第三章设施布置

1、第三章第三章 设施布置设施布置 第一节第一节 设施布置决策设施布置决策 第二节第二节 设施布置基本形式设施布置基本形式 第三节第三节 设施布置的方法设施布置的方法 第三节第三节 生产线的平衡生产线的平衡第一节第一节 设施布置决策设施布置决策一、概念：设施布置是指在一个给定的设施一、概念：设施布置是指在一个给定的设施范围内，对多个经济活动单元进行位置安范围内，对多个经济活动单元进行位置安排。排。二、设施布置的目的：将企业内的各种物质二、设施布置的目的：将企业内的各种物质设施进行合理安排，使它们组合成一定的设施进行合理安排，使它们组合成一定的空间形式，从而有效地为企业的生产运作空间形式，从而有效地

2、为企业的生产运作服务，以获得更好的经济效益。服务，以获得更好的经济效益。三、布置决策的必要性三、布置决策的必要性道德问题道德问题方法或设备的变更方法或设备的变更产出量或产出组合产出量或产出组合的变更的变更环境或其它法规条件的环境或其它法规条件的 变更变更意外事件意外事件 安全问题安全问题新产品或服务的引进新产品或服务的引进产品或服务的设计变更产品或服务的设计变更低效率的生产低效率的生产例如例如: :高成本高成本 瓶颈瓶颈四、良好设施布置的优点四、良好设施布置的优点1、可减少人员移动，避免造成挤塞或瓶颈、可减少人员移动，避免造成挤塞或瓶颈2 2、可以提高人员运用率及机器利用率、可以提高人员运用率

3、及机器利用率3 3、可以提高空间利用率、可以提高空间利用率4 4、可降低物料或产品搬运成本、可降低物料或产品搬运成本5 5、可提供更快速服务，提高顾客服务滿意度、可提供更快速服务，提高顾客服务滿意度6 6、可提供安全、舒适、可提供安全、舒适之工作环境之工作环境五、制造业设施布置的原则五、制造业设施布置的原则1、应该减少逆向流程，避免流程的混乱。、应该减少逆向流程，避免流程的混乱。2、减少各阶段间存货的堆积，如果布置良好，各、减少各阶段间存货的堆积，如果布置良好，各单元单元或阶段间便可减少存货的堆放。或阶段间便可减少存货的堆放。3、单元紧紧相邻，使得移动的距离减少，提高空、单元紧紧相邻，使得移动

4、的距离减少，提高空间使用率且减少搬运成本。间使用率且减少搬运成本。4、控制瓶颈作业，以避免生产线的不平衡而导致、控制瓶颈作业，以避免生产线的不平衡而导致存货的堆积。存货的堆积。5、减少不必要的搬运，以降低搬运的成本。、减少不必要的搬运，以降低搬运的成本。6、设施布置易做弹性的调整，以便保持作业系统、设施布置易做弹性的调整，以便保持作业系统的弹性的弹性六、设施布置决策考虑的因素六、设施布置决策考虑的因素 1、产品结构和工艺特点、产品结构和工艺特点 2、企业的规模、企业的规模 3、企业的专业化与协作化水平、企业的专业化与协作化水平 4、企业的技术水平、企业的技术水平第二节第二节 基本布置类型基本布

5、置类型 一、固定位置一、固定位置布置布置 产品或工作项目保持固定而工人原料与产品或工作项目保持固定而工人原料与设备依需要而移动设备依需要而移动 。 二、产品布置二、产品布置把加工某种或某类劳动对象所需的设备把加工某种或某类劳动对象所需的设备(工工作地作地)集中在一起，组成一个生产单元。集中在一起，组成一个生产单元。旨在使系统中大量产品或顾客顺畅与快旨在使系统中大量产品或顾客顺畅与快 速的流动。速的流动。 产品产品或或服务服务之流程之流程生产线生产线制制成品成品原料与顾客原料与顾客第二站第二站 第三站第三站第四站第四站物料物料 工人工人第一站第一站物料物料 工人工人物料物料 工人工人物料物料 工

