第五章 生产和服务设施布置课件.ppt

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1、生产运作管理,第五章 生产和服务设施布置,5.1 生产和服务设施布置概述 5.2 生产和服务设施布置的定量分析 5.3 装配线平衡 5.4 非制造业的设施布置,5.1 生产和服务设施布置概述一、生产和服务设施布置的含义 （facility Layout) 合理安排企业或某一组织内部各生产单位和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解决的基本问题： （1）应包括哪些生产单位？ （2）每个生产单位需要多大空间？ （3）每个生产单位的形状如何？ （4）每个生产单位在设施范围内的位置？,二、影响企业生产单位构成的因素 （一）产品的结构与工艺特点 1、机械产品的生产企业 生产单

2、位由毛坯、加工、装配车间组成； 2、流程式的化工行业 则严格按工艺流程的阶段组成车间； 3、同类型的产品，结构虽相似 但可能采用不同的工艺方法，如齿轮厂的毛坯，可以模锻或精密铸造。,（二）企业的专业化与协作化水平 1、企业的专业化形式不同，设置的生产单位也不同。 产品专业化形式的企业，要求企业有较为完整的生产单位，应设置毛坯车间、机械加工车间、热处理车间、装配车间等，如汽车制造企业； 工艺专业化的企业，一般只设置相应的工艺阶段的车间，如装配厂，只有零部件装配车间、总装车间。 2、企业的协作化水平越高，设置的生产单位就越少。,（三）企业的生产规模 大型企业车间规模大，为便于组织生产，同类生产性质

3、的车间往往设置多个；而小型企业，则可将加工与装配设置在同一个车间。（四）企业的生产技术水平 企业的生产技术水平，尤其是装备的技术水平直接影响着企业生产单位的构成。装备的技术水平较高，企业生产单位的组成较简单。,三、生产和服务设施布置的原则 1、厂房布置满足生产过程的要求，避免互相交叉和迂回运输，缩短生产周期节省生产费用（单一流向原则）； 2、生产联系和协作关系密切的单位应互相靠近 （最短距离原则）； 3、充分利用现有运输条件； 4、按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区 （安全与环保原则）； 5、在考虑防火和卫生的条件下，总平面布置应力求占地面积小（充分利用面积原则）； 6、工厂布置应考虑

4、有扩建的余地。,四、生产和服务设施布置的基本类型 1 、固定式布置(Fixed Position Layout) 指加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。 适合于大型产品的生产、装配过程。,机器,机器,产 品,产 品,2 、按产品布置（Product Layout) 对象专业化原则布置 流水生产线、产品装配线按对象专业化布置机器和设施。,流水线,3 、按工艺过程布置（Process Layout) 工艺专业化 机群式布置,切割,钻,铣,磨,切割,铣,铣,铣,磨,钻,钻,切割,4、按成组制造单元布置（Layouts Based on Group Technology)

5、 成组生产单元更适合于多品种的批量生产,原材料,线切割,钻,磨,铣,铣,焊接,磨,油漆,成品,(a)运用成组技术之前,(b）运用成组技术之后,C 形制造单元,机器2,机器1,机器3,机器4,机器5,机器6,入口,出口,U形制造单元,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型单元,线切割,钻,车,铣,焊接,磨,油漆,入口,铣,U型生产线或工作单元,原工作方式,5.2 生产和服务设施布置的 定量分析,一、作业相关图法 二、从至（from-to）表法 三、新设备的布置 四、仓库布置,一、作业相关图法,作业相关图法也叫关联分析法，这种分析方法是

6、根据企业各单位之间关系的紧密程度来配置设施总平面结构。关联分析法的步骤是：(1)划分设施关联的等级与原因；(2)用图或表来表示设施之间的关联关系；(3)按照关系紧密程度高的相邻布置的原则进行初步布置；(4)根据面积和其他的因素调整布置结果。,设施的关系密切程度一般分为六种：绝对重要 A（Absolutely important）特别重要 E(Especially important)重要 I（Important）一般 O（Ordinary）不重要 U（Unimportant）不予考虑 X 设施单位之间的关系密切的原因，不同的企业有不同表现形式，企业设施密切的原因举例见下：,关系密切程度分类表,

