（本科）4第四章设施布置ppt课件.pptx

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1、课程主讲人：（本科）4-第四章-设施布置ppt课件运营管理邱灿华 同济大学经济与管理学院设施布置概要及索引概要及索引成组技术柔性生产线机械加工的工艺设计作业相关图法从至图法设施布置问题设施布置类型设施布置决策工艺专业化布置规划生产线平衡什么是设施布置布置决策 Facility layout 对车间、工作中心和设备进行布局，以确保系统中工作流（顾客和材料）的畅通。布置决策的重要性v无效率的运作（高成本、瓶颈）v物料的合理流动v在制品的数量v员工情绪v环境问题二战时德国坦克生产的错误选择布置的基本类型工艺原则布置（作坊式布置、功能布局）Process Layout (Job shop, workc

2、enter）对象原则布置（装配线、流水线） Product Layout, Assembly line单元式布置（单元制造、成组技术布置） Group Technology (Cellular) Layout, manufacturing cell定位布置（项目式布置）Fixed-Position Layout , Project layout机械加工的工艺设计过程车 间 模 型机 床工夹具工人工 件 模 型工艺规程毛坯零件半成品工 艺 路 线 生 成CAD系统零零件件描描述述人机交互成本核算工时定额材料消耗加工成本特征建模工工艺艺过过程程设设计计 机床选择 刀具选择 夹具选择 工艺路线工 序

3、 设 计1. 工艺原则布置 Process LayoutGearcuttingMillDrillLathesGrindHeattreatAssembly1113332224442221114441113331111 222222233331114441113333333334444433333322222工艺原则布置的特征v 主要优点 系统能满足多样性的工艺要求； 系统受个别设备故障的影响不大； 通用设备、较便宜，维修易、费用低； 可采用个人激励方式；v 主要缺点 在制品（WIP）库存很大； 要经常进行工艺路线选择及进度安排； 设备利用率低； 物料运输慢、效率低，单位运输费用较高； 工作复杂化

4、导致监督跨度减少，监督费用高； 会计、库存控制、采购管理复杂；2. 对象原则布置 Product Layout12345678910InOutWorkers对象原则布置的特征v 主要优点 产量高； 减少了培训费用和时间； 专用设备高额费用因为规模效应而分担，单位成本低； 物料运输费用低； 工人和设备的利用率高； 工艺路线和进度安排固定； 会计、库存控制、采购管理程序化；v 主要缺点 分工过细； 技术低的工人对维持设备和产出质量缺乏兴趣； 对产量、产品、工艺变化的适应能力差； 个别设备的故障、员工缺勤对整个系统的影响很大； 需要预防性维修，要求迅速修理能力； 与个人产量相关联的激励计划是不可行的

5、；3. 成组单元布置 Group Technology (Cellular) Layout-1111-1111 222222222- 2222Assembly 3333333333- 333344444444444444- 4444LatheLatheMillMillMillMillDrillDrillDrillHeat treatHeat treatHeat treatGear cutGear cutGrindGrind成组技术 Group Technology成组技术：以相似性原理为基础,合理地进行产品、工艺设计，技术准备和组织产品生产过程的一种方法。成组技术布置的特征 具有对象专业化形式

6、的优点，又有较高的柔性； 适合多品种、中小批量生产； 加工较快、物料运输量和在制品库存量都较少； 使生产准备时间缩短； 工人组成团队完成任务，改善人际关系； 有利于提高工人的操作技能；4. 定位布置 Fixed-position Layoutv耕种、消防、房屋建设、大型船舶；v注意力重点： 材料和设备的运用时间的控制； 协调活动，管理负担大；Flexible Line LayoutsFlexible Line Layouts8-21Flexible Line LayoutsProblem 直线型生产线直线型生产线很难平衡很难平衡作业相关图法从至表法装配线平衡设施规划决策的输入 设施规划的目标。

