第四章 设施布置与规划(一)

问题：有一作业时间为40s，大于节拍36s，对该作业 应如何处理呢？
作业分解
最长的作业时间通常决定了生产线上节拍的最小可能值。 最长作业时间就是节拍的下限，除非有可能将作业分解到 两个或更多的工作地内。
作业分解
有许多种方法可以使时间为40秒的作业适合36秒的节拍。 可能的办法有：
1) 作业分解
45
11 9 50 15 12 12
安装后轴支架，拧紧四个螺母
插入后轴 拧紧后轴支架螺栓 安装前轴，用手拧紧四个螺母 拧紧前轴螺栓 安装1#后车轮，拧紧轮轴盖 安装2#后车轮，拧紧轮轴盖
－
A B D C C
8
9 10 11
H
I J K
12
12 8 9
安装1#前车轮，拧紧轮轴盖
安装2#前车轮，拧紧轮轴盖 安装前轴上的车把手，拧紧螺栓和螺钉 上紧全部螺栓和螺钉
装配线平衡
例题：
J型玩具马车要在一个传送带上组装，每天需要生产 500辆，每天的生产时间为7小时，下表中列出了玩具马车 的组装步骤及其时间。请根据节拍和作业次序的限制，求 使工作站数量最少的平衡方式。
装配线平衡
序号 作业 时间/s 描述 提前的作业
1
2 3 4 5 6 7
A
B C D E F G
据统计：优良的平面布置可以使物料搬运费用至少减少
10％～30％。因此，在美国，工厂平面布置被认为是加速 生产率提高的决定因素之一。
设施布置的内容
工厂布置包括两方面的内容：
（1）工厂总体布置 工厂总体布置要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、露天作业场 地等各种作业单位和运输线路、管线、绿化及美化设施的 相互位置，同时要解决物料的流向和流程、厂内外运输的 联系及运输方式。
缺点
1、设备发生故障时将引起整个生产线中 断； 2、产品设计变化将引起布置的重大调整； 3、生产线速度取决于最慢的机器； 4、相对投资较大，因为生产线上有的机 器负荷不满； 5、在生产线重复作业，易使工人感觉单 调乏味，产生厌倦； 6、维修和保养费用高。
装配线
装配线是一种特殊的产品原则布置形式。 一般来说，“装配线”一词指的是由一些物料搬运设备连 接起来的连续生产线。 通常假定装配线的节拍一定，并且所有工作站的加工时间 基本相等。 不同类型的装配线有很大的差异，主要体现在物料搬运设 备（皮带或传送器、天车）、生产线平面布置类型（U型、 直线型等）、节拍控制形式（机动、人动）、装配品种 （单一产品、多种产品）、工作站特性（工人可以坐、站、 跟着装配线移动）、装配线的长度等方面。
是否可以通过作业分解的方法，使一个作业分解到 两个工作站？
作业分解
2) 作业共享 作业能不能在相邻工作站多少进行一点共享，这样紧 邻的工作站就能完成该工作站的部分作业？ 注：作业共享与作业分解不同，对于作业共享 而言，邻近的工作站只是提供协助，而不是独立完成作 业的某一部分。 3) 设立平行工作站 将作业分配给两个平行操作的工作站。
产品原则布置示意图
车床 钻床 磨床 车床
仓
压机
折弯机
钻床
装
仓
库
铣床
钻床
配
钻床
库
车床
车床
产品原则布置
产品原则布置方案举例
直线形两面布置
U形两面布置
圆圈形布置
产品原则布置
产品原则布置的优缺点
产品原则布置 优点
1、由于布置符合工艺过程，物流顺畅； 2、由于上下工序衔接，存放量少； 3、生产周期短； 4、物料搬运工作量少； 5、可做到作业专业化，对工人的技能要 求不高，易于培训； 6、生产计划简单，易于控制； 7、可使用专用设备和机械化、自动化搬 运方法。
设施布置的内容
（2）车间布置。 车间布置要解决各生产工部、工段、服务辅助部门、存 储设施等作业单位及工作地、设备、通道、管线之间的相 互位置，同时也要解决物料搬运的流程及方式。
设施布置的目标
符合工艺过程的需要
尽量使生产对象流动顺畅，避免工序间的往返或交错 流动，使设备投资最少，生产时间最短。
R 生产路线－工艺过程 怎样进行生产 时间－时间安排 T 产品何时生产 数量－产量 Q 每项产品制造多少 为 什 么
