第5章生产与服务设施布置

1、第第5 5章章 生产和服务设施布置生产和服务设施布置2本章内容n第一节 设备/设施布置决策n第二节 布置决策的定量分析n第三节 装配线平衡n课后习题讲解3第一节 设备/设施布置决策n一、影响企业生产单位构成的因素n二、生产单位的专业化原则和形式n三、影响生产和服务设施布置决策的因素n四、几种典型的布置形式4n 产品的结构与工艺特点n 企业的专业化与协作化水平n 企业的生产规模一、影响企业生产单位构成的因素5n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6三、影响生产和服务设施布

2、置决策的因素n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n生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置n充分利用现有运输条件n按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区n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n工厂布置应考虑有扩建的余地7四、几种典型的布置形式n 物料流程形式n所有的设备、设施都在同一个车间里时，按水平方式考虑n生产运作是在同一个楼层周转时，按垂直方式考虑8n 布置类型n固定式布置（Fixed Position Layout） 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。9n 按产品布置 （Product

3、 Layout） 按对象专业化原则布置有关机器和设备，常见的如流水生产线或产品装配线。如图所示。加工设备加工设备按产品（对象）布置的示意图按产品（对象）布置的示意图10n按工艺过程布置（Process Layout） 又称工艺专业化布置。即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，如图62所示。LLLDDDDGG接收和转运接收和转运LDG 车床组镗床组磨床组磨床钻床车床图图62：按工艺过程布置示意图：按工艺过程布置示意图11n 按成组制造单元布置（Layouts Based on Group Technology）LDDGGLPGLL原材料成品库单元1单元2单元3GDL车床

4、钻床磨床如如63：成组生产单元布置示意图：成组生产单元布置示意图12第二节 库房布置n 一、作业相关图n 二、从一至（from-to)表法13n作业相关图法由穆德提出，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。n首先将密切程度划分为A、E、I、O、U、X六个等级，然后列出导致不同程度关系的原因。使用这两种资料，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。一、作业相关图14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不予考虑代号关系密切原因1使用共同的原始记录2共用人员3共用场地4人员接触频繁5文件交

5、换频繁6工作流程连续7做类似的工作8共用设备9其他表表42：关系密切程度分类表：关系密切程度分类表表表43：关系密切原因：关系密切原因1516例 61 一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店共分成6个部门，计划布置在一个23的区域内。已知这6个部门间的作业关系密切程度，如表64所示，请根据表64作出合理布置。部门6部门5部门4部门3部门2部门1AAAAAAXOXEOUXIU这里的符号表示两者的关系绝对重要表表64：作业相关图示例：作业相关图示例17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 5-618第二步，根

6、据列表编制主联系簇，如图417所示。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。2456546231图图68：联系簇：联系簇图图69：联系簇：联系簇19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，如图68所示。第四步，画出“X”关系联系图。如图69所示。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（如图610所示）203416126354图图610：X关系联系簇关系联系簇图图611：最后结果：最后结果习题：把下

7、列活动相关图中的九个汽车服务部门分配习题：把下列活动相关图中的九个汽车服务部门分配到到3 33 3的九个位置中去。按照城镇规章，部门的九个位置中去。按照城镇规章，部门4 4的位的位置必须安排在右上角。置必须安排在右上角。部门部门1部门部门2部门部门3 部门部门4部门部门5部门部门6部门部门7部门部门8部门部门9AEAAAIAAXAEXXXX注：这里略去了注：这里略去了不重要和一般这不重要和一般这两个类别。两个类别。21请请用作业活动相关图法作出合理布置用作业活动相关图法作出合理布置422列出关系程度分类表画出关系簇23A：1-31-51-61-71-92-33-6X：2-53-84-85-96

8、-89A326715X8463529用实验法布置2441因为1在A关系簇的最中心位置，所以最先确定1的位置用实验法布置2541236因为3在A的关系簇中连接2、6，所以先确定3的位置用实验法布置2624316用实验法布置华侨大学工商管理学院企业管理系273642127用第一套方案继续试验28841236因为8在X的关系簇中连接4、3、6，所以确定8的位置用第一套方案继续试验2984915236因为在X的关系簇中5连接2、9，所以确定5、9的位置用第一套方案继续试验30874915236用实验法布置华侨大学工商管理学院企业管理系3136421798531课堂练习n171页课堂练习232 5332

