第五章-工厂设施规划与设计

第五章工厂设施规划与设计第一节设施规划与设计概述第二节系统布置设计（SLP）第三节螺旋法求解第一节设施规划与设计概述设施规划与设计的研究范围

设施规划与设计场址选择设施内部设计布置设计物料搬运系统设计建筑设计公用工程设计信息系统设计一、设施规划的目标与原则(1)简化加工过程；(2)有效地利用设备、空间、能源和人力资源；

(3)最大限度地减少物料搬运；(4)缩短生产周期；(5)力求投资最低；(6)为职工提供方便、舒适、安全和职业卫生的条件。设施规划的目标：设施规划与设计应遵循的原则：减少或消除不必要的作业，这是提高企业生产率和降低消耗的最有效方法之一。以流动的观点作为设施规划的出发点，并贯穿在规划设计的始终。运用系统的概念。用系统分析的方法求得系统的整体优化；

重视人的因素，运用人机工程理论，进行综合设计，并要考虑环境的条件包括空间大小、通道配置、色彩、照明、温度、湿度、噪声等因素对人的工作效率和身心健康的影响；

设施规划设计是从宏观到微观，又从微观到宏观的反复迭代、并行设计的过程。二、设施规划与设计阶段结构

三、设施规划（布局设计）设计方法摆样法数学模型法图解法系统布置设计SLP四、工厂布局的基本原始资料主要生产资料产品(P)生产纲领(Q)次要资料辅助服务部门(S)时间的安排(T)生产工艺过程(R)基本原始资料产品和产量（P、Q）

产品原则布置工艺原则布置成组原则布置工艺过程(R，Route)。由熟悉本行业先进生产工艺的工程技术人员或专业咨询公司提供的工艺过程表、工艺路线卡、装配工艺卡等工艺文件。辅助服务部门(S，Service)。是指支持生产运行的工厂各辅助部门，如工具领取和维修部门、动力部门、各公用设施管理部门等。时间安排

(T，Time)。是指产品的生产周期、投产的批量与批次、各种操作时间定额标准等。这些数据资料可以在设计过程中用以估算设备的数量、需要的面积和人员、各生产单位之间的平衡等。有了以上P、Q、R、S、T等五方面的原始资料，就能着手布局设计。第二节系统布置设计(SLP)

原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位

1．物流

2．作业单位相互关系

3．相互关系图解

4．所需面积

5．可用面积

6．面积相关图解

7．修正因素

8．实际条件限制

9．评价

方案Y

方案X

方案Z

选出的最佳布置方案

一、阶段结构二、工艺过程图

以电瓶叉车总装厂为例，说明如何运用工艺过程图来进行物流分析的方法与步骤。

5

4

7

0.1

0.20废料

0.2

(0.3)

0.3

标准件

3

0.02

0.01原材料

1

0.50

0.3

0.31

变速器加工工艺过程图(单位：t)

原材料

1

0.2

9

5

废料

0.1

0.15

0.08

(0.23)

0.05

0.1

随车工具箱加工工艺过程图(单位：t)1.原材料库2.油料库3.标准件、外购件库4.机加工车间5.热处理车间6.焊接车间7.变速器车间8.总装车间9.工具车间10.油漆车间11.试车车间12.成品库13.办公服务楼14.车库废料

油漆

原材料

2

10.01

6

10

0.40

0.81

1.20

车体加工工艺过程图（单位：t）1

0.35

0.2

5

4

废料

原材料

0.2

0.15

液压加工工艺过程图（单位：t）1.原材料库2.油料库3.标准件、外购件库4.机加工车间5.热处理车间6.焊接车间7.变速器车间8.总装车间9.工具车间10.油漆车间11.试车车间12.成品库13.办公服务楼14.车库

5

4

7

0.1

0.20废料

0.2

(0.3)

0.3

标准件

3

0.02

0.01原材料

1

0.50

0.3

0.31

（2）多品种工艺过程图(叉车生产工艺过程图)8

外协件

3

1.81

11

3.24

12

3.3

原材料

1

0.2

9

5

废料

0.1

0.15

0.08

(0.23)

