设施布置技术及应用

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1、,2,本 章 主 要 内 容,系统布置设计SLP SLP基本要素与程序模式、SLP相关图技术、平面布置方案的确定。 其他布置方法与布置设计 关系表法、图论法、工作地布置、机器布置与二次分配问题。 服务设施布置与设计 办公室布置、零售店布置、医院布置、餐厅与厨房布置。 布置模型与算法 算法分类、CORELAP、CRAFT、布置算法小结。 布置设计软件与仿真基础 计算机辅助设施设计的发展、典型软件介绍、系统仿真概述,3,4.1 系统布置设计（SLP),设施布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题。人们研究出了许多手工设计、数学分析和图解技术。 1960年代以来，又发展了计算机辅助设施设计

2、技术。在众多的布置方法中，物流处于重要地位，把寻求最佳物流作为解决布置问题的主要目标。 1961年理查德缪瑟提出的系统布置设计SLP，在世界范围内设施布置都有较大影响，应用十分普遍。 SLP是一种条理性很强，不仅适合各种规模或种类的工厂的新建、扩建或改建中对设施或设备的布置或调整，也适合制造业中对办公室、实验室、仓库等的布置设计，同时，也可用于医院、商店对服务业的布置设计。,4,SLP方法有5个基本要素，抓住这些就是解决布置问题的“钥匙”。5个基本要素是P、Q、R、S、T，即： P(Product)产品和物料，包括其变化和特性；（生产系统组成，设备类型，物料搬运方式） Q(Quantity)

3、每种物品的数量；（影响规模，设备数量，运输量，建筑大小） R(Route)生产路线（工艺过程顺序）；（影响各作业单位之间的关系，物料搬运路线，仓库及堆放地的位置） S(Supporting Service)辅助部门（包括服务部门）； T(Time)时间（时间安排）。 （根据时间可求出设备数量，需要的面积和人员） 上述P, Q两个基本要素是一切其他特征或条件的基础。只有在上述各要素充分调查研究并取得全面、准确的各项原始数据的基础上，通过绘制各种表格、数学和图形模型，有条理地细致分析和计算，才能最终求得工程布置的最佳方案。,4.1.1 SLP基本要素与程序模式,解决布置问题的钥匙,什,么,S,为,

4、辅助服务部门,用什么来支持生产,T,时间时间安排,产品何时生产？,P,产品材料,生产什么？,Q,数量产量,每项产品要制造多少？,R,生产路线工艺过程,怎样进行生产？,6,整个系统布置设计被划分为4个阶段： 确定位置 总体区划 详细布置 实施 四个阶段均按顺序进行，其中第一阶段和第四阶段不属于布置设计工作，第二和第三阶段是布置设计的主要工作。,8,系统布置设计SLP程序模式,P-Q产品产量分析,I区 为单一或少品种大批量产品，宜采用流水生产线的大生产方式和按产品原则布置 IV区 表示多品种小批量或单件生产，宜采用工艺原则布置 II和III区 的产品品种和批量均中等，宜采用成组技术布置,P-Q分析

5、决定采用何种设施布置形式 也是划分作业单位的基础,10,4.1.2 物流分析 Flow Analysis,当物料移动是工艺过程的主要部分时，物流分析就是工厂布置设计的核心工作，也是物料搬运分析的开始，它对应布置设计问题“钥匙”的第三个字母R（路线）。 零部件物流是该部件在工厂内移动时所走过的路线，物流分析不仅要考虑每个零部件在工厂内的路线，还要遵循两个最小和两个避免的原则： 两个最小原则： 经过距离最小和物流成本最小。 两个避免原则： 避免迂回和避免十字交叉。,11,物流分析有助于设计人员选择最有效的机器设备、设施、工作单元和部门的安排布局。在物流分析时要验证工艺路线是否正确、合理，检查是否可

