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1、第第5 5章章 工艺选择与设施布置工艺选择与设施布置1本章主要内容本章主要内容2introduction31主要问题42工艺类型5工艺类型例单件生产：单件生产：n对于制造业来说单件生产如：订做鞋、订做服装、船舶、特制设对于制造业来说单件生产如：订做鞋、订做服装、船舶、特制设备等。对于服务业来说如备等。对于服务业来说如1对对1服务：诊疗，汽车修理，建筑设计，服务：诊疗，汽车修理，建筑设计，企业咨询，翻译等。企业咨询，翻译等。批量生产批量生产n批量生产如：金属，机器加工，锻造，服装，家具，瓷器等。在批量生产如：金属，机器加工，锻造，服装，家具，瓷器等。在服务业批量指的是提供标准化服务：旅游团，集体
2、体检等。服务业批量指的是提供标准化服务：旅游团，集体体检等。连续生产连续生产n连续型制造业分为连续型制造业分为 加工装配式连续生产（大量生产）如：电视，加工装配式连续生产（大量生产）如：电视，汽车，电工工具等；汽车，电工工具等； 流程式连续生产如：啤酒，肥料，石油，流程式连续生产如：啤酒，肥料，石油，纸张，水泥等。连续型提供服务如咖啡店，快餐店，洗衣店，银纸张，水泥等。连续型提供服务如咖啡店，快餐店，洗衣店，银行窗口服务，定线定期公汽服务，列车运行等。行窗口服务，定线定期公汽服务，列车运行等。世界上最昂贵的鞋：世界上最昂贵的鞋：Berluti鞋厂创立于鞋厂创立于1895 年，一个家族生意的品牌
3、，只有一位年，一个家族生意的品牌，只有一位设计师，不超过设计师，不超过20位的顶尖手工技师，一双位的顶尖手工技师，一双鞋要手工花费鞋要手工花费250 个小时才能完成，一双鞋个小时才能完成，一双鞋的价格在万元（美元）以上。的价格在万元（美元）以上。 Berluti 的宣的宣传口号是，传口号是，“When Shoes have a soul 当鞋当鞋有了灵魂有了灵魂”。6其它项目型项目型n项目型制造如：桥梁，堤坝，高速公路项目型制造如：桥梁，堤坝，高速公路等大规模工程。等大规模工程。n项目型服务如：导弹开发，可行性调查项目型服务如：导弹开发，可行性调查等。等。7产品产品-工艺矩阵用于工艺选择工艺矩
4、阵用于工艺选择8二、二、 设施布置设施布置一、设施布置的基本概念一、设施布置的基本概念（一）设施布置（一）设施布置n设施布置就是确定各个部门、部门内部各工设施布置就是确定各个部门、部门内部各工作地、机器设备等的相对空间位置。作地、机器设备等的相对空间位置。9n重要性10（二）设施布置的目标（二）设施布置的目标n1、使企业内部的物流畅通、使企业内部的物流畅通n2、内部人员和外部顾客出入便利、内部人员和外部顾客出入便利n3、提高工作效率、提高工作效率n4、减低运输成本、减低运输成本111 1、产品原则布置、产品原则布置（1）产品原则布置是一种根据产品制造的）产品原则布置是一种根据产品制造的步骤来安
5、排设备或工作过程的方式；步骤来安排设备或工作过程的方式； （2）适用于标准化极高的产品或者服务）适用于标准化极高的产品或者服务 ；（3）典型实例是生产线或装配线；）典型实例是生产线或装配线； （4）关键问题是生产线的平衡。）关键问题是生产线的平衡。二、设施布置的基本形式二、设施布置的基本形式121 1、产品原则布置、产品原则布置1314n产品布置原则的优点产品布置原则的优点n产量高，单位成本低；产量高，单位成本低；n增强了工人操作的熟练程度，减少了培训成本；增强了工人操作的熟练程度，减少了培训成本；n简化了物料运输；简化了物料运输；n人力和设备得到充分利用。人力和设备得到充分利用。n产品布置的
