第3章流水线.ppt
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计算机系统结构 第 3 章 流水线技术_标量
2014-3-10
27
非线性流水线
反馈回路
• 流水线的流动顺序： • S1→S2 →S3 →S2 →S3 →S4 →S1 →S2
2014-3-10
28
1 s1 s2 s3 s4 1
2 1
3
4 1
5
6
7 1
8 1
9
1
1 1
• 为了防止两条或两条以上的指令对同一功能段的 争用，非线性流水线需要对输入流水线的指令进 行比较复杂的控制。 • 非线性流水线通常使用预约表来进行分析。
i 2
n
2014-3-10
7
执行时间不等时的一次重叠工作方式
分析 k
执行 k 分析 k+1 执行 k+1 分析 k+2 执行 k+2 分析 k+3 执行 k+3
2014-3-10
8
3. 先行控制方式
• 先行控制方式的基本思想: • 通过设置先行读数栈,先行操作栈,后行写数 栈等,使分析部件和执行部件能够分别连续 不断地分析和执行指令。
1 t s t l
• 若每个流水段的延迟时间不等，则最高工作频率 为：
1
max t Si t l
n i 1
2014-3-10
16
流水技术的特点
• ⑴ 一条流水线通常由若干个有联系的流水段组成。 • 流水线中的段数也称为 “流水深度” 。 • ⑵ 每个流水段有专门的功能部件对指令进行某种 加工。 • ⑶ 各流水段所需时间应尽量相等，以减少流水线 的瓶颈影响。 • ⑷ 流水线工作阶段可分为建立(装入)、满载和排 空三个阶段。 • ⑸在理想情况下，当流水线充满后，每隔Δ t时间 将会有一个结果流出流水线。
流水线生产工作总结PPT
进措施。
持续改进计划
02
制定质量改进计划，明确改进目标、措施和时间节点，持续推
进质量提升工作。
质量培训与教育
03
加强员工的质量意识和技能培训，提高全员参与质量改进的积
极性。
04
生产成本控制
成本控制目标
降低生产成本
通过优化生产流程、提高设备利用率等方式，降低单位产品生产 成本。
提高生产效率
减少生产过程中的浪费和不必要的环节，提高整体生产效率。
。
人员效率
员工平均生产效率达到XX件/人/天 ，相比上一季度提高了XX%。
损耗率
本季度损耗率为XX%，相比上一季 度降低了XX个百分点，损耗控制效 果显著。
生产线故障处理
故障次数
本季度共发生设备故障XX次，相 比上一季度减少了XX次。
故障原因
主要故障原因包括设备老化、操 作不当、外部因素等。
处理措施
流水线生产工作总结
目录
• 引言 • 生产线运行概况 • 生产质量管理 • 生产成本控制 • 团队建设与培训 • 工作成果与亮点 • 问题分析与改进建议 • 未来工作计划与展望
01
引言
工作背景
01
02
03
流水线生产需求
为满足市场对产品的大量 需求，提高生产效率，公 司决定采用流水线生产方 式。
团队组建
定期组织培训
邀请行业专家或内部资深员工进行授课，提升员工专业技 能。
鼓励自主学习
为员工提供学习资源，鼓励自主学习，提升个人综合素质 。
团队沟通与协作
建立沟通机制
定期召开团队会议，分 享工作进展，讨论待解 决问题。
倡导积极反馈
鼓励成员之间互相提出 建设性意见，共同改进 工作流程。
流水线
在流水线上的在制品数量就等于：
优化
（最后一站的作业时间－第一站的作业时间） （整日的上班时间/最后一站的作业时间）
4．稼动率的观察
稼动率 =在作业的时间 /整日的上班时间
所谓稼动就是流水线上有效的工作，作业者坐在位子上并不表示他有在工作，有在工作才能做出 产品来，所以要观察作业者在作业的时间。但在实际上，不可能全天对每个作业者进行测量，所 以有种工作抽查的手法来仿真测量，其实说穿了就是不时去看作业者在做什么。
内容摘要
它像是一位舞者，灵活地穿梭在各种设备之间，将输送系统、随行夹具、在线专机、检测设备等 有机地连接在一起，以满足各种产品的输送需求。 输送线的传输方式有强制式的同步传输，也有柔和的非同步传输。企业可以根据需要选择配置， 实现装配和输送的要求。输送线在批量生产中起着重要的作用，没有它，企业的生产过程就会失 去秩序和节奏。 总的来说，流水线是工业生产中的一位重要角色，它以其特有的方式，让生产过程变得更加高效、 有序和灵活。它是企业和员工们的最佳伙伴，为生产提供了便利和效率，是现代工业不可或缺的 一部分。
5．流水线作业者坐在位子上并不表示他有认真在工作，所以最后就是观察每一个作业者的作业 速度，速度是一个很抽象的概念，光从目视很难来比较跟量化，所以在心里建立起一个标准速度， 快过它就算好，动作精简、固定而有节奏地进行，往往有较好的作业速度，反之不佳，如此来观 察就比较简单。
流水线作业不过不是快就是好，其动作必须是有附加价值的，所以还要看其动作是否简单扼要， 所以要求动作经济原则的观念，简单地说，人类手部的动作可分为移动、握取、放开、前置、组 立、使用、分解，还有一种心理的精神作用，其中严格来说只有两种动作有附加价值：组立、使 用，所以在能满足生产要求的条件下，尽量排除或简化其它的动作。
计算机体系结构之流水线技术(ppt 125页)
3 流水线技术
张伟 计算机学院
大纲
1 概念定义 2 流水线分类 3 MIPS五级流水线 4 性能分析 5 流水线相关 6 高级流水线技术
1 概念定义
洗衣店的例子
A, B, C, D 均有一些衣物要 清洗，甩干，折叠
清洗要花30 分钟 甩干要用40 分钟 叠衣物也需要20 分钟
流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流 入的顺序相同。
异步流动流水线（乱序流水线）：
流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流 入的顺序不同。
3 MIPS五级流水线
DLX(Dancing Links)
DLX 是一种简单的指令集（教学、简单芯片） 在不流水的情况下，如何实现DLX。
实现DLX指令的一种简单数据通路
4. 存储器访问周期MEM（Memory Access） 5. 写回周期WB（Write Back）
MIPS的简单实现
Instruction Fetch
Instr. Decode Reg. Fetch
Next PC
Next SEQ PC
4
RS1
RS2
Execute Addr. Calc
Zero?
