第6章 生产和服务设施布置.ppt

第6章 生产和服务设施布置 生产设施布置 服务设施布置 工厂总体布置 服务设施总体布置 服务设施内部布置 车间内部布置 设施布置种类 第6章生产和服务设施布置 6 1设备 设施布置决策6 2布置决策的定量分析6 3流水生产线概述6 4非制造业的设施布置 6 1设备 设施布置决策 6 1 1影响企业生产单位构成的因素6 1 2生产单位的专业化原则和形式6 1 3影响生产和服务设施布置决策的因素6 1 4几种典型的布置形式 一 设施布置要考虑的四个问题 1 应包括哪些经济活动单元 2 每个单元需要多大空间 3 每个单元空间的形状如何 4 每个单元在设施范围内的位置 相对 绝对 6 1 1影响企业生产单位构成的因素 产品的结构与工艺特点企业的专业化与协作化水平企业的生产规模 二 影响企业生产单位构成的因素 生产单位专业化形式 影响企业内部的生产分工和协作关系 决定着物料流向 物流路线和运输量 一 工艺专业化原则 二 对象专业化原则 6 1 2生产单位的专业化原则和形式 工艺专业化原则 将完成相同工艺或工作的设备和工人布置在一个区域内 在此区域内对不同产品和零部件的某一相同或相似工艺进行加工 对象专业化原则 将加工某种产品或完成某种服务所需的设备和工人布置在一个区域内 所有生产设备和工作地按产品加工装配的工艺路线顺序排列 在这个区域内完成产品或零部件的全部或大部分工艺 车钻铣磨检验 铣钻车磨检验 A原材料B A半成品库B A生产车间 B生产车间 一 设施布置的目标 满足生产过程的需要设施占用空间缩小总运输费用最少生产系统柔性强组织结构的合理化和管理的方便性提供方便 安全 舒适的作业环境 6 1 3影响设施布置决策的因素 二 影响设施布置决策的因素 厂房的布置满足生产过程的要求 以避免互相交叉和迂回运输 缩短生产周期 节省生产费用生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置充分利用现有运输条件按照生产性质 防火和环保要求 合理划分厂区在考虑防火和卫生条件下 总平面布置应力求占地面积最小工厂布置应考虑有扩建的余地 产品或服务的种类 物流合理性 专业化与协作化水平 技术装备 企业规模 投资规模 设施布置因素 设施布置的柔性 其他 注意 设施布置对所需投资的影响 物流因素在设施布置中的重要性 设施布置的柔性 人的因素 工效学的观点 6 1 4几种典型的布置形式 物料流程形式可分为水平的和垂直的所有的设备 设施都在同一个车间里时 按水平方式考虑生产运作是在同一个楼层周转时 按垂直方式考虑 6 1 4几种典型的布置形式 续 布置类型固定式布置 FixedPositionLayout 加工对象位置固定 生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移 按产品布置 ProductLayout 按对象专业化原则布置有关机器和设备 常见的如流水生产线或产品装配线 如图6 1所示 加工设备 加工设备 按产品 对象 布置的示意图 按工艺过程布置 ProcessLayout 又称工艺专业化布置 即按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起 完成相同工艺加工任务 L L L D D D D G G 接收和转运 L D G 车床组 镗床组 磨床组 磨床 钻床 车床 按工艺过程布置示意图 按成组制造单元布置 LayoutsBasedonGroupTechnology L D D G G L P G L L 原材料 成品库 单元1 单元2 单元3 G D L 车床 钻床 磨床 如6 3 成组生产单元布置示意图 对象组1 对象组4 对象组3 对象组2 车床 滚床 磨床 车床 车床 滚床 磨床 装配 热处理 热处理 锯床 磨床 热处理 组4 组3 组2 组1 成组制造单元布置 按C形制造单元布置 机器2 机器1 