西安交大生产管理第六章.ppt

设施布置 ByXJTU IEZhangXiaoqing byXITU IEZhangXiaoqing Contents byXITU IEZhangXiaoqing 设施布置 几乎所有的企业 非盈利组织 政府或者军队等待都面临在哪里布置各种设施的问题 TompkinandWhite 1984 在他们的著作中声称 制造业中的总运营成本的20 50 花费在物料搬运成本中 有效的设施布置可以将这个成本减少10 30 byXITU IEZhangXiaoqing 设施布置考虑的目标 最小化在对新设备中投入最小化生产时间最有效的利用现有的空间提供便利性 安全性以及员工的舒适性保持一个柔性的安排最小化物料搬运成本有利于制造过程有利于组织结构 byXITU IEZhangXiaoqing 基本布置的方式 生产布置方式受工作流的形式限制 它有三种基本类型 工艺原则布置 产品原则布置和定位布置 另外还有一种混合类型 成组技术或单元布置 工作流形式 6种 直线型 U型 L型 螺旋型 S型 环型 byXITU IEZhangXiaoqing 工艺原则布置 工艺原则布置 也称车间或功能布置 Processlayout 是一种将相似设备或功能放在一起的方式 比如将所有的车床放在一处 将冲压机床放在另一处 被加工件根据预先设定好的流程顺序 从一个地方转移到另一个地方 每项操作由适宜的机器来完成 工艺原则布置在服务业很常见 医院 学院及大学 银行 汽车修理铺 航空公司和公共图书馆都属于这一类 如医院是采用工艺原则布置的典型 每个科室只能完成特定的医疗服务 Job shop 适用于中小批量的产品制造 产品之间差异很大 有较大的柔性 产品的设计改变 路径可以随之改变 可以最小化机器的空闲时间 idletime byXITU IEZhangXiaoqing byXITU IEZhangXiaoqing 产品原则布置 产品原则布置 Productlayout 是一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式 实际上每种产品的加工路径都是直线型 适用于大批量的标准型产品的制造 装配线 Assemblyline 就是按照产品原则布置的 Flowshop 如化工设备进行的生产是按产品原则布置的 可以提供最快的周期时间 cycletime 但如果生产线的一个部分停了 整个生产线就要停了 如果产品的工作流改变 生产线要随之变动 byXITU IEZhangXiaoqing byXITU IEZhangXiaoqing 定位布置 定位布置 Fixedpositionlayouts 该布置中 产品 由于体积或重量庞大 停留在一个地方 生产设备移到要加工的产品处对产品进行加工 如制造飞机 轮船 火箭等 工程布置方式 Projectlayout 也是一种 如大楼的建筑 桥梁的建造等 在工程的开始时 将生产设备移到工程所在地 建造完成后 将生产设备撤离 byXITU IEZhangXiaoqing byXITU IEZhangXiaoqing 基于成组技术的布置 成组技术 单元式 布置是将不同的机器组成加工中心来对形状和工艺相似的零件进行加工 工艺布置容易造成被加工对象在生产单元之间交叉往返运输 不仅引起费用上升 而且延长了生产周期 成组的基本原理 首先根据一定的标准将结构和工艺相似的零件组成一个零件组 然后确定出零件组的典型工艺流程 再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人 由这些设备和工人组成一个生产单元 举例 byXITU IEZhangXiaoqing byXITU IEZhangXiaoqing byXITU IEZhangXiaoqing 举例 按工艺布置 车床 车床 车床 钻床 钻床 钻床 钻床 磨床 磨床 接收与转运 byXITU IEZhangXiaoqing 举例 成组技术 车床 钻床 磨床 钻床 车床 磨床 车床 磨床 钻床 车床 原材料 成品库 单元1 单元2 单元3 byXITU IEZhangXiaoqing 成组技术的优缺点 优点降低在制品库存降低生产准备时间 setuptime 降低物料搬运成本更优的排序 周期时间的减少以及在制品队列的缩减使得更好的交货可靠性 缺点 难以确定合适的产品组 partfamilies 为了各个单元的独立性 需要更多的某些机器 byXITU IEZhangXiaoqing 直击企业的实践 在企业的实践中 通常是对不同的生产线采取不同的布置方式 或者几种布置方式混合使用 产品的差异性 variation 与年度产量 annualvolume 