9、.n列出关系密切程度分类表（只考虑A和X） A Xn13 12n17 16n18 23n25 34n26 36n27 38n39 45n46 49n47 56n57 58n59 69n78 89n79347189245632164859335根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法布置所有部门75 296431836二、从至表法从至表是一种常用的生产和服务设施布置方法。n具体步骤如下：n 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n 制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离n 确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本n 实验法确定最满意的布置方案。锯床磨床冲床钻床车床插床

10、锯床2174186142180磨床216521906110冲床400114951668钻床16421624168车床1267110031550插床42958311439037锯床磨床冲床钻床车床插床锯床0.150.150.160.150.16磨床0.180.160.150.150.15冲床0.150.150.150.150.16钻床0.180.150.150.150.16车床0.150.170.160.200.15插床0.150.150.160.150.1538锯床磨床冲床钻床车床插床锯床32.662.79.86.328.8磨床38.98.328.59.21.5冲床60.017.114.32.

11、410.88钻床2.963.39.36.210.9车床18.912.116.063.07.5插床6.314.313.317.158.539锯床磨床冲床钻床车床插床锯床71.5122.712.725.235.1磨床25.491.721.315.8冲床23.618.424.8钻床69.228.0车床66.0插床4041锯床冲床插床磨床钻床车床冲床插床车床锯床磨床钻床n练习：某企业有六个部门，各部门其现有块状区划图练习：某企业有六个部门，各部门其现有块状区划图及物料从至表如下，请重新安排各部门的位置，使物及物料从至表如下，请重新安排各部门的位置，使物料运量最小。本企业的两个约束条件为料运量最小。本企

12、业的两个约束条件为：（：（1）单元）单元3必须保持原位置（因靠近出口）；（必须保持原位置（因靠近出口）；（2）单元）单元4位置位置保持不变（因移动预算过于庞大）。保持不变（因移动预算过于庞大）。 2 4 3 6 5 1 toFrom 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 20 20 80 10 75 15 90 70424361254344第三节 装配线平衡n装配线平衡的概念n 所谓装配线平衡，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。n 装配线问题还可以表述为：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

13、配置方案。45加工设备加工设备概念n节拍n工序负荷率n工序总时间n46012347n 装配线节拍的计算n 所谓装配线节拍，是指装配线上连续出产两件相同制品的时间间隔。它的计算公式是：0*eFFrNN计 划 期 有 效 工 作 时 间计 划 期 内 计 划 产 量48例6.4n某流水线计划日产量为150件，采用两班制生产，每班规定有21分钟停歇时间，计划不合格品率为2%，计算该流水线的节拍nr= = =6分/件计划期有效工作时间计划期内计划产量 8*2*60-21*2150*(1+0.02)计划期内的总产量，包括不合格产品49n 装配线时间平衡方法n确定装配流水线节拍n计算装配线上需要的最少工作

14、地数n组织工作地n计算工作地时间损失系数、平滑系数minitSrmax21*1*100%*()eiLeeisisSrTiSrSITT50例：6.55152加工设备加工设备53545556课后习题讲解：n1、方案A月运输量2000（1515）2000（1510）3000（3010）1000（1510）3000（2035）420000米n方案B月运输量2000（2535）2000（2510）3000（1010）1000（1510）3000（1025）380000米n比较方案A，B，B方案月运输量较小。 573. (1)画图 （2）r50/300=0.17（分/件）=10秒 （3）Smin5.31/

15、0.1731.86=32 58A流水线传送带594.(1)0.200.050.150.060.030.080.120.050.050.120.150.0860n（2）r50/2000.25（分/件）n（3）Smin1.14/0.254.565n（4）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，供划分出5个工作地，如下图所示： 61方案一方案二63方案一n计算装配线的时间损失系数平滑系数：nL（50.251.14）/50.251008.8%64方案二n计算装配线的时间损失系数平滑系数：nL（50.251.14）/50.251008.8%nSI=(0.25-0.25)2+ (0.2

16、5-0.21)2+ (0.25-0.23)2+ (0.25-0.22)2+ (0.25-0.23)21/2n=0.06655.666.n（1）若各因素比重相同，则位置A的分值39，位置B的分值44，位置C的分值44，所以B=CAn n（2）若商业服务和建造成本的比重为其他因素比重的2倍，A=53,B=55,C=54,则BCAn已经知道某装配线的作业顺序图和各作业的时间（圆圈旁边的数），时间单位为分钟，如下图所示：67前年考试题n1、假设节拍为120分钟，计算最小工作地数n2、进行装配线平衡，使时间损失率最小，并计算时间损失系数68参考答案n最小工作地数n=（120+50+40+100+20+8

