生产和服务设施布置知识

1、第6章生产和服务设施布置生产设施布置服务设施布置工厂总体布置服务设施总体布置服务设施内部布置 车间内部布置设施布置种类第6章 生产和服务设施布置6.1 设备/设施布置决策6.2 布置决策的定量分析6.3 流水生产线概述6.4 非制造业的设施布置6.1 设备/设施布置决策 6.1.1 影响企业生产单位构成的因素 6.1.2 生产单位的专业化原则和形式 6.1.3 影响生产和服务设施布置决策的因素 6.1.4 几种典型的布置形式（一）设施布置要考虑的四个问题1、应包括哪些经济活动单元？2、每个单元需要多大空间？3、每个单元空间的形状如何？4、每个单元在设施范围内的位置(相对/绝对)？ADBEFCG

2、DAFEBGC6.1.1 影响企业生产单位构成的因素 产品的结构与工艺特点 企业的专业化与协作化水平 企业的生产规模（二） 影响企业生产单位构成的因素 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。（一）工艺专业化原则（二）对象专业化原则6.1.2 生产单位的专业化 原则和形式工艺专业化原则：将完成相同工艺或工作的设备和工人布置在一个区域内。在此区域内对不同产品和零部件的某一相同或相似工艺进行加工。对象专业化原则：将加工某种产品或完成某种服务所需的设备和工人布置在一个区域内，所有生产设备和工作地按产品加工装配的工艺路线顺序排列。在这个区域内完成产品或零

3、部件的全部或大部分工艺。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A BBA车 钻 铣 磨 检验铣 钻 车 磨 检验A原材料BA半 成品库BA生产车间B生产车间项目工艺专业化原则对象专业化原则优点设备应用面广，利用率高；有利于工艺管理；部分设备停歇不影响正常生产运作；对产品品种变换的适应性强。加工路线短，节约运输资源；产品等待时间减少，生产运作周期短，流动资金占用少；物料流程简单，有利于保证完工周期和质量；工人素质要求专门化。缺点加工路线长，运输费用高；生产运作周期长，流动资金占用多；物料流程复杂，不便于管理；不利于保证完工周期和质量；工人素质要求高设备专用性强，利用率低；不利于工艺管

4、理；生产运作过程易受影响；生产运作灵活性差。适用范围单件小批生产类型大量大批生产类型（一）设施布置的目标 满足生产过程的需要 设施占用空间缩小 总运输费用最少 生产系统柔性强 组织结构的合理化和管理的方便性 提供方便、安全、舒适的作业环境 6.1.3 影响设施布置决策的因素（二）影响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产品或服务的种类 物流合理性 专业

5、化与协作化水平 技术装备 企业规模 投资规模 设施布置因素设施布置的柔性 其他 注意：设施布置对所需投资的影响； 物流因素在设施布置中的重要性；设施布置的柔性；人的因素工效学的观点；6.1.4 几种典型的布置形式 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同一个楼层周转时，按垂直方式考虑6.1.4 几种典型的布置 形式（续） 布置类型固定式布置（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。 按产品布置 （Product Layout） 按对象专业化原则布置有关机器和设备，常

6、见的如流水生产线或产品装配线。如图61所示。加工设备加工设备按产品（对象）布置的示意图按工艺过程布置（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。LLLDDDDGG接收和转运LDG 车床组镗床组磨床组磨床钻床车床按工艺过程布置示意图 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车床钻床磨床如63：成组生产单元布置示意图对象组1对象组4对象组3对象组2车床滚床磨床车床车床滚床磨床装配热处理热处理锯床磨床热处理组4组3组2组1成

7、组制造单元布置 按C形制造单元布置机器2机器1机器3机器4机器5机器6入口出口如64：C形制造单元布置示意图 U形制造单元及生产线布置（U-line Cell）76543217654321入口出口入口出口工人的行走路线图65：U形制造单元及生产线布置为了实现无库存生产，JIT生产方式中，设备按U型布置成组加工单元布局：入口出口截断车车铣立铣磨检验成品立铣物流 工人在单元中运动6.2 布置决策的定量分析6.2.1 概述 6.2.2 物料流向图法6.2.3 物料运量图6.2.4 作业相关图6.2.5 从至表（from-to) 法 6.2.1 概述1、收集有关信息和数据所需经济活动单元及其面积可利用

