第3章生产过程时间组织.ppt

第3章生产过程时间组织 第一节生产过程组织 一 生产过程及其组成 一 生产过程的概念生产过程有狭义和广义之分 广义 指整个企业的生产过程 狭义 指从原材料投入开始到产品制造出来为止的全部过程 本课程关于生产过程的定义 是指从准备生产某种产品所需的原材料的投入开始 直到生产出该种产品的全部过程 1 生产过程 二 生产过程的构成 生产技术准备过程 基本生产过程 辅助生产过程 生产服务过程 上述生产过程的四个组成部分中 基本生产过程占主导地位 其它过程都是围绕着它进行的 我们研究生产过程的组织 主要就是研究基本生产过程的组织 工艺过程是产品生产过程中按照一定顺序改变生产对象的形状 尺寸 相对位置或性质 使其成为半成品的过程 它是生产过程的主要部分 制造业基本生产过程可划分为多个相互衔接的工艺过程 准备过程 铸造 锻造 下料等 为加工过程提供对象毛坯的阶段 加工过程 机械加工 热处理 电镀 冲压等 装配过程 部件装配 产品总装配 产品包装 2 工艺过程 3 工序 工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的 工序是指一个 或一组 工人 在一个工作地 或一台设备 上 对一个或同时多个对象连续进行的加工活动 工序是工艺过程的最小单位 构成一个工序的主要特点是不改变加工对象 设备和操作者 而且工序的内容是连续完成的 指工人工作的场地 通常配备一名或几名工人 占有一定的面积 拥有机器设备 工位器具及劳动对象 1 按照工序的性质 可把工序分为 基本工序 辅助工序 2 按照工序的作用 可把工序分为 工艺工序 检验工序 运输工序 二 合理组织生产过程的基本要求 平行作业是指相同的零件同时在数台相同的机床上加工 交叉作业是指一批零件在上道工序还未加工完时 将已完成的部分零件转到下道工序加工 三 生产过程的空间组织 空间组织是指生产过程各阶段 各工序及相应的机器设备在空间上的分布和位置情况 一般有以下几种形式或原则 工艺专业化形式 processfocused 对象专业化 productfocused 封闭式生产 其它如 成组加工形式 GroupTechnology 柔性加工形式等 1 工艺专业化形式 processfocused 工艺专业化形式是指按照工艺特征建立生产单位 将完成相同工艺的设备和工人放到一个厂房或一个区域内的生产形式 特点 三 同 一 不同 同类设备 同工种的工人 相同的工艺方法加工对象不同 如 铸造车间 机加工车间 装配车间 工艺专业化形式示意 工艺专业化形式示意图 工艺专业化设施布置与加工流程示意图 工艺专业化的优缺点 优点 产品的工艺路线有一定弹性 能较好地适应产品品种的变化 同类设备集中 不易造成生产中断 提高了设备利用率 同种工人集中 有利于技术交流和提高技术水平 工艺和设备管理较方便 缺点 运输路线较长 往返 交叉运输增多 运输费用增加 产品在加工过程中停放 等待的时间增多 延长了生产周期 增加了在制品 多占用了流动资金 各生产单位之间的协作关系复杂 生产管理工作难度增大 工艺专业化的适用条件 多品种 单件小批生产或成批生产类型 而且同类设备较多的企业 或企业专业方向未定 生产的产品不稳定 专业化程度较低的企业 2 对象专业化 productfocused 封闭式生产 对象专业化是把加工某种产品或零部件的全部或大部分工艺过程集中在一个厂房或一个区域内 相应地该区域内集中了加工该产品或零部件所需的设备 工艺装备和工人的生产形式 又称产品专业化形式 特点 三 不同 一 同 生产设备 工人工种 工艺方法不相同加工对象 产品 相同如 齿轮车间 轴类车间 对象专业化示意图 对象专业化示意图 粗纺 浆纱 整经 络筒 清花 梳棉 原棉 并条 织布 整理 布匹 细纺 例 纺织企业加工流程 工序2 工序C 工序B 工序A 工序3 工序1 材料1 产品1 材料2 产品2 对象专业化设施布置与加工流程示意图 对象专业化的优缺点 优点 减少运输次数 