《工厂企业物流分析》PPT课件.ppt

1,第四章 工厂企业物流分析,2,概述,工厂企业的生产过程是把原材料等生产要素变成有形财富或产品的过程。在转变过程中，原材料经过运输、储存、加工、装配形成产品，产品又经过储存、运输，最终到达用户手中，形成伴随企业生产过程的物流活动生产物流。 对制造企业，可以说 “工艺是龙头，物流是支柱。” 生产物流负担运输、储存、物料搬运等任务。物流系统是生产制造各环节组成的有机整体的纽带，又是生产过程维持延续的基础。 据调查，工序间物流活动时间占去了产品生产过程总时间的90%95%。只要能使物流优化，压缩这段时间，就可以缩短生产周期，提高生产效率。,3,对于企业内部的物流，优化的途径主要通过合理的平面布置，优化物流路径及合理配置装卸、运输机械，提高物流质量以及改善生产节奏，尽可能降低库存，加快物流速度来实现。 工业企业总体布置和各种生产设施、辅助设施的合理配置是企业物流合理化的前提。优良的平面布置可以使物料搬运费用至少减少10%30%。通过全系统的物流强度计算和物流系统定量分析，优化企业总体布置，合理配置各种生产设施、辅助设施，避免或减少物流迂回、交叉以及无效的往复运输、倒运，避免物流输送过程混乱、线路过长等，达到物流短捷、顺畅。 因此，围绕生产物流优化为中心思想进行设计，有利于物流顺畅，生产高效的目标。,4,物流分析的原则与基础,物流分析是设施布置的关键也是前提。通过物流分析可以使设施布置合理化。物流分析考虑到产品从原材料到成品通过企业或工厂的路径，并做到两个最小和两个避免，即物流分析中判断正误或合理的两个基本原则： 两个最小原则： 经过距离最小和物流成本最小。 两个避免原则： 避免迂回和避免十字交叉。 不管是生产系统还是服务系统，它们的规划分析都必须有基本的信息和数据。 规划设计人员、小组或团队要作大量的调查研究，要进行有效的物流分析，必须了解企业分散在不同部门，如营销部门、产品开发设计部门、制造部门、工艺部门等之中的各种产品、产量、工艺、路线等信息。,5,在形成一个新的设施规划前，下面这5个问题是必须要考虑清楚的： 1) 生产什么产品？ 2) 产品如何生产？ 3) 什么时候生产？ 4) 每种产品生产多少？ 5) 生产该产品的周期是多长？ 这5个问题分别由纲领设计、产品设计、工艺过程设计来回答，并提供有关资料。,6,第一节 纲领设计,7,1.生产纲领的内容 指在规定时间内（如一年）制造的主要产品的品种、规格及数量。 生产纲领决定着企业的专业方向、生产性质、规模等级、工厂组成和工艺技术要求。 2.生产纲领的划分 按范围划分： 全厂纲领 指全厂生产的产品及产量，用于全厂的规划设计 车间纲领 厂内某一车间的产品品种及数量，用于车间的规划设计,一、生产纲领的内容及类型,8,按类型划分： 精确纲领 精确规定产品品种和数量，而且这些产品有完整资料的生产纲领，适用于大批量生产。 折合纲领 指没有包括全部产品而只包括部分产品，其他产品都折合成代表产品，适用于多品种、中批量生产。其中代表产品与被代表产品结构基本一致，只是规格重量有差别的同类产品，代表产品应该是同类产品中数量最多的产品，若数量相同则一般选中等规格重量的产品。选定代表产品后，将被代表产品的数量折合成代表产品的当量数，即 Q=aQx 式中Qx 被代表产品的数量 Q 折合代表产品的当量数 a 折合系数,9,折合系数a一般由三个系数组成，即 a=a1a2a3 a1 重量折合系数， a1= 式中W代表产品的单台重量; Wx被代表产品的单台重量。 a2 成批性折合系数，可由教材表4-4查得。 n/nx一般不小于0.5，不大于10。其它a2值可用插值法求得。 a3为复杂性折合系数。 复杂性是指制造精度和产品结构的复杂程度。 a3一般根据产品的图样、技术要求凭经验确定。 折合生产纲领=代表产品产量+被代表产品折合产量,10,生产纲领表格,11,例 某厂生产轮式装载机共有5种型号规格，其产量及重量见下表。选出代表产品并计算出折合纲领。,12,解：选定年产量最大的ZL50型轮式装载机为代表产品。 其他4种为被代表产品，其折合产量的计算见下表。,折合纲领=代表产品产量+被代表产品折合产量=250+346=596,13,在确定生产纲领时要对生产能力进行分析。 