《生产与运作管理》第三章：设施选址与布置

生产与运作管理浙江财经学院工商管理学院设施选址与布置3CHAPTER生产运作管理模型待转化资源物料信息顾客转化资源设施员工顾客输入资源输出产品与效劳改善方案与控制设计运作战略企业战略设施选址与布局设施选址设施选址的战略地位设施选址的影响因素设施选址的方法设施选址〔FacilityLocation〕对于不动产，最重要的三件事情是:选址选址选址设施选址是为生产或效劳设施选择最正确〔满意的〕地理位置的过程设施选址是战略性决策对于企业来说，设施选址是管理企业的第一步设施选址是长期决策，一旦决定很难逆转，没有懊悔药设施选址对企业影响重大，如选择不当，将造成先天缺乏，无法弥补设施选址影响因素靠近原材料—原材料笨重或易腐烂的或运输不便的Reducetransportationcostsofperishableorbulkyrawmaterials靠近市场—产品运输不便或易变化或变质的或需及时提供效劳的E.g.:highpopulationareas,closetoJITpartners靠近劳动力Localwagerates,attitudetowardunions,availabilityofspecialskills运输问题交通运输应能满足生产需求根底设施条件Localcommunity’sattitudetowardthefacility政策、法规Localzoning&taxes,accesstoutilities,etc.周围环境Climate,culturalattractions,commutingtime,etc.其他Optionsforfutureexpansion,localcompetition,etc.设施选址影响因素设施选址对收入和本钱的影响工业选址决策关注本钱由于选址带来的收入的变化很小选址是主要本钱因素影响运输、生产本钱不同选址本钱差异大©1995CorelCorp.效劳设施选址关注收入本钱在不同区域变化很小选址是影响收入的主要因素影响与顾客的接触影响商业规模设施选址分析方法因素评价法〔Factorratingmethod〕负荷距离法〔Load-distancemodel〕重心法〔CenterofGravityMethod〕运输模型法〔Transportationmethod〕因素评价法举例某公司欲投资兴建超市，现有A、B两个备选地点，用因素评价法进行评价经过深入的调研，以下因素与超市选址有密切关系，包括：交通条件土地状况停车场地可获得性公众态度扩展潜力因素评价法选择相关因素赋予每一个因素权重，各因素之和一般为1给所有因素确定统一的评分数值范围〔0-100〕给各备选地点的每一个因素打分计算各个因素的加权分值累计加权分值，计算总得分，选得分最高的方案选址因素权重备选A备选BA加权分B加权分总分交通条件土地状况停车场地可获得性公众态度扩展潜力0.250.100.200.250.2070807060901007060809017.5814151825712201872.582负荷距离法举例某健康诊断中心，负责7个社区的效劳，各个社区的中心位置和人口如下图负荷距离法计算距离乘以移动负荷大小实际距离实际行使距离几何距离直线距离负荷距离法举例某健康诊断中心，负责7个社区的效劳，各个社区的中心位置和人口如下图如健康中心设于F，总负荷为：如健康中心设于G，总负荷为：ByNiWenbinZhejiangInstituteofFinance&Economics负荷距离法举例重心法—也可用于设施布置(X1,y1)(X2,y2)(X3,y3)(X*,y*)为运输量重心法举例备选X坐标Y坐标运输量li×xili×yiA2.54.5259B2.52.5512.512.5C5.54.5105545D5273514E85108050F722014040G92.51412635