7、关系密切原因,举例1：快餐店布置 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：,1、列出关系密切程度（只考虑A、X） A：1-2，1-3，2-6， 3-5，4-6，5-6。 X：1-4，3-6，3-4。2、编制主联系簇 原则：从关系“A”出现最多的部门开始，然后与该部门关系密切程度为A的一一联系在一起3、考虑其它有A联系的部门,4、画出X关系图（如图3）5、根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法布置各部门（如图4）,图4,根据设施之间的关系密切程度进行设施布置时，可采用如下处理方法：1）把出现A次数最多的优先安排在

8、中心位置；2）其他的设施按照其与已经安排的设施的密切程度布置在已经安排的设施周围；3)根据实际的尺寸与地形地貌和其他的相关关系进行调整。,举例2 用关联分析进行设施布置 为了便于分析，也可以采用把定性的关系密切程度转化为定量的关系来分析如采用给密切程度赋权，如A为6，E为5，I为4，O为3，U为2，X为1，然后采用权重最大的优先安排，其他的根据其权重的大小进行调整。 下表是一家工厂的生产设施的关联分析表,工厂平面布置图（草图）,二、从至（from-to）表法,从至表是一种常用的生产和服务设施布置方法。 具体步骤如下：1、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；2、制定设备布置的

9、初始方案，统计出设备之间的移动距离；3、确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本；4、用实验法确定最满意的布置方案。,举例（课本）,一金属加工车间有六台设备，已知其加工的零件品种及加工路线，零件在设备间移动次数和单位移动成本如表所示。请确定最佳布置方案。,设备间月平均移动次数,设备间每次运输成本,设备间每月运输成本,设备间每月总运输成本,1,2,3,4,5,最优方案：,66.0,从至表法的另一种应用是扩展成物料运量图法 物料运量图法按照生产过程中物料的流向及生产单位之间运输量来布置企业的车间及各种设施的相对位置。 此法特别适用于物料运输量很大的工厂。应用这种方法可以分三步来进行：,第一步，

10、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，绘制初步物流图；第二步，统计车间之间的物料流量，制定物料运量表；第三步，按运量大小进行初试布置，将车间之间运输量大的安排在相邻位置，并考虑其它因素进行改进和调整。 最优方案就是全厂搬运总量最小的方案。,举例, 表示1,表示2,应用范例：主题公园的布局,某主题公园的设计者正在为公园的布局进行构想。使游客能在游览过程中的行走距离最小化是设计者要考虑的问题 。(1)根据初步的分析，参考其他主题公园的布局，做了一个初步的布局图。(2)根据其他公园的统计数据，结合预测，得到一个平均每天各景点之间游客的客流情况表 。(3)

11、把客流量大的景点安排在相邻位置 。(4)根据公园的地理位置与场地的情况进行调整，最后的布局草图如图 所示。,景点之间的游客日流量 单位：人,景点之间的游客日流量 单位：人,主题公园的平面布置图（草图）,练习,某医院各诊室目前平面布置如下图所示。经过分析以往医院病人的就诊记录，得出平均每天就诊病员人数，即在各诊室间平均每天移动的次数。（图中数字为病员人数） 要求：对现有布局提出改进方案，以方便病人，尽量减少病人就诊时所行走的距离。,1、挂号与初诊室；2、门诊一室；3、门诊二室；4、 X光室5、化验与B超室；6、手术室；7、手术后休息室；8、理疗室 各诊室平面布置图,改进后布置方案如下：,1,3,

