第六章 设施布置

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1、第六章 设施布置,第一节 设施布置设计概述 第二节 设施布置的设计 第三节 系统布置设计（SLP）,主要内容,第一节 设施布置设计概述,一、设施布置设计的含义和内容 二、设施布置设计的原则 三、设施布置的基本流动模式 四、设施布置的基本形式,一、设施布置设计的含义和内容,设施布置设计是指根据企业的经营目标和生产纲领，在已确认的空间场所内，按照从原材料的接收，零件和产品的制造，成品的包装，发运等全过程，力争将人员、设备和物料所需要的空间做最适当的分配和最有效的组合，以获得最大的经济效益。,生产和服务设施布置就是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设

2、备的布置。生产和服务设施布置在确定了企业内部生产单位组成和生产单位内部采用的专业化形式之后才能进行。 设施布置包括工厂总体布置和车间布置。,工厂总体布置设计,解决工厂各个组成部分，包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公场所等作业单位相互位置； 解决运输线路、管线、绿化及设施美化的相互位置； 解决物料的流向和流程、厂内外运输联接及运输方式。,车间布置设计：,解决各生产工段、辅助服务部门、储存设施等作业单位相互位置； 解决工作、设备、通道、管线间的相互位置； 解决物料搬运流程和运输方式。,“作业单位(Activity)”是指布置图中各个不同的工作区或存在物，是设施的基本区划。该术语可以是某

3、个厂区的一个建筑物、一个车间、一个重要出入口；也可以是一个车间的一台机器、一个办公室的一个部门。,二、设施布置设计的原则,1符合工艺过程的要求 2最有效地利用空间 3物料搬运费用最少 4保持生产和安排的柔性 5适应组织结构的合理化和管理的方便 6为职工提供方便、安全、舒适的作业环境,设施布置的目标,1、总体目标： 在已确定的空间场所内，将物流全过程的人员、设备、物料所需的空间做最适当的分配和最有效的组合。 2、具体目标：,最好的工艺流程保证工艺流程畅通，生产时间短，生产连续。 最少的物料搬运费用运输路线简化，避免往返和交叉。 最有效地利用空间使建筑设备和单位制品的占有空间小。 最好的柔性设施布

4、置适应产品需求的变化、工艺和设备的更新。 最舒适的作业环境保证安全，满足生理、心理要求。 最便捷的管理使有密切关系或性质相近的作业单位布置在一个区域或靠近布置。,设施布置的具体目标,三、设施布置的基本流动模式,物料流程形式 布置的目标之一是使物流成本最小，所以流程分析在布置中就是很重要的问题。流程形式可以分为水平的和垂直的。如果所有的设备、设施都在同个车间里时，就按水平方式考虑，当生产作业是在多个楼层周转时，就按垂直方式考虑。常见的水平流程形式如图,直线型 “L”型 “U”型 环型 “S”型,5种基本的流动模式,直线形是最简单的流动模式，它将入口和出口分开。 L形适用于设施或建筑物不允许直线流

5、动的情形。 U形最大的好处是收发口在同一位置，有利于物料搬运，人员、搬运设备和站台都可以只建一个，形成既不占很大空间又具有高速度的生产线。它能减少工人数量，还是一种有利于JIT布置的物流模式，工人位于U形的中心，因而可以互相看到彼此的进展且易于合作。 环形流动模式常见于由物料搬运机器人服务的制造单元中，S形则常用于长的流水装配线布置，如汽车装配线。,a) 当前布置：工人在封闭的小空间内， 没有第三个工人无法增加产量,改进的布置：工人可以互相帮助，可以增加第三个工人,b) 当前布置：直线式布置难于平衡任务，工人工作量不相等,改进的布置：U形布置工人活动更方便，四人减少到三人,做好作业间的组合，实

