设施布置设计(工厂布局设计)

第五章工厂规划设计本章主要内容1、工厂规划设计概述：内容，原那么，方法2、工厂规划方式，工厂流动方式3、产品原那么布置设计：流水线方式，流水线平衡4、系统布置设计〔SLP〕方式概述5、流程分析技术：作业单位相互关系图6、SLP求解7、效力设备布置：办公室布置和零售店布置

设备设计

信息系统设计布置设计物料搬运系统设计建筑设计公用工程设计

设备规划与设计

场〔厂址〕选择引导案例12600多个零件12.6公里36700道工序367元引导案例东风汽车公司前身是70年代开场建立的第二汽车制造厂，位于湖北省十堰市。22个专业厂分布于十堰市各山坳内，规划非常分散，东西间隔近30公里。没有思索大物流量消费所必需遵照的“挪动间隔最小原那么〞，在消费系统规划与设计中没有进展正确的物流分析，工厂布置分散，22专业厂分散在山坳。由于零件工艺线路长，专业厂相互之间复杂的协作关系，加上厂房车间地域上的分散，东风公司的消费组织极其复杂，物流一直是压在企业肩上的一个重担。十堰基地也给东风汽车公司的后续开展带来妨碍，公司不得不另址规划其载重车和轿车的消费厂址，不过，经过总结教训和学习，从襄樊到武汉，公司工厂布置与设计曾经发生了质的飞跃。5.1工厂规划设计概述1.工厂规划的内容和原那么〔1〕工厂规划的内容工厂总体平面布置处理工厂各个组成部分，包括消费车间、辅助消费车间、仓库、动力站、办公室等各种作业单位和运输线路设备的相互关系，处理物料流向和流程、厂内外运输的衔接。车间布置处理任务地、设备、通道、管线之间和相互位置，处理物料搬运的流程及运输方式。〔2〕设备布置设计的总原那么整体综合原那么(设计时应将设备布置有影响的一切要素都思索进去，以到达优化的方案)挪动间隔最小原那么流动性原那么(设备布置应使在制品在消费过程中流动顺畅，消除无谓停滞，力求消费流程延续化)空间利用原那么(消费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。)柔性原那么(应思索各种要素变化能够带来的布置变卦，以便于以后的扩展和调整)平安原那么〔3〕工厂总体布置设计的要求满足消费要求，工艺流程合理；顺应工厂内外运输要求，线路短捷顺直；合理用地；充分留意防火、防爆、防损与防噪；利用气候等自然条件，减少环境污染。〔4〕车间布置设计的要求确定设备布置的方式；满足工艺流程要求；实行定置管理、确保任务环境整洁、平安；选择适当的建筑方式。5.2消费设备规划方式可按设备类别分为消费设备和效力设备两大类，再来细分布置方式。消费设备的三种根本的布置方式：固定式布置产品原那么布置工艺原那么布置成组原那么效力设备的三种根本的布置方式：零售店布置办公室布置仓库布置1.工厂规划的方式〔1〕产品原那么布置〔流水线布置〕当产品种类少批量大时，该当按照产品的加工工艺过程顺序来配置设备，构成流水消费线或装配线。图1产品原那么布置表示图图2汽车后桥加工消费线图3汽车装配消费线图4汽车焊接消费线产品原那么布置的根底规范化及作业分工。整个产品被分解成一系列规范化的作业，由专门的人力及加工设备来完成。产品原那么布置的优点产品产出率高，单位产品本钱低；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；消费管理和采购、库存控制等任务也相对简单。产品原那么布置的缺陷要求较多的设备，而设备的利用率相对较低；对产品种类及产量变化、设备缺点等情况的呼应较差；线上任务反复单调乏味，缺乏提升时机，能够会导致工人的心思问题或职业损伤；为了防止停产，设备备用件的库存能够比较大。〔2〕工艺布置原那么〔机群式〕把同类型的设备和人员集中布置在一个地方。图4工艺原那么布置表示图图5钻削加工工段图5车削加工工段〔3〕固定式布置原那么〔工程布置〕主要是工程工程和大型产品消费采用的一种布置方式。它的加工对象位置，消费工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。如工程建立、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。图6固定式布置固定式布置缺陷：场地空间有限；不同的任务时期，物料和人员需求不一样，这给消费组织和管理带来较大困难；物料需求量是动态的。〔4〕成组布置原那么〔混合布置〕成组技术就是识别和利用产品零部件的类似性，将零件分类。一系列类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构成的一系列机器，称作机器组〔制造单元〕。成组原那么布置可以以为是产品原那么布置的缩影，是将工艺原那么布置系统转化为接近产品原那么布置系统。成组原那么布置的特点加工时间较短、物流效率较高；在制品较低、预备时间较短；具有工艺原那么布置的柔性。