设施规划、设计及物料搬运

1、设施规划、设计及物料搬运1一 工厂设施规划设施:指物理工厂、配送中心、服务中心及其相关设备。具体包括生产设施和服务设施。工业设施系统规划（SPIF），分为工厂布局规划、物料搬运规划、通信规划、公用设施规划和建筑规划。规划的五个阶段：调查分析综合修正评价 2设施规划的布局方法摆样法数学模型法其中，Xj：第j个新设施位置； Pi：第i个已有设施的位置； Vjk：为第j个和第k个新设施间单位距离流动费用与一定时间内j、k设施间往返次数的乘积； Wji：第j个新设施和第i个已有设施间单位距离流动费用与一定时间内j、i设施间往返次数的乘积；图解法系统布置设计SLP法 3一、阶段结构确定位置:工厂的总体位

2、置总体区分：初步规划基本物流模式和总体布局详细布置：确定各作业单位的具体位置实施：编制施工计划，进行施工安装阶段时间 系统布置设计采用四个阶段进行，称为“布置设计四阶段”。4二、程序模式输入数据（P、Q、PQ、R、S、T）1、物流2、作业单位的相互关系3、物流作业单 位相互关系图4、必要面积5、可用面积6、面积相互关系图9、拟定几种布置方案7、修正条件8、实际制约分析寻优选择10、评价5三、设施布置设计的要素分析输入数据（P、Q、R、S、T）？影响布置设计的因素众多，基本要素可以归纳为5项：P产品(或材料或服务)、Q数量、R生产路线(工艺过程)、S辅助服务部门、T时间(或时间安排)。五个要素分

3、别回答以下问题： PProduct 生产什么？ QQuantity 生产多少？ RRouting 怎么生产？ SSupporting service用什么支持生产？ TTime 何时生产？ 6城市规划外部协作条件交通运输条件地质水文条件自然气候条件关于职业安全和卫生、环境保护等方面的规程、标准和技术规范等影响设施布置设计的其他要素：7系统布置规划SLP分析阶段产品品种产量分析（PQ分析）I区 为单一或少品种大批量产品，宜采用流水生产线的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QI

4、IIIIIIV8五、物流分析 1、工艺过程图(Operation Process Chart) 工艺过程图就是把工艺路线卡和装配程序图汇总到起而形成的一种流程图。绘制过程先在图的右上部从第个装配作业的主要组件开始，在垂直线上按工艺路线卡的作业顺序用圆圈表示加工和装配，用正方形表示检验其它零部件，如果自制，分别用垂直线画出其作业顺序，如果外购，则分别用水平线进入装配作业。9 工艺过程图可以用来详细描述产品生产过程中各工序之间的关系，也可以描述全厂各部门之间的工艺流程。 其重要作用是在分析工艺过程的基础上，通过产品加工、组装、检验等各加工阶段及加工路线的分析，可以计算出每个工艺过程的各工序（作业单

5、位）间的物流强度，从而为作业单位位置的确定找到基础数据。1450.190.10.310.19废料0.49（0.29）原材料机加工热处理30.01标准件工艺过程分析：毛坯重0.49，经热处理的毛坯重0.19，机加工中需返回热处理的为0.1。由此可知，14之间的物流强度为0.3102多种产品工艺过程图 企业生产的产品品种多，特别是只进行成形加工处理生产，而不考虑装配时，可以采用多种产品工艺过程图来分析确定其物料流。从该过程图中可以看到平面布置的雏形。多种产品工艺过程图是将所有零件或产品的工序都汇总在一张图表上、通过分析、调整图表上的工序，使彼此之间有最大物流量的工序尽量靠近，直至获得最佳工艺安排顺

6、序。 113、从至表 (From To Chart)从至表通常用以表示建筑物之间、部门之间或机器之间的物流量、物料搬运总量等。表上横行和竖行的标题内，按同样顺序列出全部作业单位(建筑物、机器、部门)。将每个产品或零件在两个作业单位之间的移动，分别用字母表示产品或零件，数字代表搬运总量，填入两个作业单位横行和竖行相交的方格内，注意，从图表的左上角至右下角，划一条对角线，零件前进记在右上方，退回记在左下方。如下图：1213六、作业单位相互关系分析 设施布置设计要根据部门之间在工艺流程如业务往来中的密切程度，决定相互位置。各部门（作业单位）之间存在着物流关系、非物流关系两种关系。物流关系可以用物流强

