2023年自助终端装配车间物流规划与设计

西北工业大学网络教育学院

学习中心：.....................

班级：.....................

专业：.....................

题目：.......................

学生姓名：.......................

指导教师：.......................

…年......月......日

毕业论文任务书

一、题目：

《证通电子自助终端装配车间物流规划与设计》

二、指导思想和目的要求：

本论文从精益生产及IE技术方面着手，综合运用精益生产中的理论并结合

IE技术对证通电子自助终端装配车间进行物流的优化设计及改善，基本实现了

单件小批量产品制造，一个流的精益化车间改造。

三、主要技术指标：

精益生产生产线平衡一个流装配流水线IE技术作业改善作业标准

四、进度与要求：

6月27日参加动员会，与指导教师见面

6月27日-7月10日论文调研，确定题目，填写任务书

8月1日-8月25日论文写作修改

9月20日论文答辩

五、主要参考书及参考资料：

[8]易树平郭伏主编，《基础工业工程》，北京：机械工业出版社，2005

[1]王家善，吴清一，周佳.《设施规划与设计》.北京：机械工业出版社,

1995

学习中心：班级：

专业：工业工程学生：

指导教师：

编号：

时间：2021年X月X日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共69页

摘要

结合精益生产理论及IE理论知识为指导，综合运用设施规划及设计的方法

对证通电子制造二部装配车间进行的一系列优化改善，从设施布置到方法研究及

作业测定，努力将装配车间改造成现代化的装配车间，基本实现一个流的概念,

实现少人化的高效装配车间。结合本专业所学知识进行生产现场的直接改善，实

现了理论和实践相结合的学习目的和目标。

关键词：精益生产生产线平衡一个流装配流水线IE技术作业改善作

业标准

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时间：2021年X月X日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共69页

目录

第一章绪论.........................................................................4

1.1现实背景和理论背景.........................................................4

1.1.1现实背景..............................................................4

1.1.2理论背景..............................................................6

1.2研究目的和意义.............................................................8

第二章精益生产及设施布置........................................................11

2.1精益生产和IE理论知识的应用..............................................11

2.1.1精益生产的概念：....................................................11

2.1.2精益生产的目的及阶段：.............................................12

2.1.2.1价值流..............................................................13

2.1.2.2一个流：............................................................14

2.1.3精益思想：..........................................................14

2.2.1IE的定义：..........................................................14

222IE的理念：...........................................................15

2.2.3IE改善方法..........................................................15

2.2生产现场精益生产理论和IE改善理论的结合.................................16

2.2.1改善的方法...........................................................17

2.2.2改善的顺序...........................................................17

2.3设施规划与布局............................................................21

2.4生产率大概述：............................................................26

第三章企业及车间现状分析..........................................................28

3.1证通电子厂介绍............................................................28

3.2自助终端产品的介绍：......................................................29

3.3自助装配车间介绍：........................................................31

3.4装配车间现状分析..........................................................31

3.5改善目标...................................................................32

第四章装配车间详细分析及改善....................................................33

4.1装配车间现状布局分析......................................................33

4.2生产加工工艺分析..........................................................34

4.3车间物流路线分析..........................................................35

4.4生产线不平衡分析..........................................................36

4.5装配作业单元的划分........................................................37

4.6时间安排...................................................................37

4.7绘制从至表................................................................38

4.8划分物流强度等级..........................................................39

4.9绘制作业单位物流相关图...................................................40

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时间：2021年X月X日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共69页

4.10作业单位间非物流关系分析................................................41

4.11作业单位间综合相互关系分析..............................................42

4.12作业单位位置相关图......................................................43

4.13作业单位面积相关图......................................................44

4.14设计方案..................................................................45

4.15方案评价：...............................................................47

第五章精益化装配车间详细布置....................................................48

5.1精益化装配生产工艺流程优化：.............................................48

5.2精益化装配流水线的铺设：.................................................49

5.3精益化装配辅助设施的布置：...............................................50

5.4精益化装配生产车间详细布局：............................................53

5.5整体布局规划效果评价：...................................................54

5.6配合精益化车间规划改造过程改善分享：....................................55

第六章工作总结与展望.............................................................62

6.1工作总结...................................................................62

6.2展望.......................................................................63

参考文献............................................................................65

