生产第四章生产服务设施选址与布置优化

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办公室的设施布置 4 1选址决策 一个企业的竞争力将直接受到其地理位置和环境的影响 对于制造业企业 地理布局决定着某些直接成本的高低 如原材料和产品的运输成本 劳动力成本等 对于服务业企业 选址问题直接影响着供需关系 如客流量 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 4 1 1选址决策的基本概念 设施选址 FacilityLocation 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 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 4 1 2影响选址的因素 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公路企业选址要考虑产品与服务的特点与性质 考虑是否接近原材料产地还是消费市场 1 接近原材料产地 原料笨重而低廉 例如 水泥生产 钢铁冶金等 原料易变质的企业 例如 水果食品厂 原料运输不便的生产过程 例如 易燃 易爆等 2 接近消费市场 产品运输不便 如家具生产 产品易变化和变质的生产 如食品厂 大多数服务生产 如商店 医院 银行等 服务业选址 7 11店址选择 基本出发点是便捷注意在居民住宅区内设立店铺在决定店铺位置的时候 非常注意避免道路狭窄的地方 停车场小的地方 人口狭窄的地方以及建筑物过于狭长的地方等等 影响选址的因素 经济因素劳动力可获性与费用对于劳动密集型企业 人工费用占产品成本的大多数 必须考虑劳动力的成本 工厂设在劳动力资源丰富 工资低廉的地区 可以降低人工成本 对于大量需要且具有专门技术员工的企业 劳动力资源的可获性和成本就成为选址的重要要求 能源可获性与费用没有燃料 煤 油 天然气 和动力 电 企业就不能运转 对于耗能大的企业 如钢铁 炼铝 火力发电厂 选址应该靠近燃料 动力供应地 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 地价是影响投资的重要因素 城市地价高 城郊地价较低 农村地价更低 厂址条件还应考虑协作是否方便 其他因素政治因素政治局面 法制的健全 税负的公平 建厂 尤其是在国外建厂 必须要考虑政治因素 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 4 1 3选址的一般步骤 选择某一个地区 城市设厂 农村设厂 城郊设厂在同一地区选择若干适当的地点 确定厂址应考虑厂区平面布置方案 并留有适当扩充余地 整理厂地环境的费用 职工生活方便 考虑职工的住房问题 职工上下班交通问题 比较不同地点 作出决定 11 案例麦当劳与肯德基 一 麦当劳的选址首先 市场调查和资料信息的收集 包括 人口 经济水平 消费能力 发展规模和潜力 收入水平 以及前期研究商圈的等级和发展机会及成长空间 12 其次 对不同商圈中的物业进行评估 包括 人流测试 顾客能力对比 可见度和方便性的考量等 以得到最佳的位置和合理选择 在了解市场价格 面积划分 工程物业配套条件及权属性质等方面的基础上进行营业额预估和财务分析 最终确定该位置是否有能力开设一家麦当劳餐厅 13 最后 商铺的投资是一个既有风险 又能够带来较高回报的决策 所以还要更多地关注市场定位和价格水平 既考虑投资回报的水平 也注重中长期的稳定收入 这样才能较好地控制风险 达到投资收益的目的 14 二 为什么有麦当劳的地方就有肯德基 肯德基喜欢跟着麦当劳开店 这样就省去了他很多的前期资金 这是肯德基的经营策略 1 因为麦当劳和肯德基在选择开店地址上非常慎重 通常都会对当地以及开店区域进行调查 基本上他们都会选择在人口密集 具有消费潜力 优势地段和年轻人聚集的地方开店 所以从选址上他们是有共同性的 2 其次 做餐饮基本上都比较喜欢集中 因为很多城市都有餐饮一条街 这和餐饮行业自身消费习惯有关 3 基本上喜欢吃快餐的人 如果看到肯德基人满了 就会选择麦当劳 两家店离得近 也容易获得目标群的认可 4 2设备 设施布置决策 定义 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和面积 车间内部生产设备的位置 目的 将企业内的各种物质设施进行合理安排 使它们组合成一定的空间形式 从而有效地为企业的生产运作服务 以获得更好的经济效益 4 2 