第五章设施布置与设计

1、1第5章 设施布置与设计Facility Layout Design234567引导案例引导案例n日本爱新精机安城工厂生产床垫、工业用缝纫机、气体加温泵及冷气机。日本爱新精机安城工厂生产床垫、工业用缝纫机、气体加温泵及冷气机。n床垫生产空间紧凑，并不比一所中学的篮球馆来得大，但却有床垫生产空间紧凑，并不比一所中学的篮球馆来得大，但却有7条单元生产线，条单元生产线，每天生产每天生产750张不同颜色、样式和大小的床垫。张不同颜色、样式和大小的床垫。n除了床褥机器外，每一条生产线所使用的机器，都是依照除了床褥机器外，每一条生产线所使用的机器，都是依照工艺流程工艺流程顺序排列，主顺序排列，主要的机器设

2、备有弹簧圈成形机、弹簧圈、装配机、多针头床褥机、切割机、凸缘要的机器设备有弹簧圈成形机、弹簧圈、装配机、多针头床褥机、切割机、凸缘缝纫机、床垫机、边缘缝纫机、贴边缘机和包装机。每部机器都与下一流程的机缝纫机、床垫机、边缘缝纫机、贴边缘机和包装机。每部机器都与下一流程的机器衔接起来，不容许多余的空间放置半成品。器衔接起来，不容许多余的空间放置半成品。n每条生产线都采用每条生产线都采用“一个流一个流”生产生产，工作时允许一件产品在流动。床褥机每一次，工作时允许一件产品在流动。床褥机每一次仅制作一个床垫的布料。每一工件在工作站间移动时，顺便就完成加工动作，在仅制作一个床垫的布料。每一工件在工作站间移

3、动时，顺便就完成加工动作，在编织机开始编织床罩编织机开始编织床罩20分钟后，床垫就已做好，准备出货至日本分钟后，床垫就已做好，准备出货至日本2 000家家具仓家家具仓库的客户手中，以服务该公司的经销商。库的客户手中，以服务该公司的经销商。n对于大众化的床垫，则在每一条生产线的终端地点，有对于大众化的床垫，则在每一条生产线的终端地点，有一小间储藏室一小间储藏室保存保存340件件的标准床垫成品的标准床垫成品(其标准库存数量依据每日销售量而定其标准库存数量依据每日销售量而定)。每一床垫都放置在某一。每一床垫都放置在某一指定位置，并贴上指定位置，并贴上看板看板标签。每收到一件订单时，就出货一件，并将附

4、在其上的标签。每收到一件订单时，就出货一件，并将附在其上的看板取下，送回生产线的起点，当做生产指示单。这样的系统可以确保这些大众看板取下，送回生产线的起点，当做生产指示单。这样的系统可以确保这些大众化的床垫，仅保存最少必要的存量。化的床垫，仅保存最少必要的存量。对非标准的床垫，则不设立库存对非标准的床垫，则不设立库存，而是依据，而是依据家具仓库所下的订单，直接由生产线生产，直接出货至家具商。家具仓库所下的订单，直接由生产线生产，直接出货至家具商。n这就是爱新精机的这就是爱新精机的JIT生产方式和单元生产线生产方式和单元生产线。 本 章 主 要 内 容95.1 设施布置概述n设施布置与设计是决定

5、企业长期运营效率的重要决策。设施布置与设计是决定企业长期运营效率的重要决策。n设施布置设计对生产系统极为重要，据测算，物料搬运和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布置有关的成本占工厂生产总运营成本2050% 。采用有。采用有效的布置方法，可以使这些成本降低效的布置方法，可以使这些成本降低30%，甚至更多。，甚至更多。n生产系统设施布置要解决的主要问题是：生产系统设施布置要解决的主要问题是：根据企业的经营目标和生产纲领，在已确定的空间场所内，按照根据企业的经营目标和生产纲领，在已确定的空间场所内，按照从原材料的接收、零件和产品的制造，到成品的包装

6、、发运的全从原材料的接收、零件和产品的制造，到成品的包装、发运的全过程，将过程，将人员、设备、物料所需要的空间做最适当的分配和最有人员、设备、物料所需要的空间做最适当的分配和最有效的组合效的组合，以便获得最大的生产经济效益。，以便获得最大的生产经济效益。n不仅有形的生产和服务设施会碰到布置和重新布置的问题，不仅有形的生产和服务设施会碰到布置和重新布置的问题，即使是非物质生产的服务系统，如商店、宾馆、餐馆也同即使是非物质生产的服务系统，如商店、宾馆、餐馆也同样面临此问题。样面临此问题。10115.1.1 设施布置的内容在进行设施布置决策要考虑的内容主要有以下几个方面：在进行设施布置决策要考虑的内

7、容主要有以下几个方面：n物流和物料搬运设备物流和物料搬运设备。确定物流的重要性和形式，采用何。确定物流的重要性和形式，采用何种设备，是传送带、起重机、自动仓库还是自动小车来发种设备，是传送带、起重机、自动仓库还是自动小车来发送和存储物料。并考虑物料在不同工作单元间移动的成本。送和存储物料。并考虑物料在不同工作单元间移动的成本。n容量和空间要求容量和空间要求。只有先确定了人员、机器和设备的要求。只有先确定了人员、机器和设备的要求后，才能进行布置，为每一作业单位分配合理的空间，并后，才能进行布置，为每一作业单位分配合理的空间，并考虑通道、洗手间、餐厅、楼梯等附属设施的要求。考虑通道、洗手间、餐厅、

