设备布置

1、鸟笼型布置



一般呈三角形或四角形布局，作业人员 可以操作多台同类设备，每个作用人员 的步行路线也较短，但人员被设备包围。 这种布置不利于物流和人流顺畅，并且 不便调整作业人员操作台数，柔性较差。 如下图所示。
34
鸟笼形布置
钻床 1 2 3 车 2 床 3 车床 三角形布置 四角形布置 车床 1
31
一笔画的整体工厂布置
4 5 6 4 5 6 7 8 9 7 3 2 8 9 1 3 2 1
成品
9
9
8
7 8 7
6 6
原料
1 1 9
2 3 4 5 2 3 4 5
成品
9
8
7 8 7
6 6
原料
1 1
2 3 4 5 2 3 4 5
成品
原料
二、设备不合理布置

为了便于实施流程化生产，在设备布置 时要避免“鸟笼型”、“孤岛型”和 “直线型”这几种不合理的设备布置方 式。




为了使人员及生产弹性化，必须将传统的定员 定量生产线布置方式改变成非定员非定量的布 置方式。 有弹性的生产线布置，可以实现非定员制的弹 性生产。 例如，如下生产线： 当需求量较高时（1000件/天），安排3人作业， 当需求量较低时（ 600件/天），安排2人作业。 如下图所示。
7
有弹性的生产线布置
47
3、设备柔性化




设备的柔性化是指当被加工对象或加工数量变 化时，设备不用更换，仍可满足加工要求。 产品有一定的寿命周期，品种规格也很多，因 此，使设备满足不同产品的加工需求就成为设 备设计的关键。 当产品变化时，只要改变设备的附属机构就可 以满足要求。 另外，在产能上要保留适当的余地以应对数量 的增减。
U型线的特征


⑴能够按需求量变化增减作业人员，但 要求员工多能工化。 当产量增加时，作业人员增加； 当产量减少时，作业人员减少。 作业人员要能操作多种工序（多种设备、 多能工化）。
13
举例



生产线的布置每日产能为500~3000台，人 员配置为1~6人，当订单增加时，流水线 节拍加快，增加人员； 当订单减少时，节拍减慢，作业人员减少。 下表和下图描述了这种现象。
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孤岛型布置
出口 F 3
出口
H G
2
1 3 B C D 入口
E
5
入口 1 A 2
4
37
3、直线型布置



把不同类型的设备按工序依次排列成直 线型。 在这种情况下，作业人员在设备与设备 之间走动距离远（返回距离长）。 如下图所示。
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直线形布置
*** 车床 步行 钻床 步行 铣床 ***
步行
43
小型设备的稳定性




稳定性主要包括两个要点： 一是指质量的稳定，生产出的每一个成品的质 量应基本相同； 二是指运转的稳定，也就是故障少，尤其是要 消除一些造成瞬间停机的小毛病。 一般而言，速度快、产能高的设备，都不容易 达到这两点。 因此，要达到此两点就必须使设备的速度不要 过快、产能不要太高。
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U形生产线产量与人员配置表
作业 安排 客户 需求/件 产品 每日可用 总周期/s 时间/s 生产 节拍/s 操作人员 配置/人
A
B C
500
1000 1500
60
60 60
30000
30000 30000
60
30 20
1 2 3
15
需求量为500件时
成品 9 9Hale Waihona Puke Baidu8 7
8 2
2
7 3
3
6
6
1
步行
步行
三、设备合理设计


在大批量生产方式下，机器设备的设计 多是采用高速度、高产量、多功能的所 谓大型专用设备。 这种以设备为本的设计理念，经常使得 作业人员必须迁就设备，必须适应设备 的要求。
40
三、设备合理设计


在精益生产中，为了满足品种少批量、交 货期短、市场多变的生产要求，实施流程 化生产，生产线按产品原则进行布置。 设备的设计和选用也应适应流程化生产的 要求，而采用小型化、柔性好、容易搬动 的设备，使设备配合人的需要。
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2、设备流动化


在生产现场会发现有许多设备由各种各 样的螺栓固定在一个地点上，有的甚至 用混凝土固定在地面上，尤其是一些大 型的设备更是如此。 其根本原因是仍受传统观念的束缚，认 为设备越大、效率越高，而未考虑到大 型设备不容易挪动的不便。
45
设备流动化



