Chap4 工艺选择与设施布置

4-1工艺选择与设施布置CHAPTER4工艺选择与设施布置4-2工艺选择与设施布置学习目标学习本章以后，你将能：了解或描述：常见的几种工艺类型工艺选择的关键问题设施布置的基本类型产品原则布置的设计与工艺原则布置的设计的方法及其优缺点能够进行一些简单的工艺原则布置设计4-3工艺选择与设施布置丰田的全球车身流水线全球车身生产线——一个标准化的金属加工系统新生产线的投资要比它所取代的那条节省50%在新生产线上生产一种不同的轿车，成本降低70%空间只有旧生产线所需场地空间的一半同一车间可以生产8种车型，增强了灵活性新制造体系大大节省制造多种车型的成本思考传统的汽车制造业属于哪种生产类型？丰田的全球车身生产线与传统的汽车制造工艺有何区别之处？4-4工艺选择与设施布置工艺选择生产产品或提供服务的组织方法主要影响运营能力规划设施布置设备工作系统设计引言4-5工艺选择与设施布置预测产品和服务设计技术变化运营能力规划工艺选择设施和设备布置工作设计工艺选择和系统设计4-6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4-7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4-8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4-9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4-10工艺选择与设施布置产品–工艺矩阵（Product-ProcessMatrix,PPM）1979年，由海斯（RobertH.Hayes）、惠尔莱特（StevenC.Wheelwright）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4-11工艺选择与设施布置产品–工艺矩阵工艺结构/工艺生命周期产品结构/产品生命周期高柔性低效率高单位成本低柔性高效率低单位成本单件小批量批量加工重复性加工连续性加工客户化（单件）多品种（中小批量）主要产品（中等批量）标准化（大批量）工具模具厂/美容院报纸印刷/讲座传统的计算机生产/快餐炼钢厂/家庭供水不可行不可行4-12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4-13工艺选择与设施布置根据工作流程布置产品原则布置（Product-orientedLayout）工艺原则布置（Process-orientedLayout）定位布置（Fixed-positionLayout）混合布置（MixedLayout）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4-14工艺选择与设施布置用于重复性或连续性过程产品原则布置产品原则布置（Product-orientedLayout）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原材料或顾客制成品工作地1工作地2工作地34-15工艺选择与设施布置优点产量高，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4-16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不好，操作者被分开，没有机会进行交流！一般美国工厂采用配件流水线好，可交流，或增减操作人员，经训练的人几乎可自动平衡不同生产速度不好，操作者被围起来，没机会与第一个操作者一起工作以增加产量物料好，操作者可互相帮助，可与第三个人一起工作以提高产量不好，直线形很难平衡好，U形生产线的一个特点就是操作者容易进入，5个操作者可减为4个4-17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4-18工艺选择与设施布置Dept.ADept.BDept.DDept.CDept.FDept.E用于间歇式加工单件小批和成批工艺原则布置(职能式)工艺原则布置WorkStation1WorkStation2WorkStation3产品原则布置(连续性)用于重复性加工重复性和连续性4-19工艺选择与设施布置工艺原则布置-例子Bank©1995CorelCorp.MachineShop©1995CorelCorp.Hospital©1995CorelCorp.4-20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4-21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4-22工艺选择与设施布置定位布置和混合布置定位布置（Fixed-positionLayout）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（MixedLayout）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手术室按照定位布置设置4-23工艺选择与设施布置混合布置一个例子4-24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4-25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4-26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分配有约束力4-27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4-28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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量做出修改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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4-30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分钟1.0分钟0.4分钟0.5分钟这个作业顺序图表明，作业b开始的前提是a已完成；而d要开始，前提是b和c都已经完成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先分配后续作业数最多的作业的原则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4-32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多的作业算例abcd0.2分钟1.0分钟0.5分钟0.4分钟将图中的作业分配到三个工作地。已知节拍为1.0分钟。e0.2分钟4-33工艺选择与设施布置生产线的平衡-作业顺序图解答作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0.321.0bb0.00.031.0dd0.60.6ee0.40.40.74-34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4-35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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4-36工艺选择与设施布置1min.2min.1min.1min.30/hr.30/hr.30/hr.30/hr.1min.1min.1min.1min.60/hr.30/hr.30/hr.60/hr.1min.30/hr.30/hr.BottleneckParallelWorkstations其他方法-平行工作地4-37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4-38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