第六章 设施布置技术及应用.ppt

1 第6章设施布置技术及应用FacilityLayoutTechniquesandItsApplication 2 引导案例 东风汽车公司前身是1970年代开始建设的第二汽车制造厂 它位于湖北省西北山地十堰市 二汽的22个专业厂分布于十堰市各山坳内 布局十分分散 东西距离近30公里 没有考虑汽车制造这种大物流量生产所必需遵循的 移动距离最小原则 在生产系统规划与设计中没有进行正确的物流分析 在厂际间建设了70多公里的铁路专用线及与之配套的仓库等设施 最后 不得不用汽车运输取代了原定的厂际间的铁路运输 由于零件工艺线路长 专业厂相互之间复杂的协作关系 加上厂房车间地域上的分散 东风公司的生产组织极其复杂 物流始终是压在企业肩上的一个重担 十堰基地也给东风汽车公司的后续发展带来障碍 公司不得不另址规划其载重车和轿车的生产厂址 不过 通过总结教训和学习 从襄樊到武汉 公司工厂布置与设计已经发生了质的飞跃 本章主要内容 系统布置设计SLPSLP基本要素与程序模式 SLP相关图技术 平面布置方案的确定 其他布置方法关系表法 图论法 详细布置工作地布置 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 布置设计软件计算机辅助设施设计的发展 典型软件介绍 4 6 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 物流分析和作业单位关系密切程序分析相结合 寻求合理布置的技术 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 SLP SystemLayoutPlanning U S A著名规划专家Richard Muther提出的 以作业单位物流 非物流因素分析为主线 采用一套表达力极强的图例符号和简明表格 通过结构化 条理化的程序设计模式进行设施规划的方法 系统布置设计的四阶段 1 确定位置 确定所在布置的相应位置 总体位置 2 总体区划 在布置区域内确定一个总体布局 是最重要的阶段 3 详细布置 确定各个作业单位或各个设施的具体位置 4 施工安装 编制计划 进行施工安装 布置设计四阶段 8 系统布置设计SLP程序模式 SLP的基本思想考虑 物流强度作业活动关系达到优化物流路线 节省物流时间和费用的目的核心内容关系量化系统分析 系统化布置设计的影响因素 影响布置设计的因素众多 其基本要素可以归纳为5项 P Product 产品 或材料或服务 Q Quantity 数量 产量 R Route 生产路线 工艺过程 S SupportingService 辅助服务部门 T Time 时间 或时间安排 五个要素分别回答以下问题 P 生产什么 Q 生产多少 R 怎么生产 S 用什么支持生产 T 何时生产 上述P Q两个基本要素是一切其他特征或条件的基础 解决布置问题的钥匙 什 么 S 为 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 SLP详解目录 1输入数据 准备原始材料 2物流分析3作业单位相互关系分析4建立作业单位综合相互关系表5作业单位位置相互关系分析6面积的确定7布置修正8布置方案的评价与选择 P 来自于生产纲领和产品设计 影响生产系统的结构和作业单位相互关系 设备选择 物料搬运方式等 Q 来自于生产计划 影响生产系统的规模 设备数量 物流量 建筑物大小等 R 来自于生产工艺 可以用设备表 工艺路线卡 工艺过程图等表示 影响作业单位相互关系 物流路线 物流结点等 S 指保证生产正常运行的辅助服务性活动 设施以及服务的人员 影响生产支持能力 T 什么时候 用多长时间生产出产品 用于平衡各工序的生产 步骤1 输入数据 准备原始材料 产品 产量 P Q 分析 产品产量分析是为了确定设施基本布置形式而采用的综合分析方法 同时也是物料重要等级分类的方法 下图是一种典型的 80 20原则 下的PQ分析结果 由该图可知 A D四种产品占总产量的80 可考虑用产品原则布置 其余品种可考虑按工艺原则布置 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 步骤2 物流分析FlowAnalysis 物流相关图 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 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 同时还有助于改进生产过程 在物流分析时要验证工艺路线是否正确 合理 检查是否可以取消 合并 改变顺序 位置或人员和改进细节 ECRS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 分析职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 