第四章設施布置與規(guī)劃(一)

1、第四章 設施布置與規(guī)劃第一節(jié) 設施布置的基本知識設施布置的概念設施布置： 設施布置設計，是根據企業(yè)的經營目標和生產綱領（product program），在已經確定的空間場所內，按照從材料的接收、零件和產品制造，到成品的包裝、發(fā)運的全過程，將人員、設備、物料所需要的空間做最適當的分配和最有效的組合，以便獲得最大的生產經濟效益。據統(tǒng)計：優(yōu)良的平面布置可以使物料搬運費用至少減少1030。因此，在美國，工廠平面布置被認為是加速生產率提高的決定因素之一。設施布置的內容工廠布置包括兩方面的內容： （1）工廠總體布置 工廠總體布置要解決工廠各個組成部分，包括生產車間、輔助生產車間、倉庫、動力站、辦公室、露

2、天作業(yè)場地等各種作業(yè)單位和運輸線路、管線、綠化及美化設施的相互位置，同時要解決物料的流向和流程、廠內外運輸的聯(lián)系及運輸方式。設施布置的內容（2）車間布置。 車間布置要解決各生產工部、工段、服務輔助部門、存儲設施等作業(yè)單位及工作地、設備、通道、管線之間的相互位置，同時也要解決物料搬運的流程及方式。設施布置的目標符合工藝過程的需要 盡量使生產對象流動順暢，避免工序間的往返或交錯流動，使設備投資最少，生產時間最短。最有效地利用空間 要使場地利用達到適當的建筑占地系數，使建筑物內部設備占有空間和單位制品的占有空間較小。物料搬運費用最少 要便于物料的輸入和產品、廢料的輸出，物料運輸路線短捷，盡量避免運輸

3、的往返和交叉。設施布置的目標保持生產與安排的柔性 使之適應產品需求的變化、工藝和設備的更新及擴大生產能力的需要。適應組織結構的合理化和管理的方便 使有密切關系或性質相近的作業(yè)單位布置在一個區(qū)域內或靠近布置，甚至合并在同一個建筑物內。為職工提供方便、安全、舒適的作業(yè)環(huán)境 使之合乎生理、心理的要求，為提高生產效率和保證職工身心健康創(chuàng)造條件。設施布置的基本要素理查德繆瑟（Richard Muther）的觀點：有5項基本要素影響布置設計： 1）產品（或材料服務，Product） 2）數量（或產量，Quantity） 3）生產路線（或工藝過程，Route） 4）輔助服務部門（Supporting Ser

4、vice） 5）時間（或時間安排，Time）設施布置的基本要素解決設施布置問題的鑰匙：PQRSTP產品材料生產什么Q數量產量每項產品制造多少R生產路線工藝過程怎樣進行生產S輔助服務部門用什么支持生產T時間時間安排產品何時生產為 什 么第二節(jié) 設施布置的基本形式工藝原則布置工藝原則布置（Process Layout） 又稱為機群式布置或功能布置，是一種將相似設備或功能放在一起的方式（比如將所有的車床放在一處，將所有沖壓機床放在另一處），被加工的零件，根據預先設定好的流程順序，從一個地方轉移到另一個地方，每項操作都由適宜的機器來完成。 醫(yī)院是采用工藝原則布置的典型，每個科室只能完成特定的醫(yī)療服務，

5、如內科、腦科、婦產科等。 機械制造業(yè)，車床加工車間、銑床加工車間等。工藝原則布置 工藝原則布置示意圖倉庫車床車床車床車床銑床銑床銑床銑床鉆床鉆床磨床磨床焊接油漆裝配裝配焊接焊接倉庫工藝原則布置 工藝原則布置舉例LLLLLLLL車床組GGG磨床組MMMMM銑床組DDD鏜床組AG其它NCLNCLNCL數控車床組工藝原則布置 工藝原則布置的優(yōu)缺點工藝原則布置優(yōu)點缺點1、機器利用率高，可減少設備數量；2、可采用通用設備；3、設備和人員的柔性程度高，更改產品品種和數量方便；4、設備投資相對較少；5、操作人員作業(yè)多樣化，提高人的興趣和職業(yè)滿足感。1、由于流程較長，搬運路線不確定，搬運費高；2、生產計劃與控

