1、第六章 生产和服务设施布置,Facility Layout,本章结构,设施布置的基本类型,4,生产和服务设施布置的概念,1,设施布置的决策依据,2,设施布置的基本原则,3,设施布置的时间组织（略）,5,设施布置的决策方法,6,流水线的组织设计装配线平衡,7,一、生产和服务设施布置的概念,设施布置的概念：指合理安排企业或组织内部各生产作业单位和辅助设施的相对位置和面积，以及车间内部生产设备的布置。 设施布置的要求: 基本要求：具有系统观点，布置一种合理的生产和服务系统，使之能以最经济的方式满足生产和经营服务的要求。 具体要求：有利于生产与服务。 方便运输 节约用地 良好环境,教室布置,布置目标：
2、普通超市有不少于3万种不同的商品，如何布置以实现最低的成本和最大的销量？,货架布置,货架维度 从上至下，存在一个精确的价值梯度，并且对应着不同的“位置费” 货架中部的销售力是底部位置的5倍还多，位置费最高 水平方向，如何设计摆放宽度以便既能吸引顾客又能节省展区,货架布置,案例： 便利店因为其便捷性，所售的牛奶、面包等商品价格远高于当地超市,与其说卖产品，不如说卖的是便捷性！,货架布置,香港的超市以中小规模的居多，有百佳，惠康，屈臣氏，华润等。家乐福在香港已经关门了，那边不太适合大超市的发展。,二、生产和服务设施布置的决策依据,产品结构和工艺(服务)特点 产品专业化和工艺专业化 生产运作的专业化
3、与协作水平 自制外协加工 组织规模 技术装备水平 生产类型 大量生产、成批生产、单件小批,啤酒酿造工艺流程,三、生产和服务设施布置的基本原则,1、满足生产过程的需要，符合总流程； 2、有密切生产联系和协作关系的车间应靠近布置； 3、充分利用城市的现有运输条件； 4、合理划分大区； 5、尽量提高建筑利用系数； 6、为扩建改建留有余地； 7、注意改善内部环境； 8、可调性(Flexibility)。,四、生产和服务设置布置的类型 (生产运作单位的空间组织),1、产品原则布置：按加工对象组织 采用标准化很高的加工运作获取平滑、快速、高产量流程; 接近重复加工或连续生产, 例如：汽车和设备的制造。 2
4、、工艺原则布置：按生产运作的工艺特点组织 用来加工或者提供多种工艺要求的产品或服务； 接近于单件作业，例如：喷气机引擎、数控设备。 3、固定布置：加工对象不动，人员、设备等流动 加工对象保持不动，工人、材料和设备按需要移动； 太大太重了而不能移动，例如，油轮,集装船只。 4、成组制造单元布置： 单元制造：将机器分组，组的划分由一系列相似零件所需工艺决定; 成组技术：具有相似设计特征或制造特征的零件分成零件族。,1、按产品布置的流水线作业,转化资源的位置完全按照为待转化资源提供方便的原则来确定。物料、信息、顾客按照预先确定的工艺路线（加工工序）依次进行加工。 产品布置目的往往是为提高产品或服务的
5、标准化程度。 汽车、笔记本电脑、电视装配线 炼钢连铸生产线、热轧线、炼油厂、饮料生产线 大规模免疫接种活动 部分高技术开发区的办公一条龙服务 部分高校的新生入学迎新服务 自助餐厅,工作区1,工作区2,工作区3,工作区1,原料 顾客,制成品,材料和/或人工,材料和/或人工,材料和/或人工,材料和/或人工,工作流程,生产或服务流水线,装配线,连续流程生产线,实时热进炉作业设备配置图,加热炉,热坯保温坑,扁钢坯连铸机,粗轧区,精轧区,盘卷区,基本布置形式,绕线型,U型生产线：生产线较短，具有不妨碍员工及车辆行走、可增进员工的沟通与协调、增加工作指派的弹性等优点。 不需要员工沟通的自动化生产、流程工作