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第一章绪论

1.1现实背景和理论背景

1.1.1现实背景

随着市场经济的迅猛发展，我国金融自助终端制造行业正处于

一个快速发展的时期，国内市场对自助终端产品的需求都有大幅度的

增长，与此同时，国内金融自助制造行业的市场竞争随着产品同质化

倾向也越来越激烈，因此竞争中成本因素是决定成败的关键，如何将

工业工程（IE）方法精益生产成功地应用到生产管理中，提高企业的

生产效率、降低生产成本，从而形成竞争优势是许多金融自助制造行

业迫切需要解决的问题.

工业工程（IE）方法及其技术在制造业中的应用是其应用最具代

表性的领域之一，这是由制造工业所具有的独特特点所决定的；一般

来说，制造业生产活动的内容包括技术和管理两个方面：一是围绕材

料加工（或通常说的制造技术）研究工艺与设备，这是制造的硬件部分;

二是关于制造系统，即由人、材料和设备等组成的集成系统的控制和

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管理，这是制造业的软件部分。IE方法及其技术正是将两者有机结

合起来的原理和技术，因此，制造业中的生产管理的研究及其应用不

仅直接促使生产率提高，而且也是其他技术，如设施规划与设计、生

产计划与控制等的必须要求基础。目前国内外IE方法在制造业中的

应用越来越广泛，例如韩国从美国引进IE,经过半个世纪发展，形

成富有特色的IE,即把IE与管理实践紧密结合，强调现场管理优

化。在其推行的精益生产过程中，运用基础IE方法中大量的作业研

究、动作研究、时间分析技术，带来了产品开发、质量控制、内外协

作管理、与用户关系等一连串带根本性的企业组织体制、管理体制方

面的重大变化和企业经营价值观的重大变化。丰田汽车公司生产调查

部部长中山清孝认为，丰田生产方式(JIT)就是IE在制造企业中

的应用。我国企业在实施推进精益生产的过程中，应该结合现场IE,

从基础IE普及推广入手，进而实现拉动式准时化生产.

目前基于IE方法的精益生产在电机制造企业发展尚处在萌芽

状态，而系统科学的理论方法不断融入并贯穿整个电机制造系统，产

生新的设计、制造和管理的概念，形成对制造过程物质流、能量流和

信息流三个方面构成的制造系统更完整的认识，将势必进一步推动

IE理论和技术方法在该领域的发展，促进企业完成制造、生产、经

营模式的战略性转移.

随着世界经济的高速发展，市场需求日益主体化、个性化和多样

化，生产竞争也日益全球化。因此采用科学的管理方法对工厂进行设

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施规划及布局，努力降低成本，是企业在激烈的市场竞争中取胜的重

要手段之一，精益生产在这个时候就先得很有必要运用了。

精益生产的意义在于利用杜绝浪费和无间断的作业流程，追求效

益最大化。第一，追求零库存。精益生产是一种追求无库存生产，或

使库存达到极小的生产系统，为此而开发了包括“看板”在内的一系

列具体方式，并逐渐形成了一套独具特色的生产经营体系。第二，追

求快速反应，即快速应对市场的变化。为了快速应对市场的变化，精

益生产者开发出了细胞生产、固定变动生产等布局及生产编程方法.

