Chap4-工艺选择与设施布置课件

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1、Chap4 工艺选择与设施布置工艺选择与设施布置服从真理，就能征服一切事物 4-2工艺选择与设施布置 4-3工艺选择与设施布置 4-4工艺选择与设施布置 4-5工艺选择与设施布置 4-6工艺选择与设施布置预测预测产品和服务设计产品和服务设计技术变化技术变化运营能力运营能力规划规划工艺选择工艺选择设施和设备设施和设备布置布置工作设计工作设计工艺选择和系统设计 4-7工艺选择与设施布置关键方面资本的密集度 设备/劳动力工艺柔性设计产量技术工艺战略 4-8工艺选择与设施布置工艺选择的关键问题产品和服务需求的性质与市场需求相适应自动化程度优点：完全一致的生产和服务 排除了人性化的情绪问题 减少了变动成

2、本 缺点：成本较高 不易轻易改变在一定程度上对工人的心理和生产率产生负面影响 4-9工艺选择与设施布置自动化程度分类固定型可编程型柔性型制造单元柔性制造系统(FMS)了解不同自动化类型的特征及优缺点工艺选择的关键问题 4-10工艺选择与设施布置单件小批量批量加工重复性加工连续性加工项目方式了解每种类型的特征、优缺点以及对工人、设备的要求工艺类型 4-11工艺选择与设施布置产品 工艺矩阵（Product-Process Matrix,PPMProduct-Process Matrix,PPM）1979年，由海斯（Robert H.Hayes）、惠尔莱特（Steven C.Wheelwright）

3、提出解释二维矩阵 横坐标：产品结构与产品生命周期，沿箭头方向从左向右表示从导入期到成长期到成熟期再到衰退纵坐标：工艺结构与工艺生命周期，沿箭头方向从上向下表示工艺生命周期的发展 沿着PPM矩阵对角线选择和配置生产运作工艺，可以达到最优的水平 也有的企业适当采用偏离对角线的选择策略，出奇制胜 4-12工艺选择与设施布置产品 工艺矩阵工工艺艺结结构构/工工艺艺生生命命周周期期 产品结构产品结构/产品生命周期产品生命周期高柔性高柔性低效率低效率高单位成本高单位成本低柔性低柔性高效率高效率低单位成本低单位成本单件单件小批量小批量批量批量加工加工重复性重复性加工加工连续性连续性加工加工客户化客户化（单件

4、）（单件）多品种多品种（中小批量）（中小批量）主要产品主要产品（中等批量）（中等批量）标准化标准化（大批量）（大批量）工具模具厂工具模具厂/美容院美容院报纸印刷报纸印刷/讲座讲座传统的计算传统的计算机生产机生产/快餐快餐炼钢厂炼钢厂/家庭供水家庭供水不可行不可行不可行不可行 4-13工艺选择与设施布置布置:对车间、工作中心和设备进行布局，以确保系统中工作流（顾客或材料）的畅通。布置决策的重要性需要投入大量资金和精力具有长期性对短期运营的成本和效率有很大影响设施布置 4-14工艺选择与设施布置根据工作流程布置产品原则布置（Product-oriented Layout）工艺原则布置（Proces

5、s-oriented Layout）定位布置（Fixed-position Layout）混合布置（Mixed Layout）根据生产系统功能布置仓储布置 零售布置 办公室布置 基本布置类型 4-15工艺选择与设施布置用于重复性或连续性过程用于重复性或连续性过程产品原则布置产品原则布置（Product-oriented Layout）一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式 适用于标准化极高的产品或者服务 典型实例是生产线或装配线 关键问题是生产线的平衡 工作流程工作流程原材料或顾客原材料或顾客制成品制成品工作地工作地1工作地工作地2工作地工作地3 4-16工艺选择与设施布置优点产量高

6、，单位成本低增强了工人操作的熟练程度，减少了培训成本简化了物料运输人力和设备得到充分利用 缺点工人缺少发展机会，容易导致厌倦情绪的产生设备和工人对变化的适应能力较差，柔性较差某个工人或者某个环节出现问题，将会影响整个生产系统系统需要具备迅速修复的能力和备用件库存，增加了一定的成本 产品原则布置优缺点 4-17工艺选择与设施布置产品原则布置-U型生产线U型生产线提高柔性物料流物料流物料流物料流不好，操作者被分不好，操作者被分开，没有机会进行开，没有机会进行交流！一般美国工交流！一般美国工厂采用配件流水线厂采用配件流水线 好，可交流，或增减操好，可交流，或增减操作人员，经训练的人几作人员，经训练的