机器3 机器4 机器5 机器6 入口 出口 如6 4 C形制造单元布置示意图 U形制造单元及生产线布置 U lineCell 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 入口 出口 入口 出口 工人的行走路线 图6 5 U形制造单元及生产线布置 为了实现无库存生产 JIT生产方式中 设备按U型布置成组加工单元布局 入口出口 截断 车 车 铣 立铣 磨 检验 成品 立铣 物流工人在单元中运动 6 2布置决策的定量分析 6 2 1概述6 2 2物料流向图法6 2 3物料运量图6 2 4作业相关图6 2 5从至表 from to 法 6 2 1概述 1 收集有关信息和数据所需经济活动单元及其面积可利用空间的大小 或现有布置图 各个单元之间的相关关系其它约束条件2 做出初步平面布置方案 块状区划图 进行评价3 确定最终块状区划图 做出详细方案 一 设施布置的步骤 二 设施布置的基本思路 1 追求物流合理化物料搬运占生产周期和生产成本的比重很大 尽量使物流量较大的经济活动单元靠近 以减少搬运距离和搬运量 尽量使经济活动单元的排列有利于物流顺畅 2 追求生产线的平衡性 1 焦点 生产线的平衡问题 如何使各个工作站的工作任务大致相等 2 基本思路 工作地之间的相对位置无其它选择生产线的产出速度等于速度最慢的工作地的产出速度 6 2 2物料流向图法 含义 按原材料进厂 零部件加工 产品装配等环节总流动方向 绘制物料流向图 来布置各车间 仓库和设施的相互位置 目标 减少各生产环节间的交叉往返运输时间 物料流向图示意图 6 2 3物料运量图 含义 比较各种生产单位之间的运量大小及运输次数来确定布置方案的一种方法 方法 相互间运量大的单位尽量靠近布置 目标 总运量减少 降低运输费用 举例 车间物料运量表 运量相关线图 按两行式排列 05车间 06车间 04车间 01车间 02车间 03车间 实箭线表示2个物料单位虚箭线表示1个物料单位 6 2 4作业相关图 作业相关图法由穆德提出 它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 1 首先将密切程度划分为A E I O U X六个等级 然后列出导致不同程度关系的原因 2 使用这两种资料 将待布置的部门一一确定出相互关系3 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 表 关系密切程度分类表 表 关系密切原因 某企业各单位生产活动相关图 A 1 2 关系密切程度及积分统计表 分析 1 机加工车间得分最高 布局时首先确定 2 毛胚车间 装配车间 中间零件库和机加工车间都是A级关系 应围绕机加工车间进行布置 并尽量靠近 3 成品库和装配车间是A级关系 应布置在一起 4 原材料库与毛胚车间是A级关系 两者应相邻 根据以上要求可以大致确定各单位的相对位置 成品库 机加工车间 餐厅 装配车间 中间零件库 原材料库 毛胚车间 办公室 平面布置图初始方案 成品库 机加工车间 餐厅 装配车间 中间零件库 原材料库 毛胚车间 办公楼 平面布置图草图 根据上图各单位的相对位置 再按各单位的面积和厂区出入口对运输线路的要求 按一定的比例 可画出工厂的平面布置草图 6 2 5从至表法 具体步骤如下 选择典型零件 制定典型零件的工艺路线 确定所用机床设备制定设备布置的初始方案 统计出设备之间的移动距离确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本实验法确定最满意的布置方案 生产线加工零件的工艺路线图 初始方案从至表 所谓 从至表 是指零件从一个设备到另一个设备的搬运次数的统计表 表上 列 中的设备为零件出发的工作地 行 中的设备为零件到达的工作地 假设生产线上相邻两工作地之间的距离均相等 均为一个长度单位 表内每一格中的数字表示从一设备到另一设备之间的运输次数 