第五章 生产与服务设施布置

主讲：薛建改xue5877@163.com生产与运作管理

Production&OperationsManagement10/24/2023第四章生产与服务设施布置

本章引言生产和服务设施布置(下简称设施布置)就是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设备的布置。P148(厂区平面布置与车间布置)设施布置是生产与运作管理中的经典问题，早期的工业工程师的主要工作就是解决企业设施布置和优化问题的。虽然当今市场环境和生产方式都有了巨大的大变化，但设施布置仍然是生产过程组织的重要内容。所不同的是，设施布置问题已超出针对制造业企业这一特定范畴。除了制造10/24/2023本章引言业企业外，其它类型的组织也都有设施布置问题。许多设备、设施的布置一旦确定下来，其影响是永久性的。当生产和服务系统投入运行以后才发现问题，再想改正就十分困难了。因此，为了寻求生产和服务系统的最优运行效果，必须在系统设计时优化其布置方案。设施布置同样是生产运作系统设计与生产运作战略中的一项重要内容。10/24/2023本章教学基本情况教学时数：4学时教学目的与要求：理解设施布置的概念；掌握设施布置类型与设施布置的方法；掌握装配线平衡的方法;熟悉办公室布置问题。教学重点：设施布置类型与设施布置的方法；装配线平衡方法。教学难点：设施布置决策的定量分析本章主要阅读文献资料：1.刘丽文.生产与运作管理（第四版）.北京：清华大学出版社，20112.（美）理查德•B•蔡斯等著.运营管理（原书第13版）.北京：机械工业出版社，201115.（美）威廉·史蒂文森（中）张群，张杰著.运营管理（原书第十一版）.北京：机械工业出版社，201210/24/2023第一节设施布置概述★第二节设施布置的类型★★第三节设施布置的方法★★第四节装配线平衡★★第五节非制造业的设施布置★本章主要内容

10/24/2023一、设施布置的含义设施布置是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设备的布置。总的来说，设施布置可分为两大任务：一是工厂总平面布置（厂区总体布置）二是车间布置（主要指设备布置）第一节设施布置概述案例引入：不自量力的规划及张义成说大话挨骂的故事10/24/2023厂区平面布置是指企业根据自身实际生产状况、客户类型、产品特点、库存周期、物流配送等特点，按照科学合理的原则，把工厂的生产厂房等各种建筑物，如基本生产车间、辅助生产车间、行政办公大楼、科技大楼、公用设备、仓库、车库、油库等进行规划和布置，使之构成一个符合企业生产经营要求的有机整体，使其各项生产资源达到合理的配置，从而达到最大效率的利用及最大效益。

厂区平面布置10/24/2023车间布置就是按一定的原则、正确地确定车间内部各组成单位（工段、班组）及工作地、设备之间的相互位置，从而使它能组成一个有机整体，实现车间的具体功能和任务。（车间的管理、办公机构）车间布置在很多方面与厂区总体布置有相似之处，只不过车间的规模更小，要求更具体一些。设施布置只有在确定了企业内部生产单位组成和生产单位内部采用的专业化形式之后才能进行。车间布置一般企业的生产单位组成（以机械制造企业为例）1.生产技术准备部门：为生产提供技术服务的部门，如研究所、设计科、工艺科、试制车间等。2.基本生产部门：直接从事企业产品加工的生产单位。一般包括①准备车间（铸造车间、锻压车间、备料车间等）；②加工车间（机加工车间、热处理车间、电镀车间、喷漆车间、铆焊车间等）；③装配车间（部件装配车间、总装车间）二、企业生产单位的组成及其影响因素10/24/20233.辅助生产部门：为基本生产单位提供辅助产品或劳务的生产单位，一般包括①辅助车间（工具车间、模具车间、机修车间等）；②动力部门（变电所、氧气站、锅炉房、压缩空气站等）4.生产服务部门：为基本生产和辅助生产提供服务的生产单位。一般包括①运输部门；②仓库（原材料库、在制品库、半成品库、工具库、成品库等）；③检验与计量部门。续---生产单位的组成10/24/2023上述生产单位的组成是企业生产单位组成的典型情况，并非是所有企业生产单位组成的模式。不同企业、甚至同类企业，由于多种因素的影响，生产单位的组成也不相同。这些影响因素主要有以下几种。（P148）1.产品的结构与工艺特点2.企业的专业化与协作化水平3.企业的生产规模4.企业的技术水平影响企业生产单位构成的因素10/24/2023生产单位专业化的原则和形式，影响企业内部的生产分工和协作关系，决定着物料流向、物流路线和运输量，它是企业与车间平面布置中必须考虑的重要问题。生产单位专业化原则主要是指：工艺专业化原则对象专业化原则三、生产单位的专业化原则及形式10/24/2023工艺专业化原则是指按照工艺专业化特征建立生产单位（分厂、车间、工段或班组），形成工艺专业化的生产单位。工艺专业化形式的生产单位内集中了完成相同工艺的设备和工人，可以完成不同产品上相同工艺内容的加工。以机械造企业为例，在这种形式下建立的生产单位是铸造、锻造、机加工、热处理、喷漆、电镀、装配等不同生产单位（分厂或车间）；机加工车间（分厂）内部还可再分为车工工段（班组）、铣工工段（班组）、钳工工段（班组）等等不同单位。对于非制造业企业来说，可以是一个窗口、一个柜台或一个办公室。工艺专业化原则