8、楼梯等附属设施的要求。n环境和美学环境和美学。布置决策也要求确定窗户、分隔高度、室内。布置决策也要求确定窗户、分隔高度、室内植物等环境因素，以降低噪音、改善空气流通和提供隐密植物等环境因素，以降低噪音、改善空气流通和提供隐密性等。性等。n信息流信息流。通信交流对公司都是很重要的，布置必须方便交。通信交流对公司都是很重要的，布置必须方便交流，在办公室布置中尤其重要。流，在办公室布置中尤其重要。n设施布置设施布置工厂设计工厂设计 工厂总体布置工厂总体布置+车间布置。车间布置。n工厂总体布置设计工厂总体布置设计生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公室、生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公室

9、、露天作业场地等各种作业单位和运输线路、管线、绿露天作业场地等各种作业单位和运输线路、管线、绿化和美化设施的相互位置化和美化设施的相互位置物料的流向和流程、厂内外运输的联接及运输方式。物料的流向和流程、厂内外运输的联接及运输方式。n车间布置设计车间布置设计各生产工段（工作站）、辅助服务部门、储存设施等各生产工段（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、管线之间和相互位作业单位及工作地、设备、通道、管线之间和相互位置。置。物料搬运的流程及运输方式。物料搬运的流程及运输方式。14n“作业单位作业单位” Activity 是指布置图中各个不同的工作区或存在是指布置图中各个不同

10、的工作区或存在物，是设施的基本区划。物，是设施的基本区划。n设施设施(Facility)，是作业单位的最高层次要设计的，它包括一系是作业单位的最高层次要设计的，它包括一系列部门，部门可以是车间或其他机构。列部门，部门可以是车间或其他机构。n部门部门(Departments)由工作中心组成，若是工厂这些工作中心可由工作中心组成，若是工厂这些工作中心可以是工段或班组，如车床工段；也可以是柔性制造单元以是工段或班组，如车床工段；也可以是柔性制造单元(FMS)。通常部门级的布置指的是通常部门级的布置指的是块状布置图块状布置图(Block Layout)。n工作中心工作中心(Work Center)由工

11、作站组成。工作中心级的布置是由工作站组成。工作中心级的布置是详详细布置图细布置图(Detailed Layout)。n工作站工作站(Workstation)也称也称工作地工作地，是最小作业单位，它一般由，是最小作业单位，它一般由一台机器和一台机器和/或一个作业人员组成。或一个作业人员组成。工作地布置工作地布置是整个布置的是整个布置的基础，工作站面积大小和形状对上面几个层次的布置影响很大，基础，工作站面积大小和形状对上面几个层次的布置影响很大，一般通过人机工程、工作测量和机器本身的尺寸和输入输出要一般通过人机工程、工作测量和机器本身的尺寸和输入输出要求来确定工作地的面积和其他要求。求来确定工作地

12、的面积和其他要求。15作业单位的层次设施部门部门部门部门工作中心工作中心工作中心工作地工作地工作地宏观微观宏观-微观的多次轮回165.1.2 设施布置的原则n设施布置的好坏直接影响整个系统的物流、信息设施布置的好坏直接影响整个系统的物流、信息流、生产经营能力、工艺过程、灵活性、效率、流、生产经营能力、工艺过程、灵活性、效率、成本和安全等方面，并反映一个组织的工作质量、成本和安全等方面，并反映一个组织的工作质量、顾客印象和企业形象等内涵。顾客印象和企业形象等内涵。n设施布置工作不但在新设施设计时要做，在原有设施布置工作不但在新设施设计时要做，在原有设施重新设计改造时也需要。设施重新设计改造时也需

13、要。n企业经营总会面临内部条件和外部市场的各种变企业经营总会面临内部条件和外部市场的各种变化，从而会出现当初布置设计时考虑不到的问题，化，从而会出现当初布置设计时考虑不到的问题，都可能会要求重新布置生产或服务系统。都可能会要求重新布置生产或服务系统。17整体综整体综合合移动距移动距离最小离最小流动性流动性空间利空间利用用柔性柔性安全安全设施布置设计要考虑的基本原则设施布置设计要考虑的基本原则18n最早的设施规划与设计是工厂设计经验的总结，最早的设施规划与设计是工厂设计经验的总结，难以满足生产经营的要求。难以满足生产经营的要求。n随着工厂和服务设施布置设计的发展和研究的深随着工厂和服务设施布置设

14、计的发展和研究的深入，加上系统工程、运筹学、计算机技术的发展入，加上系统工程、运筹学、计算机技术的发展应用，出现一些先进的设计方法。应用，出现一些先进的设计方法。n理查德理查德缪瑟缪瑟 (Richard Muther)的的系统布置设计系统布置设计（System Layout Planning, SLP）方法，使工方法，使工厂布置设计由定性阶段发展到定量阶段，广泛应厂布置设计由定性阶段发展到定量阶段，广泛应用于各种生产系统与服务系统。用于各种生产系统与服务系统。195.2 5.2 基本布置类型基本布置类型n可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类，可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类，再来细