12、5,6,8,4,2,7,100,30,20,30,10,20,50,100,30,20,从至表法（另一形式）,步骤：1)编制零件综合工艺路线图；2)按照工艺路线图编制零件从至表；3)调整从至表，使移动次数多的靠近对角线；4)绘制改进后的从至表；5)计算改进后的零件移动距离以验证方案。,“从至表”试验法举例1：1.零件的综合工艺路线图,2.原零件的从至表(假定相邻设备两两之间距离相等，均为一个单位长度),i=1,i=2,i=3,i=4,i=5,i=6,i=1,i=2,i=3,i=4,i=5,3.改进后的从至表,i=1,i=2,i=3,i=4,i=5,i=6,i=1,i=2,i=3,i=4,i=5

13、,4.方案总移动距离计算表,4.方案总移动距离计算表,例2：1.原零件从至表如下：,2铣床,10检验台,至,从,1毛坯库,2铣床,3车床,4钻床,5镗床,6磨床1,7压床,3车床,4钻床,5镗床,6磨床1,7压床,8磨床2,9锯床,合 计,2,8,1,4,1,2,1,3,6,1,1,6,1,1,1,1,1,2,13,8 1 3 6 1 3 17,8磨床2,9锯床,10检验台,合计,2,17,1,1,6,3,4,2,6,1,1,13,8,1,3,6,1,3,58,例2：1.原零件从至表（i),1毛坯库,2铣床,10检验台,至,从,1毛坯库,2铣床,3车床,4钻床,5镗床,6磨床1,7压床,3车床

14、,4钻床,5镗床,6磨床1,7压床,8磨床2,9锯床,i,2,8,1,4,1,2,1,3,6,1,1,1,1,1,1,1,2,7 6 5 4 3 2 1,8磨床2,9锯床,10检验台,i,2,1,1,3,4,2,6,1,1,8,7,6,5,4,3,2,58,1,2.改进后的从至表,1毛坯库,2车床,10磨床,至,从,1毛坯库,2车床,3钻床,4铣床,5压床,6检验台,7锯床,3钻床,4铣床,5压床,6检验台,7锯床,8镗床,9锯床2,合 计,8,4,2,6,3,3,1,4,13,1,1,8,6 6 17 3 1 1 3,8镗床,9磨床2,10磨床1,合计,17,1,13,1,1,8,6,6,3

15、,1,1,58,1,2,2,2,1,6,2,1,1,3,1,1,1,1,2.改进后的从至表(i),1毛坯库,2车床,10磨床,至,从,1毛坯库,2车床,3钻床,4铣床,5压床,6检验台,7锯床,3钻床,4铣床,5压床,6检验台,7锯床,8镗床,9锯床2,i,8,4,2,6,3,3,1,4,1,1,8,7 6 5 4 3 2 1,8镗床,9磨床2,10磨床1,i,1,1,1,8,7,6,4,3,2,1,2,2,2,1,6,2,1,1,1,1,1,1,1,5,3.零件移动总举例计算,原来：前进：格数*对角位上各次数之和=178后退：25零件移动总距离=178+25=203改进后：前进：123后退：

16、38零件移动总距离=123+38=161,三、新设备的布置：中值法 为适应生产或服务要求，需要对原设备进行改造，例如在已有设备中再安置一台新设备。 该问题的目标使从新设备到老设备的加权直线移动距离的总和最小。,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个学院教师使用。这6个学院的位置坐标和各学院使用该设备的教师人数如下表，各学院间由草坪隔开，所有通道都是交叉垂直的。录象带制作设备安置在何处才能使所有教师的总行程最小？,解：设录像带制作设备安置的坐标为（x,y） 取每个学院使用该设备的教师人数为加权数。 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