18 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 19 针对不同生产类型 应采用不同的物流分析方法 1 工艺流程图 ProcessChart 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 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 2 多产品工艺过程表 Multi columnProcessChart 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 20 3 成组方法 GroupTechnology 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 4 从至表 From toChart 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 21 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 22 从至表举例 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 钻床 铣床 检验 包装和成品 以1 8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 1 2 5 6 3 5 4 6 7 8 8 B 1 4 3 5 6 7 8 3 C 1 2 3 4 5 6 7 8 5 23 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 24 解 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 1 2 5 6 3 5 4 6 7 8 8 B 1 4 3 5 6 7 8 3 C 1 2 3 4 5 6 7 8 5 1 2 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 物流强度从至表 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 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 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 3 4的80和4 3的48合并得3 4为128 5 4的64和4 5的40合并得5 4为104 并后 重排大小 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级比例只对无物流的作业单位对 有物流的作业单位对一般不考虑 物流相关图 其中U级关系没标出 29 步骤3 作业单位相互关系分析 非物流相关图 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 30 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 诸如电子和精密机械的工厂 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 休息室与生产区都的一定的密切关系 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 31 非物流的相互关系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 ClosenessRating 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 其比例掌握如下 32 某叉车厂作业单位非物流相关图共有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2 5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 这些理由一般不要超过8 10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 34 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 35 因为这种评级是定性的 必须遵循以下的方法和步骤 由设施布置人员初步决定各作业单位间的关系 并经集体讨论 充分阐明理由并作出分析 访问相关图中所列作业单位的主管或上级 和充分的调查研究 决定密切程度的标准 并逐项把这些标准列在相关图的理由表中 