本文将主要研究和分析证通电子公司自助终端装配车间设施规

戈IJ,并将精益生产思想贯串其中，找出最优的单件小批量生产型加工

型企业解决方案。希望对我国企业在中国市场乃至国际市场上的竞争

能有所启发。

1.1.2理论背景

进入21世纪，科学技术日新月异，现代化生产不断发展，全球

经济产业调整和一体化进程不断加快，市场竞争更加激烈，顾客需求

趋于多样化和个性化。在这种情况下，企业的竞争优势已不仅仅取决

于产品的质量、价格、售后服务等因素，而且在很大程度上取决于企

业本身是否具有快速的市场应变能力等，上述这些都反映了企业的管

理体系能力水平。而对于制造性企业而言，全员劳动生产率水平的高

低可作为一个企业生产经营管理水平的重要经济指标之一；同时，也

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反映出工业工程技术在其中的应用程度，并将直接影响企业的竞争力。

事实证明，谁能够有效的挖掘生产过程中的潜力，提高劳动生产率，

谁将就在未来竞争中取得优势地位。现在全球企业无不把“生产线改

善”放在一个相当重要的位置。谁能掌握成本，谁能把自己的成本降

下去，谁就能在现代这个科技和信息技术高度发达的社会占得先机。

为了顺应这种发展趋势，日本丰田公司在20世纪60年代推出了

关于组织、管理和产品开发、生产运作等方面的一种新管理方式，即

丰田生产方式。其核心内容就是在企业内部减少浪费,以最小的投入

获得最大的产出，其最终目标就是以最优质量和最低成本的产品，对市

场需求做出最迅速的响应。其后,美国人通过归纳各日本公司推广应

用丰田公司的经验，并与全世界各汽车制造方式做了详尽比较研究后，

提出了一种区别于福特式大批量生产方式的新生产模式一一精益生

产方式(LeanProduction,LP),也叫准时化(JustInTime,JIT)

生产方式。精益生产方式提出了多品种混合生产的概念，这使得制造

业的主要生产方式从单品种流水生产向多品种混合流水生产发展。单

一流水生产方式体现的是“以生产为中心”的管理思想，混合流水生产

方式体现的是生产与经营一体化的管理思想，是生产组织方式的一大

进步。

工业设施规划不仅在工厂建成后直接影响到公司的生产效率和

获利能力，对公司高层来说，是个较大的投资项目，所以，对规划方

案必须慎重决策，以免造成浪费和经济损失。

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另一方面，现在的设施规划和未来的运行控制是一体两面。在设

施规划阶段投入较多的时间和精力，充分考虑整体设施规划的完整性，

在此期间进行变更，成本低且效率高，今后的设施布局变动弹性也较

大；反之，若在使用阶段才因需求改变而变更，则为时已晚，其变更

成本高且效率低。由此也可说明设施规划的重要性。事实上，设施

规划对于企业的今后的设施维护成本、员工安全、资金运用、生产现

场管理、满足未来需求等方面的影响也是非常大的。只有在设施的规

划设计和实施过程中，充分关注市场、技术与管理的融合、匹配与集

成，今后才能有利于企业的运作和进一步发展。同时，随着全球制造

业向中国的转移，新厂房和装配线的布局设计对整个投资项目的成功

运行起着越来越重要作用。

1.2研究目的和意义

自20世纪初工业工程学科建立以来，设施规划与物流、运

作研究、作业研究、系统工程与分析等构成了工业工程学的基础知识。

而设施规划学科作为一门具有高度实用价值的学术研究领域，受到不

同专业领域的重视，已成为一跨领域的研究主题。不同领域的研究者

对于设施规划的认知和研究焦点也有所不同，工业工程领域着重于制

造业设施的应用研究。

据有关统计资料表明，美国自1955年以来，每年约有8%

的国民生产总值投资在新的工业设施上，其中40%用在制造业上，

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达到每年2500亿美圆的以上的规模。而我国自1985年起，每年的

