第06章 生产和服务设施布置

1、生产与运作管理山西大学管理学院山西大学管理学院范建平范建平 博士博士Production & Operations ManagementProduction & Operations Management第第6 6章章 生产和服务设施布置生产和服务设施布置6.1 6.1 设备设备/ /设施布置决策设施布置决策6.2 6.2 布置决策的定量分析布置决策的定量分析6.3 6.3 装配线平衡装配线平衡6.4 6.4 非制造业的设施布置非制造业的设施布置6.1 设备设备/设施布置决策设施布置决策6.1.1 影响企业生产单位构成的因素影响企业生产单位构成的因素6.1.2 生产单位的专业化原则和形式生产单

2、位的专业化原则和形式6.1.3 影响生产和服务设施布置决策的因素影响生产和服务设施布置决策的因素6.1.4 几种典型的布置形式几种典型的布置形式（一）设施布置要考虑的四个问题1、应包括哪些经济活动单元？2、每个单元需要多大空间？3、每个单元空间的形状如何？4、每个单元在设施范围内的位置(相对/绝对)？ADBEFCGDAFEBGC6.1.1 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 企业的生产规模（二） 影响企业生产单位构成的因素 生产单位专业化形式，影响企业内部的生产分工和协作关系，决定着物料流向、物流路线和运输量。（一）工艺专业化原则（二）对象专业化原则6.

3、1.2 生产单位的专业化生产单位的专业化 原则和形式原则和形式n工艺专业化原则：将完成相同工艺或工作的设备和工人布置在一个区域内。在此区域内对不同产品和零部件的某一相同或相似工艺进行加工。n对象专业化原则：将加工某种产品或完成某种服务所需的设备和工人布置在一个区域内，所有生产设备和工作地按产品加工装配的工艺路线顺序排列。在这个区域内完成产品或零部件的全部或大部分工艺。车工段车工段铣工段铣工段检验组检验组钻工段钻工段原材料原材料磨工段磨工段磨工段磨工段半成品库半成品库A BBA车车 钻钻 铣铣 磨磨 检验检验铣铣 钻钻 车车 磨磨 检验检验A原原材材料料BA半半 成成品品库库BA生产车间生产车间

4、B生产车间生产车间项目工艺专业化原则对象专业化原则优点设备应用面广，利用率高；设备应用面广，利用率高；有利于工艺管理；有利于工艺管理；部分设备停歇不影响正常生产运作部分设备停歇不影响正常生产运作；对产品品种变换的适应性强。对产品品种变换的适应性强。加工路线短，节约运输资源；加工路线短，节约运输资源；产品等待时间减少，生产运作周产品等待时间减少，生产运作周期短，流动资金占用少；期短，流动资金占用少；物料流程简单，有利于保证完工物料流程简单，有利于保证完工周期和质量；周期和质量；工人素质要求专门化。工人素质要求专门化。缺点加工路线长，运输费用高；加工路线长，运输费用高；生产运作周期长，流动资金占用

5、多生产运作周期长，流动资金占用多；物料流程复杂，不便于管理；物料流程复杂，不便于管理；不利于保证完工周期和质量；不利于保证完工周期和质量；工人素质要求高工人素质要求高设备专用性强，利用率低；设备专用性强，利用率低；不利于工艺管理；不利于工艺管理；生产运作过程易受影响；生产运作过程易受影响；生产运作灵活性差。生产运作灵活性差。适用适用范围范围单件小批生产类型大量大批生产类型（一）设施布置的目标 6.1.3 影响设施布置决策的因素满足生产过程的需要 设施占用空间缩小 总运输费用最少 生产系统柔性强 组织结构的合理化和管理的方便性 提供方便、安全、舒适的作业环境 （二）影响设施布置决策的因素 厂房的

6、布置满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输，缩短生产周期，节省生产费用 生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置 充分利用现有运输条件 按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区 在考虑防火和卫生条件下，总平面布置应力求占地面积最小 工厂布置应考虑有扩建的余地产品或服产品或服务的种类务的种类 物流合理物流合理性性 专业化与专业化与协作化水协作化水平平 技术装备技术装备 企业规模企业规模 投资规模投资规模 设施设施布置布置因素因素设施布置设施布置的的柔性柔性 其他其他 注意：设施布置对所需投资的影响； 物流因素在设施布置中的重要性；设施布置的柔性；人的因素工效学的观点；6.1.4 几种典