17、0+30+60+ 60+90）/120 =650/120 =5.42 =669工作地平衡7071下列方案是否可行？72物流不可逆原则！n时间损失系数n= (6*120-650)/6*120*100%n=9.7%73思考：节拍为150min又会如何？74n多品种可变流水线的组织设计多品种可变流水线的组织设计n混合流水线的组织设计混合流水线的组织设计75补充内容：前面的是？单一对象流水线的组织设计76一、多品种可变流水线的组织设计n多品种流水线就是在一条流水线上生产两种或两种以上的产品（零件）。n它有两种形式：可变流水线和混合流水线。n可变流水线在整个计划期内（如一季，一月，一天），按一定的重复期

18、（间隔期），成批地轮番生产多种产品；但在计划期的各段时间内，流水线上只生产一种产品，这种产品按规定的批量完成以后，才转而生产另一种产品。773小时生产A2小时生产B2小时生产C1小时生产DAAAAAAABBBBBBBCCCCCCCDDDDDDDn混合流水线是将流水线上生产的多种产品，按一定的数量和顺序编成组，同组的各种产品，在一定时间内混合地同时进行生产。78ABACBAABCDABACBAABCDABACBAABCDABACBAABCD79一、多品种可变流水线的组织设计n1、流水线节拍的计算。多品种流水线上固定生产多种产品，因此流水线节拍的计算不同于单一品种流水线。确定可变流水线上各种产品的

19、生产节拍有以下两种方法：n（1）代表零件法）代表零件法n（2）加工劳动量比重法）加工劳动量比重法n2、确定各工序的设备数量及计算设备负荷系数80（1）代表零件法n它是将各种零件的产量按加工劳动量的比例关系折合成某一种代表零件的产量，然后以此来确定节拍。n假设某流水线生产A、B、C三种零件，其计划产量分别为NA、NB、NC，单件工时定额分别为TA、TB、TC，若以A为代表零件，再将零件B和C的产量换算为A的产量，则总产量N为：nNNA十NB1十NC2nN以代表零件表示的计划期总产量（件）以代表零件表示的计划期总产量（件）n1、2零件零件BC的劳动量与的劳动量与A的劳动量的劳动量(工时)之比之比（

20、1）代表零件法n节拍RA、RB、RC的计算公式为：81 F0计划期工作时间 K时间利用系数82（1）代表零件法n现举例说明如下：n设可变流水线上生产A、B、C三种产品，其计划月产量分别为2000件、1875件、1857件，每种产品在流水线上各工序单件作业时间之和分别为40分、32分、28分，流水线按两班制工作，每月有效工作时间为24000分，现选择A为代表产品，则：n计划期代表产品的产量 =2000+1875(32/40)+1857(28/40) =2000+1500+1300=4800(件)n代表产品（A）的节拍24000/48005(分/件)n产品B的节拍5(32/40)50.84(分/件

21、)n产品C的节拍5(28/40)50.73.5(分/件) 83（2）加工劳动量比重法n它是按各种零件在流水线加工总劳动量中所占的比重分配有效工作时间，然后计算各种零件节拍的方法。n假设A、B、C三种零件的加工劳动量在总劳动量中所占的比重为aA、aB、aC，则： 则三种零件的节拍计算公式为：nA、B、C劳动量比重分别为:84n节拍RAn =2400041.67%/2000=5(分/件)nRBn =24000 31.25%/1875=4 (分/件)nRCn =2400027.08%/1857=3.5 (分/件)85862、确定各工序的设备数量及计算设备负荷系数n工序设备数量可按下式计算：nSi=t

22、i/Rn上列中(同工序所需设备相同)nSAi=tAi/RA，SBi=tBi/RB，SCi=tCi/RCn为了使可变流水生产线上的设备及人员充分负荷且便于对流水线的组织管理，一般要求使： SA1= SB1= SC1 SA2= SB2= SC2 SAm= SBm= SCm872、确定各工序的设备数量及计算设备负荷系数n在计算和确定设备数量的过程中，同样要进行工序同期化，尽可能提高设备的负荷系数。各工序的设备负荷系数可按下式计算： Ki第i道工序的设备负荷系数tji第j号零件第i道工序的单件工时定额Nj第j号零件的计划产量q零件种数Sei 第i道工序的设备数工序同期化n就是使各道工序的加工时间与流水

