了造成无谓的工
时损失之外，还造成大量的工序堆积，严重时会造成生产线的中止。
生产线平衡就是为了解决上述问题而提出的，它是现场 IE 的一种管理
手法，也是解决生产线负荷平均化这一影响生产线效率关键问题的重要方法。
它对各工序的作业时间进行平均化，同时对作业进行研究、对时间进行测定，
使各作业时间具有尽可能相近的技术手段与方法。
工业生产线上的不平衡程度不仅直接反应了生产线的生产效率，而且影
响到产品的质量。这是由于生产线的不平衡所造成的装配工人的劳动强度不
一，使得劳动强度大的装配工人为了赶上装配线运行节拍，而常常不得不忽
视装配质量。
生产线的平衡问题一直是生产组织中长期关注的问题，并对企业生产
秩序的正常运作起着关键性的作用。生产线的平衡问题是一个发现问题、分
析问题、改善问题的过程。通过改善,从而使生产线在更高的水平上达到新的
平衡,并在新的环境条件下发现新的瓶颈、不断改进、不断完善，这样才能提
高企业生产效率。这是企业真正追求的目标,也是工业工程的真谛所在。因此，
要保证生产线的平衡，就必须对生产线进行不断地分析、研究和改善。1.泰
科公司生产线平衡中存在的问题及原因分析
缺乏对作业进行方法研究
作业测定方法强调操作者按规定的作业标准操作，规定的作业标准是
指经过方法研究之后制定的标准的工作方法，及有关设备、材料、负荷等一
切规定的标准的情况。而有的 IE 人员忽视了这一基本问题，在对操作方法、
作业环境、材料、设备、工具等方面没有进行方法研究的情况下，直接对工
人操作进行观测、记录、并计算标准时间。由于缺乏方法研究，工人的作业
程序不合理，操作随意性大，无效动作多，已制定的标准时间含有许多无效
时间，研究结果有较大的误差。
忽视了人的因素
作业测定是企业管理的基础工作，涉及范围较广，工人对此非常敏感。
它又是以人的作业为对象进行的研究，需要工人的密切配合。有些 IE 人员
忽视了人的因素。测定前没有对工人进行动员和培训，测定过程中与工人缺
乏有效沟通，使工人对作业测定意识认识不够，认为作业测定的目的是提高
定额，加大劳动强度。担心自己利益受损的工人在测时过程中故意放慢操作
速度，插进不必要的动作，使收集到的数据失真，给后面的评比工作带来较
大的困难。
时间研究方法应用存在的问题
观测次数缺乏科学计算
由于工具材料的摆放位置不同，读取秒表的误差及物件的品质差异等
因素影响，时间研究时应首先按照预定精度要求计算观测次数。然而，有些
IE 人员不了解确定观测次数的作用，更不清楚观测次数如何计算。他们凭经
验估计确定观测次数。观测次数少导致研究结果满足不了精度要求，次数多
则会无谓地加大 IE 人员的工作量。
不进行评比或评比过程存在较大误差
通过对观测数据进行处理，可求出工人完成某单元的平均时间，但这
个时间不一定是工人以正常速度操作所需要的时间。因此，需对工人的操作
速度进行评比，确定评比系数以修正平均值。在实际应用中，企业因缺乏有
评比经验人员而取消了评比，直接采用观测平均值作为正常时间；或者虽然
进行评比，但由于目前采用的评比方法如速度评比，平准化法，客观评比等
方法具有一定的主观性，有些因素很难精确界定，对 IE 人员的要求较高，
许多 IE 人员由于没有掌握评比方法，评比系数确定不准，制定的正常时间
有较大的误差。
模特法应用存在的问题
存在动作分析不准及漏掉动作现象
模特法确定标准时间主要依据操作者的动作，因此，准确记录动作是
运用此法的关键。由于有些 IE 人员缺乏实际应用经验，对动作进行分析时
普遍存在动作分析不准和漏调动作现象。其中分析不准的动作包括上肢动
作中的 M3,M4 动作，放置动作中的 P2,P5 动作，旋转动作 C4,M2 及搬运动
作 L1。漏调动作通常为目视动作、施加压力动作等。上述问题使得运用模
特法确定的标准时间值偏小。
模特时间单位取值问题
模特法在人体工程学基础上，根据人的动作级次，选择一个正常人的动
作级次最低、速度最快、能量消耗最少的一次手指动作的时间值作为时间单
位，即 1MOD= 但是有些工人熟练程度较低，达不到上述换算标准。
如采用上述标准，工人可能完成不了定额。
宽放种类及宽放率确定有误
企业在确定宽放时间时，存在宽放时间种类不全及宽放率确定误差较
大现象。例如，操作者听取班长或车间主任指示，或本人指导助手等造成的
时间消耗没有计入宽放。另外，企业也很少考虑临时宽放和管理宽放。在确
定宽放率时不按单元细分，而是针对整个作业确定，致使性质不同单元的宽
放率没有区别开来。
企业领导使用标准时间数据态度不坚决
一些领导虽然对生产线平衡率低非常着急，但使用重新制定的标准时间
时又不坚决。例如，某个 IE 人员花了一年时间测定了主要生产车间各岗位
的时间数据，由于制定的标准时间远远小于目前的时间，领导担心采用新的
标准时间会遭到工人反对，一直没有实施，挫伤了他的积极性
2.生产线平衡的基本原理
生产线平衡的定义
生产线平衡是指为了有效地达成预计的生产目标，在既定的条件下，把
生产线上的各作业者的负荷时间作平衡的分配，即就是指为了有效地达成计
划性的生产，而对设备和人员的调整作适当设计。
生产线平衡要满足的约束
