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1、设施规划与物流分析 主讲：高本河博士（后） 副教授 清华大学深圳研究生院 设施布置设计 第三部分 1、设施布置的目标 （1）符合工艺过程的需要。避免工序间的往返和交错流动。 （2）最有效地利用空间。 （3）物料搬运费用最少。物料运输路线短捷，避免运输的往返和交叉。 （4）保持生产与安排的柔性。有适应变化的能力（如变更产品等）。 （5）适应组织结构的合理化和管理的方便，使有密切关系或性质相近的 作业单元布置在一个区域内或靠近布置，甚至合并在一个建筑物内。 （6）为员工提供方便、安全、舒适的作业环境，使之合乎生理、心理的 要求，为提高生产效率和保证员工身心健康创造条件。 2、设施布置设计的基本要素
2、 按照Richard.缪瑟的观点，影响布置设计的最基本要素 是PQRST，并形象地用解决布置问题的钥匙比喻这5个 基本要素。 3、布置的原则 工厂总体布局的原则 （1）总体布置要求符合工艺过程，物流路线短捷顺畅，重视各作 业单位之间的关系密切程度； （2）内外协调，建筑物要符合城市规划要求，厂区空间以及绿化 、美化配置要与周围的建筑群相协调； （3）道路、铁路便捷，还要考虑生产、消防通道以及人行干道； （4）合理用地，尤其是发展预留用地要适当； （5）适应自然条件，通风和采光，避开滑坡、湿陷等隐患； （6）安全和环境保护。 车间布置的原则 （1）以生产类型和车间分工作为依据，确定车间的生产组织
3、形式和 设备布置的形式； （2）要求工艺流程通顺、物料搬运短捷方便，避免往返交叉； （3）根据工艺流程选择适当的建筑形式，采用适当的高度、跨度、 柱距，配备适当等级的起重运输设备，充分利用建筑物的空间； （4）对车间的所有组成部分，包括机床、工作位置、毛坯与零件存 放地、检验试验用地、辅助部门、通道、公用管线、办公室、生活 卫生设施等，合理区划和协调配置; （5）为员工创造安全、舒适的工作环境，使采光、照明、通风、采 暖、防尘、放噪音等有良好的条件，将工装摆放在合适的位置，便 于作业； （6）具备适应生产变化的柔性。 3、设施布置的基本形式 （1）产品原则布置（Product Layout）：
4、固定制造 某种部件或某种产品的封闭车间，其设备、人员按加 工和装配的工艺过程顺序布置，形成一定的生产线， 适用于少品种大批量生产方式。 （2）工艺原则布置（Process Layout）：是将同类设备 和人员集中布置在一个地方的布置形式。如按车床组、 磨床组等分区，适用于多品种小批量的生产方式。 （3）成组原则布置（Group Layout）：是在工作场 地内配置可以完成工艺相似零件组所有零件全部工序 所需的不同类型的机床，以此为一个单元，再在其周 围配置其它必要的设备。适用于中小批量生产。 （4）固定工位式布置（Fixed Product Layout）：是 以原材料或主要部件固定在一定位置
5、的布置形式。生 产时所需的设备、人员、材料都服从于工件的固定工 位。适用于大型的不易移动的产品，如飞机装配、船 舶制造等。 4、流动模式 任何一个工作单元的设计，都要考虑物料、信息、人员流 动的模式。选择流动模式的一个重要考虑因素是入口和出 口的位置。基本的流动模式有5种，实际的流动模式是5种 基本流动模式的组合。 考 虑 出 入 口 位 置 的 流 动 模 式 表示流程的流动模式 布置对物流路径的影响 5、系统布置设计（SLP，Systematic Layout Planning ） 工厂布置的程序和方法，以1961年Richard.缪瑟提出 的系统布置设计SLP（System Layout
