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第三章 工厂布局设计与管理,本章主要内容,1、工厂布局设计概述：内容，原则，方法 2、工厂布局形式，工厂流动模式 3、产品原则布置设计：流水线形式 4、 生产现场的物流改善 5、常用的平面布置方法 6、服务业企业的平面布置,引例：现有布局是否合理？,裁剪,缝纫,包装,空盒,改善后,引导案例,12600多个零件,36700道工序,3.1 工厂布局设计概述 1.工厂布局的内容和原则,（1）工厂布局的内容 工厂总体平面布置 解决工厂各个组成部分，包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公室等各种作业单位和运输线路设施的相互关系，解决物料流向和流程、厂内外运输的连接。 车间布置 解决工作地、设备、通道、管线之间和相互位置，解决物料搬运的流程及运输方式。,（2）设施布置设计的总原则 整体综合原则(设计时应将设施布置有影响的所有因素都考虑进去，以达到优化的方案) 移动距离最小原则 流动性原则(设施布置应使在制品在生产过程中流动顺畅，消除无谓停滞，力求生产流程连续化) 空间利用原则(生产区域或储存区域的空间安排，都应力求充分有效地利用空间。 ) 柔性原则(应考虑各种因素变化可能带来的布置变更，以便于以后的扩展和调整) 安全原则,（3）工厂总体布置设计的要求 满足生产要求，工艺流程合理； 适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直； 合理用地； 充分注意防火、防爆、防损与防噪； 利用气候等自然条件，减少环境污染。,（4）车间布置设计的要求 确定设备布置的形式； 满足工艺流程要求； 实行定置管理、确保工作环境整洁、安全； 选择适当的建筑形式。,3.2 生产设施布局形式,可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类，再来细分布置形式。 生产设施的三种基本的布置形式： 固定式布置 产品原则布置 工艺原则布置 成组原则,服务设施的三种基本的布置形式： 零售店布置 办公室布置 仓库布置,1.工厂布局的形式,（1）产品原则布置（流水线布置） 当产品品种少批量大时，应当按照产品的加工工艺过程顺序来配置设备，形成流水生产线或装配线。,图1 产品原则布置示意图,图2 汽车后桥加工生产线,图3 汽车装配生产线,图4 汽车焊接生产线,产品原则布置的基础 标准化及作业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作业，由专门的人力及加工设备来完成。,产品原则布置的优点 产品产出率高，单位产品成本低； 每一产品都按工艺流程布置设备，因此加工件经过的路程最直接、最短，无用的停滞时间也最少； 由于操作人员效率高且所需培训少； 生产管理和采购、库存控制等工作也相对简单。,产品原则布置的缺点 要求较多的设备，而设备的利用率相对较低； 对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差； 线上工作重复单调乏味，缺乏提升机会，可能会导致工人的心理问题或职业伤害； 为了避免停产，设备备用件的库存可能比较大。,（2）工艺布置原则（机群式） 把同类型的设备和人员集中布置在一个地方。,图4 工艺原则布置示意图,图5 钻削加工工段,图6 车削加工工段,产品原则布置与工艺原则布置比较：,（3）固定式布置原则（项目布置） 主要是工程项目和大型产品生产采用的一种布置形式。 它的加工对象位置，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。,图6 固定式布置,固定式布置缺点： 场地空间有限； 不同的工作时期，物料和人员需求不一样，这给生产组织和管理带来较大困难； 物料需求量是动态的。,（4）成组布置原则（混合布置） 成组技术就是识别和利用产品零部件的相似性，将零件分类。一系列相似工艺要求的零件组成零件族。针对一个零件族的设备要求所形成的一系列机器，称作机器组（制造单元）。 