生产与服务设施布置.ppt

生产与服务设施布置 一 流程 1 流程的概念2 流程的度量3 流程的分类4 组织流程的基本要求 1 流程的概念 流程是具有特定输入和输出的一组相关活动 任务 对流程进行规划 分析和改进 是运作管理的核心内容 和面 擀饺子皮 剁肉剁馅 拌馅 包饺子 煮饺子 1 流程的概念 续 制造业加工装配式生产的流程一般分为三个大的阶段 毛坯制造阶段零件加工阶段产品装配阶段在每一个生产阶段 都包括很多活动 作业或工序 1 流程的概念 续 服务业也是通过一系列活动构成的流程来提供服务的 本科生在学校要经过一年级到四年级4个阶段 每个阶段都要经过不同的课程学习 其中又包括上课 实验 作业 调研和考试这些具体的活动 到医院看病 流程一般包括 挂号 候诊 诊断 划价 付费 化验 开处方 取药等活动 流程中的一系列活动或工序都必须为顾客增加价值 不增加价值的活动应该尽量减少 以至消除 例如 在加工和服务过程中的等待 调整 准备 2 流程的度量 流程可以用流程时间 在制品库存和通过率来度量 所谓流程时间 Flowtime 是指加工服务对象从进入系统 如车间 医院 开始 到离开系统为止的时间间隔 在制品 WorkinProcess WIP 库存是处于流程中的物料或顾客的数量 顾客希望在尽可能短的时间内得到所期望的服务 生产商希望在它的生产系统内不要有太多的在制品 缩短流程时间和减少在制品是生产运作追求的目标之一 2 流程的度量 续 某大学每年招收8000本科生 学制4年 在校本科生的数量为32000人 即 通过率为8000人 年 本科生的流程时间为4年 在制品 的数量为32000人 在制品数量 每年入学 或毕业 的学生数量X流程时间 平均在制品库存 平均单位时间产出X平均流程时间库存平均周转次数 1 平均流程时间 大学生每年的周转次数为1 4 即4年周转一次 8 009 0010 0011 0012 00时间 流程时间 库存 累计看病人数 累计离开人数 人数 在制品库存 累计看病人数 累计离开人数 平均流程时间 平均库存量 3 流程的分类 1 连续流程与离散流程按照加工服务对象的物理状态的均质性 可以把流程分为连续流程和连续流程 连续流程是指物料均匀 连续不断地按一定工艺顺序流动 在流动中物料的形态和性能不断改变 最后形成产品 如化工 炼油 造纸 食品等 离散流程是指物料是可分离的 间断地按一定工艺顺序流动 在流动中物料的形态和性能不断改变 最后组装成产品 如机械 电子 服装 家具等的生产 3 流程的分类 续 流程可以像河流式的 多条支流汇聚称一条大河 如加工装配式生产 由各种原材料和零部件汇集起来 组装成产品 也称作 A 型流程 也可以是水库式的 由一个水源引出多个灌溉渠道 由一种原材料加工成多种产品 如钢材的轧制 由钢锭轧制成板材 管材和型材等不同的产品 也称作 V 型流程 3 流程的分类 续 2 单件作业流程和流水作业流程按照工件或者顾客流动路线是否一致 可以把流程分为流水作业流程和单件作业流程两种 对于多品种小批量生产 为了提高设备利用率 不可能按照某个品种的产品来组织生产流程 只能按加工工艺特点来布置加工设备 将完成相同或相近工艺过程的设备配置在一起 形成 机群式 布置 Jobshop 流程对于大量大批生产 由于品种数少 每种产品的产量都很大 可以按照产品对象来组织生产流程 即按照产品制造或者零部件加工的需要来配置机器设备 形成 流水线 布置 加工对象可以像流水般地经过顺序安排的各种不同的设备 最后变成成品零件或者产品 这种流程称为流水作业 flowshop 流程 3 流程的分类 续 3 推进式流程和牵引式流程按生产驱动方式可以分为推进式 push 流程和牵引式 pull 流程 对于加工装配式生产 