对每一对作业单位确定密切程度等级和理由 应允许任何人对相关图提意见 允许多次评审 讨论和修改 36 步骤4 作业单位综合相互关系分析 综合相关图 综合考虑物流和非物流关系时 要确定两种关系的相对重要性 这一重要性用比值m n来表示 一般不应超过1 3 3 1 如果比值大于3 1 意味着物流关系占主导地位 设施布置只考虑物流即可 当比值小于1 3时 说明物流的影响很小 只考虑非物流关系即可 实际情况下 根据两者的相对重要性 比值可为3 1 2 1 1 1 1 2 1 3 有了此比值和两个相关图 就要将相关图中各密切程度等级按表量化 37 然后用以下公式计算两作业单位i和j之间的相关密切程度CRijCRij mMRij nNRij其中MRij和NRij分别是物流相互关系等级和非物流相互关系等级 然后就可以按CRij的值再来划分综合等级 各档比例还可按上表控制 这里要注意X级的处理 任何级别的物流强度与X级的非物流关系综合时 不应超过O级 对于一些绝对不能靠近的作业单位 相互关系可定为XX级 最后 再根据经验和实际约束情况 来适当调整综合相关图 示例 某零件作业单位综合相互关系计算表 计算分数在1 8之间 由此得综合相互等级划分表如下 这里要注意X级的处理 任何一级物流强度与X级的非物流关系综合时 不应超过O级 对于一些绝对不能靠近的作业单位 相互关系可定为XX级 最后 再根据经验和实际约束情况 来适当调整综合相关图 综合相关图 步骤5 作业单位位置相互关系分析 位置相关线型图 在SLP中 设施布置并不直接去考虑各作业单位的占地面积和几何形状 而是从作业单位间相互关系密切程度出发 安排各作业单位之间的相对位置 关系密切等级高的作业单位之间距离近 等级低的距离远 问题 作业单位间必然会出现密切等级相同的作业单位对 这会给位置分析造成困难 怎么办 引入综合接近程度的概念 某一作业单位综合接近程度等于该作业单位与其他所有作业单位间量化后的关系密切等级之和 综合接近程度值的高低反映了该作业单位在布置图中是应该处于中心位置还是处于边缘位置 如何计算综合接近程度 将作业单位综合相互关系表变换成类似于从至表一样的三角矩阵 然后量化关系等级 示例 液压转向器综合接近程度排序表 42 43 44 先将AEIOUX关系量化为数值 得14个作业单位的综合接近程度和按分值的排序 分值越高 说明该作业单位越应靠近布置图的中心位置 越低则越往边缘 作业单位可按标准的作业符号来区分其性质 45 用4条平行线段表示两作业单位间的A级关系 三条平行线表示E级关系 两条I级 一条O级 U级不连线 X级用折线表示 首先将A E级关系的作业单位放进布置图中 同一级别的用同一长度的线段表示 A级线段最短 取一个单位 E级的长度为A级的两倍 依次类推 随后 按同样的规则布置I级关系 若作业单位较多 线段混乱 可以不画O级关系 但X级必须画出 调整各部门的位置 以满足关系的亲疏程度 最后 将各个部门的面积放入布置图中 生成空间关系图 经过评价 修改 便获得最终布置 上题布置步骤如下 46 先考虑有A级关系的各作业单位对8 11 4 5和11 12 将分值最大的作业单位8置于中心位置 与其成A关系的11与之相邻 关系用一单位距离四条线画出 见图 a 再取分值次高的作业单位4 它与8和11分别有I和O的关系 故4用3单位长双线与8连接 用4单位长单线与11相连接 见图 b 处理与4有A级关系的5 而5与8和11均是U级关系不予以考虑 在4旁布置5 见图 c 再看已布置上图的11 与之有A级关系有是12 也用4线1距离布入 12与4 58均为U级关系 也不予考虑 见图 d 47 现在考虑有E级关系的 也从8开始 布置方法类同A级的 再后来是I级的 并要注意X级的要尽量远离 最后得到的布置线型图如下 示例 某单位作业单位位置相关图 49 步骤6 面积的确定 面积相关图 明确了各相关的作业单位以及各单位之间的物流和非物流相互关系后 就可以按一定的规则和方法 设计出各种平面布置方案 这些方法根据作业单位划分的大小 可用于工厂总平面布置 车间布置和服务设施布置等 平面布置方法主要是缪瑟的线型图法和Tompkins的关系表法 其它方法还有螺旋法等 面积相关图 面积相关图主要考虑两个问题 一是将作业单位面积需求汇总 根据场地的要求 确定建筑的基本形状二是在此形状上按各作业单位的面积需求进行分配 结合上面位置相关图 作出块状布置图 BlockLayout 在面积相关图的基础上可以得到布置方案 Example Example Cont ActivityRelationshipDiagram Example Cont 步骤7 布置修正 所谓修正条件 是指诸如运输方式 贮存设备 场地环境 人的要求 厂房特性 辅助设施和管理控制等具体因素 它们的重要程度各不相同 但都以独特的方式影响布置设计方案 在进行布置设计时 需要加以考虑 用适当的方法根据现有厂房的实际条件使部门面积结合 