IE工厂布置分析及规划(149页)

场（厂址） 选择
设施设计
布置设计 物料搬运系统设计
建筑设计 公用工程设计 信息系统设计
引导案例
1，以前自己做过的金山新厂的规划案例。 2，东风裕隆汽车的规划案例
工厂布局设计
机
Fra Baidu bibliotek
械与运载工程学院
引导案例
36700道工 序
367元
12600多 个零件
12.6公里
引导案例
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。
装配线平衡（工序同期化） 流水线的节拍确定以后，要根据节拍来调节工艺过程，使各道 工序的时间与流水线的节拍基本相等或成整数倍比例关系。
装配线平衡步骤 确定装配线节拍（生产周期） 计算装配线上需要的最少工作站的数目 组织工作站（作业分配）
（2）生产周期的确定
➢确定工作周期时间C C=H/Q
式中：H—每天（计划期内）有效生产时间； Q—每天在H时间内要求的产量；
7．修正因素
8．实际条件限制
方案X X
方案Y
方案Z Z
9．评价
9
选出的最佳布置方案
工厂布局的基本原始资料 ►产品和产量 P、Q ►工艺过程 R ►辅助服务部门 S ►时间安排 T
5.5 物流分析技术
作业
1 2 3 4 56 7 8 9
作业时间（s） 50 25 20 30 25 25 12 14 20
紧前工序
－12
2
3.4 5
6 6 7.8
说明
吊运 装入 放入前 放入 安装 安装 拧紧螺 拧紧螺 安装 箱体定位 齿轮 浮动膜片 后膜片 后盖 前盖 栓螺母 栓螺母 连接盘
表 某部件装配顺序
解 1) 画出其先后次序图和先后次序矩阵表。 依照装配程序表的要求可以画出先后次序图。图中圆圈为作业， 箭头为操作顺序。
3 20
0 0 +1 +1 +1 +1 +1 116
4 30
0 0 +1 +1 +1 +1 +1 126
5 25
0 +1 +1 +1 +1 96
6 25
0 +1 +1 +1 71
7 12 8 14 9 20
0 0 +1 32 0 0 +1 34
0 20
图14 位置权值矩阵
3）确定周期时间与最少工作站数
单位产 品成本
维护性
设备投 资规模
产品原则布置 短 低 低 低 高 高 低 难 大
工艺原则布置 长 高 成组原则布置 短 低 固定式布置 中 中
高 高 中.低 高 高 易 小 中.高 中.高 中.高 高 低 中 中 混合 高 中 中 高 － －
产品原则布置
产
品
数
成组原则布置
量
工艺原则布置
产品种类P
周期时间C： C=H/Q=480*60/369=78 秒 用下式计算满足周期时何要求的最少工作站数： K= t/C=(50＋25＋20 ＋30＋25＋25＋12＋14＋20)/78 =2.83≈3 故最少需3个工作站。
4）分配各工作站的作业，进行装配线平衡
按位置权值递减的次 工作站 单元 紧前
序，在满足先后次序 K
➢按萨尔凡森提出“在规定的装配线速度下，使总的空闲时 间最少，或使做一额定工作量的操作人数最少以使平衡延迟 最少”的原则进行装配线平衡调整。
为什么生产线平衡？
5分/件
2
3
2.8
2.5
4.5
1
2
3
4
5
➢浪费时间资源； ➢忙闲不均，引起矛盾；生产线平衡 ➢浪费人力资源。
➢节省时间； ➢提高效率； ➢降低成本。
图4 工艺原则布置示意图
图5 钻削加工工段
图5 车削加工工段
优点
①机器利用率高 ②设备和人员的柔性程度高， 更改产品品种和数量方便 ③设备投资相对较少 ④操作人员作业多样化
缺点
①物流量大 ②生产计划与控制较复杂 ③搬运距离长，有回流，生产 周期长 ④库存量相对较大 ⑤员工技能要求高
（3）固定式布置原则（项目布置） 主要是工程项目和大型产品生产采用的一种布置形式。 它的加工对象位置，生产工人和设备都随加工产品所在的 某一位置而转移。如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机 器厂等。
工序同期化的措施有：
