设施规划(第三章)

设施规划 2011 2012年第二学期班级 工业工程09任课教师 孙洪华 第一章绪论第一节基本概念一 设施规划与设计的发展过程二 设施规划与设计的定义三 设施规划与设计的范围四 设施规划与设计的目标五 设施规划与设计的原则六 设施规划与设计的意义第二节设施规划与设计的前期工作 第二章纲领设计 产品设计和工艺过程设计第一节纲领设计 产品设计 工艺过程设计间的关系第二节纲领设计第三节产品设计第四节工艺过程设计第三章厂址选择及评价第一节厂址选择的任务与意义第二节工业生产力布局第三节厂址选择考虑的因素第四节厂址选择的分析方法 第四章企业物流系统第一节物流概念第二节企业物流系统主要环节第三节企业物流系统合理化第五章设施布置设计第一节设施布置设计的内容与目标第二节设施布置设计的基本要素第三节布置原则 布置的基本模式第四节系统布置设计 SLP SystemLayoutPlanning 第六章物料的搬运系统第一节物料搬运系统基本概念第二节物料搬运设备及用具第三节物料搬运系统分析设计方法 SHA 第四节系统布置设计与系统搬运分析结合第七章仓储系统规划第一节仓库分类第二节仓库规划第三节保管设施 第八章设施布置问题的模型 算法第一节模型第二节算法第九章设施规划的评估 销售与后期工作第一节设施规划的评估与选择第二节设施规划的销售 第一章绪论 一 设施规划与设计的发展过程二 设施规划与设计的定义三 设施规划与设计的范围四 设施规划与设计的目标五 设施规划与设计的原则六 设施规划与设计的意义 1 plantDesign工厂设计 FacilitiesplanningandDesign设施规划与设计 操作法工程 MethodsEngineering 2 20世纪50年代后 R 缪瑟 SLP 由工业设施扩大到非工业设施 物料搬运 MaterialHandling 工厂布置 PlantDesign 一 设施规划与设计的发展过程 3 20世纪80年代 模型 算法和软件包 应用尚不普遍 二 设施规划与设计的定义 1 设施 规划设施 生产或服务系统运行所需的有形固定资产规划 如何将一个系统中的资产做最有效的分配 安排 使系统达到最佳的绩效 2 设施规划与设计为新建或改 扩建的生产系统或服务系统 综合考虑相关因素 人 财 物 技术 市场 法律 政策等 进行分析 规划和设计 使资源得到合理配置 系统有效进行 以达到预期目标 三 设施规划与设计范围设施规划由厂址选择和设施设计两个组成部分 四 设施规划与设计的目标 1 总目标 使人力 物力 财力和人流 物流 信息流得到有效配置和安排 2 典型目标 1 简化加工过程 缩短生产周期 2 有效利用人员 设备 空间和能源 3 最大限度减少物料搬运 4 力求投资最低 5 为职工提供方便 安全 舒适和职业的卫生条件五 设施规划与设计的原则1 减少或消除不必要的作业 2 以流动的观点贯穿始终 3 运用系统的观点使整体优化 4 重视人的因素 5 设施规划与设计是从宏观 微观 宏观的过程 六 设施规划与设计的意义 制造业总成本中 物料搬运占20 50 有效的设施规划与设计可以减少10 30 一项设施规划设计所需要费用占总投资1 2 有时更少 如果在制造 安装和投产各阶段进行改造 所需费用逐步上升 国家每年项目投资多达万亿元人民币 实践证明 设施规划设计的水平高低 质量的优劣 对资源是否合理利用 运营后是否实现科学管理 能否发挥社会和经济效益起到决定性和关键性的作用 第二节设施规划与设计的前期工作 一 前期工作任务二 战略规划三 项目建议书四 可行性研究 一 前期工作任务 1 任务 对规划设计的目标进行研究论证并进行决策 2 具体任务 项目是否必要 是否具备条件是新建 迁建还是改 扩建提供什么产品或服务生产类型 大批 中批 小批设施性质 多种工艺或专业化工艺水平 机械化和自动化程度市场 国内或国际建设地点资金来源 由决策者决定规划人员参与 