7、 估计对系统的需求。 各部门之间物流和操作数量。 各部门需要的空间。 建筑物本身可用空间。 加工设备的能力。工艺原则布置的分析方法作业相关图法代号代号密切程度密切程度A绝对重要绝对重要 Absolutely necessaryE特别重要特别重要 Especially importantI重要重要 ImportantO一般程度一般程度 OrdinaryU不重要不重要 UnimportantX不宜接近不宜接近 Undesirable关系密切程度分类表根据企业各部门之间的活动关系密切程度布置其根据企业各部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置。相互位置。关系密切原因表代号代号 关系密切原因关系密切原

8、因1使用共同的原始记录使用共同的原始记录2共用人员共用人员3共用场地共用场地4人员接触频繁人员接触频繁5文件交换频繁文件交换频繁6工作流程连续工作流程连续7做类似的工作做类似的工作8共用设备共用设备9其它其它例： 一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店共分为六个部门，计划布置在23区域内。已知这六个部门间的作业关系密切程度如下图所示。请做出设施布置的合理方案。 部门1部门2部门3部门4部门5部门6AAAAAAEXXXUIUOO分析步骤v 列出关系密切程度，只考虑A、X；v 根据列表编制主关系簇；v “A”部门尽量加到主关系簇，否则画出分离的关系簇；v 画出“X”关系图；v 根据主关系簇图和

9、可供使用的区域，用实验法安置所有的部门；A：1-2 1-3 2-6 3-5 4-6 5-6X：1-4 3-6 3-426452645311364123546选择典型零件，制定典型零件的工艺路线，确定所用机床设备。制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离。确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本。用实验法确定最满意的布置方案。从-至表法 From-to例：一金属加工车间有六台设备，已知其生产的零件品种及加工路线，并据此给出如表1所示的零件在设备之间的每月移动次数，表2给出了单位距离运输成本。请用这些数据确定该车间的最佳布置方案。 表表 1设设备备间间月月平平均均移移动动次次数数矩矩阵

10、阵锯锯床床磨磨床床冲冲床床钻钻床床车车床床插插床床锯锯床床2174186142180磨磨床床2161906110冲冲床床400114951620钻钻床床16421624168车车床床1267110031550插插床床429583114390 表表 2 单单位位距距离离运运输输成成本本矩矩阵阵锯锯床床磨磨床床冲冲床床钻钻床床车车床床插插床床锯锯床床0.150.150.160.150.16磨磨床床0.180.160.150.150.15冲冲床床0.150.150.150.150.16钻钻床床0.180.150.150.150.16车车床床0.150.170.160.200.15插插床床0.150.

11、150.160.150.15 表 3 单位距离每月运输成本矩阵锯床磨床冲床钻床车床插床锯床32.662.79.86.328.8磨床38.98.328.59.21.5冲床60.017.114.32.43.2钻床2.963.39.36.210.9车床18.912.116.063.07.5插床6.314.313.317.158.5 表 4 单位距离每月总运输成本矩阵锯床磨床冲床钻床车床插床锯床71.5(3)122.7(1)12.725.235.1磨床25.491.7(2)21.315.8冲床23.618.416.5钻床69.2(4)28.0车床66.0(5)插床求解步骤及结果1. 将运输次数矩阵与单

12、位距离运输成本矩阵的相同位置的数据相乘，得到从一台机器到另一台机器的每月运输成本，如表3所示。2. 将对角线对称的成本元素相加得到两台机器间的每月总的运输成本，如表4所示。3. 按总运输成本的大小，可得机器（或部门）之间的紧密相邻程度。最紧密的5项按降序排列为：(1)、(2)、(3)、(4)、(5)，因而应将磨床与钻床、锯床与磨床、钻床与车床、车床与插床相邻布置。锯床冲床插床磨床钻床车床(1)(2)(3)(5)(4)对象专业化原则的规划Station 1Minutes per Unit6Station 27Station 33装配线平衡 Assembly Lines Balancing装配线平