6、 Planning）最为 著名，应用十分普遍。SLP是一种条理性很强、物流分 析与作业单位关系密切程度分析相结合、求得合理布置 的技术。 SLP采取四个阶段进行： （1）确定位置：确定所要布置的相应位置； （2）总体区划：确定一个总体布局，画出初步区划图； （3）详细布置：设备的详细布置，确定具体位置； （4）施工安装：编制施工计划，并进行施工和安装。 第2阶段 总体区划阶段的工作程序 （1）产品产量分析； （2）物流分析； （3）作业单位相互关系分析； （4）物流与作业单位相互关系分析； （5）面积的确定； （6）面积相互关系图解； （7）调整与修正； （8）评价与选择。 （1）产品产量分析
7、（P-Q分析）：P-Q分析要回答采用 什么样的生产方式，从而采取什么样的基本布置形式。 从图上可以看出： M区的产品数量大，品种少 ，适宜于采用大量生产方式，加 工机床按产品原则布置。 J区的产品数量少，品种多， 属于单件小批量生产方式，必须 按照工艺原则布置。 在M区和J区之间，则适于采 用上述两种相结合的成组原则布 置。 （2）物流分析（R分析）：物流分析的基础是生产路 线R。物流分析有以下四种方法：工艺过程图、多种 产品工艺过程图、从至表、物流强度等级分析。 工 艺 过 程 图 对于一 种或少 量标准 化产品 或项目 时采用 多 种 产 品 工 艺 过 程 图 对于数种 产品或物 品，如
8、果 不包括装 配和拆卸 时采用 从 至 表 作业单位距离从至表 产品及搬运托盘数从至表 当研究的产品、零件或物料的数量非常多时，就可以采用从至表 产品及搬运总量从至表 物 流 强 度 等 级 分 析 （3）作业单位相互关系分析：是对作业单位之间关系的密 切程度进行评价。作业单位相互关系图上的每一个菱形框格 表示相应的两个作业单位间的关系。下图是元音字母表示的 密切程度的等级。 （4）物流与作业单位相互关系分析：绘制物流与作业单位 相互关系图，用图例、符号、数字、颜色画出各个作业单位 之间的相互关系。绘制时不考虑作业单位的实际位置和作业 单位所需要的面积，各作业单位之间的密切程度用线条的多 少对
9、应等级符号来表示。 （5）面积的确定：确定面积的方法有以下几种。 计算法：这是确定面积精确的方法，即根据每台设备和作业所需的面积，加 上辅助设施、材料储存、维修、通道以及人员等所需面积，得到该单位的 总面积。 转换法：或叫因数法，即把现在所占的面积转换成将来布置所需要的面积。 标准面积法：即运用特定的面积指标求得需要面积的方法。 概略布置法：即利用设备的样片或模型进行概略布置，确定需要的面积。 指标趋势及延伸法：即将过去各个时期每台设备、每个工时或每个单位的面 积指标画成曲线，按曲线的延伸预测未来的面积指标。（最不准确的方法 ） 一般需要的面积常常受到实际可能或其它因素的限制，因此必须对所需要
10、的 面积进行适当调整，使之与可用面积相适应。 （6）面积相互关系图解：根据已经确定的物流及作 业单位相互关系以及确定的面积，利用面积相互关系 图进行图解，既把每个作业单位按面积用适当的形状 和比例在图上进行配置。 根据面积相关图，可以形成几个理想的、理论上的块 状布置方案。下图是根据上一页的面积相关图为基础 绘制的三个块状区划布置方案。 （7）调整和修正：要使面积图成为合格的方案，还需要考虑实际条 件的限制并进行调整和修正。进行调整要考虑的内容主要有以下几点： 场址条件或周围情况：如地面坡度、主导风向、朝向，铁路、道路的出入口，对周围污 染、振动、噪声的影响等。 搬运方法：如与外部运输的联接、
11、搬运的总体方案、搬运方式、搬运设备、吊车起重能力 和所占空间等。 仓库设施：要根据面积相关图重新检查仓库设施的面积，这是最容易被忽视或压缩的面积 。要根据货物堆垛、上架、支承方法等确定面积。 建筑特征：如建筑立面、柱网、门窗型式、高度、地面负荷等，要与建筑工程师商议，对 平面布置进行调整。 公用和辅助部门：要考虑公用管线、维修部门所需要的面积，包括留出机械设备、自动化 控制设备、通道等面积。 人员的需要：包括工厂出入口的分布，更衣室、休息室的设置，以及安全、方便。 （8）评价与选择：加权因素法和费用对比法。 加权因素法：用于对非经济性因素的评价。在布置方案比较中，最常见的 非经济因素有是否易于