10/24/2023工艺专业化形式示意图10/24/2023B工艺专业化10/24/2023工艺专业化形式的优点：①设备不是为某一种产品配置，产品制造顺序可以有一定的弹性，从而对产品品种变化有较强的适应能力；②有利于充分利用设备和工人的工作时间；③生产系统的可靠性高④一个生产单位内只有一种或少数几种工艺设备，因此便于进行工艺管理，有利于同类技术交流，工人培训、设备维修或技术指导也比较容易。工艺专业化原则

10/24/2023工艺专业化形式的缺点：①由于完成整个生产过程需要跨越多个生产单位，因而会造成生产过程的连续性较差，交叉运输和迂回运输较多，使加工路线长、运输时间和费用相应增加；②在生产单位之间运送时增加了验收、清点、存放、停顿、领取等活动，使在制品占用量增多，生产周期拉长，流动资金占用量增加；③生产单位之间的联系较为复杂，从而组织管理工作较杂；④由于变换品种时需要重新调整设备，耗费的非生产时间较多，生产效率低。工艺专业化原则

10/24/2023对象专业化原则也称为产品专业化原则，是指按照产品（或零件、部件）／顾客建立生产单位。对象专业化形式的生产单位内集中了完成同一产品生产所需的设备、工艺装备和工人，可以完成相同产品的全部或大部分的加工任务，如汽车制造厂的发动机车间、曲轴车间、齿轮工段等生产单位。对象专业化原则

10/24/2023对象专业化10/24/2023对象专业化形式的优点：有利于提高工作地的专业化程度，可以采用高效专用设备组织连续流水作业，可缩短运输路线、减少运输费用，有利于提高生产效率、缩短生产周期，同时还简化了生产管理。对象专业化形式的缺点：固定了生产一种或很少几种产品的设备，因而对产品品种变化的适应能力很差。也不便于进行工艺管理。对象专业化原则10/24/2023以上描述了两种对立的生产单位专业化形式，事实上，任何企业，特别是机械制造企业，纯粹按工艺专业化形式或对象专业化形式建立生产单位或组织生产的较少，常常是同时采用两种专业化形式（混合形式）。一般而言，工艺专业化原则适用于多品种中小批量生产，对象专业化原则适用于大量大批生产。总结10/24/2023例1：政府部门有各种不同职能部门，一般是按职能分工布置，可以认为是工艺（工作）专业化原则。在这种布置下，一份公文的审批要经过若干个部门，花费时间多，效率较低。如果围绕某种特殊任务，如审批外商投资项目，为提高办公效率，往往从有关职能部门抽出办事人员集中在一起，采用流水作业方式处理项目申请，很快就可以办完手续，这就是对象专业化原则的具体应用。非制造业中工艺专业化原则与对象专业化原则的应用

10/24/2023例2：综合医院的组织方式可看作是工艺专业化形式，而牙科诊所则是比较典型的对象专业化形式。例3：体检机构的安排也是一种对象专业化形式。例4：汽车的洗车作业也是一种典型的对象专业化形式。总体而言，当服务必须考虑每位顾客的需要，其结果会导致顾客化，小批量，因此更适合工艺专业化组织方式，反之，更适合对象专业化形式。但是，当面对面服务和后台服务各占一定比例时，混合形式更好。

非制造业中工艺专业化原则与对象专业化原则的应用10/24/20231.设施布置应满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输，缩短生产周期，节省生产费用。2.生产联系和协作关系密切的设施应相互靠近布置。尽可能使物料运输距离最短。据统计，在制造业中，物料运输费用占到总经营费用的20%-50%，良好的设施布置可使这一费用减少10%-30%。3.设施布置应尽可能紧凑合理，有效利用面积。这样不仅可以缩短物料流程，而且减少占地面积，节约投资费用。