15、分布置形式。再来细分布置形式。n生产设施的四种基本的布置形式：生产设施的四种基本的布置形式：定位式布置定位式布置产品原则布置产品原则布置工艺原则布置工艺原则布置成组单元布置成组单元布置n服务设施的三种基本的布置形式：服务设施的三种基本的布置形式：零售店布置零售店布置办公室布置办公室布置仓库布置仓库布置适应市场变化：不同的生产类型生生产产类类型型少品种大批量生产少品种大批量生产多品种小批量生产多品种小批量生产中品种批量生产中品种批量生产定制生产定制生产按产品预测程度分按产品预测程度分订货生产订货生产存货生产存货生产按产品产量分按产品产量分设施布置的基本型式（产品在制造过程中的位置是否变化）移动式

16、布置移动式布置成组单元布置成组单元布置工艺原则布置工艺原则布置产品原则布置产品原则布置定位式布置定位式布置设施布置设施布置225.2.1 5.2.1 定位式布置定位式布置n定位式布置定位式布置 (Fixed-Position Layout) 也称项目布置，它主要也称项目布置，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。是工程项目和大型产品生产所采用的一种布置形式。n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。易移动。

17、n如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。 2324n固定式布置的局限性固定式布置的局限性：场地空间有限；场地空间有限；不同的工作时期，物料和人员需求不一样，这给生产组织和不同的工作时期，物料和人员需求不一样，这给生产组织和管理带来较大困难；管理带来较大困难；物料需求量是动态的。物料需求量是动态的。n因此一般不采用固定式布置，即使采用，也尽量将大因此一般不采用固定式布置，即使采用，也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，以降低生产组织管理难度。其他位置和车间批量生产

18、，以降低生产组织管理难度。如工程建设的预制件生产和大型机器设备的部件生产。如工程建设的预制件生产和大型机器设备的部件生产。n固定式布置是人类最早的生产布置形式，用于农业种固定式布置是人类最早的生产布置形式，用于农业种植、房屋建造、道路建设和采掘开矿等方面。植、房屋建造、道路建设和采掘开矿等方面。n随着技术的进步和工业化生产，便有了产品原则布置随着技术的进步和工业化生产，便有了产品原则布置和工艺原则布置。和工艺原则布置。255.2.2 5.2.2 产品原则布置产品原则布置n产品原则布置产品原则布置(Product Layout)，又称流水线布置，又称流水线布置（Assembly Line Lay

19、out）或对象原则布置。）或对象原则布置。n当生产产品品种少批量大时，应当按照产品的加工工艺当生产产品品种少批量大时，应当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过程顺序来配置设备，形成流水生产线或装配线布置 。nFord首创流水线生产，受屠夫启发。首创流水线生产，受屠夫启发。n现代化工业大生产的标志现代化工业大生产的标志262728293031n产品原则布置的基础是标准化及作业分工。整个产品被产品原则布置的基础是标准化及作业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作业，由专门的人力及加工设备分解成一系列标准化的作业，由专门的人力及加工设备来完成。来完成。n以汽车装配线为例

20、，对于一条装配线而言，其车型基本以汽车装配线为例，对于一条装配线而言，其车型基本不变或变化不大，整个装配顺序固定不变，这样，通过不变或变化不大，整个装配顺序固定不变，这样，通过作业分工将汽车装配分解为若干标准化的装配作业，各作业分工将汽车装配分解为若干标准化的装配作业，各个工作站配备有专用的装配设备来完成固定的装配作业，个工作站配备有专用的装配设备来完成固定的装配作业，不同工作站间的运输采用专用的、路径固定的运送设备。不同工作站间的运输采用专用的、路径固定的运送设备。n在服务系统中，服务对象的个性千差万别，流水线布置在服务系统中，服务对象的个性千差万别，流水线布置的应用相对较少。但可以分解为一

21、系列标准作业的服务的应用相对较少。但可以分解为一系列标准作业的服务也可以采用这种布置方式，如自助餐厅服务线及汽车的也可以采用这种布置方式，如自助餐厅服务线及汽车的自动清洗服务等。自动清洗服务等。产品原则布置的优缺点产品原则布置的优缺点优点优点：n产品产出率高，单位产品成本低产品产出率高，单位产品成本低，专用设备投资也因产量大而摊，专用设备投资也因产量大而摊薄；薄；n每一产品都按自己的工艺流程布每一产品都按自己的工艺流程布置设备，因此加工件经过的路程置设备，因此加工件经过的路程最直接、最短，无用的停滞时间最直接、最短，无用的停滞时间也最少；也最少；n由于操作人员只做一种产品的一由于操作人员只做一

22、种产品的一个工序，效率高且所需培训少；个工序，效率高且所需培训少；n生产管理和采购、库存控制等工生产管理和采购、库存控制等工作也因变化少而相对简单。作也因变化少而相对简单。缺点缺点：n要求较多的专用设备，设备投要求较多的专用设备，设备投入高；入高；n对产品种类及产量变化、设备对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差；故障等情况的响应较差；n线上工作重复单调乏味，缺乏线上工作重复单调乏味，缺乏提升机会，可能会导致工人的提升机会，可能会导致工人的心理问题或职业伤害；心理问题或职业伤害；n为了避免停产，设备备用件的为了避免停产，设备备用件的库存可能比较大。库存可能比较大。335.2.3 5.2

23、.3 工艺原则布置工艺原则布置n工艺原则布置（工艺原则布置（Process Layout），又称功能布置），又称功能布置（Functional Layout）。）。n将功能相同或相似的一组设施排布在一起将功能相同或相似的一组设施排布在一起。n如在机械加工车间中，数台车床被排列在一起组成车如在机械加工车间中，数台车床被排列在一起组成车床组，钻床排列在一起组成钻床组，铣床组成铣床组、床组，钻床排列在一起组成钻床组，铣床组成铣床组、磨床组成磨床组磨床组成磨床组，因此，工艺原则布置在机加工，因此，工艺原则布置在机加工车间中还被称作车间中还被称作机群式机群式布置。布置。n加工工艺需要这些设备的工件按工艺