提高设备的生产效率。可以通过改装设备、改变设备型号同 时加工几个制件来提高生产效率； 改进工艺装备。采用快速安装卡具、模具，减少装夹零件的 辅助时间； 改进工作地布置与操作方法，减少辅助作业时间；提高工人 的工作熟练程度和效率； 详细地进行工序的合并与分解。
例题2
现拟在传送带上组装某部件。该部件每天需组装369台，每天 的生产时间480min。装配顺序及装配时间如下表。根据周期 时间和作业顺序限制，求工作站数最少情况下的平衡流动及装 配线效率。
5.2 生产设施布局形式
可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类，再来细分 布置形式。 生产设施的三种基本的布置形式：
固定式布置 产品原则布置 工艺原则布置 成组原则
服务设施的三种基本的布置形式：
零售店布置 办公室布置 仓库布置
1.工厂布局的形式 （1）产品原则布置（流水线布置） 当产品品种少批量大时，应当按照产品的加工工艺过程顺 序来配置设备，形成流水生产线或装配线。
（2）设施布置设计的总原则
➢整体综合原则(设计时应将设施布置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(设施布置应使在制品在生产过程中流动顺畅 ，消除无谓停滞，力求生产流程连续化)
➢空间利用原则(生产区域或储存区域的空间安排，都应力 求充分有效地利用空间。 )
5.1 工厂布局设计概述
1.工厂布局的内容和原则
（1）工厂布局的内容 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。
i 单元
位置 单元时 工作站 平衡延迟 权值 间Ti 时间∑Ti 78-∑Ti
限制的条件下，指派 1 1 － 221 50
50 28
尽可能多的单元至一 工作站，直至接近该
1
21
171 25
75 3
站的周期时间。
2 4 2 126 30
30 48
2 3 2 116 20
50 28
2 5 3.4 96 25
2 系统布置设计（SLP）模式 ▪准备原始资料 ▪物流分析与作业单位相互关系分析 ▪绘制作业单位位置相关图 ▪作业单位占地面积计算 ▪绘制作业单位面积相关图 ▪修正 ▪方案评价与择优
原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位
1.物流分析
2．作业单位相互关系
3.相互关系图解
4．所需面积
5．可用面积
6.面积相关图解
图6 固定式布置
固定式布置缺点：
场地空间有限； 不同的工作时期，物料和人员需求不一样，这给生产组 织和管理带来较大困难； 物料需求量是动态的。
（4）成组布置原则（混合布置）
➢成组技术就是识别和利用产品零部件的相似性，将零件 分类。一系列相似工艺要求的零件组成零件族。针对一个 零件族的设备要求所形成的一系列机器，称作机器组（制 造单元）。
鸿雁电器照明工程部 杨俊
培训主要内容
1、工厂布局设计概述：内容，原则，方法 2、工厂布局形式，工厂流动模式 3、产品原则布置设计：流水线形式，流水线平衡 4、 系统布置设计（SLP）模式概述 5、流程分析技术：作业单位相互关系图 6、SLP求解 7、服务设施布置：办公室布置和零售店布置
设施规划 与设计
➢柔性原则(应考虑各种因素变化可能带来的布置变更，以 便于以后的扩展和调整)
➢安全原则
（3）工厂总体布置设计的要求 满足生产要求，工艺流程合理； 适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直； 合理用地； 充分注意防火、防爆、防损与防噪； 利用气候等自然条件，减少环境污染。
（4）车间布置设计的要求 确定设备布置的形式； 满足工艺流程要求； 实行定置管理、确保工作环境整洁、安全； 选择适当的建筑形式。
例题1 某流水线计划日产量为150件，采用两班制，每班规定有21分 钟停歇时间，计划不合格品率为2％，计算该流水线的节拍。
（3）工作站数目的确定
➢确定最少工作站（工作地点）数目K， K= t /C
式中： K—最少工作站数； t —完成作业所需时间总量。
