第4章 生产物流系统规划与设计

第4章

生产物流系统规划与设计学习目标★知识点：掌握设施布置设计的概念和方法物料搬运系统的分析设计方法精益物流系统规划与设计现代集成制造物流系统规划与设计★难点：根据SLP和SHA，并结合精益思想设计企业物流系统★要求：●熟练掌握的内容设施布置设计的的基本类型物料搬运的基本原则设施布置与物料搬运系统的设计过程与方法精益物流系统的基本理论●了解的内容传统系统设施设计的局限性集成化物流系统的运作模式主要内容4.1生产物流系统设计4.2施布置设计4.3物料搬运系统的分析设计方法4.4精益物流系统规划与设计4.5现代集成制造物流系统规划与方法4.1生产物流系统设计一、生产物流类型根据产品在工作地生产的重复过程，将物料生产过程划分为：

1．单件生产：一般造船厂、飞机制造厂等企业的生产。

2．大量生产：汽车制造企业的生产。

3．成批生产。从物料流向的角度分类，可把生产物流划分为：

1．项目型生产物流：如住宅、厂房、公路、大坝、机场等的建造；飞机装配等。

2．连续型生产物流：如汽车装配生产线。

3．离散型生产物流：如机床制造。从物料流经的区域和功能角度分类，又可以把生产过程中的物流细分为：

1.工厂间物流：大型企业、各专业厂间运输物流或独立工厂与材料、配件供应厂之间的物流。

2.工序间物流：也称工位间物流、车间物流，即生产过程中车间内部和车间、仓库之间各工序、工位上的物流。二、生产物流系统的主要特点1．物料是按照产品的生产过程和工艺流程的要求流动的，物料在生产过程的各个环节处于连续流畅状态。2．物料在生产过程的各工艺阶段，保持一定比例以适应产品制造的要求。3．物料搬运装卸过程要安全可靠，尽可能减少环节，简化作业流程，在满足生产工艺的前提下，选择合适的搬运设备和容器。三、生产物流系统规划与设计基本概念1．当量物流量

物流强度又称物流量，是一定时间内物料的移动量，可以用重量、体积、托盘或货箱来表示。

当量物流是指物流运动过程中一定时间内按规定标准修正、折算的物料搬运和运输量。其计算公式为。2．玛格数玛格既不用重量，也不用体积或件数，而是以“可运性”作为衡量的基础。一个玛格相当于一件结构紧密、可以方便地拿在一只手中的物品。

物料

玛格基本值垫圈，孔径6mm1/150螺母，12mm×5mm1/50一包香烟1/2木块（约cm）1托盘荷载（1200cm×1200cm—低堆垛）38托盘荷载（1200cm×1200cm—中堆垛）44托盘荷载（1200cm×1200cm—高堆垛）483．物料活性系数物料活性系数是一种度量物料搬运难易程度的指标，一般将物料活性系数分为5个等级。系数等级01234物料状态堆在地面上集中、装在容器内垫起、可吊装装载、可近距离移动装车移动4．物料搬运的单元化与标准化（1）单元化可以缩短搬运时间、保持搬运的灵活性和作业的连贯性，便于搬运机械操作，减轻人力装卸，以提高生产作业率。（2）标准化有利于物流系统中各个环节的协调配合，在异地中转等作业时不用换装，提高通用性，减少搬运作业时间，减轻物品的散失、损坏。从而节约费用。①物流基础化模数。目前已基本认定600mm×400mm为物流基础模数尺寸。②物流模数。物流模数是指集装单元基础模数尺寸（即最小的集装尺寸）。三、生产物流系统规划与设计的内容主要有两个方面的内容：设施布置设计物料搬运系统设计两者关系：相互影响，相互制约。设施布置设计重点在于空间的合理规化，使得物流路线最短，在布置时位置合理，尽可能减少物流路线的交叉、迂回、往复现象。物料搬运设计是以布置设计为前提，根据所搬运物料的物理特征、数量以及搬运距离、速度频度等，确定合理搬运方法，选择合适的搬运设备，使搬运系统的综合指标达到最优。4.2设施布置设计一、设施布置的内容及含义设施布置是指根据企业经营目标和生产纲领，在已经确认的空间场所内，按照从原材料接收、零件和产品制造、产品包装、发运等全过程，力争将人员、设备和物料所需要的空间做最适当的分配和最有效的组合，以获得最大的经济效益。包括人、机器、工作台、通道、桌子、储藏室、工具架等等。所谓给定的设施范围，可以是一个工厂，一个车间，一座百货大楼，一个写字楼，或一个餐馆等。二、设施布置设计的原则整体综合原则(设计时应将设施布置有影响的所有因素都考虑进去，以达到优化的方案)移动距离最小原则流动性原则(设施布置应使在制品在生产过程中流动顺畅，消除无谓停滞，力求生产流程连续化)空间利用原则(生产区域或储存区域的空间安排，都应力求充分有效地利用空间。)柔性原则(应考虑各种因素变化可能带来的布置变更，以便于以后的扩展和调整)安全原则三、设施布置设计的基本模式四、设施布置设计的基本类型可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类，再来细分布置形式。生产设施的三种基本的布置形式：

