西安交大生产管理第六章

1、pom设施布置设施布置by xjtu-ie zhang xiaoqingby xitu-ie zhang xiaoqingcontents基本布置方式基本布置方式1布置的步骤和技术方法布置的步骤和技术方法2装配线平衡装配线平衡3办公室布局办公室布局4柔性制造系统柔性制造系统5by xitu-ie zhang xiaoqing设施布置设施布置v几乎所有的企业、非盈利组织、政府或者军队等几乎所有的企业、非盈利组织、政府或者军队等待都面临在哪里布置各种设施的问题。待都面临在哪里布置各种设施的问题。vtompkin and white(1984)在他们的著作在他们的著作中声称：制造业中的总运营成本的中

2、声称：制造业中的总运营成本的20%-50%花费在物料搬运成本中。有效的设施布置可以将花费在物料搬运成本中。有效的设施布置可以将这个成本减少这个成本减少10%-30%。by xitu-ie zhang xiaoqing设施布置考虑的目标设施布置考虑的目标v最小化在对新设备中投入最小化在对新设备中投入v最小化生产时间最小化生产时间v最有效的利用现有的空间最有效的利用现有的空间v提供便利性、安全性以及员工的舒适性提供便利性、安全性以及员工的舒适性v保持一个柔性的安排保持一个柔性的安排v最小化物料搬运成本最小化物料搬运成本v有利于制造过程有利于制造过程v有利于组织结构有利于组织结构by xitu-ie

3、 zhang xiaoqing基本布置的方式基本布置的方式v生产布置方式受生产布置方式受工作流的形式工作流的形式限制，它有三种基限制，它有三种基本类型：工艺原则布置、产品原则布置和定位布本类型：工艺原则布置、产品原则布置和定位布置，另外还有一种混合类型（成组技术或单元布置，另外还有一种混合类型（成组技术或单元布置）。置）。v工作流形式（工作流形式（6种）种）直线型直线型u型型l型型螺旋型螺旋型s型型环型环型by xitu-ie zhang xiaoqing工艺原则布置工艺原则布置v 工艺原则布置（也称车间或功能布置）：工艺原则布置（也称车间或功能布置）：process layout，是一种将相

4、似设备或功能放在一起的方式，比，是一种将相似设备或功能放在一起的方式，比如将所有的车床放在一处，将冲压机床放在另一处。被加如将所有的车床放在一处，将冲压机床放在另一处。被加工件根据预先设定好的流程顺序，从一个地方转移到另一工件根据预先设定好的流程顺序，从一个地方转移到另一个地方，每项操作由适宜的机器来完成。个地方，每项操作由适宜的机器来完成。v 工艺原则布置在服务业很常见。医院、学院及大学、银行、工艺原则布置在服务业很常见。医院、学院及大学、银行、汽车修理铺、航空公司和公共图书馆都属于这一类。如医汽车修理铺、航空公司和公共图书馆都属于这一类。如医院是采用工艺原则布置的典型，每个科室只能完成特定

5、的院是采用工艺原则布置的典型，每个科室只能完成特定的医疗服务。医疗服务。v job-shop，适用于中小批量的产品制造，产品之间差异，适用于中小批量的产品制造，产品之间差异很大。有较大的柔性，产品的设计改变，路径可以随之改很大。有较大的柔性，产品的设计改变，路径可以随之改变。变。v 可以最小化机器的空闲时间（可以最小化机器的空闲时间（idle time）。）。by xitu-ie zhang xiaoqingby xitu-ie zhang xiaoqing产品原则布置产品原则布置v 产品原则布置（产品原则布置（product layout）：）：v 是一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过

6、程的方式。是一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式。实际上每种产品的加工路径都是直线型。实际上每种产品的加工路径都是直线型。v 适用于大批量的标准型产品的制造。适用于大批量的标准型产品的制造。v 装配线（装配线（assembly line）就是按照产品原则布置的。）就是按照产品原则布置的。v flowshop，如化工设备进行的生产是按产品原则布置，如化工设备进行的生产是按产品原则布置的。的。v 可以提供最快的周期时间（可以提供最快的周期时间（cycle time）。）。v 但如果生产线的一个部分停了，整个生产线就要停了。但如果生产线的一个部分停了，整个生产线就要停了。v 如果产品的工