7、度来表示两个作业单位之间的关系密切程度，非物流关系无法定量表示，只能通过定性分析加以区分。141、作业单位物流相关表的绘制 （1）划分物流强度等级由于直接分析大量物流数据比较困难，而且也没必要，因此，SLP中将物流强度转化为5个等级，分别用符号A、E、I、O、U表示。 当产品品种少时用工艺过程图进行物流分析；产品品种多时，用从至表或多工艺过程表对实际设施间的物流量进行统计。152、作业单位非物流相互关系表的构造： 基本思路根据经验确定作业单位非物流相互关系密切程度后，利用与物流相关表相同的表格形式，建立非物流相互关系表。通常可以从以下几个方面加以考虑：162、通常可以从以下几个方面加以考虑：(

8、1)工作流程 (2)作业性质 (3)使用设备情况 (4)使用场地情况 (5)监督和管理 (6)安全、卫生 (7)联系频繁程度 （8）躁声、振动(9)公用设施相同 (10)文件信息往来情况17（1）确定作业单位相互关系等级（2）列出作业单位相互关系密切理由（示例）18（3）建立非物流作业单位相互关系表（示例）192、如何绘制作业单位位置相关图：第一步处理关系密级为A的作业单位对。 按各作业单位综合接近程度的高低排序，找出综合接近程度最高的布置在中心位置；依次处理作业单位对。第二步处理关系密级为E的作业对。 最后重点调整X级作业单位对的相互位置20七、面积的确定 在实际的设施布置设计过程中，常因受

9、到现有厂房或可利用土地面积与形状的限制等，不得不把需要的面积与可利用的面积结合起来考虑，因而面积的设定方法有下列几种：1、计算法：按照设备和作业所需的面积，加上辅助设施、材料存储、维修、通道以及人员等所需面积得到该单位的总面积。2、标准面积法：采用某种工业标准求得所需的面积。3、概略布置法 应用模板或设备模型进行布置并确定面积。4、比率趋向预测法：将过去各个时期每台设备、每个工时或每个单位的面积作为基础，按未来产量和人员的发展预测要求，按比例扩大来设定面积。 21八、布置修正 所谓修正条件，是指诸如运输方式、贮存设备、场地环境、人的要求、厂房特性、辅助设施和管理控制等具体因素。它们的重要程度各

10、不相同，但都以独特的方式影响布置设计方案。在进行布置设计时，需要加以考虑。用适当的方法根据现有厂房的实际条件使部门面积结合，同时结合修正条件对各部门的位置、形状等进行调整，可以形成几个理想的、理论的块状布置(Block layout)方案。 例：精密车间应远离锻造车间(应远离震源) 铸造车间应处在背风之处22举例：某机械厂的设施布置设有3种零件A、B、C，其工艺路径及日产量如表1所示（15：分别表示5个部门）部门12345面积m22040406020表2 ： 5个部门所需厂房面积如何布置？23加工工艺从至表(见上例)从至1234514050150020050401530150040005050

11、000物流量从至表2425物流量等级划分（用符号A、E、I、O、U表示）A： 80100 吨 1-2E： 6080吨 无I： 4060吨 2-5、 2-4、4-5O： 040吨 3-2、1-3U： 0吨 1-4、1-5、3-4、3-5 物流强度分析表（由从至表得出）26部门关系图27关系表28线性关系图5124329空间关系图51243部门12345面积m22040406020由表2知 ： 5个部门所需厂房面积如何改进？30最终布置图331224454面积 20 m231设施布置的内容 在进行设施布置决策要考虑的内容主要有以下几个方面： 物流和物料搬运设备。确定物流的重要性和形式，采用何种设备

12、，是传送带、起重机、自动仓库还是自动小车来发送和存储物料。并考虑物料在不同工作单元间移动的成本。 容量和空间要求。只有先确定了人员、机器和设备的要求后，才能进行布置，为每一作业单位分配合理的空间，并考虑通道、洗手间、餐厅、楼梯等附属设施的要求。 环境和美学。布置决策也要求确定窗户、分隔高度、室内植物等环境因素，以降低噪音、改善空气流通和提供隐密性等。 信息流。通信交流对公司都是很重要的，布置必须方便交流，在办公室布置中尤其重要。32设施布置设计要考虑的基本原则：整体综合原则移动距离最小原则流动性原则空间利用原则柔性原则安全原则334.2 设备布置类型典型布置形式可按设施类别分为生产设施和服务设

