Cha 工艺选择与设施布置

CHAPTER4工艺选择与设施布置学习目标学习本章以后，你将能：了解或描述：常见的几种工艺类型工艺选择的关键问题设施布置的基本类型产品原则布置的设计与工艺原则布置的设计的方法及其优缺点能够进行一些简单的工艺原则布置设计丰田的全球车身流水线全球车身生产线——一个标准化的金属加工系统新生产线的投资要比它所取代的那条节省50%在新生产线上生产一种不同的轿车，成本降低70%空间只有旧生产线所需场地空间的一半同一车间可以生产8种车型，增强了灵活性新制造体系大大节省制造多种车型的成本思考传统的汽车制造业属于哪种生产类型？丰田的全球车身生产线与传统的汽车制造工艺有何区别之处？工艺选择生产产品或提供服务的组织方法主要影响运营能力规划设施布置设备工作系统设计引言预测产品和服务设计技术变化运营能力规划工艺选择设施和设备布置工作设计工艺选择和系统设计关键方面资本的密集度–设备/劳动力工艺柔性设计产量技术工艺战略工艺选择的关键问题产品和服务需求的性质——与市场需求相适应自动化程度优点：完全一致的生产和服务排除了人性化的情绪问题减少了变动成本缺点：成本较高不易轻易改变在一定程度上对工人的心理和生产率产生负面影响自动化程度分类固定型可编程型柔性型制造单元柔性制造系统(FMS)了解不同自动化类型的特征及优缺点工艺选择的关键问题单件小批量批量加工重复性加工连续性加工项目方式了解每种类型的特征、优缺点以及对工人、设备的要求工艺类型产品–工艺矩阵（Product-ProcessMatrix,PPM）

1979年，由海斯（RobertH.Hayes）、惠尔莱特（StevenC.Wheelwright）提出解释二维矩阵横坐标：产品结构与产品生命周期，沿箭头方向从左向右表示从导入期到成长期到成熟期再到衰退纵坐标：工艺结构与工艺生命周期，沿箭头方向从上向下表示工艺生命周期的发展沿着PPM矩阵对角线选择和配置生产运作工艺，可以达到最优的水平也有的企业适当采用偏离对角线的选择策略，出奇制胜产品–工艺矩阵工艺结构/工艺生命周期产品结构/产品生命周期高柔性低效率高单位成本低柔性高效率低单位成本单件小批量批量加工重复性加工连续性加工客户化（单件）多品种（中小批量）主要产品（中等批量）标准化（大批量）工具模具厂/美容院报纸印刷/讲座传统的计算机生产/快餐炼钢厂/家庭供水不可行不可行布置: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。布置决策的重要性需要投入大量资金和精力具有长期性对短期运营的成本和效率有很大影响设施布置根据工作流程布置产品原则布置（Product-orientedLayout）工艺原则布置（Process-orientedLayout）定位布置（Fixed-positionLayout）混合布置（MixedLayout）根据生产系统功能布置仓储布置零售布置办公室布置基本布置类型用于重复性或连续性过程产品原则布置产品原则布置（Product-orientedLayout）一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式适用于标准化极高的产品或者服务典型实例是生产线或装配线关键问题是生产线的平衡工作流程原材料或顾客制成品工作地1工作地2工作地3优点产量高，单位成本低增强了工人操作的熟练程度，减少了培训成本简化了物料运输人力和设备得到充分利用缺点工人缺少发展机会，容易导致厌倦情绪的产生设备和工人对变化的适应能力较差，柔性较差某个工人或者某个环节出现问题，将会影响整个生产系统系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存，增加了一定的成本产品原则布置优缺点产品原则布置-U型生产线U型生产线提高柔性物料流物料流不好，操作者被分开，没有机会进行交流！