05第五章生产和服务设施布置.ppt

第五章生产和服务设施布置,生产与运作管理,本章引言,生产和服务设施布置是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设备的布置。P148设施布置是生产与运作管理中的经典问题，早期的工业工程师的主要工作就是解决企业设施布置和优化问题的。虽然当今市场环境和生产方式都有了巨大的大变化，但设施布置仍然是生产过程组织的重要内容。所不同的是，设施布置问题已超出针对制造业企业这一特定范畴。除了制造业企业外，其它类型的组织也都有设施布置问题。,本章引言,许多设备、设施的布置一旦确定下来，其影响是永久性的。当生产和服务系统投入运行以后才发现问题，再想改正就十分困难了。因此，为了寻求生产和服务系统的最优运行效果，必须在系统设计时优化其布置方案。设施布置同样是生产运作系统设计与生产运作战略中的一项重要内容。,本章教学基本情况,教学时数：5学时教学目的与要求：理解设施布置的概念；掌握设施布置类型与设施布置的方法；掌握装配线平衡的方法;熟悉办公室布置问题。教学重点：设施布置类型与设施布置的方法；装配线平衡方法。教学难点：设施布置决策的定量分析本章主要阅读文献资料：1.刘丽文.生产与运作管理（第三版）.北京：清华大学出版社，20062.（美）理查德B蔡斯等著.运营管理（原书第11版）.北京：机械工业出版社，200715.（美）威廉史蒂文森（中）张群，张杰著.运营管理（原书第九版）.北京：机械工业出版社，2008,本章主要内容,5.1设施布置概述5.2设施布置的类型5.3设施布置的方法5.4装配线平衡5.5非制造业的设施布置,5.1设施布置概述,5.1设施布置概述,主要内容,5.1.1设施布置的含义及内容5.1.2企业生产单位的组成及其影响因素5.1.3生产单位的专业化原则和形式5.1.4设施布置的原则,5.1.1设施布置的含义及内容,5.1.1设施布置的含义及内容,设施布置就是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设备的布置。设施布置的基本目标在于使企业内部的物流畅通、内部人员和外部顾客出入方便、工作效率高、运输成本低。总的来说，设施布置可分为两大任务：一是工厂总平面布置（厂区总体布置）二是车间布置（主要指设备布置）设施布置只有在确定了企业内部生产单位组成和生产单位内部采用的专业化形式之后才能进行。,5.1.2企业生产单位的组成及其影响因素,5.1.2企业生产单位的组成及其影响因素,一般企业的生产单位组成（以机械制造企业为例）1.生产技术准备部门：为生产提供技术服务的部门，如研究所、设计科、工艺科、试制车间等。2.基本生产部门：直接从事企业产品加工的生产单位。一般包括准备车间（铸造车间、锻压车间、备料车间等）；加工车间（机加工车间、热处理车间、电镀车间、喷漆车间、铆焊车间等）；装配车间（部件装配车间、总装车间）,5.1.2企业生产单位的组成及其影响因素,一般企业的生产单位组成（以机械制造企业为例）3.辅助生产部门：为基本生产单位提供辅助产品或劳务的生产单位，一般包括辅助车间（工具车间、模具车间、机修车间等）；动力部门（变电所、氧气站、锅炉房、压缩空气站等）4.生产服务部门：为基本生产和辅助生产提供服务的生产单位。一般包括运输部门；仓库（原材料库、在制品库、半成品库、工具库、成品库等）；检验与计量部门。,5.1.2企业生产单位的组成及其影响因素,影响企业生产单位构成的因素：上述生产单位的组成是企业生产单位组成的典型情况，并非是所有企业生产单位组成的模式。不同企业、甚至同类企业，由于多种因素的影响，生产单位的组成也不相同。这些影响因素主要有以下几种。（P148）1.产品的结构与工艺特点。2.企业的专业化与协作化水平3.企业的生产规模,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,P149,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,生产单位专业化的原则和形式影响着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，它是企业与车间平面布置中必须考虑的重要问题。生产单位专业化原则主要是指：工艺专业化原则对象专业化原则,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,工艺专业化原则是指按照工艺专业化特征建立生产单位（分厂、车间、工段或班组），形成工艺专业化的生产单位。