第六章生产和服务设施布置课件.ppt

第二篇 生产运作系统的设计,第6章 生产和服务设施布置,产品R&D,本章内容,设备/设施布置决策布置决策的定量分析装配线平衡非制造业的设施布置,6.1 设备/设施布置决策,生产和服务设备/设施布置就是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设备的布置。生产和服务设施布置要在确定了企业内部生产单位组成和生产单位内部采用的专业化形式之后才能进行。,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,生产单位的专业化原则和形式,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。,工艺专业化原则,工艺专业化原则是指按照工艺专业化特征建立生产单位，集中了完成相同工艺的设备和工人，可以完成不同产品上相同工艺内容的加工。如制造企业中的机械加工车间、锻造车间、车工工段、铣工工段等生产单位。工艺专业化生产单位具有对产品品种变化适应能力强、生产系统可靠性高、工艺管理方便的优点。由于完成整个生产过程需要跨越多个生产单位，因而也有加工路线长、运输量大、运输成本高、生产周期长、组织管理工作复杂等缺点。,工艺专业化,对象专业化原则,对象专业化原则是指按照产品（零件、部件）建立生产单位。对象专业化生产单位内集中了完成同一产品生产所需的设备、工艺装备和工人，可以完成相同产品的全部或大部分的加工任务。如汽车制造厂的发动机车间、曲轴车间、齿轮工段等生产单位。对象专业化生产单位便于采用高效专用设备组织连续流水作业，可缩短运输路线、减少运输费用，有利于生产效率、缩短生产周期，同时还简化了生产管理，对象专业化生产单位之固定了生产一种或很少几种产品的设备，因而对产品品种变化的适应能力很差。,对象专业化,影响生产和服务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。,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,固定式布置,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,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。,按工艺过程布置,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。,按成组制造单元布置,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,7,6,5,4,3,2,1,7,6,5,4,3,2,1,入口,出口,入口,出口,工人的行走路线,U形制造单元及生产线布置,6.2 布置决策的定量分析,作业相关图从一至表法新设备的布置问题线性规划方法计算机辅助选址与布置,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。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。,举例,【例】 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，如下表所示，请作出合理布置。,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 5-6,求解步骤,第二步，根据列表编制主联系簇，如下图所示。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。,2,4,5,6,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，如下图所示。,5,4,6,2,3,1,第四步，画出“X”关系联系图。如下图所示。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。,3,4,1,6,布置结果,结果并非唯一！,从一至表法,从一至表是一种常用的生产和服务设施布置方法。通过计算各工作点之间的相对距离，找出整个单位或生产单元物料总运量最小的布置方案。,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；试验法确定最满意的布置方案。,从一至表法举例,【例】一金属加工车间有6台设备，已知其生产的零件品种及加工路线，并据此给出零件在设备之间的每月移动次数，以及单位距离运输成本。请用这些数据确定该车间的最佳布置方案。,求解过程,【解】将运输次数矩阵与单位距离运输成本矩阵的相同位置的数据相乘，得到从一台机器到另一台机器的每月运输成本，如下表所示。,再按对角线对称的成本元素相加，得到两台机器间的每月总运输成本，如下表所示。,确定紧密相邻的设备。其确定依据就是总运输成本的大小。按总运输成本的大小，从大到小降序排列，就得到了机器之间的紧密相邻程度。