生产运作管理(第二版).ppt

7 1 生产运作管理工艺选择与设施布置Chapter7 7 2 学习目标 学习本章以后 你将能 了解或描述 常见的几种工艺类型工艺选择的关键问题设施布置的基本类型产品原则布置的设计与工艺原则布置的设计的方法及其优缺点能够进行一些简单的工艺原则布置设计 7 3 丰田的全球车身流水线 全球车身生产线 一个标准化的金属加工系统新生产线的投资要比它所取代的那条节省50 在新生产线上生产一种不同的轿车 成本降低70 空间只有旧生产线所需场地空间的一半同一车间可以生产8种车型 增强了灵活性新制造体系大大节省制造多种车型的成本思考传统的汽车制造业属于哪种生产类型 丰田的全球车身生产线与传统的汽车制造工艺有何区别之处 7 4 工艺选择 企业选择何种生产工序的战略决策工艺类型工艺专门化批量加工重复性加工连续性加工项目方式了解每种类型的特征 优缺点以及对工人 设备的要求 7 5 工艺选择 continued 工艺选择的关键问题产品和服务需求的性质 与市场需求相适应自动化程度优点 完全一致的生产和服务排除了人性化的情绪问题减少了变动成本缺点 成本较高不易轻易改变在一定程度上对工人的心理和生产率产生负面影响 7 6 工艺选择 continued 工艺选择的关键问题自动化程度分类固定型可编程型柔性型制造单元柔性制造系统 FMS 了解不同自动化类型的特征及优缺点 7 7 工艺选择 continued 工艺选择工具 产品 工艺矩阵 Product ProcessMatrix PPM 1979年 由海斯 RobertH Hayes 惠尔莱特 StevenC Wheelwright 提出解释二维矩阵横坐标 产品结构与产品生命周期 沿箭头方向从左向右表示从导入期到成长期到成熟期再到衰退纵坐标 工艺结构与工艺生命周期 沿箭头方向从上向下表示工艺生命周期的发展沿着PPM矩阵对角线选择和配置生产运作工艺 可以达到最优的水平也有的企业适当采用偏离对角线的选择策略 出奇制胜 7 8 工艺选择 continued 工艺选择工具 产品 工艺矩阵 工艺结构 工艺生命周期 产品结构 产品生命周期 高柔性低效率高单位成本低柔性高效率低单位成本 工艺专门化 批量加工 重复性加工 连续性加工 客户化 单件 多品种 中小批量 主要产品 中等批量 标准化 大批量 工具模具厂 美容院 报纸印刷 讲座 传统的计算机生产 快餐 炼钢厂 家庭供水 不可行 不可行 7 9 设施布置 设施布置的基本形式根据工作流程布置产品原则布置 Product orientedLayout 工艺原则布置 Process orientedLayout 定位布置 Fixed positionLayout 混合布置 MixedLayout 根据生产系统功能布置仓储布置零售布置办公室布置 7 10 设施布置 continued 产品原则布置 Product orientedLayout 一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式适用于标准化极高的产品或者服务典型实例是生产线或装配线关键问题是生产线的平衡 工作流程 原材料或顾客 制成品 工作地1 工作地2 工作地3 7 11 设施布置 continued 产品原则布置 Product orientedLayout 优点产量高 单位成本低增强了工人操作的熟练程度 减少了培训成本简化了物料运输人力和设备得到充分利用缺点工人缺少发展机会 容易导致厌倦情绪的产生设备和工人对变化的适应能力较差 柔性较差某个工人或者某个环节出现问题 将会影响整个生产系统系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存 增加了一定的成本 7 12 设施布置 continued 产品原则布置 Product orientedLayout U型生产线提高柔性 物料流 物料流 不好 操作者被分开 没有机会进行交流 一般美国工厂采用配件流水线 好 可交流 