生产设施选址和布局课件

生产设施选址和布局第一节生产系统选址概述第二节生产系统选址的方法第三节生产设施布置第四节运输问题——特殊线性规划第一节生产系统选址概述一、设施选址概述二、影响设施选址的主要因素三、设施选址的步骤四、设施选址的发展趋势一、设施选址概述

1.什么是设施？设施是指生产运作过程得以进行的硬件手段。

2.什么是设施选址？设施选址是指如何用科学的方法来决定设施的地理位置，使之与企业的整体经营运作系统有机结合，以便有效、经济地实现企业的经营目标。单一设施选址复合设施选址3.设施选址问题的分类4.设施选址的基本原则（1）费用最低原则；（2）接近用户原则；（3）聚集人才原则；（4）战略发展原则；（5）分散与集中相结合原则；（6）专业化分工与协作原则。二、影响设施选址的主要因素（一）经济方面的因素（1）原材料与供应地的接近程度（2）能源条件（3）靠近目标市场（4）交通运输条件（5）劳动力资源（6）资金融通情况（二）政治方面的因素（1）政局和治安（2）政策和法律法规（3）税费负担（三）社会方面的因素（1）社区条件（2）环境和生态保护（3）科学技术环境（4）风俗文化（四）自然环境方面的因素（1）土地资源（2）气候条件（3）水资源及供应条件都市工业区农村优点1、接近市场，产销容易1、公共设施完备2、对外交通便利3、建筑成本低4、社区服务较好5、污染有计划处理1、地价低廉，土地易得2、劳动力成本低3、厂房易扩充4、税及建筑成本低5、污染噪音限制少6、交通不拥挤2、运输交通系统健全3、公共设施良好4、人力资源丰富5、消防、保安服务佳6、给类用品购置容易缺点1、税付较高1、人员流动率高2、工资高3、厂房不易扩充4、上下班交通拥挤1、远离市场2、高级人力资源短缺3、公共设施差4、交通不便2、劳动力成本高3、地价及建筑成本高4、交通拥挤5、噪音污染控制严格适合产业1、服务业视工业区规划定1、噪音污染不易控制工业；2、初级加工工业2、加工销售业影响因素中重要性的选择技巧（1）分清主次，抓住关键（2）结合实际，灵活运用运营典范

在20世纪80年代，美国的GM公司在决策一个新车装备厂的地址时，共列举了近60个影响因素，考虑到了分布于20多个州的多达1000个可能的地址，最后在田纳西州找到了合适的地址，而在决策中公司把“当地工会的态度”列为重要影响因素，甚至排在了运输成本与现有零部件供应商的相对位置，及生活条件等因素之上。三、设施选址的一般步骤人员组织

企业负责制定发展战略规划的领导工业工程师及其技术人员负责投资分析的经济师准备阶段

设施规划和设计大纲厂址选择要求提纲及细节

全部设施的配置系统图现场勘察

调查及分析评估抉择阶段

仔细归纳各备选厂址的全部资料认真讨论分析研究结果，作出抉择并建地购置四、目前设施选址的发展趋势1.工业园区和工业中心2.企业群体布局、靠近仓储设施和服务设施3.企业生产运作全球化4.向郊区发展5.有利于生态环境控制6.向动态地、长期地、均衡地决策发展7.普遍运用目标规划和计算机技术案例：新一佳超市成都市区选址案例分析1.加权评分法

