工厂厂房的系统化布置

系统化厂房布置工厂布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题．自工业革命以来研究出了许多手工设计、数字分析和图解技术，60年代以来，又发展了计算机辅助工厂布置，在众多的布置方法中，以R·缪瑟提出的系统布置设计SLP(SystemLayoutPlanning）最为著名，应用十分普遍；这种方法不仅适用于工厂和生产系统设计，还可以用于医院、学校，百货商店、办公楼等设施设计。1主讲段鹰一、阶段结构系统布置设计采用四个阶段进行，称为“布置设计四阶段”。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2主讲段鹰二、程序模式选择分析寻优输入数据（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10、评价7、修正条件8、实际制约系统布置设计程序模式3主讲段鹰三、设施布置设计的要素分析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——生产什么？

Q——生产多少？

R——怎么生产？

T——何时生产？

S——用什么支持生产？4主讲段鹰五要素对设施布置的影响1、P产品或材料或服务（Production）指规划设计的对象所生产的产品、原材料、加工的零部件或提供服务的项目。包括原材料、进厂物料、工序间储备、产品、辅助材料、废品、废料、切屑、包装材料等。产品这一要素影响着设施的组成及其相互关系、设备的类型、物料搬运的方式等。2、Q数量或产量(Quantity)指所生产、供应或使用的材料或产品的数量或服务的工作量。这一要素影响着设施规模、设备数量、运输量、建筑物面积等。5主讲段鹰3、R生产路线或工艺过程(Route)指根据所生产的产品品种、数量等设计出的工艺流程、物流路线、工序顺序等，可以用设备表、工艺路线卡、工艺过程图等表示。它影响着各作业单位之间的关系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等。4、S辅助服务部门(SupportingService)指保证生产正常运行的辅助服务性活动、设施以及服务的人员。包括道路、生活设施、消防设施、照明、采暖通风、办公室、生产管理，质量控制及废物处理等；它是生产的支持系统，从某种意义上来说对生产系统的正常运行起着举足轻重的作用。5、T时间或时间安排(Time)指在什么时候、用多长的时间生产出产品，包括作业、工序、流动、周转等标准时间。这些因素决定着设备的数量、需要的面积和入员、工序的平衡安排等。6主讲段鹰影响设施布置设计的其他要素：包括城市规划、外部协作条件、交通运输条件、地质水文条件、自然气候条件以及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。7主讲段鹰四、物料分类及产品—产量分析现象：物料种类繁多，可运性不相同。问题：如何统计量一物流系统中性质、特征各不相同的物料数量？如何区分各物料的重要等级程度？如何确定设施布置的型式？1、物流量的计算（1）定义：在一定时间内（一年或一个月）通过两设施间的物料数量。可以用重量、体积、托盘或货箱来表示。（2）计算方法：方法一：当量物流量——用物料的某一特征（重量、几何形状、装载和包装形式等）来估算物流量。可用下式表示：

f=q.n

其中：f——当量物流量q——每个标准搬运单元的当量吨数

n——单位时间内两设施间流动的标准单元数例：载重为两吨的标准载重箱，载一箱锻件为2当量吨，载一箱壳体也为2当量吨。8主讲段鹰方法二：玛格（magnitude）——用可运性衡量当量物流量。标准的1玛格：一块干燥的木块，体积为5*5*5立方厘米，可以方便地用手拿住。一包香烟=0.5mag

一个电话亭=50mag

一个低堆垛的托盘（1200cm*1200cm）=38mag

玛格的计算：

M=A+A（B+C+D+E+F）/4

其中：A——基本值，通过计算物料体积后查玛格曲线得出。B——密度修整系数

C——形状修整系数

D——损伤危险程度修整系数

E——状态（物理、化学）修整系数

F——价值因素（若不考虑，则F=0）9主讲段鹰2、物料的分类：把相同或相似性质的物料归并成类，可大大简化物流分析。

可依次采用两种分类方法：方法一：按物料的基本形态进行分类固体——成箱液体——成桶气体——成瓶方法二：按影响物料可运性的物理特征进行分类，包括：外形尺寸、重量、形状、损坏可能性、状态（热、湿、粘、脏）、数量、时限性（季节性、突发性）