7、作流改变，生产线要随之变动。如果产品的工作流改变，生产线要随之变动。by xitu-ie zhang xiaoqingby xitu-ie zhang xiaoqing定位布置定位布置v定位布置定位布置(fixed position layouts)，该布置，该布置中，产品（由于体积或重量庞大）停留在一个地中，产品（由于体积或重量庞大）停留在一个地方，生产设备移到要加工的产品处对产品进行加方，生产设备移到要加工的产品处对产品进行加工。如制造飞机、轮船、火箭等。工。如制造飞机、轮船、火箭等。v工程布置方式（工程布置方式（project layout）也是一种。）也是一种。如大楼的建筑，桥梁的建造

8、等。如大楼的建筑，桥梁的建造等。v在工程的开始时，将生产设备移到工程所在地，在工程的开始时，将生产设备移到工程所在地，建造完成后，将生产设备撤离。建造完成后，将生产设备撤离。by xitu-ie zhang xiaoqingby xitu-ie zhang xiaoqing基于成组技术的布置基于成组技术的布置v成组技术（单元式）布置是将不同的机器组成加成组技术（单元式）布置是将不同的机器组成加工中心来对形状和工艺相似的零件进行加工。工中心来对形状和工艺相似的零件进行加工。v工艺布置容易造成被加工对象在生产单元之间交工艺布置容易造成被加工对象在生产单元之间交叉往返运输，不仅引起费用上升，而且延长

9、了生叉往返运输，不仅引起费用上升，而且延长了生产周期。产周期。v成组的基本原理：首先根据一定的标准将结构和成组的基本原理：首先根据一定的标准将结构和工艺相似的零件组成一个零件组，然后确定出零工艺相似的零件组成一个零件组，然后确定出零件组的典型工艺流程，再根据典型工艺流程的加件组的典型工艺流程，再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人，由这些设备和工人组成工内容选择设备和工人，由这些设备和工人组成一个生产单元。（举例）一个生产单元。（举例）by xitu-ie zhang xiaoqingby xitu-ie zhang xiaoqingby xitu-ie zhang xiaoqing举例：

10、按工艺布置举例：按工艺布置车床车床车床车床车床车床钻床钻床钻床钻床钻床钻床钻床钻床磨床磨床磨床磨床接收与转运接收与转运by xitu-ie zhang xiaoqing举例：成组技术举例：成组技术车床车床钻床钻床磨床磨床钻床钻床车床车床磨床磨床车床车床磨床磨床钻床钻床车床车床原原材材料料成成品品库库单元单元1单元单元2单元单元3by xitu-ie zhang xiaoqing成组技术的优缺点成组技术的优缺点v优点优点 降低在制品库存 降低生产准备时间（setup time） 降低物料搬运成本 更优的排序：周期时间的减少以及在制品队列的缩减使得更好的交货可靠性。v缺点：缺点： 难以确定合适的产

11、品组（part families） 为了各个单元的独立性，需要更多的某些机器by xitu-ie zhang xiaoqing直击企业的实践直击企业的实践v在企业的实践中，通常是对不同的生产线采取不在企业的实践中，通常是对不同的生产线采取不同的布置方式，或者几种布置方式混合使用。同的布置方式，或者几种布置方式混合使用。v产品的差异性（产品的差异性（variation）与年度产量）与年度产量（annual volume）是选择布置方式考虑的主）是选择布置方式考虑的主要因素。要因素。v成组技术是一个较新的应用，随着自动化工厂的成组技术是一个较新的应用，随着自动化工厂的普及，成组技术会得到更多的应用

12、。普及，成组技术会得到更多的应用。by xitu-ie zhang xiaoqing布置的程序和方法布置的程序和方法v布置的步骤：布置的步骤： 收集和掌握工厂布置的相关资料； 应用优化方法，寻求最优布置方案； 进行实际布置v布置的方法：布置的方法： 活动关系图法（activity relationship chart） 物料流向图法（from-to chart）by xitu-ie zhang xiaoqing活动关系图活动关系图v也叫作业相关图，是根据企业各个部门之间的活也叫作业相关图，是根据企业各个部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置。首先将关系密动关系密切程度布置其相互位置。首先将关

