IE-设施规划与设计(layout)

1、设施规划与设计,什么是设施规划与设计,设施规划与设计（Facility Planning and Design）是物流工程的一个重要组成部分，其任务是对系统的各类设施、人员、投资进行系统的规划与设计，用以优化人流、物流和信息流，从而有效、经济、安全地实现系统的预期目标。,设施规划与设计内容,设施规划与设计,设施选址,设施设计,布置设计,建筑设计,公用工程设计,信息通信设计,设施布置的定义与研究对象,设施布置（Facility Layout）决策是确定生产系统内各物质部分的最优安排。主要研究制造企业各种不同情况下的布置问题，并提出某些有助于布置设计的技术方法和指导方针。,设施布置决策的依据,系统

2、应达到的目标 系统对产品和服务的需求 加工过程的要求 建筑物或场所的有效空间 系统各部门之间物流和人流的大小,设施布置的目标,符合工艺过程的要求 最有效地利用空间 物料搬运费用最少 保持生产和安排的柔性 适应组织结构的合理化和管理的方便 为职工提供舒适安全的作业环境,设施布置按工作流程形式分类,工艺原则布置(机群式) 同类设备和人员集中布置在一个地方 产品原则布置(生产线) 大量, 有稳定需求的标准化产品的生产 定位布置 结构尺寸很大的产品的单件、零星需求 成组技术布置(成组技术) 相似零件的一般批量需求,产品原则布置,固定工位布置,成组布置,工艺原则布置,处理时间，物料搬运时间短； 在制品多

3、,品种(P),每一品种的产量(Q),品种产量与设施布置的关系,产品原则布置,处理时间，物料搬运时间短； 转变困难,定位布置,成组技术布置,工艺原则布置,成本小； 利用低,处理时间，物料搬运时间长； 转变灵活,设施布置的步骤,搜集设施布置所需要的资料 物流分析 作业部门关系表 做设施总布置图,系统化厂房布置,工厂布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题自工业革命以来研究出了许多手工设计、数字分析和图解技术，60年代以来，又发展了计算机辅助工厂布置，在众多的布置方法中，以R缪瑟提出的系统布置设计SLP (System Layout Planning）最为著名，应用十分普遍；这种方法不仅适

4、用于工厂和生产系统设计，还可以用于医院、学校，百货商店、办公楼等设施设计。,系统布置设计阶段图,施工安装：编制计划，进行施工安装,确定位置：确定所要布置的相应位置,总体区划：在布置区域内确定一个总体布局,详细布置：确定各个作业单位或各个设施的具体位置,时间,阶段,系统布置设计程序图,输入数据(P、Q、R、S、T),物 流,作业单位相互关系分析,物流与作业单位相互关系图,面积相互关系,调整、修正与拟定方案,评 价,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、

5、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。,布置分析的基本要素,3、R生产路线或工艺过程(Route) 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 (Supporting Service) 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

6、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。,影响设施布置设计的其他要素： 包括城市规划、外部协作条件、交通运输条件、地质水文条件、自然气候条件以及关于职业安全和卫生、环境保护等方面的规程、标准和技术规范等。,解决布置问题的钥匙,什,么,S,为,辅助服务部门,用什么来支持生产,T,时间时间安排,产品何时生产？,

7、P,产品材料,生产什么？,Q,数量产量,每项产品要制造多少？,R,生产路线工艺过程,怎样进行生产？,流动模式,工作单元内 同步性，对称性，自然性，节拍性，习惯性 部门内 由部门的类型决定 部门间 四种流动模式 进出口位置,端对端(直线),Back to back 背对背,Face to face 面对面,环形,曲线形,产品原则布置流动模式,平行式,垂直式,斜角式,工艺原则流程模式 可用面积 工作单元面积的交叉 物料尺寸,基本流动模式,直線型,U型,S型,W型,考虑进出口位置基本流动模式,在同一位置 在同一边 在同一边的相对端 在相对边,流程设计,物流、人流、信息流 车间内有效流动 部门内有效流

8、动 部门间的有效流动 原则 直接流动路径最短 尽量减少流动 流动成本最低,通过降低走动距离来减少人工搬运的距离。 通过流动自动化来消除人工搬运,从起点的终点的直接流动路径中路径交叉的影响 (无回退),物流分析,物流分析是设施布置设计的另一个基本分析，即工艺流程和物流路线的分析。分析的基本手段有工艺过程图(作业程序图)、多种产品工艺过程图、从至表和物料流程图等。 1、工艺过程图(Operation Process Chart) 工艺过程图就是把工艺路线卡和装配程序图汇总到起而形成的一种流程图。绘制过程先在图的右上部从第个装配作业的主要组件开始，在垂直线上按工艺路线卡的作业顺序用圆圈表示加工和装配