24、路线成批进入这加工工艺需要这些设备的工件按工艺路线成批进入这些班组。不同的产品需要不同的工艺路线。些班组。不同的产品需要不同的工艺路线。n为了适应多种加工对象及工艺路线，需要采用可变运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。输路线的物料搬运设备，如叉车、手推车等。 34353637工艺原则布置优缺点工艺原则布置优缺点优点优点：1.机器利用率高，可减机器利用率高，可减少设备数量少设备数量2.设备和人员柔性程度设备和人员柔性程度高，更改产品和数量高，更改产品和数量方便方便3.操作人员作业多样化操作人员作业多样化，有利于提高工作兴，有利于提高工作兴趣和职

25、业满足感趣和职业满足感缺点：1.由于流程较长，搬运路线不确定，运费高2.生产计划与控制较复杂，要求员工素质的提高3.库存量相对较大39n工艺原则布置在服务业中也很常见，此时称为过程原工艺原则布置在服务业中也很常见，此时称为过程原则布置。则布置。n例如综合医院的布置一般是将功能相似的检查设备，例如综合医院的布置一般是将功能相似的检查设备，如牙齿的如牙齿的X X射线检查仪、内脏的射线检查仪、内脏的X X射线检查仪等及相应射线检查仪等及相应的医护人员组成放射科，或将服务功能相似的医生，的医护人员组成放射科，或将服务功能相似的医生，如外科医生、精神科医生等分别组成外科、精神科。如外科医生、精神科医生等

26、分别组成外科、精神科。n此外，汽车修理间、航空公司和公共图书馆都属于这此外，汽车修理间、航空公司和公共图书馆都属于这一类。一类。40415.2.4 5.2.4 成组单元布置成组单元布置n工艺原则布置和产品原则布置代表了小批量生产到连续大工艺原则布置和产品原则布置代表了小批量生产到连续大规模生产的两个极端。规模生产的两个极端。n制造商在产品原则布置的基础之上向工艺原则靠拢。系统制造商在产品原则布置的基础之上向工艺原则靠拢。系统既灵活又有效，单位生产成本低。既灵活又有效，单位生产成本低。n单元制造、成组技术和柔性制造单元就代表了这种方向。单元制造、成组技术和柔性制造单元就代表了这种方向。n是当代最

27、新、最有效的生产线设置方式，为日本和欧美企是当代最新、最有效的生产线设置方式，为日本和欧美企业所广泛采用业所广泛采用n在小批量多品种生产的残酷环境下，这种生产线放弃了传在小批量多品种生产的残酷环境下，这种生产线放弃了传送带，但却是达到了甚至超过了大量生产条件下传送带流送带，但却是达到了甚至超过了大量生产条件下传送带流水线的效果，因此被誉为水线的效果，因此被誉为“看不见的传送带看不见的传送带”。 n成组单元布置在制造业中又称单元制造（成组单元布置在制造业中又称单元制造（Cellular Manufacturing），是一种较为先进的布置方法。），是一种较为先进的布置方法。n适应顾客需求的多样化，

28、多品种、少批量生产模式。适应顾客需求的多样化，多品种、少批量生产模式。n成组技术成组技术就是识别和利用产品零部件的相似性，将零就是识别和利用产品零部件的相似性，将零件分类。一系列相似工艺要求的零件组成零件族。针件分类。一系列相似工艺要求的零件组成零件族。针对一个零件族的设备要求所形成的一系列机器，为制对一个零件族的设备要求所形成的一系列机器，为制造单元。造单元。n产品原则布置产品原则布置+工艺原则布置，经过分组，其加工时工艺原则布置，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，因而是，同时

29、又具有工艺原则原则布置的柔性特点，因而是一种具有发展潜力的布置方式。一种具有发展潜力的布置方式。43成组生产单元成组生产单元n成组生产单元成组生产单元 (work cell) 是为是为一个或几个工艺过程一个或几个工艺过程相似的零件族相似的零件族组织成组生产而建立的生产单位。组织成组生产而建立的生产单位。n在成组生产单元里配备了成套的生产设备和工艺装备在成组生产单元里配备了成套的生产设备和工艺装备以及相关工种的工人，以便能在单元里封闭地完成这以及相关工种的工人，以便能在单元里封闭地完成这些零件的全部工艺过程。些零件的全部工艺过程。n成组生产单元是一种灵活的布置，会根据产品设计和成组生产单元是一种

30、灵活的布置，会根据产品设计和产量的改变，而相应改变。产量的改变，而相应改变。n尽管成组原则布置概念来自于制造业，但是其思想对尽管成组原则布置概念来自于制造业，但是其思想对服务业也同样存在。服务业也同样存在。n例如，大型火车站中，按车次目的地的不同方向来布例如，大型火车站中，按车次目的地的不同方向来布置候车室，机场分国际航班和国内航班，可以提高输置候车室，机场分国际航班和国内航班，可以提高输送旅客的效率。自助餐厅中分中餐厅和西餐厅等，提送旅客的效率。自助餐厅中分中餐厅和西餐厅等，提高服务效率。高服务效率。45464748FMS（柔性制造系统）成组布置的新发展51布置类型比较 高 低 低 工艺原则

