工艺选择与设施布置6

5、单元布置 1）单元制造
单元制造是指将机器分组，每组称为一个单元这样一种布置类 型。组的划分是由一系列相似零件所需要的工艺决定的。 单元制造布置类似于产品原则布置。
单元制造布置的优点：1）加工较快；2 单元制造布置的优点：1）加工较快；2）物料运输量 和在制品库存量都较少；3 和在制品库存量都较少；3）生产准备时间缩短 2）成组技术 （1）概念：按照产品或零件在某种特征上的相似性 把它们分组归类，然后在不同的设备群上进行加 工的一种方法。 所谓“某种特征的相似性” 所谓“某种特征的相似性”，是指形状的相似 性，加工工艺或加工路线的相似性。 （2）好处：减少作业更换时间，减少中间在制品库 存，使物流量减少，缩短生产周期，易于实现自 动化。
第6章 工艺选择与设施布置
1、工艺选择 2、设施布置 3、对产品原则布置进行设计：生产线平衡 对产品原则布置进行设计： 4、对工艺原则布置的设计
一、工艺选择
1、工艺定义 工艺是指一个组织将输入品转化为输出品的过程中 的任何一个环节，经过这些环节的转化之后的价 值比原始输入品的价值要高。 工艺的最终输出物可以是产品，也可以是服务。
3）重复性 重复性加工生产的产品允许一定的变化，非常相似， 但不完全相同。 优点：单位成本低，产量高，有效率 缺点：柔性低，停工成本很高 4）连续性 连续性加工通常应用于高度一致的产品或服务生产 中。 优点：效率极高；产量极高 缺点：高刚性，缺少变化，改变成本高，停工成本 极高
3、工艺选择的决策
二、设施布置
1、设施布置的概念 设施布置是指在对厂房、车间、设备、办公楼、仓 库、公用设施等物质实体进行合理的位置安排， 确保系统中工作流的畅通以便以最经济的方式满 足生产服务能力和质量的要求。 设施布置的重要性： 1、它们需要投入大量资金和精力 2、它们具有长期性，这使得问题改起来不太容易 3、它们对生产运作的费用和效率有很大影响
工艺流程
任务或操作 决策点
存储区域
流程 顾客订单 下达
根据存货生产
原料 烹饪 混合 成品
交付
根据订单生产
原料 烘烤 在制品
顾客订单 下达
混合
交付
一、工艺选择
2、工艺类型 1）工艺专门化：定制的产品和服务 优点：能处理差异很大的工作 缺点：效率低，单位成本高，计划和进度安排复杂 2）批量生产：半标准化的产品和服务 优点：富于柔性 缺点：单位成本较高
2）仓库和储备布置 重点考虑的因素：订货次数和物品间的相关性。 例：有一个家电用品仓库，共有14个货区，分别存 例：有一个家电用品仓库，共有14个货区，分别存 储7种家电。仓库有一个出入口，进出仓库的货 物都要经过该口，如下图。假定仓库每种物品每 周的存取次数如下表，应该如何布置货区，使总 搬运量最小。
6）当所有的作业分配完毕后，用下面公式评价生产 线平衡后的效率： 效率=T/（ 效率=T/（Na×CT） CT） 式中：Na为实际工作地数目。 式中：Na为实际工作地数目。 7）若结果不尽人意，则采用另一个规则重新对生产 线进行平衡。 例：J 例：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420分钟。表1 生产500辆。每天的生产时间为420分钟。表1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。
1）产品—过程矩阵 产品—
工艺类型 低产量 低标准化 柔性 产品结构 多品种 品种较少 高产量 单件成本 小批量 产量大 高标准化 高
工艺专门化 建筑软件 批量生产 重复性生产 连续性生产 重型机械 食品加工 玩具装配 电视机 啤酒业 制糖业
低
2）工艺选择的主要影响因素 （1）市场因素 （2）资金因素 （3）劳动力因素 （4）管理技能 （5）原材料供应状况和价格 （6）技术风险
缺点： 缺点： 由于流程较长， 1、由于流程较长，搬运路 线不确定， 线不确定，运费高 生产计划与控制较复杂， 2、生产计划与控制较复杂， 要求员工素质的提高 3、库存量相对较大
