现代设施规划与物流分析 作者 戢守峰 第1章 导论.ppt

1、第1章 导 论,戢守峰,设施规划与物料搬运课程之：,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,2,在线教务辅导网：,教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网,QQ:349134187 或者直接输入下面地址：,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,3,1.4 “设施规划与物流分析”课程 的发展过程,1.3 设施布置类型与工业设施布置 的传统方法,1.2 设施规划的原始信息与数据准备,1.1 设施规划的概念与意义,本章 知识 点,Contents,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,4,1.1 设施规划的概念与意义,1.1.1 设施

2、规划的含义与目标 1.1.2 设施规划的意义与作用 1.1.3 设施规划的工作范围与工作组织,本节知识点,自助餐厅的布置,案例分析：,第1章 导 论,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,5,1.1 设施规划的概念与意义,1.设施 美国生产与库存控制学会（APICS）2002年定义为：“设施是物理工厂、配送中心、服务中心和其它的设备。” 总而言之，对于一个工业设施或制造业的工厂来说，设施就是指所占用的土地、各种建筑物、各种生产和辅助设备、各类公用设施等。,1.1.1 设施规划的含义及目标,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,6,“设施”是指一个企业

3、所拥有的有形资产，可分为下列四个部分来说明： (1)实体建筑：不论企业规模的大小，其所拥有设施中最外层也是最重要的部分之一是建筑物本身。建筑物的规划设计和现行的设施需求及未来的弹性发展，具有密切的关联性，设计良好的建筑物不仅其内部设施得以发挥正常的作业功能，更是一个企业对外印象的体现。同时，在良好的建筑物内部工作的人员，其士气也可以经常保持在较佳的状态。,1.1 设施规划的概念与意义,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,7,(2)机器设备：按照企业不同的经营属性，机器设备的需求也常有不同，而机器设备的数量、安置、排列、作业弹性和空间布置等安排，将对生产或服务系统的整体运

4、作产生关键性的影响力。 (3)物品物料：对于制造业或服务业而言，物品物料也是设施的一部分；其进出控制方设施布局产生密切关联。 (4)工作人员：完整的设施规划也将工作人员纳入没施的内容中，因其具有弹性度最大和活动面最广的特征，同时亦是上述三种设施的使用者和管理者。,1.1 设施规划的概念与意义,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,8,2.规划,“规划”是指如何将一个系统中的资产做到最有效的分配、安排，是系统达到最佳的绩效表现，包括下列内容： （1）它是针对组织应允的未来目标而制定的执行计划，期望达到最佳化的表现。 （2）在规划的施行考量上，不只是考虑静态的系统安排，更需要

5、提供系统可随时应变的弹性能力。 （3）它必须和组织结构充分且完整地结合，并配合专业人员负责此项工作，以便将规划内容付诸实施时能持续追踪改进，达到最佳的绩效表现。 （4）结合上述三点，规划对于组织的产出绩效进行最后步骤的评估；亦即针对不同的系统资源及使用方式，归结出关联属性最密切的因素，而使整体表现能达到成本最低、质量最好、空间效率运用最佳和人员士气最稳定等多重目标。,1.1 设施规划的概念与意义,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,9,3.设施规划 是综合考虑相关因素，对生产系统或服务系统进行分析、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

6、运行，以达到预期目标。,1.1 设施规划的概念与意义,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,10,传统设施规划的问题仍以生产系统为主要课题。而生产系统则以制造工厂的规划问题最为复杂，也最具代表性。因此，制造设施的规划包含下列含义： (1)对于各种设施设备与人员的数量需求寻得一最佳组合，以达到最恰当的生产结构。 (2)调整各活动位置与空间，以便人员、物料、机器等获得最有效经济的关系位置与操作方法。 (3)通过各项设施的妥善安排与规划，不仅减少对环境的负面影响，且能对长期的环境与组织发展有更积极的影响和效益。,1.1 设施规划的概念与意义,2020/10/8,东北大学工商管理

7、学院 戢守峰 ph.D,11,4.设施规划的目标,（1）产品单位成本最低。 （2）优化质量使顾客满意。 （3）有效利用人力、设备、空间和能源。 （4）为员工提供方便、安全、舒适的环境。 （5）保证生产开工日期。 （6）其它目标。,1.1 设施规划的概念与意义,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,12,在建设项目中对资源是否合理利用，设施运营后能否实现科学管理，能否发挥社会效益和经济效益，对最终实现投资效果起到了决定性和关键性的作用。国际上设施规划设计是工业工程师必须具备的基本知识和技能，社会上设施规划设计工作也大都由工业工程师担任。由此可见设施规划设计的重要性。,1.1

