设施规划设计及物料搬运

设施规划、设计及物料搬运西安建筑科技大学管理学院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Ⅰ确定位置:工厂的总体位置Ⅱ总体区分：初步规划基本物流模式和总体布局Ⅲ详细布置：确定各作业单位的具体位置Ⅳ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、P—Q、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)。五个要素分别回答以下问题：P——Product生产什么？Q——Quantity生产多少？R——Routing怎么生产？S——Supportingservice用什么支持生产？T——Time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（P－Q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QIIIIIIIV8五、物流分析1、工艺过程图(OperationProcessChart)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，1——4之间的物流强度为0.3102．多种产产品工艺艺过程图图企业生产产的产品品品种多多，特别别是只进进行成形形加工处处理生产产，而不不考虑装装配时，，可以采采用多种种产品工工艺过程程图来分分析确定定其物料料流。从从该过程程图中可可以看到到平面布布置的雏雏形。多种产品品工艺过过程图是是将所有有零件或或产品的的工序都都汇总在在一张图图表上、、通过分分析、调调整图表表上的工工序，使使彼此之之间有最最大物流流量的工工序尽量量靠近，，直至获获得最佳佳工艺安安排顺序序。113、从至表(From—ToChart)从至表通通常用以以表示建建筑物之之间、部部门之间间或机器器之间的的物流量量、物料料搬运总总量等。。表上横行行和竖行行的标题题内，按按同样顺顺序列出出全部作作业单位位(建筑筑物、机机器、部部门)。。将每个产产品或零零件在两两个作业业单位之之间的移移动，分分别用字字母表示示产品或或零件，，数字代代表搬运运总量，，填入两两个作业业单位横横行和竖竖行相交交的方格格内，注注意，从从图表的的左上角角至右下下角，划划一条对对角线，，零件前前进记在在右上方方，退回回记在左左下方。。如下图：：1213六、作业业单位相相互关系系分析设施布置置设计要要根据部部门之间间在工艺艺流程如如业务往往来中的的密切程程度，决决定相互互位置。。各部门门（作业业单位））之间存存在着物流关系系、非物物流关系系两种关系系。物流流关系可可以用物物流强度度来表示示两个作作业单位位之间的的关系密密切程度度，非物物流关系系无法定定量表示示，只能能通过定定性分析析加以区区分。141、作业业单位物物流相关关表的绘绘制（1）划分物流流强度等等级———由于直直接分析析大量物物流数据据比较困困难，而而且也没没必要，，因此，，SLP中将物流流强度转转化为5个等级级，分别别用符号号A、E、、I、O、U表示。当产品品品种少时时用工艺艺过程图图进行物物流分析析；产品品品种多多时，用用从至表表或多工工艺过程程表对实实际设施施间的物物流量进进行统计计。152、作业业单位非物流相相互关系系表的构造造：基本思路路——根根据经验验确定作作业单位位非物流流相互关关系密切切程度后后，利用用与物流流相关表表相同的的表格形形式，建建立非物物流相互互关系表表。通常可以以从以下下几个方方面加以以考虑：162、通常常可以从从以下几几个方面面加以考考虑：(1)工工作流程程(2)作业性性质(3)使使用设备备情况(4)使用用场地情情况(5)监监督和管管理(6)安全、、卫生(7)联联系频繁繁程度（（8））躁声、、振动(9)公公用设施施相同(10)文件件信息往往来情况况17（1）确确定作业业单位相相互关系系等级（2）列列出作业业单位相相互关系系密切理理由（示示例）18（3）建建立非物物流作业业单位相相互关系系表（示示例）192、如何何绘制作作业单位位位置相相关图：：第一步———处理理关系密密级为A的作业单单位对。。按各作业业单位综综合接近近程度的的高低排排序，找找出综合合接近程程度最高高的布置置在中心心位置；；依次处处理作业业单位对对。第二步———处理理关系密密级为E的作业对对。