第七章 多品种中小批量的生产

1第七章多品种中小批量的生产组织及生产作业计划§7.1多品种中小批量生产与成组技术§7.2中小批量生产先进的组织形式§7.3成批生产类型的期量标准及生产作业计划2§7.1多品种中小批量生产与成组技术一成组技术的产生与发展二成组技术的基本原理三机械产品应用成组技术的可行性四成组技术在机械行业中小批量生产中的应用3一成组技术（GT）的产生与发展•成组技术于1959年米特洛凡诺夫创立•德国阿亨工业大学的奥匹兹领导制定了“工件分类编码系统”•美国与日本将GT与数控技术、计算机技术结合,为在GT基础上发展CAD,CAPP和建设FMS创造了必要条件4二成组技术的基本原理即对于不同制品之间客观存在的相似性进行识别，并根据一定的目的，按其相似特征进行归类分组，并找出同一类制品中的典型制品，以典型制品为基础编制成组工艺和进行成组生产，以避免不必要的重复劳动和组织管理中不应有的多样化，达到简化、统一、高效和经济目的的生产组织技术5三机械产品应用成组技术的可行性•不同产品功能构成基本相同•功能相似的产品，其零件构成也相似•其零件一般可分为三类A:复杂件（专用件）B:相似件C:标准件•各种相似件在一定范围的产品中出现率有着稳定的分布•相似的零件由于在功能、形状，尺寸，性质等固有特征存在相似性，往往导致设计、制造呈现相似性•零件工时定额，材料消耗定额，生产管理上的期量标准等都具有相似性6四成组技术在机械行业中小批量生产中的应用1利用成组分类编码系统，相似件图库和CAD软件进行成组设计2应用成组分类编码系统，零件族成组工艺库和工艺专家系统进行成组工艺设计3利用相似性原理进行工时定额，材料消耗定额和成本定额的制定，可事半功倍，保持定额水平的一致性4把GT原理应用于生产组织和计划管理7§7.2中小批量生产先进的组织形式一成组生产单元（GTPC)1概念2优越性3成组生产单元设计步骤二柔性制造系统（FMS)8成组生产单元●GTPC是为一个或几个工艺过程相似的零件族组织成组生产而建立的生产单位。在成组生产单元里配备了成套的生产设备和工艺装备以及相关工种的工人，以便能在单元里封闭地完成这些零件族的全部工艺过程9GTPC的优越性（1）可采用专业化程度较高的机床设备和工艺装备（2）按一定的生产纲领和各工序加工工作量配备生产设备和工人（3）设备可按零件族典型工艺顺序布置，使物流顺畅（4）工件在工序间的传递可采用平行或平行顺序方式，以缩短生产周期减少在制品（5）对生产单元可实行经济类责任制，发挥每个人的积极性创造性10成组生产单元设计步骤（1）正确制定企业生产纲领（2）产品零件分类成组●目检法●功能名称法●分类编码系统法●工艺流程分析法（3）计算各种设备需求量与设备配备（4）成组生产单元的平面布置11计算各种设备需求量与设备配备●Sj计:j设备需要量（计算值）●Ni:i产品（零件）年需求量（件）(i=1……P)●tij:i产品（零件）在j设备上加工的单件工时●F0:设备年制度工作时间●ηj:j设备的利用系数，一般取0.9～0.98●P:零件族中零件种数01FtNSPiijij计12成组生产单元的平面布置按生产线形式布置按U型布置CNCCNCNCNCNC1NCNCNC2按功能布置1、2配套辅助设备ABCD12345分区联合布置A、B、C、D成组生产单元1、2、3、4相邻单元协作区，5多单元边界协作区13柔性制造系统（FMS）1概念：FMS是由计算机控制的、以数控机床（NC）和加工中心（MC）为基础、适应多品种中小批量生产的自动化制造系统2特点（1）可同时加工多种不同工件（2）一台机床加工完一种零件后可在不停机调整的条件下，按计算机指令转换加工另一种零件（3）各机床之间的联系是灵活的，工件在机床间的传输无固定的流向和节拍3组成4采用FMS的经济收益14FMS的组成（1）加工系统：回转体非回转体（2）物料储运系统（3）计算机管理和控制系统生产数据数据库资源数据信息输入输出