是选择布置方式考虑的主要因素 成组技术是一个较新的应用 随着自动化工厂的普及 成组技术会得到更多的应用 byXITU IEZhangXiaoqing 布置的程序和方法 布置的步骤 收集和掌握工厂布置的相关资料 应用优化方法 寻求最优布置方案 进行实际布置布置的方法 活动关系图法 ActivityRelationshipChart 物料流向图法 From toChart byXITU IEZhangXiaoqing 活动关系图 也叫作业相关图 是根据企业各个部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置 首先将关系密切程序划分为A E I O U X六个等级 然后列出导致不同关系的原因 使用着两种资料 将待布置的部门一一确定出其相互关系 根据相互关系的重要程序 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 byXITU IEZhangXiaoqing 六种关系 AAbsoluteimportant绝对重要EEspeciallyimportant特别重要IImportant重要OOrdinaryimportant一般重要UUnimportant不重要XUndesirable不予考虑 byXITU IEZhangXiaoqing 关系密切原因 byXITU IEZhangXiaoqing 举例 汉堡王是一家连锁的快餐店 目前他计划在交大南门新开一家店 店里面有以下这些部门 1 Cookingburgers2 Cookingfries3 Packingandstoringburgers4 Drinkdispensers5 Counterservers6 Drive upserver byXITU IEZhangXiaoqing 活动关系图例 1 Cookingburgers 2 Cookingfries 3 PackingandStoring 4 Drinkdispensers 5 Counterservice 6 Drive upservice X I O A O I U U U U U U E E A 1 byXITU IEZhangXiaoqing 按照活动关系图进行布置 第一步 列出关系密切程度分类表 AandE AE4 53 54 63 6第二步 根据列表编制联系簇 从关系A中出现次数最多的部门开始 5463第三步 考虑X关系的部门 根据场地限制 安置所有部门 4 6 3 1 2 5 byXITU IEZhangXiaoqing 活动关系图的另一种形式 给各种关系赋以分值 作为权重 如 A 6分 E 5分 I 4分 O 3分 U 2分 X 1分 例 有5个部门 各部门的面积分别为 A1 1000m2 A2 2000m2 A3 2000m2A4 1000m2 A5 1000m2采用活动关系图法进行这五个部门的布置 活动关系图例子 byXITU IEZhangXiaoqing 经分析各部门的相关关系如下表 byXITU IEZhangXiaoqing 1 找出关系总分最高者 把其布置在中央 2 按关系级别 找出与已布置部门关系级别最高者 作为下一个布置的部门 3 当最高关系级别部门同时有多个时 选其关系总分最高者先布置 03 03 03 03 04 byXITU IEZhangXiaoqing 4 当某部门位置方案有多个时 比较各方案的布置得分 取得分最高的方案 计算各方案布置得分 按部门相邻布置则计其关系分 不相邻布置则零分计 方案1 4 方案2 方案4 5 方案3 5 4 9 故应选方案3 byXITU IEZhangXiaoqing 5 重复2 至4 步 直至所有部门布置完 得到各部门初步布置方案 03 03 04 01 02 02 02 02 02 02 02 02 方案1 方案2 方案3 方案4 方案1 2 3 5 方案2 3 3 6 方案3 2 3 5 方案4 3 取方案2 byXITU IEZhangXiaoqing 对05部门的布置结果如下 03 03 04 01 02 02 05 6 根据总体面积形状 调整各部门面积形状 加入通道系统 byXITU IEZhangXiaoqing 经部门面积调整后的布置方案 03 01 02 05 04 byXITU IEZhangXiaoqing 物料流向图法 物流流向图 From tochart 用于分析部门之间的物料流动 最常用的两个方法是表示部门之间距离的图表和表示两个部门之间每天物料搬运次数的图表 物料流向图与活动关系图不同 它是基于一个已经存在的布置所做的分析 对于一个已有的布置 layout 物料流向图是归纳flowdata的一个很便捷的方法 