6、有互相干扰或流程出入口无法设于同一端，不适用于此布置。,柔性的U型生产布置,缺点：操作者相互分开，没有机会相互交流工作。,优点：操作者可以交换工作，可以增加或减少操作人数。操作者经过训练可以自动平衡不同的生产速度。,U型生产布置的优点一,缺点：操作者被包围起来，没有机会和第三者合作来提高产量。,优点：操作者可以互相帮助，可以通过和第三者合作来提高产量,U型生产布置的优点二,缺点：直线型生产线很难平衡,优点：5个操作者可以减为4个,U型生产布置的优点三,按产品布置的优点 高度分工、加工/处理速度较快、产出率高 大量生产，单位成本低 员工容易训练与监督，管理幅度大 产品依相同作业顺序运作，搬运成本
7、低 人工与设备高度利用,按产品布置的缺点 过度专业化分工，导致员工工作满意度下降 弹性少 产量 产品型号 生产系统常因设备故障而停止 专业设备投资数额大，相对风险高,产品布置设计的重点： 使生产线平衡，降低瓶颈或闲置,将相同或相似功能的机器放置在一起， 成为一个部门或加工中心，某一零组件(或人)在某一区域完成工作后，再移至另一特定区域 可以处理不同加工需求的布置 例如： 医院、学校、银行 汽车修理厂等,2、按工艺流程布置,部门A,部门D,部门B,部门C,部门E,带有部门工作中心的典型工艺原则布置,适用于 工人技术高 生产产量低、样式多的产品 数项工作共同使用一机器或工作站 优点 流程弹性较大，
8、可处理不同的生产需求 流程不容易因设备故障而停顿 使用泛用型的设备投资较少，且维修成本低,缺点 若使用批量加工，则在制品存货成本高 产品换线频繁导致生产时间的浪费 复杂的搬运路径导致搬运成本高 生产计划与控制更困难流程布置的主要目标： 使搬运成本、距离及时间最小化,制造的产品不动，而将所需的人员、物料或设备依需要来移动 适用于 产品技术高 小量生产、速度慢、工期长 产品主件体积大，或无法移动例如 造船厂、大型建筑项目等,3、固定位置布置,优点 目标物的移动少，减少损坏与搬运成本 生产管理比较简单 缺点 无法大量生产 物料存储与搬运易产生问题 管理重点 如何使物料搬运，作业排程与生产技术能有效整
9、合，缩短工期,成组技术规划是将不同的机器分成许多单元（Cell）来生产具有相同形状和工艺要求的产品，期望同时取得产品布置的高效率及流程布置的弹性等优点。 目标是从工艺专业化类型的生产中获得产品规划的优点，其优点包括：,4、成组技术规划（单元式布置）,更好的人际关系。工人可组成小团体来完成整个作业。 提高操作技能。在一个有限的生产周期内，工人只生产有限数量的部件，重复程度高，有利于工人快速学习和熟练掌握生产技能。 减少在制品库存和物料运输。一个工作单元完成几个生产步骤，可以减少部件在整个车间的运输。 缩短生产调整时间。加工产品的减少意味着工具种类的减少，可以加快工具更换的速度。,按照制造或设计特
10、性将零部件分为产品族(part family)； 确定零部件组的主要物料流动类型，以此作为工艺规划或者调整的基础； 将机器和工艺分组，组成不同的工作单元。对于无法分组的部件和设备都放在“剩余单元”中。,成组技术规划的开发步骤,原 材 料,磨床 （M）,钻床 （D）,碾床 （G）,装 配 线,车床 （L）,热处理 （HT）,齿轮切削 （GC）,基于零部件流动的路径矩阵,根据零部件组加工要求重新布置机器将它们分成工作单元,原 材 料,组 装 线,1号工作单元,M,D,HT,G,2号工作单元,M,D,GC,3号工作单元,L,M,HT,D,GC,4号工作单元,L,M,G,HT,适用于生产产品样式多的产
11、品 优点 加工速度快 较少的在制品库存与物料搬运 快速换线，准备时间短 增进员工技术 采取工作团队，增进人际关系 缺点 产品/零件族分配不易，若分配不当，可能降低生产效率 不同的单元可能购买相同的设备,管理重点 如何将待生产的产品组成产品族 成组技术 将有类似设计或制造特性的项目分为零件族的方法 产品/零件族的分类标准，是以设计特性(如尺寸、形状、功能)或制造特性(作业的形态或顺序)来区分,总结：基本布置类型的优缺点（略）,五、生产运作系统的时间组织（略） (零件在工序间的移动方式),顺次移动方式: T顺次=nt平行移动方式：T平行= t +（n-1）t最大平行顺次移动方式：T平顺= nt-(