固定资产投资至少为数千亿元人民币。因此，对于一个投资项目而言，

资源利用是否合理，设施布局是否良好，工艺设备是否先进实用，投

产后的社会效益和经济效益如何，设施的规划和设计起着决定性的作

用。

工业设施规划不仅在工厂建成后直接影响到公司的生产效

率和获利能力，对公司高层来说，是个较大的投资项目，所以，对规

划方案必须慎重决策，以免造成浪费和经济损失。另一方面，现在

的设施规划和未来的运行控制是一体两面。在设施规划阶段投入较多

的时间和精力，充分考虑整体设施规划的完整性，在此期间进行变更，

成本低且效率高，今后的设施布局变动弹性也较大；反之，若在使用

阶段才因需求改变而变更，则为时已晚，其变更成本高且效率低。由

此也可说明设施规划的重要性。事实上，设施规划对于企业的今后

的设施维护成本、员工安全、资金运用、生产现场管理、满足未来需

求等方面的影响也是非常大的。只有在设施的规划设计和实施过程中，

充分关注市场、技术与管理的融合、匹配与集成，今后才能有利于企

业的运作和进一步发展同时，随着全球制造业向中国的转移，新厂房

和装配线的布局设计对整个投资项目的成功运行起着越来越重要作

用。生产方式是设施规划的重要输入，与传统的大量生产和批量生

产不同，当前，基于“丰田生产”方式的精益生产思想的生产方式在

日本悄然诞生，并在全球范围内流行开来，对设施规划产生了深远的

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影响。

精益生产方式始于六十年代的日本，当时被称为“丰田生产

方式”，认为不能给产品增加附加值的生产活动都是一种浪费，应该

精简掉。它采用准时生产(JIT)的思想对生产进行管理，通过看板

(kanban)控制系统将生产信息传达到各个工作地。

(1)帮助企业实现体制的创新

“生产线改善”使生产效率提高，成本降低，这势必要有一种全

新的体制去配合它。通过全员改善给员工更大的发展空间，使员工的

酬劳和他们的劳动成果紧密相连，这势必会激发他们潜在的能力，这

势必会激发他们潜在的能力，让他们去思考，而不是以前那样机械的

去做上级下达的命令。

(2)创立“以人为本”的机制

“以人为本”的机制，就是在企业内部建立一种竞争机制，各员

工通过自己的改善，给企业带来多大的利润都有一个标准。带来的利

润大的员工自己得到的酬劳就多，这势必会激发员工思考怎么去改善，

去超越这个标准，这就充分的发挥了团队的智慧，既使企业得到了较

大的利润，员工同时也得到了实惠。

(3)布局的改善

使现场布局更符合科学原理，使企业具备效益提升的硬环境；使

现场布局更合理，更美观，更能满足企业形象的需要；使现场布

局更符合投入产出比的要求；使现场布局更能适应新产品，新工艺

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开发的条件要求；使现场布局与新的作业流程，工艺流程配合的更

合理，更具科学性；使现场布局更能避免安全隐患的产生；使现场

布局更符合环保条例的要求；使现场布局更能为企业保守商业机

密；使现场布局更具备适变性原则；使作业现场的作业环境能使作

业人员心情舒畅，以提高作业效率。

第二章精益生产及设施布置

2.1精益生产和IE理论知识的应用

2.1.1精益生产的概念：

精益生产方式(LeanProduction)是美国在全面研究以JIT生产

方式为代表的日本式生产方式以及西方发达国家和发展中国家应用

情况的基础上，于1990年所提出的一种较完整的生产经营管理理

论。它是一种“人类制造产品的非常优越的方式”，它能够广泛使

用于世界各个国家的各种制造企业，并预言这种生产方式将成为未来

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二十一世纪制造业的标准生产方式，该理论所称的精益生产，是对

JIT生产方式的进一步提炼和理论总结，其内容范围不仅只是生产系

统内部的运营、管理方法，而是包括从市场预测、产品开发、生产制

造管理（其中包括生产计划与控制、生产组织、质量管理、设备保全、

库存管理、成本控制等多项内容）、零部件供应系统直至营销与售后

服务等企业的一系列活动。

2.1.2精益生产的目的及阶段：

精益生产方式的目的是最大限度地消除浪费。精益生产理论认为，

“浪费”一般分为七种，即：

（1）过量生产（制造过多，过早生产）；

（2）库存的浪费；

（3）等待的浪费；

（4）搬运的浪费；

（5）产品的缺陷；

（6）动作的浪费；

（7）不必要的过程。

除此之外，还有人力资源的浪费、能源的浪费等等。实施精益生

产就是通过采用精益技术工具对企业的所有过程进行改进，从而达到

提高企业适应市场的能力及在质量、价格和服务方面的竞争力的目的。

总的来说，实施分为以下四个阶段：

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(1)用价值流图析技术、过程分析等方法，明确当前过程中所存在