求和68453.5205.5

x*6.67

y*3.02

ByNiWenbinZhejiangInstituteofFinance&Economics＝C2*D2＝SUM(F2:F8)＝F10/D10运输问题算法线性规划〔LinearProgramming,LP)是一种用来解决一组特殊的有约束条件下最优化问题的方法，在这里，目标函数是线性的，并有一个或多个约束条件。它是一种很有用的决策方法，在许多管理问题中都能应用。在确定最优的运输模式这一领域，线性规划特别有用。一个典型的问题就是寻找产品从制造厂运到经销商的最低本钱。线性规划应用于运输问题的本钱计算，统称为“线性规划运输问题算法”。运输问题举例例：某公司现有3个工厂A、B和C，它们在3个不同的城市。有2个仓库P和Q，它们位于不同的城市，仓库用来存放工厂生产的产品，随时供给用户，每个仓库每月需供给市场2100吨产品。为了更好地为顾客效劳，该公司决定再设置一个新仓库。经过调查研究，确定X和Y两个点可建仓库。有关资料如表所示：工厂生产能力（吨）到各仓库单位运费（元）PQXYA240015274851B240027122427输问题举例求解该问题，可转化为求在X处设新仓库的最低运输本钱及在Y处设新仓库的最低运输本钱问题。设在X处设新仓库，求其最低运输本钱工厂生产能力（吨）仓库P（1）Q（2）X（3）A（1）2400152748B（2）2400271224C（3）180045249需求210021002100线性规划模型目标函数：MINC＝∑∑CijQij其中：Cij表示从工厂i运到仓库j的本钱Qij表示从工厂i运到仓库j的数量，为决策变量其约束条件为：〔1〕从每个工厂运到各个仓库的总数必须少于或等于该厂的最大产量；〔2〕运到每个仓库的数量必须至少等于需求量。运输问题的数学模型目标函数：minC=15×Q11+27×Q12+48×Q13+27×Q21+12×Q22+24×Q23+45×Q31+24×Q32+9×Q33满足供给约束条件和需求约束条件

Q11＋Q12＋Q13≤2400Q11＋Q21＋Q31≥2100Q21＋Q22＋Q23≤2400Q12＋Q22＋Q32≥2100Q31＋Q32＋Q33≤1800Q13＋Q23＋Q33≥2100解这类问题，一般采用计算机软件供给约束需求约束可用EXCEL中的规划求解法求解EXCEL2003工具-加载宏规划求解打勾确定在工具栏中就会显示规划求解菜单演示规划求解过程，可请同学上台练习，力求掌握简单运输问题的求解工厂生产能力（吨）仓库P（1）Q（2）X（3）A（1）240015

27

48

B（2）240027

12

24C（3）180045

24

9

需求

2100

2100

2100X仓库月运输总本钱为：2100×15＋2100×12＋300×24＋1800×9＝80100同理可求得Y仓库月运输总本钱为：2100×15＋2100×12＋300×27＋1800×15＝91800显然，选择X仓库比较好。18002100