7、型的布置形式几种典型的布置形式 物料流程形式 可分为水平的和垂直的p所有的设备、设施都在同一个车间里时，按水平方式考虑p生产运作是在同一个楼层周转时，按垂直方式考虑6.1.4 几种典型的布置几种典型的布置 形式（续）形式（续） 布置类型p固定式布置（Fixed Position Layout） 加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。q公路、房屋建设：太大q手术：没办法q餐厅：不愿意q船舶、机车、发电机组n 按产品布置 （Product Layout） 按对象专业化原则布置有关机器和设备，常见的如流水生产线或产品装配线。如图61所示。加工设备加工设备按产品（对象）布置

8、的示意图按产品（对象）布置的示意图p按工艺过程布置（Process Layout） 又称工艺专业化布置。即按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加工任务。LLLDDDDGG接收和转运接收和转运LDG 车床组车床组镗床组镗床组磨床组磨床组磨床磨床钻床钻床车床车床按工艺过程布置示意图按工艺过程布置示意图n 按成组制造单元布置（Layouts Based on Group Technology）LDDGGLPGLL原材料成品库单元1单元2单元3GDL车床钻床磨床如如63：成组生产单元布置示意图：成组生产单元布置示意图对象组对象组1 1对象组对象组4 4对象组对象组3 3对象组对象组2

9、2车床滚床磨床车床车床滚床磨床装装配配热处理热处理锯床磨床热处理组组4 4组组3 3组组2 2组组1 1成组制造单元布置n 按C形制造单元布置机器2机器1机器3机器4机器5机器6入口出口如如64：C形制造单元布置示意图形制造单元布置示意图n U形制造单元及生产线布置（U-line Cell）76543217654321入口出口入口出口工人的行走路线图图65：U形制造单元及生产线布置形制造单元及生产线布置为了实现无库存生产，为了实现无库存生产，JITJIT生产方式中，设备按生产方式中，设备按U U型布置成组加工单元布局：型布置成组加工单元布局：入口出口截断车车铣立铣磨检验成品立铣物流 工人在单元

10、中运动6.2 布置决策的定量分析布置决策的定量分析p6.2.1 概述 p6.2.2 物料流向图法p6.2.3 物料运量图p6.2.4 作业相关图p6.2.5 从至表（from-to) 法 6.2.1 概述1、收集有关信息和数据 所需经济活动单元及其面积可利用空间的大小(或现有布置图)各个单元之间的相关关系其它约束条件2、做出初步平面布置方案(块状区划图)，进行评价3、确定最终块状区划图，做出详细方案 （一）设施布置的步骤（一）设施布置的步骤（二）设施布置的基本思路1 1、追求物流合理化、追求物流合理化物料搬运占生产周期和生产成本的比物料搬运占生产周期和生产成本的比重很大；重很大；尽量使物流量较

11、大的经济活动单元靠尽量使物流量较大的经济活动单元靠近，以减少搬运距离和搬运量；近，以减少搬运距离和搬运量；尽量使经济活动单元的排列有利于物尽量使经济活动单元的排列有利于物流顺畅。流顺畅。 2、追求生产线的平衡性 （1）焦点：生产线的平衡问题如何使各个工作站的工作任务大致相等（2）基本思路：工作地之间的相对位置无其它选择生产线的产出速度等于速度最慢的工作地的产出速度6.2.2 物料流向图法含义：按原材料进厂，零部件加工、产品装配等环节总流动方向，绘制物料流向图，来布置各车间、仓库和设施 的相互位置。目标：减少各生产环节间的交叉往返运输时间。物料流向图示意图物料流向图示意图 原材料进厂原材料进厂仓