1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 1 工艺专业化原则定义 集中了完成相同工艺的设备和工人 可以完成不同产品上相同工艺内容的加工 如制造业企业中的机械加工车间 锻造车间 车工工段等生产单位 优点 对产品品种变化适应能力强 生产系统可靠性高 工艺管理方便缺点 加工路线长 运输量大 运输成本高 生产周期长 组织管理工作复杂 2 对象 产品 专业化原则定义 集中了完成同一产品生产所需的设备 工艺装备和工人 可以完成相同产品的全部或大部分的加工任务 如政府部门围绕某种特殊任务 从有关职能部门抽出办事人员集中在一起 优点 可缩短运输路线 减少运输费用 有利于提高生产效率 缩短生产周期 同时还简化生产管理 缺点 对产品品种变化的适应能力很差 任何企业 特别是机械制造企业 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 工艺专业化原则适用于批量生产 对象专业化原则适用于大量大批生产 如 审批文件等 4 2 2影响企业生产单位构成的因素 产品的结构与工艺特点生产单位的设置应根据产品结构的要求 设置相应的制造车间 如生产机械产品的制造企业 生产单位可由毛坯 加工 装配车间组成 流程式的化工行业则严格按工艺流程的阶段组成车间 企业的专业化与协作化水平企业的专业化是以生产的产品品种多少和工艺类型与方法的单一化程度来衡量的 专业化程度高的企业 年产量较大 生产车间的任务比较单一 企业协作范围越广 企业的生产车间组成越简单 企业的生产规模大型企业的车间规模大 为了便于组织生产 同类生产性质的车间往往设置多个 如机械加工一车间 机械加工二车间 对于小型企业 则可将加工与装配设置在一个车间 4 2 3影响生产和服务设施布置决策的因素 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 节省生产费用生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置充分利用现有运输条件按照生产性质 防火和环保要求 合理划分厂区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工厂布置应考虑有扩建的余地 4 2 4几种典型的布置形式 布置类型 固定式布置按产品布置按工艺过程布置按成组制造单元布置C型制造单元布置U型制造单元及生产线布置 布置类型固定式布置 FixedPositionLayout 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 工作物件 按产品布置 ProductLayout 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 如图4 7所示 加工设备 加工设备 流水线 图4 7 按产品 对象 布置的示意图 奇瑞公司全景图 奇瑞公司第一总装厂 奇瑞公司第二总装厂 丰田装配车间 按工艺过程布置 ProcessLayout 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 如图4 8所示 L L L D D D D G G 接收和转运 L D G 车床组 镗床组 磨床组 磨床 钻床 车床 图4 8 按工艺过程布置示意图 铆焊装配车间 按成组制造单元布置 LayoutsBasedonGroupTechnology 基本原理是 首先根据一定的标准将结构和工艺相似的零件组成一个零件组 确定出零件组的典型工艺流程 再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人 由这些设备和工人组成一个生产单元 车床 钻床 磨床 如4 9 成组生产单元布置示意图 按C形制造单元布置成组制造单元具体地可以布置成C型 简称C型制造单元布置 出口 如4 10 C形制造单元布置示意图 U形制造单元及生产线布置 U lineCell 机器 工人的行走路线 图4 11 U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4 12所示 假设该仓库每种物品每周的存取次数如表4 1所示 应该如何布置不同物品的货区 使总搬运量最小 货区 通道 表4 1 家电用品仓库的存储信息 图4 12 仓库平面示意图 通道 货区 图4 13 布置好的仓库平面示意图 上面的例子是以总搬运量最小为目标的一种简单易行的仓库货区布置方法 在实际中 根据情况不同 仓库布置可以有多种方案 多种考虑目标 例如 不同物品的需求经常是季节性的 