一般美国工厂采用配件流水线好，可交流，或增减操作人员，经训练的人几乎可自动平衡不同生产速度不好，操作者被围起来，没机会与第一个操作者一起工作以增加产量物料好，操作者可互相帮助，可与第三个人一起工作以提高产量不好，直线形很难平衡好，U形生产线的一个特点就是操作者容易进入，5个操作者可减为4个工艺原则布置将相似的设备或功能集中放在同一个部门，使其相对位置达到最优最优的布置：将彼此之间物流量较大的部门相邻布置，以减少物料的搬运费用关键：如何安排好工作部门之间的相对位置Dept.ADept.BDept.DDept.CDept.FDept.E用于间歇式加工单件小批和成批工艺原则布置(职能式)工艺原则布置WorkStation1WorkStation2WorkStation3产品原则布置(连续性)用于重复性加工重复性和连续性工艺原则布置-例子Bank©1995CorelCorp.MachineShop©1995CorelCorp.Hospital©1995CorelCorp.优点个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较小上下工序之间的相互依赖性较小设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低缺点如果批量加工，在制品库存量会很大要经常进行工艺路线选择及进度安排设备利用率低加工的多样性要求频繁地调整设备，造成工作流的不连续性，形成间歇加工物料传输慢，效率低，单位运输成本较高工艺原则布置优缺点在工艺忌原则布颜置的基惰础上转垄换而来先确定出尤具有相似欣设计特征字或制造特垂征的零件仗，然后将况不同的机响器组成加诞工中心，盆对这些形阔状或工艺吹要求相似年的零件进糟行加工步骤将零部治件进行臂分类识别零叫件组的蹈物流类硬型，作悦为成组竖布置的拆基础将机器夏和工艺龙分组，春组成加坚工中心制或工作伏单元与工艺原蔑则布置的社关系相似之处粥：其加工方中心也是元用来完成鹊一组特定恩的工艺过帮程不同之列处：还而具备了嗓产品原表则布置峰的优点冒，即，贺减少了衔在制品敌和物料贷的搬运米，提高枣了工人革的操作捎技能和退快速学闪习能力工艺原际则布置-成组技忽术定位布赌置和混刑合布置定位布附置（Fix廉ed-叙pos妹iti已on子Lay熔out）生产设门备需要隔移到要永加工的犬产品处隐，而不匆是产品叹移到设忆备处广泛应泽用于耕杰种、消侄防、筑咳路、建央筑、钻滚探石油桂、医院滥中的手培术室等座方面混合布钻置（Mixe搜dLa涂yout）企业同时谷存在两种罩或两种以肝上形式的名布置医院科室按座照工艺慨原则布猛置手术室按肉照定位布摆置设置混合布置配一个例子仓储布嚷置在仓库中淘安排物资广的存放原则：最性大限度地晚利用仓储苏空间，以费最低成本馒保管、处斧理物资要考虑的佩因素：订稠货次数、丢物品间的机相关性、连走道的数体量和宽度说等零售布确置原则：使喉单位面积罪的净收益胀达到最大改，同时，何为顾客提迷供最便捷象的、最赏眠心悦目的灿店铺布局办公室布阳置趋势：开赶放式，为歪员工提供可了更多的盆交流和团尸队合作的引机会和空降间其他服务罢布置商品布岗局销售最经频繁的粘货物，甲如牛奶衰、面包表等，都慰应放在艳最里边段，放在挖不同地命方；相关货丸物，如衬茶叶、斤咖啡、知糖等放艳在一起呆；边际利润雨高的商品究，如精美薪货物等，尾放在使用扬最为频繁梁的过道上它或货架两伞头；过道设甲置尽量傲长，可裳使消费佛者可以辅走过整询个商店孝；自然性购初买的商品佣，如口香享糖、杂志伸等，放在煌收银出口刻附近；应经常作竹调整，使欣顾客需要蓬在店中寻分找把产品X（价高、际利润高）迹放在约1.6米的高度驶；把价格宏较高的姑同类竞锐争性商最品放在架其旁边寇；价格较片低、利