关键：抓住有决定性的影响特征

物料分类程序列表标明所有物料名称记录其物理特征、其他特征编制物料特征表每类物料写出分类说明确定各类的主导特征把相似主导特征的归为一类10主讲段鹰3、产产品——产量量（P—Q）分析产品产产量分分析是是为了了确定定设施施基本本布置置形式式而采采用的的综合合分析析方法法，同同时也也是物物料重重要等等级分分类的的方法法。下下图是是一种种典型型的““8———2原则则”下下的PQ分析结结果。。QAGBCDEFPP——Q分析图由该图可知：A—D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11主讲段段鹰练习：：下列三三图应应分别别采用用何种种布置置型式式QQPPPQ12主讲段段鹰五、物物流分分析物流分分析是是设施施布置置设计计的另另一个个基本本分析析，即即工艺艺流程程和物物流路路线的的分析析。分分析的的基本本手段段有工工艺过过程图图(作作业程程序图图)、、多种种产品品工艺艺过程程图、、从——至表表和物物料流流程图图等。。1、工工艺过过程图图(OperationProcessChart)工艺过过程图图就是是把工工艺路路线卡卡和装装配程程序图图汇总总到——起而而形成成的一一种流流程图图。绘绘制过过程先先在图图的右右上部部从第第—个个装配配作业业的主主要组组件开开始，，在垂垂直线线上按按工艺艺路线线卡的的作业业顺序序用圆圆圈表表示加加工和和装配配，用用正方方形表表示检检验．．其它它零部部件，，如果果自制制，分分别用用垂直直线画画出其其作业业顺序序，如如果外外购，，则分分别用用水平平线进进入装装配作作业。。13主讲段段鹰工艺过过程图图可以以用来来详细细描述述产品品生产产过程程中各各工序序之间间的关关系，，也可可以描描述全全厂各各部门门之间间的工工艺流流程。。其重要要作用用是在在分析析工艺艺过程程的基基础上上，通通过产产品加加工、、组装装、检检验等等各加加工阶阶段及及加工工路线线的分分析，，可以以计算算出每每个工工艺过过程的的各工工序（（作业业单位位）间间的物物流强强度。。从而而为作作业单单位位位置的的确定定找到到基础础数据据。工艺过过程分分析：：毛坯坯重0.49，，经热热处理理的毛坯重重0.19，机机加工工中需需返回回热处处理的的为0.1由此可可知，，1———4之间间的物物流强强度为为0.31450.190.10.310.19废料0.49（0.29）原材料机加工热处理30.01标准件14主讲段段鹰2．多种种产品品工艺艺过程程图企业生生产的的产品品品种种多，，特别别是只只进行行成形形加工工处理理生产产，而而不考考虑装装配时时，可可以采采用多多种产产品工工艺过过程图图来分分析确确定其其物料料流。。从该该过程程图中中可以以看到到平面面布置置的雏雏形。。多种种产品品工艺艺过程程图是是将所所有零零件或或产品品的工工序都都汇总总在一一张图图表上上、通通过分分析、、调整整图表表上的的工序序，使使彼此此之间间有最最大物物流量量的工工序尽尽量靠靠近，，直至至获得得最佳佳工艺艺安排排顺序序。当当零件件数量量很多多时，，可以以利用用成组组原理理对零零件分分组，，形成成一张张多种种产品品工艺艺过程程图．．对于于同组组的零零件，，可以以再分分类用用工艺艺过程程图或或多种种产品品工艺艺过程程图进进行物物流分分析。。多种产产品工工艺过过程图图分析析主要要通过过作业业单位位的排排序，，求得得物流流顺流流程度度W的最大大值。。其中：：W的计算算式为为Wjk为产品品Pj的工序序Rjk与Rjk+1之间的的物流流强度度Djk为权值值：工工序相相邻，，且物物料移移动为为直接接正向向时，，取权权值为为2工序不不相邻邻，且且物料料倒流流时，，取权权值为为-215主讲段段鹰示例2：最最佳顺顺序多多种产产品工工艺过过程表表16主讲段段鹰3、从从至表表(From--ToChart)从至表表通常常用以以表示示建筑筑物之之间、、部门门之间间或机机器之之间的的物流流量、、物料料搬运运总量量等。。