第三章工厂布局设计与管理

第三章工厂布局设计与管理梁灼铭主讲本章主要内容1、工厂布局设计概述：内容，原则，方法2、工厂布局形式，工厂流动模式3、产品原则布置设计：流水线形式4、生产现场的物流改善5、常用的平面布置方法6、服务业企业的平面布置裁减缝纫包装布匹空盒空盒引例：现有布局是否合理？裁剪缝纫布匹包装空盒改善后引导案例12600多个零件36700道工序3.1工厂布局设计概述1.工厂布局的内容和原则（1）工厂布局的内容工厂总体平面布置解决工厂各个组成部分，包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公室等各种作业单位和运输线路设施的相互关系，解决物料流向和流程、厂内外运输的连接。车间布置解决工作地、设备、通道、管线之间和相互位置，解决物料搬运的流程及运输方式。（2）设施布置设计的总原则整体综合原则(设计时应将设施布置有影响的所有因素都考虑进去，以达到优化的方案)移动距离最小原则流动性原则(设施布置应使在制品在生产过程中流动顺畅，消除无谓停滞，力求生产流程连续化)空间利用原则(生产区域或储存区域的空间安排，都应力求充分有效地利用空间。)柔性原则(应考虑各种因素变化可能带来的布置变更，以便于以后的扩展和调整)安全原则（3）工厂总体布置设计的要求满足生产要求，工艺流程合理；适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直；合理用地；充分注意防火、防爆、防损与防噪；利用气候等自然条件，减少环境污染。（4）车间布置设计的要求确定设备布置的形式；满足工艺流程要求；实行定置管理、确保工作环境整洁、安全；选择适当的建筑形式。3.2生产设施布局形式可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类，再来细分布置形式。生产设施的三种基本的布置形式：固定式布置产品原则布置工艺原则布置成组原则服务设施的三种基本的布置形式：零售店布置办公室布置仓库布置1.工厂布局的形式（1）产品原则布置（流水线布置）当产品品种少批量大时，应当按照产品的加工工艺过程顺序来配置设备，形成流水生产线或装配线。图1产品原则布置示意图图2汽车后桥加工生产线图3汽车装配生产线图4汽车焊接生产线产品原则布置的基础标准化及作业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作业，由专门的人力及加工设备来完成。产品原则布置的优点产品产出率高，单位产品成本低；每一产品都按工艺流程布置设备，因此加工件经过的路程最直接、最短，无用的停滞时间也最少；由于操作人员效率高且所需培训少；生产管理和采购、库存控制等工作也相对简单。产品原则布置的缺点要求较多的设备，而设备的利用率相对较低；对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差；线上工作重复单调乏味，缺乏提升机会，可能会导致工人的心理问题或职业伤害；为了避免停产，设备备用件的库存可能比较大。（2）工艺布置原则（机群式）把同类型的设备和人员集中布置在一个地方。图4工艺原则布置示意图图5钻削加工工段图6车削加工工段优点缺点①机器利用率高②设备和人员的柔性程度高，更改产品品种和数量方便③设备投资相对较少④操作人员作业多样化①物流量大②生产计划与控制较复杂③搬运距离长，有回流，生产周期长④库存量相对较大⑤员工技能要求高产品原则布置工艺原则布置描述对人员或设备进行有序布置以提供标准化的加工按加工性能对人员或设备进行布置以适应多样化的加工要求布置的核心使生产线平衡以避免瓶颈,保证工作流顺利布置设备或部门以使运输费用最小或物料阻塞现象最少加工重复或连接工艺专业化或间歇例子汽车、录象带、汽车清洗，自助餐线家具、焙制食品、汽车修理、医疗种类少一般至多工人技术水平低一般至高生产适应性极差一般至强产量高低至一般在制品库存量少多物料运输固定路线变动的路线设备维修的主要方法预防性当需要时优势单位费用低，生产率高可满足多种加工要求产品原则布置与工艺原则布置比较：（3）固定式布置原则（项目布置）主要是工程项目和大型产品生产采用的一种布置形式。