RD
增加了向后传递IR和从MEM/WB.IR回送到通用寄存 器组的连接。
将对PC的修改移到了IF段，以便PC能及时地加 4，为取下一条指令做好准备。
2. 每一个流水段进行的操 作
IR[rs]＝IR6..10 IR[rt]＝IR11..15 IR[rd]＝IR16..20
流水线的每个流水段的操作
将有效地址计算周期和执行周期合并为一个时钟周期，这
是因为MIPS指令集采用load／store结构，没有任何指令
需要同时进行数据有效地址的计算、转移目标地址的计算
张伟 计算机学院
大纲
1 概念定义 2 流水线分类 3 MIPS五级流水线 4 性能分析 5 流水线相关 6 高级流水线技术
1 概念定义
洗衣店的例子
A, B, C, D 均有一些衣物要 清洗，甩干，折叠
清洗要花30 分钟 甩干要用40 分钟 叠衣物也需要20 分钟
流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流 入的顺序相同。
异步流动流水线（乱序流水线）：
流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流 入的顺序不同。
3 MIPS五级流水线
DLX(Dancing Links)
DLX 是一种简单的指令集（教学、简单芯片） 在不流水的情况下，如何实现DLX。
实现DLX指令的一种简单数据通路
4. 存储器访问周期MEM（Memory Access） 5. 写回周期WB（Write Back）
MIPS的简单实现
Instruction Fetch
Instr. Decode Reg. Fetch
Next PC
Next SEQ PC
4
RS1
RS2
Execute Addr. Calc
Zero?
RD
增加了向后传递IR和从MEM/WB.IR回送到通用寄存 器组的连接。
将对PC的修改移到了IF段，以便PC能及时地加 4，为取下一条指令做好准备。
2. 每一个流水段进行的操 作
IR[rs]＝IR6..10 IR[rt]＝IR11..15 IR[rd]＝IR16..20
流水线的每个流水段的操作
将有效地址计算周期和执行周期合并为一个时钟周期，这
是因为MIPS指令集采用load／store结构，没有任何指令
需要同时进行数据有效地址的计算、转移目标地址的计算
计算机体系结构第三章-3(非线性流水线)
非线性流水线的竞争与调度
2、最优调度
为了避免冲突，就要对指令送入流水线的时间进行控制， 这就是流水线的无冲突调度。（4个步骤）
1）根据预约表写出禁止向量
禁止向量F是一个流水线中所有禁止启动距离构成的集合。 为了找出所有的禁止启动距离，必须考察各段的复用情况。
1
S1 …
2
3
4
5
6
7
8
9
√
√
方法：S1在1，9两个时段中使用，从第1时段到第9时段的距 离差值为8Δt（9Δt – 1Δt = 8Δt），显然这是一个禁止启动 距离。
T1
s1 s2 √ √ √
T2
T3
T4
T5
T6
T7
√
s3
s4
√
√
√
(1) 写出禁止向量，初始冲突向量，画出流水线调度的状态转移图。 (2) 求出流水线最优调度策略和最大吞吐率。
(3) 求出按最优调度策略连续输10个任务，流水线的实际吞吐率、 加速比、效率？
3.5 流水线的实现
3.5 流水线的实现
同样，若选择间隔7拍输入第2条指令，则新冲突向量为：
C4 SHR(7) (C0 ) C0 (00000001 ) (10110001 ) (10110001 ) C0
例子中，C1，C2，C3 继续后续指令的冲突向量计算。反复上述步骤，直 到不再产生新的冲突向量为止。
非线性流水线的竞争与调度
1
2 √
3 √
4
5
6
7
8 √
9
S1
S2 S3
√
√
√
S4
S5
流水线(Pipeline)介绍PPT课件
❖ 写后读（RAW） ❖ 写后写 (WAW) ❖ 读后写 (WAR)
.
