lec02(设施规划2).ppt

2020 1 3 1 第二讲设施规划 2 三 系统布置设计 设计或确定怎样具体地将一个工厂建造出来 使之运行或生产 工业设施规划人员的工作就是为一个工厂有效实现其产品的设计 制造 分发 提出所必须的工厂面积 构筑物 机器和设备 Richard Muther 2020 1 3 Muther s系统设施规划程序 FlowofMaterials物流 ActivityRelationships作业单位相互关系 RelationshipsDiagram物流 作业单位相互关系图 SpaceRequirments必要面积 SpaceAvailable可获得面积 分析阶段 2020 1 3 SpaceRelationshipDiagram面积相互关系图 ModifyingConsiderations修正条件 PracticalLimitation实际制约 DevelopLayoutAlternatives拟定几种布置方案 Evaluation评价 寻优阶段 选择 2020 1 3 一 PQRST分析 什么样的生产方式决定什么样的基本布置方式 划分作业单位 Activity 的依据按产品原则布置和工艺原则布置的机器设备放置在不同的车间内分别设置在同一车间的不同加工单元内 2020 1 3 设施布置的基本要素 P Product产品 材料 服务指规划设计的对象所生产的产品 原材料 加工的零部件或提供服务的项目 包括原材料 进厂物料 工序间储备 产品 辅助材料 废品 废料 切屑 包装材料等 产品这一要素影响着设施的组成及其相互关系 设备的类型 物料搬运的方式等 Q Quantity数量或产量指所生产 供应或使用的材料或产品的数量或服务的工作量 这一要素影响着设施规模 设备数量 运输量 建筑物面积等 R Route加工路线或工艺过程指根据所生产的产品品种 数量等设计出的工艺流程 物流路线 工序顺序等 可以用设备表 工艺路线卡 工艺过程图等表示 它影响着各作业单位之间的关系 物料搬运路线 仓库及堆放地的位置等 2020 1 3 设施布置的基本要素 S SupportingService辅助服务指保证生产正常运行的辅助服务性活动 设施以及服务的人员 包括道路 生活设施 消防设施 照明 采暖通风 办公室 生产管理 质量控制及废物处理等 它是生产的支持系统 从某种意义上来说对生产系统的正常运行起着举足轻重的作用 T Time时间或时间安排指在什么时候 用多长的时间生产出产品 包括作业 工序 流动 周转等标准时间 这些因素决定着设备的数量 需要的面积和入员 工序的平衡安排等 2020 1 3 2020 1 3 P Q分析工具 EXCELSASSPSS 2020 1 3 二 物流分析 R 当物料流动是工艺过程的主要部分时 物流分析就成为布置设计的核心物流分析的基础是工艺路线 Route 详见第三章工艺过程设计 主要考虑 某项工序是否必要 是否可以取消 合并 是否可以改变顺序或设施位置 设备或操作方法是否可以改进 物流强度 物流量 一定时期内如每天 每月的物料移动量 From toChart 从至表物流强度等级 A 超高级E 特高级I 较大级O 一般级U 可以忽略不计 2020 1 3 物流分析是设施布置设计的另一个基本分析 即工艺流程和物流路线的分析 分析的基本手段有工艺过程图 作业程序图 多种产品工艺过程图 从 至表和物料流程图等 1 工艺过程图 OperationProcessChart 工艺过程图就是把工艺路线卡和装配程序图汇总到 起而形成的一种流程图 绘制过程先在图的右上部从第 个装配作业的主要组件开始 在垂直线上按工艺路线卡的作业顺序用圆圈表示加工和装配 用正方形表示检验 其它零部件 如果自制 分别用垂直线画出其作业顺序 如果外购 则分别用水平线进入装配作业 2020 1 3 工艺过程图可以用来详细描述产品生产过程中各工序之间的关系 也可以描述全厂各部门之间的工艺流程 其重要作用是在分析工艺过程的基础上 通过产品加工 组装 检验等各加工阶段及加工路线的分析 可以计算出每个工艺过程的各工序 作业单位 间的物流强度 从而为作业单位位置的确定找到基础数据 工艺过程分析 毛坯重0 49 经热处理的毛坯重0 19 机加工中需返回热处理的为0 1由此可知 1 4之间的物流强度为0 3 2020 1 3 2 多种产品工艺过程图企业生产的产品品种多 特别是只进行成形加工处理生产 而不考虑装配时 可以采用多种产品工艺过程图来分析确定其物料流 从该过程图中可以看到平面布置的雏形 多种产品工艺过程图是将所有零件或产品的工序都汇总在一张图表上 通过分析 调整图表上的工序 使彼此之间有最大物流量的工序尽量靠近 直至获得最佳工艺安排顺序 当零件数量很多时 可以利用成组原理对零件分组 形成一张多种产品工艺过程图 对于同组的零件 可以再分类用工艺过程图或多种产品工艺过程图进行物流分析 多种产品工艺过程图分析主要通过作业单位的排序 求得物流顺流程度W的最大值 其中 W的计算式为Wjk为产品Pj的工序Rjk与Rjk 1之间的物流强度Djk为权值 工序相邻 且物料移动为直接正向时 取权值为2工序不相邻 且物料倒流时 取权值为 2 2020 1 3 示例2 最佳顺序多种产品工艺过程表 2020 1 3 From toChart 从至表 1 作业单位距离从至表 2020 1 3 设有ABC三个产品 