13、施两大类，再来细分布置形式。 生产设施的三种基本的布置形式： 固定式布置 产品原则布置 工艺原则布置 混合布置：成组原则 服务设施的三种基本的布置形式： 零售店布置 办公室布置 仓库布置 341、固定式布置 固定式布置 (Fixed-Position Layout) 也称项目布置，它主要是工程项目和大型产品生产所采用的一种布置形式。 它的加工对象位置，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。之所以要固定，是因为加工对象大而重，不易移动。 如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。 352、产品原则布置 产品原则布置(Product Layout)，又称流水线布置（Assembly Li

14、ne Layout）或对象原则布置。 当生产产品品种少批量大时，应当按照产品的加工工艺过程顺序来配置设备，形成流水生产线或装配线布置 。 Ford首创流水线生产，受屠夫启发。36适合少品种大批量生产的产品布置原则： 以机器设备、人员及物料按产品的加工或装配的工艺过程顺序布置，形成一定的生产线。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产品原则示意图37优点：1、由于布置符合工艺过程，物流畅通2、由于上下工序衔接，存放量少3、物料搬运工作量少4、可做到作业专业化，对工人技能要求不高，易于培训5、生产计划简单，易于控制6、可使用专用设备和机械化、自动化搬运方法缺点：1、设备发生故障时引

15、起整个生产线中断2、产品设计变化将引起布置的重大调整3、生产线速度取决于最慢的机器4、生产线有的机器负荷不满，造成相对投资较大5、生产线重复作业，工人易产生厌倦6、维修和保养费用高产品原则布置优缺点：383.工艺原则布置适合多品种小批量生产的工艺布置原则： 根据工艺特点，把同种类型的一群设备和人员集中布置在一个地方。各类机床间也有一定的顺序安排，通常按照大多数零件的加工路线来排列。39工艺原则示意图车床组LLLL钻床组ZZZZ铣床组MMMM磨床组GGGG其他滚齿机焊接焊接40优点：1、机器利用率高，可减少 设备数量2、设备和人员柔性程度高， 更改产品和数量方便3、操作人员作业多样化， 有利于提

16、高工作兴趣和职 业满足感缺点：1、由于流程较长，搬运路 线不确定，运费高2、生产计划与控制较复杂， 要求员工素质的提高3、库存量相对较大工艺原则布置优缺点：414.成组布置适合持续改善生产模式的成组布置原则： 把完成一组相似零件的所有或极大部分加工工序的多种机床组成机器群，以此为一个单元，再在其周围配置其他必要设备一种布置形式。NCLLMMLDDNCLLLDD加工单元1G加工单元3AAA加工单元2成组原则示意图42优点：1、由于产品成组，设备利用率高2、流程通畅，运输距离较短，搬运量少3、有利于发挥班组合作精神4、有利于扩大员工的作业技能5、兼有产品原则布置和工艺布置的优点缺点：1、需要较高的

17、生产控制水平以平 衡各单元之间的生产流程2、若单元间流程不平衡，需中间 储存，增加了物料搬运3、班组成员需掌握所有作业技能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原则 布置的缺点成组原则布置优缺点：43如何选取设施布置型式来适应市场变化大规模定制（Mass Customization） ： 一种新的生产方式。以类似于标准化和大规模生产的成本和时间，提供客户特定需求的产品和服务。 特点：按订单设计按订单制造按订单装配按订单销售44实现大规模定制需解决的基本问题： 产品策略定制产品和适应性产品 产品结构模块化产品及工艺 工艺过程基础设施模块化设施，工作流 模块化的基础： 产品合理化使

18、产品系列与企业战略目标一致 产品标准化将某些首选的零件标准化，从而减少零件数目 如何选取设施布置型式来适应市场变化45模块化设施布置： 由标准化、模块化的建筑物、工作站和物料搬运设施等组成设施布置型式，可很好地解决实际的设施设计缺乏柔性的问题。 目前，被欧美广泛采用的方法是利用一个横向“脊柱”联接的模块结构，脊柱周围设置若干与之联接的、标准尺寸的模块。脊柱ACBDE脊柱型模块建筑装配模块装配模块装配模块修整模块办公室模块试验面积沃尔沃汽车装配模块工厂46如何避免工序交错流动、制成品混杂？考虑要素：最重要的是要考虑出、入口的位置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

