工艺选择、类型和设施布置

1、工艺选择、类型和设施布置学习本章以后，你将能：了解或描述：常见的几种工艺类型工艺选择的关键问题设施布置的基本类型产品原则布置的设计与工艺原则布置的设计的方法及其优缺点能够进行一些简单的工艺原则布置设计 丰田的全球车身流水线全球车身生产线一个标准化的金属加工系统 新生产线的投资要比它所取代的那条节省50% 在新生产线上生产一种不同的轿车，成本降低70%空间只有旧生产线所需场地空间的一半 同一车间可以生产8种车型，增强了灵活性新制造体系大大节省制造多种车型的成本 思考传统的汽车制造业属于哪种生产类型？ 丰田的全球车身生产线与传统的汽车制造工艺有何区别之处？ 基本生产过程 生产阶段：按工艺加工性质划

2、分的局部生产过程 工序：组成生产过程的最基本单位；指一个或几 个工人在一个工作地上对一个（或几个）劳 动对象连续进行的生产活动 按其作用可分为工艺工序、检验工序、运 输工序等 工作地：由一定场地面积、机器设备和辅助工具 组成，劳动工具对劳动对象进行生产活动的地点 工艺类型的其他划分（1） 按接受生产任务的方式划分 订货生产类型（MTO） 存货生产类型（MTS）（2） 按产品的结构特征划分 大型复杂产品类型 简单产品生产类型（3） 按生产工艺特征划分 流程（连续）生产型 加工装配（间断）生产型（4） 按生产方法划分 合成型（机电类厂） 分解型（炼油厂） 调制型（炼钢厂） 提取型（煤矿）（5） 按

3、生产的重复程度（工作地的专业化程度）划分 大量生产类型 成批生产类型 单件小批生产类型 项目管理类型三种不同生产类型的生产管理特点大量生产成批生产单件小批生产品种少较多很多产量大中小设备专用部分通用通用生产周期短长短不一长成本低中高追求目标连续性均衡性柔性类型大量生产成批生产单件小批生产组织形式流水生产线、自动生产线按对象专业化原则建立生产单位、多对象和可变流水线、建立成组生产单元、采用柔性制造系统按工艺专业化原则建立生产单位、 建立成组生产单元、 采用柔性制造系统提高竞争力的关键优质、优价、备件充分、维修方便产品不断更新换代、提高质量满足市场需求强大的设计能力、良好的售后服务生产管理重点保证

4、供应、设备不出故障、尽量应用标准计划、保障均衡生产、降低消耗和产品成本优化产品组合、制定科学的生产批量和生产间隔期、简化零件进度计划、改善零件加工过程和工序之间的衔接、安排好零部件生产进度、组织好物流平衡掌握能力、正确决策、提高瓶颈环节生产能力、抓住关键零部件的生产进度和物流平衡、监控生产成套性保证交货期生产类型管理特征工艺选择continued工艺选择的关键问题产品和服务需求的性质与市场需求相适应自动化程度优点：完全一致的生产和服务 排除了人性化的情绪问题 减少了变动成本 缺点：成本较高 不易轻易改变在一定程度上对工人的心理和生产率产生负面影响 工艺选择continued工艺选择的关键问题自

5、动化程度分类固定型可编程型柔性型制造单元柔性制造系统(FMS)了解不同自动化类型的特征及优缺点生产与运作过程的空间组织设施布置的基本形式根据工作流程布置产品原则布置（Product-oriented Layout） 工艺原则布置（Process-oriented Layout） 定位布置（Fixed-position Layout） 混合布置（Mixed Layout） 根据生产系统功能布置仓储布置 零售布置 办公室布置 设施布置continued产品原则布置（Product-oriented Layout）一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式 适用于标准化极高的产品或者服务 典型

6、实例是生产线或装配线 关键问题是生产线的平衡 工作流程原材料或顾客制成品工作地1工作地2工作地3产品原则布置也称对象专业化A、B、D产品1产品1产品2产品2D、E、C产品3产品3E、F、A设施布置continued产品原则布置（Product-oriented Layout）优点产量高，单位成本低增强了工人操作的熟练程度，减少了培训成本简化了物料运输人力和设备得到充分利用 缺点工人缺少发展机会，容易导致厌倦情绪的产生设备和工人对变化的适应能力较差，柔性较差某个工人或者某个环节出现问题，将会影响整个生产系统系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存，增加了一定的成本 设施布置continued产品原

