第6章生产与运营管理设施布置

1 第六章设施布置 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非常制造业的设施布置 2 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 设施布置有两种基本类型 工艺 产品 一 工艺专业化布置 按照生产工艺特征安排生产单位或设备 在这种方式下 相似生产单位或设备被布置在一起 例如 机械制造厂将车床 锻床 磨床等设备分别放置 形成车工车间 或工段 锻造车间 或工段 磨工车间 或工段 又如医院 3 在工艺专业化的车间内 集中着同种类型的生产设备和同工种的工人 只完成同种工艺方法的加工或同种功能 即 三同一不同 同类设备 同工种的工人 相同的工艺方法 只是加工对象不同 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 4 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 5 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 工艺专业化布置示意图 6 第一车间 车 铣 铣 钳 钻 第二车间 磨 镗 刨 检 镗 车 冲压车间铆焊车间 冲 压 铆 焊 毛坯库 材料库 装配车间 热处理车间 7 工艺专业化布置的特点 1 对品种变换的适应性强 适合于多品种小批量生产 2 产品物流比较复杂 生产过程连续性差 3 在制品库存量较高 4 生产周期较长 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 8 缺点 1 加工路线长 交叉运输 往返运输 2 经过许多车间 增加交接等待时间 占用仓库 工人 工具 费用高 3 车间之间的相互联系比较复杂 使计划管理 在制品管理和质量管理工作更加复杂 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 9 二 产品专业化布置 按照产品的工艺流程 即加工路线或加工顺序 安排生产单位或设备 如汽车厂的装配线 即 三不同一全 不同设备 不同工种的工人 不同的工艺方法 完成加工对象的全部 至少绝大部分 加工作业 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 10 1 产品专业化布置的特点 1 对品种变换的适应能力差 仅适合于大量 连续生产 2 物流连贯性强 节约生产面积 缩短运输距离 3 在制品少 4 按节拍组织生产 易于管理 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 11 毛坯车间 轴类车间 轴承连杆 标准件车间 箱体车间 齿轮车间 热处理 装配车间 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 产品专业化布置示意图 12 产品专业化示意图 车床钻床磨床电镀检验锻造铣床钻床磨床检验 材料库 成品库 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 13 缺点 1 车间内部组织管理工作复杂2 对产品变动的应变能力差3 设备利用率低 专用设备 4 工人之间的技术交流比较困难 工人技术水平的提高受到一定限制 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 14 三 流水生产线布置 典型产品专业化布置方式流水生产线 按照产品 零部件 生产工艺顺序布置工作地 使产品 零部件 连续 协调 均衡地在各工作地加工或装配 直到成品出产的组织形式 工作地 由工人在不重新调整设备情况下 对劳动对象连续进行加工的场所 工序 工人在工作地上对劳动对象进行加工的过程 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 15 1 流水线的基本特征 1 工作地的专业化程度高 在流水生产线上固定地生产一种或少数几种产品 2 工作地按工艺顺序排列 劳动对象在工作地之间做单向移动 3 各个工作地加工时间相等或成简单的倍数关系 4 按统一的节拍进行生产 节拍 指相邻两件产品的出产时间间隔 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 16 节拍不同于生产周期 生产周期 产品从投入到产出的全部时间间隔 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 17 生产周期的计算 有多个工艺阶段的情形 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 18 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 T 一批零件加工的生产周期m 车间内该零件的工序数ti 零件在工序i上的单件工时定额n 批量C 每日有效工时Si 执行工序i的工作地数Ki 预计定额完成系数li 工序之间的平行系数tp 调整设备时间tq 等待加工时间ts 工艺规定的自然时效时间tr 跨车间协作工序的时间 19 生产周期简单计算方法 顺序移动方式 平行移动方式 平行顺序移动方式 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 20 1 顺序移动方式特点 整批移动图示 020406080100120140160 M1M2M3M4 n 4 t1 10 t2 5 t3 15 t4 10T顺 