成组原则布置可以认为是产品原则布置的缩影，是将工艺原则布置系统转化为接近产品原则布置系统。,成组原则布置的特点 加工时间较短、物流效率较高； 在制品较低、准备时间较短； 具有工艺原则布置的柔性。,图7 板材加工fms,表 不同布置类型的特征,图8 产品变化、产量和布置关系图,产 品 种 类 p,2.工厂流动模式 工厂流动模式：工厂（车间）内部物料和人员流动的方向，反映工厂（车间）的出口和入口的布置以及工厂面积。,图9 基本流动模式,3.3 产品原则布置设计 流水线的设计包括： 技术设计是指工艺路线、工艺规程的制订、专用设备的设计、设备改装设计、专用工具设计、运输传送装置的设计以及信号装置的设计等。 组织设计是指流水线的节拍和生产速度的确定、设备需要量和负荷的计算、工序同期化设计、工人配备、生产对象运输传送方式的设计、流水线平面设计、流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制订等等。,1. 流水线的平面布置设计 （1）流水线平面布置设计原则： 有利于工人操作方便； 在制品运动路线最短； 有利于流水线之间的自然衔接； 有利于生产面积的充分利用。,（2）流水线的布置模式 单列直线形流水线 双列直线形流水线,图10 流水线单列和双列直线布置示意图,图11 单列直线流水线布置,柔性生产布置,原工作方式,不好：操作者被分开，没有机会进行交流,好：操作者可交流，或增减操作人员，经过训练的人几乎可自动平衡不同的生产速度。,柔性装配线,u型生产线或工作单元,原工作方式,柔性装配线,不好：操作者被围起来，没有机会与增加的操作者一起工作以增加产量。,好：操作者可互相帮助，可与增加的操作者一起工作以提高产量。,u型生产线或工作单元,原工作方式,柔性装配线,不好：直线型很难平衡,好：u型生产线的一个特点就是操作者容易进入，这里4个操作者可减为3个。,锻压机,机 1,机 2,机 3,机 4,存储箱,焊接,(a)原布局,油漆,paddy hopkirk 汽车配件厂轴承生产线,产品导向的布局,生产线,装配线,锻压机,机 1,机 2,机 3,机 4,存储箱,焊接,(a)原布局,油漆,paddy hopkirk 汽车配件厂轴承生产线,产品导向的布局,生产线,装配线,3.4 生产现场物流改善,合理的生产布局能够保证物料顺畅流动，减少无价值的搬运动作，提高现场的管理透明度和生产效率。,无价值的搬运动作有： 搬运 倒退让路 排除路障 堆码、清点、整理、寻找 停顿与返回,（1）有弹性的生产线布置,2,3,4,5,input,output,1,6,2,3,4,5,input,output,1,6,需求1000件/天时 3人作业,需求600件/天时 2人作业,考虑弹性生产线布置时追求的目标： （1）及时发现浪费 （2）灵活调整生产量 （3）考虑相关部门的浪费,品质方面 优先使用不会产生次品， 或者有异常时能自动停止 的设备，并设置质控环节,产量方面 使用弹性高、 易增减产量的设备， 优先采用单线流动小型设备,成本方面 按照产距时间配置人员， 非定员制生产， 使用最少空间生产,（2）流线生产的布置要点,保证标准作业,避免物流浪费,考虑信息流动,少人化生产,确保全数检查,便于设备维护,确保作业安全,整体布置协调,标准 作业,保证标准作业 避免：制造过多的浪费 步行距离的浪费 手动作业的浪费, 作业顺序一致化 逆时针方向操作 进行适当的作业组合 明确作业循环时间 明确在制品数量,.,物流 顺畅, 一头一尾存货， 中间均衡快速流动 考虑线与线之间的 库存放置、搬运方法 和搬运路径 前后生产线尽量靠拢,.,避免物流浪费 先进先出，快速流动,物流,物留,顺畅流动 没有停滞,中间停滞 隐藏问题,信息 流畅,考虑信息流动 生产指示明确 便于信息传递, 后补式/前后式生产指示 生产实绩显现化 便于批量区分 警示灯及线体控制,.,少人 化, u形布置方式 逆时针摆放 设备间无阻隔 人与设备分工： 人装料、卸料 设备加工 启动按钮安装方式适当,.,少人化生产 人多人少都能生产,现场目标及推移管理,质量 保证,确保全数检查 防止不良发生 杜绝不良流出, 作业人员自主检查 