缩短运输路线 有利于提高工作地的专业化程度 可使用专用高效设备和工艺装备 协作关系较简单 简化了生产管理工作 在制品较少缩短了生产周期 缺点 对品种变化的适应性较差 工艺及设备的管理较复杂 生产系统可靠性较差 对象专业化的适用条件 大量大批生产类型 生产自动化程度较高的企业 专业方向已定 产品结构 产量 品种比较稳定 工种和设备比较齐全配套的企业 3 成组技术加工形式 GroupTechnology 用系统分析方法将具有某些相似信息的事物集合成组来进行处理的一种高效率的生产技术和管理技术 称为成组技术 成组技术的核心是成组工艺 它是把结构 材料 工艺相近似的零件组成一个零件族 组 按零件族制定工艺进行加工 从而扩大了批量 减少了品种 便于采用高效方法 提高了劳动生产率 适用条件 多品种小批量生产 成组工艺实施的步骤 零件分类成组 制订零件的成组加工工艺 设计成组工艺装备 组织成组加工生产线 成组加工形式 成组加工形式 柔性是指生产系统在不同产品与过程之间转换的速度 以及在此基础上能够向顾客提供的产品范围 柔性制造系统 FlexibleManufacturingSystem 是成组技术与数控技术相结合的产物 在柔性生产单元中 产品 零部件或加工工艺变化时 不必对设备或生产线进行大的变更 而只要变更某些控制程序就可以适应新的产品 零部件和新的工艺加工方法的需要 英文缩写为FMS 4 柔性加工形式 FMS的组成 计算机管理与控制系统 FMS的优势 1 提高了生产系统的柔性 是多品种小批量生产理想的组织形式 2 缩短生产周期 减少在制品量 加速资金周转 高的生产率 减少转换调整时间 连续性好 优化计划 3 提高设备利用率 加快投资回收 注意几点 1 FMS投资巨大 中小企业应慎重选择 2 客观上有需要采用FMS解决的加工任务 3 企业要有足够的技术力量 保证系统投产后的正常运行 四 生产过程的时间组织 生产过程的时间组织 是指产品在在车间 工段之间及工作地之间的移动方式 一 生产过程的时间组织的形式顺序移动方式平行移动方式平行顺序移动方式 1 顺序移动方式 定义 指一批零件或产品在前道工序全部加工完成后 整批转移到后道工序加工的移动方式 其特点是 零件在各道工序之间是整批移动 工序之间移动是顺次 连续的 就每个零件而言都有明显的等待加工时间 顺次移动方式示意图 nt2 nt1 nt3 nt4 180分 工序时间 分 计算公式 顺序移动方式的优缺点及适用条件 优点 运输次数少 设备加工过程连续 缺点 零件等待时间长 生产过程在制品占用多 加工周期长 适用条件 批量不大 单件加工时间较短 生产单位按工艺专业化组成 距离较远的情况下 2 平行移动方式 定义 指每个产品或零件在上道工序加工完后 立即转到下道工序加工 使各个零件或产品在各道工序上的加工平行地进行 特点 一批零件同时在各道工序上平行地进行加工 因而缩短了生产周期 但是后道工序在加工完毕后 会有一部分停歇时间 平行移动方式示意图 t4 105分 工序时间 分 t1 t2 t3 n 1 t3 计算公式 式中 平行移动方式的优缺点 优点 加工周期短 在制品占用量少 缺点 运输次数多 当前后工序时间不相等时 存在生产中断和在制品等待的情况 设备的利用和人力的利用不够充分 有停歇时间 3 平行顺序移动方式 定义 平行顺序移动方式 是指一批零件在一道工序上尚未全部加工完毕 就将已加工好的一部分零件转入下道工序加工 以恰好能使下道工序连续地全部加工完该批零件为条件 平行顺序移动方式 是一批零件或产品在每一道工序都必须保持连续 又与其它工序平行地进行作业的一种移动方式 平行顺次移动方式示意图 120分 工序时间 分 计算公式 式中 t较大为某工序单件时间比紧前后两工序单件时间都大的时间 t较小为某工序单件时间比紧前后两工序单件时间都小的时间 注意 在比较时 最前工序的上道工序和最后工序的下道工序值可视为零 例 加工批量n 4 工序数m 4 各道工序时间 t1 10mint2 5mint3 15mint4 