7、人几乎可自动平衡不同生产乎可自动平衡不同生产速度速度 不好，操作者被不好，操作者被围起来，没机会围起来，没机会与第一个操作者与第一个操作者一起工作以增加一起工作以增加产量产量 物料物料好，操作者好，操作者可互相帮助，可互相帮助，可与第三个可与第三个人一起工作人一起工作以提高产量以提高产量不好，直线形很难平衡不好，直线形很难平衡好，好，U形生产线的一个形生产线的一个特点就是操作者容易进特点就是操作者容易进入，入，5个操作者可减为个操作者可减为4个个 4-18工艺选择与设施布置工艺原则布置将相似的设备或功能集中放在同一个部门，使其相对位置达到最优 最优的布置：将彼此之间物流量较大的部门相邻布置，以

8、减少物料的搬运费用 关键：如何安排好工作部门之间的相对位置 4-19工艺选择与设施布置Dept.ADept.B Dept.DDept.CDept.FDept.E用于间歇式加工用于间歇式加工单件小批和成批单件小批和成批工艺原则布置工艺原则布置(职能式职能式)工艺原则布置Work Station 1Work Station 2Work Station 3产品原则布置产品原则布置(连续性连续性)用于重复性加工用于重复性加工重复性和连续性重复性和连续性 4-20工艺选择与设施布置工艺原则布置-例子Bank 1995 Corel Corp.Machine Shop 1995 Corel Corp.Hos

9、pital 1995 Corel Corp.4-21工艺选择与设施布置优点个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较小 上下工序之间的相互依赖性较小设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低缺点如果批量加工，在制品库存量会很大要经常进行工艺路线选择及进度安排设备利用率低加工的多样性要求频繁地调整设备，造成工作流的不连续性，形成间歇加工物料传输慢，效率低，单位运输成本较高 工艺原则布置优缺点 4-22工艺选择与设施布置在工艺原则布置的基础上转换而来先确定出具有相似设计特征或制造特征的零件，然后将不同的机器组成加工中心，对这些形状或工艺要求相似的零件进行加工 步骤将零部件进行分类识别零

10、件组的物流类型，作为成组布置的基础将机器和工艺分组，组成加工中心或工作单元与工艺原则布置的关系相似之处：其加工中心也是用来完成一组特定的工艺过程 不同之处：还具备了产品原则布置的优点，即，减少了在制品和物料的搬运，提高了工人的操作技能和快速学习能力工艺原则布置-成组技术 4-23工艺选择与设施布置定位布置和混合布置定位布置（Fixed-position Layout）生产设备需要移到要加工的产品处，而不是产品移到设备处 广泛应用于耕种、消防、筑路、建筑、钻探石油、医院中的手术室等方面 混合布置（Mixed Layout）企业同时存在两种或两种以上形式的布置 医院科室按照工艺原则布置 手术室按照

11、定位布置设置 4-24工艺选择与设施布置混合布置一个例子 4-25工艺选择与设施布置仓储布置在仓库中安排物资的存放 原则：最大限度地利用仓储空间，以最低成本保管、处理物资 要考虑的因素：订货次数、物品间的相关性、走道的数量和宽度等 零售布置原则：使单位面积的净收益达到最大，同时，为顾客提供最便捷的、最赏心悦目的店铺布局 办公室布置趋势：开放式，为员工提供了更多的交流和团队合作的机会和空间 其他服务布置 4-26工艺选择与设施布置商品布局销售最频繁的货物，如牛奶、面包等，都应放在最里边，放在不同地方；相关货物，如茶叶、咖啡、糖等放在一起；边际利润高的商品，如精美货物等，放在使用最为频繁的过道上或

12、货架两头；过道设置尽量长，可使消费者可以走过整个商店；自然性购买的商品，如口香糖、杂志等，放在收银出口附近；应经常作调整，使顾客需要在店中寻找把产品X（价高、利润高）放在约1.6米的高度；把价格较高的同类竞争性商品放在其旁边；价格较低、利润低的放在接近地面处；把X包装中显眼的一边或长的一边面对过道 4-27工艺选择与设施布置产品原则布置设计:生产线平衡决定如何将工作分配到工作地的一过程 目标：使分配到各个工作地的作业所需要的时间大致相等，从而使生产线上各活动同步进行，实现工人和设备的最大利用 可能遇到的困难设备问题基本作业的时间差异不能通过分配作业组而解决 生产或装配所要求的技术顺序 对理想的