生产线平衡要满足下面的约束：
1）节拍的约束：生产线节拍是生产相邻两件产品的时间间隔，每个工
作站的总作业时间不能超过生产线节拍。
2）优先关系的约束：优先关系是由产品设计和生产工艺所确定的作业
元素之间的加工先后顺序，在生产线平衡中当且仅当一个作业元素的所有紧
前作业元素被分配完毕，这个作业元素才能被分配。
3）其他方面的约束：由于场地、设备的限制，一些作业元素只能被分
配到固定的工作站，一些作业元素不能（或只能）分配到同一个工作站等等。
生产线平衡的目的
生产线平衡的目的主要有以下几个方面：1）物流快速，减少生产周期；
2）减少或消除物料，半成品周转场所；3）减少在制品堆积；4）消除工程
瓶颈，提高作业效率；5）稳定产品质量；6）提升员工工作士气，改善作业
程序。
提高生产线平衡率的原则及效果
衡量生产线平衡状态的效果，可采用生产线平衡率这一定量指标表示。
生产线平衡率＝各工序时间总和/（人数×CT）×100％
由此式可见生产线各相关工序之间的作业量平均与否必然直接影响整个
生产过程的整体效率，生产线在一定作业周期内完成一个产品的时间（即生
产线周期）是由生产线上作业时间最长的工序的时间（CT）决定的，因为无
论其他工序作业速度多快也只能在 CT 时间内传送产品，从而存在停工待料
现象，造成一定的损失。因此，降低瓶颈工序的 CT 值，使生产线各工序生
产负荷平均化是提高生产线平衡率的关键。生产线平衡率越高，生产线的工
时消耗越小，生产在制品就越少，生产线整体效率就越高。
提高生产线平衡率的直接效果就是提高作业人员和生产线设备的工作效
率，减少工时浪费和工序间的库存，降低生产成本。但在生产现场，当生产
线平衡达到较高水平时，细分化的流水生产线作业人员虽然工作效率较高，
但劳动负荷大，长期从事单调较高负荷的操作易失去对工作的专注和乐趣，
会对生产现场管理工作带来负面影响，通常采用定期交换作业人员工作岗位
的方法来消除可能带来的负面影响。
影响生产线平衡的主要因素
标准作业指导书的制定对生产线平衡的影响
标准作业指导书（Standard Operation procedure,简称 SOP）是生产线生
产的重要依据，它规定了生产线的工序划分、作业流程、作业人员应完成的
作业内容，并指导作业人员按一定顺序完成作业。生产线上每一个工位都有
一份相对应的标准作业指导书，该指导书由工业工程（IE）分析人员制定，
在更换产品品种、新产品上线之前编制并发到生产线的领班手中，领班根据
标准作业指导书来收料、排线和布置生产线。对于每个工位的 SOP，包括各
种材料的摆放顺序、操作顺序及对应材料的单耗，只有严格按照 SOP，才能
将产品正确地完成。工业工程人员制定的 SOP 是他们认为最合适、快捷的作
业顺序，配以合理的流向设计，达到以尽可能少的动作、尽可能有利于操作
人员作业的顺序来完成作业，从而使生产线达到平衡。然而在实际生产中经
常出现生产线的不平衡状况，尤其是多品种可变生产线，需要轮番更换品种，
特别是新品种上线试产时，因 SOP 的试运行或制定的不合理，不平衡问题尤
为明显；在新品种上线后，或更换品种后，生产线的速度将不断加快，操作
人员的熟练程度不断提高，作业速度也不断加快，在达到某一速度后将努力
维持这一速度，在高速作业过程中，即使是一个微小的 SOP 问题，也会引起
生产线的不平衡。因此，生产线上 SOP 制定是否合理、准确和切合企业实际
将对生产线的平衡影响很大。
排线对生产线平衡的影响
排线是指生产线上的领班按照 SOP 的要求，对生产线进行安排和布置。
例如：每个工位具体的人员安排、人员的数量等。在高速作业过程中，由于
作业人员的能力有别、熟练程度的差异，人员安排不当或位置安排不当，将
会造成个别工位工时较紧，在排线的过程中出现瓶颈，造成生产线不平衡。
员工责任心对生产线平衡的影响
1）操作人员在 8h 工作时间内，会因某些生理要求而离位，这时必须由
流动人员来顶位，因流动人员不熟悉每个工位的操作，作业速度赶不上节拍，
出现生产线不平衡。
2）操作人员无故请假或在没有预先通知的情况下辞工，由其他操作人员
顶位，跟不上节拍，必然造成生产线不平衡。
3) 在 8h 工作时间内，长时间紧张工作使部分操作人员操作速度波动，
生产线出现不平衡。
4）材料员供料不及时或少料、错料、混料、也会造成生产线不平衡。
5）不良品种的出现，需在个别工位重工，出现堆积，生产线亦出现不
平衡。
3.生产线平衡的手段与基本方法
基础工业工程的方法研究和作业测定
目前现代工业工程虽然在许多行业得到广泛应用，特别是在国外企业及
一些国防工业中已取得显著效益，但全球大部分企业仍以基础工业工程为应
用的重点。在我国沿海，大部分在华的外资、合资企业对基础工业工程都十
分重视，根据我国企业的技术条件、管理水平、信息化程度和所处的经济与
市场环境，企业从基础工业工程（或叫经典工业工程）做起不仅容易，而且
成效也快且显著，同时可为将来实行现代工业工程打下坚实的基础。因此，
为达到生产线平衡的目的可采用传统工业工程的方法研究和作业测定等方
法。
生产线平衡中的方法研究
一条均衡性很高的生产线所追求的目标包括：减少物质、能源、时间