组织工作站需满足的条件： ➢保证各工序之间的先后顺序。 ➢每个工作站的作业时间不能大于节拍。 ➢每个工作站的作业时间应尽量相等和接近节拍。 ➢应使工作站的数目最少。
图1 产品原则布置示意图
图2 汽车后桥加工生产线
图3 汽车装配生产线
图4 汽车焊接生产线
产品原则布置的基础 标准化及作业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作 业，由专门的人力及加工设备来完成。
产品原则布置的优点 ➢产品产出率高，单位产品成本低； ➢每一产品都按工艺流程布置设备，因此加工件经过的路程 最直接、最短，无用的停滞时间也最少； ➢ 由于操作人员效率高且所需培训少； ➢生产管理和采购、库存控制等工作也相对简单。
➢成组原则布置可以认为是产品原则布置的缩影，是将工 艺原则布置系统转化为接近产品原则布置系统。
图7 板材加工FMS
成组原则布置的特点
➢加工时间较短、物流效率较高； ➢在制品较低、准备时间较短； ➢具有工艺原则布置的柔性。
表 不同布置类型的特征
布置形式
生产 时间
在制品
技术 水平
产品 柔性
机器 工人 利用率 利用率
产品原则布置的缺点
➢要求较多的设备，而设备的利用率相对较低； ➢ 对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差； ➢ 线上工作重复单调乏味，缺乏提升机会，可能会导致工 人的心理问题或职业伤害； ➢为了避免停产，设备备用件的库存可能比较大。
（2）工艺布置原则（机群式） 把同类型的设备和人员集中布置在一个地方。
（2）流水线的布置模式 ➢单列直线形流水线 ➢双列直线形流水线
图10 流水线单列和双列直线布置示意图
图11 单列直线流水线布置
图12 双列直线流水线布置
2.流水线生产平衡
（1）生产线平衡的定义
➢生产线的平衡：要根据产品设定工作站数目，再将各工作 单元分配到工作站，并使各工作站分配的工作量大致平衡， 而每个操作工人在工作站上完成指定工作单元的工作，同时 要使得生产线所需得工作地和用工人数最少的方案。
图8 产品变化、产量和布置关系图
2.工厂流动模式
工厂流动模式：工厂（车间）内部物料和人员流动的方向， 反映工厂（车间）的出口和入口的布置以及工厂面积。
a)直线形
b) L 形
c) U 形
d)环形
e) S 形
f) S 形
图9 基本流动模式
5.3 产品原则布置设计
流水线的设计包括： ➢技术设计是指工艺路线、工艺规程的制订、专用设备的设计、 设备改装设计、专用工具设计、运输传送装置的设计以及信
号装置的设计等。
➢组织设计是指流水线的节拍和生产速度的确定、设备需要量 和负荷的计算、工序同期化设计、工人配备、生产对象运输 传送方式的设计、流水线平面设计、流水线工作制度、服务
组织和标准计划图表的制订等等。
1. 流水线的平面布置设计
（1）流水线平面布置设计原则：
➢有利于工人操作方便； ➢在制品运动路线最短； ➢有利于流水线之间的自然衔接； ➢ 有利于生产面积的充分利用。
75 3
3 6 5 71 25
25 53
3 8 6 34 14
39 39
3 7 6 32 12
51 27
3 9 7.8 20 20
71 7
装配线效率= 完成作业所需时间总和/（实际工作站总数*时间周期）
5.4 系统布置设计
1.工厂布局设计的方法 （1）摆样法 （2）数学模型法 （3）系统布置设计（SLP）
图12 装配前后次序图
先后次序矩阵表。
延后-1
无先后关系0
领先+1
图13 先后次序矩阵图
2）完成位置权值矩阵 作业的位置权数等于该作业及其后续作业（ +1 ）的时间总和。
Ti 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PWa
1 50 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 221
2 25
0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 171
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。