13、系密切程序划分为切程序划分为 a、e、i、o、u、x六个等级，六个等级，然后列出导致不同关系的原因。使用着两种资料，然后列出导致不同关系的原因。使用着两种资料，将待布置的部门一一确定出其相互关系，根据相将待布置的部门一一确定出其相互关系，根据相互关系的重要程序，按重要等级高的部门相邻布互关系的重要程序，按重要等级高的部门相邻布置的原则，安排出最合理的布置方案。置的原则，安排出最合理的布置方案。by xitu-ie zhang xiaoqing六种关系六种关系va absolute important 绝对重要绝对重要ve especially important 特别重要特别重要vi impo

14、rtant 重要重要vo ordinary important 一般重要一般重要vu unimportant 不重要不重要vx undesirable 不予考虑不予考虑by xitu-ie zhang xiaoqing关系密切原因关系密切原因关系密切原因关系密切原因1使用共同的原始记录使用共同的原始记录2共用人员共用人员3共用场地共用场地4人员接触频繁人员接触频繁5文件交换频繁文件交换频繁6工作流程连续工作流程连续7做类似工作做类似工作8共用设备共用设备9其他其他by xitu-ie zhang xiaoqing举例举例v汉堡王是一家连锁的快餐店，目前他计划在交大汉堡王是一家连锁的快餐店，目前

15、他计划在交大南门新开一家店，店里面有以下这些部门：南门新开一家店，店里面有以下这些部门：v1.cooking burgersv2.cooking friesv3.packing and storing burgersv4.drink dispensersv5.counter serversv6. drive-up serverby xitu-ie zhang xiaoqing活动关系图例活动关系图例1.cooking burgers2.cooking fries3.packing and storing4.drink dispensers5.counter service6.drive-up

16、servicexioaoiuuuuuueea11为安全起见，汉堡为安全起见，汉堡的烤制和炸鸡的设的烤制和炸鸡的设备不能离得太近备不能离得太近2。.。.。by xitu-ie zhang xiaoqing按照活动关系图进行布置按照活动关系图进行布置v第一步：列出关系密切程度分类表（第一步：列出关系密切程度分类表（a and e） a e 4-5 3-5 4-6 3-6v第二步：根据列表编制联系簇。从关系第二步：根据列表编制联系簇。从关系a中出现中出现次数最多的部门开始。次数最多的部门开始。 5 4 6 3v第三步：考虑第三步：考虑x关系的部门，根据场地限制，安关系的部门，根据场地限制，安置所有部

17、门。置所有部门。463125by xitu-ie zhang xiaoqing 活动关系图的另一种形式：给各种关系赋以分值，作活动关系图的另一种形式：给各种关系赋以分值，作为权重。如：为权重。如：a=6分；分； e=5分；分；i=4分；分；o=3分；分；u=2分；分；x=1分。分。例例：有：有5个部门，各部门的面积分别为：个部门，各部门的面积分别为： a1=1000 m2 、 a2=2000 m2 、 a3=2000 m2 a4=1000 m2 、 a5=1000 m2 采用活动采用活动关系图法进行这五个部门的布置。关系图法进行这五个部门的布置。活动关系图活动关系图 例子例子by xitu-i

18、e zhang xiaoqing 至至从从a1a2a3a4a5总分总分a1u/2e/5i/4u/213a2u/2o/3o/3u/210a3e/5o/3a/6o/317a4i/4o/3a/6u/215a5u/2u/2o/3u/29by xitu-ie zhang xiaoqing1）找出关系总分最高者，把其布置在中央；）找出关系总分最高者，把其布置在中央；2）按关系级别，找出与已布置部门关系级别最高者，）按关系级别，找出与已布置部门关系级别最高者，作为下一个布置的部门；作为下一个布置的部门；3）当最高关系级别部门同时有多个时，选其关系总）当最高关系级别部门同时有多个时，选其关系总分最高者先布置；

19、分最高者先布置；03 0303 0304by xitu-ie zhang xiaoqing4）当某部门位置方案有多个时，比较各方案的布）当某部门位置方案有多个时，比较各方案的布置得分，取得分最高的方案；置得分，取得分最高的方案；03 030401010101方案方案1方案方案2方案方案3方案方案4by xitu-ie zhang xiaoqing03 0304 01020202 02020202 02方案方案1方案方案2方案方案3方案方案4by xitu-ie zhang xiaoqingv对对05部门的布置结果如下：部门的布置结果如下：03 0304 01020205v6）根据总体面积形状，