二、生产能力分析 生产能力 指生产性的固定资产在一定时期内所能生产一定种类产品的最大数量。 设计能力 生产能力类型 计划能力 查定能力,14,生产纲领是对设计生产能力作出的规定目标。 设计能力是指一个新的生产系统，根据既定产品和工艺过程的特点和要求建设的厂房、建筑物、生产设备、运输装置等固定资产形成的综合生产能力。 企业在年度计划中规定本年度要达到的实际生产能力称为计划能力。 对于老企业可能由于产品方向有所改变，或者是产品结构重新设计，也可能因为工艺方法有所改进等种种原因，当初的设计能力已完全不能反映实际情况，这时需要对企业的产能作重新核准，称此结果为查定能力。 纲领设计应该在确定产品选型、市场调查和需求预测的基础上，分析经济规模的界限，确定最合理的生产规模。,15,经济规模问题是研究生产规模与生产成本的演变关系。因为，生产成本因产量不同而变化。在一定条件下可以从这种演变关系找出经济规模界限或经济规模区域。,盈亏平衡分析 盈亏平衡分析是通过盈亏平衡点分析项目成本与收益平衡关系的一种方法。盈亏平衡点通常根据正常生产年份的产品产量或销售量、可变成本、固定成本、产品价格和销售税金及附加等数据计算，用生产能力利用率或产量表示。 盈亏平衡点越低，表明项目适应市场变化的能力越大、抗风险能力越强。,16,利润P=R(x)-C(x)=r(x)x-v(x)x-F=0时，两个实根x1、x2即为盈亏平衡点。 x1x2为经济规模区，xmax为获得最大销售利润的产量，即最佳规模点（其值应求导计算）。,线性盈亏分析,C(x)成本函数 R(x)销售收入函数 v单位可变成本 F固定成本总额 C=R即vx+F=Px 时盈亏平衡 x0=F/(P-v) 为盈亏平衡点,非线性盈亏分析,C(x)成本函数 R(x)销售收入函数 r(x)单位产品销售价格函数 V(x)单位产品成本函数 F 固定成本总额,17,确定合理生产规模的一般程序:,1.提出可供选择的各种方案。 2.确定系统的目标，是求最大利润，还是求最低生产成本。 3.建立数学模型，收集有关数据。 4.规定评价标准。 5.通过计算分析比较，确定优劣先后顺序。 6.选定方案确定生产规模。 在确定最适宜生产规模的同时，还应研究这种生产规模的可行性。,18,生产纲领与生产类型,正确划分企业的生产类型对选择合理的生产组织形式、生产方式、管理方式，都有重要意义。通常情况下，工业企业生产的产品越少，品种的相似性越大，产品的产量越大，则生产的专业化程度越高，生产过程的机械化、自动化水平也越高。因此，按生产的成批性划分生产类型，是制造工业的工厂设计必须涉及的问题。而生产类型的划分既然取决于企业的产品品种、数量，也就取决于企业的生产纲领。 按生产的成批性划分，有三种基本类型: (1) 大量生产 如汽车、轴承 (2) 成批生产 如机床、电机 (3) 单件生产 如重型机械、发电设备,19,生产类型及其特点,20,生产类型与品种、产量、生产系统的关系,21,三、设备数量的计算 设备的型号规格和数量是决定设施空间和布置的基本依据。 一个生产系统的设备包括生产设备、辅助生产设备、起 重运输设备等。设备数量的计算方法因产品的类型、工艺方 法、生产性质的不同而不同。 非流水线生产机床数量公式为： Mj = Mj 生产周期内所需要型号j的机床数； Pij 产品i在机床j上的生产率，以生产周期内的产量即生产纲领表示； Tij 产品i在机床j上的生产时间（劳动量），以小时/件计； Cij 生产周期内产品i在机床j上可得到的小时数。,22,例,故需3台机床，为了备用可采用4台。,23,四、人员数量的计算 人员数量的计算因操作性质的不同而不同。一般，机床 操作工人的总数可根据不同工种的机械加工劳动量计算。 机床加工劳动量计算公式为： P = P 机床工人总数； Ti 工种i在生产周期内的加工总台时； F 每个工人在生产周期内的工作小时数； K 平均多机床管理系数。成批、大批生产，K=1.11.2； 单件、小批生产，K=1.0。 另外，也可按机床数量配备人员数量。,24,解：P = = = 6.57 故需78人,例 三个工种：车、钳、铣。其中车工在生产周期内加工需450h，钳工在生产周期内加工需300h，铣工在生产周期内加工需600h，每人能提供的工作时间为165h，平均多机床管理系数K=1.2。