第二节设施规划与设计的前期工作 二 经营战略 businessPlanning 1 经营战略 企业面对激烈变化的环境 严峻挑战的竞争 为谋求生存和不断发展而作出的总体性 长远性的谋划和方略 是企业家用来指挥竞争的经营艺术 一个组织一定时期内带动全局的方针 任务 谋划 2 经营战略形成的三大要素 1 社会需求2 企业经营结构3 竞争者3 企业经营战略的构成 1 总战略 2 分战略 产品战略 Productstrategy 投资战略 Investmentstrategy 市场战略 Marketstrategy 第二节设施规划与设计的前期工作 三 项目建议书 项目建议书 又称立项申请 是拟上项目单位向发改局项目管理部门申报的项目申请 是对拟建项目提出的框架性的总体设想 1 项目建议书作用 1 国家立项依据2 立项后可开展可行性研究3 涉及外资的 立项后开开展对外工作2 项目建议书内容 1 项目必要性和依据2 产品方案 拟建规模 地点3 资源情况 建设条件 协作关系 工艺设备初步分析4 投资估算及资金筹措5 进度安排6 经济和社会效益初步估计 第二节设施规划与设计的前期工作 四 可行性研究 feasibilitystudy 在建设项目投资决策前对有关建设方案 技术方案和生产经营方案进行的技术经济论证 1 作用 说明项目可行性和必要性 对项目投资决策前进行技术经济论证 作出客观评价 防止决策失误2 可行性研究步骤机会研究30 左右 1 2月 0 1 1 初步可行性研究20 左右 4 6月 0 25 1 5 详细可行性研究8个月1 3 评价与决策 第二节设施规划与设计的前期工作 四 可行性研究 3 可行性研究报告主要内容 4 可行性研究报告参考格式 第二节设施规划与设计的前期工作 第1节课程回顾 设施规划的发展由来设施规划与设计定义设施规划与设计范围设施规划与设计原则经营战略形成的三大要素经营战略分战略我国和联合国工业发展组织对项目周期的划分项目建议书作用投资前时期分为四个阶段 各阶段所用时间和占投资总额百分比 第二章纲领设计 产品设计和工艺过程设计 第一节纲领设计 产品设计 工艺过程设计间的关系第二节纲领设计第三节产品设计第四节工艺过程设计 第一节纲领设计 产品设计 工艺过程设计间的关系 一纲领设计 规定产品方案及生产数量二产品设计 产品结构 尺寸 材料 包装等三工艺过程设计 自制零件如何生产 何时生产 每个作业多长时间四三者与设施规划的关系 纲领设计设施规划产品设计工艺过程设计 第二节纲领设计 一生产纲领在规定的时间内 1年 生产主要产品的品种 规格及数量二生产纲领类型 1精确纲领 用于大批大量生产的工厂 精确规定产品品种 数量2假定纲领 用于按定货组织生产单件小批生产3折合纲领 用于多品种 中批量 3折合纲领 1 概念 产品按同类性划分若干组 每组选一数量最多的作为代表产品 其余产品作为被代表产品折合成代表产品 代表产品和被代表产品结构一致 只是规格 重量有差别 2 公式 Q 折合为代表产品当量数 Qx 被代表产品数量 n nx0 5124710成批性折合系数0 9711 121 221 311 37 第二节纲领设计 折合纲领例题 某厂生产某种类型的机器 有5种规格 其数量及重量见下表 选出代表产品并计算折合纲领 某厂生产某种类型的机器 有5种规格 其数量及重量见下表 选出代表产品并计算折合纲领 折合纲领 250 100 122 58 66 596 三 生产能力分析 生产纲领是对设计的生产能力作出的规定目标 在确定生产纲领时要对生产能力进行分析 结论 对生产系统来说 生产纲领受销售收入和成本的影响 生产能力 生产性的固定资产在一定时间内所能生产一定种类产品 或服务 的最大数量 第二节纲领设计 四 生产纲领与生产类型的关系 生产类型的划分取决于生产纲领各种生产类型 工艺特征 设施规划布置 第二节纲领设计 生产类型及其特点 