9、，用正方形表示检验其它零部件，如果自制，分别用垂直线画出其作业顺序，如果外购，则分别用水平线进入装配作业。,工艺过程图可以用来详细描述产品生产过程中各工序之间的关系，也可以描述全厂各部门之间的工艺流程。 其重要作用是在分析工艺过程的基础上，通过产品加工、组装、检验等各加工阶段及加工路线的分析，可以计算出每个工艺过程的各工序（作业单位）间的物流强度。从而为作业单位位置的确定找到基础数据。,工艺过程分析：毛坯重0.49，经热处理的 毛坯重0.19，机加工中需返回热处理的为0.1 由此可知，14之间的物流强度为0.3,2多种产品工艺过程图 企业生产的产品品种多，特别是只进行成形加工处理生产，而不考虑

10、装配时，可以采用多种产品工艺过程图来分析确定其物料流。从该过程图中可以看到平面布置的雏形。多种产品工艺过程图是将所有零件或产品的工序都汇总在一张图表上、通过分析、调整图表上的工序，使彼此之间有最大物流量的工序尽量靠近，直至获得最佳工艺安排顺序。当零件数量很多时，可以利用成组原理对零件分组，形成一张多种产品工艺过程图对于同组的零件，可以再分类用工艺过程图或多种产品工艺过程图进行物流分析。 多种产品工艺过程图分析主要通过作业单位的排序，求得物流顺流程度W的最大值。 其中：W的计算式为 Wjk为产品Pj的工序Rjk与Rjk+1之间的物流强度 Djk为权值：工序相邻，且物料移动为直接正向时，取权值为2

11、 工序不相邻，且物料倒流时，取权值为-2,示例2：最佳顺序多种产品工艺过程表,3、从至表(From-To Chart) 从至表通常用以表示建筑物之间、部门之间或机器之间的物流量、物料搬运总量等。表上横行和竖行的标题内，按同样顺序列出全部作业单位(建筑物、机器；部门)。将每个产品或零件在两个作业单位之间的移动，分别用字母表示产品或零件，数字代表搬运总量，填入两个作业单位横行和竖行相交的方格内，注意，从图表的左上角至右下角，划一条对角线，零件前进记在右上方，退回记在左下方。 如下图：,原始条件： 一叉车厂，占地面积为16000平方米，厂区南北长200米，东西宽80米，该厂有员工300人，计划改建成

12、年产60000套液压转向器的生产厂。 已知： 作业单位的基本区划和零部件加工工艺 过程，并通过工艺过程图统计出了各作 业单位的物流强度，结果添入从至表。,案例：某液压转向器厂的设施布置,示例一：液压转向器厂的作业单位建筑物汇总表,示例二：液压转向器加工工艺从至表,六、作业单位相互关系分析,设施布置设计要根据部门之间在工艺流程如业务往来中的密切程度，决定相互位置。各部门（作业单位）之间存在着物流关系、非物流关系两种关系。物流关系可以用物流强度来表示两个作业单位之间的关系密切程度，非物流关系无法定量表示，只能通过定性分析加以区分。,1、作业单位物流相关表的绘制 （1）划分物流强度等级由于直接分析大

13、量物流数据比较困难，而且也没必要，因此，系统布置设计(SLP)中将物流强度转化为5个等级，分别用符号A、E、I、O、U表示。 当产品品种少时用工艺过程图进行物流分析；产品品种多时，用从至表或多工艺过程表对实际设施间的物流量进行统计。,示例：液压转向器物流强度分析表（由从至表得出）,（2）构造作业物流相关表（示例）,2、作业单位非物流相互关系表的构造： 基本思路根据经验确定作业单位非物流相互关系 密切程度后，利用与物流相关表相同的表格形式，建 立非物流相互关系表。 通常可以从以下几个方面加以考虑： (1)工作流程 (2)作业性质 (3)使用设备情况 (4)使用场地情况 (5)监督和管理 (6)安

14、全、卫生 (7)联系频繁程度 （8）躁声、振动 (9)公用设施相同 (10)文件信息往来情况,（1）确定作业单位相互关系等级,（2）列出作业单位相互关系密切理由（示例）,（3）建立非物流作业单位相互关系表（示例）,3、建立作业单位综合相互关系表： 工厂中，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或3：1，当比值大于3：1时，

15、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。,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18之间，由此得综合相 互等级划分表如下：,建立作业单位综合相互关系表（示例）,七、作业单位位置相互关系分析,在SLP中，设施布置并不直接去考虑各作业单位的占地面积和几何形状，而是从作业单位间相互关系密切程度出发，安排各作业单位之间

