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1、第五章 工厂布置,工厂布置是对构成工厂的各个单位、各种设施与设备、以及厂内运输路线等进行合理的配置，使工厂成为一个有机的系统。基本目的是制定一个生产系统，使之能以最经济的方式生产出满足市场需求的产品。,工厂布置的目标,工厂布置的目标，是把工厂所有的物质设施安排成一个最佳的“生产运营方式”或生产运营体系，实现工作地、设备、物料和工人的最佳结合，从而以最经济的方式满足生产运营要求，提高企业和经济效益。,第一节 工厂布置决策,一、影响企业生产单位构成的因素 产品的结构与工艺特点 企业的专业化与协作化水平 生产单位的专业化原则 企业的生产规模 企业的技术水平（装备如数控设备、加工中心等可以简化生产单位
2、）,二、生产单位的划分,基本生产单位。直接从事产品生产过程的车间（加工车间、装配车间等）辅助生产单位。为基本生产过程提供辅助产品或劳务的单位（机修、工具、动力等车间）生产服务单位。为基本生产、辅助生产服务的单位（运输的车库、原料与成品仓库、实验室、计量室等）技术准备部门。包括设计室、工艺室、试制车间等,（一）企业生产单位配置中存在的问题 1、小而全 2、大而全 3、不按企业功能设置生产单位（二）企业规模的两大趋势 1、生产的集中化和专业化。生产要素越来越多地向大型专业化企业集中；2、生产的分散化。生产要素向与大型骨干企业协作配套的小型和微型企业扩散。,三、生产与服务设施布置的影响因素 企业的生
3、产类型和生产规模 企业产品的品种、结构、数量及质量要求 厂区的地形地貌和地质条件 企业生产单位的构成数量和规模 企业外部环境条件：运输、基础设施等 厂区施工条件 企业远景发展 安全及环保条件 改建或扩建时应考虑与原布置的协调关系等,四、工厂总平面布置,工厂布置是指对工厂的各个组成部分进行合理的安排。工厂布置包括平面布置、立面布置和运输通道等的设计。而平面布置是工厂布置的主要内容，它包括工厂平面布置和车间平面布置。,（一）工厂总平面布置的目的和原则,1、目的：在于保证企业获得较高的生产率和最好的经济效果，保证职工的安全健康和良好工作环境，实现文明生产。2、原则：（1)、最短路经原则（减少运输与服
4、务成本）(2)、最有效的面积利用(3)、最良好的工作和生活环境（生活区、生产区、办公区合理划分，有利于管理、环保与安全）(4)、关联原则（关系紧密的单位紧靠一起）(5)、协调原则（内部与外部协调）(6)、弹性原则（考虑未来发展，留有余地,注意事项,工厂总平面布置时，一般先安排主要生产车间和某些由特殊要求决定其位置的作业。如消防通道、易燃易爆品仓库等。其次，确定主要过道的位置。主要过道的两端尽可能与厂外电的公路相连接，中间与各车间的大门相连接；车行道、人行道应平坦、畅通、有足够的宽度和照明设施；道路交叉处应有信号装置。最后，根据各组成部分的相关程度，确定其它辅助部门、服务部门和次要过道的位置。利
5、用模型进行布置，便于修改，也便于形成几个不同的布置方案，有利于进行比较。,(二)工厂布置依据,1.厂区的地形、地质、面积和气候条件；2.厂区所在地的交通运输条件，厂内外货运量和运输方式；3.工厂的生产类型、生产能力、产品结构和工艺特点；4.工厂各组成部分及其所需面积；5.原材料、辅助材料、燃料、半成品、成品等存储情况；6.人员配备和生产服务情况；7.特殊作业的情况；8.防火、安全和环境保护的要求。,(三)、要求：原材料、半成品和成品的运输尽可能符合工艺流向，运输线路尽可能短，并避免交叉往返运输。协作单位尽量靠近布置。充分利用现有运输条件。合理划分厂区，把同类性质的车间、建筑物布置在一个区域内，
6、在满足生产需求及防火卫生要求的条件下，平面布置尽可能紧凑，减少工厂的占地面积。符合安全生产与环境保护要求，并注意美化与绿化。为改建和扩建留有余地。,(四)厂区平面布置的程序,（1）基础资料：地质资料、外部环境、运输条件等；,（2）生产单位的配置情况；,（3）生产系统图：企业生产系统的各组成部分之间生产联系和物料流向图。,1、确定目标,2、收集资料,3、确定各组成部分所占面积,4、确定各生产单位之间的相互关系,5、制定初步平面布置方案,6、方案评价,7、方案的实施,五、工厂总平面布置的方法,（一）物料运量图法（定量计算）,物料运量图表法 根据各单位的物料运输数量来确定这些单位的相互位置的一种方法