31、布置 高 产品变化 产量 固定式布置 产品原则布置 成组原则布置 混合布置混合布置n四种基本布置形式是理想的模型，四种基本布置形式是理想的模型，实际布置设计常有几种实际布置设计常有几种形式的组合形式的组合。n工艺原则布置和产品原则布置代表了小批量生产到连续大工艺原则布置和产品原则布置代表了小批量生产到连续大模型生产的两个极端。模型生产的两个极端。 5354555.35.3 流动模式与空间需求 n布置问题的定量分析最常见的目标是降低物流成本，这时就要对设施布置问题的定量分析最常见的目标是降低物流成本，这时就要对设施内的内的流动模式流动模式(Patterns of Flow) 作出分析。不论布置对

32、象的大小是作出分析。不论布置对象的大小是工厂级、车间级，还是工作单元级；也不论采用何种原则布置，都要工厂级、车间级，还是工作单元级；也不论采用何种原则布置，都要考虑物料的流动模式。考虑物料的流动模式。n流动模式可以分为水平和竖直的，如是单层设施，就只用考虑水平流流动模式可以分为水平和竖直的，如是单层设施，就只用考虑水平流动模式，多层设施布置时还要考虑竖直模式。但总的来说，水平模式动模式，多层设施布置时还要考虑竖直模式。但总的来说，水平模式是最基本的。是最基本的。n选择流动模式时主要考虑收发口、场地和建筑物的限制、生产流程和选择流动模式时主要考虑收发口、场地和建筑物的限制、生产流程和生产线的特点

33、、通道和运输方式等。实际设施布置的流动规划常常是生产线的特点、通道和运输方式等。实际设施布置的流动规划常常是几种模式的组合。几种模式的组合。n好的设施布置要认真进行流动规划，使之有效合理。物流合理化的一好的设施布置要认真进行流动规划，使之有效合理。物流合理化的一个重要原则是避免物流路径交叉。个重要原则是避免物流路径交叉。n同时工厂生产离不开职工，职工的活动也是一种流动，因此合理的物同时工厂生产离不开职工，职工的活动也是一种流动，因此合理的物流流动模式也要考虑人员的流动情况。流流动模式也要考虑人员的流动情况。 流动模式流动模式: : 工作站内工作站内考虑工作站内的流动模式要用动作分析和人因工考虑

34、工作站内的流动模式要用动作分析和人因工程。工作站内的流动应当：程。工作站内的流动应当：nSimultaneous同时同时: 协调手、手臂和脚的动作协调手、手臂和脚的动作coordinated use of hands, arms and feet.nSymmetrical对称对称: 协调身体两边的动作协调身体两边的动作nNatural自然自然: 移动是连续的、曲线式的并利用运移动是连续的、曲线式的并利用运动惯量动惯量nRhythmical and Habitual节奏性和习惯性节奏性和习惯性: 移动移动应当方法得当且有先后次序，要减少手、眼和肌应当方法得当且有先后次序，要减少手、眼和肌肉的负担

35、与疲劳肉的负担与疲劳流动模式流动模式: : 部门内部门内n对对产品原则布置和成组单元布置，流动模式就是产品流产品原则布置和成组单元布置，流动模式就是产品流n前流（前流（End-to-end）、背流（）、背流（Back-to-back）、折返流（）、折返流（Front-to-front）、环流（）、环流（Circular）和角流）和角流(Odd-angle) 1 machine/operator1 machine/operator2 machines/operator1 machine/operatorMore than 2 machines /operatorEND-TO-ENDBACK-TO

36、-BACKFRONT-TO-FRONTCIRCULARODD-ANGLEn对对工艺原则布置工艺原则布置，工作站间的流动应当尽量少，工作站间的流动应当尽量少，流动应当在流动应当在工作站和通道之间工作站和通道之间AisleAisleAisleDependent on interactions among workstations available space size of materialsUncommonAisleAisleOne wayOne wayPARALLELPERPENDICULARDIAGONAL59(a) L型(b) U型(d) W型（c）S型5种基本的流动模式 部门间部门间6

37、0n直线形是最简单的流动模式，它将入口和出口分开。直线形是最简单的流动模式，它将入口和出口分开。nL形适用于设施或建筑物不允许直线流动的情形。形适用于设施或建筑物不允许直线流动的情形。nU形最大的好处是收发口在同一位置，有利于物料搬运，形最大的好处是收发口在同一位置，有利于物料搬运，人员、搬运设备和站台都可以只建一个，形成既不占很大人员、搬运设备和站台都可以只建一个，形成既不占很大空间又具有高速度的生产线。它能减少工人数量，还是一空间又具有高速度的生产线。它能减少工人数量，还是一种有利于种有利于JIT布置的物流模式，工人位于布置的物流模式，工人位于U形的中心，因而形的中心，因而可以互相看到彼此

38、的进展且易于合作。可以互相看到彼此的进展且易于合作。n环形流动模式常见于由物料搬运机器人服务的制造单元中，环形流动模式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。形则常用于长的流水装配线布置。 Flow PatternsFlow PatternsStoreTurningMillingPressPlateAssemblyWarehouse Stores Turning MillingWarehouse AssemblyPlatePressStores Press Plate Assembly Turning MillingWarehouseStores Milling

