1
龚国华
2004— 2005 第二学期复 旦 大 学 管 理 学 院第五章 生 产 过 程 设 计
2
厂区布置
车间设备布置
学习流水生产布局方案的装配线平衡方法内容要点
3
讨论：
建一家年产 20台巨轮发动机厂与建一家年产 20万轿车发动机厂有什么不同？
4
讨论
假定两种发动机仅仅是体积上的差异，
形状相似，零部件数量相等。
假定零部件种数为 200件，平均每件的加工工序为 5道。
5
讨论：
20台 /12月 =1.67台 /月
20万 /12月 =16700台 /月 800台 /天船用发动机缸体,1.67台 /月粗铣 精铣 钻孔 攻丝 磨削轿车发动机缸体,16700台 /月 ; 800台 /天粗铣 精铣 钻孔 攻丝 磨削
6
讨论,
可以想象船用发动机厂采用流水线加工,设备利用率会很低,所以不能采用流水线加工方式,
造轿车发动机采用流水线方式,每个零件加工流水线平均需要 5台设备,每天生产 800套,共需要设备 1000台,
要建几个车间,
如果船用发动机也采用流水线生产,要求较高的设备利用率,一条流水线加工一种零件,每月仅加工 1.67
套,请想象一下,会是怎样一种情景,
7
讨论,
船用发动机该怎样造?
为了提高设备利用率,必须减少设备数量,
使用少量设备生产 200种零件,
应该购置多少台设备?
取决于加工工艺的需要,生产数量和设备利用率,
采用多品种小批量生产方式,相同工艺的设备放在一起,组成班组,
8
厂区布置
生产单位设计车间类型：工艺专业化还是产品专业化班组划分有同样的问题
厂区空间位置布置在有限空间内如何安排全部车间和其它机构目的：使内部的运输费用最小
(目前国内没有很好的方法，比较实用的称作模板法，国外有专用软件）
9
生产单位设计
船用发动机怎样造？
轿车发动机怎样造？
船用 —— MAKE ＴＯ ＯＲＤＥＲ
车用 —— ＭＡＫＥ ＴＯ ＳＴＯＣＫ
日用电机厂的案例不同的生产类型，生产单位的组织形式也不同
10
订 货 生 产 布 局 方 案
（ MAKE TO ORDER）
多品种小批量对应于工艺专业化
11
布局设考虑的是主要功能部门与物流或人流之间的协调
功能相同 (即加工工艺相同）的机器设备集中在一起形成特定的功能部门
例如，所有 X光机集中在同一实验室
主要用于订货生产或不同类型的服务
举例
医院作业
订货生产车间
1995 Corel Corp.
订货生产布局方案
12
热处理车间 总装配车间锻工车间 铸工车间 下料车间大金工车间 小金工车间 冲压车间工艺原则下的生产单位和物流订货生产布局方案
（车间划分）
13
办公室工具室钻工工段下料工段
1995 Corel Corp.
1995
Corel Corp.
订货生产布局方案
（车间内班组划分）
14
流 水 生 产 布 局 方 案
15
毛坯车间总装配车间齿轮车间轴类车间箱体车间丝杠车间弹簧车间对象原则下的生产单位和物流流水生产布局方案
（车间划分）
16
根据产品的工艺流程安排机器设备的布局
核心为使生产线的非平衡状态达到最小化
类型,零件加工线，装配线
举例
汽车装配线
啤酒酿造生产线
造纸生产线
1984-1994 T/Maker Co.
流水生产布局方案
17
将预先制造好的零部件装配在一起
使用装配工作站
重复性的装配过程
任务分派决定装配节奏
合理分派任务实现平衡
制造零部件
使用一组机器设备
重复性的加工过程
机器决定生产节奏
通过重新设计加工线来实现平衡零件加工线 装配线流水生产布局方案的类型
18
1 3
2
4
5
办公室传送带流水生产的现场布置
19
产品设计标准化
长期稳定的市场需求
少品种大批量生产
原材料和零部件的稳定质量表现流水生产布局方案的先决条件
20
较低的可变成本
较低的物料传输成本
在制品存货较低
工人训练比较容易
作业计划与控制比较简单流水生产布局方案的长处
21
较高的资本投入
专用设备的使用
生产线上任何设备的故障可能导致全线停产
缺少灵活性
产量变化
产品品种变化流水生产布局方案的缺点以空间换时间，需要大量投资
22
产品静止不动
操作工人和设备工具向工作现场调动
需要克服的困难因素
现场空间有限
所需材料工具经常变化
举例
船舶制造
高速公路建设
1995 Corel Corp.
1995
Corel Corp.