6、缺点产品布置的缺点n工人缺少发展机会，容易导致厌倦情绪的产生；工人缺少发展机会，容易导致厌倦情绪的产生；n设备和工人对变化的适应能力较差，柔性较差；设备和工人对变化的适应能力较差，柔性较差；n某个工人或者某个环节出现问题，将会影响整个生产系统；某个工人或者某个环节出现问题，将会影响整个生产系统；n系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存，增加了一定的成本系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存，增加了一定的成本 。1513245办公室办公室办公室办公室传送带传送带传送带传送带流水生产的现场布置流水生产的现场布置16BCADE3 3 分分分分办公室办公室办公室办公室6 6 分分分分5 5 分分分分2
7、 2 分分分分4 4 分分分分每每每每6 6 6 6分钟分钟分钟分钟生产生产生产生产1 1 1 1件件件件分分 派派 结结 果果 现现 场场 演演 示示17柔性布置18生产线外生产线外形的选择形的选择曲线形(U形、半圆形或蛇形)布置的优点：人员配置灵活，便于平衡；便于返工；便于搬运；通路顺畅；便于团队协作。Bad:工人被分开，没有机会交换工作要素。Better:工人可交换工作要素；可增减工人；经培训的工人几乎可以自己平衡生产进度。Bad:没有机会同其他工人合作，增加产量。Better:工人可相互帮助，便于第三人插手Bad:直线形难以平衡。Better: 便于协作与帮助。19n（1）工艺原则布置
8、是将相似的设备或功）工艺原则布置是将相似的设备或功能集中放在同一个部门，使其相对位置达能集中放在同一个部门，使其相对位置达到最优的一种布置。到最优的一种布置。 2 2、工艺原则布置、工艺原则布置20n（2 2）最优的布置）最优的布置n将彼此之间物流量较大的部门相邻布置，将彼此之间物流量较大的部门相邻布置，以减少物料的搬运费用。以减少物料的搬运费用。n（3 3）工艺原则布置的关键问题）工艺原则布置的关键问题n如何安排好工作部门之间的相对位置。如何安排好工作部门之间的相对位置。 21银行银行 1995 Corel Corp.机工车间机工车间 1995 Corel Corp.医院医院 1995 Co
9、rel Corp.工艺原则布置举例工艺原则布置举例22电锯和电钻的生产工序图示电锯和电钻的生产工序图示钻孔机钻孔机车床车床研磨机研磨机存储存储电锯零件电锯零件电钻零件电钻零件上漆上漆搬运搬运检查检查装配装配23LLLLLLLLLL车工班LLLLLLLLLLMMMMDDDDDDDDGGGGGGPPAAA发货和收货装配涂漆班车工班磨工班钻工班碾磨班工工 艺艺 布布 置置 示示 意意 图图24n工艺原则布置的优点工艺原则布置的优点n个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较小；个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较小； n上下工序之间的相互依赖性较小；上下工序之间的相互依赖性
10、较小；n设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低。设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低。n工艺原则布置的缺点工艺原则布置的缺点n如果批量加工，在制品库存量会很大；如果批量加工，在制品库存量会很大；n要经常进行工艺路线选择及进度安排；要经常进行工艺路线选择及进度安排；n设备利用率低；设备利用率低；n加工的多样性要求频繁地调整设备，造成工作流的不连续性，加工的多样性要求频繁地调整设备，造成工作流的不连续性，形成间歇加工；形成间歇加工；n物料传输慢，效率低，单位运输成本较高。物料传输慢，效率低，单位运输成本较高。25产品原则布置的齿轮车间产品原则布置的齿轮车间热处理热处理走走 道道车间门