同时结合修正条件对各部门的位置 形状等进行调整 可以形成几个理想的 理论的块状布置 Blocklayout 方案 例 精密车间应远离锻造车间铸造车间应处在背风之处 直接型 渠道型 中心型 直达型 渠道型 中心型 步骤8 布置方案的评价与选择 布置方案的评价常常从经济因素和非经济因索两个方面进行 经济评价可以采用费用对比法等 非经济因素评价可以采用优缺点比较法和加权因素法等 1 非经济因素评价每个布置方案都有一些不能用费用精确衡量的非经济因素 常见的有 1 是否易于将来发展 2 工艺过程的适应性 3 灵活性 4 物流的效率 5 物流搬运的效率 6 储存的效率 7 空间利用率 8 辅助服务部门的综合效率 9 工作条件 10 安全性 11 是否易于管理 12 产品质量 13 维修 14 设备利用率 15 是否满足需求能力 16 是否适应公司的组织机构 17 人员流动 18 外观 19 自然条件的利用 20 环境保护 布置方案的评分 2 经济因素评价 对于各种布置方案 可以通过工程经济分析 评价其节省费用 投资额及投资回报期等 作为比较选择的基准 至于比较哪些指标最好 没有统一的标准 需要具体情况具体分析 布置方案的投资回收期计算示例如下 布置图绘制技术 方格纸绘图样片立体模型 三维模型 计算机绘图 65 SLP举例 某机械厂的设施布置 设有3种零件A B C 其工艺路径及日产量如表1所示 1 5 分别表示5个部门 表2 5个部门所需厂房面积 如何布置 66 系统布置设计SLP步骤 67 加工工艺从至表 68 69 物流量等级划分 用符号A E I O U表示 A 80 100吨1 2E 60 80吨无I 40 60吨2 4 2 5O 0 40吨3 2 4 5U 0吨1 4 1 5 3 4 3 5 物流强度分析表 由从至表得出 70 部门关系图 71 关系表 72 线性关系图 5 1 2 4 3 73 空间关系图 由表2知 5个部门所需厂房面积 如何改进 74 最终布置图 6 2其他布置方法 SLP比较繁琐 尤其是作业单位多的时候 但它采用线段使各作业单位摆放有一定的距离 较适合分离厂房的工厂总平面布置 SLP法的一大贡献是提供了相关图和从至表 尤其是相关图为平面布置打好了基础平面布置方法除了缪瑟的线型图法 还有关系表法 图论法和螺旋法等 下面主要介绍前两种方法 76 Tompkins关系表法 上述线型图法要不断试错 定量性不强 初学者往往要面临多次失败后才能摸索掌握 Tompkins介绍了一种关系表技术 逻辑条理较强 它的主要步骤如下 先将相关图转化为关系工作表 Relationshipworksheet 将每个作业单位制作出一个相同面积的拼块 得到拼块图 Dimensionlessblockdiagram 在拼块图上作流程分析 FlowAnalysis 将拼块图转化为面积图 77 下面结合某小型工具箱制造厂的例子讲述这种方法 已知该厂各作业单位相关图已确定如图所示 试作出它的布置 78 1 关系工作表 关系工作表是对相关图的进一步总结 它每行列出一个作业单位 AEIOUX各成一列 将与之形成AEIOUX各级关系的其他单位分列在各列之中 如一列中有多种关系 以逗号隔开 完成的关系表如下页所示 其中最重要的是A E和X列 79 80 2 无面积拼块图 对每一个作业单位作一个同样大小的方块 称为无面积拼块 在拼块上 将作业单位代号写在正中央 名称写在代号上面 X 写在代号下面 四个角分别放置与之成A E I O级关系的 U级关系不用考虑 做成的拼块如下所示 xls 81 完成全部拼块后 可以裁下来进行布置摆放 摆放时 先找出关系最重要的 即A最多的 若A级数量相同 再比较E的 将此块先放于中央位置 本例为1 再看1块的A角 左上 和E角 右上 摆放规则是 A级关系要边靠边放 E级关系至少角靠角 X级关系不能靠边也不能靠角 82 本例先将2和6两块与1块靠边摆放 如图 a 所示 完成1块的A级后 再看E级关系 本例将3块和10块与1块角靠角 见图 b 注意因为I和O对摆放关无多大用处 故在摆放图中省略 在 b 中注意A级关系的边靠边和E级关系的角靠角接下来考察新加入的块 即2 6 3 10的A级和E级关系 这里先将5摆在6左边 4则摆在3的右边 同样7摆4的右边 如此类推 直到摆完为止 83 因为A级关系边靠边 在完全空时有四种选择 所以最后的布置图有多种方案 如下四种 这种类似摆积木的方法 虽然也得到多种方案 但总的来说 比线型图方法试错的次数要少得多 而且不存在线条的长短问题 更容易操作 84 对这些方案 我们可以作一个好坏评级 方法是 如果A级的没有靠近 则罚2分 X级的边靠边也罚2分 A级的只角靠角 为1分 X级角靠角 E级没有角靠角也罚1分 因此上述 a 方案的罚分是2分 是因为4和6的E级关系没有角靠角而罚的 b 也是罚2分 同样是4和6的E级关系没满足 c 因为将5和8两个X级关系摆在一起 而罚了4分 