7、。统计车间物料流量，绘制物料运量表。优先安排运量最大的车间，然后将与它流量最大的靠近布置，以此类推。最后，考虑其它因素进行改正和调整。,表3物料运量表,（二）作业相关图法 根据关系密切的原因确定出各单位密切程度,关系密切原因,关系密切程度分类表,例一快餐店欲布置其生产和服务设施。该快餐店共分6个部分，计划布置在23(两行三列)的区域内。,1、列出关系密切程度（A、X）A：1-2，1-3，2-6，3-5，4-6，5-6。X：1-4，3-6，3-4。2、编制主联系簇（如图1）3、考虑其它有A联系的部门,4、画出X关系图（如图3）5、安置各部门（如图4）,图3,第二节 车间布置,车间平面布置就是正确
8、确定车间各组成部分的相互位置及车间基本生产部分的设备的相互位置。车间平面布置是否合理，关系到车间面积的合理利用、安全生产、车间内部运输是否合理以及生产周期的长短。最后反映在车间甚至企业的经济效益上。车间布置是在工厂总平面布置的基础上进行的。在设计车间的平面布置之前，必须根据工厂和车间的生产大纲、加工或装配的工艺规程确定工艺路线及机床设备、起重运输设备的种类和数量。,一般工业企业的生产车间设施组成：生产设备；附属设备（空调等）；车间过道；原料、产品的临时存储点；车间管理部门；车间服务部门，如更衣、休息室。车间布置主要是设备布置。,一、车间设备布置的原则与要求,按生产流向和工艺顺序布置设备，并注意
9、运输方便。尽量使加工对象在生产过程中成直线流动，流程最短，将倒流减少到最小限度。加工大型零件的设备应集中布置在有相应载重量的桥式起重机的车间中，加工大型零件及长料的设备应布置的靠近车间入口处，以方便运输。2)确保生产安全，工作环境良好，并考虑到操作方便。在保证安全和设备维修空间的同时，要尽可能创造良好的的工作环境，使采光、照明、通风、取暖、防暑、防尘、防噪音。卫生等条件良好；工具、工位器具等放在合适的位置，便于工人完成作业。3)合理利用车间生产面积。各车间内布置的生产线、或设备的面积应相等，避免剩留不便利用的面积；合理确定机床、墙壁、柱子、通道之间的距离。4)有利于维护机床精度。对于精密设备，
10、应布置在受振动、粉尘、电磁场影响最小的地点，保证其正常使用和减少磨损。,车间设备布置的要求,按照工艺流程顺序，把相关的设备安排在一起，保证工艺的连续性，同时使物料运输路径最短。注意运输方便性，力求物料自流。为设备的操作、安装、维修创造条件，设备周围应留有一定的操作空间（行业标准）。注意劳动卫生条件。注意利用厂房的结构，节约场地。考虑设备生产工艺的特殊要求（如采光、温度）等。,二、车间设备布置的基本方式,1、按机床类型布置车间设备方式。它是把同类设备布置在一起，形成同类机床组成的设备组，分区进行布置。这种方式适用于工艺专业化车间，及车间内工艺专业化工段或设备组的设备布置。2、按工艺顺序布置车间设
11、备方式。它是按生产对象的加工顺序来排列各种设备，形成一定的生产线、流水线和自动线。这种方式适用于对象专业化车间或工段。车间设备的排列有纵向排列、横向排列、斜向排列和不规则排列方式。,三、车间设备布置方法,车间平面布置包括正确确定车间内各个组成部分的相互位置及车间设备的位置。其方法有设备布置草图、模板或模型布置、从至表试验法和线性规划方法，以及计算机辅助布置1)设备布置草图 是按设备特点和车间设备布置原则，合理确定设备位置，按比例把设备、工作台、工具箱等表示在车间平面图上，并用符号表示机床类型。2)模板或模型布置 是用厚纸板、塑料布等仿照设备外型制成模板或用塑料、木料等做成外形同设备相同的模型，
12、在车间平面图上或厂房建筑模型内进行排列，反复比较，求得最适当的设备布置方案。3)从至表试验法是一种比较科学的求物料总运量最小的布置方案的方法。比较适合于多品种、小批量生产的情况。4）计算机辅助布置,从至表试验法,基本步骤：（1）选择典型零件，制定典型工艺路线，确定机床设备（2）制定初始方案，统计设备间移动距离（3）确定零件在设备间的移动次数和单位运量成本（4）用实验法确定最满意的方案,例：一金属加工车间有六台设备，已知其加工的零件品种及加工路线，零件在设备间移动次数和单位移动成本如表所示。请确定最佳布置方案。,计算机辅助车间平面设计,一、车间平面设计应考虑的问题,设备间物资运输成本车间的面积、
