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1、第六章第六章 生产系统的合理布局生产系统的合理布局 厂址选择厂址选择 厂区布置厂区布置 车间布局车间布局设施选址:就是确定在何处建厂或建立服务设施,它关系到投资和建设的速度、产品和服务的成本、生产活动和经济效益。 全球化的一个重要特征是制造活动从集中式到分布式转变，人们面对的不再是一个单一的工厂选址的问题，而是为有不同的零部件厂、装配厂以及市场构成的制造网络选址的问题。一、选址的重要性(一) 投资(建厂）(二) 成本（提供产品和服务）(三) 职工(四) 改变困难，作用深远。二、选址的难度 1. 选址因素互相矛盾。 2. 不同因素的相对重要性很难确定和度量。 3. 不同决策部门利益不同，追求的目
2、标不同。 4. 判别标准会随时间变化。一、经济因素(一) 运输条件与费用交通便利能使物料和人员准时到达需要的地点，使生产活动能正常进行，还可以使原材料产地与市场紧密联系。因此，选择水陆交通都很方便的地方是最理想的。1.接近原料或材料产地(1) 原料笨重而价格低廉的企业。(2) 原料易变质的企业。(3) 原料笨重，产品由原料中的一小部分提炼而成。(4) 原料运输不便。2.接近消费市场(1) 产品运输不便。(2) 产品易变化和变质。(3) 大多数服务业。（二）劳动力可获性与费用大量需要专门技术员工的企业人工成本占制造成本的比例大，且员工技术水平和业务能力直接影响产品的质量和产量，劳动力可获性与费用
3、就成为选址的重要条件。（三）能源可获性与费用耗能大的企业应靠近燃料和动力的供应地。（四）厂址条件和费用 建厂地方的地势、利用情况和地质条件，都会影响到建设投资。二、其它因素(一)政治因素 政局是否稳定，法制是否健全，税赋是否公平等。二、其它因素(二)社会因素 生活习惯、文化教育水平、宗教信仰和生活水平。影响厂址的因素两个层次选选择择把把企企业业设设置置在在哪哪一一个个区区域域在在选选定定区区域域的的具具体体地地理理位位置置上上三、选址的一般步骤(一) 选择某一个地区(选位) 选择地区时要综合考虑经济因素、政治因素、社会因素和自然因素，最后确定某一个地区。(二) 选择适当的地点(定址) 通常考虑
4、的是产品的可变成本，如直接人工、物料搬运费和管理费等。 1. 确定厂址应考虑场区平面布置方案，并留有适当扩充余地。 2. 整理场地环境的费用。 3. 职工生活方便。具具体体厂厂址址选选择择因因素素地区条件产业集聚区域市场区域经济地理位置能源供应交通运输原料供应法规支持公众参与文化教育医疗卫生社会依托科研开发社会人文土地利用环境保护工程地质水文地质地形地貌土地状况电力供应自然气象供水排水污水处理垃圾处理蒸汽供应工业气体危废处理安全设施场外工程通信设施废渣处理厂址条件影响厂址选择的因素影响厂址选择的因素单一设施选址 独立的选择一个新的设施地点，其运营不受企业现有设施网络的影响。单一设施选址的方法：
5、负荷距离法基本原则：总负荷（货物、人或其他）移动的距离最小。例：某健康诊断中心，负责七个社区的服务，各社区中心位置和人口数如图，假设健康中心设在 F（7，2），总负荷距离数为多少？（直线距离）ABDFGCE( 2.5 , 4.5 ) 2 ( 5.5 , 4.5 ) 10 ( 8 , 5 ) 10 ( 2.5 , 2.5 ) 5 ( 5 , 2 ) 7 ( 7 , 2 ) 20 ( 9 ,2.5 ) 14 负荷距离法的两种解法：1.穷举法2.重心法1.穷举法 在可选范围内均匀选择若干个点，计算每个点的总负荷数，然后加以比较。2. 重心法重心的坐标计算公式：复合设施选址: 为多个设施或一个企业的若
6、干个下属工厂、仓库、销售点、服务中心选择各自的位置，目的是使设施的数量、规模、位置达到最佳。成本+供货速度注重成本最小化销售收入最大化供应商制造商仓储和配送中心客户零售业复合设施选址一、 两种不同的复合设施：1. 各个设施相互独立。2. 各个设施相互作用。选址问题的特点 要根据本企业的产品特点、用户和供应商的地点及本企业的其它特点，作出选址决策，没有一成不变的、普遍适用的方法。评分法 全面比较不同选址方案，是一个多目标或多准则的决策问题。 由于不同的目标对选址的重要程度不同，就要对不同的目标分配不同的权重。权重通过分配给不同目标以不同的最高分数来体现。【例】对某投资方案，现有四个可供选择建厂的