四、影响生产与服务设施布置决策的因素10/24/20234.要合理地划分区域。按照生产运作单位的功能要求和其它条件合理划分设施的区城位置，把功能相同或相近且条件要求靠近的生产运作单位尽量布置在一个区域内，便于联系、协作和管理。如机械制造厂，可以分为加工区、动力区、仓库区和办公区。5.充分利用外部环境提供的便利条件。设施布置时应充分考虑并利用外部环境提供的各种便利条件，如铁路、公路、港口和供水、供电、供气和公共设施。特别是厂外运输条件，要与厂内生产过程的流向和运输系统的配置结合起来，满足物料运输的要求。续---设施布置的原则10/24/20236.留有合理的扩展余地。企业的生产经营活动是动态发展变化的过程，当市场发生变化，产品结构和生产运作方法一有改变，设施布置就要作相应的调整。因此，除了考虑设施布置的柔性外，还要为企业将来的发展留有余地。当然留有余地不是盲目的，要在较为精确的预测基础上进行。7.设施布置要有利于安全，有利于职工工作生活质量的改善。应充分考虑到防火、防盗、防爆、防毒等；工作地要有足够的照明和通风，减少粉尘、噪声和振动，认真处理好“三废”排放问题康；注意设施布置的美观性和艺术性，搞好绿化工作；设置休息区；生活区的安排。续---设施布置的原则10/24/20238.设施布置应注意与社区环境相协调。任何一个企业都存在于一定的社区环境之中，是社会成员的一部分，与周围环境有密不可分的联系，因而设施布置要考虑与周围社区环境的协调性。如在历史文化名城或风景区附近办企业，布置建筑物设施就要考虑风格的协调性，不要破坏已有建筑和风景名胜格局。续---设施布置的原则10/24/2023一、按工艺过程布置按工艺过程布置，又称工艺专业化布置，就是按照工艺专业化原则将同类机器设备集中在一起，完成相同工艺加工任务。工艺专业化布置的优缺点同前面所述的工艺专业化原则的优缺点。在这种布置形式下，要解决的主要问题是采用何种方法安排生产单位或设备的相对位置，使物流合理（减少逆向迂回流动），运输费用最小、运输距离最短或时间最少。因此运量大及联系紧密的单位或设备应尽量相邻。有些情况下，还要考虑其它目标。有关具体的布置方法将在5.3中介绍。第二节设施布置的类型10/24/2023LLLDDDDGG接收和转运LDG

车床组钻床组磨床组磨床钻床车床按工艺过程布置示意图P15310/24/2023ABAB按工艺过程布置示意图10/24/2023按工艺过程布置示意图10/24/202314器械室13治疗室4外科2分号台3内科9血液室11手术室8B超室6心电室7X光室10病理室15会计室17院办5中医科1挂号16药房

18急诊室12观察室按工艺过程布置示意图10/24/2023钻削加工工段10/24/2023车削加工工段10/24/2023按产品布置，又称对象专业化布置，或者称产品导向布置，就是按照对象专业化原则布置有关机器和设施。也就是在一个生产单位中集中加工同一产品的各种设备和工人，完成该产品的各种工艺加工。在这种布置形式下，生产单位或设备是按照某一种或某几种（但这几种产品的加工路线基本类似）产品的加工路线或加工顺序顺次排列的。对象专业化布置的优缺点同前面所述的对象专业化原则的优缺点。二、按对象布置10/24/2023按对象布置示意图10/24/2023ABBA按对象布置示意图10/24/2023按产品布置示意图10/24/2023汽车后桥加工生产线10/24/2023汽车装配生产线10/24/2023汽车焊接生产线10/24/2023按产品布置的两种典型类型是生产线和装配线（有时统称为生产线）。