断润低的最放在接玻近地面仍处；把X包装中贸显眼的江一边或坝长的一居边面对坝过道产品原则乞布置设计:生产线平兵衡决定如六何将工辨作分配牢到工作钩地的一浅过程目标：使劣分配到各戏个工作地黄的作业所高需要的时狗间大致相卵等，从而厚使生产线解上各活动变同步进行邮，实现工耍人和设备面的最大利择用可能遇到溉的困难设备问帽题基本作侄业的时都间差异不不能通沿过分配久作业组浊而解决生产或装闻配所要求死的技术顺柄序对理新想的分配途有约束力生产线有的平衡-工作地数叙量的确定工作地数虹量的确定节拍各工作区地完成贼分配给银它的作木业直到牺工作地刘可以往沈下进行娘所容许摊的最长绍时间产出能正力=OT/伯CT式中OT—饺—每天运参转时间搭；CT——节拍可能最小饭的节拍：丙等于最长涉的那个作慌业时间可能最大模的节拍：鹊等于各工缸作时间之泊和生产线节接拍的确定短取决于使求用几个工绍作地生产线绑的平衡-工作地害数量的参确定工作地数默量的确定节拍可能最小彼节拍和可竞能最大节洋拍的作用确定生斑产线产拒量范围帮助调西整计划昏期产量CT=折OT/D式中D——计划期页的产量如果计誓划期产杆量已定叮，而计仅算出来宅的节拍库没有处慰于最大营和最小者节拍之句间，那库么就必背须对计卡划期的匹产量做适出修改生产线的舒平衡-工作地怒数量的亚确定工作地数鸦量的确定工作地阵数量的备计算工作地僵数的理产论最小剪值Nmin查=∑t/CT式中Nmin—蝇—工作地女数的理接论最小沉值；∑t——各作业心时间之甘和生产线丈的平衡-作业顺序贱图作业分休配的启蛋发式算但法作业顺序浪图的概念abcd0.1分钟1.0分钟0.4分钟0.5分钟这个作上业顺序遣图表明腾，作业b开始的前假提是a已完成唱；而d要开始予，前提释是b和c都已经完门成生产线的兴平衡-作业顺斜序图作业分配贱的启发式尸算法先分配后搅续作业数莲最多的作辉业的原则各工作塑地最初缴的“剩亡余时间凭”等于姑节拍只有先迈行作业负已经被归分配完掩、作业株时间不坏超过该祸工作地丽的剩余裹时间的拘作业才锋够资格私被分配如果出现亚多个作业找的后续作只业数一样坏多的情况并时，则采拜用胶着选则赛（tieb跪reak驳ing）法，即惨首先分配渴所需时间称最长的作何业生产线棋的平衡-作业顺序绝图作业分盲配的启晒发式算缩慧法先分配后南续作业数艳最多的作睁业样算例abcd0.2分钟1.0分钟0.5分钟0.4分钟将图中浩的作业专分配到萌三个工泰作地。陷已知节之拍为1.0分钟。e0.2分钟生产线的杠平衡-作业顺蹲序图解答作业分堂配分析算表工作地剩余时间够资格分配的作业分配作业修正的剩余时间工作地闲置时间11.0a,ca0.80.8cc0.30.3无无0.321.0bb0.00.031.0dd0.60.6ee0.40.40.7生产线努的平衡生产线秘平衡的幻玉一些相音关因素绒及指导地原则作业分集配的一恰般程序确定节分拍，求养出所需晃最小工叠作地数从第一植个工作美地开始恭，按顺市序给工槽作地分休配作业子，一直腔分配到市所有作袖业都已抱被分配作业分旗配的效营率测量生产线茧闲置时仙间百分若比=每节拍伍内的闲忘置时间/（N实际节拍）100%生产线的租效率100幻玉%生产线殿闲置时君间百分陶比生产线抛的平衡生产线请平衡的肠一些相福关因素练及指导笨原则产量问题运用各怎种方法赵解决问晃题制约因乐素：铜技术约音束、人雅力因素勺、设备财约束、踏空间约郊束、产橡量约束促进生产堵线平衡的负其他一些就方法培养多疼面手设计混包合型生止产线1min.2min.1min.1min.30/hr.30/hr.30/hr.30/hr.1min.1min.1min.1min.60/hr.30/hr.30/hr.60/hr.1min.30/hr.30/hr.BottleneckParallelWorkstations其他方法-平行工作带地信息要求:部门或隆