没有规律加工零件定期轮换不断加工一种或几种 很多较多很少1 2个 通用设备通用和专用广泛采用专用设备 高不同等级较低 很大较大不大 大较大小 很少或单个较大很大 很多但不定较多较少 第二节纲领设计 第三节产品设计 一产品设计的任务1确定产品的品种 规格 由决策部门决定2产品的详细设计 由产品设计人员完成 进行VE分析 实现功能成本的统一二规划设计人员应取得的产品资料1分解装配系统图 ExplodedAssemblyDrawing 2零件图 ComponentPartDrawing 3零件明细表 PartList 在规划设计之前必须结束产品设计 使规划设计建立在可靠数据基础上 市场动态变化不能准确确定产品 规划设计须做出高度柔性的设计方案 分解装配系统图 零件图 零件明细表 第四节工艺过程设计 一零件自制还是外购二工艺选择的原则1采用的工艺方法 要满足技术和质量要求2应成熟可靠 保证质量的稳定3采用的工艺和设备 保证质量前提下提高设备利用率4采用的工艺应减少对环境的污染5采用的工艺应有一定的柔性 适应产品更新发展的要求6进行工艺方案的经济评价三工艺流程分析1绘制装配程序图2工艺过程图 装配程序图及工艺过程图 如图 习题 画工艺过程图 第2课回顾1纲领设计 产品设计 工艺过程设计2生产纲领的分类3折合纲领的计算4设备数量的计算 第四节工艺过程设计 四设备数量的计算公式 注 公式中时间要统一单位 计算设备数量习题 1两种产品在同一类型机床上加工 2两种产品在同一类型机床上加工 第四节工艺过程设计 五人员数量计算 1按不同工种劳动量计算 2按机床数量计算工人数量 一般情况下 一台机床配备一个 或几个操作工人 自动化程度高的 可考虑一人操作几台机床 3手工装配工人数量 n 产品号 习题 1 装配程序图与工艺过程图之间的区别和联系 2 有五种零件在同一类机床上加工 机床一年的工时基数为2350小时 求采用该机床台数 第三章场址选择 第一节概述第二节场址选择的分析方法第三节服务设施选址 第一节概述 一 基本概念设施选址是指企业为开拓新市场 提高生产能力或提供更优质的客户服务等目的而决定建造 扩展或兼并一个物理实体的一种管理活动 二 设施选址内容两个层次 单一设施的选址复合设施的选址两个方面选位和定址 三 选址影响因素 因素 自然条件 人力资本 财务因素 与市场和供应商的接近程度 能源和原材料的可靠性等等 在这些因素当中还有一些更细小的因素 因素分类 内部因素 与企业本身密切相关的因素 外部因素 社会环境及自然条件对企业选址所施加的影响因素 内部因素是可控的 企业可以发挥主观能动性加以改变 而外部因素是不可控的 企业只能被动适应 影响选址决策的外部因素 设厂地区的基础设施对企业的经营成本有很大影响 主要是煤 电 水的供应是否充足 通讯设施是否便捷 交通运输是否方便 劳动力是最重要的生产资源 除了数量上的要求外 更重要的是质量方面的要求 如文化水平 技术技能等 此外 人力资源的直接工资成本是厂址选择时最重要的评价标准之一 因为人工成本直接进入制成品成本或提供服务的成本 人工成本越高 产品或服务的成本也就越高 1社会环境条件 劳动生产率 市场可接近性 供应商靠近程度 群集效应 所在国汇率 政府和公众的态度 基础设施条件 人力资源条件 影响选址决策的外部因素 工资率必须与员工的劳动生产率一起加以考察 绝对生产率是用产出与投入资源的比值来表示的 这也意味着当根据生产率或人工成本选定一个位置时 这两个因素必须一并考虑 对服务企业来说 选址靠近消费者十分重要 对于制造企业来说 如果产品体积过于庞大 超重或易碎等因素而使得运送困难或运输成本过高 也可以考虑选择在市场附近设厂 1社会环境条件 基础设施条件 人力资源条件 劳动生产率 市场可接近性 供应商靠近程度 群集效应 所在国汇率 政府和公众的态度 影响选址决策的外部因素 当企业的原材料或产品具备易腐性 运输成本高昂 