……最后重点点调整X级作业业单位位对的的相互互位置置20七、面面积的的确定定在实际际的设设施布布置设设计过过程中中，常常因受受到现现有厂厂房或或可利利用土土地面面积与与形状状的限限制等等，不不得不不把需需要的的面积积与可可利用用的面面积结结合起起来考考虑，，因而而面积积的设设定方方法有有下列列几种种：1、计计算法法：按按照设设备和和作业业所需需的面面积，，加上上辅助助设施施、材材料存存储、、维修修、通通道以以及人人员等等所需需面积积得到到该单单位的的总面面积。。2、标标准面面积法法：采采用某某种工工业标标准求求得所所需的的面积积。3、概概略布布置法法应应用用模板板或设设备模模型进进行布布置并并确定定面积积。4、比比率趋趋向预预测法法：将将过去去各个个时期期每台台设备备、每每个工工时或或每个个单位位的面面积作作为基基础，，按未未来产产量和和人员员的发发展预预测要要求，，按比比例扩扩大来来设定定面积积。21八、布布置修修正所谓修修正条条件，，是指指诸如如运输输方式式、贮贮存设设备、、场地地环境境、人人的要要求、、厂房房特性性、辅辅助设设施和和管理理控制制等具具体因因素。。它们们的重重要程程度各各不相相同，，但都都以独独特的的方式式影响响布置置设计计方案案。在在进行行布置置设计计时，，需要要加以以考虑虑。用用适当当的方方法根根据现现有厂厂房的的实际际条件件使部部门面面积结结合，，同时时结合合修正正条件件对各各部门门的位位置、、形状状等进进行调调整，，可以以形成成几个个理想想的、、理论论的块块状布布置(Blocklayout)方案。。例：精精密车车间应应远离离锻造造车间间(应远离离震源源)铸造车车间应应处在在背风风之处处22举例：：某机机械厂厂的设设施布布置设有3种零零件A、B、C，其其工艺艺路径径及日日产量量如表表1所所示（（1－－5：：分别别表示示5个个部门门）部门12345面积m22040406020表2：：5个部部门所所需厂厂房面面积如何布置？23加工工工艺从从至表表(见上例)从至123451－40＋50150020－05040＋153015－004000－5050000－物流量量从至至表2425物流量量等级级划分分（用符号号A、E、I、O、U表示））A：80－100吨1-2E：60－80吨无I：40－－60吨2-5、2-4、4-5O：0－－40吨3-2、1-3U：0吨1-4、1-5、3-4、3-5物流强强度分分析表表（由由从至表表得出））26部门关关系图图27关系表表从至12345A2EI4，52，52，4O331，2U28线性关关系图图5124329空间关关系图图51243部门12345面积m22040406020由表2知：：5个部部门所所需厂厂房面面积如何改进？30最终布布置图图331224454面积20m231设施布布置的的内容容在进行行设施施布置置决策策要考考虑的的内容容主要要有以以下几几个方方面：：物流和和物料料搬运运设备备。确定物物流的的重要要性和和形式式，采采用何何种设设备，，是传传送带带、起起重机机、自自动仓仓库还还是自自动小小车来来发送送和存存储物物料。。并考考虑物物料在在不同同工作作单元元间移移动的的成本本。容量和和空间间要求求。只有先先确定定了人人员、、机器器和设设备的的要求求后，，才能能进行行布置置，为为每一一作业业单位位分配配合理理的空空间，，并考考虑通通道、、洗手手间、、餐厅厅、楼楼梯等等附属属设施施的要要求。。环境和和美学学。布置决决策也也要求求确定定窗户户、分分隔高高度、、室内内植物物等环环境因因素，，以降降低噪噪音、、改善善空气气流通通和提提供隐隐密性性等。。信息流。通信交流对对公司都是是很重要的的，布置必必须方便交交流，在办办公室布置置中尤其重重要。32设施布置设设计要考虑虑的基本原原则：整体综合原原则移动距离最最小原则流动性原则则空间利用原原则柔性原则安全原则334.2设设备布置类类型典型布置形形式可按设施类类别分为生生产设施和和服务设施施两大类，，再来细分分布置形式式。生产设施的的三种基本本的布置形形式：固定式布置置产品原则布布置工艺原则布布置混合布置：：成组原则则服务设施的的三种基本本的布置形形式：零售店布置置办公室布置置仓库布置341、固定式式布置固定式布置置(Fixed-PositionLayout)也称项目布布置，它主主要是工程程项目和大大型产品生生产所采用用的一种布布置形式。。它的加工对对象位置，，生产工人人和设备都都随加工产产品所在的的某一位置置而转移。。