2100300在Y处设仓库？工厂生产能力（吨）仓库P（1）Q（2）Y（4）A（1）240015

27

51B（2）240027

12

27C（3）180045

24

15

需求

2100

2100

2100选址的影响模型作业1根据PPT中运输问题的例题①列出在Y城建厂时的线性规划模型②用EXCEL的规划求解求出最正确厂址设施布置就是在一定的空间范围内，将各种设施进行合理有效的布置。设施布置〔FacilityLayout〕设施布置对组织运作的影响工业企业物料的流程运输的路线影响本钱效劳企业顾客效劳流程效劳质量工商学院教师办公室的布置对办公的影响502502这样改变的好处是什么？设施布置的目标使业务过程的本钱最低经济利用空间、节约场地提供平安舒适的工作环境适应市场需求的变化，具有一定的灵活性设施布置(FacilityLayout)的类型工艺专业化布置(ProcessLayout)按照生产产品的工艺布置生产单位，设备按照所具有的功能进行布置产品专业化布置(ProductLayout)以产品对象来布置生产单位，即某种或某类产品的全部或绝大局部工艺过程在一个生产单位内完成混合布置(HybridLayout)工艺专业化和产品专业化的混合单元布置/成组布置固定位置布置(FixedLayout)加工对象位置固定，人、工具移动工艺专业化布置钻床组DDDD磨床组GGGGGG铣床组MMMMMM装配AAAA车床组进出口LLLLLLLL制造企业的工艺专业化布置运作特点：不同的产品流或客户流沿不同的路径通过设施。工艺专业化的实例单件小批生产的企业磨床组车床组焊接组零售商店的不同部门鞋部女装部珠宝部化装品部医院的不同科室内科CTB超五官科CT内科B超工艺专业化的特点设施根据工艺〔功能〕进行设置待转化对象根据工艺顺序进行流动效劳对象数量小效劳对象种类多柔性灵活性员工技能要求部门间流量差异〔有些部门流量大，有些部门流量小〕工艺专业化决策标准主要问题物料的传递—本钱最小工作的相关关系定量化决策定量化标准：如材料处理本钱、客户通过的时间或距离方法：从至表，定性化决策定性化标准：如防火、远离危险品等方法：关系重要度分类法工艺专业化布置步骤Step1:收集信息所需空间，可用空间，各相关单元之间的相关关系要求Step2:开发备选方案，进行评价应用试错法或决策支持工具Step3:做出详细方案考虑各单元、工作中心的实际尺寸、形状，包括通道、楼梯等利用绘图、3-D模型、CAD等工具进行设计工艺专业化布置例如Step1：收集信息各单元所需的空间、现有空间状况、各单元相关关系〔物料从至表From-ToMatrix〕、以及其他约束条件磨床1000数控机床950装卸处750车、铣床1200工具组800检查组700各单元所需空间〔M2〕，共5400从至表From-ToMatrix现有面积及区块6570490153751028020201654321TOFrom符号接近程度分数A绝对必要（Absolutelynecessary）6E很重要（Especiallynecessary）5I重要（Important）4O一般（Ordinarycloseness）3U不重要（Unimportant）2X不能接近（Undesirable）0关系重要程度分类表6570490153751028020201654321TOFrom工艺专业化布置－从至表出发到达运输本钱从至表的详细计算过程参阅：教材P105－106例4－2工艺专业化布置－关系重要度分类表符号接近程度分数A绝对必要（Absolutelynecessary）6E很重要（Especiallynecessary）5I重要（Important）4O一般（Ordinarycloseness）3U不重要（Unimportant）2X不能接近（Undesirable）0超市布置的定性化标准将婴儿食品部门和奶制品安排在相近位置－－方便购置卖重物的部门安排在超市门口附近－－减少运输距离卖贵重物品的部门安排在离收银台附近－－减少偷窃超市的工艺专业化布置超市的工艺专业化布置从至表法例如一金属加工车间有六台设备，其生产的零件品种及加工路线，零件在设备之间的每月移动次数及运输本钱如表所示移动次数及运输本钱锯床磨床冲床钻床车床插床锯床2174186142180磨床216521906110冲床400114951668钻床16421624168钻床1267110031550插床429583114390锯床磨床冲床钻床车床插床锯床0.150.150.160.150.16磨床0.180.160.150.150.15冲床0.150.150.150.150.16钻床0.180.150.150.150.16钻床0.150.170.160.200.15插床0.150.150.160.150.15月平均移动次数单位距离运输本钱单位距离每月运输锯床磨床冲床钻床车床插床锯床32.662.79.86.328.8磨床38.98.328.59.21.5冲床60.017.114.32.43.2钻床2.963.39.36.210.9钻床18.912.116.0637.5插床6.314.313.317.158.5锯床磨床冲床钻床车床插床锯床71.5③122.7①12.725.235.1磨床25.491.7②21.315.8冲床23.618.416.5钻床69.2④28.0钻床66.0⑤插床实验法布置①锯床-冲床②磨床-钻床③锯床-磨床④钻床-车床⑤车床-插床锯床冲床插床磨床钻床车床关系重要度分类表例如〔1〕某快餐店共分成6个部门，方案布置在一个2×3的区域内。这6个部门间的作业关系密切程度，如以下图所示，请作出合理布置。关系重要度分类表例如〔2〕第一步:列出关系密切程度〔为简单起见，这里只考虑A和X〕：A：1－2，1－3，2－6，3－5，4－6，5－6X：1－4，3－6，3－4第二步：从关系“A”出现的最多部门开始，将它与其他部门联系起来。这里“部门6”出现3次，首先确定部门6，然后将与部门6的关系密切程度为A的一一联系起来。2456关系重要度分类表例如〔3〕第三步：考虑其他“A”的关系部门，如能加在主簇上尽量加上去，否那么画出别离的子联系簇。A：1－2，1－3，2－6，3－5，4－6，5－6245613关系重要度分类表例如〔4〕第四步：画出“X”关系联系图X：1－4，3－6，3－44163关系重要度分类表例如〔5〕第五步：根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法安置所有的部门。126354最后：结合生产实际，对各部门的面积进行调整，以满足生产实际的需要。计算机辅助设施布置CRAFT(ComputerizedRelativeAllocationofFacilitiesTechniques)最著名的启发式方法目标：总物料运输本钱最低使用物料从至表，通过两两交换单元位置求得可行解ALDEP(AutomatedLayoutDesignProgram) CORELAP(ComputerizedRelationshipLayoutPlanning)用关系重要度目标：使接近程度最大化产品专业化布置的类型生产线FabricationLine装配线AssemblyLine产品专业化布置ByNiWenbinZhejiangInstituteofFinance&Economics产品专业化的实例汽车装配线自助餐厅新生报到固定路线的展览会产品专业化布置的条件高度标准化的产品或效劳生产数量大生产数量较稳定原材料和零部件的质量一致性产品专业化布置的优点生产效率高生产量大，均摊设备本钱低处理顺序固定，物料处理本钱低在制品存货低降低培训时间和本钱，监督幅度宽、容易产品专业化布置的缺点设施投资大