39、 Warehouse Turning Press Plate AssemblyStraight-line flowU-shaped flowW-shaped flowS-shaped flow考虑出入口位置的设施内流动考虑出入口位置的设施内流动At the same locationOn adjacent sides流动规划流动规划n要规划有效的流动涉及到上节介绍的各种流动模式的要规划有效的流动涉及到上节介绍的各种流动模式的组合，并要留有组合，并要留有足够的通道足够的通道以满足从起点到终点的畅以满足从起点到终点的畅通移动。通移动。n有效的流动要遵守以下的原则：有效的流动要遵守以下的原则：流量最

40、小化原则，流流量最小化原则，流动成本最小化原则动成本最小化原则。Uninterrupted flow pathsInterrupted flow pathsFlow PlanningFlow Planning 最小流量原则最小流量原则就是工作简化原则在物料流动中的应用。就是工作简化原则在物料流动中的应用。这一原则包括以下内容：这一原则包括以下内容：1.消除不必要的流动。通过规划使得物料、信息和人员的交消除不必要的流动。通过规划使得物料、信息和人员的交付直接发生在最终使用点，付直接发生在最终使用点，消除中间步骤消除中间步骤。2.多次流动最小化。通过规划使得两个连贯使用点之间的流多次流动最小化。通

41、过规划使得两个连贯使用点之间的流动尽可能动尽可能次数少，最好是一次次数少，最好是一次。3.尽可能尽可能合并流动和作业合并流动和作业。通过规划使得物料、信息或人员。通过规划使得物料、信息或人员的移动与下一步骤合并。的移动与下一步骤合并。 流动成本最小化原则流动成本最小化原则：1.尽量减少手工搬运，包括尽可能减少行走次数、距离和动尽量减少手工搬运，包括尽可能减少行走次数、距离和动作；作；2.通过流动过程的机械化和自动化，尽量消除手工搬运通过流动过程的机械化和自动化，尽量消除手工搬运5.3.2 5.3.2 空间与人员需求空间与人员需求 n现代制造技术使得生产、存储和办公的空现代制造技术使得生产、存储

42、和办公的空间需求发生了显著的变化。间需求发生了显著的变化。n空间需求的减少主要原因是：空间需求的减少主要原因是： 更小的批量和集装单元大小来配送到使用点更小的批量和集装单元大小来配送到使用点 在使用点设置分散化的存储区；在使用点设置分散化的存储区； 库存保有量更少库存保有量更少 采用更高效的布置安排方式（如制造单元）采用更高效的布置安排方式（如制造单元） 公司规模减小公司规模减小 共享式办公室和电信技术的采用。共享式办公室和电信技术的采用。 确定空间需求n采用采用“从下到上从下到上”的系统的方法。的系统的方法。n对制造和办公设施，空间需求的确定要先从单个工作对制造和办公设施，空间需求的确定要先

43、从单个工作站开始，然后才是工作站集合而成的部门需求。站开始，然后才是工作站集合而成的部门需求。n在确定仓储作业的空间需求时，则要考虑库存水平、在确定仓储作业的空间需求时，则要考虑库存水平、存储单位、存储方法和策略、设备需求、建筑物条件存储单位、存储方法和策略、设备需求、建筑物条件和人员需求和人员需求 。n因为存在多种不确定因素，各部门人员为求稳妥，给因为存在多种不确定因素，各部门人员为求稳妥，给出的空间需求数据都偏大。出的空间需求数据都偏大。n设施规划人员面对未来的不确定因素，要预测真正的设施规划人员面对未来的不确定因素，要预测真正的空间需求就很困难。空间需求就很困难。 工作站空间：设备、物料

44、、人员6869705.4 5.4 流水线平衡与设计流水线平衡与设计n流水线已在世界各国广泛流水线已在世界各国广泛应用，并且在内容和形式上应用，并且在内容和形式上不断地创新。不断地创新。n本节内容：本节内容：流水线相关概念：期量标准、节拍规则、分类。流水线相关概念：期量标准、节拍规则、分类。流水线平衡：问题描述、基本方法、韩流水线平衡：问题描述、基本方法、韩-伯方法、伯方法、进一步探讨进一步探讨流水线设计：平面布置、搬运设备、传送带与流水线设计：平面布置、搬运设备、传送带与式作站布置类型、传送带速度计算、示例。式作站布置类型、传送带速度计算、示例。5.4.1 流水线相关概念一、期量标准一、期量标

45、准n也称作业计划标准，是经过科学分析和运也称作业计划标准，是经过科学分析和运算，对加工对象在生产过程中的运动所规算，对加工对象在生产过程中的运动所规定的定的一组时间和数量标准一组时间和数量标准。n先进合理的期量标准是流水线设计和运行先进合理的期量标准是流水线设计和运行的基本保障。的基本保障。n流水线期量标准包括：流水线期量标准包括：节拍、作业指示图节拍、作业指示图表、在制品占用量定额表、在制品占用量定额。72节拍 Takt time节拍：Takt TimeTakt Time = Demand Raten指流水生产一件产品所需的时间，即一天的工作指流水生产一件产品所需的时间，即一天的工作时间除以

46、一天要生产产品的数量。时间除以一天要生产产品的数量。n一天的所需生产数量是根据生产计划来确定的，一天的所需生产数量是根据生产计划来确定的，而生产计划是基于市场预测和订单情况制定的。而生产计划是基于市场预测和订单情况制定的。n生产节拍实际是一种目标时间生产节拍实际是一种目标时间，是随需求数量和，是随需求数量和需求期的有效工作时间变化而变化的，是需求期的有效工作时间变化而变化的，是人为制人为制定的定的。 n节拍是不能测量的，而是要计算的节拍是不能测量的，而是要计算的。 节拍节拍 = 每日有效工作时间每日有效工作时间 / 计划每日产量计划每日产量 n考虑稼动率和合格率考虑稼动率和合格率.n稼动率稼动

