第4章-设施布置技术及应用.ppt

1、第四章 设施布置技术及应用 基础工业工程 设施规划 2 本 章 主 要 内 容 系统布置设计 SLP SLP基本要素与程序模式、 SLP相关图技术、平面布置方案的确定。 其他布置方法与布置设计 关系表法、图论法、工作地布置、机器布置与二次分配问题。 服务设施布置与设计 办公室布置、零售店布置、医院布置、餐厅与厨房布置。 布置模型与算法 算法分类、 CORELAP、 CRAFT、布置算法小结。 布置设计软件与仿真基础 计算机辅助设施设计的发展、典型软件介绍、系统仿真概述 基础工业工程 设施规划 3 4.1 系统布置设计（ SLP) 设施布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题。人们研究

2、出了许多手工设计、数学分析和图解技术。 1960年代以来，又发展了计算机辅助设施设计技术。在众多的布置方法中，物流处于重要地位，把寻求最佳物流作为解决布置问题的主要目标。 1961年理查德 缪瑟提出的 系统布置设计 SLP，在世界范围内设施布置都有较大影响，应用十分普遍。 SLP是一种 条理性很强 ，不仅适合各种规模或种类的工厂的新建、扩建或改建中对设施或设备的布置或调整，也适合制造业中对办公室、实验室、仓库等的布置设计，同时，也可用于医院、商店对服务业的布置设计。 基础工业工程 设施规划 4 SLP方法有 5个基本要素 ，抓住这些就是解决布置问题的“ 钥匙 ” 。 5个基本要素是 P、 Q、

3、 R、 S、 T，即： P(Product)产品和物料，包括其变化和特性； （生产系统组成，设备类型，物料搬运方式） Q(Quantity) 每种物品的数量； （影响规模，设备数量，运输量，建筑大小） R(Route)生产路线（工艺过程顺序）； （影响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） S(Supporting Service)辅助部门（包括服务部门）； T(Time)时间（时间安排）。 （根据时间可求出设备数量，需要的面积和人员） 上述 P, Q两个基本要素是一切其他特征或条件的 基础 。只有在上述各要素充分调查研究并取得 全面 、 准确 的各项原始 数据 的基础上，通

4、过绘制各种 表格 、 数学 和 图形模型 ，有条理地细致分析和计算，才能最终求得工程布置的最佳方案。 4.1.1 SLP基本要素与程序模式 基础工业工程 设施规划 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？ 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？ 基础工业工程 设施规划 6 整个 系统布置设计 被划分为 4个阶段 ： 确定位置 总体区划 详细布置 实施 四个阶段均按顺序进行，其中第一阶段和第四阶段不属于布置设计工作， 第二和第三阶段是布置设计的主要工作 。 基础工业工程

5、 设施规划 基础工业工程 设施规划 8 系统布置设计SLP程序模式 基础工业工程 设施规划 P-Q产品产量分析 I区 为 单一或少品种大批量产品 ，宜采用流水生产线的大生产方式和 按产品原则布置 IV区 表示 多品种小批量或单件生产 ，宜采用 工艺原则 布置 II和 III区 的产品 品种和批量均中等 ，宜采用 成组技术布置 产品品种数目 P 产量Q I II III IV P-Q分析决定采用何种设施布置形式 也是 划分作业单位 的基础 基础工业工程 设施规划 10 4.1.2 物流分析 Flow Analysis 当物料移动是工艺过程的主要部分时， 物流分析就是工厂布置设计的核心工作，也是物

6、料搬运分析的开始，它对应布置设计问题 “ 钥匙 ” 的第三个字母 R（路线） 。 零部件物流是该部件在工厂内移动时 所走过的路线 ，物流分析不仅要考虑每个零部件在工厂内的路线，还要遵循两个最小和两个避免的原则： 两个最小原则 ： 经过距离最小和物流成本最小。 两个避免原则 ： 避免迂回和避免十字交叉。 基础工业工程 设施规划 11 物流分析有助于设计人员选择最有效的机器设备、设施、工作单元和部门的安排布局。 在物流分析时要 验证工艺路线是否正确、合理 ，检查是否可以取消、合并、改变顺序、位置或人员和改进细节。 因此正确合理的设施布置不仅能提高 生产效率 和 工作效率 ，也是节约物流费用从而降低

