ch 5 设施规划与设计课件

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1、上海交通大学工业工程与管理系,设施规划与设计,主要内容,1 基本概念 2 厂址选择 3 工厂布置,基本概念适用性,设施规划与设计不仅适用于制造业, 同样适用于如医院、学校、超市、百货商店、政府机构之类服务业。用于生产系统，又名为 “生产与作业系统的配置”。为方便起见，这方面问题统一名为 “设施规划与设计”。,基本概念定义,设施：建筑物、建厂占用地、生产作业 所需设备、辅助设备、维修设备 、物料搬运设备,规划：解决合理的设施配置,设计：解决设施间合理的布局,基本概念研究内容,生产能力决策 选址决策 工厂布置 物流系统设计 建筑设计 公用工程设计 信息系统设计,影响建设周期和生产规模 生产功能的发

2、挥和日常运作 产出的效率和效益,基本概念重要性,基本概念各项工作的关系, 确定企业目标和发展战略, 确定企业的生产体制, 选择生产技术, 选择厂址, 设计物流系统, 设计建筑和公用工程, 设计信息系统,基本概念生产能力决策定义及重要性,定义:,一定时期内, 企业所能生产一定种类和一定 质量产品(服务)的最大数量, 或者是最大产 出率,广义:,人员能力,设备能力,管理能力,+,+,狭义:,人员能力,设备能力,+,生产能力度量,重要性,产出度量：如汽车厂年产100辆汽车 投入度量：可利用的设备台数,最大能力,正常能力,过大浪费,过小不能满足市场需要,基本概念生产能力决策定义及重要性,基本概念影响生

3、产能力决策的因素,(1) 市场需求的变化趋势,(2) 规模经济性,定义,单位产品成本或单位产出的成本随生产规模上升而下降的性质,分析 方法,经验曲线法 分析生产能力的规模经济性 分析产品成本随重复生产该产品的次数增加而下降的性质,基本概念影响生产能力决策的因素, 第一产量单位的初始单位成本, 第n产量单位的初始单位成本, 产量单位或规模单位, 经验曲线百分率, ln /ln2,基本概念影响生产能力决策的因素,(3) 能力利用率,利用率=,实际能力,设计最大能力,100%,美国：从19481990平均利用率为82% 最高为91% (1960年经济景气时) 最低为72% (1982年被日本超过时)

4、,(1) 未来能力需求的估计方法,对制造业，应将市场对产品的需求转换为设备数 每年所需设备小时数 某设备一年可提供的实际工作小时数 所需设备台数,基本概念能力决策的方法和步骤,(2) 能力计划决策步骤,估计未来的能力需求 确定需求与现有能力之差 制定候选的能力计划方案 评价每个方案（定性和定量），做出抉择,基本概念能力决策的方法和步骤,厂址选择,3.1 厂址选择的意义 3.2 厂址选择的趋势 3.3 企业所在地之差异性比较 3.4 厂址选择要考虑的因素 3.5 厂址选择的步骤 3.6 厂址选择的方法,厂址选择意义,厂址选择是企业成功的首要基础 建厂作业过程中厂址选择将影响 生产与经营成本 厂房

5、扩充与发展 在美国，有关调查表明，因选址不当在各类小企业 的失败原因中，占有15%的比重。,厂址选择趋势,三种趋势:,集中于工业园区 政府支持企业，吸引投资的一种手段 厂址分散 视原料、或市场所在而将工厂分散 国外直接投资 资源、关税和保护政策的影响,厂址选择要考虑的因素,技术性因素,地形及地质 水源及排水、废渣物的处理 气候,社会性因素,政策法令 个人或传统性因素 国家及城市发展规划 当地居民的态度,经济性因素,地价 原材料 电力及燃料 市场 劳力 运输及通信,厂址选择要考虑的因素,企业所在地差异性比较,人员组织,企业负责制定发展战略规划的领导 工业工程师及其技术人员 负责投资分析的经济师,