步骤：（1）列出相关因素清单（2）制定权重（3）制定评分标准（4）打分（5）加权评分（6）进行选址第二节生产系统选址的方法[例1]加权评分：考虑在某城市的高速发展区域新开设一医疗诊所，其相关因素及权重如下表，求该选址的加权评分。地理位置因素权重(a)评分(b)加权评分(a×b)每人病人公里设施利用率紧急出诊平均往返时间高速交通易达到程度土地费用与建造成本员工的偏好程度2520201510104334151006060601050选址的加权评分3402.模糊评价法例2.设有甲、乙、丙三个待选厂址，请100位专家将各厂址对照12个评价项目，按四个等级进行评价，结果如下表。表中数字是对每个待选厂址各评价项目给出同样评价的专家人数，各评价项目的权重可用德尔菲法或层次分析法确定。100位专家对3个待选厂址的评价结果序号评价项目ｉ权重Ｗ甲厂址乙厂址丙厂址优良中差优良中差优良中差1地理位置0.085228137722260198192地址条件0.08492718664314101236523原料供应0.1928005240710026744市场0.120681204351600212865动力0.081134496122218480138606运输0.08925624918766003977协作0.070001000102070004968供排水0.07097813008920115849扩展余地0.08000100002377013731410政法环境0.08355483076627116711211环境保护0.1000100812764119324812建设费用0.08483598936100493318Lij等级ｊ解：（１）构造各厂址的单项目标矩阵Ｒ＝（ｒｉｊ）ｎ×ｍ第ｉ个评价项目（ｉ＝１，２…ｎ）评定为第ｊ个等级（ｊ＝１，２…ｍ）的专家人数为Ｌｉｊ，专家总人数为Ｌ人，则ｒｉｊ＝Ｌｉｊ／Ｌ（２）构造权重向量Ｗ＝（０.０８，０.０８，０.１…０.０８）１×ｎ（３）求综合评价矩阵Ｂ＝ＷＲＢ１＝（０.０８，０.０８，０.１…０.０８）优良中差Ｂ２＝（０.３０３００.１９４８０.２０８６０.２９３６）Ｂ３＝（０.００２６０.１１１３０.３８９７０.４９６４)（４）结论：按隶属度最大原则，甲厂址“差”，乙厂址“优”，丙厂址“差”，但乙厂址对于差的隶属度较大，因此，若选定乙，建议当地政府考虑寻找新水源。Ｂ１＝（０.２７５２０.２４４７０.１９３８０.２８６３）优良中差

3.量本利分析法(盈亏平衡点分析法)

[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）:方案固定成本单位变动成本预测销量预计销售价格A30万元75020001200B60万元45020001200C110万元25020001200单位：元[解]TCA=300000+750*2000=1800000TCB=600000+450*2000=1500000TCC=1100000+250*2000=1600000LB=1200*2000-1500000=900000元B为最优方案30TCA60TCB1101000TCC25001600成本产量Q盈亏平衡点：TCA=TCB300000+750Q=600000+450QQ1=1000TCA=TCC

300000+750Q=1100000+250QQ2=1600TCB=TCC600000+450Q=1100000+250QQ3=2500

一、设施布置概述

1.设施布置的概念生产设施布置:生产和服务设施布置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与面积以及车间内部生产设备的布置。生产设施布置分为两个层面：一是工厂总平面布置；二是车间平面布置。第三节生产设施布置（1）生产技术准备子系统（2）基本生产子系统（3）辅助生产子系统（4）物料运输子系统（5）物料储存子系统（6）其他2.设施布置的基本要素3.设施布置的原则（1）基本原则：

必须从整体出发，统筹兼顾、全面规划、合理布局，讲求整体最优的效果。（2）具体原则：①工艺性原则②经济性原则

③安全和环保原则二、工厂总平面布置

1.工厂总平面布置的原则（1）满足生产过程的要求,使物流路线尽可能短，避免相互交叉、迂回运输，从而缩短生产周期，节约生产费用。（2）生产联系和关系密切的车间应靠近布置。（3）合理划分厂区，按照生产性质、消防、废弃物处理、卫生条件、动力需求以及物料周转量，分别把同类性质的车间和建筑物布置在一个区域内。（4）布置尽可能紧凑，在确保运作空间的基础上减少占地面积，节约投资和生产费用。（5）充分利用城市现有的运输条件，包括航空、铁路、公路、水路等条件。（6）考虑企业未来技术与能力发展需要，留有扩建的余地。（7）与周围环境协调，充分美化、绿化企业环境，符合生态环保要求。

1.统计车间间物料流量，绘制物料运量表。0102030405总计01721414026280345110046280522总计01114107（1）物料运量比较法