因此 在上例中 也许在国庆或者春节期间把电视 音响放在靠近出入口处 而在夏季的时候将空调放在出入口处 空间利用方法不同也会带来不同的仓库布置要求 如立体仓库 视频 4 4选址与布置决策的定量分析 4 4 1量本利分析法步骤 1 确定每一被选地点的固定成本和可变成本 2 在同一张图表上绘出各地点的总成本线 3 确定在某一预定的产量水平上 哪一地点的总成本最少或者哪一地点的利润最高这种方法需要建立以下假设 售价和销售量都相同 对于制造业来说 厂址不影响其销售量 例 某一机动汽化器制造商考虑将新建一处生产制造厂 在A B C三个城市进行选择 条件如下表 元 总成本 固定成本 单位变动成本 预测销量 解 TCA 300000 750 2000 1800000TCB 600000 450 2000 1500000TCC 1100000 250 2000 1600000 销售量 成本 收入 TCA TCB TCC 选址的评价方法 量本利分析法 4 4 2评分法 1 一般评分法 见例1 2 加权评分法 见例2 A选择有关因素 如市场位置 水源供应 停车场 潜在收入等 B赋予每个因素一个比重 以此显示它与所有其它因素相比的相对重要性 各因素比重总和一般是1 00C给所有因素确定一个统一的数值范围 如0 100 D给每一待选地点打分E把每一因素的得分与它所占的比重值相乘 再把各因素乘积值相加就得到待选地点的总分F选择其中综合得分最高的地点 例1 有三个候选厂址 A B C 它们经济因素相当 现按7个难以量化的因素进行进一步比较 例2 加权评分 一家摄影公司打算开张一家分店 下表是两个可供选择的地点的信息 4 4 3作业相关图 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 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 表4 4 关系密切程度分类表 表4 5 关系密切原因 例4 1一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2 3的区域内 已知这6个部门间的祖业关系密切程度 如图4 16所示 请根据4 16作出合理布置 这里的符号表示两者的关系绝对重要 解 第一步 列出关系密切程度分类表 只考虑A和X AX1 21 41 33 62 63 43 54 65 6 第二步 根据列表编制主联系簇 如图4 17所示 原则是 从关系 A 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 2 4 5 6 5 4 6 2 3 1 图4 17 联系簇 图4 18 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4 18所示 第四步 画出 X 关系联系图 如图4 19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4 20所示 3 4 1 6 图4 19 X关系联系簇 图4 20 最后结果 4 4 4从 至表法 从 至表是一种常用的生产和服务设施布置方法 其基本步骤如下 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 例 一金属加工车间有六台设备 已知其加工的零件品种及加工路线 零件在设备间移动次数和单位移动成本如表所示 请确定最佳布置方案 设备间月平均移动次数 单位距离运输成本 单位距离每月运输成本 单位距离每月总运输成本 最后布置方案 1 5 3 2 4 例 最后的平面布置图为 练习 4 3 5 新设备的布置问题 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 新设备的布置问题f x y wi x ai y bi 方法 将x的坐标按递增的顺序排列 同时求出累计加权值 从累计加权值中从小到大去找第一个大于或等于总加权值的一半的加权值 该加权值对应的x坐标即为x的解 y的求法相同 例 某大学购买一台新设备 以便全校教师制作教学录像带 这台设备由校园内六个学院的教师使用 这六个学院的位置如图所示 其坐标和各学院使用该设图新设备布置的最优区域备的教师人数见表 各学院间用草坪隔开 故通道都是交叉垂直的 问该录像带制作设备安置在何处 使所有教师的总行程最小 学院坐标和使用人数 学院坐标图 3 5 6线性规划法 运输模型方法以费用为唯一的决策因素例1某公司现有3个工厂A B和C 它们在3个不同的城市 有2个仓库P和Q 它们位于不同的城市 