16
写后读冒险（RAW: Read After Write）
❖ 在 i 写入之前，j 先去读。j 会错误的获取旧 值。
❖ 这对应“真数据相关”，为了确保j可以得到 正确的i值，必须保持程序的顺序。
i: DSUB R1,R2,R3 j: DADD R4,R1,R3ຫໍສະໝຸດ DSUB R4，R1，R5
IM
Reg
DM
Reg
XOR R6，R1，R7
IM
Reg
DM
AND R8，R1，R9
IM
Reg
OR R10，R1，R11
IM
Reg
AND,OR操作不会暂停，但是DSUB,XOR指
令需要等待DADD在WB阶段写回数据后才
可以执行。
.
15
2.4 数据冒险的解决办法
❖ 根据指令中读写访问的顺序，可以将数据冒 险分为三类。分别是:
处理器流水线相 关技术
报告人：Hardy
.
1
流水线技术
❖1.流水线的概念 ❖2.流水线的冒险和冒险的解决办法 ❖3.多发射处理器
.
2
1.流水线的概念
❖ 流水线技术：
把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过 程由专门的功能部件来实现。将多个处理过程在时 间上错开，依次通过各功能段，这样，每个子过程 就可以与其他子过程并行进行。
.
5
采用相同的功能模块，指令顺序执行和按照流水线
技术执行，在时间上可以看出流水线指令的执行速
度提高了4倍。
.
6
流水线的基本作用
流水线增大了CPU的指令吞吐量—即单位时 间执行指令的条数，但是它未减少指令各自 的执行时间。实际上流水线技术要对流水线 附加一些控制，因而了增加开销，使单条指 令执行时间略有增加。吞吐量的增大意味着 程序运行的更快，总的执行时间变短，尽管 没有一条指令的执行变快。
.
16
写后读冒险（RAW: Read After Write）
❖ 在 i 写入之前，j 先去读。j 会错误的获取旧 值。
❖ 这对应“真数据相关”，为了确保j可以得到 正确的i值，必须保持程序的顺序。
i: DSUB R1,R2,R3 j: DADD R4,R1,R3ຫໍສະໝຸດ DSUB R4，R1，R5
IM
Reg
DM
Reg
XOR R6，R1，R7
IM
Reg
DM
AND R8，R1，R9
IM
Reg
OR R10，R1，R11
IM
Reg
AND,OR操作不会暂停，但是DSUB,XOR指
令需要等待DADD在WB阶段写回数据后才
可以执行。
.
15
2.4 数据冒险的解决办法
❖ 根据指令中读写访问的顺序，可以将数据冒 险分为三类。分别是:
处理器流水线相 关技术
报告人：Hardy
.
1
流水线技术
❖1.流水线的概念 ❖2.流水线的冒险和冒险的解决办法 ❖3.多发射处理器
.
2
1.流水线的概念
❖ 流水线技术：
把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过 程由专门的功能部件来实现。将多个处理过程在时 间上错开，依次通过各功能段，这样，每个子过程 就可以与其他子过程并行进行。
.
5
采用相同的功能模块，指令顺序执行和按照流水线
技术执行，在时间上可以看出流水线指令的执行速
度提高了4倍。
.
6
流水线的基本作用
流水线增大了CPU的指令吞吐量—即单位时 间执行指令的条数，但是它未减少指令各自 的执行时间。实际上流水线技术要对流水线 附加一些控制，因而了增加开销，使单条指 令执行时间略有增加。吞吐量的增大意味着 程序运行的更快，总的执行时间变短，尽管 没有一条指令的执行变快。
流水施工(施工组织设计课件)
• 注意：各种施工方式的优缺点及适用条件： 时间要求、人员要求、场地要求、效益要 求……
第三章 建筑工程流水施工
• 2、 流水作业的分类
（1）分项工程流水：以分项工程为对象的流水
（2）分部工程流水：以分部工程为对象的流水 （3）单位工程流水：单位工程中分项工程流水+ 分部工程流水 （4）建筑群流水： 以一个单位工程或几个单位工程
第三章 建筑工程流水施工
• （2） 平行施工
平行施工值多个或所有施工对象同时开工、同时完
工的组织施工方法。缩短工期，但是各专业工作队
同时投入工作的数量却大大增加，相应的劳动力以
及物资资源的消耗量集中。
第三章 建筑工程流水施工
• （3） 流水施工
流水施工指施工对象按一定的时间间隔依次开始施工， 各工作队按一定的时间间隔依次在各施工对象上工作， 不同的工作队在不同的施工对象上同时工作的组织施 工方法。劳动力和物资需要量供应均匀，提高了劳动 生产率，降低成本。、
• 4、 组织流水施工的要点和条件
（1）划分施工段：
将拟建工程尽可能地划分为劳动量大致相等的若
干个施工段（区）或流水段（区）。
（2）划分施工过程：
把拟建工程的整个建造过程分解为若干个施工过
程。
第三章 建筑工程流水施工
• 施工段划分原则：
① 不能破坏结构的力学性能，只能在允许留施工缝
的结构构件部位上分段；
第三章 建筑工程流水施工
三、组织流水作业的基本方法 • 1、 流水段法——施工段上的流水作业
（1）流水段法是把建筑物在平面上划分为若干个施
工区域（段），组织若干个专业工作队依次连续工
