机械制造装备设计之6——物流系统设计-哈工大(威海)黄博

“ 规格严格、功夫到家”
机械制造装备设计
哈尔滨工业大学（威海）机器人研究所
山东省现代数字化医疗装备高校重点实验室
黄
博
本课程主要讲述内容
机械制造装备及制造业动态
机械制造装备设计方法
金属切削机床设计 典型部件设计 工业机器人设计 机床夹具设计
物流系统设计
机械加工生产线总体设计
企业生产物流——厂房布置
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。
企业生产物流——生产过程组织
空间组织
工艺化方法
按照不同的工艺性质建立专业化生产单位，在工艺专业化的生产单位 内，集中着同种类型的生产设备和同工种的生产工人，每一个生产单 位只完成同种工艺方法的加工或同种功能。 如：铸造厂、锻造厂、热处理厂。 又如：将多种零件的类似加工工艺集中在一个区域；
企业生产物流——生产过程组织
空间组织 时间组织 综合组织
• 工艺化 • 对象化 • 混合化 • 顺序移动 • 平行移动 • 混合移动 • 流水线
企业生产物流——生产过程组织
空间组织目标——获得最大的效益 • 最短的路线 • 最大的灵活性 • 最有效的面积利用 • 最良好的工作环境 • 最合理的发展余地 空间组织的要求 • 符合加工过程的要求 • 靠近布置原则（密切联系的、同类性质的），尽可能紧凑。 • 发展原则（适应生产变化的需要） • 有利于安全与健康 • 充分利用外部环境的便利条件
企业生产物流——厂房布置
作业单位物流相关表 作业单位的非物流相关表 作业单位位置相关图
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 作业单位名称 原材料库
E 4
油料库
E 4
E 4 I 3 U U X 5 U A 1 U O 2 U A 1 U U U U E 1 U U I 1 U I 1 U E 1 U U U U A 1 X 5 O 4 O 4 U E 3 I 8 U O 4 U U E 4 I 3 I 2 U I 4 O 2 X 5 U U X 5 O 2 E 1 X 5 U U X 5 U I 2 E 6 U O 2 U I 4 U I 2 I 2 U U U U U I 2 X 5 U U U E 1 U U X 5 I 2 I 3 E 3 U U I 1 U U U U I 2
（主）生产计划——针对特定产品的中短期计划（3-12个月）
规划的变量： 改变能力； 改变需求； 具体策略： 稳定策略 跟踪策略 混合策略
企业生产物流——生产过程组织
主生产计划（Master Production Schedule ）
承上启下
保持与综合计划的一致性；驱动MRP计划及其他计划 为客户提供可靠的订单交货期或订单承诺 评估计划变更的影响
混合移动方式（平行顺序移动）
两者结合,扬长避短，保持每道工序连续进行
企业生产物流——生产过程组织
生产过程组织的要求
连续性——
不出现或少出现不必要的中断、停顿或等待的现象。
平行性——
各工序在时间上实行平行交叉作业。零件平行；工序平行。
比例性——
生产过程各阶段、各工序之间在生产能力上要保持一定的比例性。具 体体现在工人人数、设备数量、生产速率、开工班次上。
企业生产物流——生产过程组织
物料需求计划（MRP Material Requirement Planning)
MRP只是一个生产计划与控制系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ； 与企业管理有着密切联系的财务、销售和经营规划等脱节；
MRPII（企业内部的人、财、物）
围绕企业的基本经营目标，以计划为核心，对企业各种制造资源 进行统一的计划和控制，全面集成销售、制造和财务管理功能， 使企业的物流、信息流、资金流流动畅通的动态反馈系统。
物流系统的意义
物流（Logistic）
据德国统计：
生产周期中，工件有85%的时间处于等待状态； 5%的时间用于运输和检测； 10%的时间用于加工和调整。
单纯改进加工过程，最多再缩短生产周期的3%——5%。
总经营费用中：
20%——50%是物料搬运费用；合理物流可减至10%——30%。
企业生产物流——厂房布置
基本原始资料
产品（Product） 产量（Quality） 工艺过程（Route） 辅助部门（Service） 时间安排（time)