图7板材加工FMS表不同布置类型的特征布置方式消费时间产品原那么布置在制品技术程度产品柔性机器利用率工人利用率单位产品本钱维护性设备投资规模工艺原那么布置成组原那么布置固定式布置短低低低高高低难大长高高高中.低高高易小短低中.高中.高中.高高低中中中中混合高中中高－－图8产品变化、产量和布置关系图产品种类P2.工厂流动方式工厂流动方式：工厂〔车间〕内部物料和人员流动的方向，反映工厂〔车间〕的出口和入口的布置以及工厂面积。图9根本流动方式5.3产品原那么布置设计流水线的设计包括：技术设计是指工艺道路、工艺规程的制定、公用设备的设计、设备改装设计、公用工具设计、运输传送安装的设计以及信号安装的设计等。组织设计是指流水线的节拍和消费速度确实定、设备需求量和负荷的计算、工序同期化设计、工人配备、消费对象运输传送方式的设计、流水线平面设计、流水线任务制度、效力组织和规范方案图表的制定等等。1.流水线的平面布置设计〔1〕流水线平面布置设计原那么：有利于工人操作方便；在制品运动道路最短；有利于流水线之间的自然衔接；有利于消费面积的充分利用。〔2〕流水线的布置方式单列直线形流水线双列直线形流水线图10流水线单列和双列直线布置表示图图11单列直线流水线布置图12双列直线流水线布置2.流水线消费平衡〔1〕消费线平衡的定义消费线的平衡：要根据产品设定任务站数目，再将各任务单元分配到任务站，并使各任务站分配的任务量大致平衡，而每个操作工人在任务站上完成指定任务单元的任务，同时要使得消费线所需得任务地和用工人数最少的方案。按萨尔凡森提出“在规定的装配线速度下，使总的空闲时间最少，或使做一额定任务量的操作人数最少以使平衡延迟最少〞的原那么进展装配线平衡调整。为什么消费线平衡？232.82.54.512345浪费时间资源；忙闲不均，引起矛盾；浪费人力资源。节省时间；提高效率；降低本钱。消费线平衡5分/件装配线平衡〔工序同期化〕流水线的节拍确定以后，要根据节拍来调理工艺过程，使各道工序的时间与流水线的节拍根本相等或成整数倍比例关系。装配线平衡步骤确定装配线节拍〔消费周期〕计算装配线上需求的最少任务站的数目组织任务站〔作业分配〕确定任务周期时间CC=H/Q式中：H—每天〔方案期内〕有效消费时间；Q—每天在H时间内要求的产量；〔2〕消费周期确实定例题1某流水线方案日产量为150件，采用两班制，每班规定有21分钟停歇时间，方案不合格品率为2％，计算该流水线的节拍。〔3〕任务站数目确实定确定最少任务站〔任务地点〕数目K，K=t/C式中：K—最少任务站数；t—完成作业所需时间总量。组织任务站需满足的条件：保证各工序之间的先后顺序。每个任务站的作业时间不能大于节拍。每个任务站的作业时间应尽量相等和接近节拍。应使任务站的数目最少。工序同期化的措施有：提高设备的消费效率。可以经过改装设备、改动设备型号同时加工几个制件来提高消费效率；改良工艺配备。采用快速安装卡具、模具，减少装夹零件的辅助时间；改良任务地布置与操作方法，减少辅助作业时间；提高工人的任务熟练程度和效率；详细地进展工序的合并与分解。例题2现拟在传送带上组装某部件。该部件每天需组装369台，每天的消费时间480min。装配顺序及装配时间如下表。根据周期时间和作业顺序限制，求任务站数最少情况下的平衡流动及装配线效率。表某部件装配顺序作业123456789作业时间〔s〕502520302525121420紧前工序－1223.45667.8阐明吊运装入放入前放入安装安装拧紧螺拧紧螺安装箱体定位齿轮浮动膜片后膜片后盖前盖栓螺母栓螺母衔接盘解1)画出其先后次序图和先后次序矩阵表。按照装配程序表的要求可以画出先后次序图。图中圆圈为作业，箭头为操作顺序。图12装配前后次序图先后次序矩阵表。图13先后次序矩阵图延后-1领先+1无先后关系0+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1123456789PWa123456789Ti502520302525121420000000000000022117111612696713234202〕完成位置权值矩阵作业的位置权数等于该作业及其后续作业〔+1〕的时间总和。图14位置权值矩阵3〕确定周期时间与最少任务站数周期时间C：C=H/Q=480*60/369=78秒用下式计算满足周期时何要求的最少任务站数：K=t/C=(50＋25＋20＋30＋25＋25＋12＋14＋20)/78=2.83≈3故最少需3个任务站。4〕分配各任务站的作业，进展装配线平衡按位置权值递减的次序，在满足先后次序限制的条件下，指派尽能够多的单元至一任务站，直至接近该站的周期时间。任务站K112223333单元i紧前单元单元时间Ti任务站时间∑Ti位置权值平衡延迟78-∑Ti124356879－1223.45667.82211711261169671343220502530202525141220507530507525395171283482835339277装配线效率=完成作业所需时间总和/〔实践任务站总数*时间周期〕5.4系统布置设计