和资金的占用与浪费；降低生产成本；降低员工的疲劳度，减少遭受损伤和
工伤的概率；利用有限的资源求得更高的产出，提高生产效率。如果没有一
个良好的运行方法，就不可能达到以上目标，也就是说均衡生产需要一个良
好方法，一个好方法反过来也能带来好的均衡性。
方法研究就是对现有或拟议的工作方法进行系统记录和严格考察，作为
开发和应用更容易、更有效的工作方法以及降低成本的一种手段。按照从粗
到精，从宏观到微观，由概括到具体的体系，方法研究包括程序分析、操作
分析和动作分析三部分
（1）程序分析 完成任何工作所需经过的路线和手续即为程序，程序分
析主要以整个生产过程为研究对象，研究分析一个完整的工艺流程，看是否
有多余或重复作业，工序是否合理，搬运是否太多，等待是否太长，进一步
来改善工作程序和工作方法。高平衡率的生产线离不开良好的作业程序。
（2）操作分析 所谓操作分析就是通过对以人为主工序的详细研究，使
操作者、操作对象、操作工具三者科学的结合，合理的布置和安排，达到工
序结构合理，减轻劳动强度，减少作业时间消耗之要求，以提高产品品质和
产量为目的而进行的分析。通常，合理的人机配合，能为高平衡率的生产线
提高最直接的单元保障。如果人机结合不合理、不科学，那么这种作业就是
一种粗放型、高消耗的作业，就没有人员之间、机器之间、人机之间的相互
协调与配合，更谈不上合理，这时不免会出现人等人、人等机、机等人和机
等机等一系列严重影响生产线平衡的“等待性”浪费。也就是说，人机相互之
间高效合理的配合，不仅能够大大减少作业等待，更重要的是能够提高生产
线的平衡率，进而提升作业效率。
（3）动作分析 动作分析是在程序决定后，研究并减少甚至消除人体各
种动作的浪费，以寻求省力、省时、安全和最经济的动作。其实质是研究分
析人在进行各种操作时的细微动作，消除无效动作，使操作简单有效，提高
工作效率。
动作分析能在其他方法无效时，给生产线的平衡提供一把秘密武器，
他从最基本的“动素”入手，寻求改进空间，以提高生产线的平衡能力。当然
它与工业工程其他方法综合运用，会使企业收到更好的效果。
生产线平衡中的作业测定
作业测定技术是运用各种技术来确定合格工人在适宜地操作条件下，
用最合适的操作方法，以普通熟练工人的正常速度完成标准作业所需要的劳
动时间。作业测定是工业工程的主要内容之一。它是对某一作业所必需的要
素作业和所需时间进行分析研究的一种技术。通过时间分析可以去除或减少
无效因素，比较作业方法，并进行研究、改进，规定完成作业所必需的标准
时间。
作业测定是一种科学、客观的制定标准时间的方法，目前世界上发达国
家都采用作业测定方法制定标准时间。该方法确定的标准时间由正常时间和
宽放时间两部分组成。其中正常时间是指合格工人以正常速度操作所需的作
业时间，宽放时间为操作者在工作中必须给予的停顿或休息时间。作业测定
技术包括 4 种方法，即时间研究（也称秒表时间研究）、工作抽样、预定时
间标准和标准资料法。我国企业常用的方法是时间研究与预定时间标准法中
的模特法。（以下主要介绍时间研究与模特法）。
时间研究方法属于密集型抽样方法。首先，IE 人员利用秒表在一段时间
内按照预计的观测次数对作业者的各单元操作进行连续观测、记录、计算各
单元实测时间平均值，并对操作者各单元的操作进行评比，求出工人完成此
项工作的正常时间；其次，根据工作环境及工作性质要求，确定宽放时间，
以制定标准时间。
模特法把人作业时的动作分为 21 种基本动作，并预先为各种动作制定
时间标准来确定进行各种操作所需的标准时间。研究人员通过现场记录工人
操作动作，可直接计算正常时间。加入宽放时间后，即可求出标准时间。
标准时间的确定，是以科学的时间研究为基础，把作业测定作为控制其
合理性的手段，把作业条件、宽放时间作为影响标准时间的重要因素。标准
时间的表达式为：
标准时间=平均观测时间×评定系数×（1+宽放率）
毫无疑问，不同的作业者的作业速度相差较大，即使是同一作业者在不
同的时间里作业速度也相差较大。因此，应用作业测定技术对某一时间内进
行时间测定后，还要对其作业速度进行评定。这样通过适当的处理（利用评
定系数），把具体的时间观测值调整为按照普通作业者速度进行作业的时间
值（正常时间）就可以作为计算合理的标准时间的基础。确定评比系数，首
先要了解某一作业的标准速度。所谓标准作业速度，是指中等水平的熟练程
度、中等水平的适应性和作业热情的作业者，按标准的作业方法，以一定的
努力程度进行作业时的速度。然后，由观测者对所感受的测试对象的作业速
度进行评定。另外标准时间的制定离不开宽放时间的确定。宽放时间是指在
生产过程中进行非主体作业所消耗的附加时间以及补偿某些影响因素影响
生产的时间。
在作业测时准备期间，对该岗位工人围绕“ 什么是作业测定技术”，“为什
么要进行作业测定”等问题进行培训，并作好思想政治工作，取得了工人对
该项工作的支持与配合。在此基础上，选择一名中等技术水平的工人作为测
时对象，并使测时人员有充分的时间与测时对象相互熟悉，以便于测时人员
了解测时对象的个人情况、技术水平和加工速度等。同时也使测时对象消除
