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1、GMSSGH1,主编,1.1 设施规划的概念和意义 1.2 设施规划的原始信息和数据准备 1.3 设施布置类型和工业设施布置的传统方法 1.4 “设施规划与物流”课程的发展过程,第1章 导 论,1.1 设施规划的概念和意义,1.1.1 设施规划的含义及目标 1.1.2 设施规划的意义和作用 1.1.3 设施规划的工作范围和工作组织,2002年美国生产与库存控制学会(APICS)将设施定义为：“设施是物理工厂、配送中心、服务中心和其他的设备”。2001年美国出版的Maynard工业工程手册笫5版对设施的定义非常简洁，即：“设施是运作(作业)能力的物理表达”。但接着又进一步解释为“设施布置是一个设
2、施内处理和支持方面的规划、设计和物理排列。其目的在于生成支持公司与运作战略的设计。一个好的布置能优化资源的利用，同时满足其他的评价标准，如质量控制和许多其他的因素。,1.1.1 设施规划的含义及目标,1.1.1 设施规划的含义及目标,包括企业内部的物流系统设计在内的设施规划(设计)应该达到以下目标： 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.为雇员提供方便、安全、舒适的环境 5.保证生产开工日期 6.其余目标,50年来的实践证明，在我国被广泛称为工程设计中的相当一部分是设施规划设计，其水平的高低和规划设计质量的优劣，在建设项目中对资源是否合理利用，设
3、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。由此足见设施规划设计的重要性。,1.1.2 设施规划的意义和作用,图1-1 设施规划设计中 工业工程师的工作范围,1.1.3 设施规划的工作范围和工作组织,1.1.3 设施规划的工作范围和工作组织,1.工程咨询公司 2.工程公司 3.设计事务所,1.工程咨询公司,公司能为工程全过程提供工程咨询服务的顾问性机构，既能为业主在项目建设前从事调查研究、分析论证、提出各种可行方案供业主选择，又能为以后的
4、工程设计、项目管理、施工监理、直到竣工验收，甚至为交工后的职工培训、管理咨询等提供广泛的服务。,2.工程公司,工程公司是拥有资金、各种人力资源、施工设备和富有工程建设经验的公司，可以为业主按“交钥匙”的方式进行总承包。,3.设计事务所,设计事务所是由注册建筑师和工程师所组成，从事工程设计和工程监理的专业性机构，其中较多的是建筑师事务所。,1.2 设施规划的原始信息和数据准备,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,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,1.产
5、品的销售价格,产品价格并非由销售部门单独决定，要由销售、生产和财务部门共同来决策，同时工业工程部门应该协同研究成本数据。,2.市场对产品的容量(生产纲领),对新产品来说，先由销售部门从试制车间取出一些样品，交给少数最重要的客户征询意见。如果客户喜欢这些新产品，他们会告诉销售部门他们愿意多买这些新产品。,3.季节性,季节性是十分重要的问题，冬天需要各种取暖器和雪橇，夏天需要游泳衣，玩具则是国外商店在圣诞节必备的商品。,4.配件或备件的市场供应情况,在产品的生命周期内，总要向客户供应各种易磨损的备件。这样企业不仅需要额外的库存，还需要储存和销售的服务面积，这在工厂布置时一定要考虑在内。,1.2.2