8、.2 设施规划的意义与作用,1.1 设施规划的概念与意义,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,13,场(厂)址选择,设施设计,设施规划 与设计,布置设计,物料搬运系统设计,建筑设计,公用工程设计,信息系统设计,图1-1 设施规划的范围,各种系统内各组成部分相互之间的位置关系又直接决定了系统的运营效率，对系统的各组成部分进行位置布置是设施规划与设计中的中心内容。布置设计就是通过对系统物流、人流、信息流进行分析，对建筑物、机器、设备、运输通道和场地作出有机的组合与合理配置，达到系统内部布置最优化。,物料搬运系统设计就是对物料搬运路线、运量、搬运方法和设备、储存场地等作出合理

9、安排。,场址选择就是对可供选择的地区和具体位置的有关影响因素进行分析和评价，达到场址最优化。,1.1.3 设施规划的工作范围与工作组织,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,14,1.2 设施规划的原始信息与数据准备,1.2.1 市场部门的信息 1.2.2 产品设计和工艺过程的数据 1.2.3 管理层的策略,本节知识点,第1章 导 论,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,15,1.2 设施规划的原始信息与数据准备,1.2.1 市场部门的信息,1产品的销售价格 2市场对产品的容量(生产纲领) 3季节性 4配件或备件的市场供应情况,2020/10/8,

10、东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,16,1.2 设施规划的原始信息与数据准备,1.2.2 产品设计和工艺过程的数据,1.2.2.1 产品设计,产品设计包含生产什么产品和每种产品的详细设计及文件。生产何种产品通常由高层管理根据市场情况作出决策。 产品设计部门必须向设施设计人员提供详细的产品零部件明细表(或称材料清单即Bill of material，缩写BOM)，表中应包括零件编号、零件名称、每种零件的数量、由那些零件组成的组件或部件，也可以包括零件材料的规格和原材料价格等，以便管理层作出外购或自制的决策。,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,17,1.2 设施规划

11、的原始信息与数据准备,1.2.2 产品设计和工艺过程的数据,1.2.2.2 生产纲领与工艺过程,产品的生产规模亦就是产品的生产纲领即年产量，对少品种的大批大量生产来说是很容易决定的。产品的年产量主要决定于市场的需求及其预测，也要考虑投资的可能性。对多品种成批生产的工厂，为了简化设计，一般要从众多的产品中选定设计的代表产品。,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,18,1.2 设施规划的原始信息与数据准备,1.2.3 管理层的策略,（1）可行性研究。 （2）库存管理策略。 （3）投资策略。 （4）“自制或采购”的决策。 （5）开工日期。 （6）企业的组织和规模以及末来的发展

12、。,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,19,1.3 设施布置类型与工业设施布置的传统方法,1.3.1 设施布置的目的与原则 1.3.2 工业设施的传统布置类型 1.3.3工业设施布置的传统设计方法 1.3.4 生产与管理模式对设施布置的影响,本节知识点,第1章 导 论,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,20,1.3 设施布置类型与工业设施布置 的传统方法,1.3.1 设施布置的目的与原则,1.3.1.1 设施布置(Facility Layout)的目的,使物料搬运成本最小化 空间的有效利用 劳动力的有效利用 消除瓶颈环节 便于信息沟通,202

13、0/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,21,1.3.1.2 设施布置(Facility Layout)的原则,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,22,1.3 设施布置类型与工业设施布置 的传统方法,1.3.2 工业设施的传统布置类型,1.3.2.1 工厂总平面图,（1）按工艺布置。 （2）按产品布置。 （3）按固定工位布置。 （4）按成组生产原则布置。 （5）U形布置。,1.3.2.2 车间或工场的机器设备布置,一个优良的总平面布置图，不仅使工厂易于管理，职工工作方便舒适，同时能使物流费用减少 10-30，从而大大降低成本。,2020/10/8,东北大

14、学工商管理学院 戢守峰 ph.D,23,（1）工艺原则布置,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,24,（2）产品原则布置,Takt Time: 27 Secs,Takt Time: 27 Secs,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,25,（3）单元布置,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,26,1.3.3 工业设施布置的传统设计方法,所谓工业设施布置的经验设计法，即指利用百年来在设计、建造和运行各种行业的工厂中所积累起来的经验、教训、数据和资料，在设计同类型的或相似的工业设施时作为参考。 （1）寻找同类或相似工厂作为样板

15、。 （2）根据目标设计数个方案。 （3）利用经验数据或指标决定各部门面积。 （4）通过方案评比决定优选方案。 （5）绘制标准的总平面布置图和详细的车间布置 设计图。,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,27,1.3.4 生产与管理模式对设施布置的影响,基于定制化,基于成本,基于质量,图1-2 运作管理的变迁,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,28,1.4 设施规划与物流分析的发展历程,1.4.1 发展的三个阶段 1.4.2 设施布置问题的类型 1.4.3 设施布置问题的模型与算法概述,本节知识点,第1章 导 论,设施布置的成功实例,案例分析：,