6、施能够互相支援的流动作业分配，才能达到“少人化”的目标。另外一人看守一台机器的话，无论怎样都会产生空手等待的浪费。因此，为了消除浪费，应让这位员工多拥有一台机器，在一台机器加工的期间，给另一台机器安装、取下零部件。 生产线的布置除遵循上述的一般原则之外，还必须考虑具体条件，如车间的生产面积、开间长度、设备种类、尺寸与数量、运输方式的种类与毛坯运入、成品运出的条件、通信设备与动力系统的位置等。,四、设施布置的基本形式,定位布置 产品原则布置 工艺原则布置 成组技术布置,1、固定式布置（Fixed-position layout） 固定式布置是指加工对象位置固定，生产工人和设备多随加工产品所在的某

7、一位置而转移，如图所示。,大型设备如 航天器、飞机、轮船等，较少应用，飞机制造厂、造船厂、建筑工地等,2、按产品布置（Product layout） 按产品布置就是按对象专业化原则布置有关机器和设施，如图,3、按工艺过程布置（Process layout） 按工艺过程布置，又称工艺专业化布置，就是按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加工任务，如图,4、按成组制造单元布置（Layouts based on group technology） 按成组制造单元布置就是首先根据一定的标准将结构和工艺相似的零件组成一个零件组，确定出零件的典型工艺流程，再根据典型工艺流程的加工内容选择设备

8、和工人，由这些设备和工人组成一个生产单元。,第二节 设施布置的设计,一、工艺原则布置的设计 二、产品原则布置的设计 三、成组布置的设计 四、定位布置的设计,设施布置的基本型式,产品P产量Q分析,PQ曲线,M区的产品适用于采用大量生产类型，按产品原则布置；J区属于单件小批生产类型，按工艺原则布置；而介于M区与J区之间的产品生产类型为成批生产，适宜采用两者结合的成组原则布置,如何选取设施布置型式来适应市场变化,1.适合少品种大批量生产的产品布置原则： 以机器设备、人员及物料按产品的加工或装配的工艺过程顺序布置，形成一定的生产线。,产品原则示意图,如何选取设施布置型式来适应市场变化,产品原则布置优缺

9、点： 优点： 1、由于布置符合工艺过程，物流 畅通 2、由于上下工序衔接，存放量少 3、物料搬运工作量少 4、可做到作业专业化，对工人技 能要求不高，易于培训 5、生产计划简单，易于控制 6、可使用专用设备和机械化、自 动化搬运方法,缺点： 1、设备发生故障时引起整个生产 线中断 2、产品设计变化将引起布置的重 大调整 3、生产线速度取决于最慢的机器 4、生产线有的机器负荷不满，造 成相对投资较大 5、生产线重复作业，工人易产生 厌倦 6、维修和保养费用高,如何选取设施布置型式来适应市场变化,2.适合多品种小批量生产的工艺布置原则： 根据工艺特点，把同种类型的一群设备和人员集中布置在一个地方。

10、各类机床间也有一定的顺序安排，通常按照大多数零件的加工路线来排列。,如何选取设施布置型式来适应市场变化,工艺原则示意图,如何选取设施布置型式来适应市场变化,工艺原则布置优缺点： 优点： 1、机器利用率高，可减少 设备数量 2、设备和人员柔性程度高， 更改产品和数量方便 3、操作人员作业多样化， 有利于提高工作兴趣和职 业满足感,缺点： 1、由于流程较长，搬运路 线不确定，运费高 2、生产计划与控制较复杂， 要求员工素质的提高 3、库存量相对较大,如何选取设施布置型式来适应市场变化,3.适合持续改善生产模式的成组布置原则： 把完成一组相似零件的所有或极大部分加工工序的多种机床组成机器群，以此为一

11、个单元，再在其周围配置其他必要设备一种布置形式。,成组原则示意图,如何选取设施布置型式来适应市场变化,成组原则布置优缺点： 优点： 1、由于产品成组，设备利用率高 2、流程通畅，运输距离较短，搬运量少 3、有利于发挥班组合作精神 4、有利于扩大员工的作业技能 5、兼有产品原则布置和工艺布置的优点,缺点： 1、需要较高的生产控制水平以平 衡各单元之间的生产流程 2、若单元间流程不平衡，需中间 储存，增加了物料搬运 3、班组成员需掌握所有作业技能 4、减少了使用专用设备的机会 5、兼有产品原则布置和工艺原则布置的缺点,32,布置的定量分析,产品原则布置和成组原则布置中，设备和车间服务于专门的产品线

