06 CH3 设施选址2 and CH4 设施布置设计1

1、第6讲 目录CH4设施布置设计4.1 设施布置概述4.2 系统化布置设计(SLP)4.3 SLP4.4 螺旋法求解4.5 SLP的改进(FacPlan)本讲学习目的与措施 了解制造型和效劳型企业的设施布置内容；了解设施布置的目标和决策依据掌握制造型和效劳型企业设施布置的根本方式；掌握设施布置设计的常用方法 。 【开篇案例】TACO的厂区新布置降低了库存和产出时间 20世纪90年代早期，约翰.怀特成为了TACO总裁 。他发现厂区堆满了存货而且产品的交货要花数周甚至数月时间 , 同时，产品在厂区的产出时间即从开始生产到完成为止也要花费大量时间。厂区布置是根据生产流程设计的，即所有的机加工设备集中放

2、在一个地方，所有的装配设备集中放在一个地方，所有的喷漆设备集中放在一个地方，其他类型相同的设备以次类推。 因此 ,TACO的产品从一个地方传到另一个地方要花费很多时间 ,而且经常在完成所需加工过程之前 要等待很长时间,这些长时间的等待就是因过多存货积压所致。 TACO 是一家老牌的新英格兰 制造企业 ,位于罗得岛周的克兰斯顿，从20世纪早期约翰的祖父创业以来就一直生产循环机泵，民用和工业用的循环机泵TACO都生产，前者的产量很大，后者的产量较小，通常是根据顾客特定的需求来设计和生产。 在分析了 企业生产的各种产品后，TACO 按照产品导向而非流程导向重新设计了厂区布置 , 三个主要生产车间被分

3、成三个主产品线： 1、 一个生产车间用来生产大批量的民用泵,在这个车间里建了一条装配线。 2、在中间的生产车间，建立了成组技术制造单元,每个单元用于生产定制的家用产品 ,生产批次可在100-600台之间变化，所有这些制造定制的家用泵的设备都按照生产泵的顺序采用了U型布置，在这个车间里有几个生产单元，因此,一个典型的生产单元可以由设备工具、装配区甚至小的喷漆棚组成。 3、第三个生产车间生产小批量的产品，通常是一些体积较大的商品，这些产品的需求很少，有时甚至一种设计只生产一台或两台。这个车间采用单一流程布置,在很多方面像装配线，但与装配线的区别是产品在每个工作站（即加工中心）停留的时间很长，而且每

4、个工作站都设计得很灵活，以适应各种不同产品的生产需要。改造前改造后 改造成果： TACO的产品导向布置减少了30%的在制品库存，减低了50%的产品平均产出时间。以前产品的产出时间 要以周计甚至月计，而现在只需要以天来计,必要的话，甚至可以以小时来计 。 新布置带来的另一个好处是TACO能够增加超过50%的产出量而不需要额外增加厂区空间 。TACO新的设施布置 是使企业目前能够成为产品市场的主要占有者的主要原因。【思考题】 1、TACO原厂区是按什么方式布置的？该方式的优缺点有哪些？ 2、TACO重新进行设施布置的目标是什么？ 3、TACO的新设施布置采用了哪些根本方式和流动模式 ？为什么如此布

5、置？ 前 言往往一个好的工厂设施布置，具有的特征是：直线型流动；回溯最少；生产时间较短；在制品少；瓶颈操作可被控制；工作地之间距离较近；物料的搬运和存储有序；没有不必要的搬运；易于根据条件变化进行调整。一个好的效劳设施布置，具有的特征是：一目了然的效劳流程；有足够的供等待时使用的设施；方便与顾客进行沟通；便于顾客监督；拥有充足的效劳窗口和明确的进出口；部门安排和商品摆放合理；人流和物流最少；每平方米设施具有很强的赢利能力。4.1 设施布置概述一、设施布置的定义与研究对象 设施布置（Facility Layout）决策是确定生产系统内各物质局部的最优安排。主要研究制造企业各种不同情况下的布置问题