或增减操作人员 经训练的人几乎可自动平衡不同生产速度 不好 操作者被围起来 没机会与第一个操作者一起工作以增加产量 物料 好 操作者可互相帮助 可与第三个人一起工作以提高产量 不好 直线形很难平衡 好 U形生产线的一个特点就是操作者容易进入 5个操作者可减为4个 7 13 设施布置 continued 工艺原则布置 Process orientedLayout 将相似的设备或功能集中放在同一个部门 使其相对位置达到最优最优的布置 将彼此之间物流量较大的部门相邻布置 以减少物料的搬运费用关键 如何安排好工作部门之间的相对位置 7 14 设施布置 continued 7 15 设施布置 continued 工艺原则布置 Process orientedLayout 优点个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较小上下工序之间的相互依赖性较小设备维修费用较低 投资于备用件上的成本也较低缺点如果批量加工 在制品库存量会很大要经常进行工艺路线选择及进度安排设备利用率低加工的多样性要求频繁地调整设备 造成工作流的不连续性 形成间歇加工物料传输慢 效率低 单位运输成本较高 7 16 设施布置 continued 工艺原则布置 Process orientedLayout 成组技术在工艺原则布置的基础上转换而来先确定出具有相似设计特征或制造特征的零件 然后将不同的机器组成加工中心 对这些形状或工艺要求相似的零件进行加工步骤将零部件进行分类识别零件组的物流类型 作为成组布置的基础将机器和工艺分组 组成加工中心或工作单元 7 17 设施布置 continued 工艺原则布置 Process orientedLayout 成组技术与工艺原则布置的关系相似之处 其加工中心也是用来完成一组特定的工艺过程不同之处 还具备了产品原则布置的优点 即 减少了在制品和物料的搬运 提高了工人的操作技能和快速学习能力 7 18 设施布置 continued 定位布置 Fixed positionLayout 生产设备需要移到要加工的产品处 而不是产品移到设备处广泛应用于耕种 消防 筑路 建筑 钻探石油 医院中的手术室等方面混合布置 MixedLayout 企业同时存在两种或两种以上形式的布置医院科室按照工艺原则布置手术室按照定位布置设置 7 19 设施布置 continued 仓储布置在仓库中安排物资的存放原则 最大限度地利用仓储空间 以最低成本保管 处理物资要考虑的因素 订货次数 物品间的相关性 走道的数量和宽度等 7 20 设施布置 continued 零售布置原则 使单位面积的净收益达到最大 同时 为顾客提供最便捷的 最赏心悦目的店铺布局办公室布置趋势 开放式 为员工提供了更多的交流和团队合作的机会和空间 7 21 生产线的平衡 决定如何将工作分配到工作地的一过程目标 使分配到各个工作地的作业所需要的时间大致相等 从而使生产线上各活动同步进行 实现工人和设备的最大利用可能遇到的困难设备问题基本作业的时间差异不能通过分配作业组而解决生产或装配所要求的技术顺序对理想的分配有约束力 7 22 生产线的平衡 continued 工作地数量的确定节拍各工作地完成分配给它的作业直到工作地可以往下进行所容许的最长时间产出能力 OT CT式中OT 每天运转时间 CT 节拍可能最小的节拍 等于最长的那个作业时间可能最大的节拍 等于各工作时间之和生产线节拍的确定取决于使用几个工作地 7 23 生产线的平衡 continued 工作地数量的确定节拍可能最小节拍和可能最大节拍的作用确定生产线产量范围帮助调整计划期产量CT OT D式中D 计划期的产量如果计划期产量已定 而计算出来的节拍没有处于最大和最小节拍之间 那么就必须对计划期的产量做出修改 7 24 生产线的平衡 continued 工作地数量的确定工作地数量的计算工作地数的理论最小值Nmin t CT式中Nmin 工作地数的理论最小值 t 各作业时间之和 7 