6、 产品设计和工艺过程的数据,1.2.2.1 产品设计 1.2.2.2 生产纲领与工艺过程,1.2.2.1 产品设计,图1-2 电磁阀的装配图 1组合骨架 2线圈 3衔铁 4弹簧 5壳体 6钢球 7活门座,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。选定代表产品主要考虑三个因素：代表产品与被代表产品应是同类产品，基本结构应尽可能相似。选定的代表产品应是该工业设施建成后数量较多的产品。同类产品中如果年产量相差不多时，应选中等尺寸者为代表产品。,1.2.2.2 生产纲领与工艺过程,选定代表产品后需将被代表产品的数量折合为代表产品的当量数，以便于作设计的依据,(1-1
7、),1.2.2.2 生产纲领与工艺过程,1.2.2.2 生产纲领与工艺过程,表1-2 成批性折合系数,表1-3 组合骨架零件加工工艺过程卡,1.2.2.2 生产纲领与工艺过程,图1-3 组合骨架工艺流程图,1.2.2.2 生产纲领与工艺过程,图1-4 电磁阀装配过程卡,1.2.2.2 生产纲领与工艺过程,1.2.3 管理层的策略,1.2.3.1 可行性研究 1.2.3.2 库存管理策略 1.2.3.3 投资策略 1.2.3.4 “自制或采购”的决策 1.2.3.5 开工日期 1.2.3.6 公司的组织和规模以及未来的发展,1.2.3.1 可行性研究,具体来说可行性研究报告应有以下10方面内容：
8、背景、意义、依据及投资必要性。市场销售预测及生产规模。资源、原材料及公用设施支持的可能性。建厂条件及厂址方案。生产流程及实现方案。环境保护及污物处理。企业组织、人员需求及培训。实施进度。投资、资金筹措及回收期。社会效益和经济效果的评价。,1.2.3.2 库存管理策略,公司库存方针可能很简单，如提供1个月的原材料、在制品和成品供应所需的空间等。但是如采用准时制管理(JIT)，就要减少库存即减少仓库空间，这将影响到布置设计。,1.2.3.3 投资策略,公司投资方针主要体现在投资回收期上。投资是成本，回收是收益，通常制造业的工厂其回收期为35年，而服务业的项目回收期较短，一般为13年。当然，不同的行
9、业有很大的差别。,1.2.3.4 “自制或采购”的决策,图1-5 自制 采购决策图,开工日期要根据市场和竞争的形势来决定，也是最高管理层的重要决策。,1.2.3.5 开工日期,1.2.3.6 公司的组织和规模以及未来的发展,公司的组织和规模决定了职工的人数，这对设施设计人员至关重要，职工人数决定了公共设施如食堂、小卖部、办公室、厕所及医务室等处面积的大小，各处的功能还决定了各部门之间的合理布置。,1.3 设施布置类型和工业设施布置的传统方法,1.3.1 工业设施的传统布置类型 1.3.2 工业设施布置的传统设计方法 1.3.3 生产和管理模式对设施布置的影响 1.3.4 工业建筑多元化和现代工
10、业建筑,1.3.1 工业设施的传统布置类型,1.3.1.1 工厂总平面图 1.3.1.2 车间或工场的机器设备布置,1.3.1.1 工厂总平面图,图1-6 烧碱化工厂总平面布置简图,1.3.1.2 车间或工场的机器设备布置,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.按工艺布置,图1-7 按工艺布置(机群式)示意图,2.按产品布置,图1-8 按产品布置的示意图,3.按固定工位布置,图1-9 按固定工位布置的示意图,4.按成组生产原则布置,图1-10 按成组生产(GT)布置的制造单元与机群式布置的对比 a)按机群式布置 b)GT式布置,5.U形布
11、置,图1-11 U形布置示意图,1.3.2 工业设施布置的传统设计方法,1.寻找同类或相似工厂作为样板 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,1.寻找同类或相似工厂作为样板,经过100多年的工业化，当前世界上已有种类繁多、行业齐全的各种工厂，即使是科技进步导致技术创新的崭新工业和工厂出现，也能从原有的工业中得到借鉴。,2.根据目标设计数个方案,虽然能找到一个类似工厂，但由于内部和外部因素的不同，新设计的工厂和原有的工厂不可能完全雷同。因为生产纲领、工艺流程、工厂组成和各部分功能的不同，以及
