设施布置的设计概述PPT课件

-,1,第5章设施布置设计FacilityLayoutDesign,-,2,本章重点,掌握设施布置的基本类型了解流动模式掌握流水线平衡与设计的方法初步掌握单元式布置的方法,-,3,引导案例,设施布置设计对生产系统极为重要!据测算，物料搬运和布置有关的成本占工厂生产总运营成本2050%。采用有效的布置方法，可以使这些成本降低30%，甚至更多。,-,4,5.1设施布置概述,起源于工厂设计（包括工厂总体布置和车间布置）。工厂总体布置设计解决工厂各个作业单位和运输线路、管线、绿化和美化设施的相互位置，同时应解决物料的流向和流程、厂内外运输的联接及运输方式。车间布置设计解决各生产工段（工作站）、辅助服务部门、储存设施等作业单位及工作地、设备、通道、管线之间和相互位置，同时，应解决物料搬运的流程及运输方式。,-,5,作业单位及其层次,设施,部门,部门,部门,部门,块状布置图,详细布置图,工作地布置,“作业单位”Activity是指布置图中各个不同的工作区或存在物，是设施的基本区划。,-,6,5.1.1设施布置的内容,物流和物料搬运设备。设备、物料移动成本。容量和空间要求。根据要求，分配空间。环境和美学。信息流。方便交流。,-,7,5.1.2设施布置的原则,整体综合原则移动距离最小原则流动性原则空间利用原则柔性原则安全原则,-,8,5.2典型布置形式,生产设施的四种基本布置形式：固定式布置产品原则布置工艺原则布置混合布置：成组原则服务设施的三种基本的布置形式：零售店布置办公室布置仓库布置,-,9,1、固定式布置,固定式布置(Fixed-PositionLayout)也称项目布置，它主要是工程项目和大型产品生产所采用的一种布置形式。它的加工对象位置，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。之所以要固定，是因为加工对象大而重，不易移动。如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。,-,10,-,11,固定布置存在的问题,问题：场地空间有限；不同的工作时期，物料和人员需求不一样，生产组织和管理困难；物料需求量是动态的。解决：尽量将大的加工对象先期分割；零部件标准化；尽可能分散在其他位置和车间批量生产。,-,12,2、产品原则布置,产品原则布置，又称流水线布置或对象原则布置。品种少批量大，按照产品的加工工艺过程顺序来配置设备，形成流水生产线或装配线布置。Ford首创流水线生产。基础是标准化及作业分工,-,13,-,14,产品原则布置的优缺点,优点：产品产出率高，单位产品成本低，专用设备投资因产量大而摊薄；加工件经过的路程最直接、最短，无用的停滞时间最少；效率高且所需培训少；生产管理和采购、库存控制等工作相对简单。,-,15,产品原则布置的优缺点,缺点：要求的设备多，而设备的利用率相对较低；柔性差；线上工作重复单调乏味，缺乏提升机会，可能会导致工人的心理问题或职业伤害；为了避免停产，设备备用件的库存可能比较大。,-,16,3、工艺原则布置,工艺原则布置，又称功能布置，将功能相同或相似的一组设施排布在一起。在机加工车间中还被称作机群式布置。为了适应多种加工对象及工艺路线，需要采用可变运输路线的物料搬运设备，如叉车、手推车等。,-,17,-,18,工艺原则布置的优缺点,优点：柔性高缺点：机器及工人的利用率较低、在制品的数量较高。运输效率低，单位运输费用较高，单位产品的成本较高，整个生产时间较长，整个车间的物流比较混乱；对操作人员的技术水平要求较高，组织和管理工作也较困难,-,19,工艺原则布置功能原则布置,综合医院：放射科、外科、内科。,服务业,-,20,4成组原则布置（GroupLayout）,在制造业中又称单元制（CellularManufacturing）成组技术（GT）零件族、机器组（制造单元）特点：工艺原则布置系统转化为接近产品原则布置系统，相比于工艺布置，由于经过分组，其加工时间较短、物流效率较高、在制品较低、准备时间较短，同时又具有工艺原则原则布置的柔性特点。,-,21,5.3流动模式,流动模式可以分为水平和竖直的。任何布置都要考虑物料的流动模式。合理的物流流动模式也要考虑人员的流动情况。,-,22,5种基本的流动模式,直线形，将入口和出口分开。L形适用于设施不允许直线流动的情形。U形收发口在同一位置，有利于物料搬运，它能减少工人数量，还是一种有利于JIT布置的物流模式，工人位于U形的中心，因而可以互相看到彼此的进展且易于合作。