12、或模块，而工艺原则布置因其物流路线的高度可变性，因此难度更大些。 产品原则布置中只有在装配的布置上面临着较复杂的问题装配线的均衡流动问题。 问题的解析系统化布置设计（Systematic Layout Planning）,设施规划与设计原则,设施规划的费用,一般，国外设施规划设计费用只占总投资210；（比不可预见费还低） 设施规划支出金額大； 美國每年超过2500亿美金；,设施规划的成功实例,日本企业设施规划: 1 将原来设计，制造能力分散的3座工厂改建为一个集约化的工厂； 2 某生产自动调节阀门厂，通过改善工厂内物流，提高生产率5成； 国内企业设施规划: 某汽车发动机厂，进行物流系统规划，使

13、搬运量减少46.7%，节约了用地； 某变压器厂，通过设施重新规划，搬运费节约50以上。,第三节 系统布置设计（SLP）,系统布置设计SLP(System Layout Planning)由1961年Richard缪瑟提出，应用十分普遍。这是一种条理性很强、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。 自SLP法诞生以来，设施规划设计人员不但把它应用于各种机械制造厂的设计中，而且不断发展应用到一些新领域，如公司办公室的布置规划、连锁餐厅的布置规划等服务领域。,第三节 系统布置设计（SLP）,一、系统布置设计（SLP）要素及阶段 二、系统布置设计(SLP)模式(程序),一、系统布

14、置设计（SLP）要素及阶段,1.基本要素： P、Q、R、S、T,图12 解决系统布置问题的钥匙“P、Q、R、S、T”,1.基本要素,(1)P(产品或材料或服务) (2)Q(数量或产量) (3)R(生产路线或工艺过程) (4)S(辅助服务部门) (5)T(时间或时间安排) P、Q两个基本要素是一切其他特征或条件的基础。,2阶段结构,图13 系统布置设计阶段结构,2阶段结构,阶段I确定位置：不论是工厂的总体布置，还是车间的布置，都必须先确定所要布置的相应位置。 阶段总体区划：在布置的区域内确定一个总体布局。要把基本物流模式和区域划分结合起来进行布置，把各个作业单位的外形及相互关系确定下来，画出一个

15、初步区划图。 阶段III详细布置：把厂区的各个作业单位或车间的各个设备进行详细布置，确定其总体位置。 阶段施工安装：编制施工计划，进行施工和安装。,2阶段结构,阶段I前称之为预规划，主要是确定目标，进行设施要求预测、估算生产能力及需求量； 阶段表示的是规划实施后的试运转，是对整个项目的施工、安装、试车、总结等管理工作。,二、系统布置设计(SLP)模式(程序),1基本要素分析 （1）产品P产量Q分析 PQ分析步骤： 将各种产品、材料或有关生产项目分组归类； 统计或计算每一组或类的产品的数量。,P.Q.R.S.T,非物流分析,物流分析,物流、非物流综合分析,面积关系图,外 界 约 束 条 件,设计

16、过程中修正条件,必需面积,可用面积,评 价,几套供选择方案,选出的最佳布置方案,图14 系统布置设计(SLP)模式(程序)图,产品P产量Q分析,图15 PQ曲线,M区的产品适用于采用大量生产类型，按产品原则布置；J区属于单件小批生产类型，按工艺原则布置；而介于M区与J区之间的产品生产类型为成批生产，适宜采用两者结合的成组原则布置,产品产量（P-Q）与设施布置的关系,产品型,成组型,工艺型,固定型,P,Q,图3-16 产品产量（P-Q）与设施布置的关系,物流分析包括确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度和数量. 一个有效的工艺流程是指物料在工艺过程内按顺序一起不断地向前移动直至完成,中间没有过多的迂回或倒流. 各条路线上的物料移动量就是反映工序或作业单位之间相互关系密切程度的基本衡量标准,一定时间周期内的物料移动量称为物流强度. 对于相似的物料,可以用重量体积托盘或货箱作为计量单位.,(2)物流分析（工艺过程R分析