一般要专用设备任何一个环节的停顿会造成整个生产线的停顿缺乏柔性数量柔性产品柔性过渡分工减少了工作的丰富化装配线平衡—工序同期化将工作任务分配到各个工作地使得每一工作地的工作任务大致相等减少或消除忙闲不均的现象装配线平衡例如一家玩具公司要在一个传送带上组装J型玩具，每天需产出500辆。目前公司有一个班次，每天工作8小时，其中一个小时为午餐午休时间〔即净生产时间为7小时〕。下表列出了J型玩具车的组装步骤及其作业时间，请根据节拍和作业次序的限制，找出使工作地数量最少的平衡方案。作业时间（秒）描述紧前作业A45安装后轴支架，拧紧4个螺母_B11插入后轴AC9拧紧后轴支架螺栓BD50安装前轴，用手拧紧4个螺母_E15拧紧前轴螺栓DF12安装1#后车轮，拧紧轮轴盖CG12安装2#后车轮，拧紧轮轴盖CH12安装1#前车轮，拧紧轮轴盖EI12安装2#前车轮，拧紧轮轴盖EJ8安装前轴上的车把手，拧紧螺栓和螺钉F,G,H,JK9上紧全部螺栓和螺钉J195装配线平衡例如〔1〕－画出流程图12秒ABDCFGJKEHI45秒15秒12秒12秒50秒9秒11秒12秒8秒9秒装配线平衡例如〔2〕－计算节拍连续完成相同的两个产品之间的时间间隔完成一个产品所需的平均时间节拍〔T〕＝每天的生产时间/每天的方案产出量T＝7×60×60/500＝50.4(秒/辆)每天需产出500辆净生产时间为7小时装配线平衡例如〔3〕

－计算工作地的理论最小数量计算工作地的理论最小数量N＝完成作业所需的总时间/节拍N＝195/50.4=3.86〔取整为4〕作业时间（秒）A45B11C9D50E15F12G12H12I12J8K9195装配线平衡例如〔4〕

