1、第5章 生产和服务设施布置,2,本章内容,第一节 设备/设施布置决策 第二节 布置决策的定量分析 第三节 装配线平衡 课后习题讲解,3,第一节 设备/设施布置决策,一、影响企业生产单位构成的因素 二、生产单位的专业化原则和形式 三、影响生产和服务设施布置决策的因素 四、几种典型的布置形式,4,产品的结构与工艺特点企业的专业化与协作化水平企业的生产规模,一、影响企业生产单位构成的因素,5,生产单位专业化形式，影响企业内部的生产分工和协作关系，决定着物料流向、物流路线和运输量，它是企业与车间平面布置中必须考虑的重要问题。,二、生产单位的专业化原则和形式,6,三、影响生产和服务设施布置决策的因素,厂
2、房的布置满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输，缩短生产周期，节省生产费用 生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置 充分利用现有运输条件 按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区 在考虑防火和卫生条件下，总平面布置应力求占地面积最小 工厂布置应考虑有扩建的余地,7,四、几种典型的布置形式,物料流程形式 所有的设备、设施都在同一个车间里时，按水平方式考虑 生产运作是在同一个楼层周转时，按垂直方式考虑,8,布置类型 固定式布置（Fixed Position Layout）加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。,9,按产品布置 （Product Layout）
3、按对象专业化原则布置有关机器和设备，常见的如流水生产线或产品装配线。如图所示。,加工设备,加工设备,按产品（对象）布置的示意图,10,按工艺过程布置（Process Layout）又称工艺专业化布置。即按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加工任务，如图62所示。,L,L,L,D,D,D,D,G,G,接收和转运,L,D,G,车床组,镗床组,磨床组,磨床,钻床,车床,图62：按工艺过程布置示意图,11,按成组制造单元布置（Layouts Based on Group Technology）,L,D,D,G,G,L,P,G,L,L,原 材 料,成 品 库,单元1,单元2,单元3,G,
4、D,L,车床,钻床,磨床,如63：成组生产单元布置示意图,12,第二节 库房布置,一、作业相关图二、从一至（from-to)表法,13,作业相关图法由穆德提出，它是根据企业各个部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置。 首先将密切程度划分为A、E、I、O、U、X六个等级，然后列出导致不同程度关系的原因。使用这两种资料，将待布置的部门一一确定出相互关系，根据相互关系重要程度，按重要等级高的部门相邻布置的原则，安排出最合理的布置方案。,一、作业相关图,14,表42：关系密切程度分类表,表43：关系密切原因,15,16,例 61 一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店共分成6个部门，计划布置在一
5、个23的区域内。已知这6个部门间的作业关系密切程度，如表64所示，请根据表64作出合理布置。,部门6,部门5,部门4,部门3,部门2,部门1,A,A,A,A,A,A,X,O,X,E,O,U,X,I,U,这里的符号表示两 者的关系绝对重要,表64：作业相关图示例,17,解：第一步，列出关系密切程度分类表（只考虑A和X）A X1-2 1-41-3 3-62-6 3-43-5 4-65-6,18,第二步，根据列表编制主联系簇，如图417所示。原则是，从关系“A”出现最多的部门开始，如本例的部门6出现3次，首先确定部门6，然后将与部门6的关系密切程度为A的一一联系在一起。,2,4,5,6,5,4,6,
6、2,3,1,图68：联系簇,图69：联系簇,19,第三步，考虑其他“A”关系部门，如能加在主联系簇上就尽量加上去，否则画出了分离的子联系簇。本例中，所有的部门都能加到主联系簇上去，如图68所示。 第四步，画出“X”关系联系图。如图69所示。 第五步，根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法安置所有部门（如图610所示）,20,3,4,1,6,图610：X关系联系簇,图611：最后结果,习题：把下列活动相关图中的九个汽车服务部门分配到33的九个位置中去。按照城镇规章，部门4的位置必须安排在右上角。,注：这里略去了不重要和一般这两个类别。,21,请用作业活动相关图法作出合理布置,22,列出关系程度分