工艺专业化形式的生产单位内集中了完成相同工艺的设备和工人，可以完成不同产品上相同工艺内容的加工。以机械造企业为例，在这种形式下建立的生产单位是铸造、锻造、机加工、热处理、喷漆、电镀、装配等不同生产单位（分厂或车间）；机加工车间（分厂）内部还可再分为车工工段（班组）、铣工工段（班组）、钳工工段（班组）等等不同单位。对于非制造业企业来说，可以是一个窗口、一个柜台或一个办公室。,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,工艺专业化形式示意图,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,B,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,工艺专业化形式的优点：对产品品种变化有较强的适应能力（设备不是为某一种产品配置）；设备的利用效率较高；工艺管理方便（有利于同类技术交流，工人培训、设备维修或技术指导也比较容易）；生产系统可靠性高。,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,工艺专业化形式的缺点：物流比较复杂，加工路线长，生产过程的连续性较差；运输量大，运输成本高；在制品占用量多，生产周期长（生产单位之间运送时增加了验收、清点、存放、停顿、领取等活动）；组织管理工作较复杂；耗费的非生产时间较多，生产效率低。,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,对象专业化原则也称为产品专业化原则，是指按照产品（或零件、部件）顾客建立生产单位。对象专业化形式的生产单位内集中了完成同一产品生产所需的设备、工艺装备和工人，可以完成相同产品的全部或大部分的加工任务，如汽车制造厂的发动机车间、曲轴车间、齿轮工段等生产单位。,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,对象专业化形式的优点：对象专业化生产单位便于采用高效专用设备组织连续流水作业，可缩短运输路线、减少运输费用，有利于提高生产效率、缩短生产周期，同时还简化了生产管理。对象专业化形式的缺点：固定了生产一种或很少几种产品的设备，因而对产品品种变化的适应能力很差。也不便于进行工艺管理。,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,以上描述了两种对立的生产单位专业化形式，事实上，任何企业，特别是机械制造企业，纯粹按工艺专业化形式或对象专业化形式建立生产单位或组织生产的较少，常常是同时采用两种专业化形式(混合形式)。一般而言，工艺专业化原则适用于多品种中小批量生产，对象专业化原则适用于大量大批生产。,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,非制造业中工艺专业化原则与对象专业化原则的应用例1：政府部门有各种不同职能部门，一般是按职能分工布置，可以认为是工艺（工作）专业化原则。在这种布置下，一份公文的审批要经过若干个部门，花费时间多，效率较低。如果围绕某种特殊任务，如审批外商投资项目，为提高办公效率，往往从有关职能部门抽出办事人员集中在一起，采用流水作业方式处理项目申请，很快就可以办完手续，这就是对象专业化原则的具体应用。,5.1.3生产单位的专业化原则和形式,非制造业中工艺专业化原则与对象专业化原则的应用例2：综合医院的组织方式可看作是工艺专业化形式，而牙科诊所则是比较典型的对象专业化形式。例3：体检机构的安排也是一种对象专业化形式。例4：汽车的洗车作业也是一种典型的对象专业化形式。总体而言，当服务必须考虑每位顾客的需要，其结果会导致顾客化，小批量，因此更适合工艺专业化组织方式，反之，更适合对象专业化形式。但是，当面对面服务和后台服务各占一定比例时，混合形式更好。,5.1.4设施布置的原则,5.1.4设施布置的原则,1.设施布置应满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输。2.生产联系和协作关系密切的设施应相互靠近布置。尽可能使物料运输距离最短。3.设施布置应尽可能紧凑合理，有效利用面积。4.要合理地划分区域。5.充分利用外部环境提供的便利条件。