生产设备如果无办法移动的话，也就没 有弹性可言，自然就失去了改进布置的 可能性以及应对市场变化的能力。 因此，设备的流动化重点就是要做到小 型化。 小型设备便于移动，生产线上的小型设 备也能随着市场需求量的变动而随时增 减、组合变动。
21
3、一笔画的整体工厂布置


一笔画的布置也即实现工厂整体流程化。 工厂流程像一笔画下去一样，连续不断。 对一个工厂来说，生产线一般不会只有一 条，并且具有前后流程上的关联，所以整 体工厂生产线该如何布置也不容忽视。 工厂的布置要考虑整体流程化，即朝向一 笔画的方向努力，不要将个别的生产线布 置在个别的房间里。
22
一笔画的整体工厂布置




工厂布置的基本做法是打破各个隔离的生 产线的界限，进行集中布置。 具体步骤如下： ⑴将机群式布置改为流程式布置； ⑵采用U形生产线； ⑶将长屋形变成大通铺形； ⑷整体上呈一笔画布置。
23
⑴将机群式布置改为流程式布置


将原来依据不同工艺形成的“离岛式”或“鸟 笼式”的水平布置生产线，改为以不同产品的 加工顺序所需要的机器设备的垂直布置。 同时，尽可能设立更多的生产线，每一条生产 线的产量虽然较少，但是每一个产品在每一条 生产线上都能很快地加工完，使得流程时间缩 短，此即“细流而快”的原理，也更能满足多 样少量、交货期短的市场需求。
5
1、弹性生产形态


所谓弹性，主要是指人员配置的弹性化以 及生产的品种及数量的弹性化。 合适的设备布置是实现流程化生产的基础。 设备布置要实现物流、人流和信息流顺畅， 减少作业人员走动距离，方便一人多工序 操作，同时要适应产量变化，以便人员作 业再分配，实现弹性作业人员制、实现少 人化。
6
弹性生产布置
原料 1
4
4
5 5
16
需求量为1000件时
成品 9 9 8 7
8 2
2
7 3
3
6
6
1
原料 1
4
4
5 5
需求量为1500件时
成品 9 9 8 8 7 7 6 6
1
原料 1
2
2
3
3
4
4
5
5
U型线的特征



⑵在U形线中，入口（第一道工序）与出 口（最后一道工序）由同一个操作员来 操作，便于控制生产线节奏，控制生产 的标准数量。 进料与出货都有一名员工操作，便于质 量检验与控制。 ⑶便于相互协作，易于提高整条生产线 的效率。
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“细流而快”与“粗流而慢”



与“细流而快”相反， “粗流而慢”就 不符合精益生产的原则。 如果生产线少的话，每一条线的量就多了， 流速就慢下来，就是“粗流而慢”了。 这种情况就无法满足市场的需求，同时也 容易隐藏问题。
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⑵采用U形生产线


流程式的布置只是强调将设备依据制程 加工顺序布置，其方式有许多种，一般 都以一字排开的方式布置，这些布置缺 乏对U形生产线布置的认识。 为了实现弹性生产，应尽量采用U形生产 线。
46
设备流动化



有些工厂的水、电、气等线路通过预埋在地下 管线引到地面某一位置，也造成设备的安装位 置受到限制，无法任意变动。 要消除这种限制，首先要摈弃中央式的设施， 而改用能随设备一起移动的个别分离式的设施。 此外，设备管线的接头也要像家庭中的电器一 样，只要将插头拔下即可搬到别的地方，又可 插上电源后立即使用。
4 车 床
2、孤岛型布置




操作人员可以操作多台不同类设备，即一人多工序操 作。 这种布置以多能工的存在为前提，产品也能够在各设 备之间顺畅、连续地流转，每个作业人员的步行时间 也较短。 但是单元与单元之间会被相互隔离，当产量变化时不 便调整作业员操作台数，作业人员进行作业再分配也 比较困难，作业员之间也不便相互帮助，很难做到少 人化、柔性较差。 这种布置同样不利于物流和人流顺畅。 如下图所示。
1 1
2 3 4 5 2 3 4 5
大通铺式生产线


为了将生产线“大通铺化”，将必须减 少各个生产线的在制品数量，减少堆积 的空间，这样才能在一个有限的空间内 容纳更多的生产线。 物料的供应方式也要改成一组或一套的 方式，采用逐组逐套的供料方式，以避 免由于物料过多供应造成空间狭小、作 业人员行动不便的不良后果。
9
2、U型生产线布置