7、产品或服务成本的重大措施。 除了物料和设施外，分析操作人员工作时在设施内走动时的路线也是很重要的。 人员流动分析 用来安排工厂内所必不可少的服务设施，以方便职员的工作。 基础工业工程 设施规划 12 （ 1） 物流分析的内容与方法 物流分析 包括 确定 物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效 顺序 及其移动的 强度 和 数量。 基础工业工程 设施规划 13 针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法： A 工艺过程图 (Process Chart)。在大批量生产中，产品品种很少 ，用标准符号绘制的工艺过程图直观地反映出工厂生产的详细情况，此时，进行物流分析只需在工艺过程图上注明各道工

8、序之间的物流量，就可以清楚地表现出工厂生产过程中的物料搬运情况。 B 多产品工艺过程表 (Multi-column Process Chart)。在 多品种 且 批量较大 的情况下，如产品品种为 10种 左右，将各产品的生产工艺流程汇总在一张表上，就形成了 多种产品工艺过程表 ，在这张表上各产品工艺路线并列绘出，可以反映出各个产品的物流途径。 基础工业工程 设施规划 14 C 成组方法 (Group Technology)。 当产品品种达到数十种 时，若生产类型为中小批量生产，进行物流分析时，就有必要采用成组方法，即按产品结构与工艺过程的相似性进行归类分组，然后对每一类产品采用 工艺过程图 进

9、行物流分析；或采用 多产品工艺过程表 表示各组产品的生产工艺过程，再做进一步的物流分析。 D 从至表 (From-to Chart)。当产品 品种很多 ， 产量很小 且零件、 物料数量又很大 时，可以用一个 矩阵图表 来表示各作业单位之间的物料移动 方向和物流量 。 基础工业工程 设施规划 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 汇总到一起而形成的一种流程图 。 绘制过程先在图的右上部从第一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 ， 用正方形表示检验 其它零部件 ， 如果自制 ，

10、 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 。 物料形态表示符号 符号 行动类别 主要结果 操作 生产或完成 运输 移动 检验 鉴定 停滞 干扰 储存 保存 基础工业工程 设施规划 工艺过程图 由此可知，1 2之间的物流强度为 9t 基础工业工程 设施规划 基础工业工程 设施规划 18 （ 2）从至表 从至表是矩阵式的，通常用来表示建筑物之间、部门之间或机器之间的物流量，它 适用于多产品或多零件时的情况 。 如果计入作业单位之间的 距离 ，还可以表示作业单位之间的物料搬运总量，即 物流强度 。 从至表的画法是 ：在从至表上横行和竖列的标题栏内，按 同样顺序

11、 列出全部作业单位，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 代表产品或零件， 数字 代表搬运总量，填入两个作业单位横行和竖列相交的方格内。 从表的左上角到右下角，画一条对角线，零件 前进 记在 右上方 ， 退回 记在 左下方 。 基础工业工程 设施规划 19 例 设有三个产品 A、 B、 C，制造它们涉及到的 8个作业单位，分别是原料、锯床、车床、钻床、铣床、检验、包装和成品，以 18代替。三个产品的工艺线路和每天运量如下表所示 产品号 每天搬运托盘数 工艺路线 A 1256354678 8 B 1435678 3 C 12345678 5 基础工业工程 设施规划 20 To

12、1 2 3 4 5 6 7 8 1.原料 2.锯床 3.车床 4.钻床 5.铣床 6.检验 7.包装 8.成品 8 From 20 36 44 30 18 10 12 28 36 22 10 18 16 24 10 22 30 8 18 30 38 26 38 46 12 20 8 各作业单位 距离 见下表，试作出物流分析。 （注意因为两向距离一致，故左下角表数据省略。） 距离从至表 基础工业工程 设施规划 21 解：先按工艺线路画出产品运量从至表 To 1 2 3 4 5 6 7 8 1.原料 2.锯床 3.车床 4.钻床 5.铣床 6.检验 7.包装 8.成品 A8 C5A8 A8 A8