第二节 设施布置的基本形式
工艺原则布置
工艺原则布置（Process Layout）
又称为机群式布置或功能布置，是一种将相似设备或 功能放在一起的方式（比如将所有的车床放在一处，将所 有冲压机床放在另一处），被加工的零件，根据预先设定 好的流程顺序，从一个地方转移到另一个地方，每项操作 都由适宜的机器来完成。 医院是采用工艺原则布置的典型，每个科室只能完成特定 的医疗服务，如内科、脑科、妇产科等。 机械制造业，车床加工车间、铣床加工车间等。
产品原则布置
产品布置原则（Product Layout）
也称装配线布置，是一种根据产品制造步骤来安排设 备或工作过程的方式。其设备、人员按加工或装配的工艺 过程顺序布置，形成一定的生产线。 实际上，每种产品的加工路径都是直线型的，鞋、化工设 备和汽车清洗剂的生产都是按产品原则布置的。
产品原则布置
1）产品（或材料服务，Product） 2）数量（或产量，Quantity） 3）生产路线（或工艺过程，Route） 4）辅助服务部门（Supporting Service） 5）时间（或时间安排，Time）
设施布置的基本要素
解决设施布置问题的钥匙：PQRST
P
产品－材料 生产什么
辅助服务部门 S 用什么支持生产
柔性生产线布置
柔性生产线布置方案三
不好：直线型很难平衡。
好：U形生产线的一个特点就是操作者容易进 入，这里5个操作者可以减为4个。
装配线平衡的步骤
3）用下面的公式求出满足节拍要求的最少工作站理论值 （结果要用不小于原值的最小整数来表示）：
完成一次作业所需要的 时间总量(T ) Nt 节拍（C） 195 ＝3.87取整为4 50.4
装配线平衡的步骤
4）选择作业分配规则。 一般说来，首先安排有许多后续作业或者持续时间很 长的作业，因为他们会限制装配线平衡的实现。我们此处 采用如下规则： ①后序作业时间最长规则安排作业； ②后序作业时间相等情况下，后续作业数量多的工序 优先。
装配线的平衡
装配线平衡问题是一个与设施规划相联系的问题。 当为了平衡装配线而去调整工作站的多少和工人 数量时，就出现了设施规划问题。 装配线平衡问题就是将所有基本工作单元分派到 各工作站，以使每个工作站在节拍内都处于繁忙 状态，完成最多的操作量，从而使各工作站的未 工作时间（闲置时间）最少。
E
E F，G，H，I J
合计（∑）
195
装配线平衡的步骤
1）用一个流程图表示作业先后关系。流程图由圆圈和箭 头组成。圆圈代表单个作业，箭头表示作业操作顺序。
F A O H D E B C G
J
K
I
装配线平衡的步骤
2）求出生产节拍（C）:
每天的生产时间 C 每天的计划产量 60 （s / min） 60(min/h) （ 7 h） ＝ 500(辆) ＝50.（ 4 s / 辆）
作业分解
4) 聘用操作技巧高的工人
因为该作业的时间超过节拍11％，聘用操作更快的工 人也许能满足36秒的要求。
5) 加班
以每40秒生产一件的速度进行生产，1天能生产出675 件，比750件的需求量少75件。生产75件需要加班50分 钟（75×40/60）。
6) 重新设计
对产品进行重新设计并使作业时间稍微减少是有可能 的。
G
4# H I J 5# K
12
12 12 8 9
38.4
26.4 14.4 6.4* 41.4*
H，I，J
I，J J 无 无
装配线平衡的步骤
6）计算效率 用下面公式评价装配线平衡后的效率：
完成作业所需的时间总 量（T） 效率＝ 实际工作站数目（ N a） 节拍（C） 195 ＝77％ 5 50.4
柔性生产线布置
柔性生产线布置方案一
物料流
物料流
不好：操作者被分开， 没有机会进行交流作业。
好：操作者可交换，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。
柔性生产线布置
柔性生产线布置方案二
物料
不好：操作者被围起来， 没有机会与其他作业者 一起工作以增加产量。
好：操作者可互相帮助，可以与 其他人一起工作以提高产量。