运输不便等 企业倾向于将设施布置在靠近供应商的地点 如面包店 牛奶厂 冷冻海产品厂等 当企业生产过程中需要的原材料体积庞大而且笨重 如钢铁企业所使用的煤以及铁矿石 因此存在着高昂的原材料输入成本 此时运输成本成为考虑的主要因素 韦伯定律 增重靠销地 减重靠产地有些企业喜欢选址在与竞争对手靠近的地方 这种倾向称为群集效应 中国称为 扎堆 东莞 苏州的电脑制造业 温州鞋业等 群集效应为企业带来滚滚客流的同时 其影响力也往往可以辐射到周边地区 1社会环境条件 基础设施条件 人力资源条件 劳动生产率 市场可接近性 供应商靠近程度 群集效应 所在国汇率 政府和公众的态度 影响选址决策的外部因素 对于境外投资的公司必须考虑所在国汇率 有时 即使当地的员工工资水平和劳动生产率都令人满意 企业还是需要考虑货币汇率问题 因为它有可能让企业的账户大幅缩水 企业在当地是否受到公众的欢迎 对企业的日常经营活动存在着影响 严重时会使企业无法进行正常的生产活动 另外 政府对私有产权 污染的态度是变化的 对企业经营决策的态度同样会发生变化 1社会环境条件 基础设施条件 人力资源条件 劳动生产率 市场可接近性 供应商靠近程度 群集效应 所在国汇率 政府和公众的态度 影响选址决策的外部因素 建厂需要土地 土地的地理位置 面积 地质条件 地价等都是十分重要的因素 在土地稀少的地方其成本往往很昂贵 如在中国 投资西部的土地成本要比在沿海地区低得多 另外 土地资源还决定了新址的可扩展性 如果新址不具备继续发展的能力 将为企业未来经营带来不确定因素 2自然资源条件 土地资源 气候条件 水资源 物产资源 影响选址决策的外部因素 有些对气候有特殊要求的企业 气候条件是非常重要的选址因素 主要考虑温度 湿度 风向 风力 灾害性天气的种类 严重程度和发生概率等 水是生产与生活所必需的资源 对水的要求不仅仅是数量问题 还要考虑其质量 价格问题 有些企业需要使用大量的特定资源作为制造产品的原材料 甚至有的企业对资源产地有依赖性 因此 企业接近原料产地对于生产加工是十分有利的 2自然资源条件 土地资源 气候条件 水资源 物产资源 影响选址决策的内部因素 企业是属于制造业还是服务业 这本身就构成选址决策依据的差异 不同的战略决定了企业应该特别重视哪些影响因素 扩大再生产 着重考察人力成本和目标地点的物流效率等因素进入新的市场 目标市场的潜力 消耗原料大的项目应选择靠近原材料产地 耗电大的项目应考虑选择在动力基地附近建厂劳动密集型 资金有机构成低 人力成本在产品成本中占绝大部分的项目 应在劳动力供应充足的地区建设知识密集型 技术密集型项目应考虑技术协作条件在靠近科技中心建设等等 企业的性质 企业战略目标 项目和产品 四 选址流程 五 场址选择意义 设施选址决策 LocationStrategies 是新企业与现有企业要共同面对的问题 无论对于制造业还是服务业 设施选址对于组织的竞争优势都将产生重要影响 选址决策是一个长期战略范畴 它直接影响组织的运作成本 税收及后续投资 不好的选址将会导致成本过高 劳动力缺乏 原材料供应不足 直至丧失竞争优势的后果 场址选择的好坏 对生产力布局 城镇建设 企业投资 建设速度及建成后的生产经营都会产生深远的重大影响因此 组织应该运用科学的方法决定设施的地理位置 使之与组织的整体经营运作系统有机结合 以便有效 经济地达到组织的经营目标 第二节场址选择的分析方法 1 区域位置2 面积及地形3 地势与坡度4 风向 日照5 地质条件 土壤 地下水 耐压力6 土石方工程量7 场址现有所有者迁移赔偿情况8 铁路 公路连接情况 9 与城市距离及交通情况10 卫生条件11 供电 供热 给排水12 防洪措施13 经营条件14 协作条件15 建设速度 一 优缺点比较法 定性方法 某公司有三个厂址选择方案 相应方案所发生的费用如下 二 盈亏平衡法 Win lostBalanceMethod 