8、空间的大小(或现有布置图)各个单元之间的相关关系其它约束条件2、做出初步平面布置方案(块状区划图)，进行评价3、确定最终块状区划图，做出详细方案 （一）设施布置的步骤（二）设施布置的基本思路1、追求物流合理化物料搬运占生产周期和生产成本的比重很大；尽量使物流量较大的经济活动单元靠近，以减少搬运距离和搬运量；尽量使经济活动单元的排列有利于物流顺畅。 2、追求生产线的平衡性 （1）焦点：生产线的平衡问题如何使各个工作站的工作任务大致相等（2）基本思路：工作地之间的相对位置无其它选择生产线的产出速度等于速度最慢的工作地的产出速度6.2.2 物料流向图法含义：按原材料进厂，零部件加工、产品装配等环节总

9、流动方向，绘制物料流向图，来布置各车间、仓库和设施 的相互位置。目标：减少各生产环节间的交叉往返运输时间。物料流向图示意图 原材料进厂仓 库准备车间机加车间装配车间成 品 库 出 厂热 处 理 车 间6.2.3 物料运量图含义： 比较各种生产单位之间的运量大小及运输次数来确定布置方案的一种方法。方法： 相互间运量大的单位尽量靠近布置。目标：总运量减少，降低运输费用 。举例：从010203040506小计0111110284113032680426101805121206小计01381812116262车间物料运量表 运量相关线图（按两行式排列） 05车间06车间04车间01车间02车间03车间

10、实箭线表示2个物料单位虚箭线表示1个物料单位 6.2.4 作业相关图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。1、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。2、使用这两种资料，将待布置的部门一一确定出相互关系3、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。代号密切程度评分A绝对重要6E特别重要5I重要4O一般3U不重要2X不予考虑1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：关系密切程度分类

11、表表：关系密切原因代号单位名称1原材料库2成品库3毛胚车间4机加工车间5装配车间6中间零件库7餐厅8办公室某企业各单位生产活动相关图A1.21.原材料库2.成品库3.毛胚车间4.机加车间5.装配车间6.中间零件库7.餐厅8.办公室关系积分关系积分关系积分关系积分关系积分关系积分关系积分关系积分A-36A-56A-1.412A-3.5.618A-4.612A-46UOI-44O-83U-6.74X-2.52合计1916202924201420关系密切程度及积分统计表分析（1）机加工车间得分最高，布局时首先确定（2）毛胚车间、装配车间、中间零件库和机加工车间都是A级关系，应围绕机加工车间进行布置，

12、并尽量靠近；（3）成品库和装配车间是A级关系，应布置在一起（4）原材料库与毛胚车间是A级关系，两者应相邻根据以上要求可以大致确定各单位的相对位置成品库机加工车间餐厅装配车间中间零件库原材料库毛胚车间办公室平面布置图初始方案成品库机加工车间餐厅装配车间中间零件库原材料库毛胚车间办公楼平面布置图草图根据上图各单位的相对位置，再按各单位的面积和厂区出入口对运输线路的要求，按一定的比例，可画出工厂的平面布置草图6.2.5 从至表法 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

13、满意的布置方案。序号毛胚库A铣床B车床C钻床D镗床E磨床F压床G检验台H01020304生产线加工零件的工艺路线图代号ABCDEFGH合计A224B11C213D112E112F22G1113H0合计0132223417初始方案从至表所谓”从至表“是指零件从一个设备到另一个设备的搬运次数的统计表。表上”列“中的设备为零件出发的工作地，”行”中的设备为零件到达的工作地。假设生产线上相邻两工作地之间的距离均相等，均为一个长度单位，表内每一格中的数字表示从一设备到另一设备之间的运输次数。格子离对角线的距离越近，表示搬运的距离越近。在对角线上方的格子中的运输次数，表示其运输的方向是顺生产线的物流方向。

14、在对角线下面的，则表示其运输方向与生产线的物流方向相反。因而调换设备的位置，使运输次数大的格子靠近对角线，并使对角线下面有数字的格子置换到对角线上面去，以使生产线上的运输量下降和减少逆向运输。方案零件顺向运输距离（对角线上部的运输距离）零件逆向运输距离（对角线下部的运输距离）初始方案1113132（21212）164143135154（11）86212小计 40小计 12零件运输的总距离：401252初始方案零件运输距离计算表代号ACEFHGDB合计A224C213E112F22H0G1113D112B11合计0322432117最终方案从至表方案零件顺向运输距离（对角线上部的运输距离）零件逆

