企业厂区第5章-生产过程的柔性化组织课件.ppt

1、第5章生产过程的柔性化组织 主编5.1.1生产过程系统1.生产过程系统的含义按企业生产作业计划，为完成规定的产品品种、质量、数量和出产进度等指标而设置的保证产品制造流程最短、时间最省、耗费最少的系统总体，称为生产过程系统。生产过程系统是企业核心竞争力的重要组成部分，是企业实现经济效益目标的基础。2.生产过程系统的组成对于机械制造企业来说，生产过程系统一般由五个子系统组成。每一个子系统对应一个生产子过程，具体如下。(1)基本生产过程所谓基本生产过程是指直接改变物料的物理和化学性质，使之成为企业产出物即产成品的过程，如企业的毛坯制造(铸件、锻件等)、零件加工(切削加工、热加工、电解加工等)和部件、

2、产品的装配过程等。5.1.1生产过程系统(2)辅助生产过程基本生产过程的正常进行需要辅助生产过程子系统的支持，如机械设备维修、调整、更新与安装，工艺装备的制造，动力和燃料的供应，物料的预处理等。(3)生产服务过程为基本生产过程和辅助生产过程等进行的各种服务过程，如对原材料、半成品、工具等的保管和运输、试验和理化检验等过程。(4)附属生产过程为基本生产过程提供所需的附属材料等的生产过程，如提供生产包装用的纸箱、袋、容器等。(5)副业生产过程副业生产过程是企业对物料进行充分利用，再创价值的过程。5.1.1生产过程系统3.对生产过程系统的基本要求对生产过程系统总的要求是在保证按时、按质、按量完成生产

3、任务的前提下，尽可能地以最少的消耗来获取最大的经济效益。为此，生产过程系统必须满足如下基本要求。(1)连续性要求生产过程系统的连续性是指物料在生产过程各阶段的移动自始至终连续不断地进行，没有或很少有中断现象。(2)协调性要求生产过程系统的协调性是指企业基本生产过程和其他生产过程之间、基本生产过程各阶段各工序之间在生产能力上都要保持适当的比例关系，如毛坯制造与加工装配之间生产能力的匹配、生产设备数量与维修保养能力的匹配等都应符合生产需求。5.1.1生产过程系统(3)平行性要求平行性要求是指生产过程系统的各阶段应尽可能地组织平行生产。(4)均衡性要求均衡性是指生产过程系统的各个阶段和各道工序都要按

4、照规定在相同的时间间隔内生产出等量的成品，并使各工作的负荷相对均衡，从而可提高设备和工时的利用率，还有利于建立正常的生产秩序。(5)适应性要求市场引导企业，企业跟着市场走，这就是订单生产。(6)柔性化要求在订单生产方式下，产品的个性化、多样化和自主创新进程的加快使生产过程经常随之改变。5.1.2生产过程柔性化组织的相关理论1.企业物流合理化企业物流是生产过程得以连续进行的必要条件。伴随着生产物流，原材料经各个加工点逐步被制造成半成品或成品。因此,生产物流的改善可以为提高柔性化组织生产的效率起到积极作用。2.均衡生产均衡生产的最佳状态是“一个流”，即从毛坯投入到成品产出的全生产过程中，在制品始终

5、处于不停顿、不堆集、不间断、不超越、有节奏地一个接一个的流动状态。而实现均衡生产的主要措施就是加强对生产过程的柔性化组织。5.1.2生产过程柔性化组织的相关理论3.再造工艺流程 生产工艺与生产类型有关:生产类型变了，工艺流程也要随之变化。订单生产就具有这样的特点。解决这个问题目前已有成熟的方法，那就是成组加工工艺。4.采用平行作业取消流水线“单轨”运行方式，建立“多轨”或网络化的平行作业流水线，以使生产过程不再因流水线上某个设备或工作站出现故障停机后全线停机的事件发生，从而提高了流水线工作的可靠性。5.2案例描述5.2.1柔性制造单元(FMC)的重组与布置5.2.2柔性装配线的重组与布置5.2

6、.1柔性制造单元(FMC)的重组与布置1.FMC的组成简易的FMC一般具有如下的子模块。(1)加工模块加工模块由多台数控机床(NC或CNC)或加工中心(MC)组成，如以车削为主的车削FMC，以钻、镗为主的钻镗FMC等，同时辅以其他加工，如车削FMC中可以有面铣或钻削、攻螺纹加工。(2)物料传输、存储模块这是FMC与单台数控机床的显著区别。(3)可编程模块为适应加工件的变化，FMC是一个可编程系统。(4)自动检验、监视模块其可以完成刀具检测、工件在线(机)测量、刀具破损或磨损检测和机床保护监视等。2.柔性制造单元(FMC)的设备排序5.2.1柔性制造单元(FMC)的重组与布置运用FMC的加工一般