总罚分为8分 d 的罚分则为10分 可见 a b 两方案较好 85 3 物流流程分析 在完成的拼块图上可以进行物流流程分析 从本例来看 有一个明确的物流流程 即收货 5 原料库 6 制造 1 焊接 2 油漆 3 装配 4 成品库 7 发货 8 我们可以在完成的拼块图中标出这一流程 如下页图所示 86 注意 a b 两方案均是收发不在同一方的 若考虑收发可以在同一边 c 方案也不错 而 d 方案没有流畅的流程 在此舍去 87 4面积图 面积图主要考虑两个问题 各作业单位的面积需求一是将前面分析各作业单位面积需求汇总 根据场地的要求 确定建筑的基本形状 二是在此形状上按各作业单位的面积需求进行分配 结合上面布置图 作出有面积的块状布置图 BlockLayout 88 仍以上述工具箱厂为例 已知各作业单位的面积需求如下表所示 可以算出 总需求为1681平方米 圆整为1800平方米 按长宽比为1 2得厂房尺寸为30 60米 以6 6 36平方米为基本单元格 则总共有50个单元格 各作业单位圆整后的单元格数如表中 单元格数 列 这样 面积块状布置就是在此50个格子上分配各作业单位 89 以前面图 a 的拼块图为基础 可以得到不同的格子布置图 如下图所示 这里尽量保持各单位的完整性和物流流程的畅通 当然得到的图形还显粗糙 需要进一步的调整与修正 需要的面积常常受到实际可能或其他因素的限制 因此必须对所需面积进行适当调整 使之可行 即既符合建筑物的整体外形 又符合各作业单位面积的需要 压缩一些不必要的面积 也可进行新的组合 90 如上例 最后考虑到9 12 13和14四区域与生产制造的关系不是特别密切 建筑和使用要求也不一样 便将它们从厂房中另列出来 安排在紧靠厂房的办公房中 修正后的块状布置图如下 91 5详细布置 得到块状布置图还不是设施布置工作的完结 我们还要进一步细化 安排工厂的设施和设备 在这一过程中 还要对布置进行进一步的修正和调整 一般会得到几个方案 在工具箱厂的例子中 各车间的具体情况如下 制造车间包括将钢板先剪切成带状 再剪切成各零件毛坯 然后再折弯成相应的的形状和冲孔 该车间因有大块钢板搬运 故安排桥式起重机 天车 它直通收货区大门 焊接车间为流水线布置 工位为双列相对直线式布置 各工位依次将箱体 箱盖和隔盘用自动点焊机焊接起来 工件放入吊式集装器具 由单轨悬挂式传送带输送 焊接后进入油漆车间 经过清洗 干燥 上漆 烘烤等工序 由单轨悬挂式传送带运送 接着进入装配车间 箱盖要铆装提手和上锁扣 箱体要铆装下锁扣 然后上折页 最后是产品包装 下线 92 评价确定了最优方案后 最后的详细布置图如图所示 主体为75 24米的大厂房 旁边是办公及辅助设施 其中物料运输主体采用单轨悬挂式输送机构成一个循环式回路 将各车间串接起来了 图论法 图论法利用图论这种数学工具来解决设施规划问题 它是在相关图的基础上利用图论来构造各作业单位的相对位置 邻接图 图论法中以结点代表部门 边代表部门之间的相互关系 可以是相关图的密切程度等级 也可以是从至表的物流量数值 以相关图来构造邻接图时 可以将密切程度等级再量化为数值 而从至表则直接用数据 我们用这些数值来构建作业单位间的邻接关系图这里的图不表示数量和距离等关系 只反映它们之间的接近程度 而且边不能相交 为平面图 对所构造的邻接平面图 如果能找到最大总权值的平面图 MPG 就可以此来构造布置图 要形成MPG策略有二 一是以相关图来构造并有选择地去掉一些不重要的连接边以确保最终图为平面图二是保持平面性不变 逐渐加入结点形成邻接图 下面结合具体例子介绍第二种策略的 结点插入法 NodeInsertion 它以从至表或相关图为基础 图论法构造布置图 节点代表部门 边代表关系图为平面图 没有边交叉最大平面图MPG 不能再加入边找到最大图再以此构造布置图节点插入法以从至表或相关图为基础 95 最大平面图中最多3N 6条边 N 3 如6个作业单位 节点 时 最大平面图边数为3 6 6 12而6个作业单位的两两相互关系为15 96 节点插入法 选择最大权重的作业单位对C D选择第三个节点B 因为它对C D的合计权重最大 97 确定对已加入部门 剩下哪一个部门的合计权重最大此为A 置于图的中心 面 98 检查每个面与5的关系从上表看出5应插入ABD面中 最终布置 99 有助于得到部门的空间安排对大问题难于找到最优解不能代表每一种关系许多因素没有考虑 距离 成本 固定部门 实际物流路径 100 101 6 3详细布置 块状布置图只是设施布置工作在部门级布置的初步成果 还要细化到更小的作业单位 安排工厂的设施和机器设备 作出详细布置 详细布置在工厂里也称为车间布置 车间布置分又为车间总体布置和工作地布置 车间总体布置要确定车间级作业单位内部的组成单位 工段 班组等 实际上仍为块状布置 仍可用前面介绍的方法工作地布置确定工作地 机床设备之间的相互位置 详细布置主要是工作地布置和机器布置 102 