生产线是在一系列机器上制造零件。装配线是在一系列工作站（地）上将制造出的零件组合在一起。高度连续的生产线或装配线称为流水线（或流水生产线）。流水线的进一步发展是自动线。（看一个流水线演示）两种典型的按产品布置的生产线10/24/2023按产品布置，不用考虑生产单位或设备布置在哪里，不必考虑它们之间联系的密切程度和物流方向，因为生产单位或设备只能按加工顺序排列。按产品布置的中心问题是平衡生产线上每个工作地(加工中心)或设备的加工时间，使它趋于相等。从而使生产线保持一种平滑、连续流动的生产状态。否则整个生产线的产出速度就会受到“瓶颈环节”的制约。如何做到生产线平衡，后面会详细讲述。按对象布置10/24/2023不管是生产线，还是装配线都有平衡的问题。一般而言，生产线趋向于机器步调，并要求通过机器和工程上的改变来达到平衡。装配线则相反，生产的步调由分配给个人或工作站的任务来确定。所以，装配线上可以将一个人的工作转移给另一个人来达到平衡。在这种情况下，每个人或工作地要求的时间是一样的。（装配线平衡比较复杂和常见，后面主要讲述）按对象布置10/24/2023按产品布置下的生产线的形状并不一定是一条直线，也可以采用L型、O型、S型、U型等多种形状，或这几种形状的组合。按对象布置10/24/2023在多层厂房情况下，还涉及生产线的垂直安排。1F2F3F4F1F2F3F4F上升型（升降机集中型）1F2F3F4F下降型（升降机分散型）按对象布置10/24/2023固定式布置，也称定位布置，是指加工对象位置固定，工人、材料和设备按需要随加工产品所在的某一位置而移动。布置时，原材料和设备按使用次序和移动的难易程度布置在加工对象之前。这种布置与工艺专业化和对象专业化布置形成鲜明对比，是一种特殊的布置方式。这类布置几乎总是由产品本身特点决定，即重量、体积或其他一些因素使得移动产品不现实或难度极大。如重型机床、船舶、飞机、机车、锅炉、发电机组等。大型建设项目如建筑房物、修水坝、筑路、钻井都常用固定布置方式来进行生产。三、固定式布置10/24/2023固定式布置示意图10/24/2023固定式布置10/24/2023固定位置布置的技术还未充分发展。在一些例子中，应把注意力放在对材料和设备运送时间的控制上，以免堵塞工地和不得不将他们搬到工地附近。当涉及物料运输时，通常利用可变路线的通用物料运输设备。当空间受限制时，常用的一个替代策略是将尽量多的工作远离现场的地方完成，然后再移动到现场安装。由于完成大型项目要担负的活动及对技术的要求都十分繁多，所以需要花很大精力去协调这些活动，造成管理负担比较大。固定式布置10/24/2023按成组制造单元布置就是首先根据一定的标准将结构或工艺相似的零件组成一个零件组，确定出零件的典型工艺流程，再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人，由这些设备和工人组成一个生产单元。成组技术理论，来自这样的一个基础，即尽管产品会变动，但总有相当的一大部分零件的工艺是类似或大致类似的。因此当零件数量较少时，应设法把工艺类似的零件汇总在一起“人为地”提高数量（零件簇）。这样，即使小的批量也可以有效地利用“重复”的优点，如费用递减，技术集中使用等等。利用这一概念来组成加工单元，不同的成组加工单位便成为成组技术布局。四、按成组制造单元布置10/24/2023成组生产单元与对象专业化形式十分相似，因而也具有对象专业化形式的优点。但成组生产单元更适合于多品种的批量生产，因而又比对象专业化形式具有更高的柔性，是一种适合多品种中小批量生产的理想生产方式。工艺专业化布局可以改造成成组技术布局。按成组制造单元布置10/24/2023LDDGGLDGLL原材料成品库单元1单元2单元3GDL车床钻床磨床成组生产单元布置示意图成组制造单元布置示意图10/24/2023原材料线切割钻磨铣车铣焊接磨油漆成品单元1单元2单元3成组生产单元布置示意图成组制造单元布置示意图10/24/2023（a）运用成组技术之前车车车车车车车车铣铣铣铣铣铣钻钻钻钻磨磨磨磨磨磨装配装配装配装配出入口10/24/2023（b）运用成组技术之后车车车车铣铣铣钻钻磨磨磨装配装配入口出口10/24/2023机器2机器1机器3机器4机器5机器6入口出口C形制造单元布置示意图制造单元布置的形状10/24/2023制造单元布置的形状76543217654321入口出口入口出口机器工人的行走路线U形制造单元及生产线布置10/24/2023以上讲述了设施布置的几种典型情况。其中工艺专业化布置和对象专业化布置是两种比较常见的布置类型。下面将主要就这两方面讲述设施布置一些基本方法与技术。对实际企业而言，很少单独采用一种布置形式，往往都是两种或两种以上类型的混合，从而形成混合布置。例如：零部件生产采用工艺对象专业化布置，装配车间采用产品对象专业化布置。医院基本上采用的工艺专业化布置，但病人手术治疗用定位布置法，因为常常需要护士、医生、医疗药品和专门设备到达病人处。设施布置小结10/24/2023一、从-至表法从-至表法是一种常用的设施布置方法。在车间设备的单行布局中应用较多什么是从-至表？利用从—至表列出不同部门、设备或设施之间的相对位置，以对角线元素为基准计算各工作点之间的相对距离，从而找出整个单位或生产单元物料总运量最小的布置方案。这种方法比较适用于多品种、小批量生产的情况。第三节设施布置的方法10/24/2023从-至表法