17、值。 x的坐标和累计加权值,X最优值求解方法： （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的值是103 （3）与103相对应的x坐标即为最优解x6 同样求出y值的最优解,y的坐标和累计加权值,204/2=102，在累计加权值中从小到大找出第一个大于102的值是113，与113相对应的y坐标即为最优解即y=12所以录像带制作设备应布置在坐标为（6,12）的地方，使所有教师的行走路程的总和最小。,四、仓库布置 仓库类似于制造业的工厂，因为物品也需要在不同地点（单元）之间移动。因此，仓库布置也可以有多种不同的方案。 仓库布置的关键是寻找一种布置方案

18、，使得总搬运量最小，与一般设施布置的目标是一致的。 实际上仓库布置比制造业工厂中的生产单元的布置更简单，因为搬运都发生在出入口和货区之间，而不存在各个货区之间的搬运。,这种仓库布置进一步区分为两种不同的情况： 1、各种物品所需货区面积相同。 只需把搬运次数最多的货区布置在靠近出入口处，即可得到最小的总负荷数。 2、各种物品所需货区面积不相同。 首先计算某物品的搬运次数与所需货区数量之比，取该比值（搬运次数/所需货区数量）最大者靠近出入口，依次往下排。,举例：,5.3 装配线平衡一、流水生产概述 现代流水生产方式起源于福特制，福特（H.Ford)在19141920年创立了汽车工业的流水生产线，适

19、应了大规模生产的要求。 流水生产方式是将高度的对象专业化的生产组织和劳动对象的平行移动方式有机结合起来成为一种先进的生产组织形式。（一）概念 流水生产是指劳动对象按照一定的工艺路线顺序地通过各个工作地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。,（二）流水生产的基本特征 1、工作地专业化程度高，在流水线上固定生产一种或几种制品，在每个工作地上固定完成一道或几道工序。 2、生产具有明显的节奏性，即按节拍进行生产。 3、各道工序的工作地（设备）数量与各该工序单件工时的比值相一致。 设：流水线上各道工序的工作地（设备）数分别为S1，S2， Si， Sm；各工序的工时定额为t1，

20、t2，ti，tm；流水线生产节拍为r，则： 4、工艺过程是封闭的，加工对象在工序间作单向移动。 5、生产过程具有高度的连续性。,（三）流水线的分类 1、根据生产对象是否移动分为 固定流水线:生产对象固定，工人、设备、工具移动 移动流水线:生产对象移动，工人、设备、工具固定 2、根据流水线上生产对象的数目划分 单一对象流水线：只固定生产一种制品 多对象流水线：两种以上制品轮换生产 从对象的轮换方式看： 可变流水线：成批轮番地生产固定在流水线上的几个对象。 成组流水线：在同一时间内成组地生产固定在流水线上的若干个对象。 混合流水线：在同一时间内混合生产多个品种的产品而遵守一定的投产顺序。,3、根据

21、流水生产的连续程度划分 连续流水线：制品在一道工序上加工完毕后，立即转到下道工序继续加工，中间没有停放等待时间。 间断流水线：制品在一道工序上加工完毕后，在下道工序开始前，存在停歇等待时间。4、根据流水线实现节奏的方式 强制节拍流水线 自由节拍流水线 粗略节拍流水线 节拍：指流水线上连续（前后）出产两件相同制品的时间间隔。5、根据流水线的机械化程度 手工流水线：一般用于装配 机械化流水线 ：应用最广 自动生产线 ：流水生产的高级形式,（四）组织流水生产的条件 1、产品结构和工艺相对稳定。 2、工艺过程能划分为简单的工序，又能根据工序同期化的要求把某些工序合并和分解，各工序的单件工时不宜相差过大

22、。 3、产品产量要足够大，单位产品的劳动量也较大，以保证流水线各工作地（设备）有足够的负荷。 4、厂房建筑和生产面积容许安装流水线的设备、工装和运输传送装置。 5、原材料、协作件必须是标准化的，并能按时供应。,二、单一对象流水线的组织设计,1、确定流水线出产节拍 R = Fe / N = Fo / N R流水线节拍（分/件） Fe计划期有效工作时间（分） N计划期制品产量（件） Fo计划期制度工作时间（分） 时间有效利用系数（0.9-0.96） Rg=R n Rg节奏（分/批）；n运输批量,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分钟停歇时间，计划不合格率为2，计算该流