格子离对角线的距离越近 表示搬运的距离越近 在对角线上方的格子中的运输次数 表示其运输的方向是顺生产线的物流方向 在对角线下面的 则表示其运输方向与生产线的物流方向相反 因而调换设备的位置 使运输次数大的格子靠近对角线 并使对角线下面有数字的格子置换到对角线上面去 以使生产线上的运输量下降和减少逆向运输 初始方案零件运输距离计算表 最终方案从至表 改进后方案零件运输距离计算表 6 3流水生产线概述 一 流水生产概念及特点 概念 是指加工对象按照一定的工艺路线 有规律地从前道工序流到后道工序加工 并按照一定的生产速度连续完成工序作业的生产过程 特点 流水线上固定生产一种或少数几种产品 零件 工作地专业化程度高流水线上每个工作地按照产品工艺过程 零件 顺序安排 产品按单向运输路线移动 特点 工艺过程是封闭的 工作地按工艺顺序安排为索链形式 劳动对象在工序间作单向流动 自成系统 便于管理和控制生产具有明显的节奏性生产具有较高连续性流水线上各工序之间的生产能力是平衡的 成比例的 优点 产品的生产过程较好地符合连续性 平行性 比例性以及均衡性要求 生产率较高缩短生产周期 减少在制品的占用量和运输工作量 加速资金周转 简化生产管理工作 缺点 柔性差工人工作单调 紧张 易疲劳 不利于提高工人生产技术水平 资料 流水生产 汽车制造 流水线的分类 分类标志 对象移动方式 对象数目 对象轮换方式 连续程度 节奏化 机械化程度 流水线 固定流水线 移动流水线 单一对象流水线 多对象流水线 不变流水线 可变流水线 成组流水线 连续流水线 间断流水线 强制节拍流水线 自由节拍流水线 粗略节拍流水线 自动生产线 机械化流水线 手工流水线 混合流水线 二 组织流水生产线的必要条件 产品结构和工艺稳定 便于采用专用设备和工具 产品的产量足够大 以保证负荷率 原材料 协作件必须是标准化的能按时供应 工艺过程能够细分 且能适当合并和分解产品检验能在流水线上进行 三 单一品种流水线的设计 技术设计 对工艺路线 工艺规程 设备 工艺装备等 硬件 方面的设计 组织设计 对流水线的效率 负荷 工作制度等管理 软件 方面的设计 技术设计 组织设计 流水线的设计 组织设计是技术设计的前提和基础 流水线组织设计的主要内容 计算流水线的节拍 进行工序同期化 计算设备需要量和负荷 计算工人需要量 运输装置的选择和计算 进行流水线平面布置 制定标准工作指示图表 确定节拍的性质 一 计算流水线的节拍 节拍 流水线上顺序出产两件相同制品的时间间隔 是流水线最重要的工作参数 它表明流水线生产效率的高低 1 计算公式 其中 r 流水线的节拍 min 件 F 计划期内有效工作时间 min N 计划期的产品产量 件 2 计划期有效工作时间F 考虑设备修理停歇时间和操作者必要的工间休息时间 其中 k 时间利用系数F0 计划期内制度工作时间 min 例 计划期为3周 每周工作5天 每天工作8小时 3 计划期产品产量N 合格品 废品 考虑生产中不可避免的废品数量 其中 N0 生产计划大纲中规定的计划期出产量 允许的工艺废品率 例题 某流水线本计划期计划产量为4000件 本计划期为4周时间 每周工作5天 两班制 每班工作8小时 已知流水线上废品率为2 流水线停工检修率为5 试计算流水线节拍 解 计划期有效工作时间 计划期产品产量 合格品 废品 节拍 4 如果计算出来的节拍数值很小 同时制品的体积 重量也很小 不适合按件传递时 则实行成批运送 这时 顺序出产两批相同制品之间的时间间隔称为节奏或运输批节拍 它等于节拍与运输批量的乘积 用公式表示 其中 rg 流水线节奏 min 批 QN 运输批量 课堂练习 某流水线本计划期产量为6000件 本计划期为5周时间 每周工作5天 两班制 每班工作8小时 已知流水线上废品率为5 流水线停工检修率为6 试计算流水线节拍 二 工序同期化 所谓工序同期化 就是通过各种技术组织措施来调整流水线各道工序的时间 