6、人工人U字型布置字型布置12345678910投入投入产产出出 工人工人产品布置产品布置的的优点优点产出率高产出率高产品单位成本低产品单位成本低人工成本低人工成本低监督幅度宽监督幅度宽物料搬运成本低物料搬运成本低 在制品库存低在制品库存低 人工与设备利用率高人工与设备利用率高 系统一经运作即不需系统一经运作即不需繁杂的管理技术繁杂的管理技术 会计会计,采购与存货管采购与存货管理皆相当例行化理皆相当例行化产品产品布布置的缺置的缺点点工作枯燥，士气低工作枯燥，士气低落落人员不重视质量人员不重视质量缺乏弹性缺乏弹性 某一设备故障，系统即某一设备故障，系统即罢停罢停 预防保养，立即修复能预防保养，立即

7、修复能力与零件存货费用高力与零件存货费用高 奖励制度不适用奖励制度不适用三、工艺布置三、工艺布置铣床铣床组组裝裝与测试与测试 磨床磨床 钻钻床床电镀电镀 把完成相同工艺的设备把完成相同工艺的设备(工作地工作地) 组成一个生产组成一个生产 单元。旨在促进加工项目之执行或提供各种不单元。旨在促进加工项目之执行或提供各种不 同加工需求之服务同加工需求之服务工艺布置的优点工艺布置的优点某一设备故障某一设备故障,对系统影响不大对系统影响不大通用设备成本较低通用设备成本较低保养成本低保养成本低系统加工弹性高系统加工弹性高适用个别激励制度适用个别激励制度工艺布置的缺点工艺布置的缺点 存货成本高存货成本高 排

8、程等管理工作复杂排程等管理工作复杂 设备利用率低设备利用率低 产品单位成本高产品单位成本高 监督幅度窄监督幅度窄,成本高成本高案例：上海拖拉机厂齿轮车间的布置原车间为工艺原则布置：锯床组磨床组车床组包装组滚齿组热处理车间门车间门现在改为产品原则布置：A齿轮生产线C齿轮生产线D D齿轮生产线齿轮生产线B B齿轮生产线齿轮生产线车床滚床磨床车床锯床包装车床滚床磨床车床包装锯床热处理四、成组制造单元四、成组制造单元 成组技术应用于机械加工方面，就是将多成组技术应用于机械加工方面，就是将多种零件按其工艺相似性分类以形成零件族。种零件按其工艺相似性分类以形成零件族。每一个零件族必须具有相似的设计和加工每

9、一个零件族必须具有相似的设计和加工特点，把同一零件族中零件分散的小生产特点，把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，并对一个零量汇集成较大的成组生产量，并对一个零件族采用规范化的加工方法或加工路线，件族采用规范化的加工方法或加工路线，使该族中的零件加工都能用规范化的工艺使该族中的零件加工都能用规范化的工艺方法和路线来完成，从而使中、小批量生方法和路线来完成，从而使中、小批量生产接近于大批量生产的经济效果。产接近于大批量生产的经济效果。 一、作业相关图法一、作业相关图法 根据关系密切的原因确定出各单位密切程度。根据关系密切的原因确定出各单位密切程度。 第三节第三节 布置的方法布置

10、的方法其它其它9共用设备共用设备8做类似的工作做类似的工作7工作流程连续工作流程连续6文件交换频繁文件交换频繁5人员接触频繁人员接触频繁4共用场地共用场地3共用人员共用人员2使用共同的原始记录使用共同的原始记录1关系密切原因关系密切原因代号代号关系密切原因关系密切原因不予考虑不予考虑X不重要不重要U一般一般O重要重要I特别重要特别重要E绝对重要绝对重要A 密切程度密切程度代号代号 关系密切程度分类表关系密切程度分类表 例例 一快餐店欲布置其生产和服务设施。该快餐店共分一快餐店欲布置其生产和服务设施。该快餐店共分6 6个部分，计划布置个部分，计划布置在在2 23 3的区域内。的区域内。AAXUO

11、EXOAAU IAAX部门部门1 1部门部门2 2部门部门3 3部门部门4 4部门部门5 5部门部门6 61。列出关系密切程度（。列出关系密切程度（A、X） A：1-2，1-3，2-6， 3-5，4-6，5-6。 X：1-4，3-6，3-4。2。编制主联系簇（如图。编制主联系簇（如图1）3。考虑其它有。考虑其它有A联系的部门联系的部门6254 图图1 1625431 图图2 2 4。画出。画出X关系图（如图关系图（如图3） 5。安置各部门（如图。安置各部门（如图4）1634453621 图图3 3 图图4 4二、从至表-试验法 借助从至表，寻求设备单行布置优化方案的方法，步骤如下： 画出生产线