之所以要要固定，是是因为加工工对象大而而重，不易易移动。如工程建设设、飞机厂厂、造船厂厂、重型机机器厂等。。352、产品原原则布置产品原则布布置(ProductLayout)，又称流水水线布置（（AssemblyLineLayout）或对象原原则布置。。当生产产品品品种少批批量大时，，应当按照照产品的加加工工艺过过程顺序来来配置设备备，形成流流水生产线线或装配线线布置。。Ford首创流水线线生产，受受屠夫启发发。36适合少品种种大批量生生产的产品品布置原则则：以机器设备备、人员及及物料按产产品的加工工或装配的的工艺过程程顺序布置置，形成一一定的生产产线。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示意图37优点：1、由于布布置符合工工艺过程，，物流畅通通2、由于上上下工序衔衔接，存放放量少3、物料搬搬运工作量量少4、可做到到作业专业业化，对工工人技能要要求不高，，易于培训训5、生产计计划简单，，易于控制制6、可使用用专用设备备和机械化化、自动化化搬运方法法缺点：1、设备发发生故障时时引起整个个生产线中中断2、产品设设计变化将将引起布置置的重大调调整3、生产线线速度取决决于最慢的的机器4、生产线线有的机器器负荷不满满，造成相相对投资较较大5、生产线线重复作业业，工人易易产生厌倦倦6、维修和和保养费用用高产品原则布布置优缺点点：383.工艺原原则布置适合多品种种小批量生生产的工艺艺布置原则则：根据工艺特特点，把同同种类型的的一群设备备和人员集集中布置在在一个地方方。各类机机床间也有有一定的顺顺序安排，，通常按照照大多数零零件的加工工路线来排排列。39工艺原则示示意图车床组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、机器利利用率高，，可减少设备数量2、设备和和人员柔性性程度高，，更改产产品和数量量方便3、操作人人员作业多多样化，有利于提高高工作兴趣趣和职业满足感缺点：1、由于流流程较长，，搬运路线不确定，，运费高2、生产计计划与控制制较复杂，，要求员工素素质的提高高3、库存量量相对较大大工艺原则布布置优缺点点：414.成组布布置适合持续改改善生产模模式的成组组布置原则则：把完成一组组相似零件件的所有或或极大部分分加工工序序的多种机机床组成机机器群，以以此为一个个单元，再再在其周围围配置其他他必要设备备一种布置置形式。NCLLMMLDDNCLLLDD加工单元1G加工单元3AAA加工单元2成组原则示示意图42优点：1、由于产产品成组，，设备利用用率高2、流程通通畅，运输输距离较短短，搬运量量少3、有利于于发挥班组组合作精神神4、有利于于扩大员工工的作业技技能5、兼有产产品原则布布置和工艺艺布置的优优点缺点：1、需要较较高的生产产控制水平平以平衡各单元之之间的生产产流程2、若单元元间流程不不平衡，需需中间储存，增加加了物料搬搬运3、班组成成员需掌握握所有作业业技能4、减少了了使用专用用设备的机机会5、兼有产产品原则布布置和工艺艺原则布置的缺点点成组原则布布置优缺点点：43如何选取设设施布置型型式来适应应市场变化化大规模定制制（MassCustomization）：一种新新的生产方方式。以类似于标准化和大规模生产产的成本和时时间，提供供客户特定定需求的产产品和服务务。特点：按订单设计计按订单制造造按订单装配配按订单销售售44实现大规模模定制需解解决的基本本问题：产品策略———定制产产品和适应应性产品产品结构———模块化化产品及工工艺工艺过程基基础设施———模块化化设施，工工作流…………模块化的基基础：产品合理化化——使产产品系列与与企业战略略目标一致致产品标准化化——将某某些首选的的零件标准准化，从而而减少零件件数目……如何选取设设施布置型型式来适应应市场变化化45模块化设施施布置：由标准化、、模块化的的建筑物、、工作站和和物料搬运运设施等组组成设施布布置型式，，可很好地地解决实际际的设施设设计缺乏柔柔性的问题题。目前，被欧欧美广泛采采用的方法法是利用一一个横向““脊柱”联联接的模块块结构，脊脊柱周围设设置若干与与之联接的的、标准尺尺寸的模块块。脊柱ACBDE脊柱型模块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车装配模块块工厂46如何避免工工序交错流流动、制成成品混杂？？