13、A8 A8 A8 A8 A8 B3 B3 B3AB11 B3AB11 B3AB11 B3AB11 AC13 From C5 C5 C5 C5ABC16 C5ABC16 C5ABC16 产品号 每天搬运托盘数 工艺路线 A 1256354678 8 B 1435678 3 C 12345678 5 基础工业工程 设施规划 22 有了距离从至表和产品运量从至表，以相应格子的运量乘以距离便得物流强度，见下表。 To 1 2 3 4 5 6 7 8 1.原料 2.锯床 3.车床 4.钻床 5.铣床 6.检验 7.包装 8.成品 From 108 0 60 288 104 80 264 188 40 1

14、44 80 252 416 64 192 48 128 合计 212 348 344 232 128 合计 2016 0 480 272 592 560 192 128 8 AC13 104 物流强度从至表 基础工业工程 设施规划 23 （ 3） 物流相关图 算出物流强度表之后，先分级，再做物流相关图。 从表中按路线将物流强度从大到小列出，见下图，再将同一作业单位对的物流强度合并，如表中，34 的 80和 43 的 48合并得 3-4为 128， 54 的64和 45 的 40合并得 5-4为 104，并后，重排大小。 基础工业工程 设施规划 基础工业工程 设施规划 25 再按作业单位对的强度

15、划分等级，物流强度等级划分采用著名的 A、 E、 I、 O、 U等级， AEIO比例如下图， U级比例只给无物流的作业单位对 ,有物流的作业单位对一般不考虑。 A EI OU 等级比例A10%E20%I30%O40%U0%基础工业工程 设施规划 物流强度等级划分表 物流强度等级 符号 物流路线比例（ % ） 承担物流量比例（ % ） 超高物流强度 A （ 4 ） 10 40 特高物流强度 E （ 3 ） 20 30 较大物流强度 I （ 2 ） 30 20 一般物流强度 O （ 1 ） 40 10 可忽略搬运 U （ 0 ） 基础工业工程 设施规划 27 物流相关图，其中 U级关系没标出 基础

16、工业工程 设施规划 28 SLP相关图技术 相关图 是缪瑟首先使用的，它能直观地表示出各作业单位两两之间的关系密切程度，而这正是布置的依据。 因为企业内作业单位之间关系影响因素较多，所以除了进行物流分析之外，还要有 非物流分析 。 基础工业工程 设施规划 29 4.1.3 非物流分析 物流分析所得到的是定量的相互关系，但是各作业单位之间还存在着其他的关系。例如以下就是非物流因素为主的情况： 诸如电子和精密机械的工厂，宝石工厂，用管道运输的工厂，需要运输的物料很少，物流相对来说不重要。 辅助设施与生产部门之间常常没有物流关系，但必须考虑它们之间的密切关系，像维修间、工具室、更衣室、休息室与生产区

17、都有一定的密切关系。 在纯服务性设施中，例如办公室、维修间内，常常没有真正的固定的物流，常用 信息流 或 人流 当作 “ 物流 ” 。 在某些情况下，工艺过程也不是布置设计的唯一依据 。例如重大零部件的搬运要考虑运入运出的条件，不能按工艺过程布置；有的工序属于产生污染或有危害的作业，需要远离精密加工和装配区域，也不能考虑工艺顺序。 基础工业工程 设施规划 30 因此，在分析作业单位相互关系时，除了物流关系外，还要 考虑非物流的相互关系 。 它们一般不能用定量的方法得到，而要用一些定性的方法。这时相关图每个菱形格子不但要表示两两之间的 密切程度等级(Closeness Rating)，还要加上 评级的理由 。 定性给出密切程度等级时，包括 A、 E、 I、O、 U和 X六种，其比例一般按下表确定。