第四章 设施布置

1、第四章 设施布置教学目的：通过本章教学，使学生了解有关生产与运作系统设置的影响因素，设施布置的基本类型，掌握生产与运作系统设置的方法等。内容结构：一、 生产与运作系统设置的影响因素二、 生产与运作系统过程的组织三、 生产与运作系统设置的基本类型四、 生产与运作系统的时间组织五、 生产与运作系统设置的方法本章重点、难点：生产与运作系统设置的方法本章教学进度：8课时主要讲授内容：一、设施布置的概念及考虑的问题1、概念：对车间、工作中心和设备进行布局，以确保系统中工作流（顾客或材料）的畅通。2、考虑的问题：（1）有利生产(服务)工厂布置要满足产品生产过程的要求，围绕基本生产车间进行安排（2）方便运输

2、适应厂内外运输要求，避免货运路线与人流路线交叉 （3）节约用地布置紧凑，立体布置 （4）良好环境布局整齐、美观；色调配套；照明；音乐；香味二、典型的布置形式1、按产品原则布置按产品原则布置就是按对象专业化原则布置有关机器和设施。2、按工艺原则布置按工艺原则布置，又称工艺专业化布置，就是按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加工任务。3、定位布置定位布置是指加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。由于某些产品体积庞大笨重，不容易移动，所以可保持产品不动，将工作地按生产产品的要求来固定布置。4、单元化布置按工艺专业化布置生产和服务设施，容易造成被加工对象在生

3、产单位之间交叉往返运输，不仅引起费用上升，而且延长了生产周期。而单元化布置的基本原理是，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，确定出零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一个生产单元。单元化布置很类似于对象专业化形式，但它更适合于多品种的批量生产，因而比对象专业化形式具有更高的柔性。三、设施布置的分类1、工厂布置工厂布置的目标“五最”（1）最短的运输路线使未来的生产经营成本尽可能低；（2）最大的灵活性灵活、富有弹性的布置对于企业未来的发展及适应变化的能力无疑具有重要意义，但这一目标的实现往往是困难的； （3）最有效的面积利用在地

4、价日益上涨的今天，为了节约成本，企业应尽可能的节省用地；（4）最良好的工作环境不仅企业设施是配置在一定的厂区之内，企业职工也在这一环境中工作和生活，他们积极性的高低直接影响着企业的经营成果。所以，工厂布置应为他们提供良好的工作环境；（5）最合理的发展余地合理的工厂平面布置应能为企业的发展提供适当的余地，那种不考虑远景发展的短视眼光在工厂布置中是十分有害的。工厂布置的方法样片和模型布置法(Samples and Models)这种布置方法就是把工厂中的某一厂房或某一车间、工段内所需要布置的各种机器设备、通道和其他设施，按1/100的比例，用硬纸板剪成样片，按照应该占用的面积，适当地试布置在同一比

5、例的建筑蓝图上。对于工厂总平面布置图和建筑物、构筑物样片可采用1/1000的比例。由于规模的不同，采用的比例可以适当放大和缩小。如果需要更形象化，可以采用适当比例的立体模型，使空间关系更加明显清楚。物料流向图法(Material Flow Chart)这种方法是按照原材料、在制品及其他物资在生产过程中总的流动方向和运输量这两个方面来布置工厂的车间、设施和生产服务单位，并且编制物料流向图的方法。在该图上要标明物料的流向。具体步骤为1、根据原材料、在制品在生产过程中的流向，统计车间之间的物流流量，制定运量表。2、根据运量表，初步布置各个生产车间和生产服务单位的相对位置，绘出初步物流图。3、采用实验

6、法，将车间之间运输量大的安排在相邻位置，并考虑其他因素进行改进和调整。例：某企业有六个生产单位，各生产单位的运输量为已知，编制物料运量表，如表3.1： 表3.1 物料运量表至某车间从某车间123456总计162241426431336644204624125116347总计0151613111267为了得到更为直观和清晰的观点，可把以上物料运量用物料运量相关线图来表示： 452631图3.1图例：2吨 -1吨各生产单位平面布置图如下所示652431图3.2作业相关图法“作业相关图法”是由穆德提出的，它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。首先将关系密切程度划分为A、E、I、O