工作中籍心列表工作流姐平面图位置间离的距离投资与掘该布置思得资金孤额需特别考上虑的事项关键设暮施的位最置工艺原警则布置剃设计工艺原则弊布置设计布置方法从至表法芽（单行布兔置法）部门内部痕工作地成票单行排列躁，且工作响地之间往清来密切程勺度的关系俗能定量表俩示时使用零件的烛综合往治来路线想图初始零荣件从至丝式表最终零谢件从至倍表从至数代座表工作地淘之间的流烛量的大小数据距对它角线的格殊数是工作鸟地之间的困距离单位猜数L—零件总的黑移动距离粗；i—两个工匀作地之茄间的距拼离；j—这两个工课作地的从薪至数工艺原链则布置燥设计算例已知某厂开有6个部门组，部门涂之间的约初始物栗流流量民如表所崖示，做短出修改己后的最乏终零件懒从至表至从ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ合计Ⅰ备件车间21811Ⅱ机加工车间12115Ⅲ冲压车间123Ⅳ油漆车间33Ⅴ装配22Ⅵ仓库0合计0533211i=2i=1工艺原困则布置夫设计解答修改后的际从至表至从ⅠⅥⅡⅣⅢⅤ合计部门Ⅰ82111部门Ⅵ部门Ⅱ12115部门Ⅳ33部门Ⅲ213部门Ⅴ22合计0115332工艺原档则布置易设计解答布置改进范前后的零衔件总移动探距离前进后退ijij改进前1(2+1+1)=422=43(1+2)=94(1+1)=858=4010=02(3+2)=1030=040=050=0零件总移动距离L=∑ij=75改进后1(2+8)=102(2+1)=631=340=051=51(1+3+1+2)=720=032=640=050=0零件总移动距离L1=∑ij=37改进前后之差ΔLLL1753738总距离相对减少程度ΔL/L38/7550.7%工艺原您则布置屠设计布置方茧法双行布兵置法当部门内男部成双行摇布置时，跃采用双行寨布置法具体方荐法根据从胡至表，管整理出才零件移咐动次数书的排序吨表，从顾大到小磁排列根据排列傍作出调整械，把移动泼次数多的锅相关工作狱地相邻安惕排，直至途把全部工垫作地安排绣完为止几个概念相邻从夜至线：波处于相翁邻位置侄的工作劈燕地之间隆的从至厕线超邻从至帐线：处于必不相邻位并置的工作秋地之间的蜻从至线工艺原则劣布置设计布置方三法双行布数置法几个概念极限标准险：当追求元总移动距匹离为最短舟时，就要挎使所有有缺流量往来嗽关系的工沈作地处于砖相邻位置边，这时，登总移动距萄离为最短块，此时的浙总距离称胸为极限标般准。超极限标拔准数：即壤方案的总春移动距离体与极限标免准之间的伞差额Δ式中xij失——i,j两个工以作地之奴间的距返离；yij——i,j两个工惊作地之轨间的从界至数工艺原则酷布置设计算例根据上杏例的从土至表，糕做双行驻布置零件移梢动次数烟排序表次序相关设备次数次序相关设备次数1Ⅰ→Ⅳ87Ⅰ→Ⅴ12Ⅳ→Ⅱ38Ⅱ→Ⅲ13Ⅰ→Ⅱ29Ⅱ→Ⅴ14Ⅱ→Ⅳ210Ⅱ→Ⅵ15Ⅲ→Ⅵ211Ⅲ→Ⅳ16Ⅴ→Ⅲ2工艺原则亩布置设计解答ⅣⅡⅠⅥⅢⅤ相邻从至雷线：10条；超邻从查至线：1条；Δ=(21)1=1工艺原炭则布置椒设计关系图法a、确定单位尼之间的关条系b、列出各单舍位与其它余单位发生紧关系等级倾的有关数节据c、按关系蹈重要程祝度及其故发生数粉布置相逼对位置朽(Posi斧tion链Rel身atio庆nshi忠p)d、按实际饮面积调奥整(Adj亮ust滩by翁Ac召tua评lA观rea皱)e.评价(Eval飞uate述)工艺原则想布置设计关系重要严程度分类允表重要程度住原因表代码原因1共用人员2共用设备3共用场地4共用信息5工艺流程连接6做类似工作7人员接触关系重要程度关系值绝对必要A佷重要E重要I一般O不重要U不可接近X工艺原则首布置设计布置方点法计算机凶分析计算机辅仪助设施布辰置技术（CRAF潮T）利用搜寻凤技术，调瞒整部门之督间的位置优，以使总椅物料运输中成本为最帅低结合实际瞒情况，对刘计算机分重析出来的荐结果作一悼定的调整工艺原晨则布置汗设计布置方法计算机辅铅助设施布掠置技术运收算原理从第1行第1列开始盏循环，圈计算两沸两交换叉工件地壁位置后分的运输抛费用之谷差，并暖将此数刘据保存条。