6、，并提出某些有助于布置设计的技术方法和指导方针。何谓设施？一家生产工厂或一个工程工程或一家 效劳设施的建成，都要形成有形的固定资产。 这种社会生产系统或效劳系统运行所必须的有形固定资产称之为设施。对于一个工业设施或工厂，设施主要包括占用的土地、建筑物和构筑物、生产加工用的机器设备、固定或移动的辅助设备，此外，还包括维修设施、动力设施、公用设施、办 何谓设施布置设计？以生产/效劳系统 的空间静态结构(布局)为研究对象,从企业动态结构-物流系统分析出发,分析和设计企业平面布置,使企业人力、财力、物力和物流、人流、信息流得到最合理 、最经济、最有效的配置,从根本上提高企业的生产运行效率,降低生产运行

7、本钱，从而提高企业的竞争力。 设施布置设计的对象是整个系统，设施布置设计过去主要用于工厂设计，随着工业工程应用领域的进一步扩大，其原则和方法已逐步扩大到了非工业设施，如机场、医院、超市、仓库、物流中心等各类社会效劳设施。制造型企业的设施布置 对制造型企业而言，设施布置也称工厂布置，主要包括工厂总平面布置和车间布置两方面内容。 1、工厂总平面布置 工厂总平面布置主要是对工厂的生产车间、物料储运部门、管理部门和生产效劳部门的建筑物、场地和道路等按照各部门之间的相互关系的密切程度做出合理的安排。 具体包括： （1）解决工厂各个组成局部,包括生产车间、辅助生产车间、仓库 、动力站、办公场所等作业单位相

8、互位置； （2）解决运输线路、管线、绿化及设施美化的相互位置； （3）解决物料的流向和流程 、厂内外运输联接及运输方式。 2、车间布置 车间布置主要是考虑工艺过程、物流量等因素对机器设备、运输通道等做出合理的布局。具体包括： （1）解决各生产工段、辅助效劳部门、储存设施等作业单位相互位置； （2）解决工作、设备、通道、管线间的相互位置； （3）解决物料搬运流程和运输方式。 效劳型企业的设施布置 从运营角度看，效劳型企业设施布置设计的总体目标是确保顾客与工作人员的流入与流出的便捷，使工作人员的行走时间最小化。 从市场经营角度看，设施布置设计的总体目标通常是实现收益最大化。 这两个目标 之间常常有

9、冲突，因此，必须综合考虑两方面问题，以权衡设施布置设计的利弊。 这两个目标 之间常常 有冲突，因此,必须综合考虑两方面问题 ,以权衡设施布置设计的利弊。 效劳型企业的设施布置 包括效劳企业系统总体布置和详细布置,具体布置内容 因企业性质而异。布置设计方法 与生产型企业的设施布置方法根本相同。 设施布置目标 总体目标： 在已确定的空间场所内，将物流全过程的人员、设备、物料所需的空间做最适当的分配和最有效的组合。 具体目标： （1）最好的工艺流程-保证工艺流程畅通，生产时间短，生产连续。 （2）最少的物料搬运费用-运输路线简化，防止往返和交叉。 （3）最有效地利用空间-使建筑设备和单位制品的占有空

10、间小。 （4）最好的柔性 - 设施布置适应产品需求的变化 、工艺和设备的更新。 （5）最舒适的作业环境 - 保证安全，满足生理、心理要求。 （6）最便捷的管理 - 使有密切关系 或性质相近的作业单 位布置在一个区域或靠近布置。 设施布置决策依据 设施布置决策依据主要有公司目标、用户需求、加工过程、空间利用、生产能力等。 (1)公司目标 -布置应到达的目标是存储费用、劳动力、闲置设备保持在一定的水平之下，从而到达预期的产量和利润。 (2)用户需求 -我们关心的是当前与未来的需求量水平 及产品 品种搭配(产品策略不同,则布置策略也将明显不同) 。 (3)加工过程 -这是所选择布置类型的主要约束条件

11、。 (4)空间利用 -布置总是约束在建筑物内的实际范围内。 (5)生产能力 - 当公司目标、用户需求、加工过程和空间有效利用率确定后，便可估算所需的生产能力和重新布置后所获得的生产能力。 机械工厂可用机器台时或最大产品数量,大学可容纳学生数/年，酒店可用房间床位数来测量作业单位的生产能力。 最理想 的布置应能适应环境的变化。 表4-1比较了制造型企业、效劳后台与效劳前台布置决策的不同依据。 表 4-1 制造企业、服务后台与服务前台布置决策的不同依据比较制造企业与服务后台服务前台直线型工作流程工作流迂回往返最少生产时间可预先估计在制品少开放厂区便于每个人目视到厂区里的工作动态瓶颈作业可被控制工作