7、为成组加工，根据成组技术按单元进行制造。成组后零件的加工尽管过程是相似的，但加工工艺并不完全相同，因此单元内设备之间的物料流动呈现多路、交叉回流等情况，会影响设备的排列。为了获得最优的单元布置，可采用出/进卡分析方法，对单元中的设备进行流程排序，具体步骤如下。1)依据流程图数据，拟订在柔性制造单元的设备上零件加工的出/进卡，然后按出/进卡分别计算进的总和与出的总和。2)确定每台设备的进/出比率，将其制成表。3)按进/出比率从低到高列出的机床设备顺序，就是该单元的最佳排列顺序。4)平衡各设备的进出量，确定总输入/输出量和离线输出量，绘制流程图。5.2.1柔性制造单元(FMC)的重组与布置表5-1

8、出/进卡(单位：千件)5.2.1柔性制造单元(FMC)的重组与布置表5-2出/进总和统计表(单位：千件)表5-3进/出比率表5.2.1柔性制造单元(FMC)的重组与布置3.FMC的现场布置FMC的现场布置根据图5 1所示设备的最佳排序进行：把FMC加工模块中的四台CNC按主线一字排列；物料传输采用传送带，遇有交叉时，其中一条传送带垂直传送越过；可编程模块的计算机站放在一角处。自动检验、监视模块在设备上，图中无法直观表现。图5 2所示为柔性制造单元FMC的现场布置简图。图5-1柔性制造单元设备的最佳排序5.2.1柔性制造单元(FMC)的重组与布置图5-2柔性制造单元FMC的现场布置简图5.2.2

9、柔性装配线的重组与布置1.原始资料 根据灵活多变、频繁变更的订单，企业修订装配工艺方案，对生产现场进行重组规划与布置已经是一件经常性的工作。柔性装配线的重组与布置的原始资料主要有以下几项。(1)产品装配关系图产品装配关系如图5-3所示。图5-3产品装配关系图5.2.2柔性装配线的重组与布置图5-4原装配线现场布置图(2)原有装配线布置图柔性装配线的重组与布置，原则上是在原有装配线上进行，尽量不作大的改动，更不能完全推倒重来。(3)生产节拍装配线的生产节拍由订单数量与交货时间决定，即交货时间与订单数量之比。5.2.2柔性装配线的重组与布置2.工作站的划分装配线重组首先要进行的是工作站的划分,即根

10、据给定的生产节拍确定装配线的工作站数。方法如下。(1)计算阶位值装配作业有严格的顺序要求，因此在作业排序中须引入阶位值的概念，阶位值大者优先向工作站安排。(2)分配工作站工作站是装配作业的基本单元,每个工作站可以有多个作业元素。5.2.2柔性装配线的重组与布置3.确定装配线最大产出率为了追求订单产品在线装配时的高产出量，需要应用运筹学中的最大流-最小割集定理(max-flow min-cut theorem)。这一定理最早由TE哈里斯提出，用于在一个给定的网络上寻求两点间最大运输量的问题。LR福特和 DR富尔克森等人又给出了解决这类问题的算法，从而建立了网络流理论。5.2.2柔性装配线的重组与

11、布置5.2.2柔性装配线的重组与布置表5-5各作业元素分配到工作站的情况5.2.2柔性装配线的重组与布置图5-5装配线最大产出率计算图5.2.2柔性装配线的重组与布置4.装配线重组 按工作站对传送带进行重组。根据图5 5和表5 5的研究结果，可以对传送带进行重组。分组情况即工作站号、传送带号、站内作业元素的分配、各带产出率和各带的最小带长（按双侧作业，每工位1m计算）的相关数据见表5 6。表5-6分组情况的相关数据表5-7传送带实际长度的确定5.2.2柔性装配线的重组与布置5.装配线的现场平面布置给定传送带的实际尺寸为长宽长4m,确定各工位的实际占地面积。带与带之间有物料分送机器人与合取机器人

12、，占地按5m4m20m2确定，人行通道的宽度按2m确定，车间内行车道的宽度按3m确定，带的结合部的宽度按2m确定，车间范围尺寸按6m的倍数进行控制。厂区道路按国家规定为6m。新装配线布置图如图5 6所示。图5-6新装配线布置图5.3案例点评1.设备选型符合订单生产实际的需要订单生产是目前企业的主要生产方式。原有的刚性生产设备与生产线，都不能适应这种生产方式的需要，必须进行改造。改造力求投资小、速度快：在交货期一定的条件下，重组速度越快，越可以给作业留出更多的时间。因此，加工应首选柔性制造单元FMC，装配应首选柔性装配线。2.重组的过程是再造，而不是新建 重组时要保留原来的设备、装置不变，只按新的订单对工艺流程进行调整。根据新的工艺方案去改造原有的工艺系统，对设备或传送带作局部小范围的调整。3.重组的过程是不断优化、提高效率的过程两个实例均体现了优化的观点，主要体现在企业生产物流的合理化、均衡生产和平行作业等方面，从而大大提高了作业效率。这对于企业来说，就有了改造的积极性，促进了生产过程柔性化组织工作的向前发展。