仓库用来存放工厂生产的产品 随时供应用户 每个仓库每月需供应市场2100吨产品 为了更好地为顾客服务 该公司决定再设置一个新仓库 经过调查研究和估点法评价 确定X和Y两个点可建仓库 有关资料如表所示 月运输费用 2100 15十2100 x12十300 24十1800 9 80100 元 月运输费用 2100 15 2100 12 300 27 1800 15 91800 元 例2某公司现有两个工厂A和B 3个仓库U V和W 这些工厂和仓库位于不同的城市 该公司为了求得发展 决定选择某个城市建一个新厂 现有两个备选厂址X和Y 它们位于不同的城市 各工厂的生产能力 各仓库的需求以及工厂到仓库的单位运费如表5 6所示 4 5装配线平衡 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方案 装配线的平衡与否直接影响到制造系统的生产率 装配线平衡问题是一个与设施规划相牵连的问题 一个工作站要完成的工作总量与分配到该工作站的基本工作单元总数是一致的 装配线平衡问题就是将所有基本工作单元分派到各个工作站 以使每个工作站在节拍 即相邻两产品通过装配线尾端的间隔时间 内都处于繁忙状态 完成最多的操作量 从而使各工作站的未工作时间 闲置时间 最少 装配线节拍的计算 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 确定装配流水线节拍计算装配线上需要的最少工作地数组织工作地计算工作地时间损失系数 平滑系数 装配线平衡的举例 例启明公司开发出一种款式新颖的三轮童车 试销结果表明深受顾客欢迎 公司决定建立一条装配流水线 大批量生产这种三轮童车 面向全国销售 三轮童车装配线的节拍为20s 件 工序总工作时间为253s 现需要对这条装配线进行组织设计 装配线平衡过程如下 21 2 1 4 5 6 7 8 3 9 10 11 12 20 19 13 14 15 16 17 18 解 1 计算最小工作地数 Smin 253 20 12 65 132 组织工作地 根据装配作业顺序图 用试算法进行工作地重新划分 共划分出15个工作地 所以 工作中心数为15 3 计算装配线的时间损失系数和平滑系数 装配线平衡例 下面是一个电风扇装配工序 11 35 总时间 装配线平衡例 确定节拍时间 1 问题 如果市场要求每天生产100台电风扇 节拍时间如何确定 假设每天工作7小时 装配线平衡例 确定理论最少的工作站数量 2 问题 这个装配线 工作站的最少数目是多少 装配线平衡例 工作站设计 3 按以下条件向工作地分配小工序 1 保证各工序之间的先后顺序 2 每个工作地分配到的小工序作业时间之和 不能大于节拍 3 各工作地的作业时间应尽量接近或等于节拍 4 应使工作地数目尽量少 首先 安排后续工艺最多的工艺其次 安排加工时间最长的工艺 C 4 2 3 25 95空闲 95 装配线平衡例 确定装配线效率 某装配线的工序顺序及作业时间如下表所示 总作业时间 8 7 装配线平衡 例 要求 假设每天工作8小时 午间停机30分钟休息 每天的产量为220单位 废品率为2 根据以上数据 请完成 1 画出装配图 2 计算节拍 3 最小工作地数目 4 进行装配线平衡 解 1 画出装配图 2 计算节拍 3 最小工作地数目 4 进行装配线平衡 计算装配线的时间损失系数和平滑系数 4 6服务业企业工作场地布置 一 一般服务系统的布置服务系统布置的具体处理步骤如下 第一步 分解服务系统的各项活动并绘制活动流程图 矩形框代表活动 直线表示活动之间的关系 矩形框标明活动的代号 消耗的时间 有时也可以标明每小时或每一天的流量 第二步 根据每天的服务需求量计算服务系统的服务效率 用在服务系统中平均间隔多少时间完成一位顾客服务来表示 计算公式为 二 商业零售现场布局 1 零售现场布局是指对经营设施作出符合逻辑的安排 改善店堂环境进而为顾客提供良好的购物环境 2 一般零售现场布置涉及两个重要方面 一是设计顾客行走路线 使顾客能够尽可能多地看到商品 二是商品陈列时将顾客认为相关联的物品摆放在一起 3 目前许多大型商场的布局主要遵循以下规则 1 商场有地下层都会布置为超市 配置各种食品 日常用品 方便顾客大量购买 2 第一层为保持顾客流能顺畅到达目标区域 适宜布置挑选性弱 包装精美的商品 如化妆品 手提包 服饰等 3 第二层 三层宜布置选择性强 价格较高且销售量较大的商品 如纺织品 男女服装 鞋帽 玩具 钟表 眼镜 珠宝首饰等 4 第四层 五层可以分别布置各种专业性的柜台 如摄影器材 文化用品 工艺美术品 药品 书籍等 5 第六层以上可布置占用较大面积的商