1、第五章 设施布置 王辉,1,设施布置 Facility Layout,第六章,第五章 设施布置 王辉,2,设施布置定义 Facility Layout Defined,决定部门的位置、部门的工作组、工作站、机器的位置以及在制品的储存点，目的在于确保以一种顺利的工作流（工厂内）或一种特殊的流动方式（服务组织内）来安排这些要素。Facility Layout can be defined as the process by which the placement of departments,workgroups within department,workstations, machines,
2、and stock-holding points with a production facility are determined.,第五章 设施布置 王辉,3,Guiding Case: McDonalds Looks for Competitive Advantage with its New High-Tech Kitchen LayoutIn its half-century of corporate existence, McDonalds has revolutionized the restaurant industry by inventing the limited-men
3、u fast-food restaurant . It has five major innovations. The first, the introduction of indoor seating(1950s), was a strategic issue of facility layout. The second ,drive-through windows(1970s) The third, adding breakfast to the menu(1980s), was a product strategy.,第五章 设施布置 王辉,4,The fourth, adding pl
4、ay areas (1990s), was again a layout decision. In 2000, McDonalds is reaching for its fifth major innovation, and not surprisingly, it is a new layout to facilitate a mass customization process. This time the corporation is banking on the radical redesign of the kitchens in its 13,500 North American
5、 outlets. Dubbed the “made for you” kitchen system, sandwiches are now assembled to order and production levels are controlled by computers. The new layout is intended to both improve the taste of food by ensuring it is always freshly made,第五章 设施布置 王辉,5,and to facilitate the introduction of new prod
6、ucts. Under the new restaurant design, total production process were shorten to 45 seconds, some steps were eliminated and some shortened.The payoff for the layout change?McDonalds will save $100 million per year in food costs. The company is banking that with the new layout, new standards of effici
7、ency and happier customers will provide a competitive advantage.,第五章 设施布置 王辉,6,设施布置的目标 Objectives of Facility Layout,生产系统的目标 减少材料处理成本 有效地利用空间和劳动力 消除瓶颈 便于雇员之间及雇员和上级之间的接触和交流 降低生产循环时间或服务时间 消除浪费或多余的时间 便于材料、产品和人员的进出和摆放,第五章 设施布置 王辉,7,设施布置的目标（续） Objectives of Facility Layout,使安全和保险措施具体化 改进产品和服务质量 鼓励正确的维修活动
8、 为企业运作活动提供了具体的控制 为企业适应环境的改变提供了柔性,生产需求量预测 工艺要求 建筑物的总数或场地的有效空间总数,教室布置,1、满足生产(业务）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(Transportation Conditions) 4、合理划分大区,设施布置,5、尽量提高建筑利用系数 6、为扩建改建(Expansion and Rebuilding)留有余地 7、注意改善内部环境(Internal Environment) 8、可调性(Flexibility),设施布置,第五章 设施布置 王辉,11,基本的设施布置