10min 求T顺 T平 T平顺 4 10 5 15 10 160min 解 答 10 5 15 10 4 1 10 15 5 100 平行顺序另一种计算公式 式中 各种移动方式的适用条件 二 选择移动方式要考虑的因素 1 企业的生产类型2 生产任务的缓急3 劳动量的大小和零件的重轻4 企业内部生产单位专业化形式5 改变加工对象时 调整设备所需的劳动量 第二节流水线生产方式与成组技术 一 流水线生产方式流水线生产起源于1913年美国福特汽车公司的利用传送带进行流水装备的作业方法 当时从原来748分钟装配一辆汽车 降到93分钟 每辆汽车的售价从1910年的950美元降到1924年290美元 流水生产方式把工人固定在一定的岗位上 用传送带输送原材料和制品进行装配作业 大大提高了工人的熟练程度和劳动生产率 由此流水作业的方法广为应用 可以说 流水生产方式 拉开了现代工业生产的序幕 流水生产是在 分工 和 作业标准化 的原理上发展起来的 最初的流水线只生产单一品种的产品 而现代化流水生产线能够同时生产多种结构的相似产品 流水线生产是指劳动对象按一定的工艺路线和统一的生产速度 连续不断地通过各工作地 顺次地进行加工并生产产品 零件 的一种生产组织形式 一 流水线生产的概念 概念 二 流水线生产的特征 1 顺序性 工作地按工艺顺序排列成链索形式 劳动对象在工序间单向移动 2 工作地专业化程度高 即专业性 3 节奏性 生产具有明显的节奏性 按节拍进行生产 4 连续性 劳动对象流水般地在工序间移动 生产过程具有高度的连续性 5 比例性 各工序工作地 设备 数量与各工件单件加工时间的比值相一致 成比例性 特征 1 按生产对象的移动方式划分 1 固定式流水线固定流水线是指生产对象位置固定 生产工人携带工具沿着顺序排列的生产对象移动 主要用于不便运输的大型制品的生产 如重型机械 飞机 船舶等的装配 2 移动式流水线移动流水线是生产对象移动 工人和设备及工具位置固定的流水线 这是常用的流水线的组织方式 三 流水线的分类 2 按生产对象的数目不同划分 1 单品种流水线单品种流水线又称不变流水线 是指流水线上只固定生产一种制品 要求制品的数量足够大 以保证流水线上的设备有足够的负荷 2 多品种流水线多品种流水线是将结构 工艺相似的两种以上制品 统一组织到一条流水线上生产 3 按产品的轮换方式划分 1 可变流水线集中轮番地生产固定在流水线上的几个对象 当某一制品的批制造任务完成后 相应地调整设备和工艺装备 然后再开始另一种制品的生产 2 成组流水线固定在流水线上的几种制品不是成批轮番地生产 而是在一定时间内同时或顺序地进行生产 在变换品种时基本上不需要重新调整设备和工艺装备 3 混合流水线混合流水线是在流水线上同时生产多个品种 各品种均匀混合流送 组织相间性的投产 一般多用于装配阶段生产 4 按生产的连续程度划分 1 连续流水线制品从投入到产出在工序间是连续进行的没有等待和间断时间 2 间断流水线由于各道工序的劳动量不等或不成整数倍关系 生产对象在工序间会出现等待停歇现象 生产过程是不完全连续的 5 按生产的节奏性划分 1 强制节拍流水线要求准确地按节拍出产制品 2 自由节拍流水线不严格要求按节拍出产制品 但要求工作地在规定的时间间隔内的生产率应符合节拍要求 3 粗略节拍流水线各个工序的加工时间与节拍相差很大 为充分地利用人力 物力 只要求流水线每经过一个合理的时间间隔 生产等量的制品 而每道工序并不按节拍进行生产 6 按生产流水线机械化程度划分 1 手工式流水线 2 机械化流水线 3 自动式流水线 四 流水线的平面布置 流水线的平面布置应当有利于工人操作方便 以及制品运动路线最短 流水线上互相衔接流畅和充分利用生产面积 而这些要求同流水线的形状 工作地的排列方式等有密切的关系 流水线的形状一般有直线形 直角形 U形 山字形 环形 S形 O型等 每种形状的流水线在工作地 设备 的布置上 又有单列流水线与双列流水线 直线型 流水线的形状图 流水线的形状图 