流水线
流水线
开放分类： 计算机技术、自动化、工业自动化、输送机、输送设备
一、流水线技术的由来：
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从前在英格兰北部的一个小镇里，有一个名叫艾薇的人开的鱼和油煎土豆片商店。在店里面，每位顾客需要排队才能点他（她）要的食物（比如油炸鳕鱼，油煎土豆片，豌豆糊，和一杯茶）。然后每个顾客等着盘子装满后坐下来进餐。
艾薇店里的油煎土豆片是小镇中最好的，在每个集市日中午的时候，长长的队伍都会排出商店。所以当隔壁的木器店关门的时候，艾薇就把它租了.
他们没办法再另外增加服务台了；艾薇的鳕鱼和伯特的油煎土豆片是店里面的主要卖点。但是后来他们想出了一个聪明的办法。他们把柜台加长，艾薇，伯特，狄俄尼索斯和玛丽站成一排。顾客进来的时候，艾薇先给他们一个盛着鱼的盘子，然后伯特给加上油煎土豆片，狄俄尼索斯再给盛上豌豆糊，最后玛丽倒茶并收钱。顾客们不停的走动；当一个顾客拿到豌豆糊的同时，他后面的已经拿到了油煎土豆片，再后面的一个已经拿到了鱼。一些穷苦的村民不吃豌豆糊-但这没关系，这些顾客也能从狄俄尼索斯那里得个笑脸。
这样一来队伍变短了，不久以后，他们买下了对面的商店又增加了更多的餐位。这就是流水线。将那些具有重复性的工作分割成几个串行部分，使得工作能在工人们中间移动，每个熟练工人只需要依次的将他的那部分工作做好就可以了。虽然每个顾客等待服务的总时间没变，但是却有四个顾客能同时接受服务，这样在集市日的午餐时段里能够照顾过来的顾客数增加了三倍。
二、流水线定义：后道包装流水线
流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。
三、流水线的具体操作说明：
1、电器操作简要：流水线的电源需要三相四线，外面装有总开关一个，（可用三相四线四极开关，也可用开关只控制三相电源，零线直接，注意切不可将第二种接法的零线也经过另外一个开关）。配电箱的N接零线，A, B, C接电源的三相电源，U, V, W接电动机，3，4接调速电机的F1, F2。5，6，7接调速电机的u，v，w。
2、启动电动机的方法：先接通电源，此时三盏电源指示灯全部都会亮，证明三相电源已经到配电箱。此时可以按一下电机开的蓝色按钮，就可启动电机，假如不能启动，可以打开配电箱门，看一下第一排的第二个DZ108开关，是否是红的长，蓝的短。如果不是将此蓝色的压下去就可。电动机启动后，然后打开流水线调速表的开关，再将调速表的电位器慢慢向上调，使转速表达到想要的速度。关机时先将调速表的电位器慢慢向下调到零，然后关闭调速表的开关，再按一下电机关的红色按钮，就可停止电机。最后将总开关关闭。
3、日光灯启动按一下照明的蓝色按钮，就可启动日光灯，再按一下照明的红色关的红色按钮，就可停止日光灯。假如日光灯不亮，请检查日光灯支架上的平开关是否打开处于1的位置。最后检查第一排第三个，第四个DZ47是否处于打开位置。
四、流水线各种配件维修及保养方法：
1、机头电机的维修及保养方法：切不可将电机进水，也不能在电机上加柴油及液体有机化合物，因为这样肯能导致电机的绝缘损坏而出现故障。调速头的保养方法同电机。其余查考电工手册的电机保养及维护。
2、链条的维修及保养方法：链条在长期的运转后可能导致原来的润滑油发热挥发，而导致链条在运行过程中不平衡，噪声增大，爬行等。此时可打开机尾的封板，向链条加上黄油或浓一点的润滑油等。
3、流水线机头减速箱的维修及保养方法：第一次使用在三个月左右将减速箱里的机油放净，用柴油或汽油将减速箱里面清洗一下，放净后将新的润滑油加至观察窗的中间即刻。（每一个月要注意润滑是否太少）。以后每年将润滑油换一遍就可以了。润滑油太多可能引发减速箱发热，电机负荷过大导致电机保护开关跳开。润滑油太少可能引发减速箱发热，噪声增大及减速箱绞死而报废。
五、计算机流水线：