作的流水作业方法。
（2）适用条件：具有一定面积的建筑物的流水作业。
第三章流水线技术.ppt
ExtOp
MemtoReg
ALUSelB
chapter3.3
3.1 流水线的基本概念
• 洗衣为例 • Ann, Brian, Cathy, Dave 每人进行洗衣的动作： wash, dry, and fold • washer需要 30 minutes • Dryer 需要 40 minutes • “Folder” 需要 20 minutes A B C D
– 45 ns/cycle x 1 CPI x 100 inst = 4500 ns
• 多周期机器
– 10 ns/cycle x 4.6 CPI (due to inst mix) x 100 inst = 4600 ns
• 理想流水线机器
– 10 ns/cycle x (1 CPI x 100 inst + 4 cycle drain) = 1040 ns
32
WrAdr 32 Din Dout
Ideal Memory
Rt 0 Rd
Reg File
busA A
32
2019/3/18
Mux
32
4 B
32
Mem Data Reg
0
1 Mux 0
Mux
1
32
1
2 3
32 32
<< 2
ALU Control
Imm 16
Extend
32
ALUOp
中国科学技术大学
• Step 2 step
ID - instruction decode and register fetch
– A <-- Regs[IR6..10] – B <-- Regs[IR11..16]
生产计划与控制(第三章)
第三章 流水生产组织设计
第一节流水生产组织概述
一、流水线生产的特征和分类 典型的流水线具有以下特征： 工作地的专业化程度很高。 工艺过程相对封闭。 按照规定的时间间隔或； 节拍出产产品。 流水线上各工序（各工作地）的加工时间 之间，规定着相等的关系或倍数的关系。
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计
第一节流水生产组织概述
2.传送机构，即把工件从一个工位移到另一个工 位的机构以及工序间贮存工作和排除切屑的机构；
3.自动线的操纵机构。 自动线的基本机构如图
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计 第四节 自动线简介
（二）自动线的组成方式 1.用自动化的通用机床及标准传送机构组成自 动线。 2.用组合机床及标准传送机构组成的自动线。 3.用专用机床及专用设备组成自动线。 4.改造通用机床组成自动线。
计划期代表 =3000+2000 50/40+1000 30/40
产品的产量
=3000+2500+750=6250件
代表产品（A）的节拍=20000/6250=3.2（分/件）
产品B节拍=3.2 50/40=4（分/件） 产品C节拍=3.2 30/40=2.4（分/件）
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计 第三节 多对象流水线的组织设计
根据各种产品的投入方式，混合流水线的节拍又 有固定与可变之分。固定节拍可按下列公式计算：
r
A
P
Qi
i 1
式中：r为混合流水线的平均节拍；A为计划期 的作业时间；Qi为计划期各种产品的产量；p为品 种数。
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计 第三节 多对象流水线的组织设计 例如，某混合流水线上的生产A、B、C三种 产品，计划产量分别为3000、2000、1000件， 计划期预定的作业时间为12000分，则其平均节 拍为 r=12000/(3000+2000+1000)=2分/件
第一节流水生产组织概述
一、流水线生产的特征和分类 典型的流水线具有以下特征： 工作地的专业化程度很高。 工艺过程相对封闭。 按照规定的时间间隔或； 节拍出产产品。 流水线上各工序（各工作地）的加工时间 之间，规定着相等的关系或倍数的关系。
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计
第一节流水生产组织概述
2.传送机构，即把工件从一个工位移到另一个工 位的机构以及工序间贮存工作和排除切屑的机构；
3.自动线的操纵机构。 自动线的基本机构如图
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计 第四节 自动线简介
（二）自动线的组成方式 1.用自动化的通用机床及标准传送机构组成自 动线。 2.用组合机床及标准传送机构组成的自动线。 3.用专用机床及专用设备组成自动线。 4.改造通用机床组成自动线。
计划期代表 =3000+2000 50/40+1000 30/40
产品的产量
=3000+2500+750=6250件
代表产品（A）的节拍=20000/6250=3.2（分/件）
产品B节拍=3.2 50/40=4（分/件） 产品C节拍=3.2 30/40=2.4（分/件）
