第5章 生产和服务设施布置幻灯片.ppt

1、第5章 生产/服务设施布置,江苏大学管理学院,1,江苏大学管理学院,2,第5章 生产/服务设施布置,江苏大学管理学院,3,1.1 影响企业生产单位构成的因素,生产单位的组成：制造企业的工段、车间，服务企业的营业部、采购部等； 制造企业的基本生产单位： 产品结构与工艺特点 企业专业化与协作化水平 企业生产规模,1 设备/设施布置决策,1.2 生产单位的专业化原则和形式,生产单位专业化原则和形式影响企业内部生产分工和协作，决定物料流向、物流路线和运输量。 专业化原则主要分： 工艺专业化 对象专业化,1 设备/设施布置决策,1.2 生产单位的专业化原则和形式,1 设备/设施布置决策,（一）工艺专业化

2、原则（process focused） 按照工艺专业化建设生产单位，形成工艺专业化车间，即：在一个生产单位内集中完成相同工艺的设备和工人，用以完成不同产品上相同工艺内容的加工，例如：机械加工车间、锻造车间、车工工段、铣工工段。 优点：对产品品种变化适应能力强、生产系统可靠性高、工艺管理方便 ； 缺点：完成产品的整个生产过程需要跨越多个生产单位，因而加工路线长、运输量大、运输成本高、生产周期长、组织管理工作复杂、变换品种需要调整设备而造成生产效率低,工艺专业化布置形式示意图,1.2 生产单位的专业化原则和形式,1 设备/设施布置决策,（二）对象专业化原则（product focused） 按照产

3、品（或零件、部件）建设生产单位，即：在一个生产单位内集中完成同一产品生产所需的设备和工人，可以完成同一（或相同）产品的全部或大部分加工任务，如：发动机车间、曲轴车间、齿轮工段等。 优点：便于采用高效专用设备组织连续流水生产，可缩短运输路线、减少运输费用、提高生产效率、缩短生产周期、简化管理 ； 缺点：但对产品品种变化的适应能力较差,对象专业化布置形式示意图,1. 3 设施布置的形式,生产设施的三种基本的布置形式： 固定式布置 产品原则布置 工艺原则布置 成组原则,1 设备/设施布置决策,（1）固定式布置（Fixed position layout） 固定式布置指加工对象位置固定，生产工人和设备

4、都随加工产品所在的某个位置而转移。 主要是工程项目和大型产品生产采用的一种布置形式，也称项目式布置。 如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。,图6 固定式布置,1. 2 设施布置形式,固定式布置缺点： 场地空间有限； 不同的工作时期，物料和人员需求不一样，这给生产组织和管理带来较大困难； 物料需求量是动态的。,1. 2 设施布置形式,（2）产品布置（product layout） 当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。,图1 产品原则布置示意图,1. 2 设施布置形式,图3 汽车装配生产线,1. 2 设施布置形式,产品原则布置的基础 标准化

5、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来完成。,产品原则布置的优点 产品产出率高，单位产品成本低； 每一产品都按工艺流程布置设备，因此加工件经过的路程最直接、最短，无用的停滞时间也最少； 操作人员作业专业化、效率高、所需培训少； 生产管理和采购、库存控制等工作也相对简单。,1. 2 设施布置形式,产品原则布置的缺点 要求较多设备，设备利用率相对较低； 对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差； 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。,（3）工艺布置原则（机群式） 按工艺专业化原则

6、将同类型的设备和人员集中布置在一个地方，完成相同工艺加工任务。,图4 工艺原则布置示意图,1. 2 设施布置形式,钻削加工工段,1. 2 设施布置形式,（3）工艺布置原则 按工艺专业化原则将同类型的设备和人员集中布置在一个地方，完成相同工艺加工任务。,1. 2 设施布置形式,（4）成组布置原则（Layout based on group technology） 由于工艺布置、产品布置的缺点，引起新的布置方式：成组布置方式； 成组技术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。针对一个零件族的设备要求所形成的一系列机器，称作机器组（制造单元）。 成组原则布置

7、可以认为是产品原则布置的缩影，是将工艺原则布置系统转化为接近产品原则布置系统。,1. 2 设施布置形式,成组原则布置的特点 加工时间较短、物流效率较高； 在制品较低、准备时间较短； 具有工艺原则布置的柔性。,图7 板材加工FMS,1. 2 设施布置形式,表 不同布置类型的特征,1. 2 设施布置的几种形式,2 设施布置决策定量分析,2.1 作业相关图法 2.2 从至表法 2.3 新设备的布置问题 2.4 线性规划方法 2.5 计算机辅助选址决策与设施布置,江苏大学管理学院,20,如何定量分析和决策布局,江苏大学管理学院,22,2.1 作业相关图,由穆德提出的，它是根据企业各个部门之间的活动关系

8、密切程度布置其相互位置 将关系密切程度分为六个等级,江苏大学管理学院,23,2.1 作业相关图（续）,列出导致不同程度关系的原因。,江苏大学管理学院,24,2.1 作业相关图（续）,江苏大学管理学院,25,2.1 作业相关图（续）,解：第一步，列出关系密切程度分类表（只考虑A和X） A X 1-2 1-4 1-3 3-6 2-6 3-4 3-5 4-6 5-6,江苏大学管理学院,26,2.1 作业相关图（续）,第二步，根据列表编制主联系簇。原则是，从关系“A”出现最多的部门开始，如本例的部门6出现3次，首先确定部门6，然后将与部门6的关系密切程度为A的一一联系在一起。,2,4,5,6,联系簇,