可以采用推进式流程或者牵引式流程 对于推进式流程 每一工作地和生产车间都按计划加工零部件 将完成情况反馈到计划部门 并将加工完的零部件送到后一道工序和下游生产车间 物料流和信息流是分离的 对于牵引式流程 每道工序和每个车间都按照当时的需要向前一道工序和上游车间提出要求 发出工作指令 上游工序和车间完全按这些指令进行生产 物料流和信息流是结合在一起的 3 流程的分类 续 4 工件不动的流程与工件移动的流程按工件是否移动 可以分为工件不动的流程和工件移动的流程 工件不动的流程出现在工件难以移动的情况 如船舶 公路 桥梁 房屋和油井的建造 医院的手术台 对于工件不动的流程 操作工人 机器设备和工具要按照生产和工程的进程来配备 由于空间有限 组织加工或施工会造成很大困难 物流也会变得十分关键和复杂 因此只要不是由于工件本身不能移动的产品 都逐步改为工件移动流程 工件移动的流程可以使机器设备固定安装 电源 水源和气源的线路和管道容易合理布局 有利于在现场建立工作秩序 形成有序的物料流 保证安全和质量 减少操作者行走和搬运工具等无效的体力消耗 提高工作效率 3 流程的分类 续 5 成批移动流程和单件移动流程按照工件或者顾客是单件移动还是成批移动 可以分为单件移动流程和成批移动流程 这两种流程对加工周期 等待时间 运输次数 设备利用和组织管理的影响都是不同的 三种典型的移动方式成批移动方式 一批零件全部加工完成后 整批移动到下道工序加工单件移动方式 单个零件加工完成后 立即移动到下道工序加工混合移动方式 两者混合 3 流程的分类 续 t1t2t3t4 设零件批量为n 件 工序数目为m 一批零件不计算工序间运输时间 只考虑加工时间 设其加工的周期为T 分钟 零件在i道工序的单件工时为 分钟 件 i 1 2 n 则该批零件的加工周期为 成批移动方式 顺序移动方式 T成批 nt1 nt2 ntm n ti 单件移动方式 平行移动方式 工序 1 2 3 4 时间 加工周期 t3 t1 t2 t4 单件移动方式 单件移动的加工周期为 T单件 t1 t2 ntL tm 1 tm T单件 ti n 1 tL 特点 既保持一批零件顺序加工 有尽可能使相邻工序加工时间平行进行 如图所示 时间 工序 1 2 3 4 加工周期 混合移动方式 平行顺序移动方式 4 组织流程的基本要求 组织流程的基本要求有两条 一尽量减少以至消除不为顾客创造价值的活动 要求消除的时间有 等待时间 搬运时间和空闲时间 需要压缩的时间包括加工时间和调整准备时间 二同步性 或称 工序同期化 同步性是指组成一个流程的各个环节完成每项任务的时间相同 二 时间 1 涉及活动的时间2 涉及流程的时间 加工提前期的五种时间类型 加工提前期 完工日期 开始日期 1 涉及活动的时间 1 加工时间加工时间 processingtime 或称处理时间 是改变物料形态或为顾客服务的时间 例如 加工零件 组装产品所耗费的时间 教师讲课 医生看病 律师咨询等为顾客服务的时间 显然 加工时间是为服务对象增加价值的 是不可消除的 对于物的加工需要提高效率 缩短加工时间 对于为人的服务 不应盲目提高效率 有时还需要保证服务时间 如按摩 1 涉及活动的时间 续 2 调整准备时间和转换时间调整准备时间 set uptime 是加工物料或为顾客服务之前需要花费的准备时间 这部分时间不为顾客增加价值 却是加工零件和提供服务所必须的 应该尽可能缩短 转换时间 change overtime 是从从事一项活动转向从事另一项活动所花费的时间 它的内容与调整准备时间类似 只不过还包括现从事活动的收尾工作所花费的时间 1 涉及活动的时间 续 3 等待时间和库存时间等待时间 waitingtime 是工件加工前或者顾客得到服务前的等待时间 