1995
Corel Corp.
定点布局方案
23
装 配 线 设 计
24
对于下列给出的工作单元时间及其先后次序，计算最小工作站数目和装配线效率
。可利用生产时间为 每天 480 分钟，
每日需求量为 80 单位。
工作单元 工作单元时间 前置工作单元
A 5 分 无
B 3 A
C 2 A,B
D 6 B,C
E 4 D
25
平衡生产线的一种分析方法
在满足输出效率的情况下，向各个工作站等量地分派工作
目标
争取效率最大化
争取工作站数目最小化
1995 Corel Corp.
装 配 线 设 计
26
1,明确要完成的具体任务 (工作单元 )
2,确定工作单元之间的先后次序
3,建立工作单元先后次序的网络表达
4,估计每个工作单元所需的时间
5,计算循环时间
6,计算工作站数目
7,分派任务到各个工作站
8,计算装配线的效率装 配 线 设 计 的 步 骤
27
参数符号节拍时间,C
可利用的生产时间,P
所要求的 生产量,R
最小工作站数目,N
装配线效率,E
平衡阻滞,D
工作单元时间：
总工作时间,T
工作站闲置时间：
总闲置时间,I
niit,.,,,,,,2,1,?
Njji,.,,,,,,2,1,?
参数计算公式
28
总工作时间：
总闲置时间：
节拍时间,C ＝ P/R
最小工作站数目,N ＝ T/C
装配线效率,E ＝ T/N*(C)
平衡阻滞,D ＝ I/N*(C)
注释,N* 为实际所用的工作站数目
ntttT,.,.,.21
NiiiI,.....21
参数计算公式
29
对于下列给出的工作单元时间及其先后次序，计算最小工作站数目和装配线效率。可利用生产时间为每天 480 分钟，每日需求量为 80 单位。
工作单元 工作单元时间 前置工作单元
A 5 分 无
B 3 A
C 2 A,B
D 6 B,C
E 4 D
设 计 举 例
30
E
2
5
46
3
A D
C
B
工作单元先后次序的网络表达
31
节拍,C＝ P/R = 480/80 = 6(分 )
最小工作站数目：
N＝ T/C =(5+3+2+6+4)/6
= 3.33 4?
循环时间及最小工作站数目
32
E
2
5
46
3
A D
C
B 工作站 IV工作站 I
工作站 III
工作站 II
任 务 分 派 结 果
33
B C
A
D
E
3 分办公室
6 分
5 分
2 分
4 分每 6分钟生产 1件分 派 结 果 现 场 演 示
34
节拍,C = 6 分钟实际工作站数,N* = 4
装配线效率,E ＝ T/N*C
= (5+3+2+6+4)/4(6)
= 20/24 = 83.3%
平衡阻滞,D ＝ 1－ E ＝ 16.7%
装配线的效率计算
35
锯床组 包装组车床组 滚齿组热处理磨床组
1 2
3
4
5
6
7
8
走 道车间门车间门工艺专业化布置的齿轮车间两种生产类型的效率比较
36
产品专业化布置的齿轮车间热处理 走 道车间门车间门锯床车 床滚 床 车 床磨床 包装
A齿轮
B齿轮锯床车床滚床 车床磨床包装
C齿轮生产线
D齿轮生产线
A齿轮
B齿轮 车间门两种生产类型的效率比较
37
两种生产类型的效率比较
（面积不变 3000平方米）
工艺专业化布置职工,190人设备,96台月产量：摩托车齿轮 2000套
（常日班制）
产品专业化布置职工,216人设备,110台月产量：摩托车齿轮 12000套在制品减少
（ 2班制）
38
作业 4
用 POM软件计算教材 P113上的手工装配流水线的工序平衡例题,
龚国华
2004— 2005 第二学期复 旦 大 学 管 理 学 院第五章 生 产 过 程 设 计
2
厂区布置
车间设备布置
学习流水生产布局方案的装配线平衡方法内容要点
3
讨论：
建一家年产 20台巨轮发动机厂与建一家年产 20万轿车发动机厂有什么不同？
4
讨论
假定两种发动机仅仅是体积上的差异，
形状相似，零部件数量相等。