0.05

0.1

1

0.35

0.2

5

4

废料

原材料

0.2

0.15

废料

油漆

原材料

2

10.01

6

10

0.40

0.81

1.20

0.06

机油

2

20.01

三、物流分析与物流相关表

(1)物流强度等级。

物流强度等级比例划分表表5-3叉车总装厂物流强度汇总表

AAEEEEEIIIIOEOOOOO叉车总装厂作业单位物流相关表物流相关表AAEEEEEEIIIIOOOOOOUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU

四、作业单位相互关系分析1．作业单位相互关系决定因素及相互关系等级划分

作业单位间相互关系密切程度的典型影响因素：物流。作业性质相似。使用同一场所。使用相同的公用设施。工作联系频繁程度。噪声、振动、烟尘、危险品的影响。服务的频繁和紧急程度。工艺流程。使用相同的设备。使用相同的文件档案。使用同一组人员。监督和管理方便。表5-5作业单位相互关系等级2.作业单位综合相互关系表(1)

作业单位非物流相互关系表。

选择作业单位非物流相互关系影响因素。在评价作业单位非物流相互关系时，首先应制定出一套“基准相互关系”，如表5-6所示。作业单位非物流相互关系表

作业单位相互关系图的基本原理

叉车总装厂作业单位非物流相互关系表

A1A1A1X5X5X5X5X5X5X5X5E3E6E4E4E3E4E1E1E1E1E4I3I3I1I2I2I2I2I2I2I4I4I2I1I1I3I8UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUO2O2O2O2O4O4O4(2)作业单位综合相互关系。

(3)作业单位综合相互关系表的建立：

①求得作业单位物流相关表。②求得作业单位相互关系表。③确定物流与非物流相互关系的相对重要性(1/3~3之间)。④量化物流强度等级和非物流的密切程度等级。对于物流相关表及非物流相关表，一般取A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=－1，得出量化以后的物流相关表及非物流相互关系表。⑤N个作业单位的总的作业单位对数P=N(N-1)/2⑥作业单位Ai与Aj之间综合相互关系密切程度数量值TRij=m•MRij＋n•NRij。其中MRij为量化的物流相互关系等级，

NRij为量化的非物流的相互关系密切程度等级⑦等级划分（划分为A、E、I、O、U、X六个等级）。

表5-8综合相互关系等级与划分比例⑧经过调整，建立综合相互关系表。1~32~53~85~1520~850~10

(4)以叉车总装厂为例，建立作业单位综合相互关系表

加权值选取：由于物流影响并不明显大于其他方面的影响，因此取加权值m:n=1:1。综合相互关系计算

002333332233645划分综合关系密级（一）7～84～62～310-1391884673.39.919.88.850.57.791100划分综合关系密级（二）7～85～63～4137.713.217.650.57.791100建立作业单位综合相互关系表AEIOUXAAEEEEEEEEIIIIIIIIIIIIIIIIIOOOOOOOUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUXXXXXX五、作业单位位置相关图在SLP中，工厂总平面布置并不直接去考虑各作业单位的建筑物占地面积及其外形几何形状，而是从各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，关系密级高的作业单位之间距离近，关系密级低的作业单位之间距离远，由此形成作业单位位置相关图。

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之间量化后的关系密级的总和。这个值的高低，反映了该作业单位在布置图上是应该处于中心位置还是应该处于边缘位置。叉车总装厂综合接近程度排序表

17711187313211041377143127211145181361094√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√作业单位关系等级表示方式

作业单位之间的相互关系用相互之间的连线类型来表示。实线连线表示作业单位相对位置应该彼此接近，线数越多彼此越接近；而波浪线可以形象化的理解为弹簧，表示作业单位相对位置应该彼此推开。81145绘制作业单位位置相关图步骤如下：第一步，首先处理综合相互关系密级为A的作业单位对。（1）从作业单位综合相互关系表中取出A级作业单位对，有8-1l、4-5、11-12，共涉及5个作业单位，按综合接近程度分值排序为8、4、11、12、5，其中作业单位5与12的综合接近程度是一样的，其顺序可以任意确定。（2）将综合接近程度分值最高的作业单位8布置在位置相关图的中心位置。（3）处理作业单位对8-11。将作业单位11布置到图中，且与作业单位8之间距离为一单位距离，如10mm，如图5-9所示。绘制作业单位位置相关图，以电瓶叉车总装厂为例12第二步，处理相互关系为E的作业单位对。（1）1-4、1-5、1-6、2-10、3-8、4-7、5-9、7-8、8-10，涉及到的作业单位按综合接近程度分值排序为8、4、1、7、3、9、5、10、2、6

