生产管理知识_生产和服务设施布置技巧

第七章生产和服务设施布置 7 1设备 设施布置决策7 2布置决策的定量分析7 3装配线平衡 设施布置 facilityLayout 合理安排企业或某一组织内部各生产单位和设施的相对位置与面积 车间内部生产设备的布置 范围 局域 全国 全球 设施布置 7 1设备 设施布置决策 一 影响企业生产单位构成的因素二 生产单位的专业化原则和形式三 影响生产和服务设施布置决策的因素四 几种典型的布置形式 一 影响企业生产单位构成的因素 一 企业的产品 1 产品的品种 2 产品的结构与工艺特点 3 产品的数量 二 企业 1 企业的专业化与协作化水平 2 专业化原则 3 企业规模 4 企业的生产技术水平 企业的生产技术水平 尤其是装备的技术水平直接影响着企业生产单位的构成 5 企业的环境条件 生产单位专业化形式 影响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 二 生产单位的专业化原则和形式 1 工艺专业化原则 ProcessFocused 这种组织方式是以工艺 作业 业务 职能 为中心组织设备设施 人员等生产运作资源 为每一工序 作业 业务 职能 提供一个工作场地 是指按照不同的工艺性质分别建立工艺专业化的生产单位 工艺专业化原则特点 三 同 一 不同 如 铸造车间 机加工车间 装配车间 同类设备 同工种的工人 相同的工艺方法 只是加工对象不同 工艺专业化的特点 续 1 优点 适应力强 设备利用率高 生产系统的可靠性较高 便于技术管理和技术交流 2 缺点 运输路线长 运输工作量大 运输费用高 生产周期长 资金占用大 生产率低 管理工作复杂 举例 车工段 铣工段 检验组 钻工段 原材料 磨工段 磨工段 半成品库 AB BA 对象专业化原则 ProductFocused 把加工对象的全部或大部分工艺过程集中在一个生产单位中 组成以产品或零件 部件 零件组为对象的专业化生产单位 特点 三 不同 一 全 齿轮车间 标准件车间 发动机车间 对象专业化的特点 1 优点 缩短运输路线 提高连续性 缩短周期 减少在制品 专业化水平高 有利于按期 按量 按质 成套的完成生产 便于生产管理 2 缺点 设备利用率低 适应性差 对品种变换适应性差 工艺设备管理复杂 举例 车钻铣磨检验 铣钻车磨检验 A原材料B A半成品库B A生产车间 B生产车间 3 混合原则又称综合原则 是综合运用工艺专业化原则与对象专业化原则 来建立生产单位的原则 按混合原则建立的生产单位兼有前两种专业化的优点 是一种较为灵活的专业化形式 它主要有两种形式 1 在对象专业化基础上 采用工艺专业化原则建立生产单位 如齿轮车间又分车工工段 磨工工段等 2 在工艺专业化基础上 采用对象专业化原则建立生产单位 如装配车间又分变速箱工段和总装工段等 4 确定 对象专业化设置生产单位的基本条件 1 企业的专业方向已经确定 2 产品的结构 产量 品种较稳定 3 工种和设备比较齐全和配套 4 生产类型是大量大批或成批生产工艺专业化设置生产单位的基本条件 1 企业的专业方向尚未确定 2 生产的产品不稳定 3 专业化程度较低 4 生产类型是单件小批生产 三 影响生产和服务设施布置决策的因素 厂房的布置满足生产过程的要求 以避免互相交叉和迂回运输 缩短生产周期 节省生产费用 生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置 充分利用现有运输条件 按照生产性质 防火和环保要求 合理划分厂区 在考虑防火和卫生条件下 总平面布置应力求占地面积最小 工厂布置应考虑有扩建的余地 四 几种典型的布置形式 一 物料流程形式可分为水平的和垂直的所有的设备 设施都在同一个车间里时 按水平方式考虑 生产运作是在多个楼层周转时 按垂直方式考虑 二 布置类型 1固定式布置 FixedPositionLayout 2按产品布置 ProductLayout 产品式布置 3按工艺过程布置 ProcessLayout 机群式布置 4按成组制造单元布置 GroupTech Layout 固定布置 产品 机器 机器 人员 人员 人员 机器 机器 流水线 对象专业化原则 工艺专业化 切割 钻 铣 磨 切割 铣 铣 铣 磨 钻 钻 切割 成组单元 原材料 线切割 钻 磨 铣 车 铣 焊接 磨 油漆 成品 a 运用成组技术之前 b 运用成组技术之后 C形制造单元 机器2 机器1 机器3 机器4 机器5 机器6 入口 出口 