6.留有合理的扩展余地。7.有利于安全，有利于职工工作生活质量的改善。8.设施布置应注意与社区环境相协调。,5.2设施布置的类型,5.2设施布置的类型,主要内容,5.2.1按工艺过程布置(Processlayout)5.2.2按产品布置(Productlayout)5.2.3固定式布置(Fixedpositionlayout)5.2.4按成组制造单元布置(Layoutsbasedongrouptechnology),5.2.1按工艺过程布置(Processlayout),5.2.1按工艺过程布置（Processlayout）,按工艺过程布置，又称工艺专业化布置，就是按照工艺专业化原则将同类机器设备集中在一起，完成相同工艺加工任务。工艺专业化布置的优缺点同前面所述的工艺专业化原则的优缺点。在这种布置形式下，要解决的主要问题是采用何种方法安排生产单位或设备的相对位置，使物流合理（减少逆向迂回流动），运输费用最小、运输距离最短或时间最少。因此运量大及联系紧密的单位或设备应尽量相邻。有些情况下，还要考虑其它目标。有关具体的布置方法将在5.3中介绍。,5.2.1按工艺过程布置（Processlayout）,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P153,5.2.1按工艺过程布置（Processlayout）,按工艺过程布置示意图,5.2.1按工艺过程布置（Processlayout）,5.2.1按工艺过程布置（Processlayout）,5.2.2按产品布置(Productlayout),5.2.2按产品布置（Productlayout）,按产品布置，又称对象专业化布置，或者称产品导向布置，就是按照对象专业化原则布置有关机器和设施。也就是在一个生产单位中集中加工同一产品的各种设备和工人，完成该产品的各种工艺加工。在这种布置形式下，生产单位或设备是按照某一种或某几种（但这几种产品的加工路线基本类似）产品的加工路线或加工顺序顺次排列的。对象专业化布置的优缺点同前面所述的对象专业化原则的优缺点。,5.2.2按产品布置（Productlayout）,5.2.2按产品布置（Productlayout）,5.2.2按产品布置（Productlayout）,5.2.2按产品布置（Productlayout）,按产品布置的两种典型类型是生产线和装配线（有时统称为生产线）。生产线是在一系列机器上制造零件。装配线是在一系列工作站（地）上将制造出的零件组合在一起。高度连续的生产线或装配线称为流水线（或流水生产线）。流水线的进一步发展是自动线。,5.2.2按产品布置（Productlayout）,按产品布置的中心问题是平衡生产线上每个工作地(加工中心)或设备的加工时间，使它趋于相等。从而使生产线保持一种平滑、连续流动的生产状态。否则整个生产线的产出速度就会受到“瓶颈环节”的制约。如何做到生产线平衡，后面会详细讲述。一般而言，生产线趋向于机器步调，装配线则相反，生产的步调由分配给个人或工作站的任务来确定。,5.2.2按产品布置（Productlayout）,按产品布置下的生产线的形状并不一定是一条直线，也可以采用L型、O型、S型、U型等多种形状，或这几种形状的组合。,5.2.2按产品布置（Productlayout）,在多层厂房情况下，还涉及生产线的垂直安排。,上升型,（升降机集中型）,（升降机分散型）,5.2.3固定式布置(FixedPositionLayout),（参季建华P95）,5.2.3固定式布置（Fixedpositionlayout）,固定式布置，也称定位布置，是指加工对象位置固定，工人、材料和设备按需要随加工产品所在的某一位置而移动。这类布置几乎总是由产品本身特点决定，即重量、体积或其他一些因素使得移动产品不现实或难度极大。如重型机床、船舶、飞机、机车、锅炉、发电机组等。大型建设项目如建筑房物、修水坝、筑路、钻井都常用固定布置方式来进行生产。,5.2.3固定式布置（Fixedpositionlayout）,5.2.3固定式布置（Fixedpositionlayout）,固定位置布置的技术还未充分发展。在一些例子中，应把注意力放在对材料和设备运送时间的控制上，以免堵塞工地和不得不将他们搬到工地附近。当涉及物料运输时，通常利用可变路线的通用物料运输设备。当空间受限制时，常用的一个替代策略是将尽量多的工作远离现场的地方完成，然后再移动到现场安装。