n ti 4 10 5 15 10 160 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 21 2 平行移动特点 单件移动图示 020406080100120140160 M1M2M3M4 n 4 t1 10 t2 5 t3 15 t4 10T平 ti n 1 tL 最大的单件工序加工时间 10 5 15 10 4 1 15 85 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 22 020406080100120140160 M1M2M3M4 n 4 t1 10 t2 5 t3 15 t4 10T平顺 n ti n 1 min tj tj 1 4 10 5 15 10 4 1 5 5 10 100 3 平行顺序移动特点 两者结合 扬长避短 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 23 选择零件移动方式要考虑因素 三种移动方式的比较 24 2 流水生产线的优点 能满足合理组织生产过程的要求 1 连续性 平行性 协调性 均衡性 2 有利于机器设备和人力的充分作用 3 最大限度地缩短生产周期 4 缩短运输路线 工序间的在制品数量很少 5 工作地专业化程度高 便于采用专业设备 工具 有利于提高劳动生产率 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 25 四 成组技术 扩展法应用范围已由加工延伸到产品设计 制造工艺及生产管理等整个生产系统 成为生产组织管理技术 1 成组技术的内容 1 对生产的零件 按照几何形状 尺寸大小 加工方法 精度要求 材料或毛坯种类的相似性 依据一定分类系统进行编码归类分组 达到 以码代形 的作用 归类分组是关键 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 26 归类分组方法 1 目测法 2 生产流程分析法3 编码分类法4 相似件图库5 CAD软件 ComputerAidedDesign 计算机辅助设计软件 目前分类编码有按结构特征 工艺特征 结构 工艺特征三种 而以按结构 工艺特征应用最为普遍 德国阿亨工业大学的奥匹兹设计 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 27 奥匹兹编码系统 零件类型 零件外部形状结构 零件内部形状和回转面加工 零件平面加工 零件辅助孔 齿形及成形面加工 零件最大外轮廓尺寸 零件材料 零件原材料原始形式 毛坯形式 零件精度要求 主码 辅码 28 29 特征矩阵表 零件分类编码为120310500 30 31 特征矩阵表 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 32 2 根据划分的零件组 将同类型的零件组建为成组生产单元 成组生产线或成组流水线 成组生产单元 按完成一组零件全部工艺过程配置设备和工艺装备 并按典型的工艺过程布置设备 成组生产单元形式上与流水线相似 但它不受节拍时间的限制 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 33 成组加工的组合方式 首道工序成组加工 其余工序都按各自的工艺路线进行加工 用于几何形状比较简单 工艺路线不长的对象 34 成组工序和单独工艺工序联合 用于零件结构和工艺特征较复杂 这些零件并非自始至终都属于一个零件组 而是各自在不同工序上交叉成组 或者按已有的单独工艺进行加工 这种方式在生产中应用得较少 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 35 成组工序与典型工艺工序组合 用于零件有各自的典型工艺过程 但在各自的典型工艺过程中 某些工序上又具备有组织成组加工的可能性 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 36 在一台设备上完成全部工艺过程的成组加工 用于零件结构简单 工艺单一的情况 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 37 在若干不同设备上完成全部工艺过程的成组加工 是成组加工的高级组合方式 实现了成组工艺规程的一体化 为建立成组流水线创造了良好的条件 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 38 3 按照零件的分类编号 为设计新产品选用类似零件 并把零件的分类编号同标准化 通用化工作结合起来 4 成批生产单元是多品种 中小批生产的理想组织形式 它兼有工艺专业化与产品专业化的优点 既富有柔性 能适应多品种生产的要求 又按一定的零件分类后形成的零件组进行布置 具有对象专业化的特征 可以带来良好的效益 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 39 成组技术示意图 40 一 组织流水生产线的条件1 产品的结构和工艺相对稳定 2 有足够大的产量需求 3 能把产品加工过程细分成若干作业单元 涉及工序同期化 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 41 4 原材料 协作件必须是标准的 规格化的 并能按时供应 5 器设备必须经常处于完好的状态 严格执行计划预修制度 6 工作必须符合质量标准的 产品检验能随生产在流水线上进行 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 