紧张和反感情绪，能够在测时期间很自然地工作。此外，还要预先划分工序
操作项目，确定定时点（前一个操作终了和下一个操作开始的分界点）以便
于准确记录操作时间。最后，进行测时观察记录。在测试过程中，每个岗位
至少要有 2 名测时人员，测试人员应提前上岗，在观察过程中要注意里集中。
在进行作业测定时，选择合格工人是很重要的，工人的工作速度各不相
同，如果根据动作速度较慢的或不熟练工人来制定标准时间，势必造成时间
过宽，从而使生产活动不经济；而根据动作速度较快的工人制定标准时间，
则势必造成时间过紧，使大多数工人不适应。在工业企业中，人工是一项重
要的生产成本，而且人工配置的合理与否对生产线平衡性的好坏会带来很大
的影响。人工成本的高低反映了企业经营管理的水平，能够折射出生产线的
均衡状况，因此，在作业程序和方法都行之有效地基础上，公正合理地制定
时间标准，并基于此来恰到好处地分配人工，使整条生产线均衡的生产是每
一个企业需要解决的重要课题。
“5S”管理活动
“5S”起源于日本，“5S”活动是生产现场整理（Seiri）,整顿（Seiton）,清扫
（Seison）,清洁（Seiketsu）,素养（Shitsuke）五项活动的总称。“5S”活动的
对象是现场的“环境”，它对生产现场环境全局进行综合考虑，并制定切实可
行的计划与措施，从而达到规范化管理。开展“5S”管理活动，对企业生产线
平衡起着至关重要的作用，因此，对于企业全体人员来说，了解并掌握这种
管理方法的含义显得十分必要。
整理：即区分要与不要地东西，现场不需要的东西要坚决清除，做到
生产现场无不用之物。生产线需要高度的协调才能达到好的均衡性，倘若生
产现场有堆积如山地与生产无关之物，则势必干扰正常工作的视线，引起现
场人员无意识的将部分注意力转向那些不需要的东西上。这些不需要的东西
就像一种“噪音”一样，它会使一个稳定的系统产生波动；对于生产现场而言，
这个稳定的系统就是一条均衡的生产线，产生的波动会使生产线的均衡性下
降。
整顿：即把必要的东西放好，使用时随时能找到，减少寻找时间。其
意思类似于“动作经济原则”中的“工具，物料应置于固定场所，且预定位”。
生产现场有条理，同样可以消除或减少对物体寻找时间，使生产线更加稳定，
同时可以利用此法来改进瓶颈工作站，提高生产线的平衡率。
清扫：即将生产和工作现场的灰尘、油污、垃圾清除干净，提高设备
以及工装夹具清洁度和润滑度，保证生产和工作现场地面整洁、干净。做好
这项工作，不仅能从生产线环境方面为生产线的平衡提供保障，而且还能从
人的视听生理系统方面对生产线的平衡提供保障。例如，工作环境脏乱时，
工人易出现操作不准确，读书不精确、易疲倦、精神低糜等不利于生产线稳
定和平衡的现象。
清洁：就是整理、整顿、清扫这三项的坚持于深入。如国内某些企业，
为应付上级检查而对生产现场临时进行整理、整顿、清扫，当检查团一走，
就再也不搞这方面的活动，显然不能称之做到现场“清洁”。清洁需要持续的
坚持。
素养：即培养作业人员执行作业，遵守现场纪律的习惯和作风，提高
人员素质。素养是“5S”活动的核心。因为生产线要能稳定、均衡、高效的进
行生产，离不开高素质且具有良好习惯的员工。
整齐、清洁有序的环境，能给企业及员工带来许多好处。例如，对质
量的认识与提高，获得顾客和社会的赞誉，提高员工的工作热情，提高企业
的形象，增强企业竞争力。因此，“5S”活动从生产的科学化、秩序化和环境
化等方面也为生产线的稳定和均衡提供了强有力的支持。
目视管理手段
目视管理是利用形象直观、色彩适宜的各种视觉感知信息来组织生产现
场活动，它是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式。由于目视管理主
要依靠形象直观的视觉感知信息，能引起人们的注意，让人一看就懂，知道
自己作业和工作的缺陷和不足之处，所以它是一种效率高、不易错、以人为
本的工作方法，很受现场管理人员的欢迎。常用的与生产线平衡联系密切的
目视管理手段有下面两种。
生产任务及完成情况的看板和公开图表管理。
看板管理是可视化的一种表现形式，即对数据、情报等状况一目了然地
表现，主要是对管理项目，特别是对情报进行透明化的管理活动，它通过各
种形式如标识、现状板、图表、电子屏等把文件上、脑子里或现场等隐藏地
情报揭示出来，便于快速发现、快速应对。在现场，工作人员通过这种图表
特别是能实时自动跟踪统计生产线状况的电子图表，使操作人员可以时时刻
刻知道自己工位地现状，即工位能力是否充足，瓶颈或接下来的瓶颈是否将
要在此出现。这就相当于一个在线反馈，对生产线的走向实时监测，一旦生
产线将要异常或正在异常时能及时报警，使生产线现场相关人员能未雨绸缪，
及时解决问题，确保生产线处于稳定均衡，高效率地运作之中。
标准作业指导书（Standard Operation procedure,简称 SOP）。
具有防错功能，也就是说在操作标准化的前提下，不管是谁，只要按照
标准作业指导书进行作业，即使你原来从未操作过这个机器或进行过这种作
业，一样能够合格的完成。它的最大优点就是能够使生产线的均衡性在有新
