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1、生产运营管理生产运营管理24朱桂平朱桂平6第四章 生产/服务设施选址与布置优化 4.1 选址决策 4.2 设备/设施布置决策 4.3 库房布置 4.4 选址与布置决策的定量分析 4.5 装配线平衡 4.6 非制造业的设施布置4.1 选址决策 选址的问题是在系统的基础上加以优化的。现代的企业运营，不仅要关注本企业的业务流程，而且要考虑整个供应链系统，选址的含义早已扩展到整个供应链上的合作伙伴那里。 供应商制造商仓储和配送中心客户：物流：需求信息流图图4-1:供应链结构示意图供应链结构示意图 n 一个企业的竞争力将直接受到其地理位置和环境的影响。n 对于制造业企业，地理布局决定着某些直接成本的高低
2、。n 对于服务业企业，选址问题直接影响着供需关系（如客流量）。n 选址的问题还影响着员工的情绪、相互之间的关系以及公共关系等。选址决策的基本概念n设施选址（Facility Location），就是为实现企业战略目标、综合平衡各种因素，确定在何处建厂或建立服务设施的过程。n设施选址不仅关系到设施建设的投资和建设的速度，而且在很大程度上决定了所提供的产品和服务的成本，从而影响到企业的生产管理活动和经济效益。选址决策与物流系统n 一个企业的选址决策，与供应商、消费者及其他相关因素有密切关系。n 理想情况下，一个企业作出的选址决策应使企业的利润最大化，至少应使物流处于控制之中。n 从物流系统出发，就
3、是要综合考虑所有的因素，使得物流链上的每一个节点都能达到最优。影响选址的因素n 经济因素 运输条件与费用运输工具：航空、铁路、水路、管道运输、陆路企业选址要考虑是接近原材料产地还是 消费市场 劳动力可获性与费用 能源可获性与费用厂址条件和费用 n 其他因素 政治因素 政治局面、法制的健全、税负 的公平 社会因素 居民的生活习惯、文化教育水平、宗教信仰和生活水平 自然因素 气候条件和水资源状况选址的一般步骤n选择某一个地区n在同一地区选择若干适当的地点n比较不同地点，作出决定4.2 设备/设施布置决策生产和服务设备/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
4、积、车间内部生产设备的布置。生产和服务设施布置要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。 影响企业生产单位构成的因素n产品的结构与工艺特点n企业的专业化与协作化水平n企业的生产规模生产单位的专业化原则和形式 生产单位专业化形式，影响企业内部的生产分工和协作关系，决定着物料流向、物流路线和运输量，他是企业与车间平面布置中必须考虑的重要问题。n工艺专业化原则（process focused）n对象专业化原则（product focused） n纯粹按工艺专业化形式或对象专业化形式布置的较少，常常是同时采用两种专业化形式进行车间或企业的布置影响生产和服务设施布置决策的
5、因素n厂房的布置满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输，缩短生产周期，节省生产费用n生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置n充分利用现有运输条件n按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区n在考虑防火和卫生条件下，总平面布置应力求占地面积最小n工厂布置应考虑有扩建的余地几种典型的布置形式n 物料流程形式 流程形式可以分为水平的和垂直的所有的设备、设施都在同一个车间里时，按水平方式考虑生产运营是在同一个楼层周转时，按垂直方式考虑n 布置类型 固定式布置（Fixed Position Layout） 加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。零部件工位器具图图4-