显然 等待时间不仅不为工件和顾客增加价值 而且增加了在制品库存 浪费了顾客的时间 增加抱怨 等待时间应该尽可能减少 库存也是一种等待 是为了未来需要的等待 1 涉及活动的时间 续 4 搬运时间搬运时间包括装卸时间 handlingtime 和运输时间 transportationtime 是物料和顾客发生位移所花费的时间 搬运时间对于物料不仅不增加价值 常常因磕碰减少了价值 对于人 如果是要从甲地到乙地 搬运 是必要的 当然 搬运时间也应尽可能压缩 除非是旅游观光 如果搬运不是服务内容 如做手术 搬运应该减少 做手术需要固定位置 用流水生产方式是不可取的 1 涉及活动的时间 续 5 空闲时间空闲时间 idletime 是服务者等待顾客或者机器等待需加工的对象所耗费的时间 它不直接影响顾客的价值 但浪费了服务者或制造商的资源 顾客等待时间和机器空闲时间往往是互相矛盾的 要减少顾客的等待时间 就需要增加服务台或者机器的数量 就增加了服务台或者机器的空闲时间 要减少机器或者服务台的空闲时间 往往又增加了顾客和工件的等待时间 2 涉及流程的时间 1 节拍生产线上相邻两个产品 零件 出产的间隔时间 就是节拍 节拍反映生产系统出产产品的速率 出产节拍越短 出产速率越快 产品的流程时间可能很长 但出产节拍可能很短 在生产线上 最长工序的加工时间 决定了这条生产线的节拍 要缩短生产线的节拍 就必须压缩最长工序时间 压缩工序时间可以通过平行作业 使一项活动同时由多台机器和多个工人操作 也可以通过细划工序 使一道工序分解成多道更细的工序 由多个工人完成 将工序细划会拉长生产线 生产线拉长之后 流程时间会上升 但生产节拍会加快 2 涉及流程的时间 续 2 生产周期生产周期 makespan 是对一批生产对象而言的 对于一批零件 就是它们的加工周期 加工周期是指从第一个工件在第一台机器上开始加工算起 到最后一个工件在最后一台机器上加工完成为止的时间间隔 2 涉及流程的时间 续 3 提前期关于提前期 国内外生产管理教科书的含义是不相同的 国外教科书讲的提前期 leadtime LT 实际上相当于我们讲的加工周期 装配周期或制造周期 国内较早的生产管理教科书讲的提前期是从产品完工期限算起 需要提前多少时间开始采购 开始加工和开始装配 分别对应原材料采购提前期 零件加工提前期 产品装配提前期 为了区分 我们将国外教科书讲的提前期用LT表示 国内教科书所讲的提前期与LT关系 采购LT 加工LT 装配LT 采购提前期 用户订货LT 零件加工提前期 产品装配提前期 完工期限 提前期 产品开发 生产准备 采购 加工 加工 装配 发运 交货期 接收订单 定义 自交货 完工日起倒推生产周期 测试 2 涉及流程的时间 续 4 订单处理时间 OrdertoDelivery ODT 顾客订单处理所花费的时间 包括订单确认 订单录入 制造的可行性检查 物料清单转换等活动 最后进入订单库等待投产 5 新产品开发时间企业在顾客需要的拉动和技术进步的推动下 开发新产品所需要的时间 新产品开发过程大致可以分为三个阶段 技术开发 生产开发和市场开发 三个阶段构成新产品开发时间 2 涉及流程的时间 续 6 采购时间采购时间是企业向供应商采购原材料和零部件所花费的时间 7 配送时间配送时间是指产品制造出来 到送达顾客之间的时间 8 总流程时间总流程时间一般包括订单处理时间 编制计划时间 产品 服务的研发和设计时间 包括产品 服务设计和工艺设计 采购时间 制造时间和配送时间 37 典型的流程 工艺导向 产品导向 典型的流程 普通医院与牙科医院 典型的流程 普通医院与牙科医院 挂号 内科 外科 牙科 中医 眼科 儿科 化验 注射 划价 收费 西药 中药 观察 手术 病号2 