每天搬运的从至表 2 托盘数为8 3 5 产品及搬运托盘数从至表 2020 1 3 从至表 3 产品及搬运总量从至表 2020 1 3 17 假定需要布置一个小型玩具厂的八个部门 要使各部门间的物料搬运费用最低 假定所有部门面积相等 如40 38米 整个建筑物160 80m 通道宽4米 假定 1 所有物料采用标准箱装运 构成一个搬运单元2 各相邻部门之间运输费用为搬运一单元为1元 3 部门的出入口均居中 简单平面图如下 出入口 案例一 2020 1 3 部门之间预期的装载量 请设计一个最优的布置出来 如果有某些考虑因素 请一并写出并附上您的理由 2020 1 3 从至表案例二 某小型印刷厂拟把7个作业单位布置在一个单层厂房内 面积60 75m 各作业单位的面积要求及各作业单位之间的平均年货物搬运量 单位 吨 见下表 不考虑通道设置 假定各作业单位的面积已包含通道面积 表1 各作业单位的面积要求 2020 1 3 表2 各作业单位的货物搬运量 2020 1 3 原始条件 一叉车厂 占地面积为16000平方米 厂区南北长200米 东西宽80米 该厂有员工300人 计划改建成年产60000套液压转向器的生产厂 已知 作业单位的基本区划和零部件加工工艺过程 并通过工艺过程图统计出了各作业单位的物流强度 结果添入从至表 案例 某液压转向器厂的设施布置 2020 1 3 表一 液压转向器厂的作业单位建筑物汇总表 2020 1 3 表二 液压转向器加工工艺从至表 2020 1 3 2020 1 3 三 作业单位相互关系分析 非物流因素比物流因素更重要辅助设施与生产部门之间没有物流 或很少 但二者关系密切纯服务性设施的布置 不再以物流为基础进行设计某些情况下 工艺流程也可能不是设施设计的唯一依据 如 大件搬运的进出口 污染作业 危险作业等 2020 1 3 相互关系等级的理由 物流工作流程作业性质相似使用相同设备使用相同文件使用同样的公用设施 使用同一套人员联系的频繁程度监督和管理噪音 振动 烟尘 易燃 易爆服务的频繁和紧密程度 2020 1 3 2020 1 3 新设施设计的相关图解法实例 1960sKrejcirik 1970sSeppanenandMoore similartoMuther sSLP AdjacencyGraphs 邻接图 71 79 8 8 2020 1 3 RelationshipChart RelationshipDiagram 2020 1 3 2020 1 3 2020 1 3 作业单位相互关系图的做法 从作业单位相互关系表出发 求出各作业单位的综合接近程度 按其高低将作业单位排序按图幅大小 选择单位距离长度 按规定 A级关系对应为一个单位长度 E级为两个单位长度 依此类推 取出所有A级关系的作业单位 按综合接近程度排序 先进行A级作业单位布置 再E级 依此类推 将综合接近程度得分最高者布置在场所的中央 在其周围进行密切程度高的其他作业单位 依此进行 当出现X级关系的作业单位时 布置结束 2020 1 3 CORELAP工作过程 有一生产系统有五个作业单位 经过基本要素分析和作业单位之间的相互关系分析 得出各作业单位占地面积及彼此之间的综合相互关系密切程度等级 见表 求系统的平面布置图 从至表与作业单位相互关系表的结合 实际上是CORELAP算法的工作过程 以下实例来说明 2020 1 3 1 量化综合相互关系密切程度等级 按A 4 E 3 I 2 O 1 U 0 X 1 求出各单位综合接近程度TCRi 见表 2020 1 3 2 作业单位布置顺序排序最大TCR3 9 则以机加工车间为中心 与机加工车间相关的其他单位的密切得分里 装配车间与之最密切 因此得到排序为 3 4 1 2 5 3 位置布置A 先布置3B 布置单位4 共有P1 P6共六个位置可选 先任选位置P1 C 取出后续单位1 此时可选位置P1 P7 计算各位置分数 显然P1最高 故1布置在P1处 2020 1 3 作业单位1的位置分数计算表 D 取出作业单位2 按上述步骤C进行布置 E 取出作业单位5 按上述步骤C进行布置 2020 1 3 SpaceRelationshipDiagram四 面积相互关系分析 物流为设施规划的重要因素 与物流图结合图上的每一个作业单位按比例绘制 并标明面积 非物流为设施规划的重要因素 与作业单位相关图结合 2020 1 3 在实际的设施布置设计过程中 常因受到现有厂房或可利用土地面积与形状的限制等 不得不把需要的面积与可利用的面积结合起来考虑 因而面积的设定方法有下列几种 1 计算法 按照设备和作业所需的面积 加上辅助设施 材料存储 维修 通道以及人员等所需面积得到该单位的总面积 2 标准面积法 采用某种工业标准求得所需的面积 3 概略布置法应用模板或设备模型进行布置并确定面积 4 比率趋向预测法 将过去各个时期每台设备 每个工时或每个单位的面积作为基础 按未来产量和人员的发展预测要求 按比例扩大来设定面积 一般来说 需要的面积常常受到实际条件的限制 必须进行适当的调整 使之与可用面积相适应 调整的方式 可以是压缩某些不很重要的面积 也可以进行新的组合 此外 做面积相关图时需考虑流动模式的选择 2020 1 3 2020 1 3 BlockLayout块状布置图 1 2 4 3 7 9 6 8 5 1 2 3 8 5 6 9 7 4 1 2 3 6 5 9 7 