求所需人员数量。,25,第二节 产品设计,产品设计过程详细说明了产品的结构、尺寸、材料和包装等信息，产品设计是工艺过程设计的前提，而工艺过程设计对工厂设计起着“龙头”作用。,26,产品设计的内容：决定要生产什么产品，和每种产品的详细设计。 为使规划设计建立在可靠的基础之上，在设施规划工作开始之前必须结束产品设计。 在进行设施规划和布置时，要求根据产品加工工艺的柔性来重视布置和设施规划的柔性。 生产所需要的设备、外部的经济因素、现有的人力和物力资源、所面临的竞争、设备更新的快慢等问题都应该以假定的生产目标，在进行设施布置前确定下来。,一、产品设计的任务,27,二、产品设计信息,对于一个设施规划来说，详细的操作说明书、图示说明、产品原型的说明都是十分重要的信息。 这些信息包括： 爆炸装配图 零件图 零件明细表 物料清单（产品结构文件，BOM）等,28,爆炸装配图,29,第三节 工艺过程设计,工艺过程设计决定产品将怎样生产，零件是自制还是外购，采用什么工艺和设备，需要多长时间，是工厂物流系统设计和工厂布置的重要依据。,30,一、工艺分析,有无现成的零件？ 公司是否允许外购？ 质量是否满意？ 资料来源是否可靠?,该零件的制造是否在企业的目标范围内？ 是否具有这项专门技术？ 是否有空闲的物力和人力？ 现有的物力和人力能否满足要求？,生产该零件的可选方案有哪些？ 将来要多少该零件？ 自制零件的固定、可变、投资费用？ 外购此零件的成本？ 有哪些因素影响自制或外购？,有其他方面要用该资金吗？ 如果自制要有多大的投资？ 接受外部融资，成本将为多少？,自制或外购决策流程图,31,气阀明细表 见教材表4-1,为了方便进行设施规划，可以将自制或外购的决策结果列入明细表中。,32,气阀的BOM表 见教材表4-2,BOM表达的结构关系,33,二、工艺选择 工艺选择应该以质量和成本作为考虑的主要因素。 工艺选择的主要原则： （1）质量方面的要求 （2）工艺方法的成熟性要求 （3）工艺规模的考虑 （4）环境因素的考虑 （5）工艺的柔性,标准工艺 工艺类型 典型工艺 生成工艺,34,定义零件的加工步骤,选择加工工艺方案,分析加工工艺方案的优缺点,标准加工工艺方案,对工艺方案进行经济评价,选择工艺,工艺选择流程,明确每个部件加工所要求的作业。 拟定每项作业的工艺方案。 分析各项作业和设备的生产时间及设备的利用率。 进行工艺方案的经济评价。 根据经济评价结果和其他模糊因素选择工艺方案。,35,计算机辅助工艺设计（CAPP）是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（图形）和加工工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。 （1）可以代替工艺工程师的繁重劳动 （2）提高工艺过程设计的质量 （3）缩短生产准备周期，提高生产率 （4）减少工艺过程设计费用及制造费用 （5）是连接计算机辅助设计与计算机辅助制造的桥梁,36,工艺选择的输出结果是对自制零件的所需原材料、设备、加工工艺过程等，一般可以用工艺路线卡（Rout Card）表示。 工艺路线卡至少包括以下信息： （1）零件名称和编号 （2）加工说明和编号 （3）所需要使用的设备信息 （4）使用的时间 （5）原材料的信息 例：教材表4-3,37,38,三、工艺排序 工艺路线卡 提供各零部件加工方法方面的信息 装配表 说明各零部件是怎样组装起来的 教材表4-4,39,将工艺路线卡和装配表综合起来得到加工工艺过程表 教材表4-5,40,第四节 工厂物流分析的使能工具,一、物流图 1.物流路径图（线图） 用圆圈表示设备，连线表示物料流动。若物料跳过一台设备则连线画在上方，若物料后退则连线画在下方。 物流路径图指出由某些因素引起的问题，如交叉交通、回运、途径距离。