例连杆车间设计 103 工作地布置Layoutofworkplace 在实际布置中 除了考虑设施具体情况的要求外 还要考虑生产过程中现场工作地的要求 我们首先要检查工作地存在的问题 1 工作现场布置的几项原则 工具 物料定位放置 使作业者形成习惯 减少寻找时间 运用各种方法使物料自动到达工作者身边 使用频率高的工具 物料应放在作业者面前或身边 尽量利用自动回位的方法消除放回时间 工具 物料按最佳次序排列 照明适当 视觉舒适 工作台和坐椅的高度要适宜 应使作业人员感到方便舒适 有噪声 粉尘 污水 高温等的工作点应予以隔离 105 2 工作地布置存在的问题及解决方法 工作地是否经常存在下列现象 作业台很大 实际使用只需要一小部分 其余堆满了原材料 半成品及工夹具 作业台只有一层 利用了平面空间 未利用立体空间 员工在一个很大的范围内拿取所需物品 既不方便又浪费时间 物流箱 盒设计不合理 要么太大要么太小 工作地放了很多私人物品 材料 车辆 空箱 卡板 手推车到处都是 碍手碍脚 106 在物品放置以前 要明确以下事项 现在的工作是超额完成还是落后了 在规定的场所有无错放的物品呢 最近要生产什么 使用哪些零部件呢 根据以上情况 要做到 放置场所要设在生产线附近 若物料用完 作业者马上就可以发现 为了便于管理 零部件要分类放置 坚持先入先出FIFO的原则 实施定置管理 明确零部件的放置场所 数量 状态 107 定置管理与5S 除对主要生产设备安排适当位置外 还需要对其他部分 包括在制品暂存地 废品废料存放地 检验试验用地 工人工作地 通道 办公室 生活卫生设施辅助部门等安排合理的位置 确保工作环境整洁和生产安全5S 厂房环境维持的5个步骤1 整理 Seiri 将现场里需要与不需要的东西 区别出来 并将后者处理掉 2 整顿 Seiton 将整理后需要的东西 安排成为有秩序的状态 3 清扫 Seiso 保持机器及工作环境的干净 4 清洁 Seiketsu 延伸干净的概念至自己本身 并且持续执行上述3个步骤 5 素养 Shitsuke 以设立目标的方式 来建立自律以及养成从事5S的习惯 108 某发动机厂平面布置图 109 通过规定物品的放置方法 可以把握生产的异常状态 从而进行改善 可以按下表的原则来掌握 项目 规定内容 场所 规定物品的放置场所 并进行定置 定量管理 放置方法和标识 根据放置场所的现物标识 最大量标识 最小量标识 就可以知道物品的有无 生产的进度 以及接下来应该加工什么等情况 包装形态 从物流的角度考虑取放 数量确认的难度和节省空间 管理 场所 种类 名称 最大量 最小量等明确 便于推进全员情报共享化 正常和异常也一目了然 110 3 改善工作地布置的方法 1 避免物料的外包装进入工作地 如果物料的外包装进入工作地 就很容易产生灰尘和垃圾 如同在垃圾场生产 怎么可能生产出高质量和高价值的产品 到处都是空箱 纸皮或发泡袋 占据了很大的地方 还要不时回收 导致物流不畅 并且外包装产生了新的回收和搬运工作 所以我们要避免物料的外包装进入工作地 111 2 设计并选用合适的盒 架 棚等储运物品 保证空间的充分利用 盒 架 棚等储运物品应根据使用状况设计大小和款式 尽量做到刚刚合适 从人体工学 人因工程学 的角度出发 设置扇形的作业范围 并充分利用立体空间 类似物料 不良品隔离摆放 防止错用 做好标识及防护措施 便于正确放置和查找 工作地布置 机器布置与二次分配问题 离散机器布置问题 如机械修理加工厂 JobShop或MachineShop 中的机器布置 根据机械加工机器设备的种类和各工序间的联系 机器的平面布置形式有 纵向排列适用于长机床的布置横向排列适用于短机床及其他中型设备的布置斜向排列操作方便 切削不易伤人 动力线路短 总的来说 不管如何排列 机床间距一般不应小于1m 机床与墙的距离不小于0 7m 机器设备的垂直方向布置 要考虑人体身高尺寸 太高太低都不好 机器的造型尺寸及操纵器的布置 要便于操作 尽管机器布置是千变万化的 但实质可以分为单行布置和多行布置两类 单行布置实际上就是单设施一维选址问题 多行布置问题可以建立多种数学模型 如图论模型MIP模型二次集合覆盖模型二次分配模型 其中最著名的就是1957年提出的二次分配问题 QuadraticAssignmentProblem QAP 的模型 QAP问题要确定机器的布置位置使得总的物流成本 定义为相应物流量与距离乘积的总和 最小 其数学模型为 fik为机器i到机器k的物流量 djl为从位置j到l的距离 n为机器的总数或位置总数 xij 1为将机器i布置到位置j 否则为0 QAP问题为非线性规划 求解很困难 小规模问题可以采用分支定界法 大规模问题只能用启发式算法 如最速下降法 消除法 交换法等 但它们只能找到近优解 通常不是最优解 现在 对于大规模问题常采用模拟退火算法和遗传算法来求解 116 6 4服务设施布置与设计 服务不同于生产的主要特点是不生产有形产品 