11、车间门车间门车间门锯锯床床车车 床床滚滚 床床 车车 床床磨床磨床包包装装A齿轮齿轮B齿轮齿轮锯锯床床车床车床滚床滚床车床车床磨床磨床包包装装C齿轮生产线齿轮生产线D齿轮生产线齿轮生产线A齿轮齿轮B齿轮齿轮车间门车间门两种布置类型的比较两种布置类型的比较26 锯床组锯床组包装组包装组 车床组车床组滚齿组滚齿组热处理热处理磨床组磨床组12345678走走 道道车车间间门门车间门车间门工艺原则布置的齿轮车间工艺原则布置的齿轮车间两种布置类型的比较两种布置类型的比较27n（1）生产设备需要移到要加工的产品处，）生产设备需要移到要加工的产品处，而不是产品移到设备处。而不是产品移到设备处。 n（2）广泛
12、应用于耕种、消防、筑路、建）广泛应用于耕种、消防、筑路、建筑、钻探石油、医院中的手术室等方面。筑、钻探石油、医院中的手术室等方面。3 3、定位布置、定位布置28定位布置示意图定位布置示意图制造对象制造对象制造对象制造对象制造场所制造场所完成品完成品完成品完成品物料物料物料物料人人人人工具、设备工具、设备工具、设备工具、设备2930 定位布置定位布置建筑建筑31n（1）混合布置是指企业同时存在两种或）混合布置是指企业同时存在两种或两种以上形式的布置。两种以上形式的布置。 n（2）比如：医院的布置）比如：医院的布置n科室按照工艺原则布置科室按照工艺原则布置 n手术室按照定位布置设置手术室按照定位布
13、置设置 4 4、混合布置、混合布置325、单元布置33例：国际机场分为国内航班和国例：国际机场分为国内航班和国际航班；火车站，根据车次目的际航班；火车站，根据车次目的地的不同方向来布置候车厅等地的不同方向来布置候车厅等34比较35缺点缺点缺点缺点：1 1、需要较高的生产控制水平以平、需要较高的生产控制水平以平、需要较高的生产控制水平以平、需要较高的生产控制水平以平衡各单元之间的生产流程衡各单元之间的生产流程衡各单元之间的生产流程衡各单元之间的生产流程2 2、若单元间流程不平衡，需中间、若单元间流程不平衡，需中间、若单元间流程不平衡，需中间、若单元间流程不平衡，需中间储存，增加了物料搬运储存，增
14、加了物料搬运储存，增加了物料搬运储存，增加了物料搬运3 3、班组成员需掌握所有作业技能、班组成员需掌握所有作业技能、班组成员需掌握所有作业技能、班组成员需掌握所有作业技能4 4、减少了使用专用设备的机会、减少了使用专用设备的机会、减少了使用专用设备的机会、减少了使用专用设备的机会5 5、兼有产品原则布置和工艺原则、兼有产品原则布置和工艺原则、兼有产品原则布置和工艺原则、兼有产品原则布置和工艺原则布置的缺点布置的缺点布置的缺点布置的缺点36比较37仓仓储储布布置置其他布置其他布置38零售布置零售布置（1）使单位面积的净收益达到最大。）使单位面积的净收益达到最大。（2）为顾客提供最便捷的、最赏心悦
15、目）为顾客提供最便捷的、最赏心悦目的店铺布局。的店铺布局。39403 3、对产品原则布置进行设计：生、对产品原则布置进行设计：生产线平衡产线平衡一、生产线平衡的基本概述一、生产线平衡的基本概述1 1、生产线平衡、生产线平衡n按照产品生产的工艺顺序布置工作地，使产品连按照产品生产的工艺顺序布置工作地，使产品连续、协调、均衡地在各个工作地加工和装配直到续、协调、均衡地在各个工作地加工和装配直到生产出成品的过程。生产出成品的过程。2 2、生产线平衡的实质、生产线平衡的实质n决定如何将工作分配到工作地的过程决定如何将工作分配到工作地的过程3 3、生产线平衡的目标、生产线平衡的目标n使分配到各个工作地的