。（2）先处理与作业单位8有关的作业单位3、7和10，布置顺序7、3和10

7和8、4、11、12、5的关系为E、E、I、U、U3和8、4、11、12、5、7的关系为E、U、U、U、U、I10和8、4、11、12、5、7、3的关系为E、U、U、U、X、U、U7811451231078114512310(3)下一个要处理作业单位4，与之相关的作业单位对有1-4、4-7。

1和8、4、11、12、5、7、3、10的关系为U、E、U、U、E、U、I、U

第三、四、五步分别处理位置相关图中仍未出现的I、O、U级作业单位对。最后重点调整X级作业单位间的相对位置，得出最终作业单位位置相关图。74581112310169(3)按照作业单位1与其它单位的关系修改系统布置方案。处理剩余作业单位9和作业单位6。作业单位位置相关图

例：某钢铁公司拟设立一分销物流中心，现有F1、F2、F3三个地址可供选择，现公司物流规划人员拟采用加权因素分析法对F1、F2、F3三个方案进行选择以求出最优选址方案。这里已通过领导与专家意见相结合的办法，得出了各评价因素的权重数和等级，具体见表1所示。等级分数为：A＝4，E＝3，I＝2，O＝1。评价因素权重及等级序号因素权重等级方案F3方案F2方案F11靠近目标市场5AEA2资源市场及供应商条件2EEA3交通便利条件10AEI4土地条件3EAA5自然条件5AEE6人力资源条件3AIE7社会环境与政策条件2OEE8其他基础设施6AIE1．请在可供选择的地点F1、F2、F3中，利用加权因素分析法选择最优选址方案？2.已知：如选址F1，分销物流中心各作业区域的物流情况如表2（物流起迄表）所示；选址F2，分销物流中心各作业区域的物流情况如表3所示；选址F3，分销物流中心各作业区域的物流情况如表4所示；表2、表3、表4中的列为发出物流量的各作业单位，行为相应接受物料的各单位，表中的数字为各单位由始发点流向到达点的物流量。另已知物流强度等级划分标准如表5所示。（1）试对所选定地址的分销物流中心内部各作业单位进行物流强度分析，绘制物流相关表？（2）若只考虑物流关系进行作业单位布置，试绘制所选地址分销物流中心内部各作业单位位置相关图？表2F1地址的配送中心内部各作业单位单向物流从至表A1A2A3A4A5A6A13102A2142A333A412A5111A62表3F2地址的配送中心内部各作业单位单向物流从至表A1A2A3A4A5A6A12122A2142A335A421A5111A62表4F3地址的配送中心内部各作业单位单向物流从至表A1A2A3A4A5A6A12121A2131A324A411A511A61表5物流强度等级比例划分表物流强度等级符号表示方式物流路线比例（%）承担的物流量比例（%）超高物流强度A1040特高物流强度E2030较大物流强度I3020一般物流强度O4010可忽略搬运U表6评价因素及评分表序号因素权重等级/分值方案F3方案F2方案F11靠近目标市场5A/20E/15A/202资源市场及供应商条件2E/6E/6A/83交通便利条件10A/40E/30I/204土地条件3E/9A/12A/125自然条件5A/20E/15E/156人力资源条件3A/12I/6E/97社会环境与政策条件2O/2E/6E/68其他基础设施6A/24I/12E/189靠近目标市场133102108等级分值：A-4;E-3;I-2;O-1.解：1．利用加权因素法选址，计算过程见表6所示：显而易见，方案F3得分最高，为3个初步方案中的最优布置方案。2：F3内部布局规划：（1）将顺行的物流量与逆行的物流量相加得对流物流量。

A1A2A3A4A5A6∑A12(5)12(1)1(7)15A23(4)4(3)1(8)8A34(2)4A42(6)1(9)3A51(10)1A631注：()内数字顺序号

