工厂布置教学课件PPT.ppt

第五章 工厂布置 工厂布置是对构成工厂的各个单位、 各种设施与设备、以及厂内运输路线等进 行合理的配置，使工厂成为一个有机的系 统。 基本目的是制定一个生产系统，使之 能以最经济的方式生产出满足市场需求的 产品。 工厂布置的目标 工厂布置的目标，是把工厂所有的物质设 施安排成一个最佳的“生产运营方式”或生产 运营体系，实现工作地、设备、物料和工 人的最佳结合，从而以最经济的方式满足 生产运营要求，提高企业和经济效益。 第一节 工厂布置决策 一、影响企业生产单位构成的因素 产品的结构与工艺特点 企业的专业化与协作化水平 生产单位的专业化原则 企业的生产规模 企业的技术水平（装备如数控设备、加 工中心等可以简化生产单位） 二、生产单位的划分 基本生产单位。直接从事产品生产过程的车间（加工 车间、装配车间等） 辅助生产单位。为基本生产过程提供辅助产品或劳务 的单位（机修、工具、动力等车间） 生产服务单位。为基本生产、辅助生产服务的单位（ 运输的车库、原料与成品仓库、实验室、计量室等） 技术准备部门。包括设计室、工艺室、试制车间等 （一） 企业生产单位配置中存在的问题 1、小而全 2、大而全 3、不按企业功能设置生产单位 （二）企业规模的两大趋势 1、生产的集中化和专业化。生产要 素越来越多地向大型专业化企业集中； 2、生产的分散化。生产要素向与大 型骨干企业协作配套的小型和微型企业 扩散。 三、生产与服务设施布置的影响因素 企业的生产类型和生产规模 企业产品的品种、结构、数量及质量要求 厂区的地形地貌和地质条件 企业生产单位的构成数量和规模 企业外部环境条件：运输、基础设施等 厂区施工条件 企业远景发展 安全及环保条件 改建或扩建时应考虑与原布置的协调关系 等 四、工厂总平面布置 工厂布置是指对工厂的各个组成 部分进行合理的安排。工厂布置包括平 面布置、立面布置和运输通道等的设计 。而平面布置是工厂布置的主要内容， 它包括工厂平面布置和车间平面布置。 （一）工厂总平面布置的目的和原则 1、目的： 在于保证企业获得较高的生产率和最好的经济效果， 保证职工的安全健康和良好工作环境，实现文明生产 。 2、原则： （1)、最短路经原则（减少运输与服务成本） (2)、最有效的面积利用 (3)、最良好的工作和生活环境（生活区、生产区 、办公区合理划分，有利于管理、环保与安全） (4)、关联原则（关系紧密的单位紧靠一起） (5)、协调原则（内部与外部协调） (6)、弹性原则（考虑未来发展，留有余地 注意事项 工厂总平面布置时， 一般先安排主要生产车间和某些由特殊要求决 定其位置的作业。如消防通道、易燃易爆品仓 库等。 其次，确定主要过道的位置。主要过道的两端 尽可能与厂外电的公路相连接，中间与各车间 的大门相连接；车行道、人行道应平坦、畅通 、有足够的宽度和照明设施；道路交叉处应有 信号装置。 最后，根据各组成部分的相关程度，确定其它 辅助部门、服务部门和次要过道的位置。利用 模型进行布置，便于修改，也便于形成几个不 同的布置方案，有利于进行比较。 (二) 工厂布置依据 1.厂区的地形、地质、面积和气候条件； 2.厂区所在地的交通运输条件，厂内外货运量和 运输方式； 3.工厂的生产类型、生产能力、产品结构和工艺 特点； 4.工厂各组成部分及其所需面积； 5.原材料、辅助材料、燃料、半成品、成品等存 储情况； 6.人员配备和生产服务情况； 7.特殊作业的情况； 8.防火、安全和环境保护的要求。 (三)、要求： 原材料、半成品和成品的运输尽可能符合工 艺流向，运输线路尽可能短，并避免交叉往返 运输。 协作单位尽量靠近布置。 充分利用现有运输条件。 合理划分厂区，把同类性质的车间、建筑物 布置在一个区域内，在满足生产需求及防火卫 生要求的条件下，平面布置尽可能紧凑，减少 工厂的占地面积。 符合安全生产与环境保护要求，并注意美化 与绿化。 为改建和扩建留有余地。 (四)厂区平面布置的程序 （1）基础资料：地质资料、外部环境、运输条件等； （2）生产单位的配置情况； （3）生产系统图：企业生产系统的各组成部分之 间生产联系和物料流向图。 （1）最短的运输路线； （2）最大的灵活性； （3）最有效地利用面积； （4）最良好的工作环境； （5）最合理的发展余地。 1、确定目标 2、收集资料 3、确定各组成部分所占面积 4、确定各生产单位之间的相互关系 5、制定初步平面布置方案 6、方案评价 7、方案的实施 五、工厂总平面布置的方法 （一）物料运量图法（定量计算） 物料运量图表法 根据各单位的物料运输数量来确定这些 单位的相互位置的一种方法。 统计车间物料流量，绘制物料运量表。 优先安排运量最大的车间，然后将与它 流量最大的靠近布置，以此类推。 最后，考虑其它因素进行改正和调整。 至 从 010203040506合计计 01622414 0264313 03664420 0462412 0511 06347 合计计0151613111267 表3物料运量表 运量相关图 04 05 06 01 02 03 2个单位的运量 1个单位的运量 2 3 4 1 6 5 生产单位平面布置 （二）作业相关图法 根据关系密切的原因确定出各单位密切程度 关系密切原因 关系密切程度分类表 代号关系密切原因 1使用共同的原始记录 2共用人员 3共用场地 4人员接触频繁 5文件交换频 繁 6工作流程连续 7做类似的工作 8共用设备 9其它 代号 密切程度 a绝对重要 e特别重要 i重要 o一般 u不重要 x不予考虑 例一快餐店欲布置其生产和服务设施。该 快餐店共分6个部分，计划布置在23(两行 三列)的区域内。 a a x u o e x o a a u i a a x 部门1 部门2 部门3 部门4 部门5 部门6 1、列出关系密切程度（a、 x） a：1-2，1-3，2-6， 3-5，4-6，5-6。 x：1-4，3-6，3-4。 2、编制主联系簇（如图1） 3、考虑其它有a联系的部门 62 5 4 图1 4、画出x关系图（如图3） 5、安置各部门（如图4） 1 6 3 4 图3 45 3 621 图4 62 5 4 3 1 图2 第二节 车间布置 车间平面布置就是正确确定车间各 组成部分的相互位置及车间基本生产部分 的设备的相互位置。车间平面布置是否合 理，关系到车间面积的合理利用、安全生 产、车间内部运输是否合理以及生产周期 的长短。最后反映在车间甚至企业的经济 效益上。 车间布置是在工厂总平面布置的基 础上进行的。在设计车间的平面布置之前 ，必须根据工厂和车间的生产大纲、加工 或装配的工艺规程确定工艺路线及机床设 备、起重运输设备的种类和数量。 一般工业企业的生产车间设施组成： 生产设备； 附属设备（空调等）； 车间过道； 原料、产品的临时存储点； 车间管理部门； 车间服务部门，如更衣、休息室。 车间布置主要是设备布置。 一、车间设备布置的原则与要求 1) 按生产流向和工艺顺序布置设备，并注意运输方便。 尽量使加工对象在生产过程中成直线流动，流程最短，将倒流 减少到最小限度。加工大型零件的设备应集中布置在有相应载 重量的桥式起重机的车间中，加工大型零件及长料的设备应布 置的靠近车间入口处，以方便运输。 2) 确保生产安全，工作环境良好，并考虑到操作方便。 在保证安全和设备维修空间的同时，要尽可能创造良好的的工 作环境，使采光、照明、通风、取暖、防暑、防尘、防噪音。 卫生等条件良好；工具、工位器具等放在合适的位置，便于工 人完成作业。 3) 合理利用车间生产面积。 各车间内布置的生产线、或设备的面积应相等，避免剩留不便 利用的面积；合理确定机床、墙壁、柱子、通道之间的距离。 4) 有利于维护机床精度。 对于精密设备，应布置在受振动、粉尘、电磁场影响最小的地 点，保证其正常使用和减少磨损。 车间设备布置的要求 按照工艺流程顺序，把相关的设备安排在一起，保证工艺的 连续性，同时使物料运输路径最短。 注意运输方便性，力求物料自流。 为设备的操作、安装、维修创造条件，设备周围应留有一定 的操作空间（行业标准）。 注意劳动卫生条件。 注意利用厂房的结构，节约场地。 考虑设备生产工艺的特殊要求（如采光、温度）等。 