工厂布局与车间物流设计

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1、工厂布局与车间物流设计,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 4、 生产现场的物流改善 5、常用的平面布置方法 6、服务业企业的平面布置,工厂布局与车间物流设计,引例：现有布局是否合理？,裁剪,缝纫,包装,空盒,改善后,引导案例,12600多个零件,36700道工序,3.1 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

2、 解决工作地、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

3、用气候等自然条件，减少环境污染。,（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。,3.2 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

4、汽车装配生产线,图4 汽车焊接生产线,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

5、原则（机群式） 把同类型的设备和人员集中布置在一个地方。,图4 工艺原则布置示意图,图5 钻削加工工段,图6 车削加工工段,产品原则布置与工艺原则布置比较：,（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

6、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,3.3 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

7、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,柔性生产布置,原工作方式,不

8、好：操作者被分开，没有机会进行交流,好：操作者可交流，或增减操作人员，经过训练的人几乎可自动平衡不同的生产速度。,柔性装配线,U型生产线或工作单元,原工作方式,柔性装配线,不好：操作者被围起来，没有机会与增加的操作者一起工作以增加产量。,好：操作者可互相帮助，可与增加的操作者一起工作以提高产量。,U型生产线或工作单元,原工作方式,柔性装配线,不好：直线型很难平衡,好：U型生产线的一个特点就是操作者容易进入，这里4个操作者可减为3个。,锻压机,机 1,机 2,机 3,机 4,存储箱,焊接,(a)原布局,油漆,Paddy Hopkirk 汽车配件厂轴承生产线,产品导向的布局,生产线,装配线,锻压机

9、,机 1,机 2,机 3,机 4,存储箱,焊接,(a)原布局,油漆,Paddy Hopkirk 汽车配件厂轴承生产线,产品导向的布局,生产线,装配线,3.4 生产现场物流改善,合理的生产布局能够保证物料顺畅流动，减少无价值的搬运动作，提高现场的管理透明度和生产效率。,无价值的搬运动作有： 搬运 倒退让路 排除路障 堆码、清点、整理、寻找 停顿与返回,（1）有弹性的生产线布置,2,3,4,5,Input,Output,1,6,2,3,4,5,Input,Output,1,6,需求1000件/天时 3人作业,需求600件/天时 2人作业,考虑弹性生产线布置时追求的目标： （1）及时发现浪费 （2）

10、灵活调整生产量 （3）考虑相关部门的浪费,品质方面 优先使用不会产生次品， 或者有异常时能自动停止 的设备，并设置质控环节,产量方面 使用弹性高、 易增减产量的设备， 优先采用单线流动小型设备,成本方面 按照产距时间配置人员， 非定员制生产， 使用最少空间生产,（2）流线生产的布置要点,保证标准作业,避免物流浪费,考虑信息流动,少人化生产,确保全数检查,便于设备维护,确保作业安全,整体布置协调,标准 作业,保证标准作业 避免：制造过多的浪费步行距离的浪费手动作业的浪费, 作业顺序一致化逆时针方向操作进行适当的作业组合明确作业循环时间明确在制品数量,.,物流 顺畅, 一头一尾存货，中间均衡快速流

11、动考虑线与线之间的库存放置、搬运方法和搬运路径前后生产线尽量靠拢,.,避免物流浪费 先进先出，快速流动,物流,物留,顺畅流动 没有停滞,中间停滞 隐藏问题,信息 流畅,考虑信息流动 生产指示明确 便于信息传递, 后补式/前后式生产指示生产实绩显现化便于批量区分警示灯及线体控制,.,少人 化, U形布置方式逆时针摆放设备间无阻隔人与设备分工：人装料、卸料设备加工 启动按钮安装方式适当,.,少人化生产 人多人少都能生产,现场目标及推移管理,质量 保证,确保全数检查 防止不良发生 杜绝不良流出, 作业人员自主检查避免生产与检查相分离设备防错功能良好的照明现场5S,.,便于 维护, 足够的维护空间优先

12、保证常维护点空间不常动部分移开维护,.,便于设备维护 先进先出，快速流动,作业记录管理要点, 严格按时间和频度要求进行质量检查及记录 严格执行质量首检并记录，必要时保留实物 自检和互检均要签名确认 尽可能记录具体数字 上级或质检人员进行互检时要确认作业者的测量技能,例,电流,正常 合格 OK ,一级维护标示,安全 性,确保作业安全 消除：安全隐患违背安全规程的作业, 加工点远离双手可达区域作业时容易步行去除踏台、突出物启动按钮的保护盖、距离、位置防止误启动蒸气、油污、粉屑防护现场照明、换气、温湿度,.,整体 协调, 整体物流动力供应线间仓库间搬运预备扩充空间,.,整体布置协调 整体效率最高,（

13、3）一笔画的工厂布置,工厂整体布置 一笔画,从提高整体效率的目的出发，将前后关联的生产线集中布置。,整体上呈一笔画布置,将长屋型改为大通铺式,采用U字型生产线,由水平布置改为垂直布置,Step1,Step2,Step3,Step4,工厂整体布置 一笔画,Step1 由水平布置改为垂直布置,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,B,C,A,A,A,A,A,B,B,C,C,C,水平布置 （离岛式、鸟笼式“粗流而慢”）,垂直布置 （“细流而快”， 满足多样少量）,Step2 采用U字型生产线,14,13,12,11,10,7,1,2,3,4,8,5,6,9,材料,成品,（1）以U字型，

14、依逆时针方向按工艺流程排列生产。（2）入口和出口由同一作业者负责，能够以产距时间按标准数量进行生产及管理，也便于补充生产。（3）便于作业者相互协作，异常时能停线，及时暴露问题并改善之。（4）步行最短，可单件流动，人员可增可减。,Step3 将长屋型改为大通铺式,大 通 铺 式 布 置,大通铺式 布置,（1）减少各生产线的在制品数量，以减少堆积空间。（2）物料供应采用逐组逐套的方式，避免物料过多造成空间狭小、作业者行动不便。,大通铺式布置能有效利用空间，便于线与线之间相互协作，根据各生产线产距时间调整作业分配和人员安排，达到少人化目的。同时，大通铺式布置容易暴露整体上的问题，促进问题解决，从而提

15、高整体效率。,Step4 整体上呈一笔画布置,一 笔 画 布 置,（1）易被差遣原则,手工化,动力化,机械化,自动化,高速度 高产量 多功能 泛用化,大型化 固定化 高价化,智能化,人使用设备,设备帮助人,人辅助设备,人管理设备,人适应设备,弹性化 灵活化,多样少量 短交货期 低成本,设备配合人,小型化,流动化,有弹性,变换快,设备发展史,附：流线化设备调整原则,小型化,流动化,有弹性,变换快,质量稳定,运转稳定,高速度,高产量,稳定,速度适中,设备随需求增减组合 人员物料顺畅流动,通过局部切换 适应不同加工对象 适应不同加工要求,只需更换模具刀具等 可满足各种不同产品 快速切换节省时间 实现多样少量混流生产,（2）实用原则,买基本功能设备,买专用设备,不买有功能浪费的设备 附加功能可根据实际需要逐步附加,满足适当的需求即可 不买泛用化设备,