6、以取消、合并、改变顺序、位置或人员和改进细节。因此正确合理的设施布置不仅能提高生产效率和工作效率，也是节约物流费用从而降低产品或服务成本的重大措施。 除了物料和设施外，分析操作人员工作时在设施内走动时的路线也是很重要的。人员流动分析用来安排工厂内所必不可少的服务设施，以方便职员的工作。,12,（1） 物流分析的内容与方法,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。,13,针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法： A 工艺过程图(Process Chart)。在大批量生产中，产品品种很少，用标准符号绘制的工艺过程图直观地反映出工厂生产的详细情况

7、，此时，进行物流分析只需在工艺过程图上注明各道工序之间的物流量，就可以清楚地表现出工厂生产过程中的物料搬运情况。 B 多产品工艺过程表(Multi-column Process Chart)。在多品种且批量较大的情况下，如产品品种为10种左右，将各产品的生产工艺流程汇总在一张表上，就形成了多种产品工艺过程表，在这张表上各产品工艺路线并列绘出，可以反映出各个产品的物流途径。,14,C 成组方法(Group Technology)。当产品品种达到数十种时，若生产类型为中小批量生产，进行物流分析时，就有必要采用成组方法，即按产品结构与工艺过程的相似性进行归类分组，然后对每一类产品采用工艺过程图进行物

8、流分析；或采用多产品工艺过程表表示各组产品的生产工艺过程，再做进一步的物流分析。 D 从至表(From-to Chart)。当产品品种很多，产量很小且零件、物料数量又很大时，可以用一个矩阵图表来表示各作业单位之间的物料移动方向和物流量。,工艺过程图(Operation Process Chart)工艺过程图就是把工艺路线卡和装配程序图汇总到一起而形成的一种流程图。绘制过程先在图的右上部从第一个装配作业的主要组件开始，在垂直线上按工艺路线卡的作业顺序用圆圈表示加工和装配，用正方形表示检验其它零部件，如果自制，分别用垂直线画出其作业顺序，如果外购，则分别用水平线进入装配作业。,工艺过程图,由此可知

9、，12之间的物流强度为9t,18,（2）从至表,从至表是矩阵式的，通常用来表示建筑物之间、部门之间或机器之间的物流量，它适用于多产品或多零件时的情况。 如果计入作业单位之间的距离，还可以表示作业单位之间的物料搬运总量，即物流强度。 从至表的画法是：在从至表上横行和竖列的标题栏内，按同样顺序列出全部作业单位，将每个产品或零件在两个作业单位之间的移动，分别用字母代表产品或零件，数字代表搬运总量，填入两个作业单位横行和竖列相交的方格内。 从表的左上角到右下角，画一条对角线，零件前进记在右上方，退回记在左下方。,19,例,设有三个产品A、B、C，制造它们涉及到的8个作业单位，分别是原料、锯床、车床、钻

10、床、铣床、检验、包装和成品，以18代替。三个产品的工艺线路和每天运量如下表所示,产品号,每天搬运托盘数,工艺路线,A,1256354678,8,B,1435678,3,C,12345678,5,20,To,1,2,3,4,5,6,7,8,1.原料,2.锯床,3.车床,4.钻床,5.铣床,6.检验,7.包装,8.成品,8,From,20,36,44,30,18,10,12,28,36,22,10,18,16,24,10,22,30,8,18,30,38,26,38,46,12,20,8,各作业单位距离见下表，试作出物流分析。 （注意因为两向距离一致，故左下角表数据省略。） 距离从至表,21,解：

11、先按工艺线路画出产品运量从至表,To,1,2,3,4,5,6,7,8,1.原料,2.锯床,3.车床,4.钻床,5.铣床,6.检验,7.包装,8.成品,A8,C5,A8,A8,A8,A8,A8,A8,A8,A8,B3,B3,B3,AB11,B3,AB11,B3,AB11,B3,AB11,AC13,From,C5,C5,C5,C5,ABC16,C5,ABC16,C5,ABC16,产品号,每天搬运托盘数,工艺路线,A,1256354678,8,B,1435678,3,C,12345678,5,12,22,有了距离从至表和产品运量从至表，以相应格子的运量乘以距离便得物流强度，见下表。,To,1,2,3