7、类表 画出关系簇,23,A： 1-3 1-5 1-6 1-7 1-9 2-3 3-6,X： 2-5 3-8 4-8 5-9 6-8,9,A,3,2,6,7,1,5,X,8,4,6,3,5,2,9,用实验法布置,24,因为1在A关系簇的 最中心位置，所以 最先确定1的位置,用实验法布置,25,因为3在A的关系簇中 连接2、6，所以先确 定3的位置,用实验法布置,26,用实验法布置,华侨大学工商管理学院企业管理系,27,27,用第一套方案继续试验,28,因为8在X的关系簇中 连接4、3、6，所以 确定8的位置,用第一套方案继续试验,29,因为在X的关系簇中 5连接2、9，所以 确定5、9的位置,用
8、第一套方案继续试验,30,用实验法布置,华侨大学工商管理学院企业管理系,31,31,课堂练习,171页课堂练习2,32,33,2.,列出关系密切程度分类表（只考虑A和X）A X 13 12 17 16 18 23 25 34 26 36 27 38 39 45 46 49 47 56 57 58 59 69 78 89 79,34,7,1,8,9,2,4,5,6,3,2,1,6,4,8,5,9,3,35,根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法布置所有部门,2,9,6,4,3,1,8,36,二、从至表法,从至表是一种常用的生产和服务设施布置方法。 具体步骤如下：选择典型零件，制定典型零件的工艺路
9、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实验法确定最满意的布置方案。,37,38,39,40,41,练习：某企业有六个部门，各部门其现有块状区划图及物料从至表如下，请重新安排各部门的位置，使物料运量最小。本企业的两个约束条件为：（1）单元3必须保持原位置（因靠近出口）；（2）单元4位置保持不变（因移动预算过于庞大）。,42,6,1,2,5,43,44,第三节 装配线平衡,装配线平衡的概念所谓装配线平衡，又称工序同期化，是对于某装配流水线，在给定流水线的节拍后，求出装配线所需工序的工作地数量和用工人数最少的方案。装配线问题还
10、可以表述为：对于特定的产品，给定工作地数量，求出使流水线节拍最小的配置方案。,45,加工设备,加工设备,概念,节拍 工序负荷率 工序总时间 ,46,0,1,2,3,47,装配线节拍的计算所谓装配线节拍，是指装配线上连续出产两件相同制品的时间间隔。它的计算公式是：,48,例6.4,某流水线计划日产量为150件，采用两班制生产，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r= = =6分/件,计划期有效工作时间,计划期内计划产量,8*2*60-21*2,150*(1+0.02),计划期内的总产量，包括不合格产品,49,装配线时间平衡方法 确定装配流水线节拍 计算装配线上需要
11、的最少工作地数组织工作地 计算工作地时间损失系数、平滑系数,50,例：6.5,51,52,加工设备,加工设备,53,54,55,56,课后习题讲解：,1、方案A月运输量2000（1515）2000（1510）3000（3010）1000（1510）3000（2035）420000米 方案B月运输量2000（2535）2000（2510）3000（1010）1000（1510）3000（1025）380000米 比较方案A，B，B方案月运输量较小。,57,3. (1)画图,（2）r50/300=0.17（分/件）=10秒（3）Smin5.31/0.1731.86=32,58,A,流水线传送带,5
12、9,4.,(1),0.20,0.05,0.15,0.06,0.03,0.08,0.12,0.05,0.05,0.12,0.15,0.08,60,（2）r50/2000.25（分/件） （3）Smin1.14/0.254.565 （4）组织工作地。根据装配作业顺序图，用试算法进行工作地重新划分，供划分出5个工作地，如下图所示：,61,方案一,方案二,63,方案一,计算装配线的时间损失系数平滑系数： L（50.251.14）/50.251008.8%,64,方案二,计算装配线的时间损失系数平滑系数： L（50.251.14）/50.251008.8% SI=(0.25-0.25)2+ (0.25-