,5.2.4按成组制造单元布置（Layoutsbasedongrouptechnology）,5.2.4按成组制造单元布置（Layoutsbasedongrouptechnology）,按成组制造单元布置就是首先根据一定的标准将结构或工艺相似的零件组成一个零件组，确定出零件的典型工艺流程，再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人，由这些设备和工人组成一个生产单元。(成组技术理论),5.2.4按成组制造单元布置（Layoutsbasedongrouptechnology）,成组生产单元与对象专业化形式十分相似，因而也具有对象专业化形式的优点。但成组生产单元更适合于多品种的批量生产，因而又比对象专业化形式具有更高的柔性，是一种适合多品种中小批量生产的理想生产方式。工艺专业化布局可以改造成成组技术布局。,5.2.4按成组制造单元布置（Layoutsbasedongrouptechnology）,5.2.4按成组制造单元布置（Layoutsbasedongrouptechnology）,5.2.4按成组制造单元布置（Layoutsbasedongrouptechnology）,（a）运用成组技术之前,5.2.4按成组制造单元布置（Layoutsbasedongrouptechnology）,（b）运用成组技术之后,5.2.4按成组制造单元布置（Layoutsbasedongrouptechnology）,机器2,机器1,机器3,机器4,机器5,机器6,入口,出口,C形制造单元布置示意图,制造单元布置的形状,5.2.4按成组制造单元布置（Layoutsbasedongrouptechnology）,制造单元布置的形状,7,6,5,4,3,2,1,7,6,5,4,3,2,1,入口,出口,入口,出口,机器,工人的行走路线,U形制造单元及生产线布置,设施布置类型内容小结,以上讲述了设施布置的几种典型情况。其中工艺专业化布置和对象专业化布置是两种比较常见的布置类型。对实际企业而言，很少单独采用一种布置形式，往往都是两种或两种以上类型的混合，从而形成混合布置。例如：零部件生产采用工艺对象专业化布置，装配车间采用产品对象专业化布置。医院基本上采用的工艺专业化布置，但病人医疗参采用定位布置法，因为常常需要护士、医生、医疗药品和专门设备到达病人处。,5.3设施布置的方法,5.3设施布置的方法,主要内容,5.3.1从-至表法5.3.2物料运量图法5.3.3作业相关图法5.3.4新设备的布置问题5.3.5线性规划方法5.3.6计算机辅助选址决策与设施布置,本节所讲方法主要是应用于工艺专业化布置，也包括在厂区总体布置时的运用。对象专业化布置涉及到的主要是生产线平衡5.4节讲述。,5.3.1从-至表法,5.3.1从-至表法,从-至表法是一种常用的设施布置方法。在车间设备的单行布局中应用较多。（什么是从-至表？）从本质上看，从-至表是一种记录设施（车间、工作地及机器设备等）间物料运输情况的工具。具体而言从-至表就是一个表示物料从一个设施到另一个设施的运输次数、运输距离、运输量或运输成本（费用）的统计表。它是一种矩阵式二维表格。表上“列”中的设施为物料出发的地方，“行”中的设施为物料到达的地方。同时从-至表还可以表示物料移动的方向。,5.3.1从-至表法,一般来说，从至表根据其所含数据元素的意义不同，分为四类：次数从至表：表中元素表示从出发设施至到达设施的运输次数的汇总距离从至表：表中元素表示从出发设施至到达设施运输距离的长短运量从至表：表中元素表示从出发设施至到达设施运输成量的大小成本从至表：表中元素表示从出发设施至到达设施运输成本的大小,5.3.1从-至表法,从-至表法分析的目标就是如何安排个设施的相对位置从而使物料的移动距离最小，或物料的总运量最小，或物料总的运输成本最小。下面我们将结合教材P156面的例子和一个补充的例子来说明这种方法的具体应用。,5.3.1从-至表法,P156例：一金属加工车间有六台设备，已知其生产的零件品种及加工路线,并据此给出如下表所示的零件在设备之间的每月移动次数，同时给出了单位距离运输成本。请用这些数据确定该车间的最佳布置方案。,5.3.1从-至表法,实际布置中，除考虑运输成本（或移动距离、运输量）外，还要考虑其它一些非运输因素。如果有特殊因素制约时，就不能以运输因素作为优先考虑了。(喷漆远离电焊；对噪音振动敏感部门的布置),5.3.1从-至表法,考虑总运量最小时，从至表法的基本步骤：1.