表上上横行行和竖竖行的的标题题内，，按同同样顺顺序列列出全全部作作业单单位(建筑筑物、、机器器；部部门)。将将每个个产品品或零零件在在两个个作业业单位位之间间的移移动，，分别别用字字母表表示产产品或或零件件，数数字代代表搬搬运总总量，，填入入两个个作业业单位位横行行和竖竖行相相交的的方格格内，，注意意，从从图表表的左左上角角至右右下角角，划划一条条对角角线，，零件件前进进记在在右上上方，，退回回记在在左下下方。。如下图图：17主讲段段鹰18主讲段段鹰19主讲段段鹰原始条件件：一叉车厂厂，占地地面积为为16000平平方米，，厂区南南北长200米米，东西西宽80米，该该厂有员员工300人，，计划改改建成年年产60000套液压压转向器器的生产产厂。已知：作业单位位的基本本区划和和零部件件加工工工艺过程，并并通过工工艺过程程图统计计出了各各作业单位的的物流强强度，结结果添入入从至表表。案例：某某液压转转向器厂厂的设施施布置公路北比例：1：200020主讲段段鹰示例一：液压转向器厂的作业单位建筑物汇总表21主讲段段鹰示例二：：液压转转向器加加工工艺艺从至表表22主讲段段鹰六、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））之间存存在着物物流关系系、非物物流关系系两种关关系。物物流关系系可以用用物流强强度来表表示两个个作业单单位之间间的关系系密切程程度，非非物流关关系无法法定量表表示，只只能通过过定性分分析加以以区分。。23主讲段段鹰1、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。24主讲段段鹰示例：液液压转向向器物流流强度分分析表（（由从至至表得出出）25主讲段段鹰（2）构构造作业业物流相相关表（（示例））26主讲段段鹰2、作业业单位非非物流相相互关系系表的构构造：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程度度后，利利用与物物流相关关表相同同的表格格形式，，建立非物流流相互关关系表。。通常可以以从以下下几个方方面加以以考虑：：(1)工工作流程程(2)作作业性质质(3)使用用设备情情况(4)使使用场地地情况(5)监监督和管管理(6)安全全、卫生生(7)联联系频繁繁程度（（8）躁声声、振动动(9)公公用设施施相同(10)文件信信息往来来情况27主讲段段鹰（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）28主讲段段鹰（3）建建立非物物流作业业单位相相互关系系表（示示例）29主讲段段鹰3、建立立作业单单位综合合相互关关系表：：工厂中，，作业单单位之间间物流相相互关系系与非物物流相互互关系往往往并不不一致，，为了确确定各作作业单位位之间综综合相互互关系密密切程度度，须将将两个表表进行合合并。求求出合成成的相互互关系———综合合作业相相互关系系，然后后从各作作业单位位之间的的综合相相互关系系出发，，实现各各作业单单位的合合理布置置。（1）确确定物流流（m）与非物流流（n）相互关系系的相对对重要性性（加权权取值））——一一般地m:n不应超过过1：3或3：：1，当当比值大大于3：：1时，，说明物物流关系系占主导导地位，，工厂布布置时只只需考虑虑物流相相互关系系的影响响。（2）综综合相互互关系计计算———根据作作业单位位对之间间物流与与非物流流关系等等级的高高低进行行量化，，并加权权求和，，求出综综合相互互关系。。（3）综综合相互互关系的的等级划划分———综合计计算得出出的是量量值，须须经过等等级划分分，才能能建立与与物流相相互关系系表相似似的综合合相互关关系表。。