47、率Performance Rate ：设备实际工作时间：设备实际工作时间与有效工作的时间的比值，去掉无效时间与有效工作的时间的比值，去掉无效时间downtimen利用节拍，我们能够平衡不同资源的负荷并识别利用节拍，我们能够平衡不同资源的负荷并识别瓶颈。瓶颈。而通常把流水线中生产节拍最慢而通常把流水线中生产节拍最慢(即节拍最即节拍最长长)的环节叫做的环节叫做“瓶颈瓶颈”（Bottleneck），），瓶颈限瓶颈限制了流水线的产出速度。制了流水线的产出速度。7677概念比较 节拍周期时间节距时间n周期时间（周期时间（Cycle Time）反映流水线的生产速度）反映流水线的生产速度，以生产一件产品所需

48、要的时间（秒）来表示。，以生产一件产品所需要的时间（秒）来表示。n周期时间是可以测量的周期时间是可以测量的，它可以小于、大于或等，它可以小于、大于或等于节拍时间。于节拍时间。n在组织同步化生产过程中，一定要在组织同步化生产过程中，一定要追求生产周期追求生产周期与生产节拍的基本一致与生产节拍的基本一致，否则会产生浪费。，否则会产生浪费。n周期时间是生产效率的指标，比较稳定周期时间是生产效率的指标，比较稳定，它受一，它受一定时期的设备加工能力、劳动力配置情况、工艺定时期的设备加工能力、劳动力配置情况、工艺方法等因素影响，方法等因素影响，只能通过管理和技术改进才能只能通过管理和技术改进才能缩短缩短。

49、50s50s节拍规则节拍规则n节拍按周期时间和机器速度人为制定，那么多少节拍按周期时间和机器速度人为制定，那么多少节拍是最合适的呢？节拍是最合适的呢？n全自动化的流水线，节拍主要由机器速度来决定全自动化的流水线，节拍主要由机器速度来决定n对以人为操作、看管为主的流水线则有对以人为操作、看管为主的流水线则有5060s的的最优范围。最优范围。n如日本丰田市就有如日本丰田市就有14家丰田工厂，但很多工厂只家丰田工厂，但很多工厂只生产一班，少量两班，但绝无三班。为什么不采生产一班，少量两班，但绝无三班。为什么不采用一半的节拍，产量加倍、工厂资产减半？用一半的节拍，产量加倍、工厂资产减半？n经验表明，重

50、复性手工作业的周期时间最好不要经验表明，重复性手工作业的周期时间最好不要低于低于50s。当需要更多的产量时可以加班，或设。当需要更多的产量时可以加班，或设置慢节拍的生产线（如两条置慢节拍的生产线（如两条90s的而不是一条的而不是一条45s的）应对产量的波动。的）应对产量的波动。 50s节拍的优越性n1）生产率（）生产率（Productivity）。）。动作浪费比例适当。动作浪费比例适当。更长的节拍（即慢节拍）则导致产出率难以达到一定的规模。更长的节拍（即慢节拍）则导致产出率难以达到一定的规模。实践表明节拍在实践表明节拍在50多秒的流水线比更快节拍的流水线，在生产率上可多秒的流水线比更快节拍的流

51、水线，在生产率上可提高提高30%n2）安全与人因工程（）安全与人因工程（Safety & Ergonomics）。短时重复操）。短时重复操作易致人体有关部位的累积性疲劳与伤害。更宽的范围（如作易致人体有关部位的累积性疲劳与伤害。更宽的范围（如50-60s）内容多变，肌肉组织有恢复时间。动素分析，在）内容多变，肌肉组织有恢复时间。动素分析，在50s内分内分配的操作要素既不单调，也不太多正适合操作工人掌握和形成配的操作要素既不单调，也不太多正适合操作工人掌握和形成连贯动作。连贯动作。n3）质量（）质量（Quality）。几项操作由一人做，会更注意质量。）。几项操作由一人做，会更注意质量。n

52、4）员工士气（）员工士气（Morale）。实验表明，在其他条件一致的情况）。实验表明，在其他条件一致的情况下，工人重复完成下，工人重复完成54s周期的作业比周期的作业比27s的更具有工作成就感。的更具有工作成就感。作业指示图表n为确保流水线按规定的节拍工作，必须对每个工作地详为确保流水线按规定的节拍工作，必须对每个工作地详细规定它的工作制度，编制作业指示图表细规定它的工作制度，编制作业指示图表n作业指示图表对提高生产效率、设备利用率、减少在制作业指示图表对提高生产效率、设备利用率、减少在制品起着重要作用。品起着重要作用。指示图表根据节拍和工序时间定额来指示图表根据节拍和工序时间定额来确定。确定

53、。n最常见的是最常见的是SOP（Standard Operation Procedure），即，即标准作业程序或作业指导书标准作业程序或作业指导书，将作业标准操作步骤，将作业标准操作步骤和要求以统一的格式描述出来，用来指导和规范日常的和要求以统一的格式描述出来，用来指导和规范日常的作业。作业。n标准是尽可能地将相关操作步骤尤其是关键控制点进行标准是尽可能地将相关操作步骤尤其是关键控制点进行细化、量化和优化。细化、量化和优化。nSOP根据流程图、具体工艺和质量控制等来制定根据流程图、具体工艺和质量控制等来制定 SOP8384在制品(WIP)占用量定额n在一定时间、地点、生产技术组织条件下在一定时