12、站之间距离较近物料搬运最少没有不必要的物料重新处理易于根据条件的变化进行调整一目了然的工作流程合适的供等待使用的设施便于与顾客进行沟通易于顾客进行监督拥有充足的服务窗口和明确的进出口服务部门与流程合理安排，以方便顾客等待区和服务区之间的面积平衡走动距离最少物品摆放有序每平方米的设施有很强的盈利能力工厂布局的根本原始数据P(Product) 产 品Q(Quantity) 数 量R(Route) 生产路线S(Supporting Service) 辅助效劳部门T(Time) 时间安排 解决布置问题的钥匙什么S为辅助效劳部门用什么来支持生产T时间时间安排产品何时生产？P产品材料生产什么？Q数量产量每

13、项产品要制造多少？R生产路线工艺过程怎样进行生产？ 制造型企业的设施布置方式 对于制造型企业而言，过去设施布置主要有移动式布置和固定式布置两大类，其中移动式布置又具有三种根本方式：工艺原则布置、产品原则布置和成组技术或单元式布置，见图4-1所示。设施布置移动式布置固定式布置产品原则布置工艺原则布置成组原则布置图 4-1 传统设施布置基本方式 当前由于市场需求呈现个性化、多样化 ,产品寿命周期不断缩短,因此设施布置 不再是一成不变、难以调整,而是具有可扩展性和可调整性，需要 具有较高的柔性。根据国外的经验,移动式设施布置方式在原有基础上又增加了模块化布置 ,见图4-2所示。设施布置移动式布置固定

14、式布置产品原则布置工艺原则布置成组原则布置图 4-2 先进设施布置基本方式模块化布置 随着企业内外部环境的动态变化,企业的 布置方式 也需要不断变化与调整。需求变了,布置也需要随之改变；产品技术变了,布置也可能需要随之改变。因此，设施布置设计不仅用于新建企业，也用于改造企业。 产品产量（PQ）分析 产品产量分析是为了确定设施根本布置形式而采用的综合分析方法，同时也是物料重要等级分类的方法。以下图是一种典型的“8020原则下的PQ分析结果QAGBCDEFP由该图可知：AD四种产品占总产量的80%，可考虑用产品原则布置，其余品种可考虑按工艺原则布置I区 为单一或少品种大批量产品，宜采用流水生产线的

15、大生产方式和按产品原则布置IV区 表示多品种小批量或单件生产，宜采用工艺原则布置II和III区 的产品品种和批量均中等，宜采用成组技术布置产品品种数目P产量QIIIIIIIVTypes of LayoutVolumeHighMediumLow Low Medium HighVarietyProduct Planning DepartmentFixed Materials Location Planning DepartmentProcess Planning DepartmentProduct Family Planning DepartmentProduct LayoutFixed Loca

16、tion LayoutGroup Technology LayoutProcess Layout1、产品原则布置一、产品原则布置的概念 按加工产品（零件、部件）为对象划分生产单位二、产品原则布置的特点 不同类型的设备、不同工种的工人、不同加工方法的加工、完成产品全部或大局部工艺过程、专用设备、专用工装、流水线或自动线三、产品原则布置的方式仓库钳工剪板机磨床车床滚齿钻孔打压车床车床钻孔装配仓库1、产品原则布置 产品原则布置也称为装配线布置,是一种根据完成产品的加工过程来布置设备或工作流程的方式 ,只连续生产某种产品或少数几种产品，通常也称之为产品线。 产品原则布置方式适用于少品种大批量重复性生产

17、的企业。例如：汽车制造企业和电子产品企业等都是按照产品原则布置。 布置形式如图4-5、4-6所示，其优缺点如表4-3所示。 仓 库车床钻床折弯机 压机钻床铣床钻床车床车床钻床磨床钻床 装 配 仓 库图4-5 产品原则布置示意图图4-6 一人一机单件 流动的生产线表4-3 产品原则布置的优缺点 优点缺点1、由于布置符合工艺过程，物流畅通1、设备发生故障时引起整个生产线中断2、由于上下工序衔接，存放量少2、产品设计变化将引起布置的重大调整3、物料搬运工作量少3、生产线速度取决于最慢的机器4、可做到作业专业化，对工人技能要求不高，易于培训4、生产线有的机器负荷不满，造成相对投资较大5、生产计划简单，