16、的相对位置，关系密切等级高的作业单位之间距离近，等级低的距离远。 问题： 作业单位间必然会出现密切等级相同的作业单位对，这会 给位置分析造成困难。怎么办？,引入综合接近程度的概念某一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间量化后的关系密切等级之和。 综合接近程度值的高低反映了该作业单位在布置图中是应该处于 中心位置还是处于边缘位置。,1、如何计算综合接近程度： 将作业单位综合相互关系表变换成类似于从至表一样的 三角矩阵，然后量化关系等级。,示例：液压 转向器综合 接近程度排 序表,2、如何绘制作业单位位置相关图： 第一步处理关系密级为A的作业单位对。 按各作业单位综合接近程度的

17、高低排序，找出综合接 近程度最高的布置在中心位置；依次处理作业单位对。 第二步处理关系密级为E的作业对。 最后重点调整X级作业单位对的相互位置 示例（1）找出综合接近程度最高的作业单位，是4（机加工车间），将其布置 在中心位置； （2）找出A级作业对：12，78，其综合接近分值排序为7、1、8、 2，因7和4关系为U，故考虑1和4关系为I，由此画出A级关系位置图。 ,示例：液压转向器作业单位位置相关图,七、面积的确定,在实际的设施布置设计过程中，常因受到现有厂房或可利用土地面积与形状的限制等，不得不把需要的面积与可利用的面积结合起来考虑，因而面积的设定方法有下列几种： 1、计算法：按照设备和作

18、业所需的面积，加上辅助设施、材料存储、维 修、通道以及人员等所需面积得到该单位的总面积。 2、标准面积法：采用某种工业标准求得所需的面积。 3、概略布置法 应用模板或设备模型进行布置并确定面积。 4、比率趋向预测法：将过去各个时期每台设备、每个工时或每个单位的面 积作为基础，按未来产量和人员的发展预测要求，按比例扩大来设定面积。 一般来说，需要的面积常常受到实际条件的限制，必须进行适当的调整， 使之与可用面积相适应。调整的方式，可以是压缩某些不很重要的面积、 也可以进行新的组合。此外，做面积相关图时需考虑流动模式的选择。,八、布置修正,所谓修正条件，是指诸如运输方式、贮存设备、场地环境、人的要

19、求、厂房特性、辅助设施和管理控制等具体因素。它们的重要程度各不相同，但都以独特的方式影响布置设计方案。在进行布置设计时，需要加以考虑。用适当的方法根据现有厂房的实际条件使部门面积结合，同时结合修正条件对各部门的位置、形状等进行调整，可以形成几个理想的、理论的块状布置(Block layout)方案。 例：精密车间应远离锻造车间 铸造车间应处在背风之处,九、布置方案的评价与选择,布置方案的评价常常从经济因素和非经济因索两个方面进行，经济评价可以采用费用对比法等，非经济因素评价可以采用优缺点比较法和加权因素法等。 1、非经济因素评价 每个布置方案都有一些不能用费用精确地衡量的非经济因素，常见的有：

20、 (1)是否易于将来发展 (2)工艺过程的适应性 (3)灵活性 (4)物流的效率 (5)物流搬运的效率 (6)储存的效率 (7)空间利用率 (8)辅助服务部门的综合效率 (9)工作条件 (10)安全性 (11)是否易于管理 (12)产品质量 (13)维修 (14)设备利用率 (15)是否满足需求能力 (16)是否适应公司的组织机构 (17)人流 (18)外观 (19)自然条件的利用 (20)环境保护,2、经济因素评价： 对于各种布置方案，可以通过工程经济分析，评价其节省费用、投资额及投资回报期等，作为比较选择的基准。至于比较哪些指标最好，没有统一的标准，需要具体情况具体分析。 布置方案的投资回

21、收期计算示例如下：,十、小结,设施布置就是对生产车间、管理部门、仓储部门、生产与生活服务部门的建筑物、道路和场地等，按照相互关系密切程度做出合理的布局。 采用SLP法进行工厂布置，就是对各作业单位之间的相互关系做出分析，包括物流的和非物流的相互关系，经过综合，得出各作业单位综合相互关系表。 然后，根据综合相互关系表指示的各作业单位的相互位置，绘制作业单位位置相关图。 将作业单位实际面积与位置图相结合，得出作业单位面积相关图 通过修正，得出可行的布置方案 最后通过评价选优，确定方案。,THE END！ Thank you.,工艺原则布置的过程,确定部门之间预期的搬运量 计算布置方案的搬运费用 改变部门布置的位置，以降低搬运费用,工艺原则布置的优点,机器利用率高 可采用调用设备 设备和成员的柔性程度高 设备投资相对较少 操作人员作业多样化,工艺原则布置的缺点,流程较长，搬运路线不稳定，费用高 生产计划与控制较复杂 生产周期长 库存量相对较大 操作人员需要较高的技术等级,产品原则布置的过程