12、n-1)min(tj, tj+1),i=1,m,i=1,m,i=1,m,j=1,m-1,顺次移动方式示意图,nt2,nt1,nt3,nt4,180分,工序 时间 (分),平行移动方式示意图,t4,105分,工序 时间 (分),t1+t2+t3,(n-1)t3,平行顺次移动方式示意图,120分,工序 时间 (分),六、生产和服务设置布置的方法,总体布置方法（重点） 1. 作业相关图法考虑部门之间的相互密切程度。 2. 物料运量图法考虑原材料、在制品及其他物资在生产过程中总的流动方向及运输量。 3. 从至表法考虑加工对象流动的流程图，据此绘制从至表并进行迭代。,作业相关图法是根据企业各部门之间的活
13、动关系密切程度布置其相互位置。首先将关系密切程度划分为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。,（一）作业相关图法,例题：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23的区域内。已知这6个部门的作业关系密切程度，如下图所示。请根据图作出合理布置。,第一步，列出关系密切程度（只考虑A和X）：A：1 2 1 3 2 6 3 5 4 6 5 6X：1 4 3 6 3 4,第三步，考虑其它“A”关系部门，如能加在主联系
14、簇上就尽量加上去，否则画出分离的子联系簇。本例中，所有的部门都能加到主联系簇上去，如图2所示。,第二步，根据列表编制主联系簇，如图1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。如图1。,解：,第四步，画出“X”关系联系图，如图3所示。,图3 X关系联系簇,图4 最后布局,第五步，根据联系蔟图和可供使用的区域，用实验法安置所有部门，如图4所示。,1,6,3,4,例如：一个小型工厂的生产、辅助、服务等八个部门的相互关系表图如下：,（一）根据关系的密切程度和接近的必要性在平面上按A、E、I、O、U的顺序逐次排
15、列。,1、A级：1与25与2，3，4,1,2,3,5,4,2. E级：5与6，7，8,4,5,1,3,6,2,3. I级：1与5；6与7,8,7,4,5,1,6,3,2,（二）按各部门实际面积大小的比例，绘制工厂平面布置图。,2 材料室,3 工具室,4 机修组,1总库,5 生 产 车 间,8 办公室,7 食堂,6 更衣室,为了便于分析，也可以采用把定性的关系密切程度转化为定量的关系来分析如采用给密切程度赋权，如A为6，E为5，I为4，C为3，U为2. X为1，然后采用权重最大的优先安排，其他的根据其权重的大小进行调整。,工厂平面布置图（草图）,（二）物料运量图法 (Material Flow
16、Chart),这种方法是按照原材料、在制品及其他物资在生产过程中总的流动方向及运输量这两个方面来布置工厂的车间、设施和生产服务单位，并且编制物料流向图的方法。在该图上要标明物料的流向。例：某企业有六个生产单位，各生产单位的运输量为已知，编制物料运量图如下：,物料运量图,图例：2吨-1吨,为了得到更为直观和清晰的观点，可把以上物料运量用物料运量相关线图来表示：,各生产单位平面布置图,（三）“从至表”试验法(布置）,从至表是一种常用的生产和服务设施布置方法。 具体步骤如下： 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