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计 第三节 多对象流水线的组织设计
根据各种产品的投入方式，混合流水线的节拍又 有固定与可变之分。固定节拍可按下列公式计算：
r
A
P
Qi
i 1
式中：r为混合流水线的平均节拍；A为计划期 的作业时间；Qi为计划期各种产品的产量；p为品 种数。
主讲：陈泞
第三章 流水生产组织设计 第三节 多对象流水线的组织设计 例如，某混合流水线上的生产A、B、C三种 产品，计划产量分别为3000、2000、1000件， 计划期预定的作业时间为12000分，则其平均节 拍为 r=12000/(3000+2000+1000)=2分/件
经典：计算机系统结构-流水线技术---3.2-DLX的基本流水线
项目调研与实践
5／66
项目调研与实践
3.2 DLX的基本流水线
（3）执行/有效地址计算周期（EX） 在这个周期，不同的指令有不同的操作。
项目调研与实践
7／66
◆ 存储器访问 ALUOutput ← A＋Imm
操作
项目调研与实践
◆ 寄存器―寄存器 ALU 操作 ALUOutput ← A op B
例3.1 在静态流水线上计算 ∑i=4A1 iBi ，
求：吞吐率，加速比，效率。
53／66
3.2 DLX的基本流水线
54／66
3.2 DLX的基本流水线
解：(1) 确定适合于流水处理的计算过程 (2) 画时空图
(3) 计算性能
吞吐率 TP＝7／(20△t) 加速比 S＝(34△t)／(20△t)＝1.7 效率 E＝(4×4＋3×6)／(8×20)＝0.21
◆ 消除瓶颈的方法 (举例)
细分瓶颈段 重复设置瓶颈段 (时-空图)
38／66
重复设置瓶颈段(时-空图举例)
3.2 DLX的基本流水线
(2) 实际吞吐率TP
流水线的实际吞吐率小于最大吞吐率。
◆ 第一种情况：各段时间相等（设为△t0） 假设流水线由 m 段组成，完成 n 个任务。
时空图
完成 n 个任务所需的时间 T流水＝m△t0＋(n－1)△t0
ID
ID/EX.NPC ← IF/ID.NPC; ID/EX.IR ← IF/ID.IR; ID/EX.Imm ← (IR16)16##IR16..31;
(动画演示)
ALU 指令
Load/Store 指令
分支指令
EX/MEM.IR ← ID/EX.IR;
EX
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7 28 3 24 4 7 1 8 -1 21 2 16 5 C 8 32 3 24 8 8 1 8 0 24 3 24 0 A
原比值乘选取次数；该产品已被选取的次数；
第二个数字乘循环产量；第一、三个数字之差。
第三步，绘制逻辑顺序投产图 A1 C2 A3 B4 C5 A6 C7 A8
四、必须建立包括下列任务的流水线 （1）构造一个工作次序网 （2）如果节拍为120秒，该有多少工作地？ （3）工序同期化，计算工序负荷率与总负
大致相等或成整数倍。 ④空间组织条件：足够的生产面积
3、流水生产线的分类： 按生产对象的移动方式可分为： 固定流水线、移动流水线 按生产对象的数目方式可分为： 单一对象流水线、多对象流水线 按生产过程的连续程度可分为： 间断流水线（n<90%） 连续流水线（90%<n<110%）
二、单一品种流水线的设计 1、内容
道工序，其中第3、5工序各有三个工作
地，富余长度2m，求L，v?
解： v
生产玩具汽车呢？ v=l/r=4m/min L=9*2+2=20
（5）流水线的平面布置设计 要求：
方便 ①生产工人操作方便 ②服务部门工作便利
有效 ③流水线的运输路线短
④工作地排列符合工艺路线 ⑤有效利用生产面积
三、多品种流水线的设计 分类：可变流水线、混合流水线
1、可变流水线 （1）特征 加工品种若干，结构与工艺相似 各产品在各工序上负荷比大致一致 每种对象在流水线上成批轮番加工 每更换一次产品，设备调整一次 （2）组织设计 与单一品种流水线相同
2、混合流水线 条件：
工艺不同、负荷比不一致
生产的品种均匀混合流送，组织相 间性的投入，从而减少流水线生产能力 的浪费与在制品的占用量。
④
⑤ ①⑥
⑦
(12)
1 划分作业区间
(13)
2 顺序分配
(18)
(14)
(17)
3 先分较大者
②
⑧ ⑨
⑩ ③
⑾
4 工序作业量小 于计划工作时间
⒂
5 工序作业量接
近平均值（433）
⒃
工序 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
作业 ①④ ②③⑤ ⑥⑦⑧ ⑨-⑿⒃ (13)(14) ⒂(17) (18)
（7）确定每一品种各工序的标准时间
节拍确定后，根据节拍来调整工艺 过程，使各工序的时间与节拍的时间相 等或成整数倍关系。
措施：
①工序的合并与分解
例：工步时间如下，r=5.2试进行同期化。
工步 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 时间 2.1 3.2 1.7 3.4 1.9 3.9 4.0 3.2 2.0 3.7 2.3 3.6