比较各生产单位之间的运量大小及运输次数来确定布置方案的一种方法。相互运量大的单位靠近布置。理工集团2.工厂总平面布置的方法从至2.优先安排运量最大的车间，然后将与它流量最大的靠近布置，以此类推。3.最后，考虑其它因素进行改正和调整。0104030502710441122110105020304大门通道根据关系密切的原因确定出各单位密切程度。代号关系密切原因1使用共同的原始记录2共用人员3共用场地4人员接触频繁5文件交换频繁6工作流程连续7做类似的工作8共用设备9其它关系密切原因代号密切程度A绝对重要E特别重要I重要O一般U不重要X不予考虑

关系密切程度分类表（2）作业相关图法[例]一快餐店欲布置其生产和服务设施。该快餐店共分6个部分，计划布置在2×3的区域内。这6个部门间的作业密切程度如下图，试作出合理布置。AAXUOEXOAAU

IAAX部门1部门2部门3部门4部门5部门6部门1与其他部门的关系紧密度部门2与其他部门的关系紧密度部门3与其他部门的关系紧密度部门4与其他部门的关系紧密度部门5与其他部门的关系紧密度部门6与其他部门的关系紧密度1.列出关系密切程度（A、X）

A：1---2，1---3，2---6，

3---5，4---6，5---6。

X：1---4，3---4，3---6。2.编制主联系簇（如图1）3.考虑其它与A联系的部门（如图2）4.画出X关系图（如图3）5.安置各部门（如图4）6254图1625431图21634图3453621图4AAXUOEXOAAU

IAAX部门1部门2部门3部门4部门5部门6

三、车间平面布置1.车间的总体布置即正确确定车间各组成部分的相对位置。使各基本生产工段的相互配置符合工艺流程顺序，辅助工段、生产服务部门的布置应有利于为生产工段提供服务。①按照生产流程的流向和工艺顺序布置设施，尽量使加工对象呈直线运动，路线最短；②注意运输方便，充分发挥运输工具的作用；③合理布置工作地，保证生产安全；④考虑多机床看管工人作业的方便，适宜安排良好的巡回路线；⑤合理利用车间生产面积。2.车间的设备布置（1）车间设备布置原则（2）车间设施布置物料的流程形式直线形U字型直角形环形蛇形

设备布置分为两大类：一类是把同类机械设备放在一起，类同于工艺专业化布置；另一类是按加工对象所需设备的类型和数量及工艺流程的顺序进行布置，类似于对象（产品）专业化布置。在单一品种生产条件下，物料流程形式有：（3）设施布置的基本类型①固定式布置。如船舶、飞机的装配。②按产品（对象）专业化布置。如流水生产线或产品装配线；汽车装备线

③按工艺专业化布置产品A产品B钻床组车床组磨床组装配组喷漆组检验发送存储区域加工设备流水线

④按成组制造单元布置：成组技术（grouptechnology,GT)是为了有效地组织多品种、中小批量生产，而将外形、结构、加工工艺相似的零件集合成组，并以零件组（零件族）为对象组织生产，从而提高多品种、中小批量生产的效率。即把进行某一类相似制品的加工设备布置在一起，形成加工单元。LGGDDLPGLL原材料成品库单元1单元2单元3L车床D钻床G磨床（1）绘制各种零件经过各工作地的顺序图设备零件号A毛坯库B铣床C车床D钻床E镗床F磨床G压床H检验台001124350021345260031234004134526（4）设施布置的优化方法——从至表法例：某车间加工4种零件，零件的生产工艺流程路线如下图，绘制出初始从至表，假定表中相邻两个设备之间距离相等，均为一个长度单位。试确定车间各设备之间的最佳布置方案。（2）根据加工路线图编制初始从至表从至ABCDEFGH小计A224B11C213D112E112F22G1113H0小计0132223417总运距：52四川理工学院集团公司（3）改进初始从至表，使数值大的尽量靠近对角线从至ACEFHGDB小计A224C213E112F22H0G1113D112B11小计0322432117总运距：36零件移动总距离计算表方案对角线右上方（正向从至）离开对角线的格数×次数之和对角线左下方（逆向从至）离开对角线的格数×次数之和初始方案1×1=12×（2+1+2+1+2）=163×1=34×（1+1）=86×2=123×1=34×1=45×1=5小计4012（总移动距离：40+12=52）满意方案1×（2+2+1+2+1）=82×（1+1）=44×1=45×2=101×1=12×1=23×1=34×1=4小计2610（总移动距离：26+10=36）（4）进一步改进从至ACEGHFDB小计A224C213E112G1113H0F22D112B11小计0323422117总运距：32原则:

在充分利用存储空间的同时维持尽可能低的物料运送成本法则：计算各货物进出次数与所需货区数之比，将比值大的货物靠近出入口布置。

物品种类搬运次数占用面积物品种类搬运次数占用面积A.冰箱2801E.电视机8004B.空调1602F.洗衣机1501C.微波炉3601G.热水器1002D.音响3753四、仓库布置[例]CEEFDBG通道AEEDDBGC:360A:280E:200F:150D:125B:80G:50OK!一家电用品仓库有14个货区，分别储存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，每种物品每周存取次数如下表，应如何布置使总运量最小？第四节运输问题——特殊线性规划

在经济建设中，经常遇到大宗物资的调运问题，如煤、钢材、粮食等物资的调运。如果在我们考虑范围之内有若干个生产基地和若干消费地点，根据已有的公路网，如何制定调运方案，使总的运费最小。这就是运输问题。运输问题是一个特殊的线性规划问题，特殊在它的约束条件具有特殊的结构。因为运输问题是线性规划问题，因而当然可以用单纯形法来解，又因为它具有特殊性，因而它还具有比单纯形法更为简便的解法——表上作业法。这就是我们专门研究运输问题的目的。一、运输问题的表示

运输问题的一般描述和运输问题模型的一般形式。例

有三家工厂，都将产品运往三个不同的商店（见下图）。每个工厂每周的生产能力和每家商店的平均需求量如下表1、2所示。工厂1工厂3工厂2商店1商店3商店2表1表2工厂123供应量（件/周）507020商店123需求量（件/周）506030

显然，每周的供应总量与需求总量是相等的，这样的问题就是产销平衡问题。

由于运货距离和公路的路况不同，各个工厂运往各商店货物的运输费用是不同的，费用如下表所示。我们的问题是确定由哪家工厂运送多少件产品到哪家商店，使得总费用最小？

单位产品的运输费用（元）商店工厂123供应量13235021058703131020需求量506030二、建立数学模型1.决策变量

用双下标决策变量Xij表示从第i家工厂（i=1，2，3）运送到第j家商店（j=1，2，3）的数量。即：商店工厂123供应量1x11x12x13502x21x22x23703x31x32x3320需求量5060302.目标函数利用运输费用表中的数据计算总运费，使总运费最小，即：MinZ=由工厂1运出产品的总费用----3X11+2X12+3X13+由工厂2运出产品的总费用----10X21+5X22+8X23+由工厂3运出产品的总费用----X31+3X32+10X33即：MinZ=3X11+2X12+3X13+10X21+5X22+8X23+X31+3X32+10X333.约束条件

主要是对工厂的产量约束和商店的销量约束。由于产量与销量相等，因而有：

对工厂1必须有

X11+X12+X13=50

对工厂2必须有

X21+X22+X23=70

对工厂3必须有

X31+X32+X33=20

对商店1必须有

X11+X21+X31=50

对商店2必须有

X12+X22+X32=60

对商店3必须有

X13+X23+X33=30于是，解此问题的线性最优化模型是：MinZ=3X11+2X12+3X13+10X21+5X22+8X23+X31+3X32+10X33