13、0.21)2+ (0.25-0.23)2+ (0.25-0.22)2+ (0.25-0.23)21/2 =0.06,65,5.,66,6.,（1）若各因素比重相同，则位置A的分值39，位置B的分值44，位置C的分值44，所以B=CA（2）若商业服务和建造成本的比重为其他因素比重的2倍，A=53,B=55,C=54,则BCA,已经知道某装配线的作业顺序图和各作业的时间（圆圈旁边的数），时间单位为分钟，如下图所示：,67,前年考试题,1、假设节拍为120分钟，计算最小工作地数 2、进行装配线平衡，使时间损失率最小，并计算时间损失系数,68,参考答案,最小工作地数 =（120+50+40+100+2
14、0+80+30+60+60+90）/120=650/120=5.42=6,69,工作地平衡,70,71,下列方案是否可行？,72,物流不可 逆原则！,时间损失系数 = (6*120-650)/6*120*100% =9.7%,73,思考：节拍为150min又会如何？,74,多品种可变流水线的组织设计 混合流水线的组织设计,75,补充内容：,前面的是？ 单一对象流水线 的组织设计,76,一、多品种可变流水线的组织设计,多品种流水线就是在一条流水线上生产两种或两种以上的产品（零件）。 它有两种形式：可变流水线和混合流水线。,可变流水线在整个计划期内（如一季，一月，一天），按一定的重复期（间隔期），
15、成批地轮番生产多种产品；但在计划期的各段时间内，流水线上只生产一种产品，这种产品按规定的批量完成以后，才转而生产另一种产品。,77,3小时生产A,2小时生产B,2小时生产C,1小时生产D,混合流水线是将流水线上生产的多种产品，按一定的数量和顺序编成组，同组的各种产品，在一定时间内混合地同时进行生产。,78,79,一、多品种可变流水线的组织设计,1、流水线节拍的计算。多品种流水线上固定生产多种产品，因此流水线节拍的计算不同于单一品种流水线。确定可变流水线上各种产品的生产节拍有以下两种方法： （1）代表零件法 （2）加工劳动量比重法 2、确定各工序的设备数量及计算设备负荷系数,80,（1）代表零件
16、法,它是将各种零件的产量按加工劳动量的比例关系折合成某一种代表零件的产量，然后以此来确定节拍。 假设某流水线生产A、B、C三种零件，其计划产量分别为NA、NB、NC，单件工时定额分别为TA、TB、TC，若以A为代表零件，再将零件B和C的产量换算为A的产量，则总产量N为： NNA十NB1十NC2 N以代表零件表示的计划期总产量（件） 1、2零件BC的劳动量与A的劳动量(工时)之比,（1）代表零件法,节拍RA、RB、RC的计算公式为：,81,F0计划期工作时间 K时间利用系数,82,（1）代表零件法,现举例说明如下： 设可变流水线上生产A、B、C三种产品，其计划月产量分别为2000件、1875件、
17、1857件，每种产品在流水线上各工序单件作业时间之和分别为40分、32分、28分，流水线按两班制工作，每月有效工作时间为24000分，现选择A为代表产品，则： 计划期代表产品的产量=2000+1875(32/40)+1857(28/40)=2000+1500+1300=4800(件) 代表产品（A）的节拍24000/48005(分/件) 产品B的节拍5(32/40)50.84(分/件) 产品C的节拍5(28/40)50.73.5(分/件),83,（2）加工劳动量比重法,它是按各种零件在流水线加工总劳动量中所占的比重分配有效工作时间，然后计算各种零件节拍的方法。 假设A、B、C三种零件的加工劳动
18、量在总劳动量中所占的比重为aA、aB、aC，则：,则三种零件的节拍计算公式为：,A、B、C劳动量比重分别为:,84,节拍RA=2400041.67%/2000=5(分/件) RB=24000 31.25%/1875=4 (分/件) RC=2400027.08%/1857=3.5 (分/件),85,86,2、确定各工序的设备数量及计算设备负荷系数,工序设备数量可按下式计算： Si=ti/R 上列中(同工序所需设备相同) SAi=tAi/RA，SBi=tBi/RB，SCi=tCi/RC 为了使可变流水生产线上的设备及人员充分负荷且便于对流水线的组织管理，一般要求使：SA1= SB1= SC1SA2
19、= SB2= SC2SAm= SBm= SCm,87,2、确定各工序的设备数量及计算设备负荷系数,在计算和确定设备数量的过程中，同样要进行工序同期化，尽可能提高设备的负荷系数。各工序的设备负荷系数可按下式计算：,Ki第i道工序的设备负荷系数 tji第j号零件第i道工序的单件工时定额 Nj第j号零件的计划产量 q零件种数 Sei 第i道工序的设备数,工序同期化,就是使各道工序的加工时间与流水线的节拍尽量相等或成整倍数。 首先检查各道工序出产品的时间是不是均衡的。 我们以工作节拍来衡量：,88,89,通过计算流水线各道工序的工作节拍可以看出同期化的程度，均衡程度如何。 调整途径： A、工序分散或集