组织设计程序
（1）确定节拍
r=T/∑ni T,计划作业时间 ni第I产品的产量
例：某混合流水线上有A、B、C三种产 品，平均日产量分别为40、10、30台， 一个工作日一班，不考虑停工时间，求 该混合流水线的节拍？
解：
r=T/∑ni =(8*60)/80
=6分/台
（2）编制混合流水线个产品作业顺序图 流水线上各作业元素加工时间如下。
作业 ⑦ ⑾
⒃
⑤ ①⑥
⑦
②
⑧ ⑨
(18)
(14)
(17)
B产品的加工时间：35分
⑤ ①⑥
⑦
⑩ ③
⑾
(18)
(14)
(17)
⒂
⒃
C产品总作业时间：40分
（3）编制流水线的混合作业图
④
⑤ ①⑥
⑦
(12)
(13)
(18)
(14)
(17)
②
⑧ ⑨
⑩
⒂
③
⑾
⒃
（4）计算混合流水线的最少工作地数 Smin= =T总/T有效=∑NiTi/r∑Ni =3030/480 ≈7
“ “硬件”方面的设计： 技术设计，包括工艺路线、专用设
备、运输转送装置等的设计。 “软件”方面的设计： 组织设计，包括节拍、工序同期化、
工人配置等。
2、组织设计的步骤与方法（7步） （1）计算流水线的节拍
节拍：顺序生产两种相同制品之间的 时间间隔。
已知: F——计划期内有效工作时间（分） N——计划期内的产品产量
作业 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
时间 4 4 5 3 3 4
作业 ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑾ ⑿
时间 1 4 3 2 2 5
作业 ⒀ ⒁ ⒂ ⒃ ⒄ ⒅
时间 5 3 4 3 4 5
A产品作业元素关系如下，试画出该产 品的作业顺序图。
作业 ① ④ ⑤⑥ (14) (12)(13)
⑦
(17)
紧后 ④⑤ (12) (14) (17) (18) 作业 ⑥⑦ (13)
P= ∑p=∑Si*wi*g
ⅱ 设备为主的流水线:
Si，g同前 fi 第i工序上每个工人看管的设备数 所需工人数P=
（1+b）∑(Si*g/fi) b 后备工人百分比
（4）流水线上传送带的长度L与速度v
v=
l/r （l为产品间隔长度）
L=
∑Li+lg
（Li工序间隔长度
lg传送带两端附加富裕量）
例：自行车总装线l=2m，r=0.5分，共有十
第三章、流水生产线的组织
一、流水生产线 劳动对象按一定的工艺过程，顺利地通过
各个工作地，并按同一节拍完成工序的一种生 产组织形式。 1、特征：
①高度的连续性 ②封闭性与顺序性 ③工作地数与各道工序的生产时间之比一致 ④明显的节奏性 ⑤工作地专业化程度高
2、组织条件： ①产品产量足够大 ②产品结构与工艺相对稳定 ③时间组织条件：各工序作业时间
第二步，计算生产比倒数
mA=1/4 mB=1 mC=1/3 第三步，品种的选择
选生产比倒数最小的
过程 A
1 1/4
2 1/2
3 1/2
4 3/4
5 3/4
6
1
7
1
8 5/4
同为最小, 选不重复的
B
C 选择
1
1/3 A
第五 步，
1 1/3 C
重复
1
2/3 A
1 2/3 C
三、 四步，
1
1
A
直到
1
1
流水线的节拍 r r = F/N
例：某厂生产计划中规定变速齿轮 的日产量为40件，每日工作8小时，时间 利用系数为0.96 ,废品率2%，求该齿轮 的平均节拍。
解:(r=F/N）
F=F0K=8×60×0.96=460.8（ 分 ） N=40/(1-2%)=40.8件
r=F/N= 11.3
（2）进行工序同期化，计算工作地需要量
荷率？
任务 时间
A 120 B 50 C 40 D 40 E 100
紧前工序
/ A A F CB
任务 时间
F 120 G 100 H 60 I 80 J 60
紧前工序
EG HC A A DGI
④
(12)
⑤
①⑥
(13)
⑦
(14)
A产品加工时间：37
(18) (17)
B、C产品作业元素关系如下，试画出 该产品的作业顺序图。
作业 ① ② ⑤⑥ ⑨ (17) ⑦⑧ (14)
紧后 ⑤⑥ ⑧ (14) (17) (18) 作业 ⑦ ⑨
作业 ① ③ ⑤
⑩ (14) ⒂
⑥ ⑩⑾
⒃
⑦
⒄
紧后 ⑤⑥ ⑩ (14) ⒂ ⒃ (17) (18)
（5）计算各作业元素承担的作业量
作业 元素
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
工作 量
320 40 150
120 240 320
作业 元素
⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑾ ⑿
工作 量
80 40 30 60 60 200
作业 元素
⒀ ⒁ ⒂ ⒃ ⒄ ⒅
工作 量
200 240 120 90 320 400
（6）进行混合流水线的工序同期化
工序 5.3 5.1
工作
地
1
1
效率 102 98
9.8
5.2
9.6
2
1
2
94
100
92
Si= ti/r
ti为单件时间定额
效率n= 工序时间/r