15、向运输距离（对角线下部的运输距离）改进后方案1（22121）81112（11）42124143135210414小计 26小计 10零件运输的总距离：261036改进后方案比初始方案减少运输距离 523616改进后方案零件运输距离计算表6.3 流水生产线概述一、流水生产概念及特点概念：是指加工对象按照一定的工艺路线、有规律地从前道工序流到后道工序加工，并按照一定的生产速度连续完成工序作业的生产过程。特点：流水线上固定生产一种或少数几种产品（零件），工作地专业化程度高流水线上每个工作地 按照产品工艺过程（零件）顺序安排，产品按单向运输路线移动 特点：工艺过程是封闭的，工作地按工艺顺序安排为索链形

16、式，劳动对象在工序间作单向流动，自成系统，便于管理和控制生产具有明显的节奏性生产具有较高连续性流水线上各工序之间的生产能力是平衡的，成比例的优点：产品的生产过程较好地符合连续性、平行性、比例性以及均衡性要求；生产率较高缩短生产周期，减少在制品的占用量和运输工作量，加速资金周转；简化生产管理工作缺点：柔性差工人工作单调、紧张、易疲劳，不利于提高工人生产技术水平资料流水生产：汽车制造流水线的分类分类标志对象移动方式对象数目对象轮换方式连续程度节奏化机械化程度流水线固定流水线移动流水线单一对象流水线多对象流水线不变流水线可变流水线成组流水线连续流水线间断流水线强制节拍流水线自由节拍流水线粗略节拍流水

17、线自动生产线机械化流水线手工流水线混合流水线二、组织流水生产线的必要条件产品结构和工艺稳定，便于采用专用设备和工具；产品的产量足够大，以保证负荷率；原材料、协作件必须是标准化的能按时供应；工艺过程能够细分，且能适当合并和分解产品检验能在流水线上进行三、 单一品种流水线的设计技术设计：对工艺路线、工艺规程、设备、工艺装备等“硬件”方面的设计。组织设计：对流水线的效率、负荷、工作制度等管理“软件”方面的设计技术设计 组织设计 流水线的设计： 组织设计是技术设计的前提和基础 流水线组织设计的主要内容计算流水线的节拍进行工序同期化计算设备需要量和负荷计算工人需要量运输装置的选择和计算进行流水线平面布置

18、制定标准工作指示图表确定节拍的性质（一）计算流水线的节拍节拍流水线上顺序出产两件相同制品的时间间隔，是流水线最重要的工作参数。它表明流水线生产效率的高低。1、计算公式其中：r流水线的节拍（min/件） F计划期内有效工作时间（min） N计划期的产品产量（件）2、计划期有效工作时间F（考虑设备修理停歇时间和操作者必要的工间休息时间）其中：k时间利用系数 F0计划期内制度工作时间（min） 例：计划期为3周，每周工作5天，每天工作8小时3、计划期产品产量N（合格品废品）（考虑生产中不可避免的废品数量）其中：N0生产计划大纲中规定的计划期出产量 允许的工艺废品率例 题 某流水线本计划期计划产量为4

19、000件，本计划期为4周时间，每周工作5天，两班制，每班工作8小时，已知流水线上废品率为2，流水线停工检修率为5，试计算流水线节拍。解：计划期有效工作时间计划期产品产量（合格品废品）节拍4、如果计算出来的节拍数值很小，同时制品的体积、重量也很小，不适合按件传递时，则实行成批运送。这时，顺序出产两批相同制品之间的时间间隔称为节奏或运输批节拍，它等于节拍与运输批量的乘积。用公式表示：其中：rg流水线节奏（min/批） QN运输批量课堂练习某流水线本计划期产量为6000件，本计划期为5周时间，每周工作5天，两班制，每班工作8小时，已知流水线上废品率为5，流水线停工检修率为6。试计算流水线节拍。（二）

20、工序同期化所谓工序同期化，就是通过各种技术组织措施来调整流水线各道工序的时间，使它们等于流水线节拍或与节拍成整数倍关系。工序同期化是连续流水线的必要条件，工序同期化程度高，流水线设备负荷也高，有利于提高劳动生产率和缩短生产周期。工序同期化的主要措施提高设备的生产效率采用新设备、改造旧设备；改进工艺装备如采用快速安装的夹具；改进工作地布置；提高工人的技术熟练程度，改进操作方法；详细地进行工序的分解与合并实现工序同期化的基本方法。工序分解将较大的工序分为若干较小的工序（或叫工步） 大工序划小工序合并把若干有联系的小工序合并为较大的工序 小工序并大 每道工序加工时间节拍或其整数倍这种方法在手工操作为

