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1、第二章三设施规划与设计第1页，本讲稿共42页Product（产品或服务）v指规划设计的对象所生产的商品、原材料、加工的零件和成品或提供服务的项目。这些资料由生产纲领（工厂的和车间的）和产品由生产纲领（工厂的和车间的）和产品设计提供，设计提供，包括项目、种类、型号、零件号、材料等。产品这一要素影响着设施的组成及设施的组成及其相互关系、设备的类型其相互关系、设备的类型、物料搬运的方式等因素。第2页，本讲稿共42页Quantity（数量或产量）v指所生产、供应或使用的商品量或服务的工生产、供应或使用的商品量或服务的工作量作量。其资料也由生产纲领和产品设计提供，用件数、重量、体积或销售的件数、重量、体
2、积或销售的价值表示。数量这一要素影响着设施规模、设备数量、运设施规模、设备数量、运输量、输量、建筑物面积等因素。第3页，本讲稿共42页Route（生产线路或工艺过程）v这一要素是工艺过程设计工艺过程设计的成果，可用设备表、工艺路线卡、工艺过程图等表示。（工艺流程是指零件在生产过程中在整个工厂中移动路径，可以描述生产过程中各工序之间的关系,也可描述全厂各部门间的工艺过程)v它影响着各作业单位之间的关系各作业单位之间的关系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等因素。第4页，本讲稿共42页工具箱装配程序图 流程图例符号 工艺过程图工艺过程图工艺过程图工艺过程图第5页，本讲稿共42页Supporting
3、 service（辅助部门）v指公用、辅助、服务部门，包括工具、维修、动力、收货、发运、铁路专用线、办公室、卫生站、更衣室、食堂、厕所等，由有关专业设计人员提供。这些部门是生产的支持系这些部门是生产的支持系统，在某种意义上加强了生产能力统，在某种意义上加强了生产能力。有时，辅助服务部门的总面积大于生产部门所占的面积，所以必须给予足够重视。第6页，本讲稿共42页Time（时间安排）v指在什么时候、用多长时间生产出产品，包括各工序的操作时间、更换的次数工序的操作时间、更换的次数。在工艺过程设计中，根据时间因素可以求出设备的数量、需要的面积和人员，平衡各工序。这些都影响着仓储、收货、发运，以及辅助部
4、门的配合等因素。第7页，本讲稿共42页v系统布置分析的基本要素G做好设施布置设计，要考虑众多因素。按照理查德缪瑟的观点，影响布置设计最基本的要素是：PTQRSProducts，系统中物料的种类，包括在制品、原材料和产成品 Quantity，数量，指物料在单位时间流动的量，也指物料的总量 Routing，路线，包括工艺路线、生产流程、各工件的加工路线以及形成的物流路线 Service，公用设施、辅助部门及与周围环境有关的非物流部门，如维修部门、搬运设备、信息传递的设备部门等 Timing，时间安排和时间性因素 第8页，本讲稿共42页产品材料生产什么？P生产路线工艺过程怎样进行生产？R数量产量每项
5、产品要制造多少？Q时间时间安排产品何时生产？T辅助服务部门用什么来支持生产？S为 什 么图2-4 解决布置问题的钥匙(P、Q、R、S、T)这五个要素是建立有效的布置方案的关键，因此被形象地称为解决布置问题的钥匙。第9页，本讲稿共42页 工艺布置Process layoutv在很多设备安排中，最佳布置通常意味着妥善安置那些相互有大量运输量的部门，使总的物流运输管理费用最小。例如，应在熟练机工的近旁留工具箱的位置，目的是使他们在操作机器时所花辅助时间最少。下面用一个例子来说明。第10页，本讲稿共42页v对工艺布置的一般方法和提出某些独特的问题，可用下面图解的例子说明。假设我们需要安排一个玩具工厂的
6、八个部门，(包括l一收发部；2一塑v模和冲压车间；3一金屑铸造成形车间；4一缝纫；5一小型玩具装配线；6一大型玩v具装配线；7一喷漆车间；8一机械装配车间)，要使各部门间物料搬运费用最少。为了简化，假定所有部门有相同的面积，譬如说40米40米。建筑物宽80米，长160米。v所有物料是用标准尺寸柳条所有物料是用标准尺寸柳条箱来运输，用铲车将柳条箱箱来运输，用铲车将柳条箱逐个装上卡车（构成一个逐个装上卡车（构成一个“装载量装载量”）v邻近部门之间运输费用是搬邻近部门之间运输费用是搬动一个装载量为动一个装载量为1 1元，每隔元，每隔一个部门增加一个部门增加1 1元，对角线元，对角线之间允许移动，并认
7、为是相之间允许移动，并认为是相邻的。邻的。13572468第11页，本讲稿共42页步骤2 决定布置费用12345678部门1 发运与收货175500604006075?部门2 塑料铸造与冲压0100150180240270部门3 金属成形1788125198360部门4 塑料熔合部门205050部门5 小型玩具装配0180187部门6 大型玩具装配374103部门7 机械装配7部门8 喷漆小计：3474元13572468第12页，本讲稿共42页步骤3 研究部门布置的变化，从而减少搬运费用v我们将部门1与部门6的距离缩短一些。部门1部门3部门5部门7部门2部门6部门4部门8第13页，本讲稿共42