从本质上看，从-至表是一种记录设施（车间、工作地及机器设备等）间物料运输情况的工具。具体而言从-至表就是一个表示物料从一个设施到另一个设施的运输次数、运输距离、运输量或运输成本（费用）的统计表。它是一种矩阵式二维表格。表上“列”中的设施为物料出发的地方，“行”中的设施为物料到达的地方。同时从-至表还可以表示物料移动的方向。一般来说，从至表根据其所含数据元素的意义不同，分为四类：10/24/2023次数从至表：表中元素表示从出发设施至到达设施的运输次数的汇总距离从至表：表中元素表示从出发设施至到达设施运输距离的长短运量从至表：表中元素表示从出发设施至到达设施运输批量的大小成本从至表：表中元素表示从出发设施至到达设施运输成本的大小从-至表的种类10/24/2023从-至表法分析的目标就是如何安排单个设施的相对位置从而使物料的移动距离最小，或物料的总运量最小，或物料总的运输成本最小。设施之间的运输次数一般是不变的。另外，一般而言，在物料性质及运输工具一定的情况下，可假定两个设施之间的运输成本与运输距离、运输量及运输次数成正比。下面我们将结合一个补充的例子及教材P168面的例子来说明这种方法的具体应用。从-至表10/24/2023例：某机械加工车间有8台设备及毛坯库、检验台共10个工作地。假定任意相邻两工作地间距离大体相等并记作一个单位距离。现有10个零件由该车间加工。零件的综合工艺路线已知，请用从至表法确定该车间10个工作地的最佳布置方案。第一步：根据实际工作情况，绘制零件的综合工艺路线图。本例中工艺路线图已经给出。如下图。

举例10/24/2023零件综合工艺线路图10/24/2023第二步：制定设备布置的初始方案（先假设工作地的一个初始安排），根据零件综合工艺线路图编制零件移动次数从至表

表中数字的含义及移动方向的区分从-至表法10/24/2023初始方案中工作地与设备的布置顺序为：零件移动总距离的计算与分析：通过从至表可以发现，表中数据距离对角线的格数就是两工作地间的距离单位数，因而，越靠近对角线的方格，两工作地间距离越小。因此，零件总的移动距离L的计算公式为：其中i为两个工作地之间的距离（用数据距离对角线的格数表示）；j为这两个工作地的移动次数（从至表中的数字）毛坯库铣床车床钻床镗床磨床压床内圆磨床锯床检验台从-至表法10/24/2023初始方案中零件的移动总距离为：从-至表法10/24/2023第三步：改进从-至表求最佳工作地排列顺序。改进的主要目标是使零件移动总距离L最小，其次也要考虑减少逆向移动。因此，调换工作地或设备的位置，使移动次数j大的格子靠近对角线，就会使i减小，从而会使L减小。同时，可以考虑使对角线下面有数字的格子置换到对角线上面去，这样可以减少逆向移动。根据这一原则，可以对工作地或设备作多次调整，每调整一次都要计算一次零件移动的总距离，直到找出较优的安排为止。假定改进后的零件从至表如下。从-至表法10/24/2023改进后的零件从至表计算零件移动总距离？从-至表法10/24/2023顺向逆向i×ji×j小计：71小计：41零件移动总距离：L=71+41=112单位距离1×(1+1)=2