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。2.制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离。（例题中是单位距离）3.确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本（例题中暗含）。4.用实验法确定最满意的布置方案。,5.3.1从-至表法,例：某机械加工车间有8台设备及毛坯库，检验台共10个工作地。假定任意相邻两工作地间距离大体相等并记作一个单位距离。现有10个零件由该车间加工。零件的综合工艺路线已知，请用从至表法确定该车间10个工作地的最佳布置方案。第一步：根据实际工作情况，绘制零件的综合工艺路线图。本例中工艺路线图已经给出。如下图。,5.3.1从-至表法,零件综合工艺线路图,5.3.1从-至表法,第二步：制定设备布置的初始方案（先假设工作地的一个初始安排），根据零件综合工艺线路图编制零件移动次数从至表,表中数字的含义及移动方向的区分,5.3.1从-至表法,初始方案中工作地与设备的布置顺序为：零件移动总距离的计算与分析：通过从至表可以发现，表中数据距离对角线的格数就是两工作地间的距离单位数，因而，越靠近对角线的方格，两工作地间距离越小。因此，零件总的移动距离L的计算公式为：,其中i为两个工作地之间的距离（用数据距离对角线的格数表示）；j为这连个工作地的移动次数（从至表中的数字）,5.3.1从-至表法,初始方案中零件的移动总距离为：,5.3.1从-至表法,第三步：改进从-至表求最佳工作地排列顺序。改进的主要目标是使零件移动总距离L最小，其次也要考虑减少逆向移动。因此，调换工作地或设备的位置，使移动次数j大的格子靠近对角线，靠近对角线，就会使i减小，从而会使L减小。同时，可以考虑使对角线下面有数字的格子置换到对角线上面去，这样可以减少逆向移动。根据这一原则，可以对工作地或设备作多次调整，每调整一次都要计算一次零件移动的总距离，直到找出较优的安排为止。假定改进后的零件从至表如下。,5.3.1从-至表法,改进后的零件从至表,计算零件移动总距离？,5.3.1从-至表法,改进后工作地及设备的布置顺序为：改进后零件的移动总距离为：,5.3.1从-至表法,第四步：比较改进前后的从至表与零件移动总距离的数据。观察改进的效果如何。本例子中改进前后零件的移动总距离减少了138-112=26个单位距离。但物料的逆向移动问题没有什么改观。（自己可以详细分析一下）。最后需要说明的是上述例子中所得结果（移动总距离减少了26）算不算最优呢？答案是不一定是最优。因为从至表法是一种启发式算法，所得结果可以较优，但不一定保证最优。结果的优化程度往往取决与人的实际经验。,5.3.2物料运量图法,5.3.2物料运量图法,物料运量图法可以看作是从至表法一种扩展应用。它是按照生产过程中物料的流向及生产单位之间运输量布置企业的车间及各种设施的相对位置，最终目的也是使物料运输成本最小，基本原则是运输量大的生产单位应安排在相临位置。其步骤为：1.根据原材料、在制品在生产过程中的流向，初步布置各个生产车间扣生产服务单位的相对位置，绘出初步物流图。2.统计车间之间的物料流量，制定物料运量表（实际上也是从至表-运输量从至表）。3.按运量大小进行初试布置，将车间之间运输量大的安排在相邻位置，并考虑其它因素进行改进和调整。,5.3.2物料运量图法,例：某企业有5个生产单位，各单位之间物料流向及运输量已知，根据资料绘制物料运量表如下：,单位：10吨,5.3.2物料运量图法,绘制运量图,05,02,03,04,2吨,1吨,01,5.3.2物料运量图法,运量图变形一,5.3.2物料运量图法,运量图变形二,5.3.2物料运量图法,根据运量图进行设施布置：以上所得到的运量图，只能看作是设施布置的雏形，只是反映了车间等单位之间在物料流向及运量方面的所处的比较经济的位置关系。真正的布置还要考虑每个单位的面积、形状及地形地貌等很多因素。,5.3.3作业相关图法,5.3.3作业相关图法,作业相关图法，又称活动相关图法，或网格图法、关系图法、接近性评级法。这种方法是由默泽（RichardMuther）提出的。它是根据企业各部门之间的活动关系密切程度来布置其相互位置的一种方法。这种方法主要用于厂区总体布置。应用该方法时，首先要将关系密切程度划分为A、E、I、O、U、X六个等级（如图5-1），然后，列出导致不同程度关系的原因（如图5-2）。