42 二 流水线的设计与平衡1 确定流水线节拍与节奏2 工序同期化 装配线平衡3 计算设备需要量和设备负荷系数4 计算和合理配备工人5 流水线的平面布置6 编制流水线标准工作指示图表7 计算流水线经济效益 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 43 1 确定流水线的节拍与节奏节拍是流水线重要的参数 它表明了流水线的生产速度 同时规定了流水线的生产能力 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 44 2 工序同期化 装配线平衡 通过各种可能的技术 组织措施 调整各工作地的单件作业时间 使它们等于流水线的节拍或与流水线节拍成倍比关系 以便提高工作地负荷 可见 工序同期化是组织连续流水线的必要条件 是提高劳动生产率 使设备充分负荷和缩短生产周期的重要方法 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 45 通过工序分解和合并来实现 其原则 1 组合工序的工时不大于节拍2 组合工序内的工步符合工步顺序原则例 某产品的生产节拍为10分钟 其装配工作可分为11个工步 总时间46分钟 各工步的时间定额和工步顺序如下图示 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 46 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 11 6 2 5 7 1 2 6 3 5 4 5 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 47 步骤 1 列出所有可能作为第i工序的工步组合方案 2 求出各编组方案后剩余时间可能组成的最少工作地数 Ski 第i工序 第K编组方案的可能最少工作地数 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 48 T 工步时间总和 ti 第一组合工序时间 取整号3 当工序编组方案有多个时 取min Ski 方案为分枝节点4 当min Ski 有多个时 取组合工序时间最大的方案 作为分枝节点5 从剩余工步中列出可作为下道工序的所有工步编组方案 并计算最小可能工序数值 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 49 6 以上过程重复进行 直到所有工步组合完毕 最后一个节点向前回放 寻求且可能工序数更小的未分枝的节点 进行分枝 直至找到所有节点的可能最小工序数均等于或大于现有最小工序数 对上例进行工步重组如下 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 50 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 11 6 2 5 7 1 2 6 3 5 4 5 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 51 全部工步 1 2 5 1 2 6 3 5 4 5 5 7 3 8 7 7 10 9 10 11 3 9 4 4 8 10 11 5 9 5 10 5 6 8 5 5 7 5 8 6 6 5 10 5 10 5 9 7 6 6 6 6 10 6 4 6 5 52 第一组合工序方案1 1 2 5 S11 1 46 9 10 5方案2 1 2 6 S12 1 46 10 10 5最小工作地数相同 选组合工时最大的方案 即 1 2 6 为第一组合工序 从该方案进行节点分枝 列出第二组合工序的所有方案 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 53 第二组合工序方案1 3 5 S21 2 46 10 6 10 5方案2 4 5 S22 2 46 10 8 10 5方案3 5 7 S23 2 46 10 7 10 5最小可能工作地数相等 取组合工序工时最大方案 4 5 以其为分枝节点 进入第三工序组合 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 54 第三组合工序 方案1 3 8 S31 3 46 10 8 8 10 5方案2 7 S32 3 46 10 8 6 10 6取方案 3 8分枝 第四组合工序 方案1 7 S41 4 46 10 8 8 6 10 6方案2 10 S42 4 46 10 8 8 5 10 6 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 55 第五组合工序 9 10S51 5 46 10 8 8 6 10 10 6第六组合工序 11S61 6 46 10 8 8 6 10 4 10 6 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 56 至此全部工步一组合完毕 得到共6道工序组合方案 回放 寻找未被分枝 可能工作地数小于6的节点进行分枝 当满足条件的分枝有多个时 取组合时间最大的节点 按上述条件 取节点 进行分枝 最后得到最小可能工序数为5个 结果如图 5 7 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 57 全部工步 1 2 5 1 2 6 3 5 4 5 5 7 3 8 7 7 10 9 10 11 3 9 4 4 8 10 11 5 9 5 10 5 6 8 5 5 