定位布置产品原则布置工艺原则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

（1）产品原则布置（流水线布置）当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。汽车后桥加工生产线汽车装配生产线汽车焊接生产线在特殊情形下，产品原则布置面临两个问题：一是：在给定的周期时间内，求工作地点的最小数量－布置问题。另一个是：在已定的工作地点数量条件下，求最小的周期时间－编制进度表问题。产品原则布置的优点产品产出率高，单位产品成本低；每一产品都按工艺流程布置设备，因此加工件经过的路程最直接、最短，无用的停滞时间也最少；由于操作人员效率高且所需培训少；生产管理和采购、库存控制等工作也相对简单。产品原则布置的缺点要求较多的设备，而设备的利用率相对较低；对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差；线上工作重复单调乏味，缺乏提升机会，可能会导致工人的心理问题或职业伤害；为了避免停产，设备备用件的库存可能比较大。（2）工艺布置原则（机群式）把同类型的设备和人员集中布置在一个地方。钻削加工工段车削加工工段（3）固定式布置原则（项目布置）主要是工程项目和大型产品生产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。如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。车床

铣床

磨床焊接涂漆装配仓库固定式布置缺点：场地空间有限；不同的工作时期，物料和人员需求不一样，这给生产组织和管理带来较大困难；物料需求量是动态的。（4）成组布置原则（混合布置）成组技术就是识别和利用产品零部件的相似性，将零件分类。一系列相似工艺要求的零件组成零件族。针对一个零件族的设备要求所形成的一系列机器，称作机器组（制造单元）。成组原则布置可以认为是产品原则布置的缩影，是将工艺原则布置系统转化为接近产品原则布置系统。板材加工FMS成组原则布置的特点加工时间较短、物流效率较高；在制品较低、准备时间较短；具有工艺原则布置的柔性不同布置类型的特征五、系统布置的设计过程工厂布置的程序和方法，是以1961年缪瑟提出的系统布置设计(SystemLayoutPlanning)为主。1.系统布置设计要素及阶段(1)基本要素产品和产量P、Q(是一切其他特征和条件的基础)工艺过程R辅助服务部门S时间安排TP：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。Q：影响设施的规模、设备数量、运输量、建筑面积等因素。R：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。S：这些部门是生产的支持系统，在某种意义上加强了生产能力。T：影响仓储、收货、发运及辅助部门配合的因素。(2)阶段结构企业物流系统布置设计的阶段结构是按照工程设计全生命周期的时间进度来按排的。阶段1－确定位置：确定所要布置的相应位置。阶段2－总体区划：在布置区域内确定一个总体布局。阶段3－详细布置：确定各个作业单位或各个设施的具体位置。阶段4－施工安装：编制计划，进度施工安装。系统布置设计(SLP)是阶段2总体区划工作的程序模式2、系统布置设计（SLP）模式准备原始资料物流分析与作业单位相互关系分析绘制作业单位位置相关图作业单位占地面积计算绘制作业单位面积相关图修正方案评价与择优

原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位

1.物流分析2．作业单位相互关系3.相互关系图解

9X

Z

4．所需面积5．可用面积6.面积相关图解

7．修正因素8．实际条件限制方案X方案Z方案Y9．评价选出的最佳布置方案1)产品产量分析产品变化、产量和布置关系图产品种类PP-Q分析分为两个步骤：一是将各种产品、材料或者有关生产项目组归类；二是统计或计算每一组或类的产品数量。产品产量分析的结果不仅是确定生产方式或布置形式的基础，也是划分作业单位的基础。2)物流分析与物流相关表物流分析主要包括：物料在生产过程中的每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度数量。物流分析的基础是生产路线。（1）物流分析①工艺过程图对生产中批量大，品种少的物流系统，采用标准符号绘制工艺过程图，可以直观的反映出企业生产的详细情况。常用的图例符号如下表所示。标注物流强度的工艺过程图②从至表当分析的产品或零件非常多时，用从至表来表示部门之间或机器之间的物流强度。