8、页12345678部门1 发运与收货175500602006075部门2 塑料铸造与冲压020015090240270部门3 金属成形1788125198360部门4 塑料熔合部门205025部门5 小型玩具装配0180187部门6 大型玩具装配748206部门7 机械装配7部门8 喷漆小计：3736元13572648第14页，本讲稿共42页理论上讲，对于8个部门就有8！（40320）个布置，其中至少存在一个最优布置。部门5部门8部门6部门4部门3部门7部门2部门1部门3部门7部门2部门1部门5部门8部门6部门4第15页，本讲稿共42页12345678部门1 发运与收货175150090200
9、4050部门2 塑料铸造与冲压0100150908090部门3 金属成形518825099180部门4 塑料熔合部门605050部门5 小型玩具装配0180187部门6 大型玩具装配374103部门7 机械装配7部门8 喷漆理论最佳解 小计：2849元第16页，本讲稿共42页假设我们在只考虑物料搬运费用的基础上得到一个理论最佳布置方案但是我们发现但是我们发现，发运与收货部门1是接近工厂的中心区；不合理，塑料熔合部门2紧接油漆部门8，这不安全；小型玩具装配5与大型玩具装配6是位于工厂的两端，这将增加装配工的行走时间，他们可能在同一天的不同时刻需在两个部门工作。?第17页，本讲稿共42页根据上述实
10、际情况，经综合分析、调整，我们得到一个合理可行的布置方案部门1部门6部门7部门3部门4部门2部门5部门8第18页，本讲稿共42页12345678部门1 发运与收货1751500602004075部门2 塑料铸造与冲压0100759080180部门3 金属成形518825099180部门4 塑料熔合部门405075部门5 小型玩具装配0180187部门6 大型玩具装配374206部门7 机械装配7部门8 喷漆实际解 小计：2967元第19页，本讲稿共42页基本假设也可能有问题：v部门的规模不一定相等。（面积或形状）v对设备的安装无约束。v部门的出入口没有限制。v物料的搬运方法不可能完全一样。如采
11、用皮带运输机等。第20页，本讲稿共42页产品布置Product layoutv在工艺过程布置中，模式是高度可变的工艺过程布置中，模式是高度可变的，而产品布置中，则是高度可预测的，因为它本身是产品制造过程的函数。所以，在一个产品布置系统内，其各部门的相对位置安部门的相对位置安排以及生产部门内的各部分的定位所出现的困难比工艺排以及生产部门内的各部分的定位所出现的困难比工艺布置小布置小。然而，在特殊情况下的产品布置如装配线的布置，工厂设计人员将面临着较复杂的问题就是如何达到装配线的均衡流动，使在装配线上操作的工人停工时间最短。第21页，本讲稿共42页流水线单列和双列直线布置示意图 第22页，本讲稿共
12、42页面临的两个问题在给定的周期时间内，求工作地点的最小数量布置问题；在已定的工作地点数量条件下，求最小的周期时间编制进度表问题。“装配线装配线”是由一些物料搬运设备连接起来的连续生产线。是由一些物料搬运设备连接起来的连续生产线。“工作地工作地”或称或称“工作站工作站”通常是为完成给定工作量的特定的位置，通常是为完成给定工作量的特定的位置，装配线装配线是由多个工作站组成，在整个产品工艺流程中，每一个工作站对是由多个工作站组成，在整个产品工艺流程中，每一个工作站对应完成各个工序的内容。应完成各个工序的内容。“周期时间周期时间”是指相邻产品在装配线上通过所需的时间。是指相邻产品在装配线上通过所需的
13、时间。第23页，本讲稿共42页流水线生产平衡方法1确定工作周期时间C。C=H/Q 式中：H每天生产时间；Q每天在H时间内要求的产量；C周期时间。2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。工作站的作业分配问题要用到矩阵解法，将结合下面的例子来讲述这一过程。第24页，本讲稿共42页例v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。第25页，本讲稿共42页作业作业时间 紧前工序 说明150s-吊运箱体、定位2251装
14、入齿轮3202放入前浮动膜片4302放入后膜片5253,4安装后盖6255安装前盖7126拧紧螺栓、螺母8146拧紧螺栓、螺母9207,8装连接盘第26页，本讲稿共42页解 共4步(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。第27页，本讲稿共42页装配先后次序矩阵表1234567891234567890+1-1领先+1+1+1+1+1+1+1+1延后-10+1+1+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-1-1-10+1+1+1+1-1-1-1-1-10+1+1+1-1-1-1-