23、线的节拍尽量相等或成整倍数。n首先检查各道工序出产品的时间是不是均衡的。n我们以工作节拍来衡量：8889通过计算流水线各道工序的工作节拍可以看出同期化的程度，均衡程度如何。调整途径：A、工序分散或集中。B、采用更完善的工装夹具或设备或改进工艺方法。C、改变零件结构。D、增减设备。9016543298710111314151617121920182101010101018181818181515151717091112120已知装配线的节拍为20秒，试划分工作地91165432987101113141516171219201821010101010181818181815151517170911

24、12120已知装配线的节拍为20秒，试划分工作地应该如何进行工序同期化？9216543298710111314151617121920182101010101018181818181515151717091112120101093165432987101113141516171219201821010101010181818181815151517170911101002020881220122094车车铣铣钻钻分钟分钟1284设备设备422工作节拍工作节拍342调整前每一个加工工艺工作节拍的调整95车车铣铣钻钻分钟分钟1284刚好设备数刚好设备数321工作节拍工作节拍444调整后962、确定

25、各工序的设备数量及计算设备负荷系数n流水生产线总的设备负荷系数Ka可按下式计算： Tj第j号零件在流水生产线上的加工劳动量 Se流水生产线设备总数97例题n例：加工三种零件，其年产量与各工序时间已知如下表所示（单位：分钟）零件号零件号年产量年产量t1t2t3t4t5t6t7t8合计合计1240004.79.09.24.6 4.3 8.9 4.0 3.848.52120004.28.48.63.9 3.5 8.2 3.8 3.544.13240003.37.06.83.1 2.8 6.4 3.2 2.835.4 全年实行两班制生产，每班8小时，设备修理及调整时间占10%，有效工作日为306天，试

26、组织一条可变流水线进行生产。例题n解：A、计算三种零件的平衡节拍n用代表产品法计算用代表产品法计算n选选1号零件为代表产品号零件为代表产品99例题n解：A、计算三种零件的平衡节拍n用代表产品法计算如下：用代表产品法计算如下：n选选1号零件为代表产品号零件为代表产品n2=44.1/48.5=0.9，3=35.4/48.5=0.73，=1n则：则：N=24000+120000.9+240000.73=52429 R2=0.95.04=4.536分 R3=0.735.04=3.679分100零件零件1S实实S实实S1计计=4.7/5.1=0.931S2计计=9.0/5.1=1.7852S3计计=9.

27、2/5.1=1.8252S4计计=4.6/5.1=0.911S5计计=4.3/5.1=0.851S6计计=8.9/5.1=1.7662S7计计=4.0/5.1=0.791S8计计=3.8/5.1=0.7541根据节拍，零件一所需要的各工艺加工的机器数101例题零件零件1S实实S实实S1计计=4.7/5.1=0.931S2计计=9.0/5.1=1.7852S3计计=9.2/5.1=1.8252S4计计=4.6/5.1=0.911S5计计=4.3/5.1=0.851S6计计=8.9/5.1=1.7662S7计计=4.0/5.1=0.791S8计计=3.8/5.1=0.7541零件零件2S实实S实实

28、S1计计=4.2/4.59=0.921S2计计=8.4/4.59=1.832S3计计=8.6/4.59=1.882S4计计=3.9/4.59=0.831S5计计=3.5/4.59=0.761S6计计=8.2/4.59=1.792S7计计=3.8/4.59=0.831S8计计=3.5/4.59=0.761零件零件3S实实S实实S1计计=3.3/3.57=0.91S2计计=7.0/3.57=1.92S3计计=6.8/3.57=1.852S4计计=3.1/3.57=0.841S5计计=2.8/3.57=0.761S6计计=6.4/3.57=1.742S7计计=3.2/3.57=0.871S8计计=2

29、.8/3.57=0.761 B、工序同期化 此例各工序时间基本上已满足工序同期化的要求102零件号零件号年产量年产量t1t2t3t4t5t6t7t8合计合计1240004.79.09.24.6 4.3 8.9 4.0 3.848.52120004.28.48.63.9 3.5 8.2 3.8 3.544.13240003.37.06.83.1 2.8 6.4 3.2 2.835.4 C、计算可变流水线上的设备数量及设备负荷系数 流水线实取设备数为： S1实=1，S2实=2，S3实=2，S4实=1，S5实=1，S6实=2，S7实=1，S8实=1103 流水线实取设备数为： S1实=1，S2实=2

30、，S3实=2，S4实=1，S5实=1，S6实=2，S7实=1，S8实=1 各工序设备负荷系数为： k2=0.92，k3=0.92，k4=0.88，k5=0.81，k6=0.88，k7=0.83，k8=0.76104例题 可变流水线平均负荷系数为：%4 .8760*%901*2*306*1124000*4 .3512000*1 .4424000*5 .48）（K或1051确定混合流水生产线的节拍2确定投产顺序三、混合流水线的组织设计 设计步骤：n混流生产是为适应外部市场变化和企业内部组织生产的要求提出的.n欲使企业生产系统在品种和产量的调整上,象通过变阻器调整电阻那样方便灵活,实际上是做不到的.