54、间、地点、生产技术组织条件下，为保证生产的连续性而制定的必要的，为保证生产的连续性而制定的必要的在在制品数量标准制品数量标准。n流水线内和流水线间。流水线内和流水线间。n工艺占用量、运输占用量、周转占用量和工艺占用量、运输占用量、周转占用量和保险占用量保险占用量n趋势趋势越来越少越来越少85B B值（缓冲）定义值（缓冲）定义B值 =生产线过程中未完工产品（WIP）数量总和该生产线作业人数B B值的最优值为值的最优值为“”。B值是用来表示某生产线的未完成量的状态的指标。B值值=1one piece flow 是指单件的进行生产， 即工人每次只加工一件产品或组件，理想状态下，任何操作工位间和工位内

55、的多余的WIP为零。一个流生产一个流生产 物流物流物留物留顺畅流动顺畅流动没有停滞没有停滞中间停滞中间停滞隐藏问题隐藏问题一一 个个 流流“一个流一个流”的益处的益处1. 内建品质管理；内建品质管理；2. 创造真正的灵活弹性；创造真正的灵活弹性；3. 创造更高的生产力；创造更高的生产力；4. 腾出更多厂房空间；腾出更多厂房空间；5. 改善安全性；改善安全性；6. 改善员工士气；改善员工士气；7. 降低存货成本。降低存货成本。作业员作业员5 5人（加工点人（加工点5 5个）个）传送带传送带产品产品（9 9个个） B B值计算值计算(1)(1)此生此生产线产线B B值值 = 9 / 5 = 1.8

56、= 9 / 5 = 1.8此生产线此生产线B B值值 = 32 / 4 = 8= 32 / 4 = 8传送带传送带作业员作业员4 4人人产品产品传送带上有传送带上有1616个产品个产品工作台上有工作台上有1616个产品个产品 B B值计算（值计算（2)2)F F值（流动值）定义值（流动值）定义F F值的最优值为值的最优值为“”。F值=某生产车间的实际加工时间该车间的的理论（设定）加工时间F值是用来表示某生产车间的前置时间状况的指标。（时间）（例）A工序 B工序 C工序 计理论加工时间24211准备时间111实测时间10301555F F值计算值计算 值3.36553 3流水线分类流水线分类n福

57、特流水线与福特流水线与T型车型车n流水线发明百年来给生产效率带来了巨大流水线发明百年来给生产效率带来了巨大的提高，世界各国广泛采用，也产生了各的提高，世界各国广泛采用，也产生了各种各样的流水线。种各样的流水线。n流水线可按多种形式分类，如按生产对象流水线可按多种形式分类，如按生产对象、移动方式、转换方式、节拍等。、移动方式、转换方式、节拍等。 分类标志对象移动方式对象移动方式对象数目对象数目对象轮换方式对象轮换方式连续程度连续程度节奏性节奏性机械化程度机械化程度连续流水线连续流水线间断流水线间断流水线自动流水线自动流水线手工流水线手工流水线机械化流水线机械化流水线粗略节拍流水线粗略节拍流水线自

58、由节拍流水线自由节拍流水线强制节拍流水线强制节拍流水线固定流水线固定流水线移动流水线移动流水线流水线Assembly line单一对象流水线单一对象流水线多对象流水线多对象流水线可变流水线可变流水线不变流水线不变流水线成组流水线成组流水线Better965.4.2 5.4.2 流水线平衡流水线平衡97n流水线规划设计的核心是流水线平衡。流水线规划设计的核心是流水线平衡。n（Assembly Line Balancing，ALB） u生产线平衡是指构成生产线各道工序所需的时间生产线平衡是指构成生产线各道工序所需的时间处于平衡状态，作业人员的作业时间尽可能的保持处于平衡状态，作业人员的作业时间尽可

59、能的保持一致，从而消除各道工序间的时间浪费，进而取得一致，从而消除各道工序间的时间浪费，进而取得生产线平衡。生产线平衡。工位 1单件时间min6工位 27工位 33问题：假定工作由三个工位完成，每个工位完成工作的时间分别为6，7，3分钟。这条线的周期时间(Cycle Time, CT)是多少？n调整各工序间的作业时间，使差距很小。调整各工序间的作业时间，使差距很小。工位序号岗位名称作业内容动作时间(秒）标准工时（秒）人员配置打变压器10打电源线7打室内外线5贴条码和断电标贴5包装5插线32外观检验5插线20功能检验16拆线4打线13213740电装3人柔性线(KFR-32G/DY-JN(E3)

60、1132功能检插线(32+37+40) (40*3) *100%平衡率= 90.8%平平衡衡率率的的计计算算工 位序 号岗 位名 称作 业内 容动 作 时 间( 秒 ）标 准 工 时（ 秒 ）人 员 配置打 变 压 器8打 室 内 外 线1 0打 电 源 线打 室 内 外 线P C B 外 观1 5插 室 温 管 温 7打 胶 水2插 变 压 器 线 7插 线3 0插 线2 0功 能 检 验1 6拆 线5贴 断 电 标 贴 4外 观 检 验8贴 条 码2包 装61 6电 装 7 人 柔 性 线 ( K F R - 3 2 G / D Y - J N ( E 3 ) )651111 81 62 4213