生产运作管理工艺选择与设施布置 Chapter 71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 2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？ 3工艺选择企业选择何种生产工序的战略决策 工艺类型工艺专门化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4工艺选择continued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 5工艺选择continued工艺选择的关键问题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6工艺选择continued 工艺选择工具产品工艺矩阵 （Product-Process Matrix, PPM） 1979年，由海斯（Robert H. Hayes）、惠尔莱特（ Steven C. 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 7工艺选择continued工艺选择工具产品工艺矩阵工 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 低单位成本工艺 专门化批量 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8设施布置设施布置的基本形式根据工作流程布置产品原则布置（Product-oriented Layout） 工艺原则布置（Process-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 9设施布置continued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 工作流程原材料或顾客 制成品工作地1工作地2工作地310设施布置continued 产品原则布置（Product-oriented Layout）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 11设施布置continued产品原则布置（Product-oriented Layout）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 12设施布置continued工艺原则布置（Process-oriented Layout）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 13设施布置continuedBank 1995 Corel Corp.Machine Shop 1995 Corel Corp.Hospital 1995 Corel Corp.14设施布置continued 工艺原则布置（Process-oriented Layout）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 15设施布置continued工艺原则布置（Process-oriented Layout）成组技术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 16设施布置continued工艺原则布置（Process- oriented Layout）成组技术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 17设施布置continued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 手术室按照定位布置设置 18设施布置continued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 19设施布置continued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 20生产线的平衡 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21生产线的平衡continued 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 22生产线的平衡continued 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 23生产线的平衡continued 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 24生产线的平衡continued 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 25生产线的平衡continued 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 26生产线的平衡continued 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27生产线的平衡continued 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0.321.0bb0.00.0 31.0dd0.60.6ee0.40.40.728生产线的平衡continued 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 29生产线的平衡continued 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 30对工艺原则布置的设计 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 31对工艺原则布置的设计continued 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123油漆 车间33装配22仓库0合计0533211i=1i=232对工艺原则布置的设计continued 解答修改后的从至表 至 从合计部门82111 部门 部门12115 部门33 部门213 部门22 合计011533233对工艺原则布置的设计continued 解答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)=4 22=4 3(1+2)=9 4(1+1)=8 58=4010=0 2(3+2)=10 30=0 40