的浪费；

(2)采用精益技术，改进和消除所发现的各种浪费；

(3)对改进的效果进行评估；

(4)对于行之有效的方法进行总结，使之规范化纳入公司管理系统

之中。

2.1.2.1价值流

所谓价值流(ValueStreamMapping),是指资源或原材料转变

为产品或服务并到达客户手中所经历的全部活动。价值流中包括了

增值的活动和不增值的活动。通过在价值流中找出哪些是增值的活

动、哪些是可以立即去掉的不增值的活动，就可以发现浪费现象并

及时予以消除，从而使创造价值的各项活动顺畅地流动起来，而这

正需要企业通过持续不断地开展精益化革新活动来努力实现并加以

保持。价值流图析(VSM)是实施精益生产实施的前奏。绘制出生

产过程当中的生产周转时间、停工时间、在制品库存、原材料移动

和信息流等将会帮助我们识别当前生产状况下的流程活动，并且指

引我们找到将来期望的生产状况。

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2.1.2.2一个流：

一个流是精益生产方式的核心思想之一，是要尽量使工序间的在

制品数量接近于零。这就是说，前工序的加工一结束，就应该立即转

到下一工序去，这种生产同步化（顺畅化）是实现精益生产的一个基

本原则。一个流生产是指从原材料投入到成品产出的整个制造加工过

程中，每次只传递一个制件到下一道工序，每道工序在下一道工序需

要制件时刚好加工完毕并立即传递，而且传递的数量为一个。因此，

一个流也叫单件流和“做一个，传一个”。一个流生产可以最大限度

降低在制品库存，鼓励保持工作均衡，提高质量，以及进行许多其它

的改善。

2.1.3精益思想：

精益思想的核心是以最小的资源投入创造出尽可能多的价值，为

顾客提供及时的产品和服务。精益思想是与浪费针锋相对的，因为它

提供了以越来越少的投入一较少的人力、较少的设备、较短的时间和

较小的场地一获取越来越多产出的方法，同时也越来越接近用户，提

供他们确实要的东西。精益思想通过及时反馈把浪费转化为价值的努

力。

221IE的定义：

工业工程是对以人员、物料、设备、能源和信息组成的集成系统

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进行设计、改善和设置的一门学科。它综合运用数学、物理学和社会

科学方面的专门知识和技术，以工程分析和设计的原理与方法，对该

系统所取得的成果进行确定、预测和评价。

2.2.2IE的理念：

1、经济性的追求：IE活动的最终目标是提高效益、降低成本。

2、合理性的追求：所有的改善均应以合理为基本原则。

3、整体最适化的追求：效率、成本、质量三者兼顾，不可为提高效

率牺牲质量，必须以整体的立场达到最适化。

4、尊重人性：实施改善时，必须重视相关人员的感受及意见，做到

“人和”，以便获得最大的协助。

2.2.3IE改善方法

贯穿整个旧基础理论课程阐述2种现场的改善方法：一、方法研

究；二、作业测定

表1IE技术的活动范围

项目古典IE近代IE

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改善：一方法研究技法:动作分析、作业分析、技法：系统分析等近代的分