手作业时不会遭到破坏；进一步而言，企业能够弹性配置作业人数，降低因
市场需求多变而频繁转产所造成的人员招募和储备成本，提升企业的应变能
力，实现企业柔性生产。
生产线平衡的 FOG 方法
FOG(Future Operation Growth)意译为“将来生产能力的扩大”。其引
申意义是指生产过程中以不投入或少投入的方式，得到最大的产出所采取的
一系列活动。此方法只适用于大批量生产形式的生产线。因其工艺方法较为
稳定，因此，工艺过程的分析、分解，工序的组合等成了工程管理在加工阶
段的核心问题。
开展 FOG 活动积累了经验，形成了独特的指导思想，这就是“否定现状、
永不满足、追求完善”，不要一味强调条件，要致力于改变现状；要在发展
的过程中持续的改善现状，着重于操作性改善，以人的智慧、技能与体态等
操作性因素的提高作为提高生产能力的主要考虑因素，当单纯的操作性改善
无法满足要求时，再考虑进行设备方面的改善，增加必要的投资。FOG 活动
曾被形象地比喻为“要把毛巾再拧出水来”。
FOG 活动从生产，质量，设备地各个细节入手，找出限制生产能力地根
源，在“人”与“机”两大方面实现人员负荷率的提高，CT 值的降低，同时
保证产品质量稳步上升，最终达到扩大生产能力、降低成本、增强市场竞争
力的目的。FOG 的内涵就是提高效率，通过种种措施不断挖掘人和机两方面
的潜力，充分优化人力资源与物力资源的配置，并在必要时对人员和设备进
行重组，修改原来的工序，达到最佳效果。
FOG 活动时从生产线的实际情况出发、发现问题、分析问题、解决问题，
具体的实施过程可分为以下 5 各步骤：
（1） STEP 0 （FOG 的第 1 阶段）对设计值与实际值进行比较；
（2） STEP (FOG 的第 2 阶段) 实现品质的提高；
（3） STEP (FOG 的第 3 阶段) 开展降低库存量的工作；
（4） STEP （FOG 的第 4 阶段）进行 CT 值的缩短，岗位合并工作，
以提高人员负荷率与工作效率；
（5） 最终总结 对以上各阶段工作进行系统的总结，通过 FOG 活动前后
效果的对比来检验活动成果，并将 FOG 活动后的指标于活动前目
标相比较，对目标达成的可行性进行分析，找出活动中的遗留问题，
明确今后努力方向。
FOG 活动是解决平衡生产线问题的有效手段，该活动提高生产线平衡率
主要是在 阶段进行的。在这一阶段，主要是针对生产线上节拍较长，
限制生产能力扩大的瓶颈设备开展工作，通过采取“改善员工操作技能熟练
度”，“改正员工不正确的装夹手势”，“减少机床的非加工时间”等措施，达到降
低生产线瓶颈工序设备 CT 值，缩短生产线作业周期的目的。
应用 FOG 的方法提高生产线平衡率的结果，就说明了不同的生产管理方
法在实施过程中就可以达到相同的生产管理的目的。
生产线平衡的最大候选原则
最小理论装配单元是指装配作业中不可再细分的实际作业任务。进行这
种划分的目的是为了把整个作业过程均衡的分配在各装配工作站上，以便于
装配作业的分析，装配过程的规划和装配线的平衡。用 Ttj 来表示第 j 个
（j=1,2…,ne）最小装配单元的作业时间。设某产品的装配有 12 个最小理论
装配单元，其作业时间如表 1。
表 1 最小装配单元的作业时间
序号 装配内容 Ttj/min 优先顺序
1 把底盘放到夹具上 …
2 把定位销插到动力线上 …
3 把托架装在底盘上 1
4 把动力线连到底盘电机上 1、2
5 连接开关 2
6 把平板装到托架上 3
7 把叶片装到托架上 3
8 把电机装到托架上 3、4
9 调整叶片，并装在电机上 5、7、8
10 把开关装到电机托架上 5、8
11 装安全罩，检验 9、10
12 包装 11
平衡延迟亦称之为平衡损耗。它因工作站作业时间分配不均衡导致的
空闲时间。平衡延迟是指这种不平衡的空闲时间对装配线无效性影响的度量。
如用 d 表示装配线的无效性，则有：d=(nTe-Twe)/nTe 。
根据优先约束条件，画出优先约束图。
①
① ① ①
①
① ①
① ①
①
图 1 优先图
该规则是根据最小理论装配单元要求的作业时间 Te 值分派工作站的作业，
选择装配作业单元。它是较为简单的选择规则，其实施配线平衡的平衡步骤
如下：
11 12
步骤 1，根据 Te 值从大到小排列，见表 2。
表 2 排序表
序号 最小理论装配 装配元作业 优先顺序
单元 Te/min 顺序号
1 3 1
2 8 3、4
3 11 9、10
4 2 …
5 10 5、8
6 7 3
7 5 2
8 9 6、7、8
9 1 …
10 12 11
11 6 3
12 4 1、2
步骤 2：按表 2 中排列顺序，从上到下选取满足优先约束，但占 Te 总
值和不超过作业循环时间 Te 的可行装配元配置在第一个装配站上，依次类推。
步骤 3：重复步骤 2，直到合理分配到∑Te≤Te 为止，如表 3 所示。按∑Te≤
Te,将优先约束号地 2，、5、1、4 组合，安排到 1 号工作站。
步骤 4：重复步骤 2、3，安排完第 2 至最后一个工作站。如表 3 所示。
工作站 2 表 3