U形制造单元 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 入口 出口 入口 出口 工人的行走路线 U型单元 线切割 钻 车 铣 焊接 磨 油漆 入口 铣 7 2布置决策的定量分析 1 物料流向图法它是按照原材料 在制品及成品等物资在生产过程中的流动方向及运输量的情况来布置厂内的车间 设施和生产服务单位 此法特别适用于物料运输量很大的工厂 应用这种方法可以分三步来进行 第一步 拟定初步的工厂布置方案 第二步 根据初步方案和生产工艺顺序绘制物料流向图 并计算各组成部分的搬运量 第三步 通过比较 分析 确定最优方案 据此修改初步的布置方案 最优方案就是全厂搬运总量最小的方案 举例1 举例2 例 某生产系统由n个单位组成 各单位之间每月搬运量如图所示 上图是工厂总一平面布置的雏形 但并不等于工厂总平面布置 工厂总平面布置还要在此基础上计算各单位的面积 布置通道 设计生产服务和生活服务部门 选择运输设备等等 每个单位所需面积 可根据设备数目和每台设备所需面积 以及操作者 物料储存 通道 更衣室等所需面积估算确定 有了各一单位所需面积 就可以按厂址地形作平面布置了 如下图所示 应用范例 主题公园的布局 某主题公园的设计者正在为公园的布局进行构想 使游客能在游览过程中的行走距离最小化是设计者要考虑的问题 1 根据初步的分析 参考其他主题公园的布局 做了一个初步的布局图 2 根据其他公园的统计数据 结合预测 得到一个平均每天各景点之间游客的客流情况表 3 把客流量大的景点安排在相邻位置 4 根据公园的地理位置与场地的情况进行调整 最后的布局草图如图所示 景点之间的游客日流量单位 人 景点之间的游客日流量单位 人 主题公园的平面布置图 草图 练习 某医院各诊室目前平面布置如下图所示 经过分析以往医院病人的就诊记录 得出平均每天就诊病员人数 即在各诊室间平均每天移动的次数 图中数字为病员人数 要求 对现有布局提出改进方案 以方便病人 尽量减少病人就诊时所行走的距离 1 挂号与初诊室 2 门诊一室 3 门诊二室 4 X光室5 化验与B超室 6 手术室 7 手术后休息室 8 理疗室各诊室平面布置图 1 3 5 6 8 4 2 7 100 300 20 30 10 20 50 100 30 20 2 作业相关图 作业相关图法也叫关联分析法 这种分析方法是根据企业各单位之间关系的紧密程度来配置设施总平面结构 关联分析法的步骤是 1 划分设施关联的等级与原因 2 用图或表来表示设施之间的关联关系 3 按照关系紧密程度高的相邻布置的原则进行初步布置 4 根据面积和其他的因素调整布置结果 设施的关系密切程度一般分为六种 绝对重要A Absolutelyimportant 特别重要E Especiallyimportant 重要I Important 一般O Ordinary 不重要U Unimportant 不宜靠近X 设施单位之间的关系密切的原因 不同的企业有不同表现形式 企业设施密切的原因举例见下 关系密切程度分类表 关系密切原因 举例1 快餐店布置 1 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1 3 考虑其它有A联系的部门 4 画出X关系图 如图3 5 安置各部门 如图4 图4 根据设施之间的关系密切程度进行设施布置时 可采用如下处理方法 1 把出现A次数最多的优先安排在中心位置 2 其他的设施按照其与已经安排的设施的密切程度布置在已经安排的设施周围 3 根据实际的尺寸与地形地貌和其他的相关关系进行调整 为了便于分析 也可以采用把定性的关系密切程度转化为定量的关系来分析如采用给密切程度赋权 如A为6 E为5 I为4 C为3 U为2 X为1 然后采用权重最大的优先安排 其他的根据其权重的大小进行调整 举例2 用关联分析进行设施布置下表是一家工厂的生产设施的关联分析表 其布置的结果如图所示 工厂平面布置图 草图 3 综合法 当部门之间的物料运量不大时 以相关图法为主 适当考虑物料运量 当物料运量很大时 以物料运量图法为主 应适当考虑两部门之间的相关度 4 从 至 表法 从 至 表是一种常用的生产和服务设施布置方法 具体步骤如下 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实验法确定最满意的布置方案 举例 一金属加工车间有六台设备 已知其加工的零件品种及加工路线 零件在设备间移动次数和单位移动成本如表所示 