byXITU IEZhangXiaoqing 举例 From toChart 一个车间有6个工作站 每个工作站中的机器类别是 1 Saws锯床2 Millingmachines磨床3 Punchpresses冲床4 Drills钻床5 Lathes车床6 Sanders磨砂机 byXITU IEZhangXiaoqing Fig 1 Distance infeet byXITU IEZhangXiaoqing Example 上图中的距离图是对称的 但是并不是所有的情况都是这样的 有的时候 假如说单行道的存在 就会有不对称的情况发生 如物料的搬运是通过自动化控制的托盘来进行的这种情况 下图给出各个部门之间每天的物料搬运次数 这个数据可以是针对一组特定的产品组合而得来的 或者是平均到每天的搬运次数 byXITU IEZhangXiaoqing Fig 2 NumberofTrips byXITU IEZhangXiaoqing Example 如果公司的会计部门估计的物料搬运成本是 20cents foot 那么就可以估计出平均每天的物料搬运成本 例如 Saws与Milling部门之间的距离是18feet 之间的搬运次数是43次 每天的搬运距离是43 18 774feet 搬运成本为774 0 2 154 80 byXITU IEZhangXiaoqing Fig 3 Handlingcost byXITU IEZhangXiaoqing 对流向图的评价 From toChart不是用来确定layout的 他只是用来描述已有的布局各个部门之间的流特性 他可以用来对几个备选方案进行比较 如果除了物料搬运成本 还考虑其他的一些目标 那么在流向图中可以包括更多的其他因素 byXITU IEZhangXiaoqing 办公室布局 Officelayout byXITU IEZhangXiaoqing byXITU IEZhangXiaoqing 封闭式布局 办公室布局 Officelayout byXITU IEZhangXiaoqing 办公室布局 开放式布局 Officelayout byXITU IEZhangXiaoqing byXITU IEZhangXiaoqing 总裁 工程顾问 工程师区 秘书 办公室人员构成 关系图 byXITU IEZhangXiaoqing 新视角 柔性制造系统 FMS 近几年来 柔性制造系统 FlexibleManufacturingsystem 得到了越来越多的关注 FMS可以使企业的布局更具有柔性 一个柔性制造系统是由一系列数字控制的加工设备与计算机控制的物料搬运设备组成的一套系统 当企业的制造产品种类较多时 企业就可以从FMS获益良多 但是 一套FMS是相当昂贵的 10million 因此 很多企业采用一些柔性制造单元 FlexibleManufacturingcells byXITU IEZhangXiaoqing 新视角 柔性制造系统 FMS 在什么情况下一个企业应该考虑采用FMS 有限的订单数量且每种订单的产品数很少 批量生产 大量生产 柔性和零件的种类 高 中 低 一个典型的FMS Computer Partsin Partsout Palletswithparts byXITU IEZhangXiaoqing 采用FMS的好处 降低在制品库存 FMS中的WIP可以作为决策变量事先设定 增加机器的利用率 数字控制的各种设备一般的利用率都在50 以上 而一套有效的FMS的利用率一般都在80 以上 这不仅减少了机器换装的时间 也使得整个系统的工作量达到更好的平衡 减少制造提前期 FMS降低了零件在不同工作单元之间的运输时间 生产准备时间 以及刀具 磨具等的换装时间 使得生产的提前期降低 可以处理大量不同的零件类型 FMS中的机器可能会有5 100个不同的tools 减少人力劳动 管理FMS所需要的人力一般是传统的制造车间的1 10甚至更少 byXITU IEZhangXiaoqing FMS的缺点 FMS的缺点在哪 成本 传统的NPV的计算会表明这个投资并不是那么的吸引人 YamazakiMachineryCompany 投资 18million在FMS上 结果是 机器数从68降到18 雇工数量从215降到12 厂区面积从103 000平方英尺降到了30 000 零件的平均加工时间从35天降到了1 5天 ImpressiveDatum byXITU IEZhangXiaoqing 然而 当我们将这些数字反映到投资回报的时候 事情就变了 公司的报告指出他们在投资两年后节省了 6 9million 然后是在接下来的20年中每年能够节省 1 5million 计算出