30主讲段段鹰示例：液液压转向向器作业业单位综综合相互互关系计计算表示例中须须计算55对作作业单位位，计算算分数在在1—8之间，，由此得得综合相相互等级划划分表如如下：31主讲段段鹰建立作业业单位综综合相互互关系表表（示例例）32主讲段段鹰七、作业业单位位位置相互互关系分分析在SLP中，设施施布置并并不直接接去考虑虑各作业业单位的的占地面面积和几几何形状状，而是是从作业业单位间间相互关关系密切切程度出出发，安安排各作作业单位位之间的的相对位位置，关关系密切切等级高高的作业业单位之之间距离离近，等等级低的的距离远远。问题：作业单位位间必然然会出现现密切等等级相同同的作业业单位对对，这会会给位置分分析造成成困难。。怎么办办？引入综合合接近程程度的概概念———某一作作业单位位综合接接近程度度等于该作业单单位与其其他所有有作业单单位间量量化后的的关系密密切等级级之和。。综合接近近程度值值的高低低反映了了该作业业单位在在布置图图中是应应该处于于中心位置置还是处处于边缘缘位置。。33主讲段段鹰1、如何何计算综综合接近近程度：：将作业单单位综合合相互关关系表变变换成类类似于从从至表一一样的三角矩阵阵，然后后量化关关系等级级。示例：液液压转向器综综合接近程度度排序表34主讲段段鹰2、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度最最高的布布置在中中心位置置；依次次处理作作业单位位对。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级作业单单位对的的相互位位置示例（1）找找出综合合接近程程度最高高的作业业单位，，是4（（机加工工车间）），将其其布置在中心位位置；（2）找找出A级作业对对：1———2，，7———8，其其综合接接近分值值排序为为7、1、8、、2，因7和4关关系为U，故考虑1和4关关系为I，由此画出出A级关系位位置图。。……41278635主讲段段鹰示例：液液压转向向器作业业单位位位置相关关图36主讲段段鹰七、面积积的确定定在实际的的设施布布置设计计过程中中，常因因受到现现有厂房房或可利利用土地地面积与与形状的的限制等等，不得得不把需需要的面面积与可可利用的的面积结结合起来来考虑，，因而面面积的设设定方法法有下列列几种：：1、计算算法：按按照设备备和作业业所需的的面积，，加上辅辅助设施施、材料料存储、、维修、通道道以及人人员等所所需面积积得到该该单位的的总面积积。2、标准准面积法法：采用用某种工工业标准准求得所所需的面面积。3、概略略布置法法应应用模板板或设备备模型进进行布置置并确定定面积。。4、比率率趋向预预测法：：将过去去各个时时期每台台设备、、每个工工时或每每个单位位的面积作为基础础，按未来来产量和人人员的发展展预测要求求，按比例例扩大来设设定面积。。一般来说，，需要的面面积常常受受到实际条条件的限制制，必须进进行适当的的调整，使之与可用用面积相适适应。调整整的方式，，可以是压压缩某些不不很重要的的面积、也可以进行行新的组合合。此外，，做面积相相关图时需需考虑流动动模式的选选择。37主讲段段鹰八、布置修修正所谓修正条条件，是指指诸如运输输方式、贮贮存设备、、场地环境境、人的要要求、厂房房特性、辅辅助设施和和管理控制制等具体因因素。它们们的重要程程度各不相相同，但都都以独特的的方式影响响布置设计计方案。在在进行布置置设计时，，需要加以以考虑。用用适当的方方法根据现现有厂房的的实际条件件使部门面面积结合，，同时结合合修正条件件对各部门门的位置、、形状等进进行调整，，可以形成成几个理想想的、理论论的块状布布置(Blocklayout)方案。例：精密车车间应远离离锻造车间间铸造车间应应处在背风风之处38主讲段段鹰九、