8 4 2020 1 3 常见工具 AutoCAD天正建筑FactoryCADEm PlantProModel 2020 1 3 示例 总体规划块状布置细部设计详细设计 2020 1 3 调整与修正 场址条件或周围环境 地面坡度 主导风向 朝向 铁路 道路的出入口 对周围污染 振动 噪音的影响等 搬运方法 与外部运输的连接方式 搬运方法 设备及所占空间 仓库设施 根据面积相关图重新检查仓库设施的面积 这是最容易被压缩的面积 可考虑货物的堆垛 上架等方法 建筑特征 建筑立面 柱网 门窗型及高度 地面负荷及地下管线的埋设 公用及辅助部门 考虑公用管线 维修部门所需的面积 包括通道 卫生场所 饮水等由于面积较小而没有在面积相关图上标出的作业单位 人员的需要 出入口布置 更衣室 休息室 安全方便的通信 2020 1 3 小结 设施布置就是对生产车间 管理部门 仓储部门 生产与生活服务部门的建筑物 道路和场地等 按照相互关系密切程度做出合理的布局 采用SLP法进行工厂布置 就是对各作业单位之间的相互关系做出分析 包括物流的和非物流的相互关系 经过综合 得出各作业单位综合相互关系表 然后 根据综合相互关系表指示的各作业单位的相互位置 绘制作业单位位置相关图 将作业单位实际面积与位置图相结合 得出作业单位面积相关图通过修正 得出可行的布置方案最后通过评价选优 确定方案 2020 1 3 45 设施布置案例分析 2020 1 3 46 案例一 某小型音箱厂布置改善案 1 背景分析Theexampleisaspeakerassembleworkshop Theworkshoplocatesintwofloors floor4andfloor5inabuilding TheexistingplantlayoutisshowninFigures8and9thatwillbeanalyzedlately Infloor4therearethemainassemblylinefortheproductandanareaforthetemporalstoringofrawmaterialandfinishedgoods Theamountofrawmaterialstoredinfloor4isjusttwo hourdemandfortheassemblyproduct Forexample whenLM01Bistobeassembled theamountofmaterialneededisdeterminedaccordingtotheLM01B sproductionplansothattomeetthedemandintwohours Thematerialsneededinfloor4aredeliveredfromthelargestoreinfloor5 Thefinishedgoodsaretemporallystoredinfloor4fortheshipmenttothecustomers 2020 1 3 Fig8 Theplantlayoutchartoffloor4 2020 1 3 Fig9 Theplantlayoutchartoffloor5 2020 1 3 2 P Q分析 2020 1 3 2020 1 3 3 工艺流程分析 Chart2 ProcesschartofLM1 0B 2020 1 3 4 产品聚簇 Grouping Step Productgroupingistheusefulinformationforarrangeworkcells say howmanyworkcellsandequipmentshouldweneed howlargetheworkcellsoccupy etc Howtoclassifytheproducts Intheexample therearedifferentkindsofequipmentused machines apparatusandotherhandtools Thehandtoolsareconvenienttoarrangewhenassemblingtheproduct forinstance thescrewdriverusuallylayinthetoolboxortoolcabinet notplacedontheworkcellsatalltime Buttheequipment giveanexampleofhot press itisheavyandrelativelyhardtomove ifitcanfixontheworkcellsthatwhenassemblytheproduct wedon tneedtocarryitontheworkcells Thatiswhyjustconsideringthemachinesandapparatusoftheproductusingtoclassify Inthefollowingsteps wearegoingtogroupingtheproductofLM1 0B CFD 755 SP SPPRO HS SPPROandCFS 828 2020 1 3 Step ListofmachinesandapparatususedbyworkshopFirstly weshouldanalysistheprocessofthefiveproducts