考虑要素：：最重要的是是要考虑出出、入口的的位置———由于外部部运输条件件或原有布布置的限制制，需要按按照给定的的出入口位位置来规划划流动模式式。此外还应考考虑场址、、建筑物的的轮廓尺寸寸、生产流流程的特点点和生产线线长度、通通道的设置置等。47基本流动模模式：直线型———生产过程程短且简单单L型——绕开开一定的建建筑物或设设施U型——出入入口在同一一相对位置置环型型——出入入口在同一一点S型——较大大面积内安安排较长的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物料搬运系系统设计意义（从数数据中看问问题）中等批量的的生产车间间里，零件件在机床上上的时间仅仅占生产时时间的5%，而95%的时间间消耗在原原材料、工工具、零件件的搬运、、等待上。。据统计，搬搬运费用占占总生产费费用的30%-40%。49物料搬运系系统设计解决重点物料搬运是是一个系统统工程，牵牵一发而动动全身，因因此必须抓抓住重点。。重点注意如如下：理解掌握物物料搬运系系统的设计计原则物料搬运路路线的选择择与设计物料搬运设设备分类与与选择系统搬运分分析设计其他物料搬搬运分析技技术50物料搬运路路线的选择择一、搬运路路线类型•直达型———指物料从从起点到终终点经过的的路线最短短，适合于于物流量大大或特殊要要求的物料料。•渠道型———指物料在在预定路线线上移动，，与来自不不同地点的的其他物料料一起运到到同一终点点，适合布布置不规则则或搬运距距离较长的的物料。•中心型———各物料从从起点移动动到中心分分拣处，然然后再运到到终点，适适合物流量量小且搬运运距离长的的物料。BCADCBAAB51系统搬运分分析（SHA）的体系结构构1、方法结结构2、阶段结结构3、程序模模式52系统搬运分分析（SHA）的体系结构构1方法结结构一种种解解决决问问题题的的方方法法一系系列列依依次次进进行行的的步步骤骤一整整套套关关于于记记录录、、评评定定等等级级和和图图表表化化的的图图例例符符号号53系统统搬搬运运分分析析（（SHA））的体体系系结结构构2、、阶阶段段结结构构：：阶段段一一：：外外部部衔衔接接————弄弄清清所所分分析析区区域域的的物物料料进进出出情情况况。。阶段段二二：：总总体体搬搬运运方方案案————确确定定各各主主要要区区域域搬搬运运方方法法，，对对搬搬运运路路线线、、设设备备类类型型作作初初步步决决策策。。阶段段三三：：详详细细搬搬运运方方案案————各各主主要要区区域域内内部部各各工工作作地地间间的的搬搬运运方方法法。。阶段段四四：：方方案案实实施施————订订购购设设备备、、人人员员培培训训、、安安装装计计划划调调试试、、验验收收。。543、程程序序模模式式：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料分分析析移动动分分析析方法法分分析析（（确确定定合合理理经经济济的的搬搬运运方方法法））55一、、物料料分分析析物料料分分类类：：把生生产产系系统统所所需需储储运运的的全全部部物物料料按按搬搬运运和和储储存存的的技技术术要要求求进进行行分分类类，，要要特特别别注注意意它它们们的的形形式式、、特特征征和和性性质质，，因因为为这这些些因因素素影影响响搬搬运运和和储储存存的的技技术术要要求求最最大大。。一一般般可可分分为为8个个基基本本类类型型：：散装物料———如煤、型砂砂等；板料、型材———如金属、、塑料等；单件物料———如大型机械械部件；桶装料——如如油、各种粉粉料；箱盒装料———如各种小零零件；袋装料——如如各种粉料；；罐装料——如如各种气体、、液体、粉料料；其他。56二、移动分析析设施布置决定定了物料搬运运的起点和终终点的距离，，因此，移动动分析必须建建立相似物料料搬运作业与与具体布置结结合的基础上上。1、收集各种种移动分析的的资料——包包括：（1）物料的类别和和基本特征（2）路线的的移动距离和和路线的具体体情况（弯曲曲程度、路面面情况、气候候与环境、拥拥挤程度、起起止点组织情情况）（3）搬运量量：搬运量=物流流量*搬运距距离572、移动分析析方法（1）流程分分析法——每每次只观察一一类产品或物物料，并跟随随其沿着整个个生产过程收收集资料，最最后编制成流程图。该方法适合合物料品种很很少的情况。。（2）起止点点分析法———分两种做法法一是观察移动动的起止点来来收集资料，，每次分析一一条路线，并并绘制成搬运路线表。适合于路线线数目不太多多的情况。二是对一个区区域进行观