假定零部件种数为 200件，平均每件的加工工序为 5道。
5
讨论：
20台 /12月 =1.67台 /月
20万 /12月 =16700台 /月 800台 /天船用发动机缸体,1.67台 /月粗铣 精铣 钻孔 攻丝 磨削轿车发动机缸体,16700台 /月 ; 800台 /天粗铣 精铣 钻孔 攻丝 磨削
6
讨论,
可以想象船用发动机厂采用流水线加工,设备利用率会很低,所以不能采用流水线加工方式,
造轿车发动机采用流水线方式,每个零件加工流水线平均需要 5台设备,每天生产 800套,共需要设备 1000台,
要建几个车间,
如果船用发动机也采用流水线生产,要求较高的设备利用率,一条流水线加工一种零件,每月仅加工 1.67
套,请想象一下,会是怎样一种情景,
7
讨论,
船用发动机该怎样造?
为了提高设备利用率,必须减少设备数量,
使用少量设备生产 200种零件,
应该购置多少台设备?
取决于加工工艺的需要,生产数量和设备利用率,
采用多品种小批量生产方式,相同工艺的设备放在一起,组成班组,
8
厂区布置
生产单位设计车间类型：工艺专业化还是产品专业化班组划分有同样的问题
厂区空间位置布置在有限空间内如何安排全部车间和其它机构目的：使内部的运输费用最小
(目前国内没有很好的方法，比较实用的称作模板法，国外有专用软件）
9
生产单位设计
船用发动机怎样造？
轿车发动机怎样造？
船用 —— MAKE ＴＯ ＯＲＤＥＲ
车用 —— ＭＡＫＥ ＴＯ ＳＴＯＣＫ
日用电机厂的案例不同的生产类型，生产单位的组织形式也不同
10
订 货 生 产 布 局 方 案
（ MAKE TO ORDER）
多品种小批量对应于工艺专业化
11
布局设考虑的是主要功能部门与物流或人流之间的协调
功能相同 (即加工工艺相同）的机器设备集中在一起形成特定的功能部门
例如，所有 X光机集中在同一实验室
主要用于订货生产或不同类型的服务
举例
医院作业
订货生产车间
1995 Corel Corp.
订货生产布局方案
12
热处理车间 总装配车间锻工车间 铸工车间 下料车间大金工车间 小金工车间 冲压车间工艺原则下的生产单位和物流订货生产布局方案
（车间划分）
13
办公室工具室钻工工段下料工段
1995 Corel Corp.
1995
Corel Corp.
订货生产布局方案
（车间内班组划分）
14
流 水 生 产 布 局 方 案
15
毛坯车间总装配车间齿轮车间轴类车间箱体车间丝杠车间弹簧车间对象原则下的生产单位和物流流水生产布局方案
（车间划分）
16
根据产品的工艺流程安排机器设备的布局
核心为使生产线的非平衡状态达到最小化
类型,零件加工线，装配线
举例
汽车装配线
啤酒酿造生产线
造纸生产线
1984-1994 T/Maker Co.
流水生产布局方案
17
将预先制造好的零部件装配在一起
使用装配工作站
重复性的装配过程
任务分派决定装配节奏
合理分派任务实现平衡
制造零部件
使用一组机器设备
重复性的加工过程
机器决定生产节奏
通过重新设计加工线来实现平衡零件加工线 装配线流水生产布局方案的类型
18
1 3
2
4
5
办公室传送带流水生产的现场布置
19
产品设计标准化
长期稳定的市场需求
少品种大批量生产
原材料和零部件的稳定质量表现流水生产布局方案的先决条件
20
较低的可变成本
较低的物料传输成本
在制品存货较低
工人训练比较容易
作业计划与控制比较简单流水生产布局方案的长处
21
较高的资本投入
专用设备的使用
生产线上任何设备的故障可能导致全线停产
缺少灵活性
产量变化
产品品种变化流水生产布局方案的缺点以空间换时间，需要大量投资
22
产品静止不动
操作工人和设备工具向工作现场调动
需要克服的困难因素
现场空间有限
所需材料工具经常变化
举例
船舶制造
高速公路建设
1995 Corel Corp.
1995
Corel Corp.