7、、U六个等级，其意义见下表。然后根据这种资料，将待布置的部门一一确定出相互关系，根据相互关系的重要程度，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。代号密切程度A绝对重要E特别重要I重要O一般U不重要X不予考虑例：一个快餐店预布置其生产与服务设施。该快餐店共分成5个部门，各部门的面积以及部门间的作业关系密切程度如下所示：1（1000平方米）2（2000平方米）UAOUOOEUIU3（2000平方米）4（1000平方米）5（1000平方米）图3.3 作业相关图（1）在选择布置方案时，首先要根据“作业相关图”计算每个组成部分的关系积分，编制“各部门接近程度表”。 表3.2 各部门接近

8、程度表部门与其他部门的关系关系分数12345U E I UU O O UE O A OI O A UU U O U2+5+4+2=132+3+3+2=105+3+6+3=174+3+6+2=152+2+3+2=9图3.4343（2）选取关系分数最高的部门（部门3）开始布置，再选出与他关系最密切的部门（部门4），即与他有A关系的部门，安排在它的旁边，可布置如图3.4。本例中布置用的样片为1000平方米，部门3为2000平方米，所以需用两块样片。（3）找出与已选部门（如部门3和4）关系最密切的部门，按A、E、I、O、U的顺序来选。如果有两个或两个以上同样关系程度的部门则比较它们的关系分数，优先布置

9、关系分数最高的部门。按照上述原则，本例可按部门3，4，1，2，5的次序进行布置。布置部门1可以有三个方案。如图3.5334113344331图3.5（a）部门41 4分 （b）部门41 4分 （c）部门41 0分 部门31 5分 部门31 0分 部门31 5分合计 9分 合计 4分 合计 5分接着对方案进行记分，两部门靠在一起按相关图上的数码算分，不靠在一起算零分。上述部门1的三种布置方案中，以方案（a）得分最多，其他次之。实际上部门1还有其他一些布置方案，但都不如方案（a）好。用同样的方法再布置部门2 和部门5，最后可得出如图3.6的结果：2523314图3.62、设备布置从至表试验法“从至

10、表试验法” （From-to Chart）是一种常用的生产和服务设施布置方法。它是根据各种零件在各工作地和设备上加工的顺序，编制零件从某工作地（设备）至另一工作地（设备）的移动次数的汇总表即从至表，利用从至表中列出的机器或设施之间的相对位置，以对角线元素为基准计算工作地之间的相对距离，经过有限次实验性改进，找出整个生产单元物料总运量最小的布置方案。可按下列步骤进行：第一步：首先绘制多种零件在各类生产设备上加工的工艺流程图，称为零件的综合工艺流程图。第二步：根据零件的综合工艺流程图，编制零件从至表。表中每一小格内记入各类机床设备上加工的零件上、下道工序间移动的次数，进行分析比较，寻求一个最佳的机

11、床设备排列方案。例如：有一个按对象专业化形式组织的生产2种零件的生产线。生产线包括7个工作地；相邻两工作地的距离都大致相等，算作一个单位距离。求最优设备布置方案。第一步，按照每一种零件的工序组成的顺序，可编制零件综合工艺流程图，如图3.7所示。图中圆圈内的数字表示加工工序号，箭线表示零件在各工序间移动的方向。 零件号机床12合计毛坯库铣 床车 床钻 床镗 床磨 床检 验124537654321222312图3.7第二步，根据零件综合工艺流程图编制零件从至表。从至表示按工作地数（n）作的一个n×n矩阵，表中直列为起始的工序，横行为终至的工序。对角线的右上方（上三角）表示按箭头方向前进的

12、移动次数，对角线左下方（下三角）表示按箭头方向后退的移动次数。在表的每一格填入从某工作地至另一工作地的零件移动次数。初始零件从至表如表3.3所示： 表3.3 原从至表10 2 1 3 2 2 合计7、检验6、磨床 1 15、镗床 3 2 14、钻床 2 23、车床 2 22、铣床 2 21、毛坯 合 计 7检验 6磨床 5 镗床 4钻床 3车床 2铣床 1毛坯 至从第三步，分析和改进初始的零件从至表，求得较优的设备可行布置方案。从从至表的构成我们可知，从至表中的数据具对角线的格数就是设备之间的距离单位数。我们在从至表对角线的两侧做平行于对角线，穿过各从至数的斜线。如果将所有斜线按距离对角线远近