,41,例 1 一组零件及其生产流程,Z：原材料入口 X：生产线出口 B、C、D、E、F、G：各操作用设备,42,零件 1 9步 零件 2 13步 零件 3 17步 零件 4 17步 零件 5 11步 共计 67步 最少步数:7x5=35步 效率：35/67=52%,布置 1,43,零件 1 17步 零件 2 11步 零件 3 7步 零件 4 7步 零件 5 9步 共计 51步 最少步数:7x5=35步 效率：35/51=69%,布置 2,44,例 2,线型,零件 1 3步 零件 2 5步 共计 8步 最少步数:3x2=6步 效率：6/8=75%,布置 1,A,B,C,D,布置 2,A,C,B,D,零件 1 5步 零件 2 3步 共计 8步 最少步数:3x2=6步 效率：6/8=75%,45,2.物流流程图 物流流程图显示从收货、储藏、各部件生产、预装配、总装、打包到仓库及运输每个环节所经的路线。 物流流程图可从已制好的平面布局图开始。平面图上各设施、设备、储存地、固定运输设备等要用工业工程（IE）标准符号标明，并且进行阿拉伯数字编码。 得到经过IE符号表达并编码的平面图后，根据物料分类和当量折算后的各种物流量，则任意一条物流路径均可用编码来表示其物流流程路线。将各条物流路线绘制在一张图上，则得到所研究系统的物流流程图，如图4-11 。 物流流程图的画法也可不受平面图的限制，如图4-12 。,46,美国机械工程师学会（ASME）物料操作标准符号,47,48,某车间物流流程图,49,二、操作表 操作表上每个圆圈表示生产、部件装配、总装和打包，直到生产结束的每个必须的操作。,50,三、工艺过程图,在大批量生产中，产品品种很少，用标准符号绘制的工艺过程图直观地反映出工厂生产的详细情况，此时，进行物流分析只需在工艺过程图上注明各道工序之间的物流量，就可以清楚地表现出工厂生产过程中的物料搬运情况。,51,四、多种产品工艺过程表,步数 9 13 17 17 11 合计67 最少步数 7 7 7 7 7 合计35 效率：35/67=52%,布置 1,在品种多且批量较大的情况下，将各种产品的生产工艺流程汇总在一 张表上，就形成多种产品工艺过程表，在这张表上各产品工艺路线并列绘出，可以反映出各个产品的物流路径。,52,步数 17 11 7 7 9 合计51 最少步数 7 7 7 7 7 合计35 效率：35/51=69%,布置 2,53,设Wjk为产品Pj的工序Rjk和Rjk+1之间的物流量，Djk为其物流方向加权值，则多种产品工艺过程表中物流顺流程度W可用下式计算。即,式中，j为产品序号；j=1，2，m；k为工序序号，k=1，2，nj；nj为Pj的工序总数。,物流顺流程度,工序Rjk直接正向进入下道工序Rjk+1， 取Djk=+2 工序Rjk旁路正向进入下道工序Rjk+1， 取Djk=+1 工序Rjk原路回退下道工序Rjk+1， 取Djk=-1 工序Rjk旁路回退下道工序Rjk+1， 取Djk=-2,54,7 x1 0 x18 4 x1 3x30 1x7.5 顺流程度W=108.5,布置 1,2,2,1,1,-1,2,1,1,1,-2,-1,1,1,-1,2,1,-2,2,1,1,2,1,-2,1,1,-2,1,Djk,Djk,Djk,Djk,Djk,55,-1x1 1 x18 14 x1 8x30 3x7.5 顺流程度W=293.5,布置 2,1,2,1,1,-1,-1,1,1,1,-1,-1,2,2,2,2,2,2,2,1,1,2,2,2,1,-1,1,-2,Djk,Djk,Djk,Djk,Djk,56,从至表是矩阵式的，通常用来表示建筑物之间、部门之间或机器之间的物流量，它适用于多产品或多零件时的情况。 从至表是一张方格图，左边为“从” (From)边，用作业单位表，从上到下按生产顺序排列，上边为“至”(To)边，从左到右按生产顺序排列。将物流量标在相应的方格中，表示从某一工作地到另一工作地的总物流量。 当物料沿着作业单位排列顺序正向移动时，从至表中只有上三角方阵，当存在物流倒流现象时，倒流物流量出现在下三角方阵中。,五、从至表,57,布置 1,58,布置 2,59,布置 1,60,布置 2,61,表中标出物料发送作业单位（从）到物料接收作业单位（至）的物料搬运量（物流强度）fij与物料搬运路线长度（距离） dij 。,F-D表（物流 距离从至表）,62,当忽略不同物料、不同路线上的物料搬运成本的差异，各条路线上物料搬运费用与搬运工作量成正比。