在全纺部计算追完以后匪，取运射输费用馆降低最宗多的方座案并将依所对应笛的两个隆工件地舍交换位良置，作助为第一伶次改进赚后的方烧案重复上假述步骤托，直到载运输费盐用不再贱降低为刚至几点说促明不能确踢保得到假最优方辉案，它挣的最优秃方案依清赖于初第始状态最好提均出几种旨不同的忌初始方倾案，以届得到不渣同的结攀果，从另而得到逢较理想掀的方案最多能解污决40个部门政的布置务问题，步迭代不稿到10次就可彩以得到省最终结红果是用来解垮决两维的普平面布置乎问题小结本章学丘习了：常见的工个艺类型：信工艺专门租化、批量励加工、重却复性加工樱、连续性环加工工艺选叫择的基杏本原理产品—工艺矩惊阵设施布跃置的方重法：产品原则未布置、工散艺原则布阻置、定位练布置及混毅合布置仓储布置姥、零售布融置以及办兄公室布置生产线及平衡从至法和矿双行布置瘦法9、静夜四干无邻，荒棚居旧业贫症。。4月-2础34月-2员3Tues她day,亲Apr妙il2奏5,2烦02310、雨中黄霉叶树，灯撞下白头人聚。。23:4叉0:5523:4辜0:5523:4显04/2洪5/2某023墨11械:40狮:55佣PM11、以我给独沈久同，愧君还相见频凡。。4月-国2323:4点0:5523:兼40Apr-撒2325-A答pr-2寇312、故人各江海别素，几度计隔山川爷。。23:免40:啄5523:谨40:谁5523:漫40Tues桐day,著Apr制il2岭5,2逢02313、乍见纪翻疑梦很，相悲何各问年恰。。4月-2欠34月-方2323:4膜0:5523:4水0:55Apri硬l25市,20级2314、他乡倾生白发汤，旧国熟见青山侧。。25四吨月20悉2311:叨40:谷55减下午23:半40:材554月-理2315、比不了让得就不比族，得不到帖的就不要夜。。。四月饺2311:尘40登下午4月-2昂323:4砖0Apri揭l25石,20族2316、行动裹出成果慎，工作雨出财富稍。。202榴3/4锁/25蕉23驶:40烫:5523:兽40:妖5525A底pril携202拐317、做前劝，能够种环视四笼周；做丈时，你盾只能或道者最好俩沿着以担脚为起捐点的射傅线向前迷。。11:4僻0:56讯下午11:帜40唤下午23:4葡0:564月-2秘39、没有失斑败，只有对暂时停止锻成功！。4月-沿234月-2嘴3Tue飘sda饿y,窃Apr混il糠25,冒20可2310、很多事效情努力了耳未必有结移果，但是腔不努力却为什么改变寺也没有。须。23:秘40:臂5623:树40:燃5623:狂404/2狠5/2应023摔11贡:40游:56学PM11、成功就烘是日复一莲日那一点处点小小努础力的积累搭。。4月-2宅323:4何0:5623:4沉0Apr钢-2325-A涌pr-2钉312、世间成欲事，不求馋其绝对圆驾满，留一讯份不足，简可得无限目完美。。23:4列0:5623:控40:可5623:4血0Tues斜day,焦Apr廊il2映5,2泄02313、不知惊香积寺滴，数里拆入云峰输。。4月-2玻34月-2帜323:隙40:然5623:4伴0:56Apr矮il准25,应20窗2314、意志举坚强的想人能把荒世界放摸在手中秩像泥块爹一样任圆意揉捏席。25换四月眠202爷311:4疲0:56悔下午23:派40:唉564月-岂2315、楚塞塑三湘接鹿，荆门芹九派通影。。。四月2眠311:4叛0下午4月-激2323:4蓄0Apr闭il即25,躁20吨2316、少年十桶五二十时宿，步行夺沉得胡马骑矮。。2023兵