运行数据物料进出口管理计算机主控制系统系统管理软件制定生产日程计划工具管理系统控制软件运行控制系统级监视系统监视软件设备级监视15§7.3成批生产的期量标准及生产作业计划一期量标准1批量和生产间隔期2生产周期3生产提前期4在制品定额二生产作业计划的编制方法1累计编号法2MRP（物料需求计划）16批量和生产间隔期（1）概念:批量:消耗一次准备结束时间所生产的同种产品或零件的数量，以n记之（即相同产品或零件一次投入和出产的数量）生产间隔期:相邻两批相同产品（零件）投入（或产出）的时间间隔，以R记之（2）批量和生产间隔期关系（3）批量与生产间隔期的确定方法①以量定期法—先确定批量，再确定生产间隔期●最小批量法●经济批量法②以期定量法——先确定生产间隔期，再确定批量gRngnRn：批量R：生产间隔期g：平均日产量17最小批量法●α：调整时间损失系数t单件：单件工时●例：某零件经三道工序加工，其加工数据资料如表，设α=0.05，求最小批量序号工序名称单件时间（分）设备调整时间（分）t调/ti1车153022铣2012063磨30903解：①计算t调/ti③②选择第二道工序计算单件准备ttn最小)(1202005.0120件最小nn最小：最小批量t准备：一批产品准备结束时间单件准备tnt∵∴18经济批量法●例：某产品年总产量为20000件，每批产品的设备调整费用为100元，每件产品年平均保管费用为1元，求经济批量。解：)(200011002000020件n费用批量n0E=E1+E2E1=（n/2）C0220AnNCdndECNAn20E2=（N/n）An：批量N：年产量n0：经济批量A：设备调整一次费用C：单件年平均库存费用●以零件生产费用最低为原则确定批量的方法19以期定量法1选择采用的生产间隔期标准2将产品和零件分类，归入不同批类3计算批量批类生产间隔期批量每月批次日批三日批周批旬批半月批月批季批半年批1天3天6天8天12天24天72天144天1/24月产量1/8月产量1/4月产量1/3月产量1/2月产量1月产量3月产量6月产量2484321一季一次半年一次gRn202生产周期（1）生产周期概念：指一批制品从原材料投入生产起，到最后完工为止，制品在生产过程中经历的日历时间（2）生产周期的确定：①零件各工艺阶段生产周期的计算②产品生产周期21零件各工艺阶段生产周期的计算T：一批零件加工的生产周期m：车间内该零件的工序数n：批量ti：零件在工序i上的单件工时定额C：每日有效工时Si：执行工序i的工作地数Ki：预计定额完成系数li：工序之间的平行系数tp：调整设备时间tq：等待加工时间ts：工艺规定的自然时效时间tr：跨车间协作工序的时间rsqmpmiiiiitttmtKSCltnT1（1）按生产周期的时间构成计算（2）通过资料核算和现场调查，制定典型的生产周期概略标准22机械加工生产周期的概略标准图表工艺工序数一批零件加工的总劳动量（小时）16以下16～3232～6464～128128～256256～512211.52331.51.52.5441.5235812522.53.569.51462.5347111673.54.5812.5188459112095.51015.5221061117211271319261415212816172330182532202734注：表中生产周期是以两班制的工作日为单位23产品生产周期（1）网络计划技术（第九章）（2）图表法243生产提前期（1）概念：指一批制品（零件、毛胚或产品）在各工艺阶段投入（出产）的时间比产品出产时间提前的天数。