21、主的装配流水线上比较容易实现。（三）计算设备需要量和设备负荷系数1、流水线上各道工序的设备需要量其中：ti第i道工序的单件时间定额 si第i道工序理论推算所需设备台数利用上式计算出来的设备数一般不是整数，则应取比Si大的最小整数Sin ，则为实际采用的设备台数。2、每道工序的设备负荷系数工序数为m的流水线平均负荷系数（总负荷系数）流水线平均负荷率越高，生产的连续性就越好；Y值在0.851之间时，可组织连续流水线；Y值在0.750.85之间时，可组织间断流水线；Y值低于0.75时，则需再对流水线进行工序同期化；用位置加权法进行工序同期化213457689某产品的装配过程需要经过9个工步（作业元素

22、）的装配，各作业元素的关系及时间定额如图所示，节拍r8.5min/件31.82.430.632.42.43.6作业元素工时(分)作业元素位置加权数P排位123456789131111111122.2121.811111116.8332.411111117.42431111115450.614.2862.4118.457316.6682.416793.63.69合计22.21、作业元素的位置加权矩阵 Kij1，表示i作业元素必须领先于j作业元素2、位置加权数 Pii作业元素的工时它的所有后作业元素的工时例如，作业元素1的后作业元素是作业元素2、3、4、5、6、7、8、9，故作业元素1的位置加权数

23、P1为：P1 31.82.430.62.432.43.6P表明作业元素的位置及其重要性。P越大表明越重要，编排工作地优先。3、最少工作地数22.2/8.52.6，取为34、利用位置加权法编排工作地 在满足工艺先后顺序这一限制条件下，按位置加权数递减的次序，指派尽可能多的作业元素至一个工作地使每个工作地的加工时间接近节拍。P1最大作业元素1安排在第一个工作地。工作地还可利用时间8.535.5min，继续安排排位第二的作业元素3，还有5.52.43.1min，继续安排排位第三的作业元素2，还有3.11.81.3min，不能安排元素5，因为此时元素4还未安排。1324678597.2min84.78

24、.4min98.86.6min77.6（四）计算工人需要量1、以手工劳动和使用手工工具为主的流水线，不需考虑后备工人，故整条流水线所需工人总数为各工序工人人数之和。 第i道工序工人人数 所需工人总数其中：g日工作班次（班） si第i道工序工作地数（台） wi每一个工作地同时工作人数（人/台班）2、以设备加工为主的流水线工人需要量 其中：b后备工人百分比fi第i道工序每个工人的设备看管定额（台/人） （五）确定流水线节拍的性质流水线采用什么样的节拍，主要根据工序同期化的程度和加工对象的重量、体积、精度、工艺性等特征决定。在连续流水线上，当工序同期化程度很高，工艺性良好，制品的重量、精度和其他条件

25、要求容许严格地按节拍出产制品时，应采用强制节拍，否则就用自由节拍。在间断流水线上，采用自由节拍或粗略节拍。（六）流水线运输装置的选择流水线节拍的性质决定了流水线采用运输装置的种类1、工作式传送带生产对象安放在传送带上，工人在传送带旁工作。通过准确的连续或间歇运动来保证强制节拍的实现。2、分配式传送带工人从传送带上取下加工对象到工作台上加工，然后将完工的制品放回传送带。传送带通过连续或间歇运动按照自由节拍所要求的平均速度转移制品。3、其他传送运输装置自由节拍流水线由于工序同期化水平低，一般采用连续式运输带、滚道、平板运输车。其共同特点是允许工序间储存一定数量的在制品，用以调节节拍的波动。粗略节拍流水线由于生产连续性很差，故一般采用手推车、叉车、吊车、滑道等运输工具。七、流水线布置形式保证零件的运输路线最短；工人操作方便；辅助服务部门工作便利；能最有效地利用生产面积；流水线间衔接合理。（八）流水线标准工作指示图表反映流水线生产的期量标准、工作制度和工作程序、编制生产作业计划的依据。连续流水线