二、车间设备布置的基本方式 1、按机床类型布置车间设备方式。 它是把同类设备布置在一起，形成同类机床组成的 设备组，分区进行布置。这种方式适用于工艺专业 化车间，及车间内工艺专业化工段或设备组的设备 布置。 2、按工艺顺序布置车间设备方式。 它是按生产对象的加工顺序来排列各种设备，形成 一定的生产线、流水线和自动线。这种方式适用于 对象专业化车间或工段。 车间设备的排列有纵向 排列、横向排列、斜向排列和不规则排列方式。 三、车间设备布置方法 车间平面布置包括正确确定车间内各个组成部分的相互 位置及车间设备的位置。其方法有设备布置草图、模板 或模型布置、从至表试验法和线性规划方法，以及计算 机辅助布置 1) 设备布置草图 是按设备特点和车间设备布置原则，合理 确定设备位置，按比例把设备、工作台、工具箱等表示 在车间平面图上，并用符号表示机床类型。 2) 模板或模型布置 是用厚纸板、塑料布等仿照设备外型 制成模板或用塑料、木料等做成外形同设备相同的模型 ，在车间平面图上或厂房建筑模型内进行排列，反复比 较，求得最适当的设备布置方案。 3) 从至表试验法是一种比较科学的求物料总运量最小的布 置方案的方法。比较适合于多品种、小批量生产的情况 。 4）计算机辅助布置 从至表试验法 基本步骤： （1）选择典型零件，制定典型工艺路线，确定机 床设备 （2）制定初始方案，统计设备间移动距离 （3）确定零件在设备间的移动次数和单位运量成 本 （4）用实验法确定最满意的方案 例：一金属加工车间有六台设备，已知其加 工的零件品种及加工路线，零件在设备间移动 次数和单位移动成本如表所示。请确定最佳布 置方案。 锯锯床冲床插床 磨床钻钻床车车床 0.15 0.15 0.16 0.15 0.15插床 0.15 0.17 0.16 0.20 0.15车床 0.18 0.15 0.15 0.15 0.16钻床 0.15 0.15 0.15 0.15 0.16冲床 0.18 0.16 0.15 0.15 0.15磨床 0.15 0.15 0.16 0.15 0.16锯床 锯床 磨床 冲床 钻床 车床 插床 单位距离运输成本 42 95 83 114 390插床 126 71 100 315 50车床 16 421 62 41 68钻床 400 114 95 16 20冲床 216 52 190 61 10磨床 217 418 61 42 180锯床 锯床 磨床 冲床 钻床 车床 插床 设备间月平均移动次数 6.3 14.3 13.3 17.1 58.5插床 18.9 12.1 16.0 63.0 7.5车床 2.9 63.3 9.3 6.2 10.9钻床 60.0 17.1 14.3 2.4 3.2冲床 38.9 8.3 28.5 9.2 1.5磨床 32.6 62.7 9.8 6.3 28.8锯床 锯床 磨床 冲床 钻床 车床 插床 单位距离每月运输成本 插床 66.0车床 69.2 28.0钻床 23.6 18.4 16.5冲床 25.4 91.7 21.3 15.8磨床 71.5 122.7 12.7 25.2 35.1锯床 锯床 磨床 冲床 钻床 车床 插床 单位距离每月总运输成本 计算机辅助车间平面设计计算机辅助车间平面设计 一一、车间平面设计应考虑的问题车间平面设计应考虑的问题 设备间物资运输成本 设备间物资运输成本 车间的面积、空间的大小、 车间的面积、空间的大小、形状等形状等 车间所处的地理位置 车间所处的地理位置 设备的特殊位置要求 设备的特殊位置要求 工艺流程的要求 工艺流程的要求 其他方面的要求（如两设备间距离的大 其他方面的要求（如两设备间距离的大 小对产品质量的影响）小对产品质量的影响） 二二、运输成本运输成本（指同一车间内不同设备间的运输成本指同一车间内不同设备间的运输成本） 假设：假设： 车间内有车间内有 n n 台设备台设备 每单位时间从设备每单位时间从设备 i i 到设备到设备 j j 的运输次数的运输次数 表示为表示为 v vij ij ，矩阵表示为，矩阵表示为 v v 