r为节拍
其它措施： ①改进设备 ②改进操作方法，减少辅助作业时间 ③培训工人
（3）计算工人需要量，合理配置工人 i.手工操作的工人需要量 Si 第i道工序上工作地数 wi 每个工作地同时工作人数 pi 第i工序的工人需要量 g 日工作班次
形状： 直线 直角 开口 环形等
（6）流水线标准计划指示图表的制定
用图表的形式表示流水线生产的期量 标准、工作制度、工作程度等，为生产 作业计划的编制提供依据。
（7）流水线经济效果指标的计算
产品产量增长率、劳动生产率增长速 度、产量、资金、成本、流动资金占用 量节约额、成本降低额、年度综合节约 额
中 四 个 数 字
2 8 1 8 0 2 002 6 0 06 C
3 12 1 8 4 3 0 0 3 9 1 8 1 A
4 16 2 16 0 4 0 0 4 12 1 8 4
B
5 20 2 16 4 5 1 8 -3 15 1 8 7
C
分 别 为 ：
6 24 2 16 8 6 1 8 -2 18 2 16 2 A
B
完成。
2
1
A
2
1
C
第四步，更新mi值。被选中的加上该产 品的mi。
（2）逻辑顺序法 第一步，进行逻辑分析，计算生产比
XA:XB:XC=4:1:3 一个循环流程总产量为8。 第二步，编制逻辑顺序安排表 每栏中有四个数字分别为：
原比值乘选取次数；该产品已被选取的次数；
第二个数字乘循环产量；第一、三个数字之差。
第三步，绘制逻辑顺序投产图 A1 C2 A3 B4 C5 A6 C7 A8
四、必须建立包括下列任务的流水线 （1）构造一个工作次序网 （2）如果节拍为120秒，该有多少工作地？ （3）工序同期化，计算工序负荷率与总负
大致相等或成整数倍。 ④空间组织条件：足够的生产面积
3、流水生产线的分类： 按生产对象的移动方式可分为： 固定流水线、移动流水线 按生产对象的数目方式可分为： 单一对象流水线、多对象流水线 按生产过程的连续程度可分为： 间断流水线（n<90%） 连续流水线（90%<n<110%）
二、单一品种流水线的设计 1、内容
道工序，其中第3、5工序各有三个工作
地，富余长度2m，求L，v?
解： v
生产玩具汽车呢？ v=l/r=4m/min L=9*2+2=20
（5）流水线的平面布置设计 要求：
方便 ①生产工人操作方便 ②服务部门工作便利
有效 ③流水线的运输路线短
④工作地排列符合工艺路线 ⑤有效利用生产面积
三、多品种流水线的设计 分类：可变流水线、混合流水线
1、可变流水线 （1）特征 加工品种若干，结构与工艺相似 各产品在各工序上负荷比大致一致 每种对象在流水线上成批轮番加工 每更换一次产品，设备调整一次 （2）组织设计 与单一品种流水线相同
2、混合流水线 条件：
工艺不同、负荷比不一致
生产的品种均匀混合流送，组织相 间性的投入，从而减少流水线生产能力 的浪费与在制品的占用量。
④
⑤ ①⑥
⑦
(12)
1 划分作业区间
(13)
2 顺序分配
(18)
(14)
(17)
3 先分较大者
②
⑧ ⑨
⑩ ③
⑾
4 工序作业量小 于计划工作时间
⒂
5 工序作业量接
近平均值（433）
⒃
工序 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
作业 ①④ ②③⑤ ⑥⑦⑧ ⑨-⑿⒃ (13)(14) ⒂(17) (18)
（7）确定每一品种各工序的标准时间
节拍确定后，根据节拍来调整工艺 过程，使各工序的时间与节拍的时间相 等或成整数倍关系。
措施：
①工序的合并与分解
例：工步时间如下，r=5.2试进行同期化。
工步 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 时间 2.1 3.2 1.7 3.4 1.9 3.9 4.0 3.2 2.0 3.7 2.3 3.6
组织设计程序
（1）确定节拍
r=T/∑ni T,计划作业时间 ni第I产品的产量
例：某混合流水线上有A、B、C三种产 品，平均日产量分别为40、10、30台， 一个工作日一班，不考虑停工时间，求 该混合流水线的节拍？
解：
r=T/∑ni =(8*60)/80
=6分/台
（2）编制混合流水线个产品作业顺序图 流水线上各作业元素加工时间如下。
作业 ⑦ ⑾
⒃
⑤ ①⑥
⑦
②
⑧ ⑨
(18)
(14)
(17)
B产品的加工时间：35分
⑤ ①⑥
⑦
⑩ ③
⑾
(18)
(14)
(17)
⒂
⒃
C产品总作业时间：40分
（3）编制流水线的混合作业图
④
⑤ ①⑥
⑦
(12)
(13)
(18)
(14)
(17)
②
⑧ ⑨
⑩
⒂
③
⑾
⒃
（4）计算混合流水线的最少工作地数 Smin= =T总/T有效=∑NiTi/r∑Ni =3030/480 ≈7
“ “硬件”方面的设计： 技术设计，包括工艺路线、专用设
备、运输转送装置等的设计。 “软件”方面的设计： 组织设计，包括节拍、工序同期化、
工人配置等。
2、组织设计的步骤与方法（7步） （1）计算流水线的节拍
节拍：顺序生产两种相同制品之间的 时间间隔。
已知: F——计划期内有效工作时间（分） N——计划期内的产品产量