9、类型 Basic Types of Layouts,工艺原则布置（车间/功能布置）Process Layout (job-shop or function layout)- 将相似设备或功能放在一起产品原则布置（装配线布置）Product Layout (flow-shop layout)- 根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程,第五章 设施布置 王辉,12,基本的设施布置类型 Basic Types of Layouts,成组技术布置（单元式布置）Group Technology Layout (Cellular Layout)- 将不同的机器组成加工中心（工作单元）来对形状和工艺相似的零
10、件进行加工 定位布置Fixed-Position Layout - 产品（由于体积或重量庞大）停留在一个地方，生产设备移动到要加工的产品处,第五章 设施布置 王辉,13,1、工艺原则布置 Process Layout,第五章 设施布置 王辉,14,例子：某制造厂工艺流程,L,L,L,L,L,L,L,L,L,L,M,M,M,M,D,D,D,D,D,D,D,D,G,G,G,G,G,G,P,P,A,A,A,车,铣,钻,磨,油漆车间,装配车间,收发质检部,第五章 设施布置 王辉,15,（美）斯蒂芬.罗宾斯 管理学第四版 人大出版,典型的流程,Example 普通医院与牙科医院,第五章 设施布置 王辉,
11、16,工艺导向流程,电锯零件,电钻零件,Process Focus,？,第五章 设施布置 王辉,17,Process Layout Method,工艺原则布置方法用来对类似工艺流程的工作部门进行布置，使其相对位置达到最优。在许多设施布置决策中经常意味着物流大的部门相邻。（物料运量法） 必要的已知条件：部门间的物流量；部门间的物流的搬运形式和成本；现有或初始的设施布置情况,第五章 设施布置 王辉,18,Example of Process Layout -玩具厂,用一个模型表示出车间的物流和基本方案1 2 3 4 5 6 7 812345678车间之间的流动（移动次数）,第五章 设施布置 王辉,
12、19,车间,活动,装货处,160,80,英尺,标准尺寸、叉车运输 相邻车间单位货物的 运输成本为1美元,第五章 设施布置 王辉,20,将每两个部门间的运量与基本运费相乘求得基本布置的成本,1,3,5,7,2,4,6,8,100,5 103,50 88 180,175,7,30,203,253,200,用年搬运量表示的车间流程图,第五章 设施布置 王辉,21,成本矩阵初始方案,max,1 2 3 4 5 6 7 8,总成本：￥3 474,1,2,3,4,5,6,7,8,第五章 设施布置 王辉,22,改变车间布置 以降低成本，直到得到最优方案,一种可行的布置方案,总成本：￥3 244,第五章 设施
13、布置 王辉,23,系统布置设计 Systematic Layout Planning,车间之间的流量实际上不可能得到；有时不易提示的定性因素对布置决策起了决定性作用。 系统布置设计（作业相关图法）要建立一个相关图，表示各部门的密切程度；用试算法调整相关图，直到得到满意方案为止。接下来，就要根据建筑物的容积来合理安排各个部门。（调整部门间的位置，然后检查权重系数）,第五章 设施布置 王辉,24,Systematic Layout Planning Example (Department store layout planning) 百货大楼的某层的系统布置设计,第五章 设施布置 王辉,25,A、
14、各个部门间的相关性的权数,第五章 设施布置 王辉,26,B、不同部门相关性的原因,第五章 设施布置 王辉,27,C、相关表（关系的密切程度）,I U A U,6 4 ,U I A, 1 1,6,U X, 1,X,1,I 4，7,I 4，7,I 4，7,E 4，7,I 4，7,I 4，7,0 7,O 5,O 5,I 5，7,O 7,A 1,3,4,U,U,U,U,U,U,A 1,3,4,A 5,E 7,O 5,A 5,E 7,O 5,E 7,A 5,7,O 7,1,3,4,5,6,7,8,2,2,3,4,5,6,7,8,I 4，7,重要程度,重要程度 的原因,1,例子：某工厂车间相关表,第五章
15、设施布置 王辉,29,初始相关图 （由表A和C 得到）,1,3,2,5,4,第五章 设施布置 王辉,30,初始和最后的布置,初始布置 忽略空间和楼房限制,用面积和建筑规模调整 得出的最后布置,第五章 设施布置 王辉,31,产品原则布置 Product layout (Assembly-line balance),IN,OUT,第五章 设施布置 王辉,32,如何选择流程,？,第五章 设施布置 王辉,33,产品原则布置 Product layout,在产品原则布置中，设备和车间服务于专门的产品线，采用专门的设备来避免物料迂回，实现物料的直线运动。适用于给定产品或零件的批量远大于所生产的产品或零件的
16、种类的情况常见的形式为流水生产线或产品装配线,按产品专业化布置（或叫对象原则）,就是根据生产的产品、部件、零件来确定车间，每一车间完成其所负责的加工对象的全部工艺过程。,因为这种组织形式不用跨其他生产单位就能独立地出产品，所以也称为封闭式车间。,第五章 设施布置 王辉,35,产品导向流程,洗瓶机,冲瓶机,压盖机,管道,可乐,Product Focus,？,第五章 设施布置 王辉,36,工艺原则与产品原则布置的比较,PRODUCTION LAYOUT PROCESS LAYOUT Description Sequential arrangement Function grouping of ma