17、备之间的移动次数和单位运量成本； 试验法确定最满意的布置方案。,举例（课本）,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,设备间每次运输成本,设备间每月运输成本,设备间每月总运输成本,1,2,3,4,5,最优方案如下,应用范例：主题公园的布局,某主题公园的设计者正在为公园的布局进行构想。使游客能在游览过程中的行走距离最小化是设计者要考虑的问题 。(1)根据初步的分析，参考其他主题公园的布局，做了一个初步的布局图。(2）根据其他公园的统计数据，结合预测，得到一个平均每天各景点之间游客的客流情况表
18、 。 （3）把客流量大的景点安排在相邻位置 。 （4）根据公园的地理位置与场地的情况进行调整，最后的布局草图如图 所示。,景点之间的游客日流量 单位：人,景点之间的游客日流量 单位：人,主题公园的平面布置图（草图）,新设备的布置：中值法,例：录象带制作设备安置在什么地方？,x的坐标和累计加权值,y的坐标和累计加权值,七、流水线的组织设计,（一）流水线生产的概念 （二）生产线平衡 （三）流水生产线组织设计,（一）流水生产的概念与特征,概念:流水生产是指产品经过各道工序，按规定的路线、规定的速度，一件接一件川流不息地进行加工和生产。 特征:1 .工作地的专业化程度高 2 .具有明显的节奏性 3 .
19、各工序的生产能力平衡或成比例 4 .工艺过程封闭、单向 5 .具有高度的连续性,（二）生产线平衡,产品原则布置的优点在于要把工作分解成可由技术不高的工人或专用机器快速而机械地完成一系列基本作业。 每一个工人只分派一个作业是不实际的。 通常会将作业分成可控制的作业包分配给各工作地，每个工作地由一个或两个人操作。 决定如何将作业分配到工作地的这一过程被称为生产线平衡，其目标在于分到各工作地的作业所需时间大致相等。（不等时，会出现闲置时间）,生产线平衡,达到生产线完全平衡的主要障碍在于要组成具有同样加工时间的作业包是很困难的。 对设备要求不同或一些活动不相容； 基本作业的时间差异通过作业分组解决不了
20、； 所要求的技术顺序也可能妨碍一些作业组合。,擦污 2分钟,冲洗 4分钟,烘干 2分钟,有时候一个工作地上会有多个工人，本章所有的例子与问题涉及到的工作地上只有一个人。,考虑管理者可决定利用1-5个工作地来完成五个作业。当利用1个工作地时，所有的作业都在这一工作地完成；利用5个工作地时，每一个工作地只安排1个作业。如果利用2个、3个、4个工作地时，部分或全部的工作地将分配多项作业。如何决定利用多少个工作地？ 主要决定因素是节拍。节拍是指将完成单位产品所需的作业分配到各工作地时，各工作地完成作业所容许的最大时间。如果节拍是2分钟，那么该生产线每2分钟完成一个产品。,思考：,假定要制造某种产品，该
21、工作可分解为5个基本作业，每一作业所需时间及各作业的顺序如下图所示：,0.1分钟,0.7分钟,1.0分钟,0.5分钟,0.2分钟,产量计划期有效工作时间节拍,假定一生产线每天运转8小时，其中节拍为1分钟，那么产量为480个单位；当节拍为2.5分钟时，那么产量为192个单位。,节拍计划期有效工作时间计划期产量,最大可能的节拍：各作业时间之和 2.5分钟,工作地计算数工序时间之和节拍,假定计划期的产量为每天480个单位（最大产量），为了达到这一目标最少需要的工作地为： N2.512.5个工作地,a,b,e,c,d,0.1,1.0,0.7,0.5,0.2,实际采用3个工作地,装配线平衡的计算和设计步
22、骤：1、计算和确定流水线的平均节拍（即流水线上连续生产两种产品之间的间隔时间）。2、组织工序的同期化（是指通过组织和技术方面的措施，使各道工序 的加工时间与平均节拍相等或成为倍数关系）或生产线平衡3、确定各工序的工作地数量（为了适应流水线生产节拍的要求）4、计算各工序工作地的负荷率（目的是对负荷过高或不足的工作地采取适当措施5、确定工作地（或设备）的排列方式依据实际情况考虑： （1）产品在各道工序之间的运输距离最短（2）生产面积利用最好（3）生产工人工作最方便6、确定传送带的长度和速度传送带长度应稍大于各工作地长度的总和，皮带或链板式传送带周长应稍大于传送带长度两倍。,举例1,利用下列资料，完