13、分配有约束力 4-28工艺选择与设施布置生产线的平衡-工作地数量的确定 工作地数量的确定 节拍各工作地完成分配给它的作业直到工作地可以往下进行所容许的最长时间 产出能力=OT/CT式中 OT每天运转时间；CT节拍可能最小的节拍：等于最长的那个作业时间 可能最大的节拍：等于各工作时间之和 生产线节拍的确定取决于使用几个工作地 4-29工艺选择与设施布置生产线的平衡-工作地数量的确定工作地数量的确定 节拍可能最小节拍和可能最大节拍的作用确定生产线产量范围 帮助调整计划期产量 CT=OT/D 式中 D计划期的产量 如果计划期产量已定，而计算出来的节拍没有处于最大和最小节拍之间，那么就必须对计划期的产

14、量做出修改 4-30工艺选择与设施布置生产线的平衡-工作地数量的确定工作地数量的确定 工作地数量的计算工作地数的理论最小值 Nmin=t/CT式中 Nmin工作地数的理论最小值；t各作业时间之和 4-31工艺选择与设施布置生产线的平衡-作业顺序图作业分配的启发式算法 作业顺序图的概念abcd0.1 分分钟钟1.0 分分钟钟0.4 分分钟钟0.5 分分钟钟这个作业顺序图表明，作业这个作业顺序图表明，作业b开始的前提是开始的前提是a已完成；而已完成；而d要开始，前提是要开始，前提是b和和c都已经完成都已经完成 4-32工艺选择与设施布置生产线的平衡-作业顺序图作业分配的启发式算法先分配后续作业数最

15、多的作业的原则 各工作地最初的“剩余时间”等于节拍 只有先行作业已经被分配完、作业时间不超过该工作地的剩余时间的作业才够资格被分配 如果出现多个作业的后续作业数一样多的情况时，则采用胶着选赛（tiebreaking）法，即首先分配所需时间最长的作业 4-33工艺选择与设施布置生产线的平衡-作业顺序图作业分配的启发式算法 先分配后续作业数最多的作业 算例abcd0.2 分分钟钟1.0 分分钟钟0.5 分分钟钟0.4 分分钟钟将图中的作业分配到三个工作地。已知节拍为将图中的作业分配到三个工作地。已知节拍为1.0分钟。分钟。e0.2 分分钟钟 4-34工艺选择与设施布置生产线的平衡-作业顺序图解答作

16、业分配分析表 工作地剩余时间够资格分配的作业分配作业修正的剩余时间工作地闲置时间11.0a,ca0.80.8cc0.30.3无无0.321.0bb0.00.031.0dd0.60.6ee0.40.40.7 4-35工艺选择与设施布置生产线的平衡生产线平衡的一些相关因素及指导原则 作业分配的一般程序 确定节拍，求出所需最小工作地数 从第一个工作地开始，按顺序给工作地分配作业，一直分配到所有作业都已被分配作业分配的效率测量 生产线闲置时间百分比 =每节拍内的闲置时间/（N实际节拍）100%生产线的效率 100%生产线闲置时间百分比 4-36工艺选择与设施布置生产线的平衡生产线平衡的一些相关因素及指

17、导原则 产量问题运用各种方法解决问题 制约因素：技术约束、人力因素、设备约束、空间约束、产量约束 促进生产线平衡的其他一些方法 培养多面手 设计混合型生产线 4-37工艺选择与设施布置1 min.2 min.1 min.1 min.30/hr.30/hr.30/hr.30/hr.1 min.1 min.1 min.1 min.60/hr.30/hr.30/hr.60/hr.1 min.30/hr.30/hr.BottleneckParallel Workstations其他方法-平行工作地 4-38工艺选择与设施布置信息要求:1.部门或工作中心列表2.工作流平面图3.位置间的距离4.投资与该布

18、置得资金额5.需特别考虑的事项6.关键设施的位置工艺原则布置设计 4-39工艺选择与设施布置工艺原则布置设计布置方法 从至表法（单行布置法）部门内部工作地成单行排列，且工作地之间往来密切程度的关系能定量表示时使用零件的综合往来路线图 初始零件从至表 最终零件从至表 从至数代表工作地之间的流量的大小数据距对角线的格数是工作地之间的距离单位数 L零件总的移动距离；i 两个工作地之间的距离；j 这两个工作地的从至数 4-40工艺选择与设施布置工艺原则布置设计算例 已知某厂有6个部门，部门之间的初始物流流量如表所示，做出修改后的最终零件从至表 至从合计备件车间21811机加工车间12115冲压车间12