物流分析
工艺过程图 从至图
作业单位相互关系
Absolutely Necessary) Especially Important Important Ordinary Unimportant X(不能接近）
凡是超出生产所绝对必要的最少的设备、材料、零件和工作时间的部 分都是浪费。 看板管理系统是JIT生产现场控制技术的核心，利用看板技术控制生 产和物流，可达到准时生产的目的。
企业生产物流——生产过程组织
MRP与JIT对比
理念不同——MRP承认现状，不期望改变现有管理，将库存视为资 产，平衡能力与需求；JIT改变现状，消除浪费。 执行侧重不同——MRP关注计划，解决的是复杂情况下的计划与规 划问题；JIT注重执行，解决的是执行过程的简化与柔性问题。 生产和控制方式不同：MRP是推式系统，适用于离散制造；JIT是 拉式系统，适用于重复制造。
对象化
把加工对象的全部或大部分工艺过程集中在一个生产单位中，组成以 产品或零件、部件、零件组为对象的专业化生产单位。 如：齿轮厂、曲轴厂、电机厂等。 又如：某一个区域内包含多种加工方法的机床，仅为特定对象服务。
混合法
其实有些类似于成组法的方法，将多个对象的相同工艺集中处理，尽 量集中二者的优点。
物料采购量大，供应商多 原材料、在制品占用大， 无产成品占用 物流在加工场地的方向不 特点 确定、加工变化极大 物料需求与具体产品存在 一一对应的相关需求
按照项目的生命周期对每 保证连续供应物料 在保证及时供料，零件、 生产物 阶段所需的物料在质量、 部件的加工质量的基础上， 流管理 和确保每一生产环 费用及时间进度等方面进 准确控制零部件的生产进 的重点 节的正常运行 行严格的计划和控制 度，缩短生命周期
项目型生产物流（飞机） 在固定式生产中，当物料 进入生产场地后，几乎处 含义 于停止的“凝固”状态 连续型生产物流 离散型生产物流
在流程式生产中， 在加工装配式生产中，产 物料均匀、连续地 品生产的投入要素由许多 流动，不能中断 可分离的零部件构成，各 零部的加工过程彼此独立 生产出的产品和使 制成的零件通过部件装配 用的设备、工艺流 和总装配最后成为产品 程固定且标准化 生产工艺离散 工序之间几乎没有 各环节之间要求有一定的 在制品储存 在制品储备
均衡性——
按计划有节奏、均衡的进行。时间间隔内生产相等或递增数量的产品。
准时性——
在需要的时间生产出需要种类、需要数量的产品。
适应性——
指能由生产一种产品迅速转移到生产另一种产品的应变能力。
企业生产物流——生产过程组织
经营计划——针对全部产品线的长期计划；
综合计划——针对规格产品的中期计划（6-18个月）
• 连续型——物流连续均匀地流动、改变，如造纸等。 • 离散型——物料离散地间断地按一定工艺顺序运动。 工艺特征 • 项目型——物料进入生产场地后，几乎处于停止“凝固”状态
• 备货式——按已有标准或产品系列进行生产、补充和维持库存
产品需求 • 订单式——按用户订单进行生产。如：船舶、锅炉等
企业生产物流——工艺特点对比
整体综合原则(将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(应使在制品在生产过程中流动顺畅，消除无谓停滞) 空间利用原则(生产区或储存区力求充分有效利用空间。 ) 柔性原则(考虑各种因素可能带来的变更，以便于扩展和调整) 安全原则（如铁岭市清河特殊钢-钢包事件）
企业生产物流——厂房布置
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。
设施布置原则
丰田公司提出“彻底排除生产过程中的浪费”
过量生产的浪费； 等待的浪费； 搬运的浪费； 加工本身的浪费； 库存的浪费 动作的浪费 加工废品的浪费
企业内部物流系统——生产物流
生产物流（Production Logistics）
指企业生产过程中发生的涉及原材料、在制品、半成品、产成品 等所进行的物流活动。
一般分为生产控制（计划、制造）； 物流管理（分销、采购、库存管理）； 财务管理（帐务、成本、资金）三大子系统。
ERP(Enterprise Resourse Planning)
扩展了管理范围，把客户需求和企业内部的制造活动以及供应商 的制造资源整合在一起，对供应链上的所有环节进行有效管理。