9、江苏大学管理学院,27,2.1 作业相关图（续）,第三步，考虑其他“A”关系部门，如能加在主联系簇上就尽量加上去，否则画出了分离的子联系簇。本例中，所有的部门都能加到主联系簇上去。,X关系联系簇,4,6,2,1,3,5,江苏大学管理学院,28,2.1 作业相关图（续）,第四步，画出“X”关系联系图。,3,4,1,6,X关系联系簇,第五步，根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法安 置所有部门,江苏大学管理学院,29,2.2 从至表法,思想 用从-至表列出不同部门、机器或设施之间的相对位置，以对角线元素为基准计算各工作点之间的相对距离，从而找出整个单位或生产单元物料总运量最小的布置方案 应用于 比

10、较适合于多品种、小批量生产,江苏大学管理学院,30,2.2 从至表法（续）,基本步骤 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。 制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离。 确定出零件在设备之间的移动次数，和单位运量成本。 用实验法确定最满意的布置方案,江苏大学管理学院,31,2.2 从至表法（续）,江苏大学管理学院,32,2.2 新设备的布置问题,例子 在已有的设备设施中，再安置一台新装备。该问题的目标是使从新设备到老设备的加权直线移动距离的总和最小 ？,江苏大学管理学院,33,2.3 新设备的布置问题（续）,解体思想： 为方便起见，假设物料或人员在两台设备或两个部门之

11、间移动时，只能按交叉垂直的路线运动，即两个点之间不能走对角线。设原有设备在坐标内的点为(a1,b1), (a2,b2),., (an,bn)，则目标是求出x,y使得 最小,江苏大学管理学院,34,2.3 新设备的布置问题（续）,引进加权系数w是允许新、老设备间有不同的流量。 该问题的一个简化特点是可以分别求出x和y的最优值，即 这里,3 装配线平衡,3.1 装配线平衡概述 3.2 装配线平衡示例,江苏大学管理学院,35,（1）生产线平衡的定义,生产线的平衡：要根据产品设定工作站数目，再将各工作单元分配到工作站，并使各工作站分配的工作量大致平衡，而每个操作工人在工作站上完成指定工作单元的工作，同

12、时要使得生产线所需得工作地和用工人数最少的方案。 按萨尔凡森提出“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”的原则进行装配线平衡调整。,3.1 装配线平衡概述,（2）装配线平衡（工序同期化） 流水线的节拍确定以后，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基本相等或成整数倍比例关系。,（3）装配线平衡步骤 确定装配线节拍（生产周期） 装配线节拍：产线上连续出产两件相同产品的时间间隔 计算装配线上需要的最少工作站的数目 组织工作站（作业分配）,3.1 装配线平衡概述,确定工作生产节拍时间C计算公式 C=H/Q 式中：H每天（计划期内

13、）有效生产时间； Q每天在H时间内要求的产量；,例题1 某流水线计划日产量150件，采用两班制，每班规定有30分钟停歇时间，计划不合格品率为2，计算该流水线的节拍。,3.1 装配线平衡概述,解： C=H/Q=(8*60-30)*2/(150/(1-0.02)=5.88 (分钟 ),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。,组织工作站需满足的条件： 保证各工序之间的先后顺序。 每个工作站的作业时间不能大于节拍。 每个工作站的作业时间应尽量相等和接近节拍。 应使工作站的数目最少。,3.1 装配线平衡概述,例题2 现拟在传送带上组装某部

14、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。,表 某部件装配顺序,作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 作业时间（s） 50 25 20 30 25 25 12 14 20 紧前工序 1 2 2 3.4 5 6 6 7.8 说明 吊运 装入 放入前 放入 安装 安装 拧紧螺 拧紧螺 安装 箱体定位 齿轮 浮动膜片 后膜片 后盖 前盖 栓螺母 栓螺母 连接盘,3.2 装配线平衡示例,这个示例不容易理解，因为产品装配肯定既要装前浮动膜片，又要装后膜片，如果按照这个作业表，只有一半的产

15、品有前浮动膜片，另一半只有后膜片。 等待示例更新,解 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12 装配前后次序图,先后次序矩阵表。,图13 先后次序矩阵图,延后-1,领先+1,无先后关系0,2）完成位置权值矩阵 作业的位置权数等于该作业及其后续作业（ +1 ）的时间总和。,图14 位置权值矩阵,3）确定周期时间与最少工作站数,周期时间C： 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=(502520 302525121420)/78 =2.833 故最少需3个

16、工作站。,4）分配各工作站的作业，进行装配线平衡,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。,工作站 K,1 1 2 2 2 3 3 3 3,单元 i,紧前单元,单元时间Ti,工作站时间Ti,位置权值,平衡延迟78-Ti,1 2 4 3 5 6 8 7 9, 1 2 2 3.4 5 6 6 7.8,221 171 126 116 96 71 34 32 20,50 25 30 20 25 25 14 12 20,50 75 30 50 75 25 39 51 71,28 3 48 28 3 53 39 27 7,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）,江苏大学管理学院,47,4 非制造业的设施布置,办公室与生产制造系统相比，有许多根本不同的特点 制造系统加工处理的对象是有形物品，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