至从

Z

X

Y

W

V

U

S

合计Z

AC104

C108212

X

C60

A288

348

Y

B28

AB65

93

W

C50A288

338

V

ABC192

192

UABC550

550

S

合计③多种产品工艺过程图(2)物流强度等级由于直接分析大量物流数据比较困难且没有必要，因此在SLP中将物流强度转化为五个等级，分别用符号：A、E、I、O、U来表示。某叉车总装厂物流强度表某叉车总装厂物流强度等级表

(3)物流相关表为了能够简单明了地表示所有作业单位之间的物流相互关系，仿照从至表结构，构造一种作业单位之间的物流关系表，也叫原始物流相关表。3）作业单位相互关系分析（1）作业单位相互关系的决定因素及相互关系等级的划分作业单位相互关系的决定因素物流和工艺流程作业性质相似；使用相同的设备；使用同一场所；使用相同的文件档案；使用系统的公用设施；使用同一组人员；工作联系频繁程度。作业单位相互关系等级的划分(2)作业单位非物流相互关系表建立基准相互关系分析作业单位非物流关系；建立作业单位非物流关系表。建立作业单位非物流关系表。(3)作业单位综合相互关系的建立进行物流分析，求得作业单位物流相关表；

确定作业单位非物流关系表；确定物流与非物流相互关系的相对重要性；量化物流强度等级和非物流的密切程度等级；计算量化的所有作业单位之间的综合相互关系。综合关系等级划分（任何一级物流相互关系与X级非物流相互关系等级合并时都不应超过O级）；调整，建立综合相互关系表例题:叉车总装厂作业单位综合相互关系的建立1）物流分析2）非物流分析3）加权值的选取，取m：n＝1：14）综合相互关系计算任何一级物流相互关系与X级非物流相互关系等级合并时都不应超过O级5）划分综合关系密级4.建立作业单位综合相互关系表3、作业单位相互位置关系图（平面方案的确定）在SLP中，工厂总平面布置并不直接去考虑各作业单位的建筑物占地面积及其外形几何形状，而是从各作业单位间相互关系密切程度出发，安排各作业单位之间的相对位置，关系密级高的作业单位之间距离近，关系密级低的作业单位之间距离远，由此形成作业单位位置相关图。方法：Muther线型图法缪瑟提出的SLP中采用了线型图来“试错”生成平面布置图。作业单位综合接近程度等于该作业单位与其它所有作业单位之间量化的关系密级的综合。分值越高，说明该作业单位越应靠近布置图的中心位置，越低则越往边缘。

Muther线型图法步骤1）计算作业单位综合接近程度表；2）根据作业单位等级表示方式来绘制相关图。首先处理相互关系密级为A的作业单位对，并按综合接近程度顺序来布置。其次处理相互关系密级为E的作业单位对。

第一步A级作业单位对A级关系8-11、4-5、11-12，其接近程度排序为8、4、11、12、5。将8布置在中央，并处理8-11作业单位对。811布置4，4-8，4-11为I、O级。8114处理与4有关的A级有4-5。81145处理8、11与5的关系，为U级。处理11，12作业单位，11-12是A级关系8114512处理12作业单位与其它已布置单位。第二步处理E级关系E级关系1-4、1-5、1-6、2-10、3-8、4-7、5-9、7-8、8-10，其接近程度顺序8、4、1、7、3、9、5、10、2、6首先处理与8的E级关系，7-8，3-8，8-10。处理7与8、4、11、12、5的关系E、E、I、U、U81145127处理3与8为E级处理3与图中作业单位关系，3-7是I级关系811451273381145127处理10与8为E级处理10与图中作业单位关系，10-5是X级关系81145127310处理作业单位4，1-4，4-7为E级，考虑1与其它作业单位关系，1与3、4、5都为E。处理作业单位4与图中作业单位关系，4与11为0级。121075481131处理作业单位6，6-1是E级，与其它图中作业单位关系，6-4为O级。121075481131处理作业单位2，2-10是E级，与其它图中作业单位关系，2-5，2-6为X级,2-1，2-3为I级。21210754811316以此类推处理其它单位（等级）。4、修正与调整要使面关系图成为合格的方案，需要进行必要的调整。外加一些限制性的因素，如设施原有的搬运、建筑规范、资金投入等。4、方案评价与选择

技术评价技术先进性物流状况（物流－距离分析）（1）单项指标比较评价法经济评价财务评价财务内部收益率、投资回收期和固定资产借贷偿还期国民经济评价经济内部收益率、经济净现值和净现值率不确定性分析盈亏平衡分析、敏感性分析和概率分析优缺点比较法（2）综合指标比较评价法序号因素重要性序号因素重要性

1初次投资16安全性

2年经营费17潜在事故的危险性

3投资收益率18影响产品质量的程度

4投资回收期19设备的可得性

5对生产波动的适应性20外购件的可得性

6调