①
工作站 4
① ① ①
工作站 1
① 工作站 3 工作站 5
① ①
① ①
①
图 2 应用最大候选原则进行装配元组合，工作站安排示例
表 3 按最大侯选规则的工作站安排
序号 装配元作业顺序号 Te/min ∑Te (一个站上)
1 2
5
1
4
2 3
4
3 8
10
4 7
9
5 11
12
生产线平衡的分级位置权法
此方法是最大侯选原则与 Kilbridge-Wester 法的组合。分级位置权
（RPW,Ranked Positional Weight）值按每个装配单元进行计算。RPW 考虑装
配单元 Te 值和在优先图上的位置。其实施装配线平衡的步骤如下：
步骤 1：根据优先图和每个装配单元计算指向的所有的装配单元的 Te 值
计算 RPW。
ne
RPW= ∑Tek(k=1,2,…ne)
K=1
11 12
步骤 2：按 RPW 值从大到小顺序安排装配单元。
步骤 3：按 RPW 值的排列把装配单元分配到工作站，而不考虑优先约束，
但不要超过装配周期。
以图 1 为例，装配单元 1 号的 RPW 为它指向的 3，4，6，7，8，9，10，
11，12 号共 10 个装配单元 Tek 的时间之和，
10
RPW=∑Tek
K=1
= (+++++++++)=
依次类推，得表 4 中的 RPW 值数例。
按 RPW 大值递减排列各装配单元，同时按优先约束和循环时间限制划
分工作站，计算∑Tek，得出表 4 中的全部数列。
表 4 按分级位置权法的工作站安排
装配元 RPW 优先级 工作站号 按优先级 ∑Te(每个工作站)
与 Te 限制
排列装配
元 Tek/min
1 … 1 1
2 … 3
3 … 2 2
4 1、2 4
5 3、4 5
6 2 6
7 3 3 8
8 3 7
9 5、8 4 10
10 6、7、 9
11 8 5 11
12 9、10、 12
11
以上面的 12 个装配元的工作站分配为例，根据最大侯选原则安排上述
12 个装配元的工作站时，其延迟平衡
d1=（5*）/5* =20%
而根据分级位置权法的 RPW 安排上述 12 个装配元的工作站时，其延迟
平衡
d2= (5*)/5* =13%
由此可见，采用分级位置权法配置装配工作站，可以降低装配线的平衡
延迟，从而提高装配线的效率。
4.泰科公司生产线平衡的改善
作业测定方法的改善
加强对 IE 人员的培训
调查表明，企业在应用作业测定技术中存在问题的部分原因是由于 IE
人员对作业测定技术掌握不深。作业测定技术在应用过程中有些环节需要 IE
人员的主观判断，要求 IE 人员有一定的技巧和经验。IE 人员在未经任何培
训的情况下使用该方法，必然存在误差。因此，应对 IE 人员进行作业测定
技术培训，提高 IE 人员的理论水平和应用技巧。
重视方法研究
方法研究是对现有的或拟定的工作方法进行系统的记录和严格的考查，
作为开发和应用更容易，更有效的工作方法，以及降低成本的一种手段。方
法研究是作业测定的前提，企业在制定标准时间之前，首先应对作业者的作
业方法、作业环境、材料、工具、设备等方面进行分析改善，使工人按规定
的作业标准作业，动作科学、有效。在此基础上制定标准时间才具有先进典
型和科学性。
重视人的因素
人员素质是生产线平衡不可忽视的一个方面。包括思想素质和业务素质，
思想素质教育能提高员工的劳动积极性，减少离职率；同时对操作员普及 IE
基本业务知识是非常必要的，如简化四原则（取消、合并、重排、简化）、
动作经济原则等，充分发挥现场操作人员的主动性、创造性，不断的发现问
题、改善问题，自觉维护、保证生产线的平衡，变被动适应为主动改善，体
现工业工程基本思想，从根本上改变工作环境和管理环境。
IE 人员在实施作业测定之前，应对工人进行培训，使工人了解制定标准
时间对企业和工人自身的意义。说明实施方法研究和作业测定不仅可以提高
企业生产率，同时也提高他们的收入，减轻劳动强度，使工作更有成效，以
获得工人对企业的理解于支持，建立良好的合作关系。测时过程中，遇到工
人情绪紧张的情况，要立即停止测定，设法缓解紧张情绪，如果工人带有抵
触情绪，故意非正常操作，应耐心进行沟通，或者重新选择合格工人进行测
定。
正确计算观测次数
时间研究方法中，为了使测试结果具有代表性，必须对各单元进行多次
观测才能保证观测结果有效。观测次数计算可采用误差界限法和经验法计算。
经验法是根据操作周期时间来决定观测次数（见表 1）
表 1 推荐的时间研究的观测次数
周期时间/min 次数 周期时间/min 次数
< 200 15
100 10
60 8
40 5
30 > 3
20
正确选择评比方法
目前，常用的评比方法有 4 种，包括速度评比法、平准化法、客观评比
法及合成评比法等。理论上讲，无论选择何种方法，评比系数都应是接近的，
但是，由于 IE 人员对各方法掌握的程度不同，实际评比效果却不尽然。下
面有关各方法的评述，企业应用时可作参考：
1）速度评比方法
速度评比方法主观性较强，要求定额人员受过速度评比训练，而我国目
前还没有科学的速度评比训练手段，定额人员没有掌握正常速度概念，因此，