23、成下列各项： （1）画出作业先后顺序图； （2）假定一天工作8小时，计算一天要达到产量为400个单位的节拍； （3）求出最少需要的工作地数； （4）进行装配线平衡，使时间损失率最小,并求出时间损失系数,（2） 节拍R8060/400=1.2分钟 （3）最少工作地数Smin【3.8/1.2】=4 （4）进行装配线平衡如图所示，时间损失系数L=,=20.8,举例2,日生产时间：200分钟 日生产数量：400单位,1、确定节拍，求最少所需工作地数。,2、从工作地1开始，按顺序给工作地分配作业。,3、在分配前，用以下标准确定哪些作业够资格分配到一工作地。,a 所有先行作业都已被分配,b 该作业时间不超
24、过该工作地的剩余时间,a 所有先行作业都已被分配,b 该作业时间不超过该工作地的剩余时间,A+C,B+H,平衡方案,工作台1：,工作台2：,工作台3：,工作台4：,A+B,C+H,举例3,节拍10分、作业个数11个、作业顺序见图,解： 计算最小工作地数：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6个工作地。 计算装配线的时间损失系数和平滑系数。,举例4,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
25、设计，装配线平衡过程如下。三轮童车装配路线如图1所示。三轮童车装配作业先后顺序如图2所示。,求解过程,计算最小工作地数：,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。 计算装配线的时间损失系数和平滑系数。,图3 三轮童车装配线工作地重新布置方案,仓库布置：取决于订货次数、物品间的相关性、通道的数量和宽度、储备分隔间的高度、铁路或卡车装卸货物、定期对存储物品进行清点的必要性、物品的防腐和霉烂等因素。 零售店布置：使店铺的单位面积的净收益达到最大，零售店布置应尽可能提供给顾客更多的商品。 办公室布置：依赖于信息的传递。办公室工作的处理对象主要是信息以及组织内外
26、的来访者。,补充：非制造业的设施布置,零售店布置,零售服务业（如商店、银行和饭店）的规划目标是使企业每平方米空间的净利润实现最大化。 Taco Bell饭店在1986年和1991年以后的两种规划方法反映了公司战略变化的行动要求，即快速生产和低价销售。,Taco Bell饭店,餐厅,汽车 驶入区,冷却装置,食品储藏室,员工区,办公室,工作区,服务台,厨房,男洗手间,女洗手间,餐厅,汽车 驶入区,冷却装置,食品储藏,员工区,工作区,服务台,厨房,女洗手间,男洗手间,顾客,办公室,1986年,19912004年,服务场景,服务场景是用来概括提供服务的环境以及这些环境是怎样影响顾客和雇员的。 服务场景
27、有三个组成部分： 环境条件。如噪音等级、音乐、照明、温度和气味，会影响员工的表现，影响顾客对服务的满意度及其逗留的时间和消费情况。 空间规划及其功能性。包括设计顾客走动的路径和货物分类。 品牌、标志和装饰品。,空间规划,路径设计：为顾客提供一条路径，使顾客最大程度地接触商品，并在这一路径上按照服务的需求顺序安排服务。 流通规划与货物分类： 人们在超级市场中购物倾向于以一种环形的方式购物。 超市中，摆放在通道尽头的减价商品总是要比摆放在通道里的相同物品卖得快。 付帐区和其他非销售区需要顾客排队等候服务，这些区域应当规划在上层或“死角”等不影响销售的地方。 在百货商店中，离入口和展台最近的位置最有销售潜力。,商店入口,二级通道,二级通道,主通道,三级通道,商店入口,主通道,二级通道,三级通道,