16、作业所需要的时间大致相使分配到各个工作地的作业所需要的时间大致相等，从而使生产线上各活动同步进行，实现工人等，从而使生产线上各活动同步进行，实现工人和设备的最大利用。和设备的最大利用。41n4 4、生产线平衡可能遇到的困难、生产线平衡可能遇到的困难n（1 1）设备问题；）设备问题；n（2 2）基本作业的时间差异不能通过分配）基本作业的时间差异不能通过分配作业组而解决；作业组而解决； n（3 3）生产或装配所要求的技术顺序对理）生产或装配所要求的技术顺序对理想的分配有约束力。想的分配有约束力。42二、生产线平衡的方法二、生产线平衡的方法1 1、计算生产线的节拍、计算生产线的节拍（1 1）节拍的概
17、念）节拍的概念n各工作地完成分配给它的作业直到工作地可以往下进行所容各工作地完成分配给它的作业直到工作地可以往下进行所容许的最长时间。用许的最长时间。用CT来表示。即，每一个工作中心完成所分来表示。即，每一个工作中心完成所分配的系列任务配的系列任务(作业作业)所允许的最大时间所允许的最大时间（2 2）可能最小的节拍）可能最小的节拍n等于最长的那个作业时间等于最长的那个作业时间（3 3）可能最大的节拍）可能最大的节拍n等于各作业时间之和等于各作业时间之和n生产线节拍的确定取决于使用几个工作地生产线节拍的确定取决于使用几个工作地可能最小节拍和可能最大节拍的作用可能最小节拍和可能最大节拍的作用1）确
18、定生产线产能范围）确定生产线产能范围 2）帮助调整计划期产能）帮助调整计划期产能43（4 4）产出能力计算）产出能力计算n产出能力产出能力=OT/CT 其中，其中，OT每日运转时间；每日运转时间；CT节拍。节拍。 如果计划期产量已定，而计算出来的节拍没有处如果计划期产量已定，而计算出来的节拍没有处于最大和最小节拍之间，那么就必须对计划期的于最大和最小节拍之间，那么就必须对计划期的产量做出修改。产量做出修改。44（5 5）计算节拍的公式）计算节拍的公式nCT=OT/D n其中：其中： OT每日运转时间；每日运转时间；D计计划期的产量。划期的产量。 45例作业作业时间时间(分分)描描 述述紧前作业
19、紧前作业A2装配框架NoneB1安装开关AC3.25装配电动机NoneD1.2安装电动机A, CE0.5配电扇叶片DF1安装安全护罩EG1接上电线BH1.4测试F, G46生产线平衡举例生产线平衡举例: 画流程图画流程图ACBDEFGH23.2511.20.511.4147作业作业时间时间(分分)描描 述述紧前作业紧前作业A2装配框架NoneB1安装开关AC3.25装配电动机NoneD1.2安装电动机A, CE0.5配电扇叶片DF1安装安全护罩EG1接上电线BH1.4测试F, G48确定节拍确定节拍Question: 假定每天（工作7小时）组装100台. 该布置的节拍是多少（每隔多长时间组装一
20、台）? 49n2 2、计算工作地数的理论最小值、计算工作地数的理论最小值n工作地数的理论最小值工作地数的理论最小值 Nmin=t/CT式中式中 Nmin工作地数的理论最小值；工作地数的理论最小值； t各作业时间之和。各作业时间之和。 50n3 3、作业分配、作业分配n生产线平衡的工具生产线平衡的工具作业顺序图作业顺序图51作业分配的启发式算法作业分配的启发式算法（1 1）作业分配的启发式方法）作业分配的启发式方法n1 1）先分配后续作业最多的作业）先分配后续作业最多的作业n2 2）先分配位置权数最大的作业）先分配位置权数最大的作业52（2）工作站的作业分配原则）工作站的作业分配原则先分配后续作
21、业数最多的作业的原则先分配后续作业数最多的作业的原则1.首先分配后续作业数量最多的作业进入工作站12.在先行作业都已分配完毕的作业中选择后续作业数量最多的作业进入工作站1（在工作站1空闲时间范围内）3.在2规则出现问题时，分配作业时间最长的作业4.其余工作站的选择按2、3规则。5.各工作的作用时间应该尽量接近或等于节拍ACBDEFGH23.2511.2.511.41Station 1Station 2Station 3作业作业后续作业数后续作业数Time (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4ACBDEFGH23.2511.2.511.41C (4.2