但服务有可能提供有形的产品 或者涉及到物品 总的来说 服务系统主要涉及的是人员 信息和商品的流动 服务设施的布置主要有三种 即办公室布置 零售店布置和仓库布置 一般地 办公室布置主要考虑信息和人员的流动 零售店布置则考虑人员和商品的流动 仓库布置则是物料的流动 本章我们介绍前两种服务设施的布置 仓库布置将在第7章再详细讨论 117 办公室布置 办公室布置与工厂布置最大的区别是信息的重要性 办公室布置强调信息流和纸面文件处理流程 并考虑到人员的需要 办公室里的工作人员 他们的工作内容 每个部门的人员组成和各部门的相互关系是必须考虑的 组织机构图是分析各部门和人员相互关系的良好工具办公室布置的另一个特点是灵活性 组织的人员变动和机构变化都会带来办公室布置的变化 幸好办公室再布置比工厂要容易得多 现代办公的可移动的 模块化家具非常适应这种需要 模块式布置 便于交流 一定的私密性 节省空间 灵活组合 外观统一 漂亮 118 信息社会下 更多信息倾向于电子方式 甚至出现了在家上班的SOHO SmallOffice HomeOffice 方式 但办公室布置的分析还是要求基于信息的 要分析常规信息和电子信息 分析办公需求和影响工作人员效率的因素 相关图还是最有用的方法之一 我们可以考虑信息流和人员流得到不同的相关图 再根据具体情况 得到综合相关图 以此作为办公室布局的依据 比如无面积拼块图在这里应用更好 因为各办公室差别不是很大 119 若按整个办公建筑的总面积 则人均面积要9 11m2 若采用单独的办公室 通常要求每人不低于3 5m2 不包括通道 重要职位可增加2 4倍 按普通办公楼设计来看 普通职员可两人共用一个带窗户的办公室 总经理则一人有两窗户的办公室 会议室可按每人1 8m2来考虑 如果采用模块化布置 可以节省不少面积 而且通过有效利用高度空间 可在办公室面积不扩大的情况下 提高空间利用率 但一个单位办公室布置究竟采用模块化布置还是单独办公室布置 还要根据具体情况来定 可能会是两种情况的混合 如一些重要的职位采用单独办公室式布置 有些部门则采用模块化布置 121 零售店布置 零售店布置 layoutforretailers 是指店内展示商品的安排方法 它不仅仅是各商品的摆放位置 还要考虑展示能吸引顾客 包含很多艺术的因素 例如商店应当通过橱窗展示吸引顾客进入商店里面 通过商品的合理分区 摆放和展示 让顾客易于找到它所要的商品 此外 商店布置还应让顾客经过走道时 能看到冲动性购买的商品 限于本书范围 这里主要介绍零售店布置的一些主要方法和原则 不涉及到艺术的因素 122 只要是一个有点规模的商店 其内总有一些位置是 黄金铺面 顾客的交通路线就是毛利最高的商品摆放的最佳位置 冲动性购买的商品和方便货物应当摆放在店的前部 顾客要仔细挑选的商品及特殊商品自然会吸引到识解货的人 不应放在黄金位置 123 零售店布置应充分了解顾客的购买习性 如果顾客进店来买特定的商品 并趋向于直接走向这些商品 那么可在路途中布置一些附属的商品 观察顾客行为有助于确定热销商品和滞销商品 经过客流量 灯光 通道 展示位置 声音 招牌和颜色等多因素的综合考虑 店主就可以找到最好的商店布置 124 零售店主要有三种布置形式 即 网格式 Gridlayout 自由式 Freestylelayout 精品店式 Boutiquelayout 125 网格式以矩阵网格方式安排柜台 通道都是平行的 大多数超市和相当数量的折扣店都采用网格型布置 因为它适合自选购物方式 容易控制客流量 网格式布置能有效利用销售空间 创造整洁的环境 并能简化购物活动 126 网格式布置 127 自由式与网格式有很大的不同 它采用不同形状和大小的柜台 货架 展示 自由式的主要优点是有一个轻松 友好的购物气氛 能够鼓励顾客更长时间的逗留和购买 并增加顾客冲动性购买的机会 但是自由式布置的空间利用率不高 而且规划不好还可能会产生安全问题 128 精品店式布置将商店划分为一系列相对独立的购物区 每一区域都有自己的主题 就像在一个大店里布置一系列专买店一样 精品店式能为顾客提供一个独特的购物环境 有些小的百货商店就采用这种布置 可以展现独特的形象 129 自由式布置精品店式布置 130 商店应尽可能地将商品展示得吸引人 最好的效果是 顾客的眼睛一看到展示 就知道该店出售商品的类型 公开展示主打商品就可创建一个吸引人的销售区域 而将互补的商品一起展示 就能促进销售 空间充裕的展示为商品提供了一个开放的视线 并能减少店内失窃的发生 公开 宽敞的形象比混乱拥挤的外观要好得多 另外展示高度也很重要 因为顾客不会购买他们看不到或够不着的商品 尤其是在超市 131 楼层区位价值 很明显 商店内的空间的各部分在创造销售收入上并不相同 我们可以用空间价值来区分 一般楼层区位价值如图 132 通道区位价值 通道的布置对吸引顾客也有很大影响 沿主通道摆放的商品一般销量会更高 其客流量一般分布如图 