16、2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,29,1.4 设施规划与物流分析的发展历程,20世纪初（主要凭经验和感觉）分工理论引发 “工厂设计”(三项内容？） 操作法研究、工厂布置和物料搬运 20世纪30年代“设施规划”取代“工厂设计” 广泛采用运筹学、统计学和概率论 20世纪60年代1961年 Muther 提出系统布置设 计SLP（80年代引进国内）,1.4.1 发展的三个阶段,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,30,20世纪70年代计算机辅助工厂布置CAL、成组 技术CRAFT（位置配置法）、CORELAP （相互关系法）、PLANET（分析评价

17、法） 20世纪80年代计算机仿真研究柔性问题、 专家系统、多目标优化 20世纪90年代结合先进制造技术CIMS、 JIT 现在设施布置与物流系统的自动化、柔性化、 信息化、网络化、绿色化、智能化,1.4 设施规划与物流分析的发展历程,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,31,设施规划与物流分析的总趋势,一方面继续发展Muther的系统布置设计SLP； 另一方面，构建更完整的布置模型，结合人工智能技术，提出更好的算法，开发通用的计算机辅助工厂布置软件。,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,32,设施规划与物流分析的原则,2020/10/8,东北大学

18、工商管理学院 戢守峰 ph.D,33,设施设计人员面临的设施布置问题，不仅是新建制造或服务系统，还有现有系统的扩建、联合、修改的问题。根据统计资料，即使是建成的制造工厂，每2-3年就需要改变设施布置一次。最近十年内布置变化的频率增加，部分原因是产品变化快，因为顾客要求经常改变产品的式样和功能。,1.4.2 设施布置问题的类型,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,34,1.4.2 设施布置问题的类型,下面是一些需要更改设施布置的例子：,(1)一家制造厂要实施准时制(JIT)管理，要求建立机床单元以及单元在车间中的位置，此外还要决定机床在单元中的位置。 (2)一家炊具制造厂

19、过去两年中生产翻番，再也没有多余面积可以扩大，一位工业工程师建议将少用的陈旧设备淘汰，购入高效设备重新布置车间。 (3)一家保险公司租得一幢多层办公楼，准备将其总部迁入，要将其内部空间划分为工作区、办公室、会议室等。 (4)根据新的协议，一家外国汽车厂与我国合资建立一条汽车装配线，需要设计、建和安装。 (5)一家大的零售商废弃一条商品生产线，拟建一条生产新品的生产线，这就需要重新设计下属各百货公司的新品展览陈列区。,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,35,设施布置问题通常可分为： （1）服务系统布置问题； （2）制造系统布置问题； （3）仓库布置问题； （4）非传统布

20、置问题。,1.4.2 设施布置问题的类型,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,36,图1-3 牙医诊所的布置,1.4.2 设施布置问题的类型,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,37,需要通过提出以下一些问题来判断布置的根据是否正确： (1) 现有的公司或系统其空间是否过大？ (2) 现有的空间是否过于昂贵? (3) 建筑物是否在合适的位置？ (4) 一个新的布置如何影响组织和服务? (5) 办公室的工作过于集中还是分散？ (6) 办公室的结构能支持工作规划吗? (7) 布置和公司的形象合调吗? 作为一个服务设施的布置必须达到以F的目标： (1)

21、在建筑物或楼层内不必要的人员流动降低到最低限度; (2)设施内应提供必要的私人联系的场所; (3)为建筑物内的人员提供安全与保密; (4)和建筑法规相适应。,1.4.2 设施布置问题的类型,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,38,模型可分为物理的、模拟的和数学的。 例如，用图可以表示人口随时间增长的情况，这是一个模拟模型。 再如，某城市某一租车公司要新建一服务设施(实现换机油、常规保养和检查以及小修理工作)，公司的租车点位于3城市和2个飞机场附近，问此服务设施设于何处可使总运作成本最低?每一现有积车点将根据该点拥有租车数影响服务设施的位置，租车公司要决定该服务设施的最

22、优位置，使所有租车者去该服务点的总行程距离为最小。此问题称为单一设施的位置布置问题。,1.4.3 设施布置问题的模型与算法概述,1.4.3.1 设施布置问题的模型,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,39,数学模型建立后就要研究解题的技术与过程，这就是算法。假如某种算法至少可以产生一个优化解，这就称为优化算法或可称为启发式算法。很多问题可以快速找到一个优化解，但不能肯定此解是最优的。 现有三种建模工具： （1）数学规划； （2）排队论； （3）仿真模型。,1.4.3 设施布置问题的模型与算法概述,1.4.3.2 设施布置问题模型的算法,2020/10/8,东北大学工商管理学院 戢守峰 ph.D,40,（1）数学规划,数学规划方法是在不违背一组规定的约束条件下，优化一个可量化的目标函数。典型的目标函数通常是最低成本或最高