6、6:固定位置布置示意图固定位置布置示意图 按产品布置（Product Layout） 按对象专业化原则布置有关机器和设备，常见的如流水生产线或产品装配线。加工设备加工设备流水线图图4-7:按产品（对象）布置的示意图按产品（对象）布置的示意图 按工艺过程布置（Process Layout） 又称工艺专业化布置。即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。LLLDDDDGG接收和转运接收和转运LDG 车床组镗床组磨床组磨床钻床车床图图4-8:按工艺过程布置示意图按工艺过程布置示意图 按成组制造单元布置（Layouts Based on Group Technology）LDDG
7、GLPGLL原材料成品库单元1单元2单元3GDL车床钻床磨床图图4-9:成组生产单元布置示意图成组生产单元布置示意图 按C形制造单元布置机器2机器1机器3机器4机器5机器6入口出口图图4-10:C形制造单元布置示意图形制造单元布置示意图U形制造单元及生产线布置（U-line Cell）76543217654321入口出口入口出口机器工人的行走路线图图4-11:U形制造单元及生产线布置形制造单元及生产线布置4.3 库房布置 例子 假设有一个家电用品仓库，共有M个货区，分别存储7种家电。仓库有一个出入口，进出仓库的货物都要经过该口（如图412所示）。假设该仓库每种物品每周的存取次数如表41所示，应
8、该如何布置不同物品的货区，使总搬运量最小？存储物品搬运次数（每周）所需货区1.电烤箱28012.空调16023.微波炉36014.音响37535.电视80046.收音机15017.其他1002货区通道表表4-1:家电用品仓库的存储信息家电用品仓库的存储信息图图4-12:仓库平面示意图仓库平面示意图72465537244551通道货区图图4-13:布置好的仓库平面示意图布置好的仓库平面示意图4.4 选址与布置决策的定量分析量本利分析法 量本利分析法可以用来评价不同的选址方案。任何选址方案都有一定的固定成本和变动成本，图4-15表示两种不同的选址方案的成本和收入随产量变化的情况。收入TC2（厂址2
9、总成本） TC1（厂址1总成本） FC1（厂址1固定成本） FC2（厂址2固定成本） 成本销售量P1P2V0 V1V20图图4-15 两个选址方案比较两个选址方案比较评分法 表4-2为评分法的举例。有3个候选厂址：A、B和C，它们的经济因素相当。现按7个难以量化的因素对它们进行进一步比较。这7个因素对选址的重要性不同，这种不同从表4-2中第2列“最高分数”可以看出。通过专家估计每个方案的分数，得出第3、4、5列中的数字。比较这些数字可以看出，厂址C的每项分数都没有超过厂址B的分数，厂址B与厂址A都有优于对方的因素。因此，可以不考虑厂址C。厂址B的总分数为900，厂址A的总分数为840，可以优先
10、选择厂址B。 选址因素最高分数候选 厂址ABC未来燃料可获性水源供应的充足程度劳动力供应情况生活条件运输的灵活性及前景环境污染法规税收稳定性共 计30010025015020050501100200802201201603030840250902001201604040900220802001001403030800表4-2 评分法举例评分法也可以采用其他形式，如表4-3所示的加权法。用加权法，每一个选址因素最多为100点，其重要程度由权重表示。这样专家评分时会感觉方便些。选 址 因 素权 重 备选 厂 址ABC交通条件土地状况停车场地可获性公众态度扩展潜力0.250.100.200.250.