18、易于控制5、生产线重复作业，工人易产生厌倦6、可使用专用设备和机械化、自动化搬运方法6、维修和保养费用高2、工艺原则布置 工艺原则布置 也称为车间布置或功能布置 ,是一种将相同类似或功能相同的设备集中放在一起工作的方式。 工艺原则布置方式适用于产品品种多、批量小的离散型制造企业。工艺原则布置形式如图4-3、4-4所示。车床组钻床组其他铣床组磨床组LLMMMM焊接焊接滚齿机DDDDLLGGGG图4-3 工艺原则布置示意图1图4-4 工艺原则布置示意图2表 4-2 工艺原则布置的优缺点优点 缺点1、机器利用率高，可减少设备数量1、由于流程较长，搬运路线不确定，运费高2、设备和人员柔性程度高，更改产

19、品和数量方便2、生产计划与控制较复杂，要求员工素质高3、操作人员作业多样化，有利于提高工作兴趣和职业满足感3、库存量相对较大 3、成组技术（单元式）布置 成组技术 或单元式布置是将不同的机器组成 加工中心（或工作单元）,来对形状和工艺要求相似的零件进行加工。 成组技术布置 与工艺原则布置的相似之处在于 加工中心用来完成特定的工艺过程,与产品原则布置的相似之处在于 加工中心生产的产品种类有限。单元式布置通常采用U型布置，以方便操作工人 从一个加工中心移到另一个加工中心。 成组布置原则适用于 多品种、中小批量生产。布置形式如图 4-7、4-8所示,其优缺点如表4-4所示。ANCLAAL DMMLD

20、加工单元1 L NCL L G D图4-7 成组原则布置示意图1加工单元2加工单元3D图4-8 成组原则布置示意图2表4-4 成组原则布置的优缺点 优点缺点1、由于产品成组，设备利用率高1、需要较高的生产控制水平以平 衡各单元之间的生产流程2、流程通畅，运输距离较短，搬运量少2、若单元间流程不平衡，需中间储存，增加了物料搬运3、有利于发挥班组合作精神3、班组成员需掌握所有作业技能4、有利于扩大员工的作业技能4、减少了使用专用设备的机会5、兼有产品原则布置和工艺布置的优点5、兼有产品原则布置和工艺原则布置的缺点4、Fixed Product LayoutLathePressGrindWeldAs

21、semblyPaintStorageWarehouse5、模块化设施布置 模块式设施是由标准化、模块化的建筑物、工作站和物料搬运设施等组成的设施结构，是由模块设计生产的新型设施。 这种设施的设计概念在全世界范围内得到了越来越多的接受，并取得了提高空间利用率、便于扩建而不影响生产的进行、改善工作环境等效益。 已经被采用的一种便于开展的方法是利用一个横向“脊柱连接的模块结构。在脊柱周围设置若干与之连接的、标准尺寸的模块，使脊柱成为一个纵向走廊，作为人流物流的路径。这些模块可以是生产设施、仓库或办公设施。如图4-9所示，图中的C是仓库模块，其它都是标准尺寸的制造、装配，办公室等模块。CH图4-9 脊

22、柱型模块建筑CH 模块式结构便于实现开展。通过脊柱延伸和增加更多模块，使设施得到扩展。由于模块通常是封闭的，因此增加模块并不破坏原有的作业。图4-10表示了脊柱型设施开展的方案。ACBD脊 柱ACBD脊 柱EFACBD脊 柱EFACBDEFACBD脊 柱EFACBDEFa) 原有设施b) 发展作业单位数量C) 发展作业单位数量和延伸脊柱图4-10 脊柱型设施发展的方案d) 密集布置 堆积模块根本流动模式 选择流动模式就是在设施布置时考虑如何防止物料、信息、人员的交错流动和制成品混杂的问题。 1、考虑因素 最重要的因素是要考虑出、入口的位置，即流入起点和流出的终点位置。常常由于外部运输条件或原有布置的限制，需要按照给定的出入口位置来规划流动模式。 除了出入口位置外，还有场址或建筑物的轮廓尺寸、生产流程的特点和生产线的长度、通道的位置等，也是规划流动时应考虑的因素。另外，运输的方式及其机械化程度、储存的要求、开展需要等，也对流动模式有不同程度的影响。2、根本流动模式 1)直线型:是最简单的流动模式,适用于入口和出口在相对位置，生产过程短