7、地址 A、B、C、D，有关资料见下表，请用加权评分法进行选址决策。扩 展总 计BA基础设施资源供给劳 动 力交 通政治文化环境保护地价税收提供服务产品销售DC权数条 件1010 5 510 5 520 525335315300305100 对于多目标决策问题，可采取以下办法进行决策。(1) 淘汰法。(2) 设置最低指标值。(3) 加权和法。作业相关图评价企业布局的主要标准： 总运输路线最短、运输总费用最小。作业相关图法厂区布置的常用方法 它是根据企业各个部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置。第二第二节 厂区布置厂区布置作业相关图法(REL图)Mood提出，又称“活动相关图”主要思想：通过各
8、设施间活动关系的密切程度确定相对位置关系密切程度(六等级)：A、E、I、O、U、X列出导致不同程度关系的原因一一确定待布局设施相互关系根据重要程度，按等级高的部门相邻的原则，安排出合理方案代号代号密切程度密切程度分数分数AAbsolutely Important6EExtra Important5IImportant4OOrdinary3UUnimportant2XIgnorable/negligible1代号代号关系密切原因关系密切原因1使用共同的原始记录使用共同的原始记录2共用人员共用人员3共用场地共用场地4人员接触频繁人员接触频繁5文件交换频繁文件交换频繁6工作流程连续工作流程连续7做类
9、似的工作做类似的工作8共用设备共用设备9其他其他某快餐店设施布局一个快餐店欲布置设施。该快餐店共分成6个部门，计划布置在一个23的区域内。已知这6个部门的作业关系密切程度(如图)。请根据图作出合理布置。活动相关图的使用(1)计算相关程度积分法如部门1(2A+1O+1U+1X)=2*6+3+2+1=18其它部门得分：部门2=23；部门3=19；部门4=13；部门5=21；部门6=22；将积分最高者(部门2)放在中心区域，再按积分的高低和相关程度顺序在它周围布置CANNOT result in a unique optimal layout plan, BUT a quasi-optimal pl
10、an set.对这个拟优方案集可应用后面的物料周转量法进一步评估。123465活动相关图的使用(2)直接相关分析法Step 1: 列出关系密切程度(只考虑A和X)A： 1 2 1 3 2 6 3 5 4 6 5 6X： 1 4 3 6 3 4Step 2: 确定主联系族。从A出现最多的部门(6)出发，将所有与此部门具有A关系的部门放一起Step3: 考虑其它“A”关系部门，尽量加在主联系族上。否则画出分离的子联系族。本例中，所有的部门都能加到主联系簇上去，如图2所示。62图图1 1 主联系族主联系族54625431 图图2 2 联系簇联系簇Step 4: 考虑X关系，画出“X”关系联系图，如图
11、3所示。Step 5: 根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法安置所有部门，如图4所示。126354图图3 X关系联系簇关系联系簇1634图图4 最后布局最后布局625431 图图2 联系簇联系簇第三节 车间布局 2007年年4月月18日日,辽宁铁岭市清河特殊钢有限公司,发生钢水包整体脱落事故共32人人2人人，造成死亡，2人人轻伤目目标：确定：确定车间各部分的合理位置各部分的合理位置车间一般由基本生产单位、辅助生产单位、仓库、车间办公室、更衣室、休息室、厕所和通道等部分组成。在车间布置之前必须先完成以下工作： *明确车间生产任务，确定车间生产大纲 *确定产品的工艺路线，编制工艺规程 *确定车间
12、生产组织形式 *确定生产设备、起重运输设备以及其他生产设施的种类、型号及数量。 分分类：机群式布置：机群式布置车间基本生产单位按工艺专业化组织： 通常设备按机群式布置，即将同种工艺类型的设备集中在一起，一类一类设备分区布置。CXZM车车磨床钻床铣床CCCXXXZZZZMMM检验合格品车床图6-4机群式车间布置图优点：点：生生产工工艺专业化、生化、生产较为灵活灵活 缺点：物流路线复杂，运输距离长，运输成本高，管理上不方便。 适用范围：产品品种非常多，生产批量较小生生产线布置布置车间生产部门按产品对象专业化组织： 设备应按产品生产线方式布置，即设备按产品生产工艺过程的工艺顺序进行排列，形成一条生产
13、线，每条生产线固定地生产某一种或几种产品。生产线的形状可采用直线形、U形或其他形状6-5优点：点：1、有利于、有利于组织工人工人进行多机床看管行多机床看管 2、当生、当生产线上几种上几种产品的工品的工艺顺序序 不不相同相同时，U形布置比直形布置比直线形布置能形布置能够缩短运短运输路路线，避免加工，避免加工对象在生象在生产线上相向运上相向运输和和往返运往返运输。缺点：要求各个员工具有多外岗位培训和操作技能；忽略了人的管理因素。成成组生生产单元布置元布置当被加工对象在生产工艺上具有相似性时，则可应用成组技术，成组单元生产可以适用于多品种中小批量生产的生产类型。LZZZZLLLXMMMMXXXZ6-