1、机器利用率高，可减少设备数量； 2、可采用通用设备； 3、设备和人员的柔性程度高，更改产 品品种和数量方便； 4、设备投资相对较少； 5、操作人员作业多样化，提高人的兴 趣和职业满足感。
缺点
1、由于流程较长，搬运路线不确定， 搬运费高； 2、生产计划与控制较复杂； 3、生产周期长； 4、库存量相对较大； 5、由于操作人员从事多种作业，需要 较高的技术等级。
装配线平衡的步骤
5）向第一个工作站分配作业，一次一项，逐项增加，直至 作业完成所需时间等于节拍，或者由于时间或操作次序的 限制其他作业不能再增加为止。然后向工作站2分配作业， 然后工作站3，工作站4。
装配线平衡的步骤
序号 1 2 3 作业 A B C 后序时间 106 61 50 后作业数 6 5 4 名次 1 4 5
4
5 6 7
D
E F G
106
91 29 29
5
4 2 2
2
3 6 6
8
9 10 11
H
I J K
29
29 17 9
2
2 1 0
6
6 7 8
装配线平衡的步骤
各工作站的安排：
工作站 1# 2# 作业 A D E 3# B C F 作业时间 45 50 15 11 9 12 剩余时间 5.4* 0.4* 35.4 24.4 15.4 3.4* 紧后作业 无 无 I，H，B C，H，I H，I，F，G 无
适应组织结构的合理化和管理的方便
使有密切关系或性质相近的作业单位布置在一个区域 内或靠近布置，甚至合并在同一个建筑物内。
为职工提供方便、安全、舒适的作业环境
使之合乎生理、心理的要求，为提高生产效率和保证 职工身心健康创造条件。
设施布置的基本要素
理查德· 缪瑟（Richard Muther）的观点：有5项基 本要素影响布置设计：
最有效地利用空间
要使场地利用达到适当的建筑占地系数，使建筑物内 部设备占有空间和单位制品的占有空间较小。
物料搬运费用最少
要便于物料的输入和产品、废料的输出，物料运输路 线短捷，尽量避免运输的往返和交叉。
设施布置的目标
保持生产与安排的柔性
使之适应产品需求的变化、工艺和设备的更新及扩大 生产能力的需要。
装配线平衡的步骤
7）评价平衡方案 效率77％意味着装配线不平衡或闲置时间达23％。从 表中可看到，有57秒的闲置时间，最轻松的是工作站5。 能不能有一个更好的方案呢？可以用作业时间最长规 则安排作业：4个工作站，空余时间6.6秒，效率为96.73 ％。
习题一
将本例题按作业时间最长规则重新平衡装配线。
第四章 设施布置与规划
第一节 设施布置的基本知识
设施布置的概念
设施布置：
设施布置设计，是根据企业的经营目标和生产纲领 （product program），在已经确定的空间场所内，按照 从材料的接收、零件和产品制造，到成品的包装、发运的 全过程，将人员、设备、物料所需要的空间做最适当的分 配和最有效的组合，以便获得最大的生产经济效益。
工艺原则布置
工艺原则布置示意图 车床 车床 钻床 焊接 焊接
仓
车床
车床
钻床
油漆
焊接
仓
铣床
库 铣床
铣床
铣床
磨床
磨床
装配
库 装配
工艺原则布置
工艺原则布置举例
车床组
L
L L L
铣床组
L
L L L
磨床组
其它
A
镗床组
数控车床组
M M M
M M
D D D
工艺原则布置
工艺原则布置的优缺点
工艺原则布置 优点
A
B C D
50
40 20 45
A C
E
F G H
20
25 10 35
C
D E B、F、G
作业分解
考虑下面的例子：
假设一装配线的作业时间分别为（以秒计）：40，30， 15，25，20，18，15。装配线每天运行7.5小时，每天的 产量为750台。
60 60 7.5 生产节拍 C＝ ＝36 （s） 750
习题二
下列作业必须按给定时间和次序在装配线完成（1理论值；（3）分别使用最长作业时间原 则以最少的工作站数量来平衡装配线，每天生产400单位 产品。（4）求装配线平衡后的效率。
作业 作业时间 （s） 紧前作业 作业 作业时间 （s） 紧前作业