U型布置就是依逆时针方向按照加工顺序 来排列生产线，使得生产流程的出口和 入口尽可能靠近，因类似英文字母U，所 以称之为U型生产线。 它有凹形、圆形、M型等变化形式。 U生产线是有弹性生产线布置。
10
典型U型线
成品 14
13
12
11
10
9
8
7 6
材料
1
2
3
4
5
11
U 型 线 特 征
4 5 6 O 3 4 3 5 6 O
2
1 I
2
1 I
出口 入口 需求量高人员多
出口 入口 需求量低人员少
三不原则




要做到生产弹性化，应注意布置的“三不” 原则： ⑴多数设备不永久固定布置，即设备要便于 移动，适应需求变化的调整； ⑵设备不依附其它设施布置，即避免设备一 定要依附其它设备才能运转； ⑶设备不单独隔离布置，如果设备、生产线 单独隔离，就不能与整个生产流程衔接，影 响生产的流畅性。
19
U型线的特征


⑷步行距离最短，每位作业员操作的多 工序形成圆形，每一道工序与最后一道 工序相邻。 ⑸U形线按照逆时针布置，以方便作业员 在生产线内移动部件时使用右手做各项 活动。
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U型线的变化



在实际生产中，可根据生产场地、设备 以及资源的可利用情况，将生产线设计 成C形、L形、S形、M形、V形等结构。 需要注意的是：为了使U形布置能够有效 实施，前提条件是员工的多能工化。 为此，对员工的作业训练以及标准化作 业是非常重要的。
26
⑶将长屋形变成大通铺形


为了有效利用空间，及时发现问题，便 于互相合作，必须将长屋形生产线（即 单独隔离生产线）改为大通铺式生产线 （生产线集中布置）。 下图为大通铺式生产线。
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大通铺式生产线
成品
9
9
8
7 8 7
6 6
原料
1 1
2 3 4 5 2 3 4 5
成品
9
9
8
7 8 7
6 6
原料
3
按产品原则布置


按“产品原则”布置，即设备按产品加 工工艺顺序进行布置，这是适合精益生 产的布置方式。 可以一人一机操作，当作业人员有较多 等待时，可以考虑一人多机操作，即操 作相近的不同工序的设备，这称为“一 人多工序”操作。
4
精益生产的基本出发点


精益生产的基本出发点，是针对多样少 量的市场需求，并以最低的成本及时生 产来满足客户的需求。 精益生产特别强调，在生产的基本观念 上必须摈弃传统的固定观念，要以有弹 性的生产形态来适应市场上的变化。
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大通铺式生产线


把几条加工不同零部件的U形生产线合并 成一条生产线，称为组合U型生产线。 这样不仅能依据各个生产线的产距时间 作适当的作业分配，又可将各个生产线 需要的零头人员数，再整合成一个人员 的作业量，而达到少人化的目的。
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⑷整体上呈一笔画布置



在形成大通铺化之后，就可以朝整体流 程化努力。 整个工厂内仅有1人有零头数作业，各个 不同产距时间的生产线将连成一体，形 成一个总体的U形生产线，整个工厂将形 成一笔画的布置。 如下图所示。
第三节
设备布置和设计
1
一、设备合理布置


设备的布置一般有两种方式： ⑴、按机群式布置； ⑵、按产品原则布置。
2
按机群式布置


按机群式布置是最简单的设备布置，适合 于传统的批量生产。 一个作业员操作一种类型的设备，作业员 容易熟悉作业，可以一人一机操作，当作 业人员有较多等待时，可以考虑一人多机 操作，即一人操作两台以上的相同设备， 这称为“一人多机台”操作。
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设备设计或选用原则

1、设备小型化； 2、设备流动化； 3、设备柔性化； 4、设备作业切换快； 5、设备自动化； 6、设备入口与出口一致； 7、设备的操作界面有利于人体操作； 8、设备无附加价值动作或行程尽量减少。
1、设备小型化



小型设备具有如下特点：可以节省空间；设备 之间距离靠近，可以减少作业人员走动的距离， 也会减少在制品摆放的空间。 小型化设备增强了设备的可移动性，当流程变 化或试验新的产品时，把它们移动到另外的地 方更容易。 设备小型化，价钱也就更便宜，这样可以进一 步扩大生产线，同时由于小型设备的稳定性高， 可以减少维修的等待时间。