使用这两种资料，将待布置的部门一一确定出相互关系，列出作业相关图。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。,5.3.3作业相关图法,图5-1关系密切程度分类表,5.3.3作业相关图法,图5-2关系密切程度的原因,可以根据实际应用给定不同的原因默泽曾提出了六种原因,5.3.3作业相关图法,作业相关图法的应用方法有两种，一种是定性法；一种是赋值法。当采用赋值法时，要先给上面的六个等级赋不同的分数值。这两种方法，前者比较直观，后者体现了定量分析。下面举例说明这两种方法的运用。例：某企业由接收与发运、成品库、工具车间、修理车间、生产车间、中间零件库、食堂和管理办公室等八个部门组成，这八个部门在生产经营活动中的相关关系如图5-3所示。,5.3.3作业相关图法,作业相关图,该方格表示部门1与8之间的作业相关关系,关系代码,原因代码,5.3.3作业相关图法,根据图5-1及图5-3计算各组成单位密切程度积分，得到下表：,赋值法,5.3.3作业相关图法,根据各组成单位密切程度积分表，按积分高者先布置的原则，将生产车间放在中间位置，然后按与其密切程度A,E,I,O,U,X顺序布置。同时还要考虑厂区及车间的面积、形状或其他制约因素。总之，这种布置的过程是一个反复试验的过程，最终所得结果也不能保证最优。因为，我们既不能把所有因素都考虑进去，当单元数量较多时，也不可能考虑到所有可能的方案。,5.3.3作业相关图法,当布置区域与每个单元的形状、面积已知的情况下，下图就是一种可能的布置。,5.3.3作业相关图法,这种方法的步骤如下：第一步，根据图5-3列出关系密切程度分类表。只考虑密切程度最高的（A）和最低的(U)。,定性法（参教材）,5.3.3作业相关图法,第二步，根据上述列表编制主联系簇，如下图所示。原则是，从关系“A”出现最多的部门开始。然后将与该部门关系密切程度为A的一一联系一起。,5.3.3作业相关图法,第三步，考虑其它关系为A的部门，如能加在主联系簇上，就尽量加上去，否则画出分离的子联系簇。本例中是都能加上去，如下图所示。,5.3.3作业相关图法,第四步，画出U关系联系图。如下图所示。,5.3.3作业相关图法,第五步，根据联系簇图和其它因素(可供使用的区域形状、面积等)，用实验法布置所有部门。一种可能的结果如下图所示。,5.3.3作业相关图法,教材155面例子：一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店共分成6个部门，计划布置在一个2X3的区域内。已知这6个部门间的作业关系密切程度，如下图所示。请根据该图作出合理布置。,5.3.3作业相关图法,5.3.3作业相关图法,3,4,1,6,X关系联系簇,5.3.3作业相关图法,与从至表法和物料运量图法相比较，作业相关图法的优点在于当确定部门间关系密切程度时考虑了多个目标和因素，而不是仅仅是物料运输一项。同时，这种方法更多的是考虑定性因素，而不是定量因素。这样，在缺乏定量数据时，可以用来有效地解决设施布置问题。不过，它也有局限性，主要体现在部门间关系密切程度的确定及其影响因素的选择上有一定主观性，从而缺乏准确性、不可靠。,5.3.4新设备的布置问题,（自学）,5.3.5线性规划方法,（自学）,5.3.6计算机辅助选址决策与设施布置,(自学),5.4装配线平衡,（看流水线的动态演示）,5.4装配线平衡,装配线是设施按产品布置的一种常见形式。装配线平衡，又称工序同期化，就是对于某装配流水线，在给定流水线的节拍后，求出使装配线所需的工作地（或工位、工作站）数量和工人数最少的方案。装配线平衡问题还可以表述为：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。这两种表达方式都是要使各工作地的单件作业时间尽可能接近节拍或节拍的整数倍。从而使每个工作地或工人的作业空闲时间最少。（为什么要进行装配线时间平衡？P165）,5.4装配线平衡,装配线平衡的基本方法就是将整个工作分解为许多基本作业（或称为作业元素、任务、小工序、工作单位等，下面统称作业），然后以适当的方式，将所有作业分配给不同的工作地（有时也称为大工序），并使分配到每个工作地的作业时间（也许是一个作业所需时间，也许是多个作业所需时间之和）接近或等于装配线节拍或是节拍的倍数。,5.4装配线平衡,装配线平衡的基本工作步骤1.作业分解并用作业先后顺序图表示作业间的顺序关系。该图由圆圈和箭头组成。