20、调整各部门面积形状，）根据总体面积形状，调整各部门面积形状，加入通道系统。加入通道系统。by xitu-ie zhang xiaoqingv经部门面积调整后的布置方案经部门面积调整后的布置方案0301020504by xitu-ie zhang xiaoqing物料流向图法物料流向图法v物流流向图（物流流向图（from-to chart）用于分析部门）用于分析部门之间的物料流动。之间的物料流动。v最常用的两个方法是表示部门之间距离的图表和最常用的两个方法是表示部门之间距离的图表和表示两个部门之间每天物料搬运次数的图表。表示两个部门之间每天物料搬运次数的图表。v物料流向图与活动关系图不同，它是基

21、于一个已物料流向图与活动关系图不同，它是基于一个已经存在的布置所做的分析。对于一个已有的布置经存在的布置所做的分析。对于一个已有的布置（layout），物料流向图是归纳），物料流向图是归纳 flow data 的的一个很便捷的方法。一个很便捷的方法。by xitu-ie zhang xiaoqing举例：举例：from-to chartv一个车间有一个车间有6个工作站，每个工作站中的机器类个工作站，每个工作站中的机器类别是：别是：v1.saws 锯床锯床v2.milling machines 磨床磨床v3.punch presses 冲床冲床v4.drills 钻床钻床v5.lathes 车床

22、车床v6.sanders 磨砂机磨砂机by xitu-ie zhang xiaoqingfig.1.distance(in feet) to fromsawsmillingpunch pressdrillslathessanderssaws1840306524milling1838751630punch press4038223812drills3075225046lathes6516385060sanders2430124660by xitu-ie zhang xiaoqingexamplev上图中的距离图是对称的，但是并不是所有的情上图中的距离图是对称的，但是并不是所有的情况都是这样的。有

23、的时候，假如说单行道的存在，况都是这样的。有的时候，假如说单行道的存在，就会有不对称的情况发生，如物料的搬运是通过就会有不对称的情况发生，如物料的搬运是通过自动化控制的托盘来进行的这种情况。自动化控制的托盘来进行的这种情况。v下图给出各个部门之间每天的物料搬运次数。这下图给出各个部门之间每天的物料搬运次数。这个数据可以是针对一组特定的产品组合而得来的，个数据可以是针对一组特定的产品组合而得来的，或者是平均到每天的搬运次数。或者是平均到每天的搬运次数。by xitu-ie zhang xiaoqingfig.2.number of trips to fromsawsmillingpunch pr

24、essdrillslathessanderssaws43261440milling756023punch press4516drills2228lathes4530sanders12by xitu-ie zhang xiaoqingexamplev如果公司的会计部门估计的物料搬运成本是：如果公司的会计部门估计的物料搬运成本是：20cents/foot ，那么就可以估计出平均每天，那么就可以估计出平均每天的物料搬运成本。的物料搬运成本。v例如，例如，saws 与与milling部门之间的距离是部门之间的距离是18feet,之间的搬运次数是之间的搬运次数是43次。次。v每天的搬运距离是每天的搬运距

25、离是 43*18=774 feet.v搬运成本为搬运成本为 774*0.2=$154.80.by xitu-ie zhang xiaoqingfig.3.handling cost to fromsawsmillingpunch pressdrillslathessanderssaws154.820884520milling570900138punch press34238.4drills330280lathes144300sanders72by xitu-ie zhang xiaoqing对流向图的评价对流向图的评价vfrom-to chart不是用来确定不是用来确定layout的，他只的，

26、他只是用来描述已有的布局各个部门之间的流特性。是用来描述已有的布局各个部门之间的流特性。他可以用来对几个备选方案进行比较。他可以用来对几个备选方案进行比较。v如果除了物料搬运成本，还考虑其他的一些目标，如果除了物料搬运成本，还考虑其他的一些目标，那么在流向图中可以包括更多的其他因素。那么在流向图中可以包括更多的其他因素。by xitu-ie zhang xiaoqing信息交流信息交流劳动生产率劳动生产率成本成本美观美观办公室布局办公室布局（office layout） by xitu-ie zhang xiaoqingby xitu-ie zhang xiaoqing封闭式布局封闭式布局办公