二作业测定工程分析析手法

目的：作业或工程的经济化目的：经营效率提高、经营

劳动生产率的提高，动作经管理者的改革、系统化的促

济进

技法各种时间研究手法：技法：OR等近代的衡量方

目的：设定标准时间于作业法

层，确定科学管理目的：决定经营所需标准资

料、情报系统的设计，在经

营层确立科学化管理。

工作研究的显著特点是，在需要很少投资或不需要投资的情况

下，可以使企业的劳动生产率显著提高，从而提高企业的经济效益,

增强企业的竞争力，因此世界各国都把工作研究作为提高劳动生产率

的首选技术。工作研究包含方法研究和作业测定两大技术。

方法研究帮助寻求完成任何工作的最经济合理的方法，从而减

少人员、机器、无效的动作和物料的消耗，并使方法标准化。方法研

究是作业测定的前提。

作业测定用于制定用经济合理的方法完成工作所需要的时间

标准，从而减少人员、机器和设备的空闲时间。

方法标准、时间标准最终使人、机、物都能将各自的能力尽可

能全部贡献于有价值的工作，并且为应用其他IE技术奠定基础。

2.2生产现场精益生产理论和IE改善理论的结合

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2.2.1改善的方法

表2精益和IE理论结合

精益生产理论IE改善理论理论结合

1、7大浪费：1、方法研究1、通过方法研究寻找装配

过量生产2、作业测定车间现场的7大浪费；

库存的浪费2、通过作业测定寻找装备

等待车间精准的节拍时间，寻找

搬运的浪费突破实现一个流

产品的缺陷

动作的浪费

不必要的过程

2、一个流

3、拉动

4、价值

2.2.2改善的顺序

进行改善时，无论内容如何，都需要按顺序进行，一般的改善顺

序如下：

改善顺序科学思考方法与QC方法关联

1、必须改善点的发现明确目的选定理由

2、对现在方法的分析抓住事实把握现状

3、得到构思对事实进行思考要因分析

4、制定改善方案立案研究立案

5、验证实施实施

6、优化评价评价

7、固化固定方案固定方案

1、必须改善点的发现（改善的第一阶段）

发现必须改善的问题点，即知道自己负责的车间目前存在什么

样的问题，其中问题点人、机、料、法、环等广泛存在的东西

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人：在生产过程中人员配置是否合理，是否需要增减；

机：机器设备配置是否充足，使用是否方便，快捷；

料：物料配送及摆放是否合理；

法：有没有使用正确的作业手法或安装方法生产加工正确的产

品

环：环境，生产作业的环境是否舒适；生产现场5so

2、对现在的方法的分析(改善的第2阶段)

决定改善好坏的条件之一是如何把握现状。如不充分地分析现

状，只凭推测来判断并实施改善，则成为最大的失败原因。在改善中，

以现场实态为全部出发点、从实际现象出发，追溯原因解决问题的方

法应得到彻底贯彻。

1)装配生产过程存在的7大浪费，结合实际进行分析,排查；

2)IE理论方法的分析，寻找现状中存在的不合理内容；

A、操作分析一、

B、程序分析

C、动作分析下一方法研究

D、5w1h分析

E、防呆法分析」

F、时间测定——作业测定

G、工作抽样——-

综合运用IE理论知识找到生产现状存在的问题，做好数据的收

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集；

3、得到构思(改善的第三阶段)

如果明确了改善目标，并从现状中明确了解该问题何以成

为问题，则问题点就一个个地显现出来，然而，要单独解决这些

显现出来的问题点却很难奏效。因此，整理问题点就成为构思时

的关键所在。

1)原因的追究方式

重点在于全面观察现场的态度：第一，为了抓住问题点

的真正原因，关键是经常抛弃先入为主的观念、变成一张

白纸来观察的态度；第二，尽管自己认为已找到了问题的

原因，也要进一步深入观察，这是很重要的一点；第三，

如果花费时间追究原因，则必能找到问题的真正原因。

2)5W1H

追究原因时间重复5次“为什么”是一条铁定规则。

谁...............(WHO)............................人、对象者

何时.............(WHEN)............................时间

哪里.............(WHERE)..........................地点

什么.............(WHAT)............................对象

为什么...........(WHY)........................必要性的追究

怎么样...........(HOW)................................作业方法

3)追究原因的条件

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首先，可认为以相同条件重复作业是追究原因的首要条件。所谓