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计算机流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5—6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5—6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高CPU的运算速度。经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水，即指令预取、译码、执行、写回结果，浮点流水又分为八级流水。
计算机流水线（Pipeline）技术是目前广泛应用于微处理芯片（CPU）中的一项关键技术，计算机流水线技术指的是对CPU内部的各条指令的执行方式的一种形容，要了解它，就必须先了解指令及其执行过程。
1、计算机指令及其执行过程
计算机指令，就是告诉CPU要做什么事的一组特定的二进制集合。如果我们将CPU比喻成一个加工厂，那么，一条指令就好比一张订单，它引发了CPU_加工厂的一系列动作，最后分别得到了运算结果和产品。那么，它们到底是怎样工作的呢？首先，要有一个接收订单的部门——CPU的取指令机构；其次，还要有完成订单的车间——CPU的执行指令机构。在工厂中，一张订单上的产品被分成了许多道工序，而指令亦在CPU中转换成了许多条对应的微操作，依次完成它们，就执行完了整条指令。
2、执行指令的方式及流水线技术
在低档的CPU中，指令的执行是串行的，简单地说，就是执行完了一条指令后、再执行下一条指令，好比我们上面提到的那个加工厂在创业之初，只有一间小车间及孤军奋战的老板，那么，当他接到一张订单之后，他必然忙于完成第1张订单，而没有能力去接第2张订单。这样接订单→完成订单→接订单→……取指令→执行指令→取指令→……是一个串行的过程。后来，老板发现接受订单不费太多时间，而且他还有了一个帮工，他们可以相互独立地工作，这样，老板就在完成上张订单产品的同时，接受下一张订单的订货。这表现在CPU上就是取指令机构与执行指令机构的分开，这样从CPU整体来看，CPU在执行上条指令的同时，又在并行地取下条指令。这在CPU技术上是一个质的飞跃，它使得CPU从串行工作变为并行工作，从而具有了流水线的雏型。
CPU在完成了上面这一步之后，剩下的就是如何提高并行处理能力的问题了，CPU的设计者们从加工厂的装配线得到启发，将一条指令的执行分解成了许多各不相同的多个工序＿微指令，从而极大地简化了指令的复杂度，简化了逻辑设计，提高了速度。在具有流水线技术的CPU中，上条指令刚执行完第一道“工序”，马上第二条指令就加入了流水线中，开始执行。很明显，这种流水线技术要求有多个执行单元，这在X86芯片中均得到了实现。
通过上面的介绍，我们已经了解到什么是流水线技术，这虽不是一种创新，但在技术的实现上则是一大难关，是CPU设计者对计算机发展的一大贡献。
那么，P6芯片的超流水线又是怎么回事呢？
3、P6的超流水线简介
超流水线（Super Pipeline）在本质上仍为一种流水线技术，但它做了以下的改进。
A．流水线条数从奔腾的两条增至三条，还有十一个独立的执行单元并行支持。
B．在执行中采取了无序执行（out－of－orderprocessing）技术。即当某条指令需要一些数据而未能立即执行完毕时，它将被剔出流水线并等待数据，CPU则马上执行下条指令，就好比在装配线上发现某件产品不太合格，而被淘汰，等待返工一个道理。这样，可以防止一条指令不能执行而影响了整个流水线的效率。
C．在P6中将指令划分成了更细的阶段，从而使逻辑设计、工序等等更为简化，提高了速度。在486芯片中，一条指令一般被划分为五个标准的部分，奔腾亦是如此。而在P6中，由于采用了近似于RISC的技术，一条指令被划分成了创纪录的十四个阶段。这极大地提高了流水线的速度。
那么，P6的超流水线技术是否将流水线工艺发挥到了极限呢？还远远未到，在P7中也许我们将看到全新的设计。