采用速度评比不易获得准确结果。
2）客观评比方法
客观评比方法是采用速度评比系数与工作难度系数的积作为评比系数，
由于速度评比系数难以确定，该方法的应用也受到一定限制。
3）平准化法
平准化法是把工人的熟练程度、努力程度、工作环境及一致性等 4 个方
面作为衡量工作的因素，每个评比因素再分为理想、优、良、平均、尚可、
欠佳 6 个等级，各等级对应不同得系数，并有相应判断标准，因此更客观些，
便于定额人员掌握。一般资料上易查到前 3 个因素系数，很少有一致性系数。
这里给出一种确定一致性系数的方法：首先，找出各操作单元观测时间的最
大值和最小值，并计算出最大值与最小值的比值，用 R 表示，然后，根据 R
值的大小确定各单元的一致性系数（见表 2）。例，当 R 尾 时，一致性系
数为 。
表 2 一致性系数表
等级 一致性系数 R 值
理想 + R<
优 + ～
良 + ～
平均 ～
可 ～
欠佳 R≥
4）合成评比方法
合成评比方法是将各单元的评比系数的平均值相比较，得出各单元的评
比系数，再取各单元评比系数的平均值，作为该观察周期中所有操作单元的
评比系数。该方法比较客观，但需研究人员掌握预定时间标准方法。
运用 MOD 法与时间研究方法相互验证
MOD 法在应用中存在动作记录误差，时间研究方法在评比时存在评比误
差。为了使标准时间更加科学、适用、客观、企业除了对 IE 人员进行培训，
尽量减少误差之外，最好采用两种方法制定标准时间，对比两种结果进行修
正，提高定额的准确性。另外，关于模特时间单位取值问题，企业应根据工
人实际熟练程度确定。如果工人熟练程度不高，则取值可小于 ；若工
人熟练程度低，取值可大于 。
正确确定宽放时间
宽放时间是指工人在作业时必不可少的停顿或休息。运用作业测定方法
确定标准时间时，宽放时间分为私事宽放、疲劳宽放、程序宽放，特别宽放
和政策宽放。其中特别宽放包括周期动作宽放、干扰宽放和临时宽放。企业
应视具体情况确定作业所需的宽放种类，并不是每个作业都有 5 种宽放。由
于疲劳宽放难以确定，政策宽放易被忽视，所以本文主要讨论疲劳宽放和政
策宽放。
1）疲劳宽放
疲劳宽放是指为了恢复劳动者劳动机能所需要的时间。到目前为止，尚
无一满意方法确定疲劳宽放值。一般情况下定额人员可参照疲劳宽放表取值，
也可根据作业时实际能耗计算休息率 Tr。
Tr= ()/
式 中 ： Tr 为 休 息 时 间 占 作 业 时 间 的 比 例 ； M 为 作 业 时 间 的 实 际 消 耗
（KJ/min）; 为人的耐力水平。
2）政策宽放。
严格来讲，政策宽放并非“时间研究”的一部分，但由于在应用时很有效，
所以常被给予一定的时间值。例如，当材料的品质不良，或者机器的性能欠
佳，可以考虑给此类宽放。但应注意，此类宽放的给予必须严格控制，并且
这些影响因素消失时，这种宽放也应该被取消。
改善标准作业指导书
通过分析和工序划分，作业流程、作业人员及完成的作业内容都已发生
相应的改变，IE 人员应及时修改作业指导书，以减少生产线上某些工位经常
堆积，而另一些工位又时常等待的不平衡状态。对一些操作难度大的作业，
调整 SOP 的加工顺序，可降低其加工难度。所以 SOP 不断调整、修订是生
产线平衡的重要保证。
现场生产线平衡的改善实例
平衡率改善的基本原则是通过调整工序的作业内容来使各工序作业时
间接近或减少这一偏差。实施时可以遵循以下方法。
（1）首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善，作业改善的方法，参照程
序分析的改善方法及动作分析、工装自动化等工程手段与方法。（2）将瓶颈
工序的作业内容分担给其他工序。（3）增加作业员，只要平衡率提高了，人
均产量就等于提高了，单位产品成本也随之下降。（4）合并相关工序，重新
排布生产工序；分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其他工序中去。
下面具体通过现场一个较为简单的生产线平衡的实例，来说明生产线平
衡的方法及其综合运用。
1. 现状调查（见图 1、图 2）
① ① ① ① ① ① ① ① ①
① ① ① ① ① ① ① ①
装
弹
弓
胶
底
子
弹
头
涂
油
螺
丝
包
入
底
壳
螺
丝
包
入
底
壳
托
架
接
入
底
壳
胶
底
入
底
壳
打
螺
丝
试
电
外
观
检
查
装
弹
弓
胶
底
子
弹
头
涂
油
螺
丝
包
入
底
壳
螺
丝
包
入
底
壳
托
架
接
入
底
壳
胶
底
入
底
壳
打
螺
丝
外
观
检
查
图 1 L681 M20 装配线平面流程示意图（改善前）
图 2 L681 M20 现状作业密度及平衡分析（改善前）
平衡率：%
产量：345pcs/hr/line 人均产量：345pcs/hr/line DATE：DEC—12—02
装
弹
弓
胶
底
子
弹
头
涂
油
螺
丝
包
入
底
壳
螺
丝
包
入
底
壳
托
架
接
入
底
壳
胶
底
入
底
壳
打
螺
丝
试
电
外
观
检
查
1 1 1 1 1 1 1 1 1