19、3油漆车间33装配22仓库0合计0533211i=2i=1 4-41工艺选择与设施布置工艺原则布置设计解答修改后的从至表修改后的从至表 至从合计部门82111部门部门12115部门33部门213部门22合计0115332 4-42工艺选择与设施布置工艺原则布置设计解答布置改进前后的零件总移动距离布置改进前后的零件总移动距离 前 进后 退ijij改进前1(2+1+1)=422=43(1+2)=94(1+1)=858=4010=02(3+2)=1030=040=050=0零件总移动距离L=ij=75改进后1(2+8)=102(2+1)=631=340=051=51(1+3+1+2)=720=032

20、=640=050=0零件总移动距离L1=ij=37改进前后之差LLL1753738总距离相对减少程度L/L38/7550.7%4-43工艺选择与设施布置工艺原则布置设计布置方法 双行布置法当部门内部成双行布置时，采用双行布置法 具体方法 根据从至表，整理出零件移动次数的排序表，从大到小排列根据排列作出调整，把移动次数多的相关工作地相邻安排，直至把全部工作地安排完为止 几个概念 相邻从至线：处于相邻位置的工作地之间的从至线超邻从至线：处于不相邻位置的工作地之间的从至线 4-44工艺选择与设施布置工艺原则布置设计布置方法 双行布置法几个概念 极限标准：当追求总移动距离为最短时，就要使所有有流量往来

21、关系的工作地处于相邻位置，这时，总移动距离为最短，此时的总距离称为极限标准。超极限标准数：即方案的总移动距离与极限标准之间的差额 式中xi ji,j两个工作地之间的距离；yi j i,j两个工作地之间的从至数 4-45工艺选择与设施布置工艺原则布置设计算例 根据上例的从至表，做双行布置零件移动次数排序表 次序相关设备次数次序相关设备次数187123813291421015211162 4-46工艺选择与设施布置工艺原则布置设计解答 相邻从至线：相邻从至线：10条；条；超邻从至线：超邻从至线：1条；条；=(2 1)1=1 4-47工艺选择与设施布置工艺原则布置设计关系图法a、确定单位之间的关系b

22、、列出各单位与其它单位发生关系等级的有关数据c、按关系重要程度及其发生数布置相对位置(Position Relationship)d、按实际面积调整(Adjust by Actual Area)e.评价(Evaluate)4-48工艺选择与设施布置工艺原则布置设计关系重要程度分类表重要程度原因表代码原因1共用人员2共用设备3共用场地4共用信息5工艺流程连接6做类似工作7人员接触关系重要程度关系值绝对必要A佷重要E重要I一般O不重要U不可接近X 4-49工艺选择与设施布置 4-50工艺选择与设施布置 4-51工艺选择与设施布置 4-52工艺选择与设施布置工艺原则布置设计布置方法 计算机分析计算机

23、辅助设施布置技术（CRAFT）利用搜寻技术，调整部门之间的位置，以使总物料运输成本为最低 结合实际情况，对计算机分析出来的结果作一定的调整 4-53工艺选择与设施布置工艺原则布置设计布置方法 计算机辅助设施布置技术运算原理从第1行第1列开始循环，计算两两交换工件地位置后的运输费用之差，并将此数据保存。在全部计算完以后，取运输费用降低最多的方案并将所对应的两个工件地交换位置，作为第一次改进后的方案 重复上述步骤，直到运输费用不再降低为至 几点说明不能确保得到最优方案，它的最优方案依赖于初始状态 最好提出几种不同的初始方案，以得到不同的结果，从而得到较理想的方案最多能解决40个部门的布置问题，迭代不到10次就可以得到最终结果 是用来解决两维的平面布置问题 4-54工艺选择与设施布置小结本章学习了：本章学习了：常见的工艺类型：工艺专门化、批量加工、重复性加工、连续性加工 工艺选择的基本原理产品工艺矩阵 设施布置的方法：产品原则布置、工艺原则布置、定位布置及混合布置 仓储布置、零售布置以及办公室布置 生产线平衡 从至法和双行布置法66、节制使快乐增加并使享受加强。德谟克利特67、今天应做的事没有做，明天再早也是耽误了。裴斯泰洛齐68、决定一个人的一生，以及整个命运的，只是一瞬之间。歌德69、懒人无法享受休息之乐。拉布克70、浪费时间是一桩大罪过。卢梭