物流工程第六章设施布置技术及应用.ppt

1 第6章设施布置设计技术及应用 2 6 1系统布置设计 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度分析相结合 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 3 一 阶段结构 系统布置设计采用四个阶段进行 称为 布置设计四阶段 确定位置 工厂的总体位置 总体区分 初步规划基本物流模式和总体布局 详细布置 确定各作业单位的具体位置 实施 编制施工计划 进行施工安装 4 系统布置设计SLP程序模式 5 SLP法工厂总平面布置 对各作业单位之间的相互关系作出分析 包括物流和非物流的相互关系 经过综合得到作业单位相互关系表 相关图 根据相关图中作业单位之间相互关系的密切程度 决定各作业单位之间距离的远近 安排各作业单位的位置 绘制作业单位位置相关图 将各作业单位实际占地面积与作业单位位置相关图结合起来 形成作业单位面积相关图 通过作业单位面积相关图的修正和调整 得到数个可行的布置方案 最后采用加权因素对各方案进行评价择优 并对每个因素进行量化 得分最多的布置方案就是最佳布置方案 6 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 7 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 产品和物料 包括其变化和特性 Q 每种物品的数量 R 生产路线 工艺过程顺序 S 辅助部门 包括服务部门 T 时间 时间安排 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 设施布置设计的要素分析 8 五要素对设施布置的影响 1 P产品或材料或服务 Production 指规划设计的对象所生产的产品 原材料 加工的零部件或提供服务的项目 包括原材料 进厂物料 工序间储备 产品 辅助材料 废品 废料 切屑 包装材料等 产品这一要素影响着设施的组成及其相互关系 设备的类型 物料搬运的方式等 2 Q数量或产量 Quantity 指所生产 供应或使用的材料或产品的数量或服务的工作量 这一要素影响着设施规模 设备数量 运输量 建筑物面积等 9 3 R生产路线或工艺过程 Routing 指根据所生产的产品品种 数量等设计出的工艺流程 物流路线 工序顺序等 可以用设备表 工艺路线卡 工艺过程图等表示 它影响着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等 4 S辅助服务部门 SupportingService 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 包括道路 生活设施 消防设施 照明 采暖通风 办公室 生产管理 质量控制及废物处理等 它是生产的支持系统 从某种意义上来说对生产系统的正常运行起着举足轻重的作用 5 T时间或时间安排 Time 指在什么时候 用多长的时间生产出产品 包括作业 工序 流动 周转等标准时间 这些因素决定着设备的数量 需要的面积和入员 工序的平衡安排等 10 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 11 产品品种 产量分析 P Q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 12 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 13 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 14 非物流分析 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 15 因此 在分析作业单位相到关系时 除了物流关系外 还要考虑非物流的相互关系 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 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 其比例一般按表4 16掌握 非物流分析 16 表6 1作业单位相互关系等级 17 图6 3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 18 图中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 19 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 20 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 21 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 22 作业单位之间物流相互关系与非物流相互关系往往并不一致 为了确定各作业单位之间综合相互关系密切程度 须将两个表进行合并 求出合成的相互关系 综合作业相互关系 然后从各作业单位之间的综合相互关系出发 实现各作业单位的合理布置 1 确定物流 m 与非物流 n 相互关系的相对重要性 加权取值 一般地m n不应超过1 3 3 1 当比值大于3 1时 说明物流关系占主导地位 工厂布置时只需考虑物流相互关系的影响 2 综合相互关系计算 根据作业单位对之间物流与非物流关系等级的高低进行量化 并加权求和 求出综合相互关系 3 综合相互关系的等级划分 综合计算得出的是量值 须经过等级划分 才能建立与物流相互关系表相似的综合相互关系表 综合相关图 23 综合相互关系等级与划分比例 24 示例 液压转向器作业单位综合相互关系计算表 示例中须计算55对作业单位 计算分数在1 8之间 由此得综合相互等级划分表如下 25 建立作业单位综合相互关系表 示例 26 6 2平面布置方案的确定 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 下面主要介绍前两种方法 27 缪瑟的线型图法 缪瑟提出的SLP中采用了线型图来 试错 生成平面布置图 它的方法是用四条1单位长的平行线段表示两作业单位间的A级关系 三条2单位长平行线表示E级关系 两条3单位长平行线表示I级 一条4单位长平行线表示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 28 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 这种方法比较繁琐 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 下面以某叉车厂布置的例子来说明它的做法 已知叉车厂作业单位综合相关图如下图所示 注意图中空格子均为U级关系 缪瑟的线型图法 29 30 先将AEIOUX关系量化为数值 参见表4 16 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 布置步骤如下 31 Muther线型图法步骤1 计算作业单位综合接近程度表 2 根据作业单位等级表示方式来绘制相关图 首先处理相互关系密级为A的作业单位对 并按综合接近程度顺序来布置 其次处理相互关系密级为E的作业单位对 32 第一步A级作业单位对A级关系8 11 4 5 11 12 其接近程度排序为8 4 11 12 5 将8布置在中央 并处理8 11作业单位对 8 11 33 布置4 4 8 4 11为I O级 4 34 处理与4有关的A级有4 5 5 处理8 11与5的关系 为U级 35 处理11 12作业单位 11 12是A级关系 12 处理12作业单位与其它已布置单位 36 第二步处理E级关系E级关系1 4 1 5 1 6 2 10 3 8 4 7 5 9 7 8 8 10 其接近程度顺序8 4 1 7 3 9 5 10 2 6首先处理与8的E级关系 7 8 3 8 8 10 处理7与8 4 11 12 5的关系E E I U U 7 37 处理3与8为E级 3 处理3与图中作业单位关系 3 7是I级关系 38 处理10与8为E级 10 处理10与图中作业单位关系 10 5是X级关系 39 40 41 Tompkins关系表技术 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 42 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 43 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 完成的关系表如表4 18所示 其中最重要的是A E和X列 44 45 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 46 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 47 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 48 3 无面积拼块布置摆放时 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 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 2 63 101 1 32 1 546 49 比较E级 11110 2 43 50 比较新加入块的A级 65 3 76 84 1011 51 比较新加入块的A级 4 87 748 52 1213 149 91312 比较其它级 9 12 1413 13 914 53 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 54 评价方法 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 罚1分 X级角靠角 E级没有角靠角也罚1分 a 4和6两个E级罚2分 55 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 56 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 57 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 58 面积图 面积图主要考虑两个问题 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 59 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 60 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 61 62 63 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 64 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 65 作业单位面积相关图的调整 1 修正因素物料搬运方法 物料搬运设备种类 搬运系统模式以及运输单元 建筑特征 道路 2 实际条件限制给定厂区面积的大小 建设成本 厂区现有的建筑物的利用 政策法规等方面 66 详细布置 67 评价确定了最优方案后 最后的详细布置图如图4 24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 68 6 3详细布置 工作地布置 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 69 1 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 70 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 71 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 72 2 工作地布置几项原则 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避免放回时间 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 73 3 改善工作地布置的方法 1 避免物料的外包装进人工作地 如果物料的外包装进人工作地 就很容易产生灰尘和垃圾 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人工作地 74 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 75 4 6 6布置方案的评价与选择 布置方案的评分示例 76 6 4服务设施布置 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 77 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 78 图办公室模块化布置图 79 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 80 若采用单独的办公室 按美国标准 每人要求约9平方米 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2 2平方米来考虑 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 81 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 82 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 83 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 84 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 85 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 86 网格式布置 87 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