22、-3.25)=.95空闲时间 = .95D (4.2-1.2)=3E (3-.5)=2.5F (2.5-1)=1.5H (1.5-1.4)=.1空闲时间 = .1作业作业后续作业数后续作业数Time (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1= .2)空闲时间= .2Station 1Station 2Station 3生产线平衡举例生产线平衡举例: 计算装配线效率与计算装配线效率与平衡损失平衡损失生产线平衡举例生产线平衡举例: 计算装配线效率与平衡损失计算装配线效率与平衡损失练习：产品流
23、水生产线作业工序操作顺序流程图n根据所给出的产品流水生产线作业工序操作顺序流程图和根据所给出的产品流水生产线作业工序操作顺序流程图和各作业工序的操作时间各作业工序的操作时间, 给出该流水生产线的平衡结果。每给出该流水生产线的平衡结果。每天可供作业的时间是天可供作业的时间是480分钟分钟, 要求装配流水线每天的产出要求装配流水线每天的产出率为率为40件产品。件产品。A10B11C5D4E12F3G7H11I358n解解: 首先计算生产节拍和最小工作单元数首先计算生产节拍和最小工作单元数: n生产节拍生产节拍(分钟分钟) = 每日可供作业时间每日可供作业时间/每日产每日产出量出量 = 480/40
24、 = 12分钟分钟/件件n最小工作单元数最小工作单元数(U) = 总操作时间总操作时间/生产节拍生产节拍 = 66/12 = 5.5 或或6n见图见图n该产品流水生产线的效率该产品流水生产线的效率(%) = 66分钟分钟/(6 12分钟分钟) = 66/72 = 91.7%59A10B11C5D4E12F3G7H11I360第四节第四节 对工艺原则布置的设计对工艺原则布置的设计n一、对工艺原则布置设计的主要问题一、对工艺原则布置设计的主要问题n工艺原则布置设计要解决的主要问题是如何工艺原则布置设计要解决的主要问题是如何安排好工作部门的相对位置。安排好工作部门的相对位置。61n二、对工艺原则设计
25、的主要目标二、对工艺原则设计的主要目标n追求运输成本最小或距离最短。追求运输成本最小或距离最短。62n三、对工艺原则布置进行设计的工具三、对工艺原则布置进行设计的工具从从至表至表n是根据各生产单位物料运输数量的大小进行总平面是根据各生产单位物料运输数量的大小进行总平面布置的方法。相互运输量大的单位应尽量靠近布置，布置的方法。相互运输量大的单位应尽量靠近布置，使总的运输量（或总的运输费用）最小。使总的运输量（或总的运输费用）最小。 63举例举例n某企业有某企业有5 5个生产单位，各单位之间的运个生产单位，各单位之间的运输量已知，根据统计绘制物料运量表如输量已知，根据统计绘制物料运量表如下：下：6
26、40102030405总计总计01721414026280345110046280522总计总计1114107从至车间之间运量表（单位：车间之间运量表（单位：10吨）吨）65绘制运量图：05010502030420吨10吨66 各生产单位运输吞吐量按大小顺序排列为：各生产单位运输吞吐量按大小顺序排列为： 03020401050302040105 各单位平面布置之一为：各单位平面布置之一为：030201040567nP94 例5-368n三、对工艺原则布置进行设计的工具三、对工艺原则布置进行设计的工具网格图法网格图法n1 1、通过对一些影响因素进行分析，确定出各部、通过对一些影响因素进行分析，确