14、6成组生产单元车间布置示意图进料通道评价：通过零件分组，减少每个工作地加工的零件种类，扩大了零件生产批量，提高了专业化程度。这就使单件小批量生产企业，能够采用先进的工艺方法，高效率的自动机床和数控机床。机床可以成组布置，使用成组夹具，按成组零件编制工艺，各组零件都在各自的成组生产单元和成组流水线内加工。这样就有利于生产管理和提高经济效益，使复杂的单件小批生产，达到简单化、专业化、标准化。 生生产线布置的方法布置的方法1.从至表法2.十字形象限法3.十字形分析法从至(From-To)表试验法首先绘制工艺线路图例：某机械加工车间有8台设备及毛坯库、检验台，共10个运作单元。各运作单元将在110区域
15、布局。设有10个零件由此车间加工零件号零件号IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXX合计合计毛坯库毛坯库111111111110铣床铣床246325车床车床32233,5,822210钻床钻床43354337镗床镗床21磨床磨床7,953压床压床51内圆磨内圆磨床床41锯床锯床2243检验检验6546104633410绘制零件从至表 ToFrom合计合计2512101211524129111471112311111113合计合计4107131131040按此顺序布局不合理，需调整，原则：按此顺序布局不合理，需调整，原则：尽量使带数字的格靠近对角线尽量使带数字的格靠近对角线数字大的越靠近越好。
16、数字大的越靠近越好。 ToFrom合计合计2521101211524219141171231111111311合计合计4107103113140，主调列，行跟随，主调列，行跟随 ToFrom合计合计1211525211024219141171231111111311合计合计4107103113140，主调行，列跟随，主调行，列跟随前后零件移动总距离比较上三角上三角下三角下三角原原方方案案=135格数格数从至数从至数1 (2+1+4)=72(5+2+1)=163(1+1+1)=94(1+1+1+2)=2064=247(1+2)=2182=16格数格数从至数从至数1 (2+1)=321=23(1+
17、1)=651=561=6小计：小计：11322现现方方案案=108格数格数从至数从至数1 (5+4+4)=132(1+2)=63(2+1+1)=1241=451=572=148(1+1)=16格数格数从至数从至数1 (2+1+2)=52(2+1)=63(1+1+1)=951=561=671=7小计：小计：7038节约节约20%，收效明显，收效明显这里提到的From-To表只考虑了距离，也即考虑单位运输成本是一样。但实际中有可能不同设施间的运输工具不同，成本结构也不同。可用于扩展From-To表From-To方法是一种试验法只适用于平面设施较少的情况只能用于寻求布局上的改进，但难以得到最优对于设
18、施较多的情况，则须应用计算机辅助求解优化问题物料周转量法。G设备的十字形图【例】：某车间设备排列的初始方案及其承担加工的4种零件的加工路线如表1。根据表1编制初始从至表2，并填写表3.所示的运输距离表。 锯床锯床磨床磨床冲床冲床钻床钻床车床车床插床插床锯床锯床0.150.150.160.150.16磨床磨床0.180.160.150.150.15冲床冲床0.150.150.150.150.16钻床钻床0.180.150.150.150.16车床车床0.150.170.160.200.15插床插床0.150.150.160.150.15单 位 距 离 运 输 成 本锯床锯床磨床磨床冲床冲床钻床钻
19、床车床车床插床插床锯床锯床32.662.79.86.328.8磨床磨床38.98.328.59.21.5冲床冲床60.017.114.32.43.2钻床钻床2.963.39.36.210.9车床车床18.912.116.063.07.5插床插床6.314.313.317.158.5单 位 距 离 月 运 输 成 本锯床锯床磨床磨床冲床冲床钻床钻床车床车床插床插床锯床锯床71.5122.712.725.235.1磨床磨床25.491.721.315.8冲床冲床23.618.416.5钻床钻床69.228.0车床车床66.0插床插床单 位 距 离 月 总 运 输 成 本1.锯床 - 冲床2.磨床