12、将来发展、工艺过程的适应性、灵活性、物流的 效率、物料搬运的效率、储存的效率、空间利用率、辅助服务部门的综 合效率、工作条件、安全性、是否易于管理、产品质量、维修、设备利 用率、是否满足生产能力或需求能力、是否适应公司的组织结构、人流 、外观、自然条件的利用、环境保护等。 加权因素法是从许多不同的主观看法中理出的一个系统评价方法，当各方 案之间的投资费用与节约不能很精确地衡量或其差别不明显时，这种方 法特别可取。 加权因素法评定后一般是四种结果中的一个： （1）某一方案突出地超过其他方案，可以做为最合理的方案。 （2）两个方案总值非常接近。此时，可以包括进更多的因素，重新评 价这两个方案。 （
13、3）设计人员或者评价人员看到一个或几个方案有可能加以改进。那 么就把改进后的方案再按照评价其他方案的同样原则来评价这个新 的改进方案。 （4）在评价过程中，发现可以把两三个方案结合起来。这时要编制一 个结合方案的复制图，然后按照评价其他方案的同样原则来评价这 个新的结合方案。 费用对比法：费用对比法一般是在各个方案都已证明是合 理的情况下，从经济上进行对比。对于一个全新的项目 布置方案，一般需要进行总费用对比；对于原有布置调 整的方案，常可以只对有差别的部分进行对比。 （第3阶段） 6、详细布置设计 它包括确定每台机器及设备的位置，确定工人工作面 积、材料存放及辅助设施等。在这个阶段需要更具体
14、 的数据、测量尺寸和详细的分析技术。在进行每一区 域的详细布置时，设计人员基本上仍然按第2阶段提 出的模式进行，只是更加详细一些而已。 7、布置图绘制技术 （1）方格纸绘制 （2）样片 （3）立体模型（三维模型） （4）计算机绘图 （第4阶段） 8、施工安装 （1）安装前的准备工作：包括取得最后的批准和投资费用调拨 ；编制安装计划与安装图（蓝图加书面的说明）；安排好厂房 或辅助供应管线与公用设施方面的改变；编制搬迁进度计划； 以及通知每一个有关人员等。 尤其要注意以下几个问题： 画好安装蓝图，写明工作指令； 设备定位方法要科学有效； 选好设备搬迁的负责人； 设备迁移的时间和顺序要事先做好。 （
15、2）安装：按照布置图的要求，把设备安装到相应的位置上。 有以下几个需要注意的问题 将设备完整地搬走，以减少组装时间； 尽可能地迁移到接近安装地点，以减少找正与接线时间； 完成后，要公布搬迁情况。 （3）安装后的善后：包括设备接线、试车、交付给操作人员、清 理场地（新场地和原有场地）等。 安装好后还有几项工作要做： 使员工适应于改变了的环境（譬如新的柜子号码，停车地点变 更等）； 对布置进行跟踪，了解布置是否如设计那样正确有效。 9、布置设计项目的管理 （1）管理部门的兴趣：最高管理部门一般只对布置设计 的阶段I和阶段II感兴趣，而把阶段III和阶段IV委托别的人 执行。即管理部门的关心程度在工
16、厂布置的最初阶段相 对地要大一些，而到布置设计的后阶段，就相对减少。 另一方面，随着每阶段的进行，总工作量却逐步增加， 愈到后面的阶段，投入的人力和时间也就愈多。但由于 这些工作一般都由全体职工的下层人员来担任，管理部 门就委托别人来计划和管理这些工作量。 （2）组织：需要有某个人来负责进行布置设计，并使 这个人具备作这一工作所必需的专业知识。他在组织 机构中的地位也许应该是更具有学术专长而不是有重 要地位。工作组、委员会以及其他调研组或外部顾问 肯定均可参加，并很有帮助，但要指定一个人，或由 一个人负责的组来负责布置设计的实施。 （3）项目进度控制：一旦项目开始进行，其内容要明 确。每一个设计项目都应该有一个项目号，要明确地 说明项目设计的目的，由谁来完成这个项目（包括负 责人和与其相配合的其他小组和个人），完成的时间 进度安排等。即要做好“要做什么”、“为什么这样做” 、“由谁来做”、“什么时候完成”几个问题。 （4）数据记录：数据及时记录和归档工作是整个布置设计中 最为重要的工作。把布置设计中，把一个项目搁在一边而进 行