15、1-1-10+10-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10-1-1第28页，本讲稿共42页(2)完成位置权值计算1234567891234567890+1-1+1+1+1+1+1+1+10+1+1+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-100+1+1+1+1+1-1-1-1-10+1+1+1+1-1-1-1-1-10+1+1+1-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10+10-1-1-1-1-1-10-1-1Ti 秒502520302525121420pwa2211711161269671323420141225253020255020ti位
16、置权值pwa 为该单元及所有带+1单元时间之和位置权值矩阵表第29页，本讲稿共42页(3)确定周期时间和最少工作站数将已知的数据（该部件每天需组装369台，每天的生产时间480min）代入得周期时间：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=(502520 302525121420)/78=2.833故最少需3个工作站。第30页，本讲稿共42页(4)分配工作站的作业，平衡装配线工作站K112223333单元时间ti 秒502520302525121420装配线平衡表123456789单元i2211711161269671323420位置权值
17、pwa-1223,45667,8紧前单元工作站时间ti 秒507550307525513971平衡延迟秒283284835327397递减顺序按位置权值递减的次序，在满足先后次序限制的条件下，指派尽可能多的单元至一工作站，直至接近该站的周期时间。=周期时间(78秒)-工作站时间第31页，本讲稿共42页装配线效率装配线效率=完成作业所需时间总和/（实际工作站总数*时间周期）=第32页，本讲稿共42页课堂练习vJ型手推车要在一个传送带上组装，每天需生产D500辆，每天的生产时间为p=420min。下表列出了手推车的组装步骤及其时间，请根据周期时间和作业次序的限制，求工作地点数量最少的平衡方式。J型
18、手推车装配步骤与时间如下表：第33页，本讲稿共42页任务完成时间(秒)任务说明紧前工序A45安装后轴支架，将4个螺母紧固B11插入后轴AC9拧紧后轴支架，将其紧固在丝杆上BD50安装前轴支架，将4个螺母紧固E15拧紧前轴装配螺钉DF12安装1#后车轮，紧固轮壳轴承盖CG12安装2#后车轮，紧固轮壳轴承盖CH12安装1#前车轮，紧固轮壳轴承盖EI12安装1#前车轮，紧固轮壳轴承盖EJ8装配手推车手把FGHIK9紧固螺栓与螺母J195完成作业所需要时间总量为第34页，本讲稿共42页解:步骤1 画出网络图1254811109367ABCGFJKDEHI第35页，本讲稿共42页步骤2 确定周期时间v每
19、天需求量：500辆v每天工作时间：420分钟v每辆车所需工作时间：195秒第36页，本讲稿共42页步骤3 计算工作地数量v计算出的理论工作地数量是3.87，但工作地点数必须是整数，此外，由于前后关系的限制以及试图合并全部动作在每个工作地点内的问题，使实际工作地点数比理论上算出的要多。第37页，本讲稿共42页步骤4 确定平衡生产线的规则v首先分配后续工作较多的任务v首先分配操作时间最长的任务任务后续任务数量AB，DC，EF，G，H，IJK6542101254811109367ABCGFJKDEHI第38页，本讲稿共42页步骤5 分配各工作地的任务v首先按照规则一分配，优先分配后续任务较多的任务v
20、然后按照规则二分配。v计算效率第39页，本讲稿共42页任务任务时间(秒)剩余的未分配时间（秒）可分配的遗留任务后续任务最多的任务其中操作时间最长的任务优先分配后续任务最多的任务工作地1工作地2工作地3工作地4工作地5ADBECFGHIJK45501115912121212895.40.439.424.415.43.438.426.414.46.441.4没有没有CEFGHI没有HIIJ没有没有CCECFGHIHIEFGHIHI任务后续任务数量AB，DC，EF，G，H，IJK654210A45B11C9D50E15F12G12H12I12J8K91254811109367ABCGFJKDEHI第40页，本讲稿共42页任务任务时间(秒)剩余的未分配时间（秒）可分配的遗留任务后续任务最多的任务其中操作时间最长的任务工作地1D500.4没有工作地2A455.4没有工作地3EHIB1512121135.423.411.40.4BHIBIB没有BIHI工作地4CFGJK912128941.429.417.49.40.4FGGJK没有FGFG优先分配操作时间最长的任务第41页，本讲稿共42页装配线效率=完成作业所需时间总和/（实际工作站总数*时间周期）第42页，本讲稿共42页