可分为投入提前期和出产提前期（2）计算公式：①前后车间生产批量相等情况②前后车间生产批量不相等情况25前后车间批量相等情况毛胚制造周期机加工周期装配周期T毛T毛-加T机T加-装T装D装投=T装D机出=D装投+T加-装D机投=D机出+T加D毛出=D机投+T毛-机D毛投=D毛出+T毛●产品在最后车间的出产提前期=0●产品在最后车间的投入提前期=该车间的生产周期●产品在某车间的出产提前期=后车间投入提前期+保险期●产品在某车间的投入提前期=该车间出产提前期+该车间生产周期例1：设各车间生产间隔期皆为R=15天，批量皆为n=10件，T装=20天，T机=40天，T毛=20天，T装-机=10天，T机-毛=5天。求各车间生产提前期和投入提前期。解：D装出=0D装投=0+20=20（天）D机出=20+10=30（天）D机投=30+40=70（天）D毛出=70+5=75（天）D毛投=75+20=95（天）毛-加保险期加-装保险期26前后车间批量不相等情况例2：设n装=10，R装=15天，n机=30，R机=45天，n毛=30，R毛=45天，其他条件如例1。求各车间生产提前期和投入提前期解：D装出=0D装投=20（天）D机出=20+10+（45-15）=60（天）D机投=60+40=100（天）D毛出=100+5+（45-45）=105（天）D毛投=105+20=125（天）车间出产提前期=后车间投入提前期++（该车间生产间隔期-后车间生产间隔期保险期）274在制品定额概念：指在一定的技术组织条件下，为保证生产衔接，必须占用的在制品的最低储备量1车间内部在制品定额2车间之间半成品定额（库存在制品定额）281车间内部在制品定额（1）定期（生产进度已定）情况下的在制品定额—图表法在制品定额=计划期末在制品占用量（2）不定期（生产进度未定）情况在制品定额qTnRTZ平均日产量生产周期批量生产间隔期生产周期在制品定额生产周期（天）生产间隔期R（天）TR进度在制品平均占用量在制品期末占用量上旬中旬下旬T=R10101一批一批TR20102二批二批TR25102.5二批半三批TR5100.5半批一批292车间之间半成品定额（1）库存周转（流动）在制品定额①前车间成批入库，后车间分批领用②前车间成批入库，后车间每日领用③前车间成批入库，后车间整批领用（2）库存保险半成品定额用途：在前车间出现出产误期或出现过多废品时，为了保证生产正常进行而准备的储备量公式：保险半成品定额=前车间可能误期交库日数（保险期）×后车间平均每日用量30前车间成批入库，后车间分批领用●设前车间入库批量60件，后车间领用批量为10件。前车间计划期最后批量入库的标准日期为到期末9天，后车间生产间隔期（领用间隔期）为2天。求周转半成品占用量。解：周转半成品占用量=前车间批量－[前车间计划最后一批零件入库的标准日期到期末的天数÷后车间生产间隔期]×后车间批量=60－[9/2]×10=10工作日保险储备量12221201918171615141312111098765432252423321最大占用量流动占用量后领前入周转半成品占用量31前车间成批入库，后车间每日领用●前车间期初第一次零件入库标准日期为3天。交库间隔日数为5天，批量为50件周转半成品占用量=（前车间期初第一次出产零件入库标准日期÷前车间交库间隔日数）×前车间入库批量=（3/5）×50=30（件）工作日保险储备量12221201918171615141312111098765432252423321最大占用量流动占用量周转半成品占用量32工作日保险储备量12221201918171615141312111098765432252423321最大占用量流动占用量后领前入前车间成批入库，后车间整批领用●图表●计算公式33计算公式●当交库数量=领用数量；交库间隔日数=领用间隔日数0（当车间已领用，下批尚未交库时）=1批（已交库一批，后车间尚未领用）●当交库数量=领用数量；交库间隔日数≠领用间隔日数期末周转半成品占用量期末周转半成品占用量前车间计划期最后一批零件交库标准日期到期末天数=1批（＜后车间计划期最后领用一批零件的标准日期到期末天数）0（前车间计划期最后一批零件交库标准日期到期末天数＞后车间计划期最后领用一批零件的标准日期到期末天数）34累计编