25 生产线的平衡 continued 作业分配的启发式算法作业顺序图的概念 a b c d 0 1分钟 1 0分钟 0 4分钟 0 5分钟 这个作业顺序图表明 作业b开始的前提是a已完成 而d要开始 前提是b和c都已经完成 7 26 生产线的平衡 continued 作业分配的启发式算法先分配后续作业数最多的作业的原则各工作地最初的 剩余时间 等于节拍只有先行作业已经被分配完 作业时间不超过该工作地的剩余时间的作业才够资格被分配如果出现多个作业的后续作业数一样多的情况时 则采用胶着选赛 tiebreaking 法 即首先分配所需时间最长的作业 7 27 生产线的平衡 continued 作业分配的启发式算法先分配后续作业数最多的作业算例 a b c d 0 2分钟 1 0分钟 0 5分钟 0 4分钟 将图中的作业分配到三个工作地 已知节拍为1 0分钟 e 0 2分钟 7 28 生产线的平衡 continued 解答作业分配分析表 7 29 生产线的平衡 continued 生产线平衡的一些相关因素及指导原则作业分配的一般程序确定节拍 求出所需最小工作地数从第一个工作地开始 按顺序给工作地分配作业 一直分配到所有作业都已被分配作业分配的效率测量生产线闲置时间百分比 每节拍内的闲置时间 N实际 节拍 100 生产线的效率 100 生产线闲置时间百分比 7 30 生产线的平衡 continued 生产线平衡的一些相关因素及指导原则产量问题运用各种方法解决问题制约因素 技术约束 人力因素 设备约束 空间约束 产量约束促进生产线平衡的其他一些方法培养多面手设计混合型生产线 7 31 对工艺原则布置的设计 布置方法从至表法 单行布置法 部门内部工作地成单行排列 且工作地之间往来密切程度的关系能定量表示时使用零件的综合往来路线图初始零件从至表最终零件从至表从至数代表工作地之间的流量的大小数据距对角线的格数是工作地之间的距离单位数L 零件总的移动距离 i 两个工作地之间的距离 j 这两个工作地的从至数 7 32 对工艺原则布置的设计 continued 算例已知某厂有6个部门 部门之间的初始物流流量如表所示 做出修改后的最终零件从至表 i 1 i 2 7 33 对工艺原则布置的设计 continued 解答 修改后的从至表 7 34 对工艺原则布置的设计 continued 解答 布置改进前后的零件总移动距离 7 35 对工艺原则布置的设计 continued 布置方法双行布置法当部门内部成双行布置时 采用双行布置法具体方法根据从至表 整理出零件移动次数的排序表 从大到小排列根据排列作出调整 把移动次数多的相关工作地相邻安排 直至把全部工作地安排完为止几个概念相邻从至线 处于相邻位置的工作地之间的从至线超邻从至线 处于不相邻位置的工作地之间的从至线 7 36 对工艺原则布置的设计 continued 布置方法双行布置法几个概念极限标准 当追求总移动距离为最短时 就要使所有有流量往来关系的工作地处于相邻位置 这时 总移动距离为最短 此时的总距离称为极限标准 超极限标准数 即方案的总移动距离与极限标准之间的差额 式中xij i j两个工作地之间的距离 yij i j两个工作地之间的从至数 7 37 对工艺原则布置的设计 continued 算例根据上例的从至表 做双行布置零件移动次数排序表 7 38 对工艺原则布置的设计 continued 解答 相邻从至线 10条 超邻从至线 1条 2 1 1 1 7 39 对工艺原则布置的设计 continued 布置方法计算机分析计算机辅助设施布置技术 CRAFT 利用搜寻技术 调整部门之间的位置 以使总物料运输成本为最低结合实际情况 对计算机分析出来的结果作一定的调整 7 40 对工艺原则布置的设计 continued 布置方法计算机辅助设施布置技术运算原理从第1行第1列开始循环 计算两两交换工件地位置后的运输费用之差 并将此数据保存 在全部计算完以后 取运输费用降低最多的方案并将所对应的两个工件地交换位