thenyoucanhaveaclearviewofwhattheequipmentsoftheproductusing andhelpyoutoarrangeworkcellsthereafter Table2showedtheequipmentandapparatususedintheworkshop 2020 1 3 Step3 Statisticsofthemachinesandapparatususedbypartroutingmatrix Partroutingmatrixisamethodtohelpyoutofindtheregulationbetweentheproducts Inthepartroutingmatrix thefirstcolumnrepresentstheproduct andthefirstrowrepresentsthemachine thenyoucansignasymbolontherelativelygrid Table3illustratestheequipmentshavebeenusedfortheproducts 2020 1 3 Step4 ElementarygroupingAfteranalyzingthematrix youwillfindthattheproductcanbeclassifiedastwogroups thatis theproductsneedn tlisteningroomandneedlisteningroom Table4illustratesthesituationafterclassifyingastwogroups Listeningroomisusedtolisteningtestoftheproduct 2020 1 3 Step5 CombinesomemachinesorapparatusintoagroupAccordingtotable2shows therearesixkindsofmachines eightkindsofapparatus soifwecanfindabetterwaytodecreasethemachinesorapparatusisperfect Thatistosay whethertherearesomemachinesorapparatusalmosthavethesamefunction theonlydistinguishishavedifferentpower Press hot press manualpressarethecase Theyhavethesamefunction justpressandhot pressareautomatic manualpressissemiautomatic Inourexample Mostoftheapparatusaresmallandenough andwhentheapparatusneedtotesttheproduct wejustneedtoputitonthetableorintothelisteningroom Soalltheapparatuscouldbeseenasakindofequipment thatislisteningroom Listeningroomisusetolayseveralapparatuswhenyoumustuseittotesttheproduct Table5showsthesituationafterintegratetheequipmentsintofivekinds 2020 1 3 Table5 Thestatueofcombiningtheequipmentandapparatus 2020 1 3 Step6 Tointegratetable5andtheprocesschartTheprecedingstepsjustsupposeclearinformationforustoclassifytheproduct Thenextstepisintegrativetable5andprocesscharttoanalysis Forinstance seeinthetable5 theequipmentsofSP SP PROusingareincludedintheLM01Busing andtheprocessofSP SPPROissimply relativetoLM1 0B thenthistwoproductscanbeclassifiedasagroup Inasum thefiveproductsclassifiedasfourgroups Thefourgroupsshowedintable6 So inthefollowingsections wejustneedtoanalysisfourproducts thatis LM1 0B HS SPPRO CFD ZW755andCFS 828 2020 1 3 5 工作单位布置Byfar wehaveclassifiedtheproductintofourgroups Soitistimetocarryoutworkcelllayout Itdeterminesthespacerequirementsandthemanneroflayoutoftheworkcell