避免生产与检查相分离 设备防错功能 良好的照明 现场5s,.,便于 维护, 足够的维护空间 优先保证常维护点空间 不常动部分移开维护,.,便于设备维护 先进先出，快速流动,作业记录管理要点, 严格按时间和频度要求进行质量检查及记录 严格执行质量首检并记录，必要时保留实物 自检和互检均要签名确认 尽可能记录具体数字 上级或质检人员进行互检时要确认作业者的测量技能,例,电流,正常 合格 ok ,一级维护标示,安全 性,确保作业安全 消除：安全隐患 违背安全规程的作业, 加工点远离双手可达区域 作业时容易步行 去除踏台、突出物 启动按钮的保护盖、距离、位置 防止误启动 蒸气、油污、粉屑防护 现场照明、换气、温湿度,.,整体 协调, 整体物流 动力供应 线间仓库间搬运 预备扩充空间,.,整体布置协调 整体效率最高,（3）一笔画的工厂布置,工厂整体布置 一笔画,从提高整体效率的目的出发，将前后关联的生产线集中布置。,整体上呈一笔画布置,将长屋型改为大通铺式,采用u字型生产线,由水平布置改为垂直布置,step1,step2,step3,step4,工厂整体布置 一笔画,step1 由水平布置改为垂直布置,a,b,c,a,b,c,a,b,c,a,b,c,a,b,c,a,a,a,a,a,b,b,c,c,c,水平布置 （离岛式、鸟笼式 “粗流而慢”）,垂直布置 （“细流而快”， 满足多样少量）,step2 采用u字型生产线,14,13,12,11,10,7,1,2,3,4,8,5,6,9,材料,成品,（1）以u字型，依逆时针方向按工艺流程排列生产。 （2）入口和出口由同一作业者负责，能够以产距时间按标准数量进行生产及管理，也便于补充生产。 （3）便于作业者相互协作，异常时能停线，及时暴露问题并改善之。 （4）步行最短，可单件流动，人员可增可减。,step3 将长屋型改为大通铺式,大 通 铺 式 布 置,大通铺式 布置,（1）减少各生产线的在制品数量，以减少堆积空间。 （2）物料供应采用逐组逐套的方式，避免物料过多造成空间狭小、作业者行动不便。,大通铺式布置能有效利用空间，便于线与线之间相互协作，根据各生产线产距时间调整作业分配和人员安排，达到少人化目的。 同时，大通铺式布置容易暴露整体上的问题，促进问题解决，从而提高整体效率。,step4 整体上呈一笔画布置,一 笔 画 布 置,（1）易被差遣原则,手工化,动力化,机械化,自动化,高速度 高产量 多功能 泛用化,大型化 固定化 高价化,智能化,人使用设备,设备帮助人,人辅助设备,人管理设备,人适应设备,弹性化 灵活化,多样少量 短交货期 低成本,设备配合人,小型化,流动化,有弹性,变换快,设备发展史,附：流线化设备调整原则,小型化,流动化,有弹性,变换快,质量稳定,运转稳定,高速度,高产量,稳定,速度适中,设备随需求增减组合 人员物料顺畅流动,通过局部切换 适应不同加工对象 适应不同加工要求,只需更换模具刀具等 可满足各种不同产品 快速切换节省时间 实现多样少量混流生产,（2）实用原则,买基本功能设备,买专用设备,不买有功能浪费的设备 附加功能可根据实际需要逐步附加,满足适当的需求即可 不买泛用化设备,小批量生产 细流而快,理想的设备能确保整个生产工序环环相扣，整个生产线畅通无阻，无中间停滞和多余在制品。,（3）流动原则,不,落地 生根,不,寄人 篱下,不,离群 索居,管线不象长青藤,设备要象快餐车,出口入口要一致,管路线路既要避免硬得无弹性， 也需要整理免得象长青藤。,带轮设备机动性高， 可将大设备单元化，便于拆装和移动。,管路线路整理,（4）能屈能伸原则,推陈出新,产品创新 技术创新 管理创新,产品具有生命周期，产品创新是事关企业发展的大事。 为适时推出新产品，缩短生产准备时间、缩短生产周期至关重要。采用弹性、可转用设备十分必要。,能屈能伸 原则,拒绝“武士道”精神,“包子换馅”,泛用机专用化,设备设计（购置）时须考虑市场和产品的变化，避免产品“死”而设备“徇情”现象。,设备的基本结构一样，通过换模来满足不同产品的生产需要。,将具备基本功能的泛用设备配上专用模具、刀具等达到专用目的。