23、水线的节拍。,2、确定各工序所需的工作地（设备）数Sei，计算设备负荷系数Ka,流水线要求各工序工作地数大致等于工序时间与出产节拍的比值； 因为Sei只能取整数，所以需对计算比值取整。 计算公式如下：Sei = Si = ti / r 式中：Si流水线第I道工序所需工作地（设备）数量的计算值； ti流水线第I道工序的单件工时定额； 各工序设备负荷系数Ki与流水线总设备负荷系数Ka计算式如下： Ki = Si / Sei ； Ka = Si / Sei Ka是确定流水线连续程度的主要依据，根据Ka值确定按连续还是间断流水线进行组织设计。 当Ka0.75时连续流水线； 当Ka=0.75时间断流水线

24、。,3、工序同期化 就是通过各种可能的技术组织措施，调整或压缩各工序的单件时间定额，使它们等于流水线节拍或与节拍成整数倍关系。 工序同期化一般分为两步，首先是初步同期化。主要是找出影响同期化的关键并解决，使各工序的节拍与流水线节拍之比基本上达到0.851.00的范围内；其次是在流水线的掌握与调整过程中进行，这时主要是发现初步同期化的遗留问题并加以解决，以进一步提高工序同期化的水平。,机械加工工序同期化的措施有： （1）在影响同期化的关键工序上，通过改装机床、增加机床附件，同时加工多个零件等办法，提高生产率。 （2）采用高效专用工艺设备，以减少装夹零件、更换道具、测量尺寸的时间。 （3）改进工作

25、地布置与操作方法，减少辅助作业时间。 （4）改变切削用量，如加大切削速度、走刀量与进刀量，减少走刀次数，以减少加工时间。 （5）提高工人的操作熟练程度和工作效率。,装配工序同期化的措施：（1）工序的分解与合并。（2）合理调配力量。 例如采取相邻工序的工人协作，把熟练的工人调到高负荷工序，配备一名或几名工人沿流水线巡回，去协助高负荷工序的工人完成任务等。（3）采用高效率的工具，改进装配工艺方法，减少装配工时。,4、计算流水线所需作业人数（1） 以手工劳动或使用手工工具为主的流水线上，工人人数P的计算公式如下：P=Sei Wi g Wi第i工序每一工作地同时工作人数； g每日工作班次。 （2） 以

26、设备加工为主的流水线上，计算工人数量时，要考虑后备工人和工人的设备看管定额。计算公式如下：P = （1+b） （Sei g / f） b考虑代替缺勤工人和替换流水线上临时离开的工人的后备工人百分比。 f第i工序每个工人的设备看管定额。,5、流水线的平面布置设计 单列直线布置见下图。,双列直线布置中，设备可布置在传送带两边，传送带既可传送一条在制品，也可传送两条在制品。 见下面a、b两图。,三、装配流水线时间平衡,为什么要进行装配线平衡？ 某装配线有6道工序，其作业顺序和工序作业时间如图所示： 假定节拍为5分钟/件，计算工序负荷率。 工序1：2/5=0.4 工序2：2.8/5=0.56 工序3：

27、3/5=0.6 工序4：3/5=0.6 工序5：1.5/5=0.3 工序6：1/5=0.2 资源浪费；忙闲不均、引起矛盾；浪费人力资源。,合理划分工序,使每一工作地综合工时不超过节拍,不违反工序间的先后顺序,还要使工作地数量尽可能少。（一）装配线平衡概念 一种表述为：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。 另一种表述为：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。,（二）装配线时间平衡的必要性,必要性：1. 提高资源的利用率； 2. 提高生产过程的连续性与节奏性； 3. 减少时间的损失。,（