12、仓 库库准备车间准备车间机加车间机加车间装配车间装配车间成成 品品 库库 出出 厂厂热热 处处 理理 车车 间间6.2.3 物料运量图含义： 比较各种生产单位之间的运量大小及运输次数来确定布置方案的一种方法。方法： 相互间运量大的单位尽量靠近布置。目标：总运量减少，降低运输费用 。举例：举例：从从010203040506小计小计01 11 1102 84 11303 26 804 2 6101805 12 1206 小计小计01381812116262车间物料运量表车间物料运量表 运量相关线图（按两行式排列）（按两行式排列） 05车间车间06车间车间04车间车间01车间车间02车间车间03车间

13、车间实箭线表示2个物料单位虚箭线表示1个物料单位 6.2.4 作业相关图 例子例子 假设有一个家电用品仓库，共有假设有一个家电用品仓库，共有M个货区，分别存储个货区，分别存储7种家种家电。仓库有一个出入口，进出仓库的货物都要经过该口（如电。仓库有一个出入口，进出仓库的货物都要经过该口（如图图412所示）。假设该仓库每种物品每周的存取次数如表所示）。假设该仓库每种物品每周的存取次数如表41所示，应该如何布置不同物品的货区，使总搬运量最小？所示，应该如何布置不同物品的货区，使总搬运量最小？存储物品存储物品搬运次数（每搬运次数（每周）周）所需货区所需货区 1. 1.电烤箱电烤箱2802801 12.

14、2.空调空调1601602 2 3. 3.微波炉微波炉3603601 14.4.音响音响3753753 35.5.电视电视8008004 46.6.收音机收音机1501501 17.7.其他其他1001002 2货区通道家电用品仓库的存储信息家电用品仓库的存储信息仓库平面示意图仓库平面示意图72465537244551通道货区布置好的仓库平面示意图布置好的仓库平面示意图作业相关图作业相关图 作业相关图法由穆德提出，它是根据企业各个部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置。1、首先将密切程度划分为A、E、I、O、U、X六个等级，然后列出导致不同程度关系的原因。2、使用这两种资料，将待布置的部门一

15、一确定出相互关系3、根据相互关系重要程度，按重要等级高的部门相邻布置的原则，安排出最合理的布置方案。代号密切程度评分A绝对重要6E特别重要5I重要4O一般3U不重要2X不予考虑1代号关系密切原因1使用共同的原始记录2共用人员3共用场地4人员接触频繁5文件交换频繁6工作流程连续7做类似的工作8共用设备9其他表：关系密切程度分类表表：关系密切程度分类表表：关系密切原因表：关系密切原因例例 一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店共分成一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店共分成6个部门，计划布置在一个个部门，计划布置在一个23的区域内。已知这的区域内。已知这6个部门间的作业关系密切程度，如表

16、所示，请根据表作出个部门间的作业关系密切程度，如表所示，请根据表作出合理布置。合理布置。部门6部门5部门4部门3部门2部门1AAAAAAXOXEOUXIU这里的符号表示两者的关系绝对重要作业相关图示例作业相关图示例第一步，列出关系密切程度分类表（只考虑第一步，列出关系密切程度分类表（只考虑A和和X） A X 1-2 1-4 1-3 3-6 2-6 3-4 3-5 4-6 5-6第二步，根据列表编制主联系簇，如图第二步，根据列表编制主联系簇，如图417所示。原则是，从关系所示。原则是，从关系“A”出现最多的部门开始，如本例的部门出现最多的部门开始，如本例的部门6出现出现3次，首先确定部门次，首先

17、确定部门6，然，然后将与部门后将与部门6的关系密切程度为的关系密切程度为A的一一联系在一起。的一一联系在一起。2456546231联系簇联系簇联系簇联系簇第三步，考虑其他第三步，考虑其他“A”关系部门，如能加在主联系簇上就尽关系部门，如能加在主联系簇上就尽量加上去，否则画出了分离的子联系簇。本例中，所有的部量加上去，否则画出了分离的子联系簇。本例中，所有的部门都能加到主联系簇上去。门都能加到主联系簇上去。第四步，画出第四步，画出“X”关系联系图。如图关系联系图。如图69所示。所示。第五步，根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法安置所有第五步，根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法安置所有部门部