以相同条件重复作业，是具有再现性的做法。所以，即使发生问题，

也很容易追究原因。

作为第二个条件，是加工之后立即检查。

我们由此明白了建立按流程生产每一种产品的机制是追究原因之

条件的道理。

4）得到构思的方法

为了得到关于改善的构思，有很多方法，但构思时的基本要点

是从各个角度分析性地、独创性地、尽量不作判断地构思。

下面列举构思时的思维方式。

a构思与判断分别在不同场合进行。b尽量多提出。c从各个

角度考虑。d借助分析。e进行综合。f结合他人的构思。

4、制定改善方案（改善的第四阶段）

剔除现状的不合理，设计和设置新的合理方式。

5、实施新的方案

在实施过程中继续寻找不合理的，继续优化

6、评价

现状和改善后进行数据对比

7、固化

将改善后的方法进行规范的导入和记录

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2.3设施规划与布局

设施规划与布局的发展历程和研究现状设施规划发源于早期的制

造业，是伴随着工业生产产生的，一直以来都是工业工程的重要

分支。只有联系工业工程的发展史，才能明晰地把握工业设施规

划的发展之路。设施规划理论的发展分为几个阶段：

1、二十世纪初至三十年代是学科的萌动初创期，以泰勒的科学

管理方法和福特的流水线生产方法为标志。人们开始认识到工厂

设计和物流管理在生产中的意义，但对工厂设计的研究还局限于

“工作研究二该时期的设施规划还主要凭经验和感觉。自泰勒

时代开始，工厂逐步取代了小手工作坊，管理工程师就关心制造

厂的设施规划问题，开始把“机”和“物”的管理提到一定的地

位上来。在早期，工厂设计的活动主要有三项，即：操作法工程

(MethodsEngineering),研究的重点是工作测定、动作研究等工人

的活动；工厂布置(PlanLayout),就是机器设备、运输通道和场地

的合理配置；物料搬运(MaterialHandling),就是对从原料到制成

产品的物料的控制［5］。

2.二十世纪四十年代至六十年代是设施规划学科的快速发展时

期。对工厂设计的研究由“工作研究”拓展至物料搬运方法(Material

Handing)与工厂布置(PlantLayout)研究⑹。设施规划成为具有独立

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的学科方向和技术体系的学科。1961年美国的缪瑟提出了极具代表

性的系统布置设计理论；随着计算机技术的发展，以MJ摩尔等为

代表的一批设施规划与设计学者，研究应用计算机技术进行平面布置

及其优化的问题，并产生了许多用高级语言写成的平面布置程序，如

用于新建设施的CORELAP、ALDEP程序和用于改建布置的

COFAD、CRAFT程序，形成了计算机辅助设施布置方法，为生产

系统的设施新建和重新布置提供强有力的支持和帮助，节省了大量人

力财力。国内在80年代以后引进缪瑟理论，收效显著。

3.七十年代后，计算机在生产管理中的应用标志着设施规划进入

现代发展阶段。柔性制造系统在工厂大量出现，无人工厂开始出现，

成组技术解决了多品种、小批量生产带来的问题。随后又提出了敏捷

制造及清洁生产的概念。业务管理从理论上取得了长足进展。标准化

服务比比皆是。设施规划的研究已开拓拓展至交通运物、港口、民

航甚至文教、卫生等系统中。如何在设施规划中充分发挥人的积极性

成为当前突出的问题设施规划理论及方法已渗透于城市规划、区域开

发、建筑学、市政工程等领域。设施的布局设计己不是新问题，即

使在原始的小作坊里，工匠们也要根据工序流程和物件移动的需要来

合理布置他们的工作间。随着生产复杂性和生产规模的日益增强和扩

大，各种布局方案应运而生，如工程布局，功能布局，作业线布局等

方案［7-8］。Muther网提出了系统布置方案SLP(SystematicLayout

Planning)o由于设备布局设计问题的复杂性及其实用性，从六十年

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代开始，有学者着手研究计算机辅助设计问题。随后产生了一系列计