31、但如果企业能够实现混流生产,就可以在满足市场不断变化需求的同时,使成品库存大大减少. 106107n例：每月生产A400,B300,C200,D100台nA400-B300-C200-D100,每月循环1次nA100-B75-C50-D25，每月循环4次nAAAA-BBB-CC-D，每月循环100次nABACBAABCD, A每月循环400次，B300次，C200次，D100次，达到混流生产进行混流生产的前提nABCD四种产品结构和工艺相似n机器设备的调整时间能够大幅度减少n生产系统具有柔性108混流生产的好处n(1) 使工人更容易熟练n(2) 提高了对需求的响应性n(3) 降低了库存n(4)

32、 缩短了每台产品的制造周期1091101、确定混合流水生产线的节拍 混合流水生产线的节拍可按下式计算： Ni计划期第i种产品的计划产量 P品种数 计划期P种品种的产量 R混合流水线的平均节拍 例如某混合流水生产线上生产A、B、C三种产品，计划产量分别为3000件，2000件，1000件，计划期预定的作业时间为12000分，则其平均节拍为： R12000(3000+2000+1000)2（分/件） 1PiiTRN效1112、确定投产顺序 （1）当各种产品的产量相同时，确定投产顺序的方法较简单。例如生产两种产品A和B，产量各为10件，则投产顺序的安排可以有三种倩况： 第一种情况。先生产A产品10件

33、，后生产B产品10件。如： 第二种情况。A、B两种产品有规律性的穿插投产。如： 第三种情况。A、B两种产品相间地投产。如：1122、确定投产顺序 （2）当各种产品的产量不等时，确定投产顺序的方法较复杂。一般采用逻辑运算法和生产比倒数法。 生产比倒数法：设某一混合流水生产线上生产A、B、C三个品种的产品，其产量分别为3000、2000、1000单位，用生产比倒数法确定产品投产顺序的步骤如下： 第一步：计算生产比Mi 第二步：计算生产比的倒数 第三步：选定品种 第四步：更新Mi的值 第五步：再选定品种 第六步：其余类推，直至选出全部循环流程产量1132、确定投产顺序 第一步：计算生产比 3000：

34、2000：10003：2：1 则循环流程的总产量为N3+2+16 第二步：计算生产比的倒数 MA=1/ NA =1/3 MB=1/ NB =1/2 MC=1/ NC =1 第三步：选定品种按下述规则，选出循环流程的第一号投产的品种；规则一，从全部品种中选出生产比例数中最小值的品种；规则二，在具有最小值的品种有多个的情况下，选出品种的识别记号较晚(最近选过的)的一个。1142、确定投产顺序 第四步：更新Mi的值 方法是在选出的品种i上，再加上标有星号值中校选出的品种Mi。本例中1/3十1/32/3，填入第二栏内（见表3-1）。而在其他品种栏内，将上行栏内所记的照抄过来。 第五步：再选定品种 按下

35、述规则选出第二号品种：规则一，选第二行各品种值最小者；规则二，在最小值有多个的情况下，选出品种识别记号（）较晚(最近已选过)的)一个，即第二次出现的那一个；规则三，在连续选完同一品种时，要选出下一个带有识别记号（）较晚的品种，即第二次出现的那个品种。 第六步：其余类推，直至选出全部循环流程产量115作业 根据生产比倒数法编排投产顺序计算过程如表3-1。 表3-1 生产比倒数法编排投产顺序表 本例中，编排的投产顺序为：ABABAC课堂练习n某可变流水线加工A、B、C三种制品，三种制品的产量及工艺资料如表所示。若设备修理及流水线调整的时间占10%，年制度工作时间300天，两班制，每班8小时，试确定：1、三种产品的节拍；2、各工序设备需要及采用量；3、各工序设备负荷系数及流水线总负荷系数。116117时间单位：分钟n 1、流水线的节拍n（1）计算各产品的单件加工时间 TA10+20+10=40 （分） TB20+10+20=50 （分） TC5+5+1020（分）（2）用加工劳动量比重法求节拍总加工劳动量 4025000+5010000