本例，根据前表中的排序，应将锯床与冲床相邻布置，磨床与钻床相邻布置，锯床与磨床相邻布置，钻床与车床相邻布置，车床与插床相邻布置。,最后布置方案,物料运量图法,从一至表法的另一种应用是扩展成物料运量图法。物料运量图法是按照生产过程中物料的流向及生产单位之间运输量布置企业的车间及各种设施的相对位置，其步骤为：（1）根据原材料、在制品在生产过程中的流向，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。,（2）统计车间之间的物料流量，制定物料运量表，见下表。,（3）按运量大小进行初试布置，将车间之间运输量大的部门安排在相邻的位置，并考虑其他因素进行改进和调整。运量图如下所示。,部门01与部门02、部门02与部门03、部门03与部门04之间的运量较大，应该相邻布置。,新设备的布置问题,在已有的设备设施中，再安置一台新设备。新设备布置问题的目标是使从新设备到老设备的加权直线移动距离的总和为最小。假定：物料在移动时，只能按交叉垂直的路线运动。设原有设备的位置坐标分别为(a1,b1),(a2,b2), (an,bn),则目标是求出x和y，使得最小，其中引入加权系数w是允许新老设备之间有不同的流量。,新设备的布置问题可进行简化，可分别求出x和y的最优值，即：其中：,最优解讨论,假定权重为取1，则落在右图矩形框中的解都是最优解。为什么？即使权重不为1 ，该问题总存在最优解。,新设备布置问题举例,【例】某大学购买一台新设备，以便全校教师制作教学录像带。这台设备由校园内6个学院的教师使用。这6个学院的位置如下图所示。,其坐标和各学院使用设备的教师人数见下表所示。各学院间由草坪隔开，所以通道都是交叉垂直的。问该录像带制作设备安置在何处才能使所有教师总行程最小？,求解过程,【解】设布置录像制作设备的坐标为x和y，取每个学院使用设备的教师人数为加权数。下面分别求出x和y的值。首先求x的最优解。将x的坐标按递增的顺序排列，同时求出累计加权值，见下表。,x最优解求解方法：（1）将累计加权值除以2，204/2=102。（2）在累计加权值中从小到大找出第一个大于102的值，如103。（3）与103相对应的x坐标即为最优解，如x=6。y的求法与此相同。得y=12。因此：本例的最优解为（6，12）,线性规划方法,设施布置的优化模型,计算机辅助选址及设施布置决策,基本内容：合理布置欲实现的运输总成本最小；允许使用不同的物料搬运方式和工具，成本同搬运距离成比例；可设置若干特殊位置约束；可设置初始布置方案；,6.3 装配线平衡,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。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配置方案。,目的是尽可能的缩短加工周期！,生产线平衡率：50%,瓶颈工序bottleneck,周期时间Cycle time,工序同期化,在工序数既定的情况下，通过适当分配和合并工序，使各工序的作业时间尽可能接近或趋于一致,保证各工序之间的先后顺序,生产线平衡率：88.2%,调整后的状况,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：若考虑到废品率p的影响，实际投料的产品产量N为： N = N(1-p) r= FeN,装配线(流水线)节拍,节拍计算举例,【例】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分钟的停歇时间，计划不合格率为2，计算该流水线的节拍。,确定装配流水线节拍计算装配线上需要的最少工作地数组织工作地，按以下条件分配小工序保证工序之间的先后顺序；每个工作地分配到的小工序作业时间之和Tei不能大于节拍；各工作地的作业时间应尽量接近或等于节拍(Tei-r)；应使工作地数目尽量少。,装配线时间平衡方法,计算工作地时间损失系数、平滑系数,装配线平衡举例,【例】启明公司开发出一种款式新颖的童车，试销结果表明深受顾客欢迎。公司决定建立一条装配流水线，大批量生产这种三轮童车，面向全国销售、三轮童车的装配线节拍为20秒/件。工序总工作时间为253秒，现在需要对其装配线进行设计。,1.节拍的确定：r=20秒/件2. 计算最小工作地数：3. 组织工作地，根据装配作业顺序图，用试算法进行工作地的重新划分，共划分15个工作地。,6.4 非制造业的设施布置,办公室与生产制造系统相比，有许多根本不同的特点：制造系统加工处理的对象是有形物品，而办公室则是信息以及组织内外的来访者办公室的工作效率往往取决于人的工作速度，而生产制造系统与设备速度有相当大的关系办公室布置中，同一类工作任务可选用的办公室布置有多种。组织结构、各个部门的配置方式、部门之间的相互关系和相对位置的要求对办公室布置有更重要的影响。,办公室布置的考虑因素信息传递与交流的迅速和方便；人员的劳动生产率。办公室布置的基本模式传统的封闭式办公室开放式办公室布置组合办公模块活动中心,本章作业,P1711、3、4、5做在作业本上，下周五由班长统一收齐后交5号楼318,The End！,