133 空间价值 空间价值也依赖于与商店入口的相对位置 一般来说 距离越远 价值越低 另外统计规律表明 大多数顾客进店后 先向右转 再反时针移动 而且约只有1 4的顾客会逛过超过一半的店面 典型商店布置的平面空间价值如图 134 零售店布置总的目标是单位面积的获利能力最大化 明白了商店的空间价值后就会正确地布置商品 放在高价值区的商品应当产生足够的销售量 以匹配其位置 135 超市的布置示意图 普通的商品按网格式布置 食品中间区域采用自由式布置 而奶类 面包 蔬菜和水果则采用精品店专区布置 其他布置 服务设施的内涵相当广泛 但总的来说采用功能布置 工艺原则布置 更普遍 医院布置 现代综合医院的功能相当复杂 主要有三大类流动 人流又可分为医生人流 护士人流 病人流及陪伴探视人流和工作人流 物流可分为洁净物流和污染物流 药品和医疗用品的流动要与医疗垃圾和污染物流严格分开 信息流主要是医疗信息的传输系统 借助计算机网络这一流动可以得到很好解决 并为物流 人流提供管理和支撑功能 同工厂布置的层次类似 医院布置可分为总体布置 部门科室布置和详细布置 在医院总体布置中 首先要确定影响功能布置的主要流动综合医院总体规划设计中起决定作用的是人流 因为人员的流量最大 流程最复杂 频率最高 对功能设置起决定作用 总体规划设计时 应当以人流设计为主 物流设计次之 信息流在进行部门设计时考虑 综合医院在总体上分为医疗区 后勤服务区和行政管理区医疗区又分为门急诊部 治疗区 住院区 是医院职能的主要区域 并且是人流量最大的部分 功能设计与布局应当是门急诊位于院区的最前端 住院部位于后端 治疗部分位于中间 后勤服务区对于医疗区的支持主要体现在物流方面 其中 医疗用品 对于治疗部分 和药品是主要物流 因而应当以它们为主安排功能布局 行政管理区与前面各部门的关系体现在信息流方面 现在用计算机网络系统容易解决 医院科室布置中患者的流动分析也是重点 其实病人身体不适才看病 最需要的就是移动距离和移动时间最短 最怕的就是挂号 候诊 检查 交费 取药这一流程中的前跑后等 在医院详细布置中手术部是另一个重点 随着现代医疗科技的高速发展 各种新技术的应用 现代手术部越来越朝综合 多专业集成方向发展 手术部设计布置时 不但要有多方面的专家参与 其内部组成 流程布局 设施设备的配置 使用和管理 空间定位和 内 外 整体的各种联系都应统筹兼顾 使人流 物流 信息流顺畅 便捷 餐厅与厨房布置 餐厅的平面布置 设备设施的安装和装修都应遵循 功能设计 的原则 满足企业定位与营利 顾客 作业服务 员工和餐饮文化等多方面的需求 任何一个餐厅在设计之初 都要考虑到所面向的顾客群体和投资的规模 做好项目投资预算 以此确定价格水平和座位数 进而决定前厅 吧台 餐区 厨房 库房 职工生活区等部门的面积和比例 这相当于SLP中的P Q分析 餐厅设计中物流分析要考虑四大流 顾客 物料 员工和信息流 要促进它们的交叉互动和协调统一 顾客流是顾客从停车 进门 等候 入座 就餐 结账 出门到离去 形成主要流程 前台物料流是物料从购入 储存 取用 加工 上桌 清理到垃圾处理的整个流程 后台员工流是员工从上班 更衣 工作 下班 出门到回家的流程 信息流是就餐 点菜 加工等信息从传入 收集 分析 传递 决策 指挥到存储的整个流程 餐厅作业服务的需求体现在布置模块上主要是前台的餐区 后台的厨房和服务辅助空间 餐厅作为服务设施当然要满足顾客的需求 餐厅设计的时候 就要根据客人的每一项活动 根据行为科学 合理地布置和设计设施设备及装修 食料购入之后 要进行验收 储存 粗加工 细加工 清洗 备料 配料 烹调 装盘 配器 传递 展示 上台 服务 清理等一系列复杂 细致的操作 才能提供给客人 厨房设计不但要有满足上述作业流程的合理布置 还要考虑作业人员的人因要求和食品的物理化学要求 如柜门的高低 开关的位置 厨房的温度 灶台的亮度 冷 热之间的关系 会不会交叉污染 许许多多方面都需要进行科学的功能设计 中西餐的差别 快餐与正餐的区别 餐厅与厨房布置 精益厨房布置 快餐店厨房布置 145 6 5布置模型与算法 计算机软硬件技术的迅速发展给布置带来了很大的进步 有了计算机 ALDEP CORELAP CRAFT及MultiPLE等布置模型与方法大有用武之地 这些方法可以分为两大类 构造型是由物流从至表 相关图信息出发 生成一个全新布置图 如CORELAP ALDEP改进型则是对已有布置的改进 寻找一种更好的布置图 如CRAFT ComputerizedRelationshipFacilitiesTechnique MultiPLE 此外 还可以按照这些布置方法所依据的输入信息来分 有的基于物流从至表 如CRAFT MultiPLE 有的基于相关图 如ALDEP CORELAP 甚至兼而有之的 如BLOCPLAN 6 5 1算法分类 按其目标函数来分类 布置有两种基本目标 流量与距离乘积的和最小 是 基于距