6、制較復雜；3、生產周期長；4、庫存量相對較大；5、由于操作人員從事多種作業(yè)，需要較高的技術等級。產品原則布置產品布置原則（Product Layout） 也稱裝配線布置，是一種根據產品制造步驟來安排設備或工作過程的方式。其設備、人員按加工或裝配的工藝過程順序布置，形成一定的生產線。 實際上，每種產品的加工路徑都是直線型的，鞋、化工設備和汽車清洗劑的生產都是按產品原則布置的。產品原則布置 產品原則布置示意圖倉庫裝配車床壓機銑床車床鉆床折彎機鉆床車床磨床鉆床鉆床車床倉庫產品原則布置 產品原則布置方案舉例U形兩面布置直線形兩面布置圓圈形布置產品原則布置 產品原則布置的優(yōu)缺點產品原則布置優(yōu)點缺點1、由

7、于布置符合工藝過程，物流順暢；2、由于上下工序銜接，存放量少；3、生產周期短；4、物料搬運工作量少；5、可做到作業(yè)專業(yè)化，對工人的技能要求不高，易于培訓；6、生產計劃簡單，易于控制；7、可使用專用設備和機械化、自動化搬運方法。1、設備發(fā)生故障時將引起整個生產線中斷；2、產品設計變化將引起布置的重大調整；3、生產線速度取決于最慢的機器；4、相對投資較大，因為生產線上有的機器負荷不滿；5、在生產線重復作業(yè)，易使工人感覺單調乏味，產生厭倦；6、維修和保養(yǎng)費用高。裝配線 裝配線是一種特殊的產品原則布置形式。 一般來說，“裝配線”一詞指的是由一些物料搬運設備連接起來的連續(xù)生產線。 通常假定裝配線的節(jié)拍一

8、定，并且所有工作站的加工時間基本相等。 不同類型的裝配線有很大的差異，主要體現(xiàn)在物料搬運設備（皮帶或傳送器、天車）、生產線平面布置類型（U型、直線型等）、節(jié)拍控制形式（機動、人動）、裝配品種（單一產品、多種產品）、工作站特性（工人可以坐、站、跟著裝配線移動）、裝配線的長度等方面。裝配線的平衡裝配線平衡問題是一個與設施規(guī)劃相聯(lián)系的問題。當為了平衡裝配線而去調整工作站的多少和工人數量時，就出現(xiàn)了設施規(guī)劃問題。裝配線平衡問題就是將所有基本工作單元分派到各工作站，以使每個工作站在節(jié)拍內都處于繁忙狀態(tài)，完成最多的操作量，從而使各工作站的未工作時間（閑置時間）最少。裝配線平衡例題： J型玩具馬車要在一個傳

9、送帶上組裝，每天需要生產500輛，每天的生產時間為7小時，下表中列出了玩具馬車的組裝步驟及其時間。請根據節(jié)拍和作業(yè)次序的限制，求使工作站數量最少的平衡方式。裝配線平衡序號作業(yè)時間/s描述提前的作業(yè)1A45安裝后軸支架，擰緊四個螺母2B11插入后軸A3C9擰緊后軸支架螺栓B4D50安裝前軸，用手擰緊四個螺母-5E15擰緊前軸螺栓D6F12安裝1#后車輪，擰緊輪軸蓋C7G12安裝2#后車輪，擰緊輪軸蓋C8H12安裝1#前車輪，擰緊輪軸蓋E9I12安裝2#前車輪，擰緊輪軸蓋E10J8安裝前軸上的車把手，擰緊螺栓和螺釘F，G，H，I11K9上緊全部螺栓和螺釘J合計（）195裝配線平衡的步驟 1）用一個