3、定位布置 在定位布置中，加工对象保持不动，工人、材料和设 备按需要四处移动。
4、混合布置 现实中往往是以上几种基本布置的混合。
缺点： 缺点： 1、设备发生故障时引起整个生产 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 生产线有的机器负荷不满， 4、生产线有的机器负荷不满，造 成相对投资较大 生产线重复作业， 5、生产线重复作业，工人易产生 厌倦 6、维修和保养费用高
U型布置
生产线更紧凑，通常长度为直生产线的一半；有利于增进 生产线更紧凑，通常长度为直生产线的一半； 工人之间的交流和协同工作；工作分派的弹性更大； 工人之间的交流和协同工作；工作分派的弹性更大；
例：一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店 分成6个部门，计划布置在一个2 分成6个部门，计划布置在一个2×3的区域内。 已知这6 已知这6个部门间的作业关系密切程度，如上 述活动相关图。请做出合理分布。 解：第一步，列出关系密切程度：
第二步，从A 第二步，从A列中出现最多的部门开始，画出主 联系簇。
入口
1
出口
2
3 4
7 6 5
出口 入口
7 1 2 3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
6
工人的行走路线
5
4
2、工艺原则布置 适合多品种小批量生产。是一种将相似设备或有相 似功能的设备放在一起的方式。
车床组 L L 铣床组 M M M M G G L L Z Z 磨床组 G G 钻床组 Z Z 其他
滚齿机 焊接 焊接
工艺原则示意图
工艺原则布置优缺点： 工艺原则布置优缺点： 优点： 优点： 1、系统能满足多样化的工 艺要求 2、系统受个别设备出故障 的影响不大 设备柔性程度较高， 3、设备柔性程度较高，维 修较易， 修较易，费用较低 操作人员作业多样化， 3、操作人员作业多样化， 有利于提高工作兴趣和 职业满足感
所需工作时间。
4）选择作业分配规则。第一规则：首先分配后续作 ）选择作业分配规则。第一规则： 业最多的作业。如果有两个作业的后续作业相同， 则采用第二规则；第二规则： 则采用第二规则；第二规则：当第一规则分配结 果不满意时，可优先分配加工时间最长的作业。 若两个作业加工时间再相同，可以任选一个进行 安排。 5）按选定的规则，从工作地开始，按顺序给工作地 分配作业。作业分配按作业流程图由左向右进行。 先对第一个工作地分配作业，一次一项，逐项增 加，直到作业完成所需时间等于节拍，或者由于 时间或操作次序限制其他作业不能再行增加为止。 重复该过程向第二、三个工作地分配作业，直到 所有作业分配完毕。
表1 位置间的距离 至 从 A B C A 20 40 位置 B 20 30
C 40 30 -
例：将5个部门分配到如下分布的位置。其中部门6 例：将5个部门分配到如下分布的位置。其中部门6 必须在位置A 必须在位置A。要求先分配相互间工作流量最大 的部门。
从 1 2 3 4 5 6 至 1 35 37 41 14 32 部门间每天的行程次数 3 4 2 25 23 90 8 5 2 1 12 1 16 0 9 13 2 38 5 11 10 0 4 2 6 18 16 7 0 3 -
2、平行工作地法 主要用来解决影响产品在生产线上流动的瓶颈作业 问题。
四、对工艺原则布置的设计
工艺原则布置设计的主要问题是如何安排好工作部 门的相对位置。 对工艺原则设计中最常见的目标是追求运输费用最 小或距离最短。 1、从至表法是一种常用的工艺原则布置方法。 从至表法是一种常用的工艺原则布置方法。 例：将表2中的三个部门分配到表1中的三个位置A 例：将表2中的三个部门分配到表1中的三个位置A、 B、C，要求标准是运输费用最低。采用如下启发 式方法：先把相互间工作流量最大的两个部门分 配至相互最近的两个位置。