20、中。 B、采用更完善的工装夹具或设备或改进工艺方法。 C、改变零件结构。 D、增减设备。,90,1,6,5,4,3,2,9,8,7,10,11,13,14,15,16,17,12,19,20,18,21,0,10,10,10,10,18,18,18,18,18,15,15,15,17,17,0,9,11,12,12,0,已知装配线的节拍为20秒，试划分工作地,91,1,6,5,4,3,2,9,8,7,10,11,13,14,15,16,17,12,19,20,18,21,0,10,10,10,10,18,18,18,18,18,15,15,15,17,17,0,9,11,12,12,0,已知装
21、配线的节拍为20秒，试划分工作地,应该如何进行工序同期化？,92,1,6,5,4,3,2,9,8,7,10,11,13,14,15,16,17,12,19,20,18,21,0,10,10,10,10,18,18,18,18,18,15,15,15,17,17,0,9,11,12,12,0,10,10,93,1,6,5,4,3,2,9,8,7,10,11,13,14,15,16,17,12,19,20,18,21,0,10,10,10,10,18,18,18,18,18,15,15,15,17,17,0,9,11,10,10,0,20,20,8,8,12,20,12,20,94,调整前,每一个
22、加工工艺工作节拍的调整,95,调整后,96,2、确定各工序的设备数量及计算设备负荷系数,流水生产线总的设备负荷系数Ka可按下式计算：,Tj第j号零件在流水生产线上的加工劳动量 Se流水生产线设备总数,97,例题,例：加工三种零件，其年产量与各工序时间已知如下表所示（单位：分钟）,全年实行两班制生产，每班8小时，设备修理及调整时间占10%，有效工作日为306天，试组织一条可变流水线进行生产。,例题,解：A、计算三种零件的平衡节拍 用代表产品法计算 选1号零件为代表产品,99,例题,解：A、计算三种零件的平衡节拍 用代表产品法计算如下： 选1号零件为代表产品 2=44.1/48.5=0.9，3=3
23、5.4/48.5=0.73，=1 则：N=24000+120000.9+240000.73=52429,R2=0.95.04=4.536分 R3=0.735.04=3.679分,100,根据节拍，零件一所需要的各工艺加工的机器数,101,例题,B、工序同期化 此例各工序时间基本上已满足工序同期化的要求,102,C、计算可变流水线上的设备数量及设备负荷系数,流水线实取设备数为： S1实=1，S2实=2，S3实=2，S4实=1，S5实=1，S6实=2，S7实=1，S8实=1,103,流水线实取设备数为： S1实=1，S2实=2，S3实=2，S4实=1，S5实=1，S6实=2，S7实=1，S8实=1
24、 各工序设备负荷系数为：,k2=0.92，k3=0.92，k4=0.88，k5=0.81，k6=0.88，k7=0.83，k8=0.76,104,例题,可变流水线平均负荷系数为：,或,105,三、混合流水线的组织设计,设计步骤：,混流生产是为适应外部市场变化和企业内部组织生产的要求提出的. 欲使企业生产系统在品种和产量的调整上,象通过变阻器调整电阻那样方便灵活,实际上是做不到的.但如果企业能够实现混流生产,就可以在满足市场不断变化需求的同时,使成品库存大大减少.,106,107,例：每月生产A400,B300,C200,D100台 A400-B300-C200-D100,每月循环1次 A100
25、-B75-C50-D25，每月循环4次 AAAA-BBB-CC-D，每月循环100次 ABACBAABCD, A每月循环400次，B300次，C200次，D100次，达到混流生产,进行混流生产的前提,ABCD四种产品结构和工艺相似 机器设备的调整时间能够大幅度减少 生产系统具有柔性,108,混流生产的好处,(1) 使工人更容易熟练 (2) 提高了对需求的响应性 (3) 降低了库存 (4) 缩短了每台产品的制造周期,109,110,1、确定混合流水生产线的节拍,混合流水生产线的节拍可按下式计算：,Ni计划期第i种产品的计划产量 P品种数计划期P种品种的产量 R混合流水线的平均节拍,例如某混合流水
26、生产线上生产A、B、C三种产品，计划产量分别为3000件，2000件，1000件，计划期预定的作业时间为12000分，则其平均节拍为： R12000(3000+2000+1000)2（分/件）,111,2、确定投产顺序,（1）当各种产品的产量相同时，确定投产顺序的方法较简单。例如生产两种产品A和B，产量各为10件，则投产顺序的安排可以有三种倩况： 第一种情况。先生产A产品10件，后生产B产品10件。如：,第二种情况。A、B两种产品有规律性的穿插投产。如：,第三种情况。A、B两种产品相间地投产。如：,112,2、确定投产顺序,（2）当各种产品的产量不等时，确定投产顺序的方法较复杂。一般采用逻辑运