圆圈代表单个作业，箭头代表作业次序。2.确定装配线节拍（含义）。装配线节拍是指装配线上连续出产两件相同产品的时间间隔。也称为工作地周期，也就是任何工作地的最大允许作业时间。其公式如下：,5.4装配线平衡,计划期有效工作时间是指制度规定时间减去必要的停歇时间，如维护设备、更换工具、工人休息时间计划期产量包括计划出产量和预计不合格的量。例如：某产品装配线计划日产量为150件，采用两班制生产，一班8个小时，每班规定有21分钟停歇时间，计划不合格品率为2%，该装配线的节拍应为：,5.4装配线平衡,3.确定装配线上理论上需要的最少工作地数，实际上可能比这个多。计算公式如下：,Smin表示装配线上需要的最少工作地数ti表示装配线上所有作业时间之和r表示装配线节拍表示大于或等于ti/r的最小整数,5.4装配线平衡,4.在每一次分配前，利用下列标准确定哪些作业够资格分配到一个工作地：a.所有先行作业都已分配。b.该作业时间不超过该工作地的剩余时间。如果没有够资格分配的作业，继续下一个工作地。5.每当一个作业分配后，计算该工作地的剩余时间。剩余时间等于节拍减去工作地上已经分配的作业时间之和。,5.4装配线平衡,6.如果出现多个作业都够资格分配时，可采用下列方法之一解决：a.先分配后续作业数最多的作业b.先分配作业时间最长的作业如果后续作业数与作业时间都一样，可任意选择一个作业。7.继续下去直到所有作业都已分配到工作地。,5.4装配线平衡,8.计算反映这一系列分配情况的一些指标。如装配线负荷系数（或称装配线平衡的效率），公式如下：,s实为装配线平衡后实际采用的工作地数目。,装配线负荷系数越大，表明装配线的效率越高、越平衡，装配线闲置时间也越少。（下面用实例说明装配线的平衡）,5.4装配线平衡,例：一家玩具公司要在一个传送带上装配J型玩具，每天需要生产500辆。生产时间为每天420分钟，J型玩具的组装步骤及其作业时间在下表中给出。请根据工作站周期和作业次序限制，找出工作站数目最少的平很方案。,5.4装配线平衡,J型玩具车的装配步骤及作业时间,5.4装配线平衡,解：1.画出作业先后顺序图(在黑板上画出),5.4装配线平衡,2.计算装配线节拍,3.计算理论上的最小工作地数量,4.按照前面装配线平衡的4，5，6，7步骤的要求进行装配线平衡（分配作业）-参下表。,5.4装配线平衡,5.4装配线平衡,装配线平衡结果如下：,5个工作地，比理论最小数多了一个。,5.4装配线平衡,5.计算装配线负荷系数,77.88%的装配线负荷系数意味着整个装配线不平衡或闲置时间达到22.12%，从前面的表中也可以看出空闲时间总共为57秒，最空闲的工作地是工作地5。存在更好的平衡方案吗？,5.4装配线平衡,答案是肯定的。因为在装配线平衡中，如何把作业分配给各个工作地，我们采用的方法是启发式方法，这种方法是不能保证最后所得到的解决方案是最佳的。前面已经提到，在分配作业时，如果出现多个作业都够资格分配时，可采用下列方法之一解决：a.先分配后续作业数最多的作业；b.先分配作业时间最长的作业。本题上面的解法是先应用a规则，后应用b规则，如果先应用b规则，后应用a规则，则最后得到的装配线平衡结果是不一样的。（试着做一做）,5.4装配线平衡,5.4装配线平衡,刚好4个工作地。,5.4装配线平衡,装配线平衡需要考虑的其它因素技术因素：如果作业的技术要求完全不同，将这些作业分配到同一个工作地是行不通的，或者相邻都不行。（火与易燃物品的使用；灰尘与洁净的要求）人力因素及设备与空间限制。（只要有人参与，作业的完成时间将不可能是一成不变的）所以说，只要涉及到人力作业，一般生产线很难完全平衡。,5.4装配线平衡,另外，根据预期产量计算计算出来的节拍不在最大最小范围之内时怎么办？如,一个装配线的作业时间（秒）分别为：40，30，15，25，20，18，15。装配线每天运行7.5小时，计划产出量为750台。可以很容易算出，节拍r=36秒。现在的问题是其中一项最长作业的时间为40秒，也就是节拍小于这项最长作业的时间。应该如何解决这个问题？1.修改预期产量。2.采取措施使这个40秒的工作适应36秒的节拍。（作业分解；作业共享；使用平行工作地；使用工作更快的员工；加班；重新设计产品；设备升级等）,5.4装配线平衡,柔性生产线布置也可以较好地解决生产线不平衡问题。,5.5非制造业的设施布置,5.5非制造业的设施布置,主要内容,5.5.1办公室布置5.5.2仓库布置5.5.3零售服务业布置,5.5.1办公室布置,(参教材P167-170),5.5.1办公室布置,办公室布置的内容主要是确定人员座位的位置和办公室物质条件的合理配置。