18、门3416126354X关系联系簇关系联系簇最后结果最后结果6.2.5 从至表法从至表法 具体步骤如下：p选择典型零件，制定典型零件的工艺路线，确定所用机床设备p制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离p确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本p实验法确定最满意的布置方案。锯床锯床磨床磨床冲床冲床钻床钻床车床车床插床插床锯床锯床2174186142180磨床磨床216521906110冲床冲床400114951668钻床钻床16421624168车床车床1267110031550插床插床429583114390锯床锯床磨床磨床冲床冲床钻床钻床车床车床插床插床锯床锯床0.150.15

19、0.160.150.16磨床磨床0.180.160.150.150.15冲床冲床0.150.150.150.150.16钻床钻床0.180.150.150.150.16车床车床0.150.170.160.200.15插床插床0.150.150.160.150.15锯床锯床磨床磨床冲床冲床钻床钻床车床车床插床插床锯床锯床32.662.79.86.328.8磨床磨床38.98.328.59.21.5冲床冲床60.017.114.32.410.88钻床钻床2.963.39.36.210.9车床车床18.912.116.063.07.5插床插床6.314.313.317.158.5锯床锯床磨床磨床冲床

20、冲床钻床钻床车床车床插床插床锯床锯床71.5122.712.725.235.1磨床磨床25.491.721.315.8冲床冲床23.618.424.8钻床钻床69.228.0车床车床66.0插床插床第三节第三节 装配线平衡装配线平衡 装配线平衡的概念装配线平衡的概念p 所谓装配线平衡，又称工序同期化，是对于某装配所谓装配线平衡，又称工序同期化，是对于某装配流水线，在给定流水线的节拍后，求出装配线所需流水线，在给定流水线的节拍后，求出装配线所需工序的工作地数量和用工人数最少的方案。工序的工作地数量和用工人数最少的方案。p 装配线问题还可以表述为：对于特定的产品，给定装配线问题还可以表述为：对于特

21、定的产品，给定工作地数量，求出使流水线节拍最小的配置方案。工作地数量，求出使流水线节拍最小的配置方案。 r= = =6分分/件件 8*2*60-21*2计划期有效工作时间例例 某流水线计划日产量为某流水线计划日产量为150件，采用两班制生产，每班件，采用两班制生产，每班规定有规定有21分钟停歇时间，计划不合格品率为分钟停歇时间，计划不合格品率为2%，计算，计算该流水线的节拍该流水线的节拍计划期内计划产量150*(1+0.02)计划期内的总产量，包括不合格产品A、分解任务为作业，绘出作业顺序图；E：启发式方法：启发式方法先分配后续作业数最多的作业；先分配后续作业数最多的作业；先分配加工时间最长的

22、作业先分配加工时间最长的作业先分配位置权数最大的作业：先分配位置权数最大的作业： 位置权数：一个作业的位置权数等于该作业及其位置权数：一个作业的位置权数等于该作业及其后续作业的时间总和后续作业的时间总和 装配线平衡例装配线平衡例J型玩具马车要在一个传送带上组装，每天需生产型玩具马车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆。每天的生产时间为辆。每天的生产时间为420分钟。根据节拍和分钟。根据节拍和作业次序的限制，求工作站最少的平衡方式作业次序的限制，求工作站最少的平衡方式。 作业作业 时间秒时间秒 描述描述 必须提前的作业必须提前的作业 A 45 安装后轮支架，拧紧四个螺母安装后轮支架，拧紧四个

23、螺母 B 11 插入后轴插入后轴 A C 9 拧紧后轴支架螺栓拧紧后轴支架螺栓 B D 50 安装前轴，拧紧四个螺母安装前轴，拧紧四个螺母 E 15 拧紧前轴螺栓拧紧前轴螺栓 D F 12 安装安装1后车轮，拧紧轮轴盖后车轮，拧紧轮轴盖 C G 12 安装安装2后车轮，拧紧轮轴盖后车轮，拧紧轮轴盖 C H 12 安装安装1前车轮，拧紧轮轴盖前车轮，拧紧轮轴盖 E I 12 安装安装2前车轮，拧紧轮轴盖前车轮，拧紧轮轴盖 E J 8 安装前轴上的车把手，拧紧螺栓和螺钉安装前轴上的车把手，拧紧螺栓和螺钉 F，G，H，I K 9 上紧全部螺栓和螺钉上紧全部螺栓和螺钉 195J型玩具马车的流程图型玩具