12、加工的各零件工艺路线图，统计各设备间的物流量，据此画出物料从至表 (例见表)。 从至表的意义如下： 各方格内的数字表示从对应行设备运往对应列设备的物流量； 设物流正方向为从左至右，则对角线左下方的数字为反向物流，对角线右上方数字为正向物流；01020304050607某生产线物料运输关系表58173182110115运入量检验台312锯 床11内圆磨862压 床211磨 床11镗 床1051211钻 床1131142车 床51121铣 床1724182毛坯库运出量检验台锯床内圆磨压床磨床镗床钻床车床铣床毛坯库 至从 设相邻位置设备间为一个单位距离，则紧靠对角线的方格对应行的设备和列设备的距离为

13、“1”，离开对角线第二格的对应行设备和列设备之间的距离为“2”，以此类推，离对角线越远的格，其对应行和对应列设备之间的距离则越大。 计算原布置方案物流运输工作量： WI=1(2+1+4+1+2+1)+2(8+2+1+1+1) +3(2+6+2+1)+4(1+1+1)+5(1+1) +6(4+1+5+2)+7(3)+8(2+1)=209 设备布置优化目标：1）总物流运输工作量最小化；2）反向物流运输工作最小化；3）相邻位置设备间的物流运输工作量最化；根据上述目标，从至表优化调整原则为：1）从至表中有数字的方格尽量地靠近对角线； 2）使从至表中数字大的方格，尽量靠近布置；3）尽量减少从至表对角线左

14、下方的数字。借助从至表行和列之间调整，可实现设备单行布置的优化。通过行和列位置调整，使大的数字方格尽量靠近对角线，得到优化后的从至表如下： 至从毛坯库车床钻床压床铣床锯床检验台镗床磨床内圆磨运出量毛坯库8422117车床4121311钻床2151110压床268铣床12115锯床213检验台镗床1磨床112内圆磨111运入量11108531712158计算优化后的总运输工作量：W0=1(8+4+2+2+1)+2(1+1+1+2+1) +3(4+2+6+1+1+1)+4(2+1+5+2) +5(2+3+1+1)+6(1)+7(1)+8(1) =170 优化布置后，总运输工作量减少： W= WI-

15、WO=209-170=39三、物料流量图法 根据生产过程各单位和部门之间的物流量根据生产过程各单位和部门之间的物流量大小，确定各部门之间的相互位置。即把相大小，确定各部门之间的相互位置。即把相互间物流量大的部门尽量靠近布置。互间物流量大的部门尽量靠近布置。步骤步骤: :统计各单位间的物料运输量；统计各单位间的物料运输量；用从至表的方式表示或用图表示各单位间的用从至表的方式表示或用图表示各单位间的运输量；运输量；把相互间物流量大的单位尽量靠近布置。把相互间物流量大的单位尽量靠近布置。 至从010203040506总计0134310026410036641604642120524606415合计9

16、2012414物料运输量统计表四、重心法四、重心法xyy0X0(Xi ,Yi)中转仓中转仓1中转仓中转仓2中转仓中转仓i中转仓中转仓3中转仓中转仓4=niiniiiniiniiiwywywxwx110110五、线性规划法五、线性规划法六、计算机辅助设施布置六、计算机辅助设施布置 计算机辅助设施布置技术（计算机辅助设施布置技术（CRAFT）产生于）产生于20世纪世纪70年代。年代。 这种技术的基本思想是：为简化起见，假定当物料需跨这种技术的基本思想是：为简化起见，假定当物料需跨越一个车间时，成本加倍；当物料跨越两个车间时，成本越一个车间时，成本加倍；当物料跨越两个车间时，成本为原来的为原来的3倍