11、2070807090901007060808080100609080表表4-3 加权法加权法 作业相关图n 作业相关图法由穆德提出，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。n 首先将密切程度划分为A、E、I、O、U、X六个等级，然后列出导致不同程度关系的原因。使用这两种资料，将待布置的部门一一确定出相互关系，根据相互关系重要程度，按重要等级高的部门相邻布置的原则，安排出最合理的布置方案。作业相关图代号密切程度A绝对重要E特别重要I重要O一般U不重要X不予考虑代号关系密切原因1使用共同的原始记录2共用人员3共用场地4人员接触频繁5文件交换频繁6工作流程连续7做类似的工作8共用设
12、备9其他表表44：关系密切程度分类表：关系密切程度分类表表表45：关系密切原因：关系密切原因例 41 一个快餐店欲布置其生产与服务设施。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个部门间的主业关系密切程度，如图416所示，请根据416作出合理布置。部门6部门5部门4部门3部门2部门1AAAAAAXOXEOUXIU这里的符号表示两者的关系绝对重要图图416：作业相关图示例：作业相关图示例解：第一步，列出关系密切程度分类表（只考虑A和X） A X 1-2 1-4 1-3 3-6 2-6 3-4 3-5 4-6 5-6第二步，根据列表编制主联系簇，如图417所示。原则是，从关系“A
13、”出现最多的部门开始，如本例的部门6出现3次，首先确定部门6，然后将与部门6的关系密切程度为A的一一联系在一起。2456546231图图417：联系簇：联系簇图图418：联系簇：联系簇第三步，考虑其他“A”关系部门，如能加在主联系簇上就尽量加上去，否则画出了分离的子联系簇。本例中，所有的部门都能加到主联系簇上去，如图418所示。第四步，画出“X”关系联系图。如图419所示。第五步，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420所示）3416126354图图419：X关系联系簇关系联系簇图图420：最后结果：最后结果从至表法n 从至表是一种常用的生产和服务设施布置方法。n 其基本
14、步骤如下： 选择典型零件，制定典型零件的工艺路线，确定所用机床设备 制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离 确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本 用实验法确定最满意的布置方案。新设备的布置问题n这里考虑一种常见的设施布置问题。为适应生产或服务要求，人们常常对原有的部门进行改造，例如在已有的设备设施中，再安置一台新装备。该问题的目标是使从新设备到老设备的加权直线移动距离的总和最小。为方便起见，假设物料或人员在两台设备或两个部门之间移动时，只能按交叉垂直的路线运动，即两个点之间不能走对角线。设原有设备在坐标内的点为（a1，b1），（a2，b2），（an， bn ），则目标是求出x
15、，y使得：最小。线性规划方法优化的目标是使总的物料搬运成本最低。这是一个四重分配问题，一般来说，该问题用人工求解是极为困难的。不过，现在市场上有许多软件公司开发出来的优化软件包，例如LINGO，就可以非常方便地解决这些问题。计算机辅助选址决策与设施布置 随着计算机在企业管理中的应用，越来越多的管理人员处理生产与服务设施布置时，通过计算机解决一些比较复杂的问题。下面介绍一个常见的计算机辅助布置的软件：CRAFT（Computerized Relative Allocation of Facilities Technique）。CRAFT是美国人开发出来的一种常用的计算机辅助生产和服务设施布置的工
16、具，它的基本内容如下：（1）合理布置实现的目标是运输总成本最小。（2）允许对生产中的材料和部件使用不同的物料搬运方式和工具，其成本同搬运距离成比例。（3）已知各块状中心的面积及其初试布置方案，并在布置图上标明各个块状中心的坐标。（4）若某些块状中心要求特殊位置，则可以作为约束条件，预先说明。（5）使用计算方法进行运算，使整个系统综合搬运费用最小。 4.5 装配线平衡n 装配线时间平衡的概念所谓装配线平衡，又称工序同期化，是对于某装配流水线，在给定流水线的节拍后，求出装配线所需工序的工作地数量和用工人数最少的方案。装配线问题还可以表述为：对于特定的产品，给定工作地数量，求出使流水线节拍最小的配置
17、方案。装配线节拍的计算n所谓装配线节拍，是指装配线上连续出产两件相同制品的时间间隔。它的计算公式是：装配线时间平衡方法n 确定装配流水线节拍n计算装配线上需要的最少工作地数n组织工作地n计算工作地时间损失系数、平滑系数4.6 非制造业的设施布置 n 办公室与生产制造系统相比，有许多根本不同的特点：生产制造系统加工处理的对象是有形物品，而办公室则是信息以及组织内外的来访者。办公室的工作效率往往取决于人的工作速度，而生产制造系统与设备速度有相当大的关系。办公室布置中，同一类工作任务可选用的办公室布置有多种。组织结构、各个部门的配置方式、部门之间的相互关系和相对位置的要求对办公室布置有更重要的影响。图图4-32 办公室布置示意图办公室布置示意图