1995
Corel Corp.
定点布局方案
23
装 配 线 设 计
24
对于下列给出的工作单元时间及其先后次序，计算最小工作站数目和装配线效率
。可利用生产时间为 每天 480 分钟，
每日需求量为 80 单位。
工作单元 工作单元时间 前置工作单元
A 5 分 无
B 3 A
C 2 A,B
D 6 B,C
E 4 D
25
平衡生产线的一种分析方法
在满足输出效率的情况下，向各个工作站等量地分派工作
目标
争取效率最大化
争取工作站数目最小化
1995 Corel Corp.
装 配 线 设 计
26
1,明确要完成的具体任务 (工作单元 )
2,确定工作单元之间的先后次序
3,建立工作单元先后次序的网络表达
4,估计每个工作单元所需的时间
5,计算循环时间
6,计算工作站数目
7,分派任务到各个工作站
8,计算装配线的效率装 配 线 设 计 的 步 骤
27
参数符号节拍时间,C
可利用的生产时间,P
所要求的 生产量,R
最小工作站数目,N
装配线效率,E
平衡阻滞,D
工作单元时间：
总工作时间,T
工作站闲置时间：
总闲置时间,I
niit,.,,,,,,2,1,?
Njji,.,,,,,,2,1,?
参数计算公式
28
总工作时间：
总闲置时间：
节拍时间,C ＝ P/R
最小工作站数目,N ＝ T/C
装配线效率,E ＝ T/N*(C)
平衡阻滞,D ＝ I/N*(C)
注释,N* 为实际所用的工作站数目
ntttT,.,.,.21
NiiiI,.....21
参数计算公式
29
对于下列给出的工作单元时间及其先后次序，计算最小工作站数目和装配线效率。可利用生产时间为每天 480 分钟，每日需求量为 80 单位。
工作单元 工作单元时间 前置工作单元
A 5 分 无
B 3 A
C 2 A,B
D 6 B,C
E 4 D
设 计 举 例
30
E
2
5
46
3
A D
C
B
工作单元先后次序的网络表达
31
节拍,C＝ P/R = 480/80 = 6(分 )
最小工作站数目：
N＝ T/C =(5+3+2+6+4)/6
= 3.33 4?
循环时间及最小工作站数目
32
E
2
5
46
3
A D
C
B 工作站 IV工作站 I
工作站 III
工作站 II
任 务 分 派 结 果
33
B C
A
D
E
3 分办公室
6 分
5 分
2 分
4 分每 6分钟生产 1件分 派 结 果 现 场 演 示
34
节拍,C = 6 分钟实际工作站数,N* = 4
装配线效率,E ＝ T/N*C
= (5+3+2+6+4)/4(6)
= 20/24 = 83.3%
平衡阻滞,D ＝ 1－ E ＝ 16.7%
装配线的效率计算
35
锯床组 包装组车床组 滚齿组热处理磨床组
1 2
3
4
5
6
7
8
走 道车间门车间门工艺专业化布置的齿轮车间两种生产类型的效率比较
36
产品专业化布置的齿轮车间热处理 走 道车间门车间门锯床车 床滚 床 车 床磨床 包装
A齿轮
B齿轮锯床车床滚床 车床磨床包装
C齿轮生产线
D齿轮生产线
A齿轮
B齿轮 车间门两种生产类型的效率比较
37
两种生产类型的效率比较
（面积不变 3000平方米）
工艺专业化布置职工,190人设备,96台月产量：摩托车齿轮 2000套
（常日班制）
产品专业化布置职工,216人设备,110台月产量：摩托车齿轮 12000套在制品减少
（ 2班制）
38
作业 4
用 POM软件计算教材 P113上的手工装配流水线的工序平衡例题,