19、模式。此外还应考虑场址、建筑物的轮廓尺寸、生产流程的特点和生产线长度、通道的设置等。47基本流动模式： 直线型生产过程短且简单 L 型绕开一定的建筑物或设施 U 型出入口在同一相对位置 环 型出入口在同一点 S 型较大面积内安排较长的生产线 储存铣仓库装配涂装压车A）直线流动储存压涂装铣装配车仓库B）S型流动48物料搬运系统设计意义（从数据中看问题）中等批量的生产车间里，零件在机床上的时间仅占生产时间的5%，而95%的时间消耗在原材料、工具、零件的搬运、等待上。据统计，搬运费用占总生产费用的30%-40%。49物料搬运系统设计解决重点 物料搬运是一个系统工程，牵一发而动全身，因此必须抓住重点。

20、重点注意如下：理解掌握物料搬运系统的设计原则物料搬运路线的选择与设计物料搬运设备分类与选择系统搬运分析设计其他物料搬运分析技术50物料搬运路线的选择一、搬运路线类型直达型指物料从起点到终点经过的路线最短，适合于物流量大或特殊要求的物料。渠道型指物料在预定路线上移动，与来自不同地点的其他物料一起运到同一终点，适合布置不规则或搬运距离较长的物料。中心型各物料从起点移动到中心分拣处，然后再运到终点，适合物流量小且搬运距离长的物料。BCADCBAAB51系统搬运分析（SHA）的体系结构1、方法结构 2、阶段结构3、程序模式52系统搬运分析（SHA）的体系结构1 方法结构 一种解决问题的方法 一系列依次

21、进行的步骤 一整套关于记录、评定等级和图表化的图例符号53系统搬运分析（SHA）的体系结构2、阶段结构： 阶段一：外部衔接弄清所分析区域的物料进出情况。 阶段二：总体搬运方案确定各主要区域搬运方法，对搬运路线、设备类型作初步决策。 阶段三：详细搬运方案各主要区域内部各工作地间的搬运方法。 阶段四：方案实施订购设备、人员培训、安装计划调试、验收。 543、程序模式：主要输入因素：P、Q、R、S、T1、物料的分类3、各项移动的分析4、各项移动的图表化2、布置5、物料搬运方法的知识和理解6、初步的搬运方案7、修改和限制8、各项需求的计算方案A方案C方案B9、方案的评价选定物料分析移动分析方法分析（确

22、定合理经济的搬运方法）55一、物料分析物料分类： 把生产系统所需储运的全部物料按搬运和储存的技术要求进行分类，要特别注意它们的形式、特征和性质，因为这些因素影响搬运和储存的技术要求最大。一般可分为8个基本类型：散装物料如煤、型砂等；板料、型材如金属、塑料等；单件物料如大型机械部件；桶装料如油、各种粉料；箱盒装料如各种小零件；袋装料如各种粉料；罐装料如各种气体、液体、粉料；其他。56二、移动分析 设施布置决定了物料搬运的起点和终点的距离，因此，移动分析必须建立相似物料搬运作业与具体布置结合的基础上。1、收集各种移动分析的资料包括：（1）物料的类别和基本特征（2）路线的移动距离和路线的具体情况（弯曲程度、路面情况、气候与环境、拥挤程度、起止点组织情况）（3）搬运量： 搬运量=物流量*搬运距离572、移动分析方法（1）流程分析法每次只观察一类产品或物料，并跟随其沿着整个生产过程收集资料，最后编制成流程图。该方法适合物料品种很少的情况。（2）起止点分析法分两种做法 一是观察移动的起止点来收集资料，每次分析一条路线，并绘制成搬运路线表。适合于路线数目不太多的情况。 二是对一个区域进行观察，收集运进运出该区域的一切与物料有关的资料，并编制成物料进出表。适合于路线数目多是情况。3、编制搬运活动一览表，并在布置图上绘制流程图将各项移动的分析结果标注在布置图上，起到了一目