6、准备阶段,设施规划和设计大纲 厂址选择要求提纲及细节 全部设施的配置系统图,现场勘察,调查及分析评估,抉择阶段,仔细归纳各备选厂址的全部资料 认真讨论分析研究结果，作出抉择并建地购置,厂址选择步骤,厂址选择程序,确定任务,列出考虑因素,列出各项要求,选址与研究指标,预选地址,确定评价方案,评价各方案,满意,确定方案,找新的评价方法,满意,厂址选择方法,常用方法有： 重心法 加权评分法 成本数量分析法(盈亏平衡点法) 线性规划法等,0,厂址选择的方法重心法,厂址选择的方法重心法,在数学上，所谓重心意为到多边形各顶点皆等距的内点，且此为到各顶点距离总和最小的点。重心法即皆用此种数学意义上的技巧，以

7、求出使分配成本为最小的分配中心地址。 这里的重心并不是严格意义上的重心，因为其用这种方法选址，不仅与工厂的相对距离有关，还与装运量有关。装运量可视为加权的权重。,假设现在要建一座新工厂以供应 n 个地区，令此 n 个地点在平 面上的坐标为 （x1,y1）, (x2,y2), , (xn,yn)，则此新厂到各地区 的装运量依序分别为 q1, q2,qn，则依下式算出的新工厂地址 （x,y）将可使新工厂到此n个地区的分配成本和为最小。,厂址选择的方法重心法,厂址选择的方法重心法,假设在市区建一配送中心，给位于东、西、南、北、中五区商场配送，各区位商场位置及配送量如表所示,厂址选择的方法加权平均法,

8、把有关的影响因素列成一个清单。并对每一因素 规定统一的度量等级标度,5 级标度：很差 较差 一般 较好 很好 相应分数:1 2 3 4 5,确定每一个影响因素的权数, 第i个影响因素的初始权数,对所有的影响因素初始权数求和,厂址选择的方法加权平均法, 规一化的影响因素权数,分别对每一个影响因素确定每个侯选方案的标度 等级和分数 将每个侯选方案在每种影响因素下的分数，乘以 该影响因素的权数， 然后汇总起来，得到每个侯选方案的总得分 选择总分最高的侯选方案作为最佳选址方案。,厂址选择的方法加权平均法,厂址选择的方法成本数量分析,基本假定,仅考虑一种产品的生产 固定成本维持不变 变动成本是线性的,厂

9、址选择的方法成本数量分析,求解步骤,求出各方案固定成本和变动成本 求出总成本 进行比较，做出决策,厂址选择的方法成本数量分析,图解分析,A,B,C,Q1,Q2,产量,成本,厂址选择的方法成本数量分析,例子分析,某公司为生产某新产品拟另设新工厂，经由初步评估分析，已选出A、B、C三处建厂。各厂址的成本资料如表所示。,厂址选择的方法成本数量分析,求出平衡点 求Q23000,000+45Q2=2000,000+50Q2 1000,000=5Q2 Q2=200,000 求Q12000,000+50Q1=1000,000+60Q1 10Q1=1000,000 Q1=100,000,线性规划法（Linea

10、r Programming, LP）是采用线性规划模型来建立实际问题的数学模型，然后求问题最优解的一种广泛应用的最优化方法,线性规划法（LP）,目标函数： 约束条件： 非负限制：,厂址选择的方法线性规划法,4.1 工厂布置的新观念 4.2 工厂布置的意义 4.3 工厂布置的应用时机 4.4 工厂布置的目标 4.5 工厂布置的范围 4.6 工厂布置的类型 4.7 工厂布置的原则 4.8 工厂布置的基本步骤,工厂布置,工厂布置新观念,系统观念（System Concept） 多目标观念（Multi-purpose Concept） 动态观念（Dynamic Concept） 自动化观念（Autom

11、atic Concept）,工厂布置意义,是生产管理系统设计重要一环，亦是企业能够良性发展的基础 合理的工厂布置便于使制造程序尽可能稳定而有效地进行 合理的工厂布置可以使得整个生产系统求得最经济的效果,工厂布置应用时机,建新厂的布置问题 厂房搬迁，或部门搬迁产生的布置问题 原厂扩大规模产生的布置问题，包括 增加新产品 产量增加 以上所列方式混合扩充 原厂减小规模产生的布置问题 原厂作业方式改变产生的布置问题,工厂布置目标,任何一个系统设计工作均需具备四项目标,设计之成果必须具备可行性 必须具备安全性 必须符合经济要求 具备可调整性质,工厂布置目标,符合生产过程的要求（可行性） 减少物料搬运（经