24、马车的流程图 A 45B 11C 9F 12G 12J 8K 9D 50E 15H 12I 12 计算节拍：计算节拍： C6042050050.4(秒秒/辆辆) 工作站数量的理论最小值工作站数量的理论最小值:N=T/C=195/50.4=3.87=4 选择作业分配规则选择作业分配规则: 按后续作业数量的多少按后续作业数量的多少; 2)按作业时间最长按作业时间最长 根据后续作业最多规则平衡装配线根据后续作业最多规则平衡装配线 作业作业 作业作业 剩余的剩余的 可安排的可安排的 紧后作业紧后作业 时间最长时间最长 时间时间 时间时间 紧后作业紧后作业 最多的作业最多的作业 的作业的作业 工作站工作

25、站1 A 45 5.4 无无 工作站工作站2 D 50 0.4 无无 工作站工作站3 B 11 39.4 C,E C,E E E 15 24.4 C,H,I C C 9 15.4 F,G,H,I F,G,H,I F,G,H,I F 12 3.4 无无 工作站工作站4 G 12 38.4 H,I H,I H,I H 12 26.4 I I I 12 14.4 J J 8 6.4 无无 工作站工作站5 K 9 41.4 无无效率计算效率计算: 效率效率=T/(N*C)=195/(5*50.4)=0.77 评价平衡方案评价平衡方案:装配线不平衡装配线不平衡,闲置时间为闲置时间为23% 更好的方案更好

26、的方案: 規則規則2平衡装配线平衡装配线,规则规则1作为第二规则作为第二规则,可得可得到更好的平衡方案到更好的平衡方案 最长的作业时间决定了生产线上节拍的最小可能值最长的作业时间决定了生产线上节拍的最小可能值 一种作业的时间为一种作业的时间为40秒，大于节拍秒，大于节拍36秒，此作业如何处理？秒，此作业如何处理？ 可能的方法有：可能的方法有：p作业分解：使一个作业分解到两个工作站：使一个作业分解到两个工作站p作业共享：作业能不能在相邻工作站（协助）进行一点共享：作业能不能在相邻工作站（协助）进行一点共享p设立平行工作站：设立平行工作站：p聘用操作技巧高的工人聘用操作技巧高的工人p加班：以每加班

27、：以每40秒生产秒生产1件的速度进行生产件的速度进行生产p重新设计重新设计p工作团队工作团队6.4 办公室的设施布置办公室的设施布置 办公室与生产制造系统相比，有许多根本不同的特点：p制造系统有形物品；办公室信息以及组织内外的来访者p办公室的工作效率人的工作速度；制造系统设备速度p办公室布置中，同一类工作任务可选用的办公室布置有多种。p组织结构、各个部门的配置方式、部门之间的相互关系和相对位置的要求对办公室布置有更重要的影响。 （1）考虑的因素考虑的因素（2）几种基本模式）几种基本模式 封闭式办公室：将办公楼分割成多个小房间开放式办公室：将工作人员容纳在一间很大的办公室内共同工作。 组合办公模

28、块：带有半截屏风的组合办公模块布置方式，这种模块式布置有很好的柔性。活动中心：将封闭式布置和开放式布置结合使用的新型办公布置方式。 “远程”办公：利用信息网络技术，将处于不同地点的人们联系在一起，共同完成工作。 办公室布局办公室布局 封闭式布局封闭式布局（Office layout） 办公室布局办公室布局 开放式布局开放式布局（Office layout） Google公司足不出户轻松度过一个月。 一位刚加入一位刚加入Google的新员工，由于尚未租到房子，的新员工，由于尚未租到房子，就在公司生活了一个月。他的生活可爽了。一日三餐就在公司生活了一个月。他的生活可爽了。一日三餐自然不用愁，到处都是可以睡觉的舒服的沙发，洗澡自然不用愁，到处都是可以睡觉的舒服的沙发，洗澡可以在十分高级的洗手间完成，锻炼身体可以去折腾可以在十分高级的洗手间完成，锻炼身体可以去折腾游泳机和跑步机，偶尔还可以在钢琴