设备设备 i i 到设备到设备 j j 的单位距离运输成本表示为的单位距离运输成本表示为 u uij ij ，矩阵表示为，矩阵表示为 u u 设备设备 i i 到设备到设备 j j 的距离表示为的距离表示为 l l ij ij , , 矩阵表示为矩阵表示为 u u y y ij ij 表示从设备运输到设备的一次成本，表示从设备运输到设备的一次成本， 则 则 y y ij ij u u ij ij l l ij ij 车间内的运输总成本函数： 车间内的运输总成本函数： y y ij ij v v ij ij i=1 j=1i=1 j=1 三三、设计初始布置方案设计初始布置方案 主要是利用计算机设计出一个初始的可 主要是利用计算机设计出一个初始的可 行方案行方案 注意：必须将所有的约束条件进行综合 注意：必须将所有的约束条件进行综合 的考虑，否则可能全盘否定，初始方案选的考虑，否则可能全盘否定，初始方案选 择得当，则能有利于加快优化进程，提高择得当，则能有利于加快优化进程，提高 效率效率 y n 输入：运量矩阵；运输成本矩阵；初始方案；约束条件 计算距离矩阵 计算运输成本 输出初始布置与总成本 分析设备位置，调换位置使成本降低 总运输成本能否再低 stop 使可变化的设备 改变位置 重新调整距离矩阵 输出新的位置，计算 总成本、成本降低值 第三节 装配线平衡 流水生产简介 现代流水生产起源于1914年1920年的福特制 。 福特制的主要内容： 1、在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成 本。因而实施产品、零件的标准化、设备和工具的 专用化以及工作场所的专业化。 2、“单一产品原则” 3、创造了流水线的生产方法，建立了传送带式 的流水生产线。 流水线：是指劳动对象按照一定的工艺路线,顺序的通过各个工作 地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重 复的生产过程。 流水生产是把高度的对象专业化生产和劳动对象的平行移 动方式有机结合起来的一种先进的生产组织形式。 它具有以下特征：它具有以下特征： 1 .1 .工作地的专业化程度高工作地的专业化程度高 2 .2 .具有明显的节奏性具有明显的节奏性 3 .3 .各工序的生产能力平衡或成比例各工序的生产能力平衡或成比例 4 .4 .工艺过程封闭、单向工艺过程封闭、单向 5 .5 .具有高度的连续性具有高度的连续性 装配线平衡（工序同期化）：工序同期化是指 通过各种可能的技术、组织措施来调整各工作 地的单件作业时间，使它们等于流水线的节拍 或者与流水线节拍成倍比关系。 在给定流水线节拍后，求出装配线所需工序的 工作地数量和用工人数最少的方案。 装配线平衡的目的： 1、提高资源利用率 2、提高生产过程的连续性和节奏性 3 、减少时间损失 一、流水线节拍 流水线上连续出产两件相同制品的时间间隔。 节拍是一种重要的期量标准，它决定了流水线的生产能力、 生产速度和效率。 确定节拍的依据是计划期的产量和有效工作时间。 即： r=t效/q 式中: r节拍 (分/件) t效计划期有效工作时间 (分) q 计划期制品产量(件).除计划中规定的任务外 ,还包括不可避免的废品 计划期有效工作时间=计划期制度工作时间时间利用 系数 f=f制k k=0.90.96 计划期制度工作时间=全年制度工作日数班次每班 工作时间 节奏：如果r很小，且加工制品的体积小重量轻，不 适于按件传递，则可以按批传递。顺序出产相邻两批 同样制品之间的时间间隔就称为节奏。 即：rg=rn 其中 rg: 节奏 n: 批量 例某制品流水线计划年销售量为20000件， 另需生产备件1000件，废品率2%，两班制工作， 每班8小时，时间有效利用系数95%，求流水线的 节拍。 解 t效 = 254 2 8 6095% = 231648 分钟 q = (20000+1000) / (12%) = 21429 件 r = t效 / q = 231648 / 21429 = 11(分/件）