续 U型平面布置的 一个流 生产线 U型平面布置的 一个流 生产线 多工序管理和多机床操作 U型平面布置的 一个流 生产线 工作地排列形式 四 组织流水生产的必要条件 1 有足够大的产品量 以保证流水线上各工作地的正常负荷 2 产品的结构和工艺具有相对的稳定性 以保证专用设备和工艺装备能充分发挥效能 3 产品结构的工艺性比较理想 符合流水线生产的工艺要求 如能分解成可单独进行加工 装配和检查的零部件等 4 厂房建筑和生产面积容许安装流水线的设备和运输装置 二 单一对象流水生产线的组织设计 流水线的设计包括技术设计和组织设计 单一对象流水线是最基本的一种流水生产方式 组织设计是指确定流水线的节拍 计算设备需要的数量和设备负荷系数 设计工序同期化 配备操作人员 流水线平面布置 流水线的工作制度和标准计划图表的制定等等 这些属于流水线的 软件 设计 技术设计是指工艺路线 工艺规程的制定 专用设备 专用工具夹具的设计 以及运输传送装置的设计等等 可称之为流水线的 硬件 设计 1 确定流水线的节拍 节奏 节拍 节拍是决定流水线硬件和软件设计的重要参数 同决定了流水线的生产速度和生产能力 用如下公式计算 流水生产线上的产品在各工序间每移动一次所需的间隔时间 产出相邻两件相同制品的间隔时间 称为流水线的生产节拍 流水线的节拍 计划期有效工作时间 分 计划期产品产量 分 计划期制度工作时间 时间有效利用系数 取0 9 0 96 该系数主要考虑设备的检修时间 调整时间 以及工人在工作班内的休息时间 式中 节拍的计算公式 注意 如果算得的节拍数值很小 同时制品的体积和质量都很小 不适宜按件运送时 则可成批运送 这时 相邻两批之间的时间间隔成为节奏或运输批节拍 它等于节拍与运输批量的乘积 节奏 流水线上连续出产相邻两个同种制品运输批的时间间隔 例 某企业生产计划中齿轮的日有效产量为40件 每日工作8小时 时间利用系数为0 96 废品率为2 试求该齿轮的平均节拍 解 答 练习题 1 某流水线可生产A产品 年产量为36000件 全年生产时间为300天 每天两班制 每班工作时间为8小时 工作时间有效系数为95 产品预期废品率为5 试计算A产品在这流水线上节拍 2 设计某品种产品某流水线 计划年产量为20000件 外销件1000件 废品率2 两班制工作 每班8小时 时间利用系数0 95 运输批量为100件 计算节拍和节奏 一年为365天 104天为双休日 10天为法定节假日 解 F F0K 365 104 10 2 8 60 0 95 228912 分钟 N 20000 1000 1 2 21429 件 r F N 228912 21429 1068 分 件 r0 r 批量 10 68 100 1068 分 批 即 该流水线的节拍为10 68分 件 节奏未1068分 批 2 计算流水线上的设备 工作地 数和设备负荷系数 式中 Si 第i道工序计算所需工作地数 为了使制品能在流水线各工序间平行移动 每道工序的设备 工作地 数Si应当是工序时间与流水线节拍之比 即 第I道工序所需的作业时间 一般来说 计算的设备数都不是整数 所取的设备数只能是整台数 这样设备负荷系数Ki为 式中 Ki 设备负荷系数 Sei 为第i道工序所需的实际工作地数 Ki Si Sei Sei为Si整数值 流水线设备总负荷系数KI 设备负荷系数决定了流水生产线的连续程度 Ki在0 75 0 85之间宜组织间断流水线 Ki在0 85 1 05之间宜组织连续流水线 3 工序同期化 工序同期化是流水生产组织设计的重要一环 同期化程度的高低 决定了流水线的负荷率和连续程度 工序同期化 工序同期化就是通过技术组织措施来调整流水线各工序的时间 使其与节拍相等或与节拍成整数倍 工序同期化措施 1 提高设备的生产效率 2 改进工艺装备 3 改进工作地布置与操作方法 减少辅助作业时间 4 提高工人技术的熟练程度和工作效率 5 进行工序的合并与分解 同期化程度一般允许在0 85 1 04范围内变化 如 