1.工厂规划设计的方法〔1〕摆样法〔2〕数学模型法〔3〕系统布置设计〔SLP〕2系统布置设计〔SLP〕方式预备原始资料物流分析与作业单位相互关系分析绘制造业单位位置相关图作业单位占地面积计算绘制造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．修正要素8．实践条件限制方案X方案Z方案Y9．评价选出的最正确布置方案工厂规划的根本原始资料产品和产量P、Q工艺过程R辅助效力部门S时间安排T5.5物流分析技术1、工艺过程〔流程〕图2、多产品工艺过程表3、重组方法4、从至表

规范件0.023145原资料0.50.30.20.010.10.20.30.370.31废料图15变速器加工工艺过程〔t〕1、工艺过程图工艺过程图描画产品消费过程中各工序之间的关系，或者是全厂各部门之间的工艺流程。对大批量，少种类的情况。

195原资料0.20.230.10.1废料0.150.080.05图16随车工具箱加工工艺过程〔t〕

21410规范件原资料0.010.40.811.2废料图17车体加工工艺过程〔t〕

145原资料0.350.150.2废料0.2图18液压缸加工工艺过程〔t〕

0.2图19叉车消费工艺过程〔t〕2、多产品工艺过程表对较大批量，多种类的情况〔10种〕，将各产品的消费工艺流程汇总成表。图26多种产品工艺过程表3、成组方法对中小批量，种类到达数十种类的情况，将各产品按产品构造与工艺过程类似性进展归类分组。对每一类产品采用工艺过程图进展物流分析，也可用多产品工艺过程表。2、作业单位相互关系图〔1〕作业单位是指工厂或效力中作规划设计时需求确定位置的单元。总平面规划设计：厂房、车间、仓库等；详细设计：机器、装配台、检验站等。

〔2〕作业单位相互关系图

图20作业单位相互关系图的根本原理6和1的关系

图21作业单位相互关系等级

图22工厂规划作业单位关系图实例5.6SLP法求解1、物流分析与物流相关表

〔1〕物流强度等级

表叉车总装厂物流强度汇总表

表叉车总装厂物流强度等级表

〔2〕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议要素及相互关系等级的划分作业单位相互关系的决议要素物流和工艺流程作业性质类似；运用一样的设备；运用同一场所；运用一样的文件档案；运用系统的公用设备；运用同一组人员；任务联络频繁程度。

作业单位相互关系等级的划分

〔2〕作业单位综合相互关系表1)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。

基准相互关系

建立作业单位非物流关系表。编号12345678理由任务流程延续性消费效力物料搬运管理方便平安与污染共用设备设备振动人员联络

2)作业单位综合相互关系的建立进展物流分析，求得作业单位物流相关表表；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亲密程度等级；计算量化的一切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越O级〕；调整，建立综合相互关系表

综合相互关系等级与划分比例例题3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越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〔平面方案确实定〕

方法：Muther线型图法〔SLP法〕适宜分别厂房的工厂总平面布置Tompkins关系表技术〔结合厂房〕在SLP中，工厂总平面布置并不直接去思索各作业单位的建筑物占地面积及其外形几何外形，而是从各作业单位间相互关系亲密程度出发，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间隔近，关系密级低的作业单位之间间隔远，由此构成作业单位位置相关图。

