第五章设施布置设计(工厂布局设计)ppt课件.ppt
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1、第五章 工厂布局设计,本章主要内容,1、工厂布局设计概述:内容,原则,方法 2、工厂布局形式,工厂流动模式 3、产品原则布置设计:流水线形式,流水线平衡 4、 系统布置设计(SLP)模式概述5、流程分析技术:作业单位相互关系图 6、SLP求解 7、服务设施布置:办公室布置和零售店布置,引导案例,12600多个零件,12.6公里,36700道工序,367元,引导案例,东风汽车公司前身是70年代开始建设的第二汽车制造厂,位于湖北省十堰市。 22个专业厂分布于十堰市各山坳内,布局十分分散,东西距离近30公里。 没有考虑大物流量生产所必需遵循的“移动距离最小原则”,在生产系统规划与设计中没有进行正确的
2、物流分析,工厂布置分散,22专业厂分散在山坳。 由于零件工艺线路长,专业厂相互之间复杂的协作关系,加上厂房车间地域上的分散,东风公司的生产组织极其复杂,物流始终是压在企业肩上的一个重担。 十堰基地也给东风汽车公司的后续发展带来障碍,公司不得不另址规划其载重车和轿车的生产厂址,不过,通过总结教训和学习,从襄樊到武汉,公司工厂布置与设计已经发生了质的飞跃。,5.1 工厂布局设计概述1.工厂布局的内容和原则,(1)工厂布局的内容工厂总体平面布置解决工厂各个组成部分,包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公室等各种作业单位和运输线路设施的相互关系,解决物料流向和流程、厂内外运输的连接。车间布置解
3、决工作地、设备、通道、管线之间和相互位置,解决物料搬运的流程及运输方式。,(2)设施布置设计的总原则整体综合原则(设计时应将设施布置有影响的所有因素都考虑进去,以达到优化的方案)移动距离最小原则流动性原则(设施布置应使在制品在生产过程中流动顺畅,消除无谓停滞,力求生产流程连续化)空间利用原则(生产区域或储存区域的空间安排,都应力求充分有效地利用空间。 )柔性原则(应考虑各种因素变化可能带来的布置变更,以便于以后的扩展和调整)安全原则,(3)工厂总体布置设计的要求满足生产要求,工艺流程合理;适应工厂内外运输要求,线路短捷顺直;合理用地;充分注意防火、防爆、防损与防噪;利用气候等自然条件,减少环境
4、污染。,(4)车间布置设计的要求确定设备布置的形式;满足工艺流程要求;实行定置管理、确保工作环境整洁、安全;选择适当的建筑形式。,5.2 生产设施布局形式,可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类,再来细分布置形式。 生产设施的三种基本的布置形式: 固定式布置产品原则布置 工艺原则布置成组原则,服务设施的三种基本的布置形式: 零售店布置 办公室布置 仓库布置,1.工厂布局的形式,(1)产品原则布置(流水线布置)当产品品种少批量大时,应当按照产品的加工工艺过程顺序来配置设备,形成流水生产线或装配线。,图1 产品原则布置示意图,图2 汽车后桥加工生产线,图3 汽车装配生产线,图4 汽车焊接生产线,
5、产品原则布置的基础标准化及作业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作业,由专门的人力及加工设备来完成。,产品原则布置的优点产品产出率高,单位产品成本低; 每一产品都按工艺流程布置设备,因此加工件经过的路程最直接、最短,无用的停滞时间也最少; 由于操作人员效率高且所需培训少; 生产管理和采购、库存控制等工作也相对简单。,产品原则布置的缺点要求较多的设备,而设备的利用率相对较低; 对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差; 线上工作重复单调乏味,缺乏提升机会,可能会导致工人的心理问题或职业伤害; 为了避免停产,设备备用件的库存可能比较大。,(2)工艺布置原则(机群式)把同类型的设备和人员集中