可以将物料搬运总工作量S记为 n n S = fij dij i =1 j=1 为了使总的搬运工作量S最小，则当fij大时，dij应尽可能小，当fij小时，dij可以大一些，即fij与dij应遵循反比规律。这就是说，fij大的作业单位之间应该靠近布置，且道路短捷，fij小的作业单位之间可以远离、道路可以长一些。,六、F-D图（流量 距离图）,63,FD图,将每两点之间的物流按其流量和距离大小绘制在一直角坐标图上。 根据分析的需要，按照确定的物流量和距离，将该图划分为若干部分，如划分为、四个部分，以发现不合理的物流。从图中可以看出，部分的物流不合理，因为物流量大且距离远。F-D图可作为平面布置调整的依据。经过调整，当区无物流量时，该方案才是可行方案（无法调整的情况例外）。,64,七、相关图 相关图将系统中所有部门（包括物流部门与非物流部门）绘制在一张表达相互关系的图上，便于分析与设计。,物流相关图,65,非物流相关图,66,例 3,设有三个产品A、B、C，制造它们涉及到的8个作业单位，分别是原料、锯床、车床、钻床、铣床、检验、包装和成品，以1-8代替。三个产品的工艺线路和每天运量如表1所示，各作业单位距离见表2 （注意因为两向距离一致，故左下角表数据省略），试作出物流相关图及搬运工作量从至表。,产品号,每天搬运托盘数,工艺路线,A,1256354678,8,B,1435678,3,C,12345678,5,表1,67,至,1,2,3,4,5,6,7,8,1.原料,2.锯床,3.车床,4.钻床,5.铣床,6.检验,7.包装,8.成品,8,从,20,36,44,30,18,10,12,28,36,22,10,18,16,24,10,22,30,8,18,30,38,26,38,46,12,20,8,表2 距离从至表,68,解：1、先按工艺线路作出产品运量从至表,至,1,2,3,4,5,6,7,8,1.原料,2.锯床,3.车床,4.钻床,5.铣床,6.检验,7.包装,8.成品,A8,C5,A8,A8,A8,A8,A8,A8,A8,A8,B3,B3,B3,AB11,B3,AB11,B3,AB11,B3,AB11,AC13,从,C5,C5,C5,C5,ABC16,C5,ABC16,C5,ABC16,产品号,每天搬运托盘数,工艺路线,A,1256354678,8,B,1435678,3,C,12345678,5,12,69,2、划分物流强度等级 从表中将路线按物流强度从大到小列出，再将同一作业单位对的物流强度合并，重排大小，作物流强度分析表，划分等级。,单位 物流 5-6 16 6-7 16 7-8 16 1-2 13 3-5 11 2-5 8 4-6 8 5-4 8 6-3 8 2-3 5 3-4 5 4-5 5 1-4 3 4-3 3,合并后 单位 物流 5-6 16 6-7 16 7-8 16 1-2 13 5-4 13 3-5 11 2-5 8 4-6 8 6-3 8 3-4 8 2-3 5 1-4 3,等级 A A A E E E I I I I O O,70,单位 物流 5-6 16 6-7 16 7-8 16 1-2 13 5-4 13 3-5 11 2-5 8 4-6 8 6-3 8 3-4 8 2-3 5 1-4 3,O,I,I,E,I,E,I,A,A,A,作业单位,作业单位,作业单位,作业单位,作业单位,作业单位,作业单位,作业单位,8,7,6,5,4,3,2,1,1,2,3,4,5,6,7,8,E,O,1,2,3,4,5,6,7,8,3、绘制物流相关图,等级 A A A E E E I I I I O O,（U级关系未标出 ）,71,4、根据距离从至表和产品运量从至表，以相应格子的运量乘以距离便得到搬运工作量从至表。 搬运工作量从至表,至,1,2,3,4,5,6,7,8,1.原料,2.锯床,3.车床,4.钻床,5.铣床,6.检验,7.包装,8.成品,从,108,0,60,288,104,80,264,188,40,144,80,252,416,64,192,48,128,合计,212,348,344,232,128,合计,2016,0,480,272,592,560,192,128,8,AC13,104,72,某工厂有ABCDE五个车间，布置见下图，其中为各