10、流程圖表示作業(yè)先后關系。流程圖由圓圈和箭頭組成。圓圈代表單個作業(yè)，箭頭表示作業(yè)操作順序。ABCDEGFIHJKO裝配線平衡的步驟 2）求出生產節(jié)拍（C）: 輛）（輛）（）（每天的計劃產量每天的生產時間/4 .50 )(5007)(min/60min/60 shhsC裝配線平衡的步驟3）用下面的公式求出滿足節(jié)拍要求的最少工作站理論值（結果要用不小于原值的最小整數來表示）：487. 34 .50195)(取整為）節(jié)拍（時間總量完成一次作業(yè)所需要的CTNt裝配線平衡的步驟4）選擇作業(yè)分配規(guī)則。 一般說來，首先安排有許多后續(xù)作業(yè)或者持續(xù)時間很長的作業(yè)，因為他們會限制裝配線平衡的實現(xiàn)。我們此處采用如下規(guī)

11、則： 后序作業(yè)時間最長規(guī)則安排作業(yè)； 后序作業(yè)時間相等情況下，后續(xù)作業(yè)數量多的工序優(yōu)先。裝配線平衡的步驟5）向第一個工作站分配作業(yè)，一次一項，逐項增加，直至作業(yè)完成所需時間等于節(jié)拍，或者由于時間或操作次序的限制其他作業(yè)不能再增加為止。然后向工作站2分配作業(yè)，然后工作站3，工作站4。裝配線平衡的步驟序號作業(yè)后序時間后作業(yè)數名次1A106612B61543C50454D106525E91436F29267G29268H29269I292610J171711K908裝配線平衡的步驟 各工作站的安排：工作站作業(yè)作業(yè)時間剩余時間緊后作業(yè)1#A455.4*無2#D500.4*無3#E1535.4I，H，B

12、B1124.4C，H，IC915.4H，I，F(xiàn)，GF123.4*無4#G1238.4H，I，JH1226.4I，JI1214.4JJ86.4*無5#K941.4*無裝配線平衡的步驟6）計算效率 用下面公式評價裝配線平衡后的效率：）節(jié)拍（）實際工作站數目（）量（完成作業(yè)所需的時間總效率774 .505195CNTa裝配線平衡的步驟7）評價平衡方案 效率77意味著裝配線不平衡或閑置時間達23。從表中可看到，有57秒的閑置時間，最輕松的是工作站5。 能不能有一個更好的方案呢？可以用作業(yè)時間最長規(guī)則安排作業(yè)：4個工作站，空余時間6.6秒，效率為96.73。 習題一將本例題按作業(yè)時間最長規(guī)則重新平衡裝配

13、線。習題二 下列作業(yè)必須按給定時間和次序在裝配線完成（1）畫出流程圖；（2）求8小時工作日生產400單位產品所需最少的工作站數量的理論值；（3）分別使用最長作業(yè)時間原則以最少的工作站數量來平衡裝配線，每天生產400單位產品。（4）求裝配線平衡后的效率。作業(yè)作業(yè)時間（s）緊前作業(yè)作業(yè)作業(yè)時間（s）緊前作業(yè)A50-E20CB40-F25DC20AG10ED45CH35B、F、G作業(yè)分解考慮下面的例子： 假設一裝配線的作業(yè)時間分別為（以秒計）：40，30，15，25，20，18，15。裝配線每天運行7.5小時，每天的產量為750臺。）（生產節(jié)拍sC367505 . 76060問題：有一作業(yè)時間為40

14、s，大于節(jié)拍36s，對該作業(yè)應如何處理呢？作業(yè)分解 最長的作業(yè)時間通常決定了生產線上節(jié)拍的最小可能值。 最長作業(yè)時間就是節(jié)拍的下限，除非有可能將作業(yè)分解到兩個或更多的工作地內。作業(yè)分解 有許多種方法可以使時間為40秒的作業(yè)適合36秒的節(jié)拍?？赡艿霓k法有：作業(yè)分解 是否可以通過作業(yè)分解的方法，使一個作業(yè)分解到兩個工作站？作業(yè)分解作業(yè)共享 作業(yè)能不能在相鄰工作站多少進行一點共享，這樣緊鄰的工作站就能完成該工作站的部分作業(yè)？ 注：作業(yè)共享與作業(yè)分解不同，對于作業(yè)共享而言，鄰近的工作站只是提供協(xié)助，而不是獨立完成作業(yè)的某一部分。設立平行工作站 將作業(yè)分配給兩個平行操作的工作站。作業(yè)分解聘用操作技巧高的