2×2=4

3×(1+2)=9

4×1=4

5×(1+1)=10

6×(1+1)=12

1×(5+5+4+1+1)=16

2×(2+1)=6

3×2=6

4×2=8

5×(2+1)=15

6×1=6

7×(1+1)=14

改进后工作地及设备的布置顺序为：改进后零件的移动总距离为：毛坯库车床钻床检验台铣床锯床磨床内圆磨床压床镗床从-至表法10/24/2023第四步：比较改进前后的从至表与零件移动总距离的数据。观察改进的效果如何。本例子中改进前后零件的移动总距离减少了138-112=26个单位距离。但物料的逆向移动问题没有什么改观。（自己可以详细分析一下）。最后需要说明的是上述例子中所得结果（移动总距离减少了26）算不算最优呢？答案是不一定是最优。因为从至表法是一种启发式算法，所得结果可以较优，但不一定保证最优。结果的优化程度往往取决与人的实际经验。从-至表法10/24/2023上述例子所要达到的目的是使零件移动的总距离最小。下面看教材中的例子。教材中的例子是在假定相邻工作地或设备间单位运量在移动单位距离时运输成本不同时，考虑如何布置可以使总运输成本最小。实际上，在假定相邻工作地或设备间单位运量在移动单位距离时的运输成本相等的情况下，讨论移动总距离最小与讨论运输成本最小是一致的。从-至表法10/24/2023例：一金属加工车间有六台设备，已知其生产的零件品种及加工路线,并据此给出如下表所示的零件在设备之间的每月移动次数，同时给出了单位距离运输成本。请用这些数据确定该车间的最佳布置方案。从-至表法10/24/2023实际布置中，除考虑运输成本（或移动距离、运输量）外，还要考虑其它一些非运输因素。如果有特殊因素制约时，就不能以运输因素作为优先考虑了。(喷漆远离电焊；对噪音振动敏感部门的布置)从-至表法10/24/2023考虑总运量最小时，从至表法的基本步骤：1.选择典型零件，制定典型零件的工艺路线，确定所用机床设备。2.制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离。（例题中是单位距离）3.确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本。4.用实验法确定最满意的布置方案。从-至表法10/24/2023物料运量图法可以看作是从至表法一种扩展应用。它是按照生产过程中物料的流向及生产单位之间运输量布置企业的车间及各种设施的相对位置，最终目的也是使物料运输成本最小，基本原则是运输量大的生产单位应安排在相临位置。其步骤为：1.根据原材料、在制品在生产过程中的流向，初步布置各个生产车间和生产服务单位的相对位置，绘出初步物流图。2.统计车间之间的物料流量，制定物料运量表（实际上也是从至表---运输量从至表）。3.按运量大小进行初试布置，将车间之间运输量大的安排在相邻位置，并考虑其它因素进行改进和调整。二、物料运量图法10/24/2023例：某企业有5个生产单位，各单位之间物料流向及运输量已知，根据资料绘制物料运量表如下：0102030405总计01721415026280345110046280522总计1114106单位：10吨物料运量图法举例10/24/2023绘制运量图0502030420吨10吨01物料运量图法10/24/2023运量图变形一0102030405765226442121物料运量图法10/24/2023运量图变形二010203040576522644212物料运量图法10/24/2023根据运量图进行设施布置：以上所得到的运量图，只能看作是设施布置的雏形，只是反映了车间等单位之间在物料流向及运量方面的所处的比较经济的位置关系。真正的布置还要考虑每个单位的面积、形状及地形地貌等很多因素。0302010405物料运量图法10/24/2023作业相关图法，又称活动相关图法，或网格图法、关系图法、接近性评级法。这种方法是由默泽（RichardMuther）提出的。它是根据企业各部门之间的活动关系密切程度来布置其相互位置的一种方法。这种方法主要用于厂区总体布置。应用该方法时，首先要将关系密切程度划分为A、E、I、O、U、X六个等级（如图5-1），然后，列出导致不同程度关系的原因（如图5-2）。使用这两种资料，将待布置的部门一一确定出相互关系，列出作业相关图。根据相互关系重要程度，按重要等级高的部门相邻布置的原则，安排出最合理的布置方案。三、作业相关图法10/24/2023代号密切程度赋值A绝对重要5E特别重要4I重要3O一般2U不重要1X不予考虑0图5-1关系密切程度分类表作业相关图法10/24/2023代号关系密切原因1使用共同的原始记录2共用人员3共用场地4人员接触频繁5文件交换频繁6工作流程连续7做类似的工作8共用设备9其它图5-2关系密切程度的原因作业相关图法10/24/2023作业相关图法的应用方法有两种，一种是定性法；一种是赋值法。当采用赋值法时，要先给上面的六个等级赋不同的分数值。这两种方法，前者比较直观，后者体现了定量分析。下面举例说明这两种方法的运用。例：某企业由接收与发运、成品库、工具车间、修理车间、生产车间、中间零件库、食堂和管理办公室等八个部门组成，这八个部门在生产经营活动中的相关关系如图5-3所示。作业相关图法10/24/2023作业相关图该方格表示部门1与8之间的作业相关关系关系代码原因代码1.接收与发运1,2,3A6O1,2,3A6AEU4O616OAUU4,5I6OA6UU1,4EIUU4,5IUU4,5IU4,5I4,5I2.成品库3.工具车间4.修理车间5.生产车间6.中间零件库7.食堂8.管理办公室234567812345678O4,66410/24/2023根据图5-1及图5-3计算各组成单位密切程度积分，得到下表：赋值法作业相关图法10/24/2023根据各组成单位密切程度积分表，按积分高者先布置的原则，将生产车间放在中间位置，然后按与其密切程度A,E,I,O,U,X顺序布置。同时还要考虑厂区及车间的面积、形状或其他制约因素。总之，这种布置的过程是一个反复试验的过程，最终所得结果也不能保证最优。因为，我们既不能把所有因素都考虑进去，当单元数量较多时，也不可能考虑到所有可能的方案。作业相关图法10/24/2023当布置区域与每个单元的形状、面积已知的情况下，下图就是一种可能的布置。2.成品库3.工具车间4.修理车间