,（5）弹性原则,基本功能 设备,功能 扩充,功能 分区,随时 开张,能力 扩充,更换界面卡 基板或机构,总装区、分装线 零件区、成品区,准备时间最短化 随开随用随关随停,预留扩能空间 局部变换即可,（6）窄面原则,i,o,i,o,前工序出口 即为 后工序入口,避免搬运及走动浪费，一般其外径（长宽）不超过作业者肩宽加50cm。,操作者作业时占用的地方要尽量小，不但可以减少操作时走动的浪费，而且可以缩短作业循环时间。,作业面的 高度和深度,作业动作要幅度小动作快，要避免有肩膀前后晃动、手肘上下晃动等大幅度动作。 要使作业者能尽量靠近作业点，站立时的工作高度以肚脐高度为准，深度以双手能触及到的范围为准。,1,2,1,2,横长纵短 横短纵长,横短纵长的设备联结之后作业点很集中，可减少走动浪费，缩短周期时间，增加生产能力，减少作业人员。,减少 无价值走动,作业路径应避免直线式、采用逆时针回转方式，使作业者边走边做；工件传送采用滑槽或滚轮式，启动按钮能边走边触摸，这样就能减少没有附加价值的空手走动动作。,3,3,不做切削空气动作,不做木偶动作,不做立定动作,按下启动按钮即能加工，减少空转动作，如车床切削、冲床冲压。,木偶动作： 前一个动作结束， 后一个动作才开始。 非木偶动作： 前一个动作进行中， 后一个动作即开始。,机器人也是“人”，务求多能化，所以脚要能移动，不能固步自封。,三不 原则,（7）三不原则,（8）成长带原则,传统输送带作业,传统输送带的4种浪费： 取放动作浪费 在制品取放至少浪费25秒时间。 等待浪费 前后工序作业节奏不同造成作业等待。 在制品过多浪费 工序间缓冲库存隐藏了等待问题。 空间浪费 缓冲库存的存放设施、存放空间浪费。,成长型输送带作业,划分节距线一般为8090cm，用来确认进度。,边送边做 在输送带上完成装配工作，消除搬运浪费。,依产距时间 设定速度 产距时间缩短时，增加工作站、工作人员和提高输送带速度。,设立“接棒区” 流入“接棒区”的制品由下工序协助完成。,设立停线按钮 事故发生时停线，以相互协作、排除异常。,附：流线化生产改善实例,改善前,入料,出料,生产线长：10.5m 作业人员：6人 生产能力：900件/日,例1,10.5m,某厂电路板插件线提高生产效率实例,（1）去掉输送带， 以塑料托盘支撑印刷电路板，在工作桌面上手推传送； （2）区分标准作业和非标准作业， 标准作业由在线作业者承担， 变异大、难预期的非标准作业由线外“水蜘蛛”承担； （3）改变物料盒及其摆放位置： 采用斜槽式供料盒， 全部摆放在作业者正前方，由“水蜘蛛”负责补充物料。 水蜘蛛是把供应方和需求方灵活地连接起来的机动成员。,改善着眼点,1人供料,3m,斜槽式供料盒,改善后,改善成果,改善前,例2,某铸造厂缩短交货期实例,a 初检,b 修整,d 组装,c 钻孔,铸件,改善着眼点,（1）以流线化生产思想为指导， 根据目标和现状分析，考虑线平衡，建立4条生产线； （2）将工序及其设备按顺序集中摆放， 采用单件流动方式，减少在制品数量； （3）放弃一人一工序的单能工配置方式， 采用多能工配置方式， 以产距时间为基础决定人员配置。,改善后,a,b,d,c,铸件,b,d,a,b,b,c,休息角,改善成果,改善前,例3,某机械厂空间减半实例,a 零件 检验,d 装把手,c 组装,待出货,品 管 室,e 修 整,f 装箱,b 零件加工,办公室,办 公 室,改善后,a 零件检验,c 组装,待出货区,e,b 零件加工,办 公 室,d,d,f,装箱,e,f,修整,休息角,培训室,3.5 常用的平面布置方法 1、从-至（from-to)表是一种常用的生产和服务设施布置方法。 其基本步骤如下： 选择典型零件，制定典型零件的工艺路线，确定所用机床设备 制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离 确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本 用实验法确定最满意的布置方案。,例 一金属加工车间有6台设备，已知其生产的零件品种及加工路线，并据此给出如表63所示的零件在设备之间的每月移动次数，表64给出了单位距离运输成本。请用这些数据确定该车间的最佳布置方案。