27、定出各部门间的关系和接近程度，然后将这一信息汇总在门间的关系和接近程度，然后将这一信息汇总在一个网格中，据此进行部门布置的方法。一个网格中，据此进行部门布置的方法。69n2、用六个英文字母用六个英文字母表示关系密切程度，表示关系密切程度，并找出关系密切程度并找出关系密切程度的原因的原因。 关系密切程度分类及代号关系密切程度分类及代号70n3 3、影响关系密切程度的因素、影响关系密切程度的因素71网格图法举例网格图法举例1 总裁2 佩恩女士3 工程师区4 秘书5 办公室入口6 中心文件柜7 设备间8 影印设备9 储存室OUAIIUOOAIIIOUUOIIEEOAAEAIXUUXOOAU EE字母
28、字母 接近程度接近程度 A 绝对需要接近绝对需要接近 E 临近特别重要临近特别重要 I 临近重要临近重要 O 一般接近一般接近 U 临近不重要临近不重要 X 不能临近不能临近72例例n设有三个产品设有三个产品A、B、C，制造它们涉及到的，制造它们涉及到的8个作业单位，分别是原料、锯床、车床、钻个作业单位，分别是原料、锯床、车床、钻床、铣床、检验、包装和成品，以床、铣床、检验、包装和成品，以18代替。代替。三个产品的工艺线路和每天运量如下表所示三个产品的工艺线路和每天运量如下表所示产品号产品号每天搬运托盘数每天搬运托盘数工艺路线工艺路线A12563546788B14356783C12345678
29、573按工艺线路画出产品运量从至表按工艺线路画出产品运量从至表 To12345678A8C5A8A8A8A8A8A8A8A8B3B3B3AB11B3AB11B3AB11B3AB11AC131.原料原料2.锯床锯床3.车床车床4.钻床钻床5.铣床铣床6.检验检验7.包装包装8.成品成品FromC5C5C5C5ABC16C5ABC16C5ABC16产品号产品号每天搬运托盘数每天搬运托盘数工艺路线工艺路线A12563546788B14356783C12345678574 To123456781.原料原料2.锯床锯床3.车床车床4.钻床钻床5.铣床铣床6.检验检验7.包装包装8.成品成品8From20
30、36443018101228362210181624102230818303826384612208n各作业单位距离见下表，分析物流强度。各作业单位距离见下表，分析物流强度。 （注意因为两向距离一致，故左下角表数据省略。）（注意因为两向距离一致，故左下角表数据省略。）距离从至表距离从至表距离从至表距离从至表75n有了距离从至表和产品运量从至表，以相应格有了距离从至表和产品运量从至表，以相应格子的运量乘以距离便得物流强度，见下表。子的运量乘以距离便得物流强度，见下表。物流强度从至表物流强度从至表 To1234567810806028810480 26418840 1448025241664192
31、48128合计2016合计2123483442321280480272592 560 192 1288AC131041.原料原料2.锯床锯床3.车床车床4.钻床钻床5.铣床铣床6.检验检验7.包装包装8.成品成品From76 从表中按路线将物流强度从大到小列出，见下图。从表中按路线将物流强度从大到小列出，见下图。再将同一作业单位对的物流强度合并，如表中，再将同一作业单位对的物流强度合并，如表中，34的的80和和43的的48合并得合并得3-4为为128，54的的64和和45的的40合并得合并得5-4为为104，并后，重排大，并后，重排大小。小。77划分物流强度等级如下表划分物流强度等级如下表78l物流相关图物流相关图 可以更简洁明了地表示所有作业单位之间的物流相互关系。可以更简洁明了地表示所有作业单位之间的物流相互关系。下图即所示物流相关图，其中下图即所示物流相关图，其中U级关系没标出。级关系没标出。79