1.接收与发运处6.中间零件库5.生产车间

7.食堂

8.管理办公室作业相关图法10/24/2023这种方法的步骤如下：第一步，根据图5-3列出关系密切程度分类表。只考虑密切程度最高的（A）和最低的(X)。定性法（参考教材）作业相关图法10/24/2023第二步，根据上述列表编制主联系簇，如下图所示。原则是，从关系“A”出现最多的部门开始。然后将与该部门关系密切程度为A的一一联系一起。5234作业相关图法10/24/2023第三步，考虑其它关系为A的部门，如能加在主联系簇上，就尽量加上去，否则画出分离的子联系簇。本例中是都能加上去，如下图所示。52341作业相关图法10/24/2023第四步，画出X关系联系图。如下图所示。1362547作业相关图法10/24/2023第五步，根据联系簇图和其它因素(可供使用的区域形状、面积等)，用实验法布置所有部门。一种可能的结果如下图所示。2.成品库3.工具车间4.修理车间1.接收与发运处6.中间零件库5.生产车间7.食堂8.管理办公室作业相关图法10/24/2023教材166面例子：一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店共分成6个部门，计划布置在一个2X3的区域内。已知这6个部门间的作业关系密切程度，如下图

所示。请根据该图作出合理布置。作业相关图法10/24/2023作业相关图法10/24/20231263543416X关系联系簇作业相关图法10/24/2023与从至表法和物料运量图法相比较，作业相关图法的优点在于当确定部门间关系密切程度时考虑了多个目标和因素，而不是仅仅是物料运输一项。同时，这种方法更多的是考虑定性因素，而不是定量因素。这样，在缺乏定量数据时，可以用来有效地解决设施布置问题。不过，它也有局限性，主要体现在部门间关系密切程度的确定及其影响因素的选择上有一定主观性，从而缺乏准确性、不可靠。作业相关图法10/24/2023其它布置方法1.新设备的布置问题2.线性规划方法3.计算机辅助选址与设施布置以上内容自学10/24/2023一、装备线平衡的含义装配线是设施按产品布置的一种常见形式。装配线平衡，又称工序同期化，就是对于某装配流水线，在给定流水线的节拍后，求出使装配线所需的工作地（或工位、工作站）数量和工人数最少的方案。装配线平衡问题还可以表述为：对于特定的产品，给定工作地数量，求出使流水线节拍最小的配置方案。这两种表达方式都是要使各工作地的单件作业时间尽可能接近节拍或节拍的整数倍。从而使每个工作地或工人的作业空闲时间最少。（为什么要进行装配线时间平衡？P173）第四节装备线的平衡10/24/2023装配线平衡的基本方法就是将整个工作分解为许多基本作业（或称为作业元素、任务、小工序、工作单位等，下面统称作业），然后以适当的方式，将所有作业分配给不同的工作地（有时也称为大工序），并使分配到每个工作地的作业时间（也许是一个作业所需时间，也许是多个作业所需时间之和）接近或等于装配线节拍或是节拍的倍数。二、装配线平衡的方法10/24/20231.作业分解并用作业先后顺序图表示作业间的顺序关系。该图由圆圈和箭头组成。圆圈代表单个作业，箭头代表作业次序。2.确定装配线节拍（含义）。装配线节拍是指装配线上连续出产两件相同产品的时间间隔。也称为工作地周期，也就是任何工作地的最大允许作业时间。其公式如下：三、装配线平衡的基本工作步骤

10/24/2023计划期有效工作时间是指制度规定时间减去必要的停歇时间，如维护设备、更换工具、工人休息时间计划期产量包括计划出产量和预计不合格的量。例如：某产品装配线计划日产量为150件，采用两班制生产，一班8个小时，每班规定有21分钟停歇时间，计划不合格品率为2%，该装配线的节拍应为：续---装配线平衡的基本工作步骤

10/24/20233.确定装配线上理论上需要的最少工作地数，实际上可能比这个多。计算公式如下：Smin表示装配线上需要的最少工作地数∑ti表示装配线上所有作业时间之和r表示装配线节拍[]表示大于或等于∑ti/r的最小整数续---装配线平衡的基本工作步骤

10/24/20234.在每一次分配前，利用下列标准确定哪些作业够资格分配到一个工作地：a.所有先行作业都已分配。b.该作业时间不超过该工作地的剩余时间。如果没有够资格分配的作业，继续下一个工作地。5.每当一个作业分配后，计算该工作地的剩余时间。剩余时间等于节拍减去工作地上已经分配的作业时间之和。续---装配线平衡的基本工作步骤

10/24/20236.如果出现多个作业都够资格分配时，可采用下列方法之一解决：a.先分配后续作业数最多的作业b.先分配作业时间最长的作业如果后续作业数与作业时间都一样，可任意选择一个作业。7.继续下去直到所有作业都已分配到工作地。续---装配线平衡的基本工作步骤10/24/20238.计算反映这一系列分配情况的一些指标。如装配线负荷系数（或称装配线平衡的效率），公式如下：s实为装配线平衡后实际采用的工作地数目。装配线负荷系数越大，表明装配线的效率越高、越平衡，装配线闲置时间也越少。