儿童 典型的流程 普通医院与牙科医院 挂号 内科 外科 牙科 中医 眼科 儿科 化验 注射 划价 收费 西药 中药 观察 手术 病号3 老人 41 典型的流程 普通医院与牙科医院 病号2 儿童 病号3 老人 42 典型的流程 普通医院与牙科医院 病人1 病人1 病人1 三 布置 企业内部生产单位的布置决定着企业内部长期的作业效率 制造型企业的基本构成 小知识 一 典型的布置形式 工艺专业化布置 又称工艺布置 对象专业化布置 又称产品布置 成组制造单元布置固定式布置 又称定位布置 要求掌握每种布置形式的特点 优点 缺点 工艺专业化布置 又称工艺布置 按对象专业化布置 又称产品布置 成组生产单元布置 固定式布置 1 从至表法 定量 2 作业相关图法 定性 二 工艺专业化布置的方法 1 从 至表法 用于设施优化布置 使运输费用最小或距离最短 1 选择典型零件 制定典型零件的工艺路线 确定使用机床设备2 制定设备布置的初始方案 统计出设备间的移动距离矩阵3 确定出初始方案零件在设备之间的移动次数 或者运量 矩阵和单位运量成本矩阵4 计算出初始方案的物流成本 运量矩阵x距离矩阵x单位成本矩阵5 用实验法 总物流成本比较大的设备向对角线移动 比较不同布置方案 使总物流成本最低 确定最满意的布置方案 零件工艺路线图 初始方案的距离从至表 铣床 C 2 1 8 2 1 1 3 1 22 C 8 1 2 2 3 1 1 1 16 根据企业各部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置 首先将关系密切程度划分为A E I O U X六个等级并列出导致不同程度的原因 然后将待布置的部门一一确定出相互关系 根据相互关系重要程度 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 2 作业相关图法 一个快餐店欲布置其生产与服务设施 该快餐店共有6个部门 计划布置在一个2 3的区域内 已知这6个部门间的作业关系密切程度 如图所示 试根据此图做出合理布置 关系密切程度分类表 第一步 作业相关图 第二步 计算各部门相关程度积分 第三步 从关系 A 出现最多的部门6开始编制主联系簇 并把其它 A 关系部门尽可能加到主联系簇上去 第四步 画出 X 关系联系图 第五步 把积分最高的最先安排 再按积分高低和相关程度顺序在其周围布置其它部门 同类性质的部门应该尽可能靠近布置 最后的布置结果如下图所示 练习 把下列作业相关图中的9个汽车服务部门布置在3 3的区域内 要求满足相应的接近程度 为简化起见 这里略去了不重要和一般这两个类别 按照城镇规章 部门4的位置必须安排在这一区域分布的右上角 练习答案 三 装配线平衡 所谓装配线平衡 又称工序同期化 是对于某装配流水线 在给定流水线的节拍后 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 装配线问题还可以表述为 对于特定的产品 给定工作地数量 求出使流水线节拍最小的配置方案 装配线平衡问题就是将所有基本工作单元分派到各个工作站 以使每个工作站在节拍 即相邻两产品通过装配线尾端的间隔时间 内都处于繁忙状态 完成最多的操作量 从而使各工作站的未工作时间 闲置时间 最少 各基本工作单元的这种关系称为作业先后关系 它决定了装配过程中操作完成的先后次序 给定生产时间和产量 找到工作台 所需工人的最小数量 给定工作台或工人的数量 给定生产时间 求最大产量 装配线平衡的实质 工序同期化所谓工序同期化 是指通过一定的技术组织措施 合理地分解与合并工序 使装配线上各道工序的加工时间尽可能与装配线的节拍相等或成倍比关系 例 某企业欲建一条流水线生产一种新产品 