12、济性） 在制品保持高周转率（经济性） 设备投资减少（经济性） 充分利用空间（经济性） 有效运用人力及设备能力（经济性） 作业方式维持弹性可调整性质（可调整性） 维持良好作业环境（安全性及舒适性）,工厂布置范围,厂外交通设施 服务及辅助作业设施 生产车间布置 品管及检验场所 包装作业 仓储作业,工厂布置的分析方法,P-Q分析法 定性分析方法 定量分析方法,P-Q 分析,定义：P-Q分析是将有关的各类产品予以分区或分类，然后计算各种产品的产量。并按产量的大小排列绘制在P-Q图上。,产品种类 P,R. Muther,工厂布置方法活动关系图法（定性分析方法）,第一步 绘制活动关系图,工厂布置方法活动关

13、系图法（定性分析方法）,第二步 绘制关系族图,工厂布置方法活动关系图法（定性分析方法）,第三步 绘制整体布置图,工厂布置,有以下几种基本类型,工艺布置 产品布置 定位布置,工厂布置,工艺布置,定义,将设备按功能分类，把同一类的设备和同工种的操作人员集中在一起的布置，以发挥同一功能,优点,弹性很大，设备利用率较低 使用通用机器，成本较低 生产线不易受机器故障的影响 有利于提高人员的专业技能,缺点,运输距离长 在制品停顿时间长，存货投资较大 各工作中心之间协作往来频繁及生产周期长 成本会计作业困难,工厂布置,工艺布置例,假如一个玩具厂有8个车间，我们可以对其设施进行规划，以使车间之间的物料搬运费用

14、最少。假设所有车间有同样大小的空间（40m40m）：我们想要知道的第一件事是部门之间的物流量和物料是怎样搬运的。对角线之间可以移动。,工厂布置,一、运输量表（车间之间的流动移动次数）车间 活动,1 2 3 4 5 6 7 8,1 2 3 4 5 6 7 8,1 2 3 4 5 6 7 8,收发部 塑模和冲压 铸造 缝纫 小型玩具装配线 大型玩具装配线 喷漆 机械装配线,工厂布置,二、建筑面积和车间,160,80,工厂布置,三、画出物流图（假设相邻车间单位货物运输成本为1$，每隔一个增加1$）,1,3,5,7,2,4,6,8,50,88,180,100,5,102,175,7,25,20,30,

15、90,25,90,80,99,工厂布置,四、成本矩阵第一个方案（物流距离=物流量）,1 2 3 4 5 6 7 8,1 2 3 4 5 6 7 8,总成本 $3474,工厂布置,4车间和6车间对调方案,总成本：$3736,工厂布置,一种成本最低的方案（$3244）,但:（1）收发部在中心不能接受 （2）缝纫车间与喷漆车间，将增大绒布、线 头和碎布颗粒飘到已漆好物上的危险,工厂布置,产品布置,定义,按某种产品或零件，或者是某种业务的加工来排列各种有关的设备和加工中心，最典型的例子为流水线和生产线,优点,缺点,布置工作相对简单 制品在加工过程中运输距离短 简化协作关系,设备利用率低 可靠性低 缺少

16、柔性,工厂布置,按产品布置时，装配线的平衡时很重要的,（1）用一个流程图表示作业先后顺序 流程图由圆圈和箭头组成。 （2）求出生产节拍 C=每天生产时间/每天的计划产量 （3）用下面的公式求出满足节拍要求的最少工作站理论 值（结果用不少于原值的最小整数来表示） Nt=完成作业所需时间总量（T）/节拍（C）,工厂布置,（4）选用将所有作业分配到各工作站的第一规则，若该规则遇到问题，则采用第二规则 （5）向第一个工作站分配作业，一次一项，逐项增加，直至完成所需时间等于节拍，或者由于时间或操作次序的限制其他作业不能增加为止。重复该过程向工作站2分配作业，然后是工作站3，直至所有作业分配完毕。 （6）用下面的