它的加工对象位置，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。图6固定式布置固定式布置缺点：场地空间有限；不同的工作时期，物料和人员需求不一样，这给生产组织和管理带来较大困难；物料需求量是动态的。（4）成组布置原则（混合布置）成组技术就是识别和利用产品零部件的相似性，将零件分类。一系列相似工艺要求的零件组成零件族。针对一个零件族的设备要求所形成的一系列机器，称作机器组（制造单元）。成组原则布置可以认为是产品原则布置的缩影，是将工艺原则布置系统转化为接近产品原则布置系统。成组原则布置的特点加工时间较短、物流效率较高；在制品较低、准备时间较短；具有工艺原则布置的柔性。图7板材加工FMS表不同布置类型的特征布置形式生产时间产品原则布置在制品技术水平产品柔性机器利用率工人利用率单位产品成本维护性设备投资规模工艺原则布置成组原则布置固定式布置短低低低高高低难大长高高高中.低高高易小短低中.高中.高中.高高低中中中中混合高中中高－－图8产品变化、产量和布置关系图产品数量产品原则布置成组原则布置工艺原则布置产品种类P2.工厂流动模式工厂流动模式：工厂（车间）内部物料和人员流动的方向，反映工厂（车间）的出口和入口的布置以及工厂面积。a)直线形b)L形c)U形d)环形e)S形f)S形图9基本流动模式3.3产品原则布置设计流水线的设计包括：技术设计是指工艺路线、工艺规程的制订、专用设备的设计、设备改装设计、专用工具设计、运输传送装置的设计以及信号装置的设计等。组织设计是指流水线的节拍和生产速度的确定、设备需要量和负荷的计算、工序同期化设计、工人配备、生产对象运输传送方式的设计、流水线平面设计、流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制订等等。1.流水线的平面布置设计（1）流水线平面布置设计原则：有利于工人操作方便；在制品运动路线最短；有利于流水线之间的自然衔接；有利于生产面积的充分利用。（2）流水线的布置模式单列直线形流水线双列直线形流水线图10流水线单列和双列直线布置示意图图11单列直线流水线布置柔性生产布置原工作方式物料流物料流不好：操作者被分开，没有机会进行交流好：操作者可交流，或增减操作人员，经过训练的人几乎可自动平衡不同的生产速度。柔性装配线U型生产线或工作单元原工作方式柔性装配线不好：操作者被围起来，没有机会与增加的操作者一起工作以增加产量。好：操作者可互相帮助，可与增加的操作者一起工作以提高产量。U型生产线或工作单元原工作方式柔性装配线不好：直线型很难平衡好：U型生产线的一个特点就是操作者容易进入，这里4个操作者可减为3个。锻压机机1机2机3机4存储箱焊接(a)原布局油漆PaddyHopkirk汽车配件厂轴承生产线产品导向的布局生产线装配线锻压机机1机2机3机4存储箱焊接油漆锻压机机1机2机3机4存储箱焊接(a)原布局油漆PaddyHopkirk汽车配件厂轴承生产线产品导向的布局生产线装配线(b)新布局锻压机机1机2机3机4存储箱焊接油漆3.4生产现场物流改善合理的生产布局能够保证物料顺畅流动，减少无价值的搬运动作，提高现场的管理透明度和生产效率。无价值的搬运动作有：·搬运·倒退让路·排除路障·堆码、清点、整理、寻找·停顿与返回（1）有弹性的生产线布置2345InputOutput162345InputOutput16需求1000件/天时3人作业需求600件/天时2人作业考虑弹性生产线布置时追求的目标：（1）及时发现浪费（2）灵活调整生产量（3）考虑相关部门的浪费品质方面优先使用不会产生次品，或者有异常时能自动停止的设备，并设置质控环节产量方面使用弹性高、易增减产量的设备，优先采用单线流动小型设备成本方面按照产距时间配置人员，非定员制生产，使用最少空间生产（2）流线生产的布置要点保证标准作业避免物流浪费考虑信息流动少人化生产确保全数检查便于设备维护确保作业安全整体布置协调标准作业保证标准作业——避免：制造过多的浪费步行距离的浪费手动作业的浪费☆作业顺序一致化☆逆时针方向操作☆进行适当的作业组合☆明确作业循环时间☆明确在制品数量①.