定量盈亏点平衡法是工程项目和财务管理的基本方法 在选址评价中可用以确定特定产量规模下成本最低的设施选址方案 它是建立在产量 成本 预测营业收入的基础之上的选址方法 第二节场址选择的分析方法 三 重心法 GravityMethod 定量 生产成本中运输费用占较大比重 单一物流设施选址问题的方法 应用条件 对侯选位置无限制步骤 已知各服务对象所在的地理位置 需要的物流量 物流设施到各个服务对象直线距离 并且单位服务费用已知 重心法是将待确定的物流设施位置坐标代入总的物流服务成本表达式 用成本表达式对物流设施地址坐标求偏导数 令导数为零建立二元方程组 解出地址坐标 第二节场址选择的分析方法 P0 拟建工厂坐标 Wj 配送中心或原材料供应地aj P0到Wj每单位物流量单位距离的运输费用即运输费率wj P0到Wj的物流量 dj P0到Wj的直线距离 重心法模型 第二节场址选择的分析方法 公式1 公式2 第二节场址选择的分析方法 公式中含有未知数需要进行迭代计算 第二节场址选择的分析方法 公式简化 第二节场址选择的分析方法 重心法的优缺点重心法优点是按运输费用最小原则选址对候选位置没有限制 具有较大的灵活性 缺点灵活性大 而实际计算出的场址不一定是合理的地点采用直线距离 这在大多数情况下是不合理的 为此 实际距离不是直线距离的可在运输费率中加以修正 未考虑不同地点建设场址的投入成本和经营成本运输费用只与距离成比例增加意义 重心法求出的解比较粗糙 实际意义在于为选址人员提供一定的参考 第二节场址选择的分析方法 例题 工厂F 各供货点D1 D2 D3 D4和仓库E1 E2 E3位置如图 现在需要新建配送中心P0将工厂生产的产品配送到各处 配送中心应建在何处最为经济合理 第二节场址选择的分析方法 各设施已有位置坐标和需要产品量 第二节场址选择的分析方法 解 设配送中心p0的初始位置为 8 8 已知工厂F到配送中心p0的单位运输费a0 2元 t km 已知配送中心p0到各需要方的单位运输费a1 5元 t km 计算配送中心p0初始位置为 8 8 到各需求地的直线距离 Xd 1 8 2Yd 1 7 9 第二节场址选择的分析方法 解 根据公式计算T0 3978 5计算p0改进位置 8 2 7 9 对应的T1 3961 5比较T1 T0 继续进行迭代计算比较T2 3976 5选择 8 2 7 9 为P0的位置 Xd 2 8 3Yd 2 7 8 上节课程内容回顾1设施选址两个层次2设施选址两个方面3设施选址的影响因素分类4场址选择的方法5重心法的优点和缺点 第二节场址选择的分析方法 习题 某企业的两个工厂分别生产A B两种产品 供应三个市场 M1 M2 M3 已知条件如图及下表所示 现需设置一个中转仓库 A B两种产品通过该仓库间接向三个市场供货 请使用重心法求出仓库的最优选址 重心法案例分析 四 线性规划 LinerProgramming 定量方法 多个工厂供应多个需求点的问题 问题转化为运筹学问题中的经典问题 运输问题 其目的也是使生产运输费用最小 一般模型为 Cij 产品单位运输费用 xij 从工厂i运到销售点j的数量 第二节场址选择的分析方法 产销表如下 求最佳调运方案 P95例3 4 第二节场址选择的分析方法 某一公司已经在F1 F2有两家工厂 产品供应4个需求地 由于需求量增加 需要在F3 F4处选择一个最家厂址 第二节场址选择的分析方法 五 启发式方法 ArdalanHeuristicMethod 基于精确求解的各种方法都有可能随着问题的范围增加而带来计算量的指数增加 计算时间过长 最终导致选址工作的失败 启发式算法实际上是一些近似的选址方法 有可能得到的结果未必是最优 只是一个可行解 启发式方法简单实用 计算时间短 在选址要求不严格的情况下是一种不错的选址方法 常用于服务业 一个地区内建立多个服务点的问题 第二节场址选择的分析方法 