27、室布局办公室布局（office layout） by xitu-ie zhang xiaoqing办公室布局办公室布局 开放式布局开放式布局（office layout） by xitu-ie zhang xiaoqing？办公室布局选择的考虑因素办公室布局选择的考虑因素资源与成本资源与成本文化的差异文化的差异临窗座位临窗座位工作的性质工作的性质by xitu-ie zhang xiaoqing总裁总裁工程顾问工程顾问工程师区工程师区秘书秘书办公室人员构成办公室人员构成关系图关系图 by xitu-ie zhang xiaoqing新视角：新视角：柔性制造系统（柔性制造系统（fms）v近几年来

28、，柔性制造系统（近几年来，柔性制造系统（flexible manufacturing system）得到了越来越多的）得到了越来越多的关注。关注。fms可以使企业的布局更具有柔性。可以使企业的布局更具有柔性。v一个柔性制造系统是由一系列数字控制的加工设一个柔性制造系统是由一系列数字控制的加工设备与计算机控制的物料搬运设备组成的一套系统。备与计算机控制的物料搬运设备组成的一套系统。v当企业的制造产品种类较多时，企业就可以从当企业的制造产品种类较多时，企业就可以从fms获益良多。但是，一套获益良多。但是，一套fms是相当昂贵的，是相当昂贵的，（$10 million）。因此，很多企业采用一些柔）。

29、因此，很多企业采用一些柔性制造单元（性制造单元（flexible manufacturing cells）。）。by xitu-ie zhang xiaoqing新视角：新视角：柔性制造系统（柔性制造系统（fms）v在什么情况下一个企业应该考虑采用在什么情况下一个企业应该考虑采用fms？单独的单独的数控机器数控机器110710510410310210810610fms固定的流水线固定的流水线每年生产的产品数每年生产的产品数有限的订单数量有限的订单数量且每种订单的产且每种订单的产品数很少品数很少批量生产批量生产大量生产大量生产柔性和零件的种类柔性和零件的种类高高中中低低一个典型的一个典型的fms

30、machine 2toolsmachine 1toolsmachine 3toolscomputer / / / / / / / / / / /parts inparts outpallets with partsby xitu-ie zhang xiaoqing采用采用fms的好处的好处v 降低在制品库存：降低在制品库存：fms中的中的wip可以作为决策变量事先可以作为决策变量事先设定。设定。v 增加机器的利用率：增加机器的利用率：数字控制的各种设备一般的利用率都数字控制的各种设备一般的利用率都在在50%以上。而一套有效的以上。而一套有效的fms的利用率一般都在的利用率一般都在80%以上。这

31、不仅减少了机器换装的时间，也使得整个以上。这不仅减少了机器换装的时间，也使得整个系统的工作量达到更好的平衡。系统的工作量达到更好的平衡。v 减少制造提前期减少制造提前期：fms降低了零件在不同工作单元之间的降低了零件在不同工作单元之间的运输时间，生产准备时间，以及刀具、磨具等的换装时间，运输时间，生产准备时间，以及刀具、磨具等的换装时间，使得生产的提前期降低。使得生产的提前期降低。v 可以处理大量不同的零件类型：可以处理大量不同的零件类型：fms中的机器可能会有中的机器可能会有5-100个不同的个不同的tools。v 减少人力劳动：减少人力劳动：管理管理fms所需要的人力一般是传统的制造所需要

32、的人力一般是传统的制造车间的车间的1/10甚至更少。甚至更少。by xitu-ie zhang xiaoqingfms的缺点的缺点vfms的缺点在哪？的缺点在哪？ 成本！成本！v传统的传统的npv的计算会表明这个投资并不是那么的的计算会表明这个投资并不是那么的吸引人。吸引人。vyamazaki machinery company：投资：投资$18million在在fms上。上。v结果是：机器数从结果是：机器数从68降到降到18，雇工数量从，雇工数量从215降到降到12，厂区面积从，厂区面积从103，000平方英尺降到平方英尺降到了了30，000.零件的平均加工时间从零件的平均加工时间从35天降到了天降到了1.5天。天。 vimpressive datum！by xitu-ie zhang xiaoqingv然而，当我们将这些数字反映到投资回报的时候，然而，当我们将这些数字反映到投资回报的时候，事情就变了！事情就变了！v公司的报告指出他们在投资两年后节省了公司的报告指出他们在投资两年后节省了$6.9 million,然后是在接下来的然后是在接下来的20年中每年能够节年中每年能够节省省$1.5million。计算出来的投资回报率低于。计算出来的投资回报率低于10%。而通常业界规定的临界获利率（。而通常业界