请确定最佳布置方案 设备间月平均移动次数 设备间每次运输成本 设备间每月运输成本 设备间每月总运输成本 最优方案如下 补充 仓库布置 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 仓库布置也可以有多种不同的方案 举例 新设备的布置 中值法 例 录象带制作设备安置在什么地方 7 3装配线平衡 流水生产的基本特征 1 工作地专业化程度高 2 品种 一种或几种 3 工序 一道或几道 4 明显的生产节奏性 5 各道工序的工作地 设备 数量与各该工序单件工时的比值相一致 设 流水线上各道工序的工作地 设备 数分别为S1 S2 Si Sm 各工序的工时定额为t1 t2 ti tm 流水线生产节拍为r 则 6 封闭的工艺过程 7 生产过程具有高度的连续性 加工对象单向流水 单一对象流水线的组织设计 1 确定流水线出产节拍r Fe N Fo N式中r 流水线节拍 分 件 Fe 计划期有效工作时间 分 N 计划期制品产量 件 Fo 计划期制度工作时间 分 时间有效利用系数 0 9 0 96 rg r n式中rg 节奏 分 批 n 运输批量 2 确定各工序所需的工作地 设备 数Sei 计算设备负荷系数Ka 流水线要求各工序工作地数大致等于工序时间与出产节拍的比值 因为Sei只能取整数 所以需对计算比值取整 计算公式如下 Sei Si ti r 式中 Si 流水线第I道工序所需工作地 设备 数量的计算值 ti 流水线第I道工序的单件工时定额 各工序设备负荷系数Ki与流水线总设备负荷系数Ka计算式如下 Ki Si Sei Ka Si Sei式中 m 流水线工序数目 Ka是确定流水线连续程度的主要依据 根据Ka值确定按连续还是间断流水线进行组织设计 当Ka 0 75时 连续流水线 当Ka 0 75时 间断流水线 3 工序同期化 工序同期化一般分为两步 首先是初步同期化 主要是找出影响同期化的关键并解决 使各工序的节拍与流水线节拍之比基本上达到0 85 1 05的范围内 其次是在流水线的掌握与调整过程中进行 这时主要是发现初步同期化的遗留问题并加以解决 以进一步提高工序同期化的水平 4 计算流水线所需作业人数 1 以手工劳动或使用手工工具为主的流水线上 工人人数P的计算公式如下 P Sei Wi g式中 Wi 第i工序每一工作地同时工作人数 g 每日工作班次 2 以设备加工为主的流水线上 计算工人数量时 要考虑后备工人和工人的设备看管定额 计算公式如下 P 1 b Sei g f 式中 b 考虑代替缺勤工人和替换流水线上临时离开的工人的后备工人百分比 f 第i工序每个工人的设备看管定额 流水线的平面布置设计 单列直线布置见下图 双列直线布置中 设备可布置在传送带两边 传送带既可传送一条在制品 也可传送两条在制品 见下面a b两图 装配流水线时间平衡 一 概念 合理划分工序 使每一工作地综合工时不超过节拍 不违反工序间的先后顺序 还要使工作地数量尽可能少 二 装配线时间平衡的必要性 装配线平衡一种表述为 装配线平衡 又称工序同期化 是对于某装配流水线 在给定流水线的节拍后 求出装配线所需工序的工作地数量和用工人数最少的方案 另一种表述为 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 必要性 1 提高资源的利用率 2 提高生产过程的连续性与节奏性 3 减少时间的损失 三 装配线平衡方法 以适当的方式将装配线上若干个相邻工序合并成一个大工序 又称工作地 并使这些大工序的作业时间接近或等于装配线的节拍 四 步骤 确定装配流水线节拍 流水线节拍是指流水线上连续出产两件相同制品的时间间隔 设r为节拍 则 计算装配线上需要的最少工作地数Smin 设ti为工序i的工作时间 组织工作地 按以下条件向工作地分配小工序 保证各个工序之间的先后顺序 每个工作地分配到的小工序作业时间之和 Tei 不能大于节拍 各工作地的作业时间应尽量接近或等于节拍 Te趋近r 应使工作地数目S尽量少 计算工作地时间损失系数 L 平滑系数SI 五 举例1 利用下列资料 完成下列各项 1 画出作业先后顺序图 2 假定一天工作8小时 计算一天要达到产量为400个单位的节拍 3 求出最少需要的工作地数 4 进行装配线平衡 使时间损失率最小 并求出时间损失系数 举例2 例1 节拍10分 作业个数11个 作业顺序见图 解 计算最小工作地数 组织工作地 根据装配作业顺序图 用试算法进行工作地重新划分 共划分出