装配工序同期化表 注 同期化程度 Ti R如Ti为单件工时 流水线的工序同期化 4 计算流水线所需配备的工人数 1 以手工劳动和使用手工工具为主的流水线的人员需要量 式中 第i道工序所需要的工人数 第i道工序每台设备需同时工作的人数 每天工作班次 第i道工序实际采用的设备数 整条流水线所需人数 P Pi 计算公式如下 Sei 为第i道工序所需的实际工作地数 已知某以手工为主的流水线日产量为160件 工人工作时间每天8小时 班次实行两班制 工序单件工时如表5 6所示 假设每台设备由一人看管 试计算节拍 各工序设备负荷系数及工人数 节拍r F N 2 8 60 160 6 分钟 件 设备数Si ti rS1 12 6 2S2 4 6 0 67S3 5 6 0 83S4 8 6 1 33S5 6 6 1S6 3 6 0 5实际设备数Sei分别为2 1 1 2 1 1设备负荷系数K1 1K2 0 67K3 0 83K4 0 67K5 1K6 0 5每台工序所需人数 2 21 21 22 21 21 2 Ki Si Sei 3 整条流水线所需人数 P Pi 2 以设备加工为主的流水线的人员需要量 在以设备加工为主的流水线上的配备人员时 要考虑后备人员和每位工人看管的设备数 5 确定流水线节拍的性质 选择运输方式和运输装置 流水线采用何种节拍主要取决于流水线的连续程度 如果组织的是连续流水线 工序同期化程度较高 工艺性良好 制品的质量 精度和其他技术条件要求都允许严格按节拍出产制品时 可以采用强制节拍 否则采用自由节拍或粗略节拍 强制节拍流水线 由机械装置实现节拍可采用三种类型的传送带 即分配传送带 连续式工作传送带和间歇式 脉动式 工作传送带 自由节拍可采用连续式运输带 滚道 滑道 平板运输车 这类运输装置容许工序间储存一定的在制品 粗略节拍可采用重力滑道 各种吊车 手推车 平板车等 传送带的速度 V L R 米 分 式中 V 传送带的速度 L 产品间隔长度 R 节拍 传送带的长度 L Li Lg 式中 Li 第i道工序工作地间隔长度 Lg 技术长度 传送带速度和长度的计算 三 成组技术 GT 成组技术 GroupTechnology 群组技术前苏联1959年米特洛法诺夫 成组工艺原理 德国阿亨工业大学的奥匹兹领导制定了 工件分类编码系统 美国与日本将GT与数控技术 计算机技术结合 为在GT基础上发展计算机辅助设计 CAD ComputerAidedDesign 计算机辅助工艺过程设计 CAPP computeraidedprocessplanning 和建设柔性制造系统 FMS 创造了必要条件 GT发展经历 成组加工成组工艺成组技术的发展过程 成组技术 1 成组技术的概念 成组技术是一种基于相似性原理的合理组织生产技术准备和产品生产过程方法 成组技术是把企业生产的各种产品和零件 按结构 工艺上的相似性原则进行分类编组 并以 组 为对象组织和管理生产的方法 成组技术是组织多品种 小批量生产的一种科学管理方法 一 成组技术的概念和内容 从被加工零件的工艺工序的相似性出发 考虑零件的结构 形状 尺寸 精度 光洁度和毛坯种类等不同特点 成组技术的内容为 1 依照一定的分类系统进行零件的编码和划分零件组 2 根据零件组的划分情况 建立成组生产单元或成组流水线 3 按照零件的分类编码进行产品设计和零件选用 2 成组技术的内容 二 成组技术的优点 1 简化了生产技术准备工作 2 增加了生产同类型零件的批量 有利于采用先进的加工方法 从而提高生产效率 3 缩短了生产周期 4 有利于提高产品质量 降低产品成本 5 简化了生产管理工作 三 零件分类编码 目前世界上已有几十种零件分类系统 按分类所依据的主要特征来看 主要有三大系统 1 按零部件结构分类 主要有布里奇分类系统 2 按零部件工艺分类 主要有米特洛法诺夫分类系统 3 按零部件结构和工艺分类 主要有奥匹兹分类系统 我国的第一个分类编号系统是1979年提出的 主要用于机床行业的机床零部件编码法则 JCBM 这一