－选择作业分配规那么保证工序之间的先后顺序安排后续作业多的作业安排作业时间最长的作业选择一项按后续作业数量的多少来安排作业作业后续作业数量后续作业A6B,C,F,G,J,KB或D5C,F,G,J,KE,H,I,J,KC或E4F,G,J,KH,I,J,KF,G,H或I2J,KJ1KK0_ABDCFGJKEHI45秒15秒12秒12秒50秒9秒11秒12秒8秒9秒注意：后续作业与紧后作业的区别！12秒装配线平衡例如〔5〕

－给工作站安排作业作业时间（秒）剩余时间（秒）可安排的紧后作业紧后作业最多的作业时间最长的作业工作站1A无工作站2无工作站3BECF111591239.424.415.43.4空闲C,EC,H,IF,G,H,I无C,ECF,G,H,IEF,G,H,I工作站4GHIJ121212838.426.414.46.4空闲H,IIJ无H,IH,I工作站5K941.4空闲无455.4空闲D500.4空闲ABDCFGJKEHI45秒15秒12秒12秒50秒9秒11秒12秒8秒9秒12秒装配线平衡例如〔5〕－平衡结果ABDCFGJKEHI45秒15秒12秒12秒50秒9秒11秒12秒12秒8秒9秒47秒45秒50秒44秒9秒装配线平衡例如〔6〕－计算效率效率＝完成作业所需的总时间/〔实际工作站数目×节拍〕＝195/〔5×50.4〕＝77%装配线平衡例如〔7〕－评估平衡方案效率为77%意味着装配线不平衡，或者闲置时间占到23%〔时间损失系数〕作业2：将本例的装配线效率提高到96.7%产品专业化的平面布置物料场地利用人员沟通操作方便平衡难易工艺专业化和产品专业化比较比较项目工艺专业化布置产品专业化布置产品数量小,差异大数量大资源通用设备专用设备设备劳动力密集资本密集适应性适应性强适应性弱处理速度慢快处理成本高低空间需求大低固定位置布置船舶机车重型机床制造场所材料设备人生产对象固定位置布置的应用加工对象体积庞大、重量大火车机车飞机造船加工对象不能/无法移动开胸手术高档餐厅固定位置布置移动装配线可使F-35飞机生产节省3亿美元F-35为何使用移动装配，有什么好处？这一案例的启示是什么？F-35的固定位置布置F-35的流水线装配合同需求已超过5000架喷气式战斗机开发工程将使国防部在今后20年里支出2760亿美元其研发费用高达403亿美元制造费用将大大超过现有战斗机F-35的流水线装配利用高科技轨道系统作为航空制造版本的传送带，将巨大的装配厂房改建成装配流水线，再用最新的机器人进行流水作业式组装“按照汽车工业界的方式生产，我们可以每天生产一架飞机，这样可以提高生产效率，缩短制造时间和削减本钱通过引入大量生产方式，F一35的生产单价将被控制在5000万到5500万美元左右，比最新版的海军主力舰载机F／A一18的生产单价要廉价500万美元混合布置产品专业化布置和工艺专业化布置的混合产品专业化布置的效率工艺专业化布置的柔性例子：单元布置〔成组布置〕成组技术〔GroupTechnology〕按照产品或零件在某种特征上的相似性把它们分组归类，然后在不同的设备群上进行加工的一种方法将产品专业化布置的效率带入工艺专业化环境原始零件应用成组技术之后运用成组技术之前的工艺专业化布置钻床组钻钻钻钻磨床组磨磨磨磨磨磨铣床组铣铣铣铣铣铣装配AAAA车床组进出口车车车车车车车车列出所有产品的加工线路图先列出所有产品的加工线路图，然后应用成组技术优化请同学参与应用成组技术之后布置单元3车铣磨磨单元1