使它们等于流水线节拍或与节拍成整数倍关系 工序同期化是连续流水线的必要条件 工序同期化程度高 流水线设备负荷也高 有利于提高劳动生产率和缩短生产周期 工序同期化的主要措施 提高设备的生产效率 采用新设备 改造旧设备 改进工艺装备 如采用快速安装的夹具 改进工作地布置 提高工人的技术熟练程度 改进操作方法 详细地进行工序的分解与合并 实现工序同期化的基本方法 工序分解 将较大的工序分为若干较小的工序 或叫工步 大工序划小工序合并 把若干有联系的小工序合并为较大的工序小工序并大每道工序加工时间 节拍或其整数倍 这种方法在手工操作为主的装配流水线上比较容易实现 三 计算设备需要量和设备负荷系数 1 流水线上各道工序的设备需要量 其中 ti 第i道工序的单件时间定额si 第i道工序理论推算所需设备台数 利用上式计算出来的设备数一般不是整数 则应取比Si大的最小整数Sin 则为实际采用的设备台数 2 每道工序的设备负荷系数 工序数为m的流水线平均负荷系数 总负荷系数 流水线平均负荷率越高 生产的连续性就越好 Y值在0 85 1之间时 可组织连续流水线 Y值在0 75 0 85之间时 可组织间断流水线 Y值低于0 75时 则需再对流水线进行工序同期化 用位置加权法进行工序同期化 2 1 3 4 5 7 6 8 9 某产品的装配过程需要经过9个工步 作业元素 的装配 各作业元素的关系及时间定额如图所示 节拍r 8 5min 件 3 1 8 2 4 3 0 6 3 2 4 2 4 3 6 1 作业元素的位置加权矩阵Kij 1 表示i作业元素必须领先于j作业元素2 位置加权数Pi i作业元素的工时 它的所有后作业元素的工时例如 作业元素1的后作业元素是作业元素2 3 4 5 6 7 8 9 故作业元素1的位置加权数P1为 P1 3 1 8 2 4 3 0 6 2 4 3 2 4 3 6P表明作业元素的位置及其重要性 P越大表明越重要 编排工作地优先 3 最少工作地数22 2 8 5 2 6 取为34 利用位置加权法编排工作地在满足工艺先后顺序这一限制条件下 按位置加权数递减的次序 指派尽可能多的作业元素至一个工作地使每个工作地的加工时间接近节拍 P1最大 作业元素1安排在第一个工作地 工作地还可利用时间8 5 3 5 5min 继续安排排位第二的作业元素3 还有5 5 2 4 3 1min 继续安排排位第三的作业元素2 还有3 1 1 8 1 3min 不能安排元素5 因为此时元素4还未安排 1 3 2 4 6 7 8 5 9 7 2min 84 7 8 4min 98 8 6 6min 77 6 四 计算工人需要量 1 以手工劳动和使用手工工具为主的流水线 不需考虑后备工人 故整条流水线所需工人总数为各工序工人人数之和 第i道工序工人人数所需工人总数 其中 g 日工作班次 班 si 第i道工序工作地数 台 wi 每一个工作地同时工作人数 人 台 班 2 以设备加工为主的流水线工人需要量 其中 b 后备工人百分比fi 第i道工序每个工人的设备看管定额 台 人 五 确定流水线节拍的性质 流水线采用什么样的节拍 主要根据工序同期化的程度和加工对象的重量 体积 精度 工艺性等特征决定 在连续流水线上 当工序同期化程度很高 工艺性良好 制品的重量 精度和其他条件要求容许严格地按节拍出产制品时 应采用强制节拍 否则就用自由节拍 在间断流水线上 采用自由节拍或粗略节拍 六 流水线运输装置的选择 流水线节拍的性质决定了流水线采用运输装置的种类1 工作式传送带 生产对象安放在传送带上 工人在传送带旁工作 通过准确的连续或间歇运动来保证强制节拍的实现 2 分配式传送带 工人从传送带上取下加工对象到工作台上加工 然后将完工的制品放回传送带 传送带通过连续或间歇运动按照自由节拍所要求的平均速度转移制品 3 其他传送运输装置自由节拍流水线 由于工序同期化水平低 一般采用连续式运输带 滚道 平板运输车 其共同特点是允许工序间储存一定数量的在制品 用以调节