（下面用实例说明装配线的平衡）续---装配线平衡的基本工作步骤10/24/2023例：一家玩具公司要在一个传送带上装配J型玩具，每天需要生产500辆。生产时间为每天420分钟，J型玩具的组装步骤及其作业时间在下表中给出。请根据工作站周期和作业次序限制，找出工作站数目最少的平衡方案。装备线平衡举例10/24/2023J型玩具车的装配步骤及作业时间作业时间（秒）描述紧前工作ABCDEFGHIJK4511950151212121289安装后轴支架，拧紧4个螺母插入后轴拧紧后轴支架螺栓安装前轴，用手拧紧4个螺母拧紧前轴螺栓安装1#后轮盖，拧紧轮轴盖安装1#后轮盖，拧紧轮轴盖安装1#后轮盖，拧紧轮轴盖安装1#后轮盖，拧紧轮轴盖安装前轴上的车把手拧紧螺栓和螺钉上紧全部螺栓螺钉—AB—DCCEEF,G,H,IJ∑ti=19510/24/2023解：1.画出作业先后顺序图(在黑板上画出)ADBCFGJKEHI装备线平衡举例10/24/20232.计算装配线节拍3.计算理论上的最小工作地数量4.按照前面装配线平衡的4，5，6，7步骤的要求进行装配线平衡（分配作业）-----参下表。装备线平衡举例10/24/2023工作地剩余时间够资格分配的作业分配作业修订后的剩余时间工作地闲置时间150.45.4A,D无A—5.45.4250.40.4D，B无D—0.40.4350.439.424.415.43.4B,EE,CC,H,IF,G,H,I无BECF—39.424.415.43.43.4450.438.426.414.46.4G,H,IH,IIJ无GHIJ—38.426.414.46.46.4550.441.4K无K—41.441.457.0装备线平衡举例10/24/2023装配线平衡结果如下：5个工作地，比理论最小数多了一个。ADBCFGJKEHI工作地1工作地2工作地3工作地4工作地5装备线平衡举例10/24/20235.计算装配线负荷系数77.88%的装配线负荷系数意味着整个装配线不平衡或闲置时间达到22.12%，从前面的表中也可以看出空闲时间总共为57秒，最空闲的工作地是工作地5。存在更好的平衡方案吗？装备线平衡举例10/24/2023答案是肯定的。因为在装配线平衡中，如何把作业分配给各个工作地，我们采用的方法是启发式方法，这种方法是不能保证最后所得到的解决方案是最佳的。前面已经提到，在分配作业时，如果出现多个作业都够资格分配时，可采用下列方法之一解决：a.先分配后续作业数最多的作业；b.先分配作业时间最长的作业。本题上面的解法是先应用a规则，后应用b规则，如果先应用b规则，后应用a规则，则最后得到的装配线平衡结果是不一样的。（试着做一做）装备线平衡举例10/24/2023工作地剩余时间够资格分配的作业分配作业修订后的剩余时间工作地闲置时间150.40.4A,D无D—0.40.4250.45.4A，E无A—5.45.4350.435.423.415.40.4B,EB,H,IB,IB无EHIB—35.423.411.40.40.4450.441.429.417.49.40.4CF,GGJK无CFGJK—41.429.417.49.40.40.46.6装备线平衡举例10/24/2023刚好4个工作地。ADBCFGJKEHI工作地2工作地1工作地3工作地4装备线平衡举例10/24/2023技术因素：如果作业的技术要求完全不同，将这些作业分配到同一个工作地是行不通的，或者相邻都不行。（火与易燃物品的使用；灰尘与洁净的要求）人力因素及设备与空间限制。（只要有人参与，作业的完成时间将不可能是一成不变的）所以说，只要涉及到人力作业，一般生产线很难完全平衡。装配线平衡需要考虑的其它因素

10/24/2023另外，根据预期产量计算计算出来的节拍不在最大最小范围之内时怎么办？如,一个装配线的作业时间（秒）分别为：40，30，15，25，20，18，15。装配线每天运行7.5小时，计划产出量为750台。可以很容易算出，节拍r=36秒。现在的问题是其中一项最长作业的时间为40秒，也就是节拍小于这项最长作业的时间。应该如何解决这个问题？1.修改预期产量。2.采取措施使这个40秒的工作适应36秒的节拍。（作业分解；作业共享；使用平行工作地；使用工作更快的员工；加班；重新设计产品；设备升级等）装配线平衡需要考虑的其它因素10/24/2023柔性生产线布置也可以较好地解决生产线不平衡问题。培养多面手设计混合型生产线Bad:工人被分开