环形常见于由物料搬运机器人服务的制造单元中S形则常用于长的流水装配线布置，如汽车装配线。,-,23,-,24,5.4流水线平衡与设计,技术设计（“硬件”设计）工艺路线及工艺规程的制订专用设备的设计设备改装设计专用工具设计运输传送装置的设计信号装置的设计等。,-,25,组织设计（“软件”设计）流水线的节拍和生产速度的确定设备需要量和负荷的计算工序同期化设计工人配备生产对象运输传送方式的设计流水线平面设计流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制订等等。,-,26,（1）期量标准节拍：又称产距时间，就是要求的生产一件产品的时间。目标时间、不可测量、人为制定节拍=每日有效工作时间/计划每日产量节拍=（每日有效工作时间生产线稼动率）/（计划每日产量合格品率）瓶颈：节拍最慢的环节,5.4.1相关概念,-,27,周期时间：反映流水线的生产速度，以生产一件产品所需要的时间（S）来表示。可测量、可大于（小于、等于）节拍；受设备、劳动力、工艺的等影响，缩短只能依靠管理和技术改进。节距时间：流水线传送带流过两相邻工作站的时间。一般等于周期时间，但可调（固定节拍除外）,-,28,工序同期化：节拍确定以后，要根据节拍来调节工艺过程，使各道工序的时间与流水线的节拍相等或成整数倍比例关系，这个工作称为工序同期化。工序同期化又称“装配线平衡（assemblylinebalancing）”。,-,29,进行工序同期化的措施提高设备的生产效率。改进工艺装备。改进工作地布置与操作方法，减少辅助作业时间；提高工人的工作熟练程度和效率；详细地进行工序的合并与分解。这是装配工序同期化的主要方法。,-,30,作业指示图表：如标准作业程序或指导书（SOP）等。在制品占用量定额：为保证生产连续性而制定的必要的在制品数量标准在制品：“未完成”,-,31,（2）50S节拍规则重复性手工作业优越性：生产率安全与人因工程质量员工士气,-,32,（3）流水线分类按生产对象的移动方式分：固定、移动按生产对象的数目分：单一对象、多对象按生产对象轮换方式：不变、可变、成组按生产连续程度分：连续、间断按流水线的节奏：强制节拍、自由节拍、粗略节拍,-,33,5.4.2流水线平衡,流水线的平衡要根据产品设定工作站数目，再将各作业分到不同工作站，并使各工作站分配的工作量大致平衡，并接近周期时间。当每一个产出单元（如一辆汽车，一台发动机）经过该站工人就进行一次重复规定操作。原则：在规定的装配线速度下，使总的空闲时间最少，或使做一额定工作量的操作人数最少以使平衡延迟最少,-,34,流水线平衡步骤,1确定工作周期时间C。C=H/Q式中：H每天生产时间；Q每天在H时间内要求的产量；C周期时间。2确定最少工作站（工作地点）数目K，K=t/C式中：K最少工作站数；t完成作业所需时间总量。3.分配各工作站的作业，计算装配线效率。,-,35,基本平衡方法,规则1：优先分配后续作业较多的作业规则2：优先分配操作时间最长的作业,例5-1某手推车要在一个传送带流水线上组装，每天需生产500辆，每天的生产时间为420min。请根据周期时间和作业次序限制，求使工作地数量最少的平衡方式。,-,36,例5-1,图5-1手推车装配网络图（双代号）,-,37,规则1：优先分配后续作业较多的作业,5-1作业排序一览表（规则1）,解：工作站节拍=42060/50=50.4（S）周期时间C=50.4（S）最少工作站K:K=t/C=(45+11+9+50+15+12+12+12+12+8+9)/50.44,-,38,表5-2流水线平衡（规则1）,平衡率=t/KC=195/（550.4）=77%,-,39,表5-3流水线平衡（规则2）,平衡率=t/KC=195/（450.4）=97%,-,40,例5-2,现拟在传送带上组装某部件。该部件每天需组装369台，每天的生产时间480min。装配顺序及装配时间如下表。根据周期时间和作业顺序限制，求工作站数最少情况下的平衡流动及装配线效率。,韩格逊-伯尼法（位置加权法或矩阵法）,-,41,-,42,解：共4步,(1)画出其先后次序图和先后次序矩阵表。依照装配程序表的要求可以画出先后次序图。图中圆圈为作业，箭头为操作顺序。