12、城市规划、环境、自然条件和交通运输的不同，从而可以设计出数个不同的布置方案，作为分析、研究和对比之用。,3.利用经验数据或指标决定各部门面积,要设计出有实用价值的总平面布置和车间设备布置，在方案中必须要有确定的面积，而这些面积可以根据现有工厂的统计数据获得。,表1-4 机械工厂总平面图常用技术经济指标,3.利用经验数据或指标决定各部门面积,有了各种带有具体面积的布置方案，下一步工作就是对各种方案作评比，从中选出符合目标的最优方案,4.通过方案评比决定优选方案,在优选的方案经过领导层批准后，就可以绘制正式的总平面布置图和详细的车间内各部门及各种机械设备布置图。这些图就可为后续的建筑设计作依据。,
13、5.绘制标准的总平面布置图和详细的车间布置设计图,1.3.3 生产和管理模式对设施布置的影响,1.3.3.1 历史的回顾从大量生产开始 1.3.3.2 精益生产(Lean Production)和准时制(JIT) 1.3.3.3 单元制造(Cellular Manufacturing简写CM) 1.3.3.4 快速响应制造(Quick-Response Manufacturing简写QRM) 1.3.3.5 制造业中当代生产和管理的新模式,1.3.3.1 历史的回顾从大量生产开始,百余年来制造业的生产和管理模式，由于世界经济的发展以及科学技术的神速进步而发生了很大的变化，从而也对设施布置产生比
14、较大的影响。,1.3.3.2 精益生产(Lean Production)和准时制(JIT),二次大战后尽管有苏美冷战和地区局部小战，但长期的和平环境促使世界范围内经济有了长足的发展。20世纪60年代以后世界市场由“卖方市场”步入“买方市场”，各类产品由“供不应求”转变为“供过于求”。,1.3.3.3 单元制造(Cellular Manufacturing简写CM),单元制造也称基于单元的系统(Cell-based System)，其主要的支持者来自从事成组技术(GT)的人群，GT就成为产品和生产设施的组织原理。,1.3.3.4 快速响应制造(Quick-Response Manufacturi
15、ng简写QRM),1.QRM和单元制造 2.QRM和JIT单元的对比 3.实施QRM单元的主要步骤,1.QRM和单元制造,和精益生产一样，QRM依靠单元制造去实现生产合理化。然而在QRM方法中在形成单元和操作时有一些独特的特点。QRM的目标是针对多品种小批量生产。已不符合常规JIT系统中稳定需求这一假设，所以也不能用JIT中所用的看板方法。另一方面，QRM强调理解系统的动态特性，并应用专门的物料控制和补给方法。,2.QRM和JIT单元的对比,需要说明QRM和JIT单元之间的一些差别。已实施JIT的许多生产经理认为，当处于生产一组熟悉的产品以及需求可以合理地预测时，单元是最好的。但这并非是一个单
16、元取得成功的先决条件。,3.实施QRM单元的主要步骤,从市场的机会或威胁开始；寻找一个产品组(族)，这组产品能有一个良好的开端和成功的预期；用逐步的扩大数量的方法去寻找替补的产品组(族)；挑选包含已有产品自身在内的产品组(族)，并将对单元外操作的依赖程度降到最低；创建实体的单元；实施制造系统动态特性的培训(用QRM技术和分析工具决定机器设备和劳力的总量和规模)；通过自愿报名组建单元团队。,1.3.3.5 制造业中当代生产和管理的新模式,当代对制造业的管理思想要求制造企业从枣核型变成哑铃型，枣核型指两头小中间大，意味为研究开发和销售这两个部门都小、力量薄弱，强大的是生产制造部门，这正是传统大量生产模式的特点。哑铃型指企业的主要力量放在研发和产品销售上，即两头大、中间小,1.3.4 工业建筑多元化和现代工业建筑,1.三角形柱网网格形成工业厂房 2.圆形厂房 3.多层和高层厂房 4.大型密闭厂房,1.三角形柱网网格形成工业厂房,图1-12 三角形厂房的平面示意图,1.三角形柱网网格形成工业厂房,图1-13 以三角形柱网为基
