第二章 设施规划与设计-设施布置设计.pdf
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1、Logistics主节设施布置设计的基本理论设施布置设计的含义和内容杜敏 东风汽车公司前身是1970年代开始建设的第二汽车制造厂,它位于湖北省西北山地十堰市。二汽的22个专业厂分布于十堰市各山坳内,布局十分分散,东 西距离近30公里。没有考虑汽车制造这种大物流量生产所必需遵循的“移动距离 最小原则”,在生产系统规划与设计中没有进行正确的物流分 析,在厂际间建设了70多公里的铁路专用线及与之配套的仓库 等设施。最后,不得不用汽车运输取代了原定的厂际间的铁路 运输。由于零件工艺线路长,专业厂相互之间复杂的协作关系,加上 厂房车间地域上的分散,东风公司的生产组织