,图5-2装配先后次序图（单代号）,-,43,装配先后次序矩阵表,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,+1,-1,领先+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,延后-1,0,+1,+1,+1,+1,+1,+1,+1,-1,-1,0,0,+1,+1,+1,+1,+1,-1,-1,0,0,+1,+1,+1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,0,+1,+1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,-1,0,+1,+1,+1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,0,+1,0,-1,-1,-1,-1,-1,-1,0,+1,0,-1,-1,-1,-1,-1,-1,0,-1,-1,-,44,(2)完成位置权值计算,1,2,3,4,5,6,7,8,9,pwa,221,171,116,126,96,71,32,34,20,位置权值pwa为该单元及所有带+1单元时间之和,位置权值矩阵表,-,45,(3)确定周期时间和最少工作站数,将已知的数据（该部件每天需组装369台，每天的生产时间480min）代入得周期时间：C=H/Q=480*60/369=78秒用下式计算满足周期时何要求的最少工作站数：K=t/C=(502520302525121420)/78=2.833故最少需3个工作站。,-,46,(4)分配工作站的作业，平衡装配线,工作站K,1,1,2,2,2,3,3,3,3,单元时间ti秒,50,25,20,30,25,25,12,14,20,装配线平衡表,1,2,3,4,5,6,7,8,9,单元i,221,171,116,126,96,71,32,34,20,位置权值pwa,-,1,2,2,3,4,5,6,6,7,8,紧前单元,工作站时间ti秒,50,75,50,30,75,25,51,39,71,平衡延迟秒,28,3,28,48,3,53,27,39,7,递减顺序,按位置权值递减的次序，在满足先后次序限制的条件下，指派尽可能多的单元至一工作站，直至接近该站的周期时间。,=周期时间(78秒)-工作站时间,-,47,(4)分配工作站的作业，平衡装配线,工作站K,1,1,2,2,2,3,3,3,3,单元时间ti秒,50,25,20,30,25,25,12,14,20,装配线平衡表,1,2,3,4,5,6,7,8,9,单元i,221,171,116,126,96,71,32,34,20,位置权值pwa,-,1,2,2,3,4,5,6,6,7,8,紧前单元,工作站时间ti秒,50,75,50,30,75,25,51,39,71,平衡延迟秒,28,3,28,48,3,53,27,39,7,递减顺序,按位置权值递减的次序，在满足先后次序限制的条件下，指派尽可能多的单元至一工作站，直至接近该站的周期时间。,=周期时间(78秒)-工作站时间,-,48,装配线效率=完成作业所需时间总和/（实际工作站总数*时间周期）=,-,49,5.4.3流水线的设计,进行流水线平面布置设计时应遵循以下原则：有利于工人操作方便；在制品运动路线最短；有利于流水线之间的自然衔接；有利于生产面积的充分利用。,-,50,流水线单列和双列直线布置示意图,-,51,单列直线形流水线，多在工序数少、每个工作站的工序也少的条件下应用。当工序与工作站的数量较多而空间的长度不够大时，可采用双列直线排列。当工序或工作站更多时，可采用L形、U形和S形等布置。山字型常用于零件加工与部件装配相结合的情况环形布置多采用于使用物料搬运机器人、工序循环的情况下。,-,52,流水线物料搬运设备,强制节拍：传送带分配式：产量大的小型产品连续式：产量大的大型产品脉冲式：工序时间长，产量不太大，产品精度高自由节拍：传送带、滑道、滚道、手推车、运输箱等粗略节拍：滚道、滑道、叉车、手推车、运输箱等,-,53,传送带速度的计算,-,54,例5-3,某流水线设计日产量为800件，工作时间为8h制，午餐休息时间45min，上下午各休息10min。已知传送带上有16个工作站，各工作站的平均间距为1.44m，生产线稼动率为95%，产品装配合格率97%，求流水线节拍及传送带速度。,-,55,解：,-,56,5.5单元布置,单元布置与精益生产精益生产的基本目标：效率、质量、成本、柔性单元布置的基本要求：（1）产品或零件簇；（2）一个流（3）人员灵活