2 6
4
5
第三步，选取A 第三步，选取A列中的剩余部门，尽量加到主联 系簇上。 4 6 3 5
2 1
第四步，画出X 第四步，画出X关系联系图
1 4 3 6
第五步，根据联系簇图和可供使用的区域，用试 验法安置所有部门
1 3
2 5
6 4
解：①若各种物品所需货区面积相同，则只需要把搬 运次数最多的物品货区布置在靠近出入口之处。 ②若各种物品所需货区面积不同，就需要计算物品搬 运次数与货区数量之比，取该比值最大者靠近出入 口。 该例中，比值大小顺序为：3 该例中，比值大小顺序为：3、1、5、6、4、2、7
三、对产品原则布置进行设计：生 产线平衡法
两部门 1-2 1-4 1-3 2-6 1-6 2-5 1-5 3-6
工作流量 125 64 62 54 50 26 25 20
两部门 2-4 4-5 2-3 5-6 3-4 4-6 3-5
工作流量 17 13 10 5 2 2 0
2、活动相关图法 通过对一些影响因素进行分析，确定出各部门间的 关系和接近程度，然后将这一信息汇集到活动相关 图中，据此进行部门布置。
1、生产线平衡法 生产线平衡法就是将所有作业分配到各个工作地，使得 各个工作地的作业所需要的时间大致相等，生产线上 闲置的时间最少，以提高工人和设备的利用率。 生产线平衡法的设计步骤： 1）画出作业流程图。流程图由圆圈和箭头组成，圆圈 代表某个作业，箭头表示作业顺序。
2）求出生产节拍。节拍是指流水线上连续生产两件 相同产品的时间间隔。 CT=OT/D 式中：CT为节拍；OT为计划期内有效工作时间；D 式中：CT为节拍；OT为计划期内有效工作时间；D为 计划期内计划产量 例：某生产线计划日产量为150件，采用两班制生产， 例：某生产线计划日产量为150件，采用两班制生产， 每班规定工作8小时，有21分钟停歇时间，计划 每班规定工作8小时，有21分钟停歇时间，计划 不合格率为2%，则该流水线节拍为多少？ 不合格率为2%，则该流水线节拍为多少？ 3）用下面的公式求出满足节拍要求的最少工作地理 论值。 N=T/CT 式中：N为最少理论工作地；T= 式中：N为最少理论工作地；T=∑ti，ti为工序i 为工序i
（3）图示
6、其他的服务布置 1）零售业服务部置 零售服务业布置的目的是要使店铺每平方米的净收 益达到最大化。 服务型企业要达到一种好的布置方式，应对以下三 个方面进行考虑：1）环境条件；2 个方面进行考虑：1）环境条件；2）空间布置及 其功能（设计出顾客行走路径以及将商品分组摆 放）；3 放）；3）标示和装饰品的布置
2、设施布置的类型 1）产品原则布置 产品原则布置最适合重复性加工，适合少品种大批 量生产，以机器设备、人员及物料按产品的加工 或装配的工艺过程顺序布置，形成一定的生产线
钳工 车床 滚齿 钻孔 车床 打压 钻孔 磨床
仓库
剪板机 车床
装配
仓库
产品原则示意图
产品原则布置优缺点： 产品原则布置优缺点： 优点： 优点： 由于布置符合工艺过程， 1、由于布置符合工艺过程，物流 畅通 由于上下工序衔接， 2、由于上下工序衔接，存放量少 3、物料搬运工作量少 可做到作业专业化， 4、可做到作业专业化，对工人技 能要求不高， 能要求不高，易于培训 生产计划简单， 5、生产计划简单，易于控制 可使用专用设备和机械化、 6、可使用专用设备和机械化、自 动化搬运方法
表1 J型玩具马车的装配步骤及其时间 作业 A B C D E F G H I J K 合计 时间/秒 45 11 9 50 15 12 12 12 12 8 9 195 描述 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1#后车轮 拧紧轮轴盖 安装2#后车轮，拧紧轮轴盖 安装1#前车轮，拧紧轮轴盖 安装2#前车轮，拧紧轮轴盖 安装前轴上车把手，拧紧螺栓和螺钉 上紧全部螺栓和螺钉 紧前作业 — A B — D C C E E F、G、H、I J