12、,4,5,6,7,8,1.原料,2.锯床,3.车床,4.钻床,5.铣床,6.检验,7.包装,8.成品,From,108,0,60,288,104,80,264,188,40,144,80,252,416,64,192,48,128,合计,212,348,344,232,128,合计,2016,0,480,272,592,560,192,128,8,AC13,104,物流强度从至表,23,（3） 物流相关图,算出物流强度表之后，先分级，再做物流相关图。 从表中按路线将物流强度从大到小列出，见下图，再将同一作业单位对的物流强度合并，如表中，34的80和43的48合并得3-4为128，54的64和4

13、5的40合并得5-4为104，并后，重排大小。,25,再按作业单位对的强度划分等级，物流强度等级划分采用著名的A、E、I、O、U等级，AEIO比例如下图，U级比例只给无物流的作业单位对,有物流的作业单位对一般不考虑。,27,物流相关图，其中U级关系没标出,28,SLP相关图技术,相关图是缪瑟首先使用的，它能直观地表示出各作业单位两两之间的关系密切程度，而这正是布置的依据。 因为企业内作业单位之间关系影响因素较多，所以除了进行物流分析之外，还要有非物流分析。,29,4.1.3 非物流分析,物流分析所得到的是定量的相互关系，但是各作业单位之间还存在着其他的关系。例如以下就是非物流因素为主的情况：

14、诸如电子和精密机械的工厂，宝石工厂，用管道运输的工厂，需要运输的物料很少，物流相对来说不重要。 辅助设施与生产部门之间常常没有物流关系，但必须考虑它们之间的密切关系，像维修间、工具室、更衣室、休息室与生产区都有一定的密切关系。 在纯服务性设施中，例如办公室、维修间内，常常没有真正的固定的物流，常用信息流或人流当作“物流”。 在某些情况下，工艺过程也不是布置设计的唯一依据。例如重大零部件的搬运要考虑运入运出的条件，不能按工艺过程布置；有的工序属于产生污染或有危害的作业，需要远离精密加工和装配区域，也不能考虑工艺顺序。,30,因此，在分析作业单位相互关系时，除了物流关系外，还要考虑非物流的相互关系

15、。 它们一般不能用定量的方法得到，而要用一些定性的方法。这时相关图每个菱形格子不但要表示两两之间的密切程度等级(Closeness Rating)，还要加上评级的理由。 定性给出密切程度等级时，包括A、E、I、O、U和X六种，其比例一般按下表确定。,31,作业单位相互关系等级,32,左图所示的作业单位非物流相关图是某叉车厂的例子，这里共有14个作业单位，两两关系共有n*(n-1)/2 =14*(14-1)/2=91个，则A级约有25个，图中为3个。确定作业单位密切程度等级的主要影响因素，也就是评级理由，在相关图中一般以代码表示，并在右下角列出表格。,33,图中所示的作业单位非物流相关图是某叉车

16、厂的例子，这里共有14个作业单位，两两关系共有n*(n-1)/2 =14*(14-1)/2=91个，则A级约有25个，图中为3个。确定作业单位密切程度等级的主要影响因素，也就是评级理由，在相关图中一般以代码表示，并在右下角列出表格。,34,这些理由一般不要超过810条。常见理由如： 工作流程 作业性质相似 使用相同设备、设施或同一场地 使用相同文件 使用一套人员 联系频繁程度 监督和管理 噪声、振动、烟尘、易燃、易爆等,35,非物流关系评级主要由上述理由确定。 A级一般只用于部门间有密切的工艺联系或使用相同的设备或场所，如钢材库和下料区、最后检查和包装、清理和油漆等。大量的人员流动也可定为A。 如果对A有些把握不准，就可定为E，如两个作业单位间人员流动量大但并不是每时如此，再如方便和安全要求、搬运物料要求和服务频繁和紧急等。 U是最多的，当两个作业单位间不需要相关或无干扰时采用。 X同A一样重要，但方向相反，是不需要密切靠近的。例如油漆间就不能和焊接间相邻。一般噪音、烟尘、发热、致冷和气味都是列X的理由。,