,从至（from-to）表法的另一种应用是扩展成物料运量图法。物料运量图法是按照生产过程中物料的流向及生产单位之间运输量布置企业的车间及各种设施的相对位置，其步骤为： (1)根据原材料、在制品在生产过程中的流向，初步布置各个生产车间和生产服务单位的相对位置，绘出初步物流图。 (2)统计车间之间的物料流量，制定物料运量表，见表67。 (3)按运量大小进行初试布置，将车间之间运输量大的部门安排在相邻位置，并考虑其他因素进行政进和调整。,2、作业相关图法,作业相关图法是由穆德提出的，它是根据企业各部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置。首先将关系密切程度划分为a、e、i、o、u、x六个等级，然后，列出导致不同程度关系的原因。使用这两种资料，将待布置的部门一一确定出相互关系，根据相互关系重要程度，按重要等级高的部门相邻布置的原则，安排出最合理的布置方案。,例题：一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店共分成6个部门，计划布置在一个23的区域内。已知这6个部门的作业关系密切程度，如下页图所示。请根据图作出合理布置。,解：第一步，列出关系密切程度（只考虑a和x）： a：1 2 1 3 2 6 3 5 4 6 5 6 x：1 4 3 6 3 4,解：第一步，列出关系密切程度（只考虑a和x）： a：1 2 1 3 2 6 3 5 4 6 5 6 x：1 4 3 6 3 4,第三步，考虑其它“a”关系部门，如能加在主联系簇上就尽量加上去，否则画出分离的子联系簇。本例中，所有的部门都能加到主联系簇上去，如图2所示。,第二步，根据列表编制主联系簇，如图1所示。原则是，从关系“a”出现最多的部门开始，如本例的部门6出现3次，首先确定部门6，然后将与部门6的关系密切程度为a的一一联系在一起。如图1。,第四步，画出“x”关系联系图，如图3所示。,图4 最后结果,第五步，根据联系蔟图和可供使用的区域，用实验法安置所有部门，如图4所示。,例：库房布置,例子 假设有一个家电用品仓库，共有m个货区，分别存储7种家电。仓库有一个出入口，进出仓库的货物都要经过该口（如图412所示）。假设该仓库每种物品每周的存取次数如表41所示，应该如何布置不同物品的货区，使总搬运量最小？,货区,通道,表41：家电用品仓库的存储信息,图412：仓库平面示意图,通道,货区,图413：布置好的仓库平面示意图,规模小，劳动密集型为主，设备较少 以工艺型居多，产品原则型较少。,3.6 服务业企业的平面布置,（美）斯蒂芬.罗宾斯 管理学第四版 人大出版,典型的流程,example 普通医院与牙科医院,（美）斯蒂芬.罗宾斯 管理学第四版 人大出版,典型的流程,example 普通医院与牙科医院,挂号,内科,外科,牙科,中医,眼科,儿科,化验,注射,划价,收费,西药,中药,观察,手术,病号2,开车撞了,（美）斯蒂芬.罗宾斯 管理学第四版 人大出版,典型的流程,example 普通医院与牙科医院,挂号,内科,外科,牙科,中医,眼科,儿科,化验,注射,划价,收费,西药,中药,观察,手术,病号3,老人,（美）斯蒂芬.罗宾斯 管理学第四版 人大出版,典型的流程,example 普通医院与牙科医院,病号2,开车撞了,病号3,老人,挂号,内科,外科,牙科,中医,眼科,儿科,化验,注射,划价,收费,西药,中药,观察,手术,（美）斯蒂芬.罗宾斯 管理学第四版 人大出版,典型的流程,example 普通医院与牙科医院,病人1,病人1,病人1,挂号,划价,收费,治疗,（美）斯蒂芬.罗宾斯 管理学第四版 人大出版,挂号,划价,收费,治疗,诊断,典型的流程,牙科医院,普通医院,作业顺序,服务的提供,顺序相同,顺序不同,单一性,多样性,医务人员设施的安排,按就诊顺序安排,按科室安排,超市的布置,店堂的布局,办公室的设施布置,1、办公室与制造系统的区别,组织结构、各部门的配置方式、部门之间的相互联系和相对位置的要求对办公室布置有重要的影响作用。同时，有些制造业使用的方法也适用于办公室布置。如按工作流程和能力平衡的要求划分工