算机辅助布局设计和分析的商用软件包，如CORELAP,PLANET,

SHAPE,CRAFT等，它们在布局设计建模、布局求解算法及系统交

互式等方面做出了卓有成效的工作。

Kusiak和Meller等人对制造设备布局问题进行了全面的回顾

并着重研究了柔性制造系统(FMS)环境下的布局设计［9-10］。Badiru

和开发了一个设备专家布局系统，并在其中采用模糊逻辑方

法来实现关系代码，以反映未来生产设备需求的不精确性。Montreuil

提出了基于人工智能、优化、仿真和CAD于一体的集成的布局方

案，在此基础上，进一步对基于物流的布局问题提出了并行布置和网

络布置的设计方法。

Kouveliset.aL［12］曾指出，生产设备的位置是制造系统设计早期

需要解决的最关键的问题之一。到目前为止，研究人员己经提出了数

个解决制造系统布局问题的公式和规则，涌现了大量的方法和技术手

段，可以将它们粗略地分为两个类别:最优化方法和近似优化方法。

Kusiak和Heragu［13］则对已有的设备布局问题进行了归纳，

它们可以分为以下几类：二次分配问题模型QAP(quadratic

assignmentproblem)，二次布置占有模型QSP(quadraticset

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coveringproblem）,线性整数规划模型，混合整数规划模型和图论模

型［14］。

以往的研究成果来看，设施布局问题的求解大多是利用二次分配

问题方法，QAP方法已经在很多领域有了广泛的应用，包括城市规

戈人计算机控制面板布局以及配线布局等。QAP解决的是一个布局

问题的特例，因为它假定所有的布局实体都是具有相互关系的等面积

的实体，并且所有可能的放置点都是事先指定的。QAP将布局实体

与可能的放置点一一对应。将一个布局实体放置于某个特定位置的费

用取决于其实体的位置。这就是二次分配问题命名的由来。它最早

是由Koopmans和Beckman［15］提出

设施是指一个企业所拥有的有形资产，主要由四部分组成：实体

建筑、机器设备、物品物料、工作人员。作为工业生产系统中相对

稳定的物质或实体要素，工业设施有单体设施与复合设施之分。在工

厂设计与规划中，单体设施是指符合产品加工与制造要求的一台（套）

或一组设备（设备群、生产线、制造单元等）以及单一的其它物质条件。

复合设施是适应产品生产与经营的技术、经济和组织要求而组合成。

规划是指如何将一个系统中的资产做最有效的分配、安排，使系

统达到最佳的绩效表现。

设施规划是一个涉及面很广的工作，是一种技术性、经济性、政

策性、综合性很强的知识。设施规划是在企业经营策略的指导下，针

对企业个体中的生产或服务系统的生产或转换活动，从投入到产出的

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全部过程中，将人员物料及所需的相关设备设施等，做最有效的组合

与规划，并与其他相关设施协调，以期获得安全、效率与经济的操作，

满足企业经营需求，同时更进一步针对企业长期的组织功能和发展产

生更积极的影响和效益。各种文献对设施规划与设计的定义的表述不

尽一致，但都把它定性为对一个生产系统或服务系统进行全面的、系

统的规划和安排。最近出版的全国高等教育自学考试工业工程教材

《设施规划与设计》，根据上述特征，把设施规划与设计定义为：设

施规划与设计是为新建、扩建或改建的生产系统或服务系统，综合考

虑相关因素，进行分析、构思、规划、论证、设计，作出全面安排，

使资源得到合理配置，使系统能够有效运行，以达到预期目标。

设施规划相对于制造行业来说就是如何使制造设施最有效地支援生

产活动。如图

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从图1-2中可以看出设施规划的内容主要包含下面几点：

1.设施位置选择——对设施进行地区、地点的选择；

2.布置设计——对建筑物、设备、运输通道、场地进行合理配

置；

3.搬运系统设计—对物料搬运路线、方法、器具及储存场地

做合理安排；

4.设施系统设计—对建筑结构进行设计，以满足功能、

空间、经济等需要；对电力、照明、排水、通风等进行协调设计；对

信息通信的传输系统进行全面设计。

2.4生产率大概述：