计划年产量为200000件 可接受的废品率为0 5 流水线采用两班制生产 设备的停修率为10 试计算在我国现行作息体系下该流水线的节拍 装配线 流水线节拍的计算流水线的节拍 是指流水线上连续出产两件相同产品的时间间隔 计算公式为 Te 年日历时间 节假日时间 设备停修时间Q 计划期合格产品生产量 1 可接受的废品率 装配线时间平衡方法 确定装配流水线节拍计算装配线上需要的最少工作地数组织工作地计算工作地时间损失系数及平滑系数 装配线平衡的具体步骤1 用一个流程图表示作业先后关系 流程图由圆圈和箭头组成 圆圈代表单个作业 箭头代表作业操作顺序 2 求出生产节拍 r 所用公式为 r 每天的生产时间 每天的计划产量3 用下面的公式求出满足节拍要求的最少工作站理论值 结果要用不少于原值的最小整数来表示 Nt 完成作业所需的时间总量 T 节拍 C 4 分配作业到各工作站 第一 先行作业先分配 第二 该工作地的工作时间不能超过节拍 5 向第一个工作站分配作业 一次一项 逐项增加 直至作业完成所需时间等于节拍 或者由于时间或操作次序的限制 其它作业不能再行增加为止 重复该过程向工作站2分配作业 然后是工作站3 直至所有作业分配完毕 6 用下面的公式评价装配线平衡后的效率 效率 完成作业所需的时间总量 T 实际工作站数目 Na 节拍 C 7 如果结果不如人意 用其他决策准则重新对装配线进行平衡 二 装配线平衡的具体方法装配线平衡的方法较多 如启发式方法 位置加权法等 在此我们主要介绍位置加权法 1含义 位置加权法是根据制品作业元素的组成及先后顺序 求出每个作业元素的位置加权数 然后根据位置加权数的大小进行作业元素组合 权数大者先组合 权数小者后组合 组合工序时以节拍为基础 需要说明的是 一作业的后作业元素是指从该作业出发 沿着作业先后顺序图上的所有路径前进直至终点遇到的所有作业元素 一作业的前作业元素是指从该作业出发逆路径方向而行直至起点遇到的所有作业元素 一作业元素的位置加权数等于该作业元素及其所有的后作业元素的时间之和 2举例 某产品的装配线共有11个作业元素 其先后顺序和时间如下图所示 设该流水线的节拍为0 55 分 件 试采用位置加权法进行装配线平衡 1 计算各作业元素的位置加权数 2 组合作业元素 重新划分工作地 工序 结果见下表 0 5 6 4 1 10 9 2 7 8 3 0 32 0 1 0 2 0 05 0 1 0 2 0 23 0 05 0 32 0 1 0 3 五非制造业的设施布置 仓库布置可以有很多不同的方案 一般的仓库布置问题的目的都是寻找一种布置方案 使得总搬运量最小 这个目标函数与很多制造业企业设施布置的目标函数是一致的 因此 可以借助于类似负荷距离法等方法 实际上 这种仓库布置的情况比制造业工厂中的经济活动单元的布置更简单 因为全部搬运都发生在出入口和货区之间 而不存在各个货区之间的搬运 仓库布置 这种仓库布置进一步区分为两种不同情况 1 各种物品所需货区面积相同 在这种情况下 只需把搬运次数最多的物品货区布置在靠近出入口之处 既可得到最小总负荷数 2 各种物品所需货区面积不同 需要首先计算某物品的搬运次数与所需货区数量之比 取该比值最大者靠近出入口 依次往下排列 例子假设有一个家电用品仓库 共有M个货区 分别存储7种家电 仓库有一个出入口 进出仓库的货物都要经过该口 如图所示 假设该仓库每种物品每周的存取次数如表4 1所示 应该如何布置不同物品的货区 使总搬运量最小 表 家电用品仓库的存储信息 通道 货区 布置好的仓库平面示意图 零售业布局 一 办公室布置的主要考虑因素信息传递与交流的迅速 方便 办公人员的劳动生产率 成本 美观 办公室布置 二 办公室布置的演变 封闭式布局 传统的封闭式办公室办