作业 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
时间 4 4 5 3 3 4
作业 ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑾ ⑿
时间 1 4 3 2 2 5
作业 ⒀ ⒁ ⒂ ⒃ ⒄ ⒅
时间 5 3 4 3 4 5
A产品作业元素关系如下，试画出该产 品的作业顺序图。
作业 ① ④ ⑤⑥ (14) (12)(13)
⑦
(17)
紧后 ④⑤ (12) (14) (17) (18) 作业 ⑥⑦ (13)
P= ∑p=∑Si*wi*g
ⅱ 设备为主的流水线:
Si，g同前 fi 第i工序上每个工人看管的设备数 所需工人数P=
（1+b）∑(Si*g/fi) b 后备工人百分比
（4）流水线上传送带的长度L与速度v
v=
l/r （l为产品间隔长度）
L=
∑Li+lg
（Li工序间隔长度
lg传送带两端附加富裕量）
例：自行车总装线l=2m，r=0.5分，共有十
第三章、流水生产线的组织
一、流水生产线 劳动对象按一定的工艺过程，顺利地通过
各个工作地，并按同一节拍完成工序的一种生 产组织形式。 1、特征：
①高度的连续性 ②封闭性与顺序性 ③工作地数与各道工序的生产时间之比一致 ④明显的节奏性 ⑤工作地专业化程度高
2、组织条件： ①产品产量足够大 ②产品结构与工艺相对稳定 ③时间组织条件：各工序作业时间
第二步，计算生产比倒数
mA=1/4 mB=1 mC=1/3 第三步，品种的选择
选生产比倒数最小的
过程 A
1 1/4
2 1/2
3 1/2
4 3/4
5 3/4
6
1
7
1
8 5/4
同为最小, 选不重复的
B
C 选择
1
1/3 A
第五 步，
1 1/3 C
重复
1
2/3 A
1 2/3 C
三、 四步，
1
1
A
直到
1
1
流水线的节拍 r r = F/N
例：某厂生产计划中规定变速齿轮 的日产量为40件，每日工作8小时，时间 利用系数为0.96 ,废品率2%，求该齿轮 的平均节拍。
解:(r=F/N）
F=F0K=8×60×0.96=460.8（ 分 ） N=40/(1-2%)=40.8件
r=F/N= 11.3
（2）进行工序同期化，计算工作地需要量
荷率？
任务 时间
A 120 B 50 C 40 D 40 E 100
紧前工序
/ A A F CB
任务 时间
F 120 G 100 H 60 I 80 J 60
紧前工序
EG HC A A DGI
④
(12)
⑤
①⑥
(13)
⑦
(14)
A产品加工时间：37
(18) (17)
B、C产品作业元素关系如下，试画出 该产品的作业顺序图。
作业 ① ② ⑤⑥ ⑨ (17) ⑦⑧ (14)
紧后 ⑤⑥ ⑧ (14) (17) (18) 作业 ⑦ ⑨
作业 ① ③ ⑤
⑩ (14) ⒂
⑥ ⑩⑾
⒃
⑦
⒄
紧后 ⑤⑥ ⑩ (14) ⒂ ⒃ (17) (18)
（5）计算各作业元素承担的作业量
作业 元素
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
工作 量
320 40 150
120 240 320
作业 元素
⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑾ ⑿
工作 量
80 40 30 60 60 200
作业 元素
⒀ ⒁ ⒂ ⒃ ⒄ ⒅
工作 量
200 240 120 90 320 400
（6）进行混合流水线的工序同期化
工序 5.3 5.1
工作
地
1
1
效率 102 98
9.8
5.2
9.6
2
1
2
94
100
92
Si= ti/r
ti为单件时间定额
效率n= 工序时间/r
r为节拍
其它措施： ①改进设备 ②改进操作方法，减少辅助作业时间 ③培训工人
（3）计算工人需要量，合理配置工人 i.手工操作的工人需要量 Si 第i道工序上工作地数 wi 每个工作地同时工作人数 pi 第i工序的工人需要量 g 日工作班次
形状： 直线 直角 开口 环形等
（6）流水线标准计划指示图表的制定
用图表的形式表示流水线生产的期量 标准、工作制度、工作程度等，为生产 作业计划的编制提供依据。
（7）流水线经济效果指标的计算
产品产量增长率、劳动生产率增长速 度、产量、资金、成本、流动资金占用 量节约额、成本降低额、年度综合节约 额
中 四 个 数 字
2 8 1 8 0 2 002 6 0 06 C
3 12 1 8 4 3 0 0 3 9 1 8 1 A
4 16 2 16 0 4 0 0 4 12 1 8 4
B
5 20 2 16 4 5 1 8 -3 15 1 8 7
C
分 别 为 ：
6 24 2 16 8 6 1 8 -2 18 2 16 2 A
B
完成。
2
1
A
2
1
C
第四步，更新mi值。被选中的加上该产 品的mi。
（2）逻辑顺序法 第一步，进行逻辑分析，计算生产比
XA:XB:XC=4:1:3 一个循环流程总产量为8。 第二步，编制逻辑顺序安排表 每栏中有四个数字分别为：