13、依次编号i=1,2,3,(n-1)，编号为i的斜线穿过的从至数为j，则设备在这种排列下，零件总的移动距离为L=ij，如表3.3所示，初始从至表中对角线右上方第一条斜线i=1，表示从各设备至斜线经过的各设备之间的距离均为1个单位；i=2则表示距离均为2个单位从而可以求出总的零件移动距离。通过上述分析可知，斜线与对角线越靠近，表明移动距离越短。因此，最佳的设备排列应该是使从至表中从至数越大的设备，排列在越靠近对角线的位置上。依据这一原则，通过多次调整，找出较优的排列顺序，则改进后的最终零件从至表如表3.4所示：表3.4 最终零件从至表10 2 1 2 3 2 2 合计7、磨床 1 16、镗床 5、

14、检验 3 1 24、钻床 2 2 3、铣床 2 22、车床 2 21、毛坯 合 计 7磨床 6镗床 5 检验 4钻床 3铣床 2车床 1毛坯 至从 第四步，计算改进前后零件移动的总距离，如表3.5所示。通过计算比较可知，改进后的总的零件移动距离减少了6个单位距离，占原总距离数的33.3%，设备布置的优化程度大大提高了。 表3.5 从至表计算表排列顺流逆流调整前格数×对角线位上各次之和1×1=1 2×（2+2）=83×2=6格数×对角线位上各次之和1 ×（2+1）=3小计 15小计 3零件移动总距离 15+3=18 （单位距离）调整后1

15、×（2+2+2+2）=82×1=22×1=2小计 10小计 2零件移动总距离 10+2=12 （单位距离）零件移动总距离调整前后之差 18-12=6（单位距离）总距离相对减少程度 6/18=33.3%改进后的零件综合工艺流程图如下所示： 零件号机床12合计毛坯库车 床铣 床钻 床检 验镗 床磨 床124537651243222321四、流水线的组织与设计1、概念: 流水生产是指产品经过各道工序，按规定的路线、规定的速度，一件接一件川流不息地进行加工和生产。2、特征:l 连续生产流水线上固定生产一种或少数几种产品，生产过程是连续的；l 工作地专业化流水线上各工作地是

16、按照产品工艺过程的顺序排列的，每个工作地只固定完成一道或少数的几道工序；l 产品按照节拍进行生产所谓节拍，就是流水线上前后出产两件相同产品之间的时间间隔。按节拍生产就是说，流水线每隔一个节拍要出产一件产品，各工作地也要保证每隔一个节拍为下一道工序提供一件制品，因此，每件产品各道工序的加工时间要相等或成简单的整数比例关系l 生产能力平衡各道工序的设备数同各道工序单件作业时间的比例相一致；3、流水线的分类l 按产品的移动情况来分 产品移动流水线产品固定流水线l 按流水线生产对象的数目 单一品种流水线多品种流水线l 按生产的产品品种的固定程度分 不变流水线可变流水线l 按生产过程的连续程度分 连续流

17、水线间断流水线l 按流水线节拍的方法分 强制节拍流水线 自由节拍流水线l 按产品的运输方式分 无专用运输设备流水线 有专用运输设备流水线l 按流水线的机械化程度分 手工流水线机械化流水线自动生产线l 按流水线所涉及的范围大小来分 小组流水线车间流水线全厂流水线4、流水线组织设计的原理分析组织流水线的合理性 这种产品产量的大小和生产时间的长短这种产品结构和工艺的稳定程度进行以下计算和设计 计算和确定流水线的平均节拍（即流水线上连续生产两种产品之间的间隔时间）节拍=计划期的有效工作时间（分）计划期的产品产量（件）扣除必要休息等时间必须考虑加工过程中不可避免的废品数量组织工序的同期化（是指通过组织和

18、技术方面的措施，使各道工序的加工时间与平均节拍相等或成为倍数关系）确定各工序的工作地数量（为了适应流水线生产节拍的要求）取整某工序需要工作地数量=该工序单件加工时间节拍计算各工序工作地的负荷率（目的是对负荷过高或不足的工作地采取适当措施）某工序工作地负荷率=计算所需要工作地或设备数量实际采用的工作地或设备数量确定工作地（或设备）的排列方式依据实际情况考虑： Ø 产品在各道工序之间的运输距离最短Ø 生产面积利用最好Ø 生产工人工作最方便确定传送带的长度和速度传送带长度应稍大于各工作地长度的总和，皮带或链板式传送带周长应稍大于传送带长度两倍。某工序需要工作地数量=流水线上两件产品的中心距（米）节拍（分）5、间断流水线的组织与设计步骤：计算平均