13、空间的大小、形状等车间所处的地理位置设备的特殊位置要求工艺流程的要求其他方面的要求（如两设备间距离的大小对产品质量的影响）,二、运输成本（指同一车间内不同设备间的运输成本）,假设：车间内有 n 台设备 每单位时间从设备 i 到设备 j 的运输次数表示为vij，矩阵表示为 v 设备 i 到设备 j 的单位距离运输成本表示为uij，矩阵表示为 u,设备 i 到设备 j 的距离表示为 lij,矩阵表示为u yij表示从设备运输到设备的一次成本，则 yij uij lij车间内的运输总成本函数：yij viji=1 j=1,三、设计初始布置方案,主要是利用计算机设计出一个初始的可行方案注意：必须将所有
14、的约束条件进行综合的考虑，否则可能全盘否定，初始方案选择得当，则能有利于加快优化进程，提高效率,Y,N,输入：运量矩阵；运输成本矩阵；初始方案；约束条件,计算距离矩阵,计算运输成本,输出初始布置与总成本,分析设备位置，调换位置使成本降低,总运输成本能否再低,STOP,使可变化的设备改变位置,重新调整距离矩阵,输出新的位置，计算总成本、成本降低值,第三节 装配线平衡,流水生产简介 现代流水生产起源于1914年1920年的福特制。福特制的主要内容：1、在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本。因而实施产品、零件的标准化、设备和工具的专用化以及工作场所的专业化。2、“单一产品原则”3、创造了流水线的
15、生产方法，建立了传送带式的流水生产线。,流水线：是指劳动对象按照一定的工艺路线,顺序的通过各个工作地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。流水生产是把高度的对象专业化生产和劳动对象的平行移动方式有机结合起来的一种先进的生产组织形式。,它具有以下特征：1.工作地的专业化程度高 2.具有明显的节奏性 3.各工序的生产能力平衡或成比例 4.工艺过程封闭、单向 5.具有高度的连续性,装配线平衡（工序同期化）：工序同期化是指通过各种可能的技术、组织措施来调整各工作地的单件作业时间，使它们等于流水线的节拍或者与流水线节拍成倍比关系。在给定流水线节拍后，求出装配线所需工序的工作地
16、数量和用工人数最少的方案。装配线平衡的目的：1、提高资源利用率 2、提高生产过程的连续性和节奏性 3、减少时间损失,一、流水线节拍流水线上连续出产两件相同制品的时间间隔。,节拍是一种重要的期量标准，它决定了流水线的生产能力、生产速度和效率。确定节拍的依据是计划期的产量和有效工作时间。即：R=T效/Q 式中:R节拍(分/件)T效计划期有效工作时间(分)Q 计划期制品产量(件).除计划中规定的任务外,还包括不可避免的废品,计划期有效工作时间=计划期制度工作时间时间利用系数 F=F制K K=0.90.96 计划期制度工作时间=全年制度工作日数班次每班工作时间 节奏：如果R很小，且加工制品的体积小重量
17、轻，不适于按件传递，则可以按批传递。顺序出产相邻两批同样制品之间的时间间隔就称为节奏。即：Rg=Rn 其中 Rg:节奏 n:批量,例某制品流水线计划年销售量为20000件，另需生产备件1000件，废品率2%，两班制工作，每班8小时，时间有效利用系数95%，求流水线的节拍。,解 T效=254 2 8 6095%=231648 分钟 Q=(20000+1000)/(12%)=21429 件 R=T效/Q=231648/21429=11(分/件）注：F制=365-(52*2+1+3+3+3)=254,工作地数（设备）数量 某工序需要工作地（设备）数Sei=当计算所得的工作地数不是整数时，实际采用的工
18、作地数应取大于或等于计算值的最小整数。即:Sei=Si,二、确定工作地数,（一）实现工序同期化的措施：,(1)分解与合并工序(2)经过改装机床、改变加工用量、改进工艺装备、合理布置工作地等错施，缩短工序机动时间和辅助时间。,三、装配线平衡,（二）装配线平衡方法,根据计算的流水线节拍和至少的工作地数，工序同期化通过合并工步进行，即将工步分配到工作地。为工作地分配工步需满足的条件：保证各工序之间的先后顺序。每个工作地的作业时间不能大于节拍。每个工作地的作业时间应尽量相等和接近节拍。应使工作地的数目最少。,例假设某流水线的节拍为8分钟/件，由13道小工序组成，单位产品的总装配时间为44分钟，各工序之间的装配顺序和每道工序的单件作业时间如图。,解（1）计算装配流水线上的最少工作地数 SmiQ=T/R=44/8=5.5=6,（2）工序同期化,