15、工人 因為該作業(yè)的時間超過節(jié)拍11，聘用操作更快的工人也許能滿足36秒的要求。加班 以每40秒生產一件的速度進行生產，1天能生產出675件，比750件的需求量少75件。生產75件需要加班50分鐘（7540/60）。重新設計 對產品進行重新設計并使作業(yè)時間稍微減少是有可能的。柔性生產線布置 柔性生產線布置方案一物料流不好：操作者被分開，沒有機會進行交流作業(yè)。物料流好：操作者可交換，或增減操作人員，經過訓練的人幾乎可自動平衡不同的生產速度。柔性生產線布置 柔性生產線布置方案二物料不好：操作者被圍起來，沒有機會與其他作業(yè)者一起工作以增加產量。好：操作者可互相幫助，可以與其他人一起工作以提高產量。柔性

16、生產線布置 柔性生產線布置方案三不好：直線型很難平衡。好：U形生產線的一個特點就是操作者容易進入，這里5個操作者可以減為4個。成組原則布置成組原則布置（Group Layout），介于工藝原則布置與產品原則布置之間，適用于中小批量生產，典型的是成組單元布置（Cell Layout）。成組單元布置 在工作場地內配置可以完成工藝相似零件組所有零件全部工序所需的不同類型的機床，以此為一個單元，再在其周圍配置其他必要的設備。成組原則布置 工藝原則布置示意圖倉庫車床銑床壓機磨床鉆床裝配車床鉆床磨床焊接裝配裝配倉庫壓機鉆床油漆鉆床裝配磨床成組原則布置 成組原則布置舉例NCLLLNCLLLD加工單元一MGL

17、加工單元二AG其它NCLMMMDMMMMDD加工單元三成組原則布置 工藝原則布置與成組原則布置對比AAAABBBBCCCDDDABCDABCDABCDABCD成組原則布置成組原則布置的步驟將零件分類： 該步驟需要建立并維護計算機化的零件分類與編碼系統(tǒng)。盡管許多公司都已開發(fā)了簡便程序來對零件進行分組，但這項支出仍然很大。識別零件組的類型，以此作為布置的基礎。 將機器和工藝分組，組成工作單元。 在分組過程中經常會發(fā)現(xiàn)，有一些零件由于與其它零件聯(lián)系不明顯而不能分組，還有專用設備由于在加工單元中的普遍使用而不能具體地分到任一單元中去。這些無法分組的零件和設備都放到“公用單元”中。成組原則布置 成組原則

18、布置的優(yōu)缺點成組原則布置優(yōu)點缺點1、由于產品成組，設備利用率較高2、可達到流程通順，運輸距離較短，搬運量少；3、有利于發(fā)揮班組合作；4、有利于擴大工人的作業(yè)技能；5、兼有產品原則布置和工藝原則布置的優(yōu)點。1、需要較高的生產測控水平以平衡各單元之間的生產流程；2、如果單元之間流程不平衡，需要中間儲存，增加了單元之間的物料搬運；3、班組成員需要掌握所有作業(yè)技能；4、減少了使用專用設備的機會；5、兼有產品原則布置和工藝原則布置的缺點。固定式布置產品固定式布置適用于大型設備如飛機、輪船的制造過程。特點： 產品固定在一個固定位置上，所需設備、人員、物料等均圍繞產品布置。演示飛機制造過程設施布置的基本形式總結 需求條件流水線生產成批生產單件生產品種品種較少，產品的品種、規(guī)格一般由