物流顺畅☆一头一尾存货，中间均衡快速流动☆考虑线与线之间的库存放置、搬运方法和搬运路径☆前后生产线尽量靠拢②.避免物流浪费——先进先出，快速流动物流物留顺畅流动没有停滞中间停滞隐藏问题信息流畅考虑信息流动——生产指示明确便于信息传递☆后补式/前后式生产指示☆生产实绩显现化☆便于批量区分☆警示灯及线体控制③.少人化☆U形布置方式☆逆时针摆放☆设备间无阻隔☆人与设备分工：人—装料、卸料设备—加工☆启动按钮安装方式适当④.少人化生产——人多人少都能生产现场目标及推移管理质量保证确保全数检查——防止不良发生杜绝不良流出☆作业人员自主检查☆避免生产与检查相分离☆设备防错功能☆良好的照明☆现场5S⑤.便于维护☆足够的维护空间☆优先保证常维护点空间☆不常动部分移开维护⑥.便于设备维护——先进先出，快速流动作业记录管理要点—严格按时间和频度要求进行质量检查及记录—严格执行质量首检并记录，必要时保留实物—自检和互检均要签名确认—尽可能记录具体数字—上级或质检人员进行互检时要确认作业者的测量技能例电流检查项目技术规格检查方法记录频度检查时间周一电流180～220电流表4次/班AM8：05185正常合格OK√×√一级维护标示安全性确保作业安全——消除：安全隐患违背安全规程的作业☆加工点远离双手可达区域☆作业时容易步行☆去除踏台、突出物☆启动按钮的保护盖、距离、位置防止误启动☆蒸气、油污、粉屑防护☆现场照明、换气、温湿度⑦.整体协调☆整体物流☆动力供应☆线间仓库间搬运☆预备扩充空间⑧.整体布置协调——整体效率最高（3）一笔画的工厂布置工厂整体布置一笔画从提高整体效率的目的出发，将前后关联的生产线集中布置。整体上呈一笔画布置将长屋型改为大通铺式采用U字型生产线由水平布置改为垂直布置Step1Step2Step3Step4工厂整体布置一笔画Step1由水平布置改为垂直布置ABCABCABCABCABCAAAAABBCCC水平布置（离岛式、鸟笼式“粗流而慢”）垂直布置（“细流而快”，满足多样少量）Step2采用U字型生产线1413121110712348569材料成品（1）以U字型，依逆时针方向按工艺流程排列生产。（2）入口和出口由同一作业者负责，能够以产距时间按标准数量进行生产及管理，也便于补充生产。（3）便于作业者相互协作，异常时能停线，及时暴露问题并改善之。（4）步行最短，可单件流动，人员可增可减。Step3将长屋型改为大通铺式大通铺式布置大通铺式布置（1）减少各生产线的在制品数量，以减少堆积空间。（2）物料供应采用逐组逐套的方式，避免物料过多造成空间狭小、作业者行动不便。大通铺式布置能有效利用空间，便于线与线之间相互协作，根据各生产线产距时间调整作业分配和人员安排，达到少人化目的。同时，大通铺式布置容易暴露整体上的问题，促进问题解决，从而提高整体效率。Step4整体上呈一笔画布置一笔画布置（1）易被差遣原则手工化动力化机械化自动化高速度高产量多功能泛用化大型化固定化高价化智能化人使用设备设备帮助人人辅助设备人管理设备人适应设备弹性化灵活化多样少量短交货期低成本设备配合人小型化流动化有弹性变换快设备发展史附：流线化设备调整原则小型化流动化有弹性变换快质量稳定运转稳定高速度高产量稳定速度适中设备随需求增减组合人员物料顺畅流动通过局部切换适应不同加工对象适应不同加工要求只需更换模具刀具等可满足各种不同产品快速切换节省时间实现多样少量混流生产（2）实用原则买基本功能设备买专用设备不买有功能浪费的设备附加功能可根据实际需要逐步附加满足适当的需求即可不买泛用化设备小批量生产细流而快理想的设备能确保整个生产工序环环相扣，整个生产线畅通无阻，无中间停滞和多余在制品。（3）流动原则不落地生根不寄人篱下不离群索居管线不象长青藤设备要象快餐车出口入口要一致管路线路既要避免硬得无弹性，也需要整理免得象长青藤。带轮设备机动性高，可将大设备单元化，便于拆装和移动。管路线