7、则布置（Product-oriented Layout）U型生产线提高柔性物料流物料流不好，操作者被分开，没有机会进行交流！一般美国工厂采用配件流水线 好，可交流，或增减操作人员，经训练的人几乎可自动平衡不同生产速度 不好，操作者被围起来，没机会与第一个操作者一起工作以增加产量 物料好，操作者可互相帮助，可与第三个人一起工作以提高产量不好，直线形很难平衡好，U形生产线的一个特点就是操作者容易进入，5个操作者可减为4个 设施布置continued工艺原则布置（Process-oriented Layout）将相似的设备或功能集中放在同一个部门，使其相对位置达到最优 最优的布置：将彼此之间物流量较

8、大的部门相邻布置，以减少物料的搬运费用 关键：如何安排好工作部门之间的相对位置 ABFD产品1产品2产品3E产品1产品2产品3C工艺原则布置也称工艺专业化设施布置continuedBank 1995 Corel Corp.Machine Shop 1995 Corel Corp.Hospital 1995 Corel Corp.设施布置continued工艺原则布置（Process-oriented Layout）优点个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较小 上下工序之间的相互依赖性较小设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低缺点如果批量加工，在制品库存量会很大要经常进行工艺

9、路线选择及进度安排设备利用率低加工的多样性要求频繁地调整设备，造成工作流的不连续性，形成间歇加工物料传输慢，效率低，单位运输成本较高 设施布置continued工艺原则布置（Process-oriented Layout）成组技术在工艺原则布置的基础上转换而来先确定出具有相似设计特征或制造特征的零件，然后将不同的机器组成加工中心，对这些形状或工艺要求相似的零件进行加工 步骤将零部件进行分类识别零件组的物流类型，作为成组布置的基础将机器和工艺分组，组成加工中心或工作单元 设施布置continued工艺原则布置（Process-oriented Layout）成组技术与工艺原则布置的关系相似之处：

10、其加工中心也是用来完成一组特定的工艺过程 不同之处：还具备了产品原则布置的优点，即，减少了在制品和物料的搬运，提高了工人的操作技能和快速学习能力 设施布置continued定位布置（Fixed-position Layout）生产设备需要移到要加工的产品处，而不是产品移到设备处 广泛应用于耕种、消防、筑路、建筑、钻探石油、医院中的手术室等方面 混合布置（Mixed Layout）企业同时存在两种或两种以上形式的布置 医院科室按照工艺原则布置 手术室按照定位布置设置 设施布置continued仓储布置在仓库中安排物资的存放 原则：最大限度地利用仓储空间，以最低成本保管、处理物资 要考虑的因素：订

11、货次数、物品间的相关性、走道的数量和宽度等 设施布置continued零售布置原则：使单位面积的净收益达到最大，同时，为顾客提供最便捷的、最赏心悦目的店铺布局 办公室布置趋势：开放式，为员工提供了更多的交流和团队合作的机会和空间 生产与运作过程的时间组织按零件在工序间的移动方式可分为： （1）顺序移动方式 （2）平行移动方式 （3）平行顺序移动方式（1）顺序移动方式 概念：指一批零件或产品在前道工序全部加工完成后， 整批转移到后道工序加工的移动方式 例: 加工批量n4，工序数m4，各道工序时间 t110min t2=5min t3=15min t4=10min 其顺序 移动方式示意图如下：10

12、515工序4工序3工序2工序1t 20 40 60 80 100 120 140 16010生产周期计算公式： n批量 m工序数 ti i工序单件工时 T顺顺序移动方式生产周期例： T顺4（1051510）=160(2) 平行移动方式概念：指每个产品或零件在上道工序加工完后，立即 转到下道工序加工，使各个零件或产品在各道 工序上的加工平行地进行生产周期计算公式： t长：工序时间最长的工序时间例： T平=（1051510）（41）15 404585t20 40 60 80 85 100 工序4工序3工序2工序1(3) 平行顺序移动方式概念：即一批零件或产品,既保持每道工序的平行性，又保持连续性的

13、作业移动方式。10151050 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 25 45t工序4工序3工序2工序1计算公式： ti短 相邻两工序中,工时较短的工序单件工时 T平顺=160（41）（5510）100min选择零件移动方式要考虑因素零件尺寸加工时间批量大小生产单位专业化形式平行移动方式大长大对象专业化平行顺序移动方式小长大对象专业化顺序移动方式小短小工艺专业化零件三种移动方式的比较平行移动方式平行顺序移动方式顺序移动方式生产周期短中长运输次数多中少设备利用差好好组织管理中复杂简单流水生产线游戏：模拟流水线生产制造某产品可分为5个作业，每个作业所需时间如下：A(0.1