17、chines of machines Type of Process Continuous, mass Intermittent job shopproduction, mainly batch production, assembly mainly fabrication Product Standardized Varied, made to stock made to order Demand Stable Fluctuating Volume High Low Equipment Special purpose General purpose Workers Limited skill
18、s Varied skills,第五章 设施布置 王辉,37,工艺原则与产品原则布置的比较,PRODUCTION LAYOUT PROCESS LAYOUT Inventory Low in-process, High in-process high finished goods low finish goods Storage space Small Large Material Fixed path Variable path handing (conveyor) (forklift) Aisles Narrow Wide Scheduling Part of balance Dynami
19、c Layout decision Line balance Machine location Goal Equalize work at Minimize material each station handing cost Advantage Efficiency Flexibility,第五章 设施布置 王辉,38,装配线平衡 Assemble Line Balance,装配线（流水线）由一些物料搬运设备连接起来的连续生产线最常用的形式是以相同的时间间隔顺次经过各个工作站的移动输送生产线 物料搬运设备：皮带、传送器、天车 平面布置类型：U型、直线型、分支型 节拍的控制形式：手动、自动 工
20、作站特性 装配品种,第五章 设施布置 王辉,39,节拍：相邻两产品通过装配线尾端的时间间隔 在装配线上若干个相邻工序合并为一个大的工序称为工作站或工作地。 装配线平衡（工序同期化）：对于某装配流水线，在给定流水线节拍后，求出装配线所需工序的工作站数量和用人数量最少的方案。 装配线平衡的目标：将所有工序分配到各个工作站，使每个工作站在在节拍内都处于最繁忙状态，闲置时间最少。 为什么要进行装配线平衡？,第五章 设施布置 王辉,40,装配线平衡的步骤,用一个流程图表示工序作业的先后顺序 求出生产节拍（C），公式为：计算满足节拍要求的最少工作站理论值S将作业分配到各个工作站 计算并评价装配线平衡后的效
21、率,C =,每天的生产时间F,每天的生产计划N,S =,完成作业所需的时间总量T,节拍C,第五章 设施布置 王辉,41,例子：,某厂在生产线上组装玩具马车，每天需生产500辆，每天的生产时间为420分钟，组装步骤和需要时间如图所示。按节拍和作业次序的限制，求使工作站数量最少的平衡方式。,第五章 设施布置 王辉,42,第五章 设施布置 王辉,43,1、画出流程图,A,D,C,F,G,K,J,I,H,E,B,45,11,9,12,12,8,9,50,15,12,12,第五章 设施布置 王辉,44,2、求出生产节拍（C）,C =,60420,500,=50.4( 秒/辆),3、计算满足节拍要求的最少
22、工作站理论值S,S =,T,C,=,195,50.4,= 3.84 = 4 (取整),4、将作业分配到各个工作站,条件： 1、保证作业顺序 2、每个工作站的小工序作业之和TS = C 3、使工作站数量尽可能少,第五章 设施布置 王辉,45,分配原则： 1、首先安排后续作业多 2、首先安排作业时间最长的工序,第五章 设施布置 王辉,46,4、计算并评价装配线平衡后的效率,工作站时间损失系数 =,S.C,100%,S.C (T),=,550.4195,550.4,100%,= 23%,第五章 设施布置 王辉,47,3、产品原则的布置,装配线平衡中还应考虑的问题,（Product-oriented
23、layout）,第五章 设施布置 王辉,48,30S,工作小组,对单一速度装配线的替代方法,动态的生产线平衡,第五章 设施布置 王辉,49,60S,30S,60S,对单一速度装配线的替代方法,第五章 设施布置 王辉,50,锻压机,机 1,机 2,机 3,机 4,存储箱,焊接,(a)原布局,油漆,Paddy Hopkirk 汽车配件厂轴承生产线,产品导向的布置,(b)新布局,第五章 设施布置 王辉,51,U型生产线或工作单元,原工作方式,第五章 设施布置 王辉,52,U型生产线或工作单元,原工作方式,第五章 设施布置 王辉,53,柔性生产布置,原工作方式,物料流,55,目标：使移动距离的总和最小