例 某公司拟在某市建立两家连锁超市 该市共有甲 乙 丙 丁四个区 假定各区人口均匀分布 各区可能光临各个超市的人数相对权重及距离见表所示 问题是两家超市设立在哪两个区使得各区居民到超市购物最方便即总距离成本最低 第二节场址选择的分析方法 解 由表构造权重人口距离表1 例如从甲区到乙区为11 10 1 1 121 第二节场址选择的分析方法 解 按列相加 挑选出最低成本所在列为超市第一候选地址 本列中为丙 见表2 表2按列相加选择 第二节场址选择的分析方法 解 对每一行比较除零以外至已确定地址的成本 若成本高于已确定地址成本则修改为已确定地址成本 若成本低于已确定地址成本则保留 第二节场址选择的分析方法 解 表4按列相加选择结论 选择超市的顺序为丙 丁 甲 乙 第二节场址选择的分析方法 六 加权评分法 WeightGradeMethod 定性 适用于非经济因素其重要程度对备选方案的不同分析方法 1 找出影响因素 一般不超过10个2 确定每个因素权重 用以表示因素的相对重要性3 根据各因素对方案的重要性赋值5 用权重 赋值得到各方案在各因素情况下的总分6 根据总分选择方案 第二节场址选择的分析方法 权重如何确定 1 1 10或1 1002 用A E I O U X表示各因素对方案的影响程度并赋值A 4 E 3 I 2 O 1 U 0 X 1 如何赋值 0 1比较法或某一范围内数字 七因次分析法 ActorAnalysisMethod 该方法也是将各侯选方案的成本因素和非成本因素同时加权并加以比较的方法 列举各种影响因素 将这些因素分为客观因素和主观因素两类 客观因素能用货币来评价 主观因素是定性的 不能用货币表示 确定主观因素和客观因素的比重 用以反映主观因素与客观因素的相对重要性 确定客观量度值 再确定主观评比植和主观量度值 最后将客观量度值和主观量度值进行加权平均 得到位置量度值 即是选址方案的整体评估值 最大者入选 第二节场址选择的分析方法 因次分析法步骤 1 找出影响因素2 将因素分为客观因素 成本因素 和主观因素 非成本因素 X为主观因素权重值3 确定第i个选址客观量度值4 确定主观评比值5 确定主观量度值6 确定位置量度值7 选择位置量度值最大者为最佳方案 第二节场址选择的分析方法 习题 某公司拟建一配送中心 有三处待选场址A B C 主要经济因素成本如表所示 非经济因素主要考虑竞争能力 运输条件和环境 就竞争能力而言 C地最强 B A地相平 就运输条件而言 C优于A A优于B 就环境而言 B地最好 A地最差 据专家评估 三种非经济因素相对权重为0 4 0 4和0 2 要求用因次分析法确定最佳场址 设经济因素和非经济因素相对重要程度之比为m n 0 5 0 5 第二节场址选择的分析方法 备选场址各项生产成本费用 第二节场址选择的分析方法 作业 某公司拟建一生产冰箱的工厂 有三处待选场址A B C 主要经济因素成本如表1所示 非经济因素比较及各因素权重见表2 设经济因素和非经济因素相对重要程度之比为m n 0 5 0 5 用因次分析法进行方案的选择 第二节场址选择的分析方法 表1经济因素费用表2非成本因素比较 TOPSIS法TOPSIS techniquefororderpreferenecbysimilaritytoidelsolution 是一种逼近理想解的排序方法 它借助多属性问题的理想解和负理想解对方案集中的方案进行排序 基本思路是 首先用向量规范化的方法建立规范决策矩阵 然后确定理想解和负理想解 最后计算各方案到理想解和负理想解的距离 根据综合评价指数对方案进行排序 第二节场址选择的分析方法 TOPSIS步骤 建立包含n个属性m个方案的决策矩阵见公式数据进行预处理 同趋势化处理进行归一化处理 效益型指标成本型指标 是第i个备选方案 是第i个方案关于第j个属性的数值结果 TOPSIS步骤 2熵权法确定属性权重第j项指标的