X11+X12+X13=50X21+X22+X23=70X31+X32+X33=20X11+X21+X31=50X12+X22+X32=60X13+X23+X33=30Xij≥0i=1，2，3j=1，2，3s.t.线性规划问题的数学模型由三个要素组成（1）决策变量，问题中要确定的未知量，用来表示规划中用数量表示的方案、措施，可由决策者决定和控制；（2）目标函数，决策变量的线性函数，按优化目标分别在这个函数前加上max或min；（3）约束条件，决策变量取值时受到的各种资源条件的限制，通常用等式或不等式表示。运输问题的一般形式为：已知有m个生产地点Ai，i=1，2，…，m，可供应某种物资，其供应量（产量）是ai，i=1，2，…，m。有n个销地Bj，需求量是bj，j=1，2，…，n。从Ai到Bj运送单位物资的运价为cij，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n，问如何安排运输可使总运费最小？用Xij表示从Ai到Bj的运量，在产销平衡条件下，可知

ai=

bj。如果

ai与

bj不等，就称此运输问题为非平衡运输问题。运输问题产销平衡表销地产地B1…Bn产量A1x11…x1na1┊x21…┊┊Amxm1…xmnam销量b1…bn销地产地B1…BnA1c11…c1n┊┊…┊Amcm1…cmn运输问题单位运价表产销平衡运输问题的一般模型：

MinZ=

cijxijij

xij=ai(i=1,2…..m)j

xij=bj(j=1,2……n)i

xij

0(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)s.t.当产大于销即

ai

＞

bj时，运输问题的数学模型可以写为:

MinZ=

CijXij

xij≤ai

（i=1，2，…，m）

xij=bj

（j=1，2，…，n）

xij≥0（i=1，2，…，m；

j=1，2，…，n）s.t.

由于总的产量大于销量，就要考虑每个产地的多余物资就地储存的问题。这可以理解为将所有产地的剩余物资运送至一个假想的销地

Bn+1，运费为0，这时的总费用与没有假想之前的总费用是一致的。

故MinZ=MinZ`。因此解决这种问题的办法是增加一个假想的销地Bn+1

，它的需求量是

ai-bj，就可以将产大于销的问题转化为产销平衡问题。产量大于销量转化为产销平衡表销地产地B1…BnBn+1产量A1x11…x1nX1n+1a1┊x21…┊┊┊Amxm1…xmnXm,n+1am销量b1…bn

ai-bj产量大于销量转化为产销平衡模型：

当销大于产即

ai＜bj时，和产大于销类似，增加一个虚拟的产地Am+1，它的产量设为

bj-ai

，该产地到各个销地的单位运输费用为0，这样得到的最优解和没有虚拟之前是一致的，因而也可以将它转化为产销平衡问题。通过上述讨论可知，对于产销不平衡的问题，我们总是可以通过增加假想的销地和虚拟的产地将其化为产销平衡问题。因此我们只要解决了产销平衡问题，也就可以解决产销不平衡的问题了。

销量大于产量转化为产销平衡表销地产地B1…Bn产量A1x11…x1na1┊x21…┊┊Amxm1…xmnamAm+1Xm+1，1…Xm+1，n

bi-aj销量b1…bn销量大于产量转化为产销平衡模型：运输问题数学模型的特点：（1）所有约束条件中决策变量的系数均等于1。（2）运输问题有有限最优解。（3）运输问题约束条件系数矩阵为A=11…111…1…………………11…111…1111…………………111（m+n）×（mn）如上例：MinZ=3X11+2X12+3X13+10X21+5X22+8X23+X31+3X32+10X33

X11+X12+X13=50X21+X22+X23=70X31+X32+X33=20X11+X21+X31=50X12+X22+X32=60X13+X23+X33=30Xij≥0i=1，2，3j=1，2，3s.t.4.运输问题约束条件的系数矩阵中对应于变量Xij的系数向量Pij，其分量除第i个和第m+j个等于1以外，其余的都为零。5.对于产销平衡运输问题，由于

ai=

bj成立，因而其m+n个约束方程并不是独立的。实际上只有m+n-1个是独立的。即约束方程系数矩阵的秩为m+n-1。而且它总存在基可行解。于是，解此问题的线性最优化模型是：MinZ=3X11+2X12+3X13+10X21+5X22+8X23+X31+3X32+10X33

X11+X12+X13=50X21