8
7
6
5
4
3
2
1
0
工
序
名
作
业
时
间
人数
2. 现状分析：
从作业时间及平衡率看，生产线的平衡损失比较严重，且作业分工过
细，造成作业内容调整困难。因此在作业改善上所能采取的较直接简便的
方法即是合并工序内容，调整并取消时间过短工序，以达到提高平衡，减
少工时损失，提高人均效率的目的。
遵循平衡率改善的基本原则，运用合并相关瓶颈作业工序，取消作业
时间相对过短的工序的方法，提高生产线的平衡率。由此，制定出如下改
善方案，并对此做出评估比较：
3.改善方案及评价（见表 1）
表 1 工序作业改善方案对策表
NO 工序内容
作业
时间
改善方法
与内容
PTS 预
置时间
目的与效果
1
装弹弓胶底 秒
2 子弹头涂油 秒
合并 1、2 为一道
工序一个人作业
秒
增加作业内容省
一个
3
螺丝包入底壳
秒
4
螺丝包入底壳
秒
合并 3、4 为一道
工序由一人作业
秒
增加作业内容省
一个
5
托架接入底壳
秒
6
胶底入底壳
秒
合并 5、6 为一道
工序由一人作业
秒
改变了作业周期，
在 新 的 CT 下 达
到比较高的平衡
7
打螺丝
秒
将 8 的拧螺丝作
业调整至此工序
秒
增加作业内容，平
衡工序时间
8
外观检查
秒
去掉拧螺丝作业，
增加试电作业
秒 合并试电工位
9 试电 秒 取消 省 人
结果
说明
生产线由原来 17 人二组，改为调整后的 15 人三组，由此带来生产率平衡、
综合产能及人均产量上的很大变化，首先通过下表，可知调整后的产能及平
衡率变化。
（4） 改善实施确认（见图 3）
图 3 L681 M20 现状作业密度及平衡分析（改善后）
1人数 1 1 1 1
平衡率：94%
产量：327pcs/hr/line 人均产量： DATE：DEC—12—20
1 2 3 4 5
工
序
名
弹
弓
及
子
弹
的
涂
油
入
胶
打
螺
丝
拧
螺
丝
螺
丝
包
入
底
壳
入
底
壳
托
接
架
桥
胶
底
外
观
检
验
试
电
“”
‘‘’
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
作
业
时
间
5.改善结果总结（见表 2）
表 2 改善前后各项产能指标比较
项目 改善前 改善后 变化量
变化百分
率
人员 17 人 15 人 -2 人 -12%
总产量 870pcs/hr 981 pcs/hr +111 pcs/hr +13%
人均产量 pcs/hr/人 pcs/hr/人 + pcs/hr/
人
+28%
生产线平衡率 % 94% +20% /
单件产品工时消
耗
”/ pcs/人 55”/ pcs/人 -15”/ pcs/人 -21%
通过改善结果的分析比较，我们知道，平衡生产线在生产过程中起到以
下几个作用：
●提高作业员及设备工装的工作效率
●减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）
●减少工序的在制品，真正实现“一个流”
●在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能力，对应市场
变化，实现柔性生产系统。
●通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、layout 分析、
搬动分析、时间分析等全部 IE 手法，提高全员综合素质。
结论
随着现代化企业制度的推广和建立，各类企业必将越来越重视科学管理，
走现代管理和 IE 技术相结合的道路，尤其是中小企业，更能快捷地从这种
管理模式中求得质的飞跃。尽管 IE 技术的研究和应用在国内比较晚，但其
发展将会十分迅速，对广大企业的生产效率和经济效率的提高将会扮演越来
越重要的角色。
本文运用方法研究的程序分析、操作分析、动作分析，对有关瓶颈工序，
不规则操作和不合理的动作问题进行研究，并提出改善方案，运用作业测定
技术分析生产线的平衡问题。正确指定标准工时。同时尝试性地采用“5S”管
理和目视管理进行生产线平衡。
生产线的平衡问题是一个发现问题、分析、改善问题的过程，要求发现
新瓶颈，进而改进，不断完善，不断提高生产效率，实现企业真正追求的目
标。
致谢
回顾大学四年生活，几多收获，几多成长，恩师们的教诲与同窗的帮助
将成为我脑海中最深刻的记忆。在撰写论文的这段日子里，特别感谢我的指
导老师—王利老师的悉心指点，从论文的选题，提纲的拟订，写作完稿、审
稿直到论文的定稿，都提出了大量有价值得指导意见，为论文的完成打下了
重要的基础。它的最终完成凝聚着老师们的心血与希望。
此外，我的论文的完成，同样离不开同事和同学的关心和帮助。他们深
厚的学术功底，丰富的工作经验，积极的生活态度给予我学业、生活及做人
方面莫大的帮助，特在此向他们表示我忠心地感谢！
生产现场的改善与革新永远围绕着质量、效率、原材料消耗（成本）这
几方面进行的，而效率改善的核心即是消除工序不平衡，消除工时浪费。
参考文献
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