7 5 8 6 6 5 10 5 10 5 9 7 6 6 6 6 10 6 4 6 5 58 工作地顺序工序号原工序单件时间新工作地单件时间11 2 66 2 21025 71 6733 95 51044 87 310510 115 49 11 2 6 6 5 1 3 2 4 5 5 7 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 59 工序同期化后各工序单件时间表 若空闲时间 4分 就要多设置一个工作地 60 例 电动毛绒玩具工艺流程图解 1 计算节拍 2 计算最小工作地数 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 61 3 分配作业单元 把细分后的作业单元分配到各个工作地 分配原则 所有的先行作业单元已经分配完毕 该作业单元的加工时间不能超过该工作地的剩余时间 当不只一个作业单元满足分配条件时 可采用两种优先准则进行挑选 加工时间长的优先 后续作业数多的优先 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 62 4 流水线效率测评 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 63 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 64 3 计算设备数和设备负荷系数为了使产品能在流水线各工序间平行移动 每道工序的设备 工作地 数应当是工序时间与流水线节拍之比 当Si不为整数时 进行取整 即 Sei Si 取整号 取大于和接近于Si的整数 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 65 当实取设备数不等于计算的设备数时 还须计算工序的设备负荷率 设工序数为m 则流水线总的负荷率 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 当Si不为整数时 进行取整 即 Sei Si 取整号 取大于和接近于Si的整数 66 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 67 设备负荷率 决定了流水线运行过程的连续程度 当k 0 85 1时 可组织连续流水线 而当k 小于0 85时 应重新进行工序同期化 若经过同期化 k 仍然小于0 85 0 75 0 85一般组织间断流水线 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 68 4 计算工人数 以手工操作为主的流水线 需要配备的工人总数等于流水线上所有各个工作地的工人人数之和 可以不考虑后备人员 在以设备加工为主的流水线上配备时 要考虑后备人员和每位工人看管的设备数 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 69 手工操作流水线 第i工序上所需的工人数 Pi SeiWig其中 Wi i工序每一工作地同时工作的人数 g 流水线每天工作班数整条流水线所需人数 P Pi机器操作为主的流水线 第i工序所需的工人数 b 后备人员比例fi 设备看管定额 台 人 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 70 5 流水线的布置平面布置应有利于工人操作 零件的运输路最短 流水线之间合理的衔接 以及有效地利用生产面积等 形状 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 71 布置原则 运输路线最短 平面布置形式 直线型 山字型 直角型 环型 蛇型 开口型 工作地排列形式 单列双列 72 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 73 6 编制流水线标准计划图表 在第12章作业计划里学习 7 计算流水线的经济效益可用产品质量增长率 劳动生产率及增长率 产品成本降低额及降低率 投资回收期等指标反映 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 74 一 从一至表法从至表 零件从一个工作地 设备 到另一个工作地 设备 搬运次数的汇总表 它按工作地数 n 作出n n矩阵 表中列为起始的工作地 行为终至的工作地 对角线右上方 表示按零件在各工作地间移动的方向前进的搬运次数 对角线的左下方 表示按零件移动方向后退的搬运次数 方格内的数字叫从至数 表示从一个工作地到另一工作地零件移动的总次数 由工艺路线图汇总而来 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 75 从一至表法的假设条件 1 各相邻设施之间的距离相等 2 不考虑零件的重量和数量差异 步骤 1 绘制零件工艺路线图 2 绘制设施初始布置方案 编制初始零件从一至表 3 分析改进 4 比较择优 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 76 例 某机械加工车间有8个设备 1毛坯库和1检验台 共10个工作地 该车间负责17种零件的加工任务 每一种零件都由毛坯库出发 经加工到最后检验入库 其加工工艺路线图如下 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 77 一 设施布置的类型二 流水线的平衡与优化三 工艺专业化布置的方法四 非制造业的设施布置 工艺路线图 78 一 设施布