14、min)B(0.7min)C(1.0min)D(0.5min)E(0.2min)（一）基本概念流水生产线概念及特点概念： 是指加工对象按照一定的工艺路线、有规律地从前道工序流到后道工序加工，并按照一定的生产速度连续完成工序作业的生产过程特点： 1） 流水线上固定生产一种或少数几种产品（零件），工作地专业化程度高 2） 流水线上每个工作地 按照产品工艺过程（零件）顺序安排，产品按单向运输路线移动 3） 工艺过程是封闭的，工作地按工艺顺序安排为索链形式，劳动对象在工序间作单向流动，自成系统，便于管理和控制 4） 生产具有明显的节奏性 5） 生产具有较高连续性 6）流水线上各工序之间的生产能力是平衡

15、的，成比例的（一）基本概念流水线的评价优点： 1） 产品的生产过程较好地符合连续性、平行性、比例 性以及均衡性要求 2） 生产率较高 3） 缩短生产周期，减少在制品的占用量和运输工作量， 加速资金周转 4） 简化生产管理工作缺点： 1） 柔性差 2） 工人工作单调、紧张、易疲劳，不利于提高工人生 产技术水平流水生产组织的条件1） 品种稳定2） 产品结构基本定型并标准化3） 原材料、协作件标准化，能保证及时 供应4） 机器设备处于完好状态5） 产品检验能在流水线上进行生产线的平衡 （也称工序同期化）决定如何将工作分配到工作地的一过程 目标：使分配到各个工作地的作业所需要的时间大致相等，从而使生产

16、线上各活动同步进行，实现工人和设备的最大利用 可能遇到的困难设备问题基本作业的时间差异不能通过分配作业组而解决 生产或装配所要求的技术顺序 对理想的分配有约束力生产线的平衡continued 工作地数量的确定 节拍各工作地完成分配给它的作业直到工作地可以往下进行所容许的最长时间 产出能力=OT/CT式中 OT每天运转时间；CT节拍可能最小的节拍：等于最长的那个作业时间 可能最大的节拍：等于各工作时间之和 生产线节拍的确定取决于使用几个工作地 生产线的平衡continued 工作地数量的确定 节拍可能最小节拍和可能最大节拍的作用确定生产线产量范围 帮助调整计划期产量 CT=OT/D 式中 D计划

17、期的产量 如果计划期产量已定，而计算出来的节拍没有处于最大和最小节拍之间，那么就必须对计划期的产量做出修改 示例：制造某产品可分为5个作业，每个作业所需时间如下：A(0.1min)B(0.7min)C(1.0min)D(0.5min)E(0.2min)问：制造该产品最小的节拍是多少？生产线的平衡continued 工作地数量的确定 工作地数量的计算工作地数的理论最小值 Nmin=t/CT式中 Nmin工作地数的理论最小值； t各作业时间之和 示例：制造某产品可分为5个作业，每个作业所需时间如下：A(0.1min)B(0.7min)C(1.0min)D(0.5min)E(0.2min)如计划期产

18、量为480件/天，OT为480分钟/天问：节拍是多少？最小工作地数是多少？生产线的平衡continued 作业分配的启发式算法 作业顺序图的概念abcd0.1 分钟 分钟0.4 分钟0.5 分钟这个作业顺序图表明，作业b开始的前提是a已完成；而d要开始，前提是b和c都已经完成 生产线的平衡continued 作业分配的启发式算法先分配后续作业数最多的作业的原则 各工作地最初的“剩余时间”等于节拍 只有先行作业已经被分配完、作业时间不超过该工作地的剩余时间的作业才够资格被分配 如果出现多个作业的后续作业数一样多的情况时，则采用胶着选赛（tiebreaking）法，即首先分配所需时间最长的作业 生

19、产线的平衡continued 作业分配的启发式算法 先分配后续作业数最多的作业 算例abcd0.2 分钟 分钟0.5 分钟0.4 分钟将图中的作业分配到三个工作地。已知节拍为分钟。e0.2 分钟生产线的平衡continued 解答作业分配分析表 工作地剩余时间够资格分配的作业分配作业修正的剩余时间工作地闲置时间11.0a, ca0.80.8cc0.30.3无无0.321.0bb0.00.031.0dd0.60.6ee0.40.40.7示例：制造某产品可分为5个作业，每个作业所需时间如下：A(0.1min)B(0.7min)C(1.0min)D(0.5min)E(0.2min)如计划期产量为480件/天，OT为480分钟/天问：如何将作业分配到三个工作地？生产线的平衡continued 生产线平衡的一些相关因素及指导原则 作业分配的一般程序 确定节拍，求出所需最小工作地数 从第一个工作地开始，按顺序给工作地分配作业，一直分配到所有作业都已被分配作业分配的效率测量 生产线闲置时间百分比 =每节拍内的闲置时间/（N实际节拍）100% 生产线的效率 100%生产线闲置时间百分比 示例：制造某产品可分为5个作业，每个作业所需时间如下：A(0.1min)B(0.7min)C(1.0min)D(0.5min)E(0.2min)如计划期产量为480/天，OT为480分钟问