流水线与生产线的区别：流水线是指一个生产车间在一条流水线机上完成操作流程。而生产线是指工厂的整体生产流程。比如从接单，开始设计到大量生产。这是生产流程。
六、流水线优化
流水线在工业生产中扮演着重要的角色，优化流水线直接关系着产品的质量和生产的效率，因此成为企业不得不关注的话题。
1、优化流水线第一站的作业时间, 及多久放一片板子, 此为满足生产计划量所必须的投入cycle时间。但在实际上, 瓶颈站的作业时间必然大于第一站, 第一站一定不是瓶颈站, 所以第一站不一定会完全依要求的cycle时间去投入, 因为瓶颈站已脱拖慢他的速度, 故管理的角度来看, 要确实要求第一站作业者依规定速度投入。流水线的输送带速度也可反推算出日产量, 下面为输送带速度的公式：
输送带的pitch时间 = 整日的上班时间/日产量*(1+不良率)
输送带的速度 = 记号间隔距离 /输送带的pitch时间
所谓记号间隔距离, 在流水线的皮带上所做的记号间的距离, 希望作业者依记号流经的速度完成作业并放置在皮带线上; 但炼条线并没有做记号, 就以板子的长度当做记号间隔距离。为何要用输送带? 除了运送物品外, 还有半强制作业者依计划完成作业的功能, 但不是一味地加快去试试看, 而应依上述公式去计算求得。
2、观察流水线上哪一站是瓶颈站：
(1)永远忙个不停的站；
(2)老是将板子往后拉的站；
(3)从该站开始, 原本一片接着一片的板子, 中间出现了间隔。
上面三点是目视就可察觉的, 再来就是用秒表量, 作业时间是所有站中最长的。
瓶颈站的作业时间就变成了整条流水线实际产出的cycle时间, 而日产量公式如下:
日产量 = 实整日的上班时间/际cycle时间
故现场干部只要减少其作业时间, 就可明显提升产量, 如将零件拿一些给别站做、使用治工具以节省动作、改善作业域的配置等等。但在解决瓶颈站后, 可能会出现新的瓶颈站, 所以又要对此新的瓶颈站进行改善, 因此持续盯着瓶颈站改善, 整条流水线的效率就会日日提升。
3、观察流水线最后一站收板子的cycle时间, 也就是实际产出的cycle时间, 这站的cycle时间必相等于瓶颈站。从这站可推算出这条流水线线的效率如何, 公式如下:
效率 = 投入cycle时间/实际cycle时间 = 第一站的作业时间/最后一站的作业时间
当然也可用瓶颈站的作业时间来算, 不过观察最后一站总是较简单、实际。
在流水线上的在制品数量就等于:
( 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。
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。其原则如下:
1、移动: 使物料自动到达所要的位置、缩短移动距离、减少需移动物品的重量、移动路径周围避免有东西会妨碍移动、让料盒斜置以缩短绕过边缘的距离等。
2、握取: 料盒里的物料尽可能整齐排放, 不要杂乱堆积、不方便拿取的东西能先预留握取的空间等。
3、前置: 同握取一样, 料盒里的物料尽可整齐排放, 不要杂乱堆积等。
4、组立: 以治工具代替手作业等。
5、使用: 使机械全自动化等。
6、精神作用: 利用机械取代人为判断、减少作业者目光的移动等。
流水线各种配件维修及保养方法：1、机头电机的维修及保养方法：切不可将电机进水，也不能在电机上加柴油及液体有机化合物，因为这样肯能导致电机的绝缘损坏而出现故障。调速头的保养方法同电机。其余查考电工手册的电机保养及维护。
2、链条的维修及保养方法：链条在长期的运转后可能导致原来的润滑油发热挥发，而导致链条在运行过程中不平衡，噪声增大，爬行等。此时可打开机尾的封板，向链条加上黄油或浓一点的润滑油等。
3、流水线机头减速箱的维修及保养方法：第一次使用在三个月左右将减速箱里的机油放净，用柴油或汽油将减速箱里面清洗一下，放净后将新的润滑油加至观察窗的中间即刻。（每一个月要注意润滑是否太少）。以后每年将润滑油换一遍就可以了。润滑油太多可能引发减速箱发热，电机负荷过大导致电机保护开关跳开。润滑油太少可能引发减速箱发热，噪声增大及减速箱绞死而报废。