17、，以此类推。倍，以此类推。 从车间的这些输入和最初布置方案开始，计算机辅助从车间的这些输入和最初布置方案开始，计算机辅助设施布置技术试图用布置方案的总物流成本来衡量方案的设施布置技术试图用布置方案的总物流成本来衡量方案的优劣，并不断改进。优劣，并不断改进。 车间之间的物流成本车间之间的物流成本=物流量物流量*车间中心的直线距离车间中心的直线距离*单单位距离运输成本。位距离运输成本。 计算机辅助设施布置技术以迭代的方式不断交换两个计算机辅助设施布置技术以迭代的方式不断交换两个车间的位置来改进布置，直到所得布置方案的物流成本不车间的位置来改进布置，直到所得布置方案的物流成本不能再降低为止。能再降低

18、为止。 也就是说，计算机辅助设施布置技术要不断计算两个车也就是说，计算机辅助设施布置技术要不断计算两个车间位置交换后对总成本的影响；如果总成本降低，则交换间位置交换后对总成本的影响；如果总成本降低，则交换位置。位置。这个过程是通过相应的这个过程是通过相应的CRAFT软件来进行的。软件来进行的。 第四节 生产线平衡一、生产线节拍一、生产线节拍 生产线上连续出产两个相同制品之间的生产线上连续出产两个相同制品之间的 时间间隔。时间间隔。 确定节拍的依据是计划期的产量和有效确定节拍的依据是计划期的产量和有效 工作时间。即：工作时间。即： R=TR=T效效/Q/Q R: R: 节拍节拍 T T效效: :

19、 计划期有效工作时间计划期有效工作时间 Q: Q: 计划期制品产量计划期制品产量 例某制品生产线计划年销售量为20000件，另需生产备件1000件，废品率2%，两班制工作，每班8小时，时间有效利用系数95%，求流水线的节拍。解 T效 = 254826095% = 231648 （分钟） Q = (20000+1000) / (12%) = 21429 （件） R = T效 / Q = 231648 / 21429 11(分/件） 不考虑产出水平下不考虑产出水平下 生产线最大节拍生产线最大节拍 Rmax=总作业时间总作业时间 生产线最小节拍生产线最小节拍 Rmin=生产线中瓶颈作业时间生产线中瓶

20、颈作业时间 最大产出量最大产出量 Qmax= T T效效/Rmin 最小产出量最小产出量 Qmin= T T效效/Rmax二、生产线平衡（工序同期化）二、生产线平衡（工序同期化） 生产线平衡是指通过各种可能的技术、组织措施来调整各工生产线平衡是指通过各种可能的技术、组织措施来调整各工 作地的单件作业时间，使它们等于生产线的节拍或者与生产作地的单件作业时间，使它们等于生产线的节拍或者与生产 线节拍成倍比关系。线节拍成倍比关系。 假设某生产线的节拍为假设某生产线的节拍为8 8分钟，由分钟，由1313道小工序组成，单位产道小工序组成，单位产品的总装配时间为品的总装配时间为4444分钟，各工序之间的装

21、配顺序和每道分钟，各工序之间的装配顺序和每道工序的单件作业时间如图工序的单件作业时间如图。1124109118531376225 82 3 2 7243123 生产线平衡是生产线组织设计的重要一环，生产线平衡是生产线组织设计的重要一环，同期化程度的高低，决定了生产线的负荷同期化程度的高低，决定了生产线的负荷率和连续程度率和连续程度 设备加工为主的平衡措施 1）对影响同期化的关键工序，可通过设备）对影响同期化的关键工序，可通过设备和工装的改进、加工工艺的改造等手段和和工装的改进、加工工艺的改造等手段和措施加予实现。措施加予实现。 2）改进工作地布置和操作方法，减少辅）改进工作地布置和操作方法，减

22、少辅助时间。助时间。3）提高工人的操作水平和熟练程度。）提高工人的操作水平和熟练程度。手工操作为主的平衡措施手工操作为主的平衡措施1）重新分解和组合工序；）重新分解和组合工序；2）合理调配工人；）合理调配工人；3）采用高效工具；）采用高效工具；三、生产线平衡的步骤三、生产线平衡的步骤 1、定义所有生产线所从事的作业并评估每一个作业所、定义所有生产线所从事的作业并评估每一个作业所须耗用的时间，同时确认各个作业之间的先后次序。须耗用的时间，同时确认各个作业之间的先后次序。 2 2、确定生产线的节拍、确定生产线的节拍 3 3、计算流水线上的最少工作地数、计算流水线上的最少工作地数 N Nminmin=TT/R=TT/R 4 4、组织工作地。需满足