27、算法和生产比倒数法。 生产比倒数法：设某一混合流水生产线上生产A、B、C三个品种的产品，其产量分别为3000、2000、1000单位，用生产比倒数法确定产品投产顺序的步骤如下： 第一步：计算生产比Mi 第二步：计算生产比的倒数 第三步：选定品种 第四步：更新Mi的值 第五步：再选定品种 第六步：其余类推，直至选出全部循环流程产量,113,2、确定投产顺序,第一步：计算生产比 3000：2000：10003：2：1 则循环流程的总产量为N3+2+16 第二步：计算生产比的倒数 MA=1/ NA =1/3 MB=1/ NB =1/2 MC=1/ NC =1 第三步：选定品种 按下述规则，选出循环流
28、程的第一号投产的品种；规则一，从全部品种中选出生产比例数中最小值的品种；规则二，在具有最小值的品种有多个的情况下，选出品种的识别记号较晚(最近选过的)的一个。,114,2、确定投产顺序,第四步：更新Mi的值 方法是在选出的品种i上，再加上标有星号值中校选出的品种Mi。本例中1/3十1/32/3，填入第二栏内（见表3-1）。而在其他品种栏内，将上行栏内所记的照抄过来。 第五步：再选定品种 按下述规则选出第二号品种：规则一，选第二行各品种值最小者；规则二，在最小值有多个的情况下，选出品种识别记号（）较晚(最近已选过)的)一个，即第二次出现的那一个；规则三，在连续选完同一品种时，要选出下一个带有识别
29、记号（）较晚的品种，即第二次出现的那个品种。 第六步：其余类推，直至选出全部循环流程产量,115,作业,根据生产比倒数法编排投产顺序计算过程如表3-1。,表3-1 生产比倒数法编排投产顺序表,本例中，编排的投产顺序为：ABABAC,课堂练习,某可变流水线加工A、B、C三种制品，三种制品的产量及工艺资料如表所示。若设备修理及流水线调整的时间占10%，年制度工作时间300天，两班制，每班8小时，试确定： 1、三种产品的节拍； 2、各工序设备需要及采用量； 3、各工序设备负荷系数及流水线总负荷系数。,116,117,时间单位：分钟,1、流水线的节拍（1）计算各产品的单件加工时间 TA10+20+10
30、=40 （分）TB20+10+20=50 （分）TC5+5+1020（分） （2）用加工劳动量比重法求节拍 总加工劳动量4025000+5010000+2020000 1900000,118,A 40*25000/1900000=0.53 同理可得：B0.26 C0.21 确定节拍 rA=0.5330082（1-10%）60/25000=5.5（分/件） 同理可得： rB=6.7（分/件） rC=2.7（分/件）,119,2、确定每个工序的设备数量,SA1= SB1= SC1= =10/5.5 =20/6.7 = 5/2.7 =1.8 =2.9 =1.9 同理： SA2=3.6 SB2=1.5
31、 SC2=1.9 SA3=1.8 SB3=2.9 SC3=3.7 由取大原则，各工序的设备实际采用是： 第一工序:3 第二工序:4 第三工序:4,120,3、确定各工序设备负荷系数与流水线总负荷系数 根据第一工序： K1 70.73%K2=67.5% K3=62.7%,121,流水线总负荷系数：K总=66.6%,122,123,作业,假设2.5小时生产一辆汽车,全月工作日为25天，每日两班，每班8小时， 生产车型ABCD四种车辆数量比例是4：3：2：1.,124,作业,解：根据上述资料，如果全月工作日为25天，每日两班，每班8小时，则每天应出产汽车160辆（4000/2.5=160），其中A型
32、车64辆，B型车48辆，C型车32辆，D型车16辆。为使每个班内有规律地按照一定比例出产这四种型号汽车，必须对装配流水线规定各种型号汽车的装配次序。为此，现用生产比倒数法来计算。,125,作业,第一步：先确定四种型号总产量的比例关系 它们之间的比例关系为A：B：C：D=1600：1200：800：400=4：3：2：1，所以生产比的总和为4+3+2+1=10 第二步：计算生产比的倒数 I型为1/4，型为1/3，型为1/2，型为1/1=1 第三步：选择品种的循环顺序 其规律为：在全部生产比的倒数值中，选最小值的品种为优先安排顺序；如同时有几个最小值，应选最近已选过的品种；,126,作业,因此，总装配线出产顺序应规定为 即每10辆中有4辆A型车、3辆B型车、2辆C型车、1辆D型车。,127,作业,因此，总装配线出产顺序应规定为 即每10辆中有4辆A型车、3辆B型车、2辆C型车、1辆D型车。,