6、布置在一个地方。,图4 工艺原则布置示意图,图5 钻削加工工段,图5 车削加工工段,(3)固定式布置原则(项目布置)主要是工程项目和大型产品生产采用的一种布置形式。 它的加工对象位置,生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。,图6 固定式布置,固定式布置缺点:场地空间有限; 不同的工作时期,物料和人员需求不一样,这给生产组织和管理带来较大困难; 物料需求量是动态的。,(4)成组布置原则(混合布置)成组技术就是识别和利用产品零部件的相似性,将零件分类。一系列相似工艺要求的零件组成零件族。针对一个零件族的设备要求所形成的一系列机器,称作机器组(制造
7、单元)。 成组原则布置可以认为是产品原则布置的缩影,是将工艺原则布置系统转化为接近产品原则布置系统。,成组原则布置的特点加工时间较短、物流效率较高;在制品较低、准备时间较短;具有工艺原则布置的柔性。,图7 板材加工FMS,表 不同布置类型的特征,图8 产品变化、产量和布置关系图,产 品 种 类 P,2.工厂流动模式工厂流动模式:工厂(车间)内部物料和人员流动的方向,反映工厂(车间)的出口和入口的布置以及工厂面积。,图9 基本流动模式,5.3 产品原则布置设计 流水线的设计包括: 技术设计是指工艺路线、工艺规程的制订、专用设备的设计、设备改装设计、专用工具设计、运输传送装置的设计以及信号装置的设
8、计等。 组织设计是指流水线的节拍和生产速度的确定、设备需要量和负荷的计算、工序同期化设计、工人配备、生产对象运输传送方式的设计、流水线平面设计、流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制订等等。,1. 流水线的平面布置设计(1)流水线平面布置设计原则: 有利于工人操作方便; 在制品运动路线最短; 有利于流水线之间的自然衔接; 有利于生产面积的充分利用。,(2)流水线的布置模式单列直线形流水线双列直线形流水线,图10 流水线单列和双列直线布置示意图,图11 单列直线流水线布置,图12 双列直线流水线布置,2.流水线生产平衡 (1)生产线平衡的定义,生产线的平衡:要根据产品设定工作站数目,再将各工
9、作单元分配到工作站,并使各工作站分配的工作量大致平衡,而每个操作工人在工作站上完成指定工作单元的工作,同时要使得生产线所需得工作地和用工人数最少的方案。按萨尔凡森提出“在规定的装配线速度下,使总的空闲时间最少,或使做一额定工作量的操作人数最少以使平衡延迟最少”的原则进行装配线平衡调整。,为什么生产线平衡?,浪费时间资源;忙闲不均,引起矛盾;浪费人力资源。,节省时间;提高效率;降低成本。,生产线平衡,5分/件,装配线平衡(工序同期化) 流水线的节拍确定以后,要根据节拍来调节工艺过程,使各道工序的时间与流水线的节拍基本相等或成整数倍比例关系。,装配线平衡步骤 确定装配线节拍(生产周期)计算装配线上
10、需要的最少工作站的数目组织工作站(作业分配),确定工作周期时间C C=H/Q 式中:H每天(计划期内)有效生产时间; Q每天在H时间内要求的产量;,(2)生产周期的确定,例题1某流水线计划日产量为150件,采用两班制,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。,(3)工作站数目的确定,确定最少工作站(工作地点)数目K, K= t /C 式中: K最少工作站数; t 完成作业所需时间总量。,组织工作站需满足的条件: 保证各工序之间的先后顺序。 每个工作站的作业时间不能大于节拍。每个工作站的作业时间应尽量相等和接近节拍。 应使工作站的数目最少。,工序同期化的措施有:提高设
11、备的生产效率。可以通过改装设备、改变设备型号同时加工几个制件来提高生产效率;改进工艺装备。采用快速安装卡具、模具,减少装夹零件的辅助时间;改进工作地布置与操作方法,减少辅助作业时间;提高工人的工作熟练程度和效率;详细地进行工序的合并与分解。,例题2现拟在传送带上组装某部件。该部件每天需组装369台,每天的生产时间480min。装配顺序及装配时间如下表。根据周期时间和作业顺序限制,求工作站数最少情况下的平衡流动及装配线效率。,表 某部件装配顺序,作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9作业时间(s) 50 25 20 30 25 25 12 14 20紧前工序 1 2 2 3.4 5 6 6 7