24、。该方法常常用来解决增加一台新设备（或设施）的位置确定问题。新设备问题的目标是使从新设备到原有设备的加权直线移动距离的总和最小。为讨论问题方便，设物料和人员在设备之间或部门之间的移动只能按垂直交叉的方向。设原有设备的坐标 为（a 1, b1）、（a 2，b 2）、， （a i ,b i）、（a n ,b n），新设备安装的地点坐标为（x ，y），w是流量，则目标为新设备到原有设备之间加权直线移动距离的总和最小。 n即 f（x，y）= w i（x a i+y b i）为最小i =1n n令 g 1（x） = w i x a i g 2（y） = w i y b ii =1 i =1 f（x，y）
25、= g 1（x） + g 2（y） 为最小,坐标法,第五章 设施布置 王辉,56,坐标法,例 1、假设现有两台设备，其位置坐标为（5，10）、（20，30），如图 所示 。设 w i = 1（即权重为1，或移动的物料为1个单位）。因为任何在( 5,20 )外的X，任何在( 10, 30 )外的y ，都会导致更大的g 1（x）和g 2（y），至使 f (x,y) 不是最小，所以此问题的最优解为：5x20 ；10y30，即落在图 中 阴影 区的解都是最优解。更直观地说，x 等于a i 的某个值，y 等于 b i 的某个值，该问题总存在最优解，且 f (x,y) =35。例如：取 x=5，y =10
26、 则 f (x，y) = f (5，10)= (5 - 5 + 10 - 10) + (5 - 20+ 10 - 30) = 35,第五章 设施布置 王辉,57,y,x,0,（5，10）,（20，30）,第五章 设施布置 王辉,58,坐标法,例 2 、某大学购买一台新设备，以便全校师生制作教学录像带。这台设备由校园内六个学院的教师使用。这六个学院的位置如图 所示。其坐标和各学院使用该设备的教师人数见 表。各学院间用草坪隔开，故通道都是交叉垂直的。问该录像带制作设备安置在何处，使所有教师的总行程最小。,y,x,第五章 设施布置 王辉,59,第五章 设施布置 王辉,60,坐标法,解：设布置录像带制
27、作设备的坐标为 x 和 y ，取每个学院使用该 设备的教师人数为加权数。下面分别求出 x 和 y 的值。首先求 x 的最优解。将 x 的坐标按递增的顺序排列，同时求出累计加权值，见下表 。x 最优值求解方法：将累计加权值除以2，如本例(204 / 2) = 102在累计加权值中从小到大找出笫一个大于102的值103。与103相对应的 x 坐标即为最优解，x = 6。y 值的求解法与此相同。由下表 可知，y = 12。则本例的最优解为(6,12)，即新的录像带制作设备应布置在坐标为(6,12)的地方，这样所有的教师的行走路程的总和最小。,第五章 设施布置 王辉,61,计算结果：,第五章 设施布置
28、 王辉,62,1、办公室布局,（Office layout）,第五章 设施布置 王辉,63,办公室布局,（Office layout）,第五章 设施布置 王辉,64,办公室布局,（Office layout）,第五章 设施布置 王辉,65,办公室布局,封闭式布局,（Office layout）,第五章 设施布置 王辉,66,办公室布局,开放式布局,（Office layout）,第五章 设施布置 王辉,67,办公室布局,（Office layout）,第五章 设施布置 王辉,68,第五章 设施布置 王辉,69,2、零售服务业的布置,目标：使店铺的每平方米的净收益达到最大 环境条件会影响雇员的表
29、现和士气，同时也影响顾客对服务的满意程度 在空间布置及其功能中两个重要的方面：设计顾客的行走路径将商品分组 标志和装饰品,第五章 设施布置 王辉,70,零售业布局 (Retail/service layout),第五章 设施布置 王辉,71,零售业布局,? 零售业布局考虑的主要因素,目标：销售量和利润率,有限空间如何尽量陈列商品,美观,提高商品的吸引力,激发购买欲望,第五章 设施布置 王辉,72,零售业布局,? 零售业布局考虑的主要因素,目标：销售量和利润率,商店入口,商店入口,商店入口,第五章 设施布置 王辉,73,零售业布局,? 零售业布局考虑的主要因素,目标：销售量和利润率,货架陈列的排
30、面 Facing,货架高度,货架整体丰满,黄金段,第五章 设施布置 王辉,74,如何选择流程,第五章 设施布置 王辉,75,如何选择流程,流程选择考虑的因素,？,第五章 设施布置 王辉,76,如何选择流程,流程 产品 市场,公司战略,第五章 设施布置 王辉,77,如何选择流程,流程 产品矩阵,第五章 设施布置 王辉,78,单件生产,多品种 小产量,主要品种 高产量,品种单一 产量高,工艺导向 （间歇型）,模块化流程,产品导向 （连续型）,如何选择流程,HP,德州仪器,？,第五章 设施布置 王辉,79,如何选择流程,第五章 设施布置 王辉,80,第四章 思考题,讨论集中布置类型的特点。 为什么要
31、进行装配线平衡？装配线平衡方法是什么？ 你最近注意到零售业所进行的布置创新是什么？ 有那些影响企业设施布置的因素？ 你如何收集数据帮助一家小企业改进它的布置？,第五章 设施布置 王辉,81,案例研究报告,研究时间：,研究地点：,研究人员及分工：,前言(目的、动机、方法、限制),面临的问题,可行方案,方案分析（分析比较方案作为抉择的依据 ）,建议方案,结论,附件（图表、讨论纪要、演示文档）,现状分析,第五章 设施布置 王辉,82,案例研究报告,研究人员及分工：,组员：A、B、C ,组长（本次小组讨论的主持人）：A,案例讨论的发言人：B,案例研究报告撰写和演示文档的制作：C,第五章 设施布置 王辉,83,Please do your homework,Carefully !,