布置时一般要了解办公室工作性质与内容，办公室内部组织与人员分工，办公室与其它单位的联系。还可绘制业务流程图，作为布置的依据。还要了解办公室定员编制，以及根据工作需要应配备的家具、通讯工具和主要办公用品等。在充分掌握情况的基础上，按办公室的位置和面积进行合理布置，并绘制平面图。经讨论、比较和修改后，即可正式按图进行布置。,5.5.1办公室布置,办公室布置主要考虑因素1、信息传递与交流的迅速、方便2、人员的工作效率具体而言，办公室布置须关注以下几点：1.力求使办公室有一个安静的工作环境。2.办公室应有良好的采光、照明条件。3.最有效地利用办公室面积，合理布置工作人员的座位。4.办公室布置应力求整齐、清洁。,5.5.1办公室布置,办公室布置的主要模式1.传统的封闭式办公室（特点）2.开放式办公室布置（特点）3.带有半截屏风的组合办公模块（特点）4.“活动中心”的新型办公室布置（特点）5.“远程”办公模式（特点）,5.5.1办公室布置,封闭式布局,5.5.1办公室布置,开放式布局,5.5.1办公室布置,5.5.1办公室布置,5.5.1办公室布置,办公室布置的基本方法：办公室布置中，有一些布置原则与生产制造系统是相同的，例如，按照工作流程和能力平衡的要求划分工作中心和个人工作站，使办公室布置保持一定的柔性，以便于未来的调整与发展等。对于需要跨越多个部门才能完成的工作，部门之间的相对地理位置也是一个重要问题，这一点与生产系统也相似。本章所述的作业相关图等分析析技术也同样可以应用与办公室布置。但是，办公室与生产制造系统相比，也有许多根本不同的特点。主要表现如下。,5.5.1办公室布置,首先，生产制造系统加工处理的对象主要是有形的物品，因此，物料搬运是设施布置的一个主要考虑因素。而办公室工作的处理对象主要是信息以及组织内外的来访者，因此，信息的传递和交流方便与否，来访者办事是否方便、快捷，是主要的考虑因素。其次，在生产制造系统中，尤其是自动化生产系统中，产出速度往往取决于设备的速度，或者说与设备速度有相当大的关系。而在办公室，工作效率的高低往往取决于人的工作速度，而办公室布置，又会对人的工作速度产生极大影响。,5.5.1办公室布置,再次，在生产制造系统中，产品的加工特性往往在很大程度上决定设施布置的基本类型，生产运作管理人员一般只在基本类型选择的基础上进行设施布置。而在办公室布置中，同一类工作任务可选用的办公室布置有多。此外，在办公室的情况下，组织结构、各个部门的配置方式、部门之间的相互联系和相对位置的要求对办公室布置有更重要的影响作用，在办公室布置中要予以更多的考虑。,5.5.2仓库布置,5.5.2仓库布置,仓储业是非制造业中占比重很大的一个行业，通过合理的仓库布置来缩短存取货物的时间、降低仓储管理成本具有重要的意义。从某种意义上来说，仓库类似于制造业的工厂，因为物品也需要在不同地点（单元）之间移动。因此，仓库布置也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。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。,5.5.2仓库布置,这种仓库布置进一步可分为两种不同情况：（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，即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。,5.5.2仓库布置,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（如下图所示）。假设该仓库每种物品每周的存取次数如下表所示，应该如何布置不同物品的货区，使总搬运量最小？,仓库平面示意图,5.5.2仓库布置,家电用品仓库的存储信息,5.5.2仓库布置,布置好的仓库平面示意图,通道,货区,5.5.2仓库布置,上面是以总负荷数最小为目标的一种简单易行的仓库货区的布置方法。在实际中，根据情况的不同，仓库布置可以有多种方案，多种考虑目标。例如，不同物品的需求经常是季节性的，在元旦、春节期间应把电视、音响放在靠近进入口处。又如，空间利用的不同方法也会带来不同的仓库布置要求，在同一面积内，高架立体仓库可存储的物品要多得多。,5.5.2仓库布置,由于搬运设备、存储纪录方式等的不同，也会带来布置方法上