20、钻床3.锯床 磨床4.钻床 车床5.车床 插床冲床锯床钻床磨床车床3插床51241. 锯床 - 冲床 2. 磨床 钻床3. 锯床 磨床4. 钻床 车床5. 车床 插床（二）十字形象限（二）十字形象限法法方案方案 零件顺向运输距离零件顺向运输距离 （对角线上部的运输距离）（对角线上部的运输距离） 零件逆向运输距离零件逆向运输距离（对角线下部的运输距离）（对角线下部的运输距离）初初始始方方案案11=111=131=331=32 2（2+1+2+1+22+1+2+1+2）=16=1641=441=431=331=351=551=54(1+1)=84(1+1)=862=1262=12小计小计 40小计
21、小计 12零件运输的总距离零件运输的总距离40+12=52改改进进后后方方案案11（2+2+1+2+12+2+1+2+1）=8=811=111=12(1+1)=42(1+1)=421=221=241=441=431=331=352=1052=1041=441=4小计小计 26小计小计 10零件运输的总距离零件运输的总距离26+10=36改进后方案比初始方案减少运输距离改进后方案比初始方案减少运输距离52-36=16建立十字形四象限图在此，以书本90页为例。取两台准备互换位置的相邻设备，取出G和H的行和列中的数据，建立十字形四象限图。（三）十字形分析法（三）十字形分析法如果将生产线的设备排列顺序
22、由“从至表”6-7的A-C-E-F-H-G-D-B改为A-C-E-G-F-H-D-B，即把G设备调整到E和F之间，本法的计算步骤如下：取原方案的“从至表”，针对拟调整位置的设备G在表上做一个十字形，如图6-12，G由生产线的第六号位置(按生产线顺流方向计)调到第四号位置，把原“从至表”分为四个区域，即G所在的行与列，形成一个十字形；G所在位置（调动前）后面的设备，在本例中是D与B，形成D.B方块；G调动后所在位置前面的设备，在本例中式区，形成方块；G调动前后它所跨越的设备区，在本例中指F和H的行与列，形成另一宽带十字形。G设备调整后的从至表图（1）G十字形区。由于将G的位置调整到E与F之间，G
23、与生产线上其他设备之间的距离都发生改变。因此G十字形框中的数据所反映的运输量均需要重新计算。G至和至G之间的距离均缩短了2个单位；G至F和F至G之间的距离均缩短了1各单位；G至H和H至G之间的距离均增加了1个单位；G至D.B和D.B至G之间的距离均增加了2各单位。因此可计算如下：AG为2，CG为1，EG为0 （2+1+0）（-2）=-6，GA为0，GC为0，GE为1 （0+1+0）（-2）=-2，FG为0，GF为0 （0+0）（-1）=0,GH为0, HG为0 （0+0）（-1）=0, GB为 1, GD为 1 （1+1）2=4, DG为0, BG为 0 （0+0）2=0,合计可减少运输量4-
24、6-2=4个单位。（2）方块和D.B方块区。对照G改变位置后的“从至表”，见6-13,可以见到方块内部的运输距离没有改变；D.B方块内部的运输距离没有改变。方块和D.B方块之间的运输距离也没有改变。所以方块和D.B方块之间的运输距量，不必重新计算。 (3) F.H十字形区。和F.H之间的距离增加了1个单位；D.B到F.H之间的距离减少了1各单位。因此其间的运输量需要重新计算如下：AF为0；AH为0；CF为0；CH为0；EF为1；EH为1（0+0+0+0+1+1）1=2F到、H到A.C. .E之间的运输量均为0。F到D.B、H到D.B的运输量均为0FD为0；FB为0；HD为0；HB为0（0+0+
25、0+0）(-1)=0D.B到F、H的运输量 DF为1；DH为1；BF为0；BH为0（1+1+0+0）(-1)=-2所以F.H十字形区域其他运输量的增减，总的合计：2+（-2）=0。因此G的位置调换到E与F之间后，总的运输量将减少4+0+0=4个单位。根据图6-10b.G设备调整后的从至表进行运输量计算，得到总运输量为32。与调整前A CEFHGDB设备排列方案的运输量36相比，正好减少了4个单位。由此验证了十字形分析法的计算是正确的。通过十字形分析法的计算，说明把G的位置调整到E和F之间的方案是可取的。同时也说明已经改进的A CEFHGDB的设备排列方案，尚可进一步改进。通过一次次调整试探，一步步改进，可以得到一个较优的方案，如本例中的A CEFHGDB方案。但该方案是否是最优方案，若不做全排列，是无法证明的。而要做全排列，如本例有8台设备，将有8！=40320个方案，因此靠手工来计算求解是困难的。采用从“至表法”，再应用十字四象限法或十字分析法是生产线设备布局优化的有效方法。从至表法： 利用从至表列出机器或设施之间的相对位置，找出整个生产单元总运量最小的布置方案。基本步骤：第三第三节 车间布局布局