28、三）装配线平衡方法,以适当的方式将装配线上若干个相邻工序合并成一个大工序（又称工作地），并使这些大工序的作业时间接近或等于装配线的节拍。,（四）步骤：, 确定装配流水线节拍 流水线节拍是指流水线上连续出产两件相同制品的时间间隔，设R为节拍，则, 计算装配线上需要的最少工作地数Smin，设ti为工序i的工作时间。, 组织工作地 按以下条件向工作地分配小工序： .保证各个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 （Te趋近R）。 .应使工作地数目S尽量少。, 计算工作地时间损失系数 ，平滑系数,式中：S优化后的

29、工作地数； Tei优化后第i工作地的作业时间； Temax优化后的工作地的作业时间中最大的时间。,举例1,利用下列资料，完成下列各项：（1）画出作业先后顺序图；（2）假定一天工作8小时，计算一天要达到产量为400个单位的节拍；（3）求出最少需要的工作地数；（4）进行装配线平衡，使时间损失率最小,并求出时间损失系数,（2） 节拍R8060/400=1.2分钟（3）最少工作地数Smin【3.8/1.2】=4（4）进行装配线平衡如图所示，时间损失系数L=,=20.8,举例2,日生产时间：200分钟日生产数量：400单位,1、确定节拍，求最少所需工作地数。,2、从工作地1开始，按顺序给工作地分配作业。

30、,3、在分配前，用以下标准确定哪些作业够资格分配到一工作地。,a 所有先行作业都已被分配,b 该作业时间不超过该工作地的剩余时间,A,B,C,H,G,D,E,F,I,18,11,15,10,5,11,16,17,10,A,B,C,H,G,D,E,F,I,18,11,15,10,5,11,16,17,10,a 所有先行作业都已被分配,b 该作业时间不超过该工作地的剩余时间,A+C,B+H,平衡方案,工作台1：,工作台2：,工作台3：,工作台4：,A+B,C+H,举例3,节拍10分、作业个数11个、作业顺序见图,解：计算最小工作地数：组织工作地。根据装配作业顺序图，用试算法进行工作地重新划分。共划

31、分出6个工作地。计算装配线的时间损失系数和平滑系数。,例4：,启明公司开发出一种款式新颖的三轮童车，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。三轮童车装配线的节拍为20s/件，工序总工作时间为253s。现需要对这条装配线进行组织设计，装配线平衡过程如下。三轮童车装配路线如图1所示。三轮童车装配作业先后顺序如图2所示。,求解过程,计算最小工作地数：,组织工作地。根据装配作业顺序图，用试算法进行工作地重新划分。共划分出15个工作地。计算装配线的时间损失系数和平滑系数。,图3 三轮童车装配线工作地重新布置方案,5.4 非制造业的设施布置一、零售店布置

32、 零售店布置的目的是要使店铺的单位面积的净收益达到最大。零售店布置应尽可能提供给顾客更多的商品。展示率越高，销售和投资汇报率就越高。 一般零售店布置涉及两个重要方面： 一是设计顾客行走路线 包括通道的数量和宽度及布置一些吸引顾客注意力的标记。 二 是商品陈列,二、办公室布置 办公室与生产制造系统相比有许多不同的特点： 第一，对象不同 制造系统加工处理的主要对象是有形的物品，物料搬运是进行设施布置的一个主要因素。 办公室工作处理的对象主要是信息以及组织内外的来访者，信息的传递和交流方便与否，来访者办事是否方便、快捷是考虑得主要因素。 第二，产出速度取决的因素不同 制造系统产出速度大多取决于设备速度。 办公室工作效率的高低取决于人的工作速度。 第三，布置方式选择自由度不同 制造系统一般在基本类型的基础上进行设施布置。 办公室布置同一类工作任务可有不同的布置方式。,办公室布置的主要考虑因素： 1、信息的传递与交流的迅速、方便。 2、人员的劳动生产率。,