（2）有了对流物流量，根据对流物流量得大小，按大小顺序汇总，确定各单位之间的物流密切程度，作物流强度分析表：以公式：6(6-1)/2=6×5/2=15条路线,实际发生物流的路线10条序号作业单位对（物流路线）物流强度路线所占比例累计物流强度比例物流强度等级11－31210％39％A23－4420％26％E32－44E42－3330％22％I51－22I64－52I71－5140％13％O82－61O94－61O105－61O合计31（4）得作业单位物流相关表（5）绘制作业单位位置图表中作业单位3的TCR值最高，故先布置。随后布置与3有A级关系的作业单位1；与3有E级关系的4，与4有E级关系的2，接下来，再布置I级关系的单位与O级关系的单位。A1A3A4A2A5A6六、作业单位面积相关图

将各作业单位的占地面积与其建筑物空间几何形状结合到作业单位位置相关图上，就得到了作业单位面积相关图。这个过程中，首先需要确定各作业单位建筑物的实际占地面积与外形(空间几何形状)。作业单位的基本占地面积由设备占地面积、物流模式及其通道、人员活动场地等因素决定。

1.基本流动模式

2.作业单位厂房平面设计

作业单位设施包括生产车间厂房、辅助车间、仓储设施、动力公用设施、运输设施与管理生活设施等。根据实际需要确定厂房的平面形式环保问题建成联合厂房多层厂房3.辅助服务部门布置设计

工厂由生产车间、职能管理部门、辅助生产部门、生活服务部门及仓储部门等组成，除生产部门以外的其他部门都统称为辅助服务部门。工厂主出入口行政管理部门生活服务设施监测与技术服务部门交通服务设施社会服务设施(1)工厂管理服务设施的一般组成：工厂管理服务设施应面向城市干道布置；工厂管理服务部门的建筑的平面与空间组合应相对集中、灵活、合理布置；工厂管理服务部门的建筑形式、色调应符合城市规划的要求，并与邻近建筑格调协调；妥善处理其周围道路、停车场、广场、绿化、美化设施等的设计和规划；有直接对外的出入口和对厂内联系方便的内门应做到人流和物流分开。(2)工厂管理服务设施设计、布置的基本原则：4.作业单位面积相关图绘制步骤

1.选择适当的比例。一般为1:100、1:500、1:1000、1:2000、1:5000，绘图单位为毫米（mm）或米（m）。2.将作业单位位置相关图绘制到坐标纸上3.按综合接近程度分值大小排序，由大到小依次把各作业单位布置到图上。4.调整与重绘。作业单位面积相关图绘制步骤

作业单位面积相关图的调整（1）修正因素1）物料搬运方法ABCD直线型ABCD渠道型ABCD中心型2）建筑特征3）道路：①满足物流、人流要求②厂区道路布置与工厂总平面布置协调一致③厂内道路一般应为正交和环形布置④满足消防、卫生、安全等环保及排水要求⑤尽量避免或减少与铁路线的交叉⑥满足艺术和美化的要求厂内道路应按《厂矿道路设计规范》设计。主干道宽9米，次干道宽6米，车间之间、车间与围墙之间的消防通道一般为3~4.5米，车间引道为3米。4）公用管线布置5）厂区绿化布置（2）实际条件限制（3）工厂总平面布置图的绘制变速器加工随车工具箱加工液压缸加工车体加工物流、人流物流、人流物流人流七、评价与选择通过对作业单位面积相关图的调整，可以取得数个可行方案。方案评价是系统布置设计程序中的最后环节，也是非常重要的环节，只有做好方案评价，才能确保规划设计的成功，因此，必须重视评价阶段的工作。常用的布置方案的评价方法有技术指标评价法，如物流一距离图分析，以及综合评价法，如加权因素法和因次分析法。

加权因素比较法加权因素比较法的基本思想是把布置方案的各种影响因素，不论是定性的，还是定量的，都划分成等级，使之定量化，用等级或分值来定量表示该因素对布置方案的满足程度；同时根据不同因素对布置方案取舍的影响重要程度设立加权值。从而，统一不同因素对布置方案的影响程度，并能计算出布置方案的评分值，根据评分值的高低来确定方案的优劣。评价因素的确定。一般系统规划的要求与目标都应列为评价因素。常见的评价因素有：1）适应性与通用性2）物流效率；3）物料运输效率；4）储存效率；5）场地利用率；