13、衡的目标将（工步）分配到的过程称为装配线平衡；目标：分配到各工作地的作业所需要的时间大致相等；生产线上的闲置时间最少，提高工人和设备的利用率；装配线平衡的困难由于一些作业不相容，这些活动分配到一个作业包中是不可行的；基本的作业时间差异通过作业分组也不能解决；所要求的技术顺序也可能妨碍作业组合；生产线平衡的例子一条电风扇的装配线由下述工步组成:TaskTime (Mins) DescriptionPredecessorsA2Assemble frameNoneB1Mount switchAC3.25Assemble motor housingNoneD1.2Mount motor housing

14、 in frameA, CE0.5Attach bladeDF1Assemble and attach safety grillEG1Attach cordBH1.4TestF, G作业相互关系图Structuring the Precedence DiagramTask PredecessorsANoneABABCNoneCDA, CDTask PredecessorsEDEFEFGBGHE, GH装配顺序图 Precedence DiagramACBDEFGH23.2511.2.511.41Question: 哪一个作业决定最大的产出率？Answer: Task C is the cycl

15、e time of the line and therefore, the maximum rate of production.瓶颈 The BottleneckTaskTime (Mins) DescriptionPredecessorsA2Assemble frameNoneB1Mount switchAC3.25Assemble motor housingNoneD1.2Mount motor housing in frameA, CE0.5Attach bladeDF1Assemble and attach safety grillEG1Attach cordBH1.4TestE,

16、GMax Production = Production time per dayBottleneck time=420 mins3.25 mins / unit=129 units确定节拍 Determine Cycle TimeRequired Cycle Time, C = Production time per periodRequired output per periodC = 420 mins / day100 units / day= 4.2 mins / unitQuestion: 假如希望每天完成100个风扇的装配，节拍应该为多少？Answer: 确定最少工作地数量Ques

17、tion: 理论上最少的工作地数量是多少? Answer: Theoretical Min. Number of Workstations, NN = Sum of task times (T)Cycle time (C)ttN = 11.35 mins / unit4.2 mins / unit= 2.702, or 3t装配线平衡的规则 Rules To Follow for Loading WorkstationsPrimary: 首先安排有许多后续作业的作业。Secondary: 其次安排持续时间很长的作业。ACBDEFGH23.2511.2.511.41Station 1Statio

18、n 2Station 3TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4ACBDEFGH23.2511.2.511.41Station 1Station 2Station 3A (4.2-2=2.2)TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4ACBDEFGH23.2511.2.511.41A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4

19、Station 1Station 2Station 3ACBDEFGH23.2511.2.511.41A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1= .2)Idle= .2TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4Station 1Station 2Station 3ACBDEFGH23.2511.2.511.41C (4.2-3.25)=.95TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2

20、-1=1.2)G (1.2-1= .2)Idle= .2Station 1Station 2Station 3C (4.2-3.25)=.95Idle = .95ACBDEFGH23.2511.2.511.41TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1= .2)Idle= .2Station 1Station 2Station 3C (4.2-3.25)=.95Idle = .95ACBDEFGH23.2511.2.511.41D (4.2-1.2)=3

21、TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1= .2)Idle= .2Station 1Station 2Station 3ACBDEFGH23.2511.2.511.41C (4.2-3.25)=.95Idle = .95D (4.2-1.2)=3E (3-.5)=2.5TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1=

22、 .2)Idle= .2Station 1Station 2Station 3ACBDEFGH23.2511.2.511.41C (4.2-3.25)=.95Idle = .95D (4.2-1.2)=3E (3-.5)=2.5F (2.5-1)=1.5TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1= .2)Idle= .2Station 1Station 2Station 3Which station is the bottleneck? What is

23、the effective cycle time?ACBDEFGH23.2511.2.511.41C (4.2-3.25)=.95Idle = .95D (4.2-1.2)=3E (3-.5)=2.5F (2.5-1)=1.5H (1.5-1.4)=.1Idle = .1TaskFollowersTime (Mins)A62C43.25D31.2B2 1E20.5F11G11H01.4A (4.2-2=2.2)B (2.2-1=1.2)G (1.2-1= .2)Idle= .2Station 1Station 2Station 3装配线的效率Efficiency =Sum of task times (T)Actual number of workstations (Na) x Cycle time (C)Efficiency =11.35 mins / unit(3)(4.2mins / unit)=.901