12、.8说明 吊运 装入 放入前 放入 安装 安装 拧紧螺 拧紧螺 安装 箱体定位 齿轮 浮动膜片 后膜片 后盖 前盖 栓螺母 栓螺母 连接盘,解1) 画出其先后次序图和先后次序矩阵表。 依照装配程序表的要求可以画出先后次序图。图中圆圈为作业,箭头为操作顺序。,图12 装配前后次序图,先后次序矩阵表。,图13 先后次序矩阵图,延后-1,领先+1,无先后关系0,2)完成位置权值矩阵 作业的位置权数等于该作业及其后续作业( +1 )的时间总和。,图14 位置权值矩阵,3)确定周期时间与最少工作站数,周期时间C: C=H/Q=480*60/369=78 秒 用下式计算满足周期时何要求的最少工作站数: K
13、= t/C=(502520 302525121420)/78 =2.833 故最少需3个工作站。,4)分配各工作站的作业,进行装配线平衡,按位置权值递减的次序,在满足先后次序限制的条件下,指派尽可能多的单元至一工作站,直至接近该站的周期时间。,工作站K,112223333,单元i,紧前单元,单元时间Ti,工作站时间Ti,位置权值,平衡延迟78-Ti,124356879,1223.45667.8,2211711261169671343220,502530202525141220,507530507525395171,283482835339277,装配线效率= 完成作业所需时间总和/(实际工作站
14、总数*时间周期),5.4 系统布置设计,1.工厂布局设计的方法,(1)摆样法(2)数学模型法(3)系统布置设计(SLP),2 系统布置设计(SLP)模式准备原始资料 物流分析与作业单位相互关系分析 绘制作业单位位置相关图 作业单位占地面积计算 绘制作业单位面积相关图 修正 方案评价与择优,工厂布局的基本原始资料产品和产量 P、Q工艺过程 R辅助服务部门 S时间安排 T,5.5 物流分析技术1、工艺过程(流程)图 2、多产品工艺过程表3、重组方法4、从至表,标准件,0.02,图15 变速器加工工艺过程(t),1、工艺过程图 工艺过程图描述产品生产过程中各工序之间的关系,或者是全厂各部门之间的工艺
15、流程。对大批量,少品种的情况。,1,9,5,原材料,0.2,0.23,0.1,0.1,废料,0.15,0.08,0.05,图16 随车工具箱加工工艺过程(t),2,1,4,10,标准件,原材料,0.01,0.4,0.81,1.2,废料,图17 车体加工工艺过程(t),1,4,5,原材料,0.35,0.15,0.2,废料,0.2,图18 液压缸加工工艺过程(t),0.2,图19 叉车生产工艺过程(t),2、多产品工艺过程表对较大批量,多品种的情况(10种),将各产品的生产工艺流程汇总成表。,图26 多种产品工艺过程表,3、成组方法对中小批量,品种达到数十品种的情况,将各产品按产品结构与工艺过程相
16、似性进行归类分组。对每一类产品采用工艺过程图进行物流分析,也可用多产品工艺过程表。,2、作业单位相互关系图 (1)作业单位是指工厂或服务中作布局设计时需要确定位置的单元。 总平面布局设计:厂房、车间、仓库等;详细设计:机器、装配台、检验站等。,(2)作业单位相互关系图,图20 作业单位相互关系图的基本原理,6和 1的关系,图21 作业单位相互关系等级,图22 工厂布局作业单位关系图实例,5.6 SLP法求解1、物流分析与物流相关表,(1)物流强度等级,表 叉车总装厂物流强度汇总表,表 叉车总装厂物流强度等级表,(2)物流相关表,3、作业单位相互关系分析,(1)作业单位相互关系的决定因素及相互关
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