thatis Ushape Lineshape Branchshape oranyothers Also weshoulddeterminethenumberofcellsneeded Thelastbutnotleast theworkstationshouldconsidertheflowofmaterial Flowanalysisnotonlyconsidersthepaththateveryparttakesthroughtheplant butitisalsotriestominimizethe 1 distancetraveled 2 backtracking and 3 crosstraffic 2020 1 3 2020 1 3 6 布置的改善方案 2020 1 3 2020 1 3 2020 1 3 7 Evaluation1 Minimizedistancetraveling2 Maximizespaceutilization3 Enhancethefluencyofflow4 Increasetheamountofequipment 2020 1 3 案例二 某毛织厂布置改善案 2020 1 3 说明 织机落货通过货梯运往三厂收发室 收发室配片 运往铡骨区完成上膊 钑骨 收发工人负责收发 缝盘区工人分工完成上袖 埋夹 上领等工序 每完成一打货需去收发室领新货 完成缝盘工序后运往待挑撞箱 收发工人负责收发 挑撞工人到收发处登记领货查缝工人到收发处登记领货 完工后转入待抽查 2020 1 3 搬运路线 2020 1 3 搬运路线图说明 缝盘工人每完成 新领一打货都要亲自到收发室办理 由于三厂前整缝盘区大 工人往往要走一段长距离造成非本位时间 遇到大尺寸衣物还要颇费力气搬运 费时费力 待挑撞货物在右上角 收发工人要运送一段长距离 流到下一道工序查缝要折返 织机落货运送到左下角 不是输入起始位置 配片 收发室堆放混乱 没有统一分放 缝盘工人在收发室口经常等待收发签单 2020 1 3 缝盘工人收发等待非本位时间调查 批次 工序的难度 一天内收发次数与加工难度成反比 行走的路程 离收发窗越远 耗费的路程时间越多 收发窗前等待 遇到收发窗多人同时提货 要等待 货物的重量 货物越重 搬运越困难 运送速度慢 不必要的开小差 与收发登记工人闲话 路过打招呼 歇息等 2020 1 3 非本位时间构成 三厂缝盘现时共350个工人 每天共耗费350 15 87 5553 3分钟 天非本位时间转换成工价为 5553 3 60 3元 每小时 277 7元 天需招收发工人 277 7 22元每人每天 13个以下 2020 1 3 不合理的现象以及浪费 工序流程烦琐 缝盘各工序拆分到各个区域做 提交货往来次数增加以及搬运路线拉长 区域布置不合理 造成搬运往返无谓浪费 收发室出现排队领货等待 收发室WIP堆放严重 占用贮存空间及延长生产周期 出货慢 配片室操作流程混乱 标识不够直观容易造成配片出错 2020 1 3 流程改善重组的建议 2020 1 3 具体实施方案 区域成组生产 2020 1 3 说明 不同颜色缝盘区域代表生产不同款号 从过往单一的粗细针区域划分改为以款号划分 区域之间的绿色条代表半成品存货区 作为上一道工序完成好的半成品流入到下一道工序前的暂放区 收发货统一由收发工人负责 缝盘工人通过标识牌提示收发货 保持单一货流方向 减少搬运浪费及非本位等待 2020 1 3 P4socket組立分解圖 組裝關鍵流程 插針cognex量測植球焊接人工組立 檢查3D測試 塑膠成型 塑膠成型 塑膠成型 Contact SolderBall Cover面 球面 衝壓 電鍍 組立裝配 cam base 案例三 某装配线布置改善案 2020 1 3 自動插針 端子壓平 尺寸檢測 植球 IR焊接 刷球測試 組裝 關合測試 chip試插 平台檢測 SG檢測 顯微鏡 cap組裝 RVSI 放大鏡 耐壓測試 工站名稱 P4socket組裝流程工時分析 工時 取放工時 人數 2020 1 3 單站作業動作分解 取放浪費分析一 例如CHIP試插雙手操作程序分析圖 取 現況問題分析 放 作業 左手 右手 等待 試插 等待 伸向產品 無效動作 抓產品 無效動作 移至承座 無效動作 扶住產品 有效動作 移向流水線 無效動作 放產品 無效動作 CHIP試插示意 2020 1 3 1 81 81 81 81 61 62 252 251 71 41 4 S 工時 示意作業 P4socket后段制程工時實測分析 實際作業工時 19 4s取放工時 11 0 6 6 6s 取放工時實際浪費率 34 取放浪費分析二 2020 1 3 1 81 81 81 81 61 62 252 251 71 41 4 S 工時 示意作業 名稱工站 顯微鏡一 顯微鏡二 顯微鏡三 顯微鏡四 放大鏡一 放大鏡二 平台檢測一 平台檢測二 S G檢測 CAP組裝一 CAP組裝二 瓶頸工時 2 25S平衡工時 2 25S標準總工時 24 75S實際作業總工時 19 4S 作業工時分析 P4socket后段制程工時實測分析 工站間工時不平衡浪費分析 2020 1 3 導入一人多工作業方式評估 一人多工成效預估 取放1次 作業循環 取放工時浪費僅 3 1 工時利用率可UP30 9 工站間無需等待 工站間工時損