〔1〕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一切作业单位之间量化的关系密级的综合。分值越高，阐明该作业单位越应接近布置图的中心位置，越低那么越往边缘。

〔1〕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。

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。首先处置相互关系密级为A的作业单位对，并按综合接近程度顺序来布置。其次处置相互关系密级为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，并处置8-11作业单位对。811

布置4，4-8，4-11为I、O级。8114

处置与4有关的A级有4-5。81145处置8、11与5的关系，为U级。

处置11，12作业单位，11-12是A级关系8114512处置12作业单位与其它已布置单位。

第二步处置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首先处置与8的E级关系，7-8，3-8，8-10。处置7与8、4、11、12、5的关系E、E、I、U、U81145127

处置3与8为E级811451273处置3与图中作业单位关系，3-7是I级关系

381145127

处置10与8为E级81145127310处置10与图中作业单位关系，10-5是X级关系

处置作业单位4，1-4，4-7为E级，思索1与其它作业单位关系，1与3、4、5都为E。81145127310

处置作业单位4，1-4，4-7为E级，思索1与其它作业单位关系，1与3、4、5都为E。121075481131处置作业单位4与图中作业单位关系，4与11为0级。

处置作业单位6，6-1是E级，与其它图中作业单位关系，6-4为O级。1210754811316

处置作业单位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以此类推处置其它单位〔等级〕。

〔2〕Tompkins关系表技术Tompkins引见了一种关系表技术，逻辑条理较强，它的主要步骤如下：先将综合关系相关图转化为关系任务表(RelationshipWorksheet)将每个作业单位制造出一个一样面积的拼块分析得到拼块图(DimensionlessBlockDiagram)在拼块图上作流程分析(FlowAnalysis)将拼块图转化为面积图。

例题4下面结合某小型工具箱制造厂的例子讲述这种方法。知该厂各作业单位相关图已确定如以下图所示，试作出它的布置。

图25作业单位综合关系相关图

1〕关系任务表是对相关图的进一步总结，它每行列出一个作业单位，AEIOUX各成一列，将与之构成AEIOUX各级关系的其他单位分列在各列之中，如一列中有多种关系，以逗号隔开。完成的关系表如表所示，其中最重要的是A、E和X列。

作业单位AEIOUX1.制造2,63,109,11,13,144,5,127,82.焊接1,365,9,10,12,134,7,8,11,143.油漆2,4169,12,135,7,8,10,11,144.组装3,76,89,12,13,141,52,10,115.收货区6141,2,4,9,12,133,7,10,1186.暂存区1,542,3,1498,10,11,12,1377.仓库4,8141,2,3,5,9,10,11,12,1368.发货区74149,12,131,2,3,6,10,1159.休憩室1213,141,42,3,5,6,8,10,11710.维修1112,93,4,5,6,7,8,12,13,1411.工具室1029,142,3,4,5,6,7,8,12,1312.更衣室91341,2,3,5,86,7,10,11,1413.餐厅9,12,141,42,3,5,86,7,10,1114.办公室9,131,4,5,6,87,112,3,10,12

2〕无面积拼块图对每一个作业单位作一个同样大小的方块，称为无面积拼块。在拼块上，将作业单位代号写在正中央，称号写在代号上面，“X=〞写在代号下面；四个角分别放置与之成A、E、I、O级关系的，U级关系不用思索。图26无面积拼块例如2,63,10AE制造1X=无IO9,11,13,144,5,12

图26无面积拼块例如

3〕无面积拼块布置摆放时，先找出关系最重要的，即A最多的，假设A级数量一样，再比较E的。将此块先放于中央位置。摆放规那么是：A级关系要边靠边放，E级关系至少角靠角，X级关系不能靠边也不能靠角。2,63,1011,321,546

比较E级2,63,1011,321,546111102,43

比较新参与块的A级2,63,1011,321,546111102,43653,76,841011

比较新参与块的A级4,877482,63,1011,321,546111102,436510113,76,84

2,63,1011,321,546111102,436510113,76,844,877481213,14991312比较其它级9,12,141313,914多种方案5621349121413108711526111101291413348721341091113658712144178101113146523129图26完成后的4种方案abcd5621349121413108711评价方法：假设A级的没有接近，那么罚2分；X级的边靠边也罚2分；A级的只角靠角，罚1分；X级角靠角，E级没有角靠角也罚1分。a4和6两个E级罚2分特点：由于A级关系边靠边，在完全空时有四种选择，所以最后的布置图有多种方案。比线型图方法试错的次数要少得多，而且不存在线条的长短问题，更容易操作。

4〕物流流程分析有一个明确的物流流程：即收货(5)→原料库(6)→制造(1)→焊接(2)→油漆(3)→装配(4)→废品库(7)→发货(8)。56213491214131087115261111012914133487ab

21341091113658712144178101113146523129cd4、作业单位面积相关图

在面积相关图主要思索两个问题：一是将各作业单位面积需求汇总，根据场地的要求，确定建筑的根本外形；二是在此外形上按各作业单位的面积需求进展分配，结合上面布置图，作出有面积的块状布置图。

〔1〕面积确实定1〕计算法根据每台设备和作业所需的面积，加上辅助设备、资料储存、维修、通道以及人员所需的面积。2〕概略布置法利用设备的样片或模型进展概略布置。3〕目的趋势及延伸法将过去某一时期每台设备、每个公式计算的面积目的化成曲线，延伸预测未来的面积目的。

〔2〕作业单位厂房平面设计1〕根据实践需求确定厂房平面方式；2〕防火、消防平安设计；3〕根据消费要求、消费者心思和生理要求，结合当地的气候进展采光、通风设计。4〕根据车间消费性质，可以进展厂房合并。

〔3〕辅助效力部门布置设计1〕工厂辅助效力部门设备有：工厂出入口；行政管理部门；生活效力设备；检测与技术部门；交通效力设备；社会效力设备。

2〕工厂辅助效力部门详细设计原那么：工厂管理效力设备应面向城市主干道，便于社会联络；工厂效力部门的建筑平面和空间应相对集中，灵敏、合理布置，以便人员、信息联络；建筑方式、颜色应符合城市规划要求，与临近建筑协调；应妥善处置与周围道路、停车场、广场、绿化设备设计；面向社会的产品展销、维修部门应有直接对外的入口和对厂内的内门；应做到人流物流分开。

例题5〔4〕作业单位面积相关图确实定图27面积需求表总需求为1800平方米，按长宽比为1:2得厂房尺寸为30×60米。以6×6=36平方米为根本单元格，那么总共有50个单元格，各作业单位圆整后的单元格数如表中“单元格数〞列。这样，面积块状布置就是在此50个格子上分配各作业单位。

56213491214131087115561111777211111107772333331177823334447779121313141414141414

56213491214131087115561111110112221111777333344777833334777779121313141414141414

需求的面积遭到实践能够或其他要素的限制，因此必需对所需面积进展适当调整，使之既符合建筑物的整体外形，又符合各作业单位面积的需求。紧缩一些不用要的面积，也可进展新的组合。5.收货2.焊接3.油漆6.暂存区1.制造11.工具10.维修7.仓库8.发货4.组装14.办公室

例题6以叉车为例，来阐明。〔4〕作业单位面积相关图的绘制1〕选择适宜的比例。2〕将作业单位位置相关图放大到坐标纸。3〕按综合接近程度值的大小顺序，由大到小依次将各单位布置到图上。4〕调整和修正，得到作业单位面积相关图。

图28叉车总装厂作业单位面积相关图

〔5〕作业单位面积相关图的调整1〕修正要素物料搬运方法(物料搬运设备种类、搬运系统方式以及运输单元)；建筑特征；道路。

2〕实践条件限制给定厂区面积的大小；建立本钱；厂区现有的建筑物的利用；政策法规等方面。

图29叉车总装厂总平面布置图〔一〕

图30叉车总装厂总平面布置图〔二〕

图31叉车总装厂总平面布置图〔三〕5、方案评价与选择

技术评价技术先进性物流情况〔物流－间隔分析〕〔1〕单项目的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归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

优缺陷比较法〔2〕综合目的比较评价法序号要素重要性序号要素重要性1初次投资16平安性2年运营费17潜在事故的危险性3投资收益率18影响产质量量的程度4投资回收期19设备的可得性5对消费动摇的顺应性20外购件的可得性6调整消费得柔性21与外部运输的配合7开展的能够性22与外部公用设备的结合8工艺过程的合理性23运营销售的有利性9物料搬运的合理性24自然条件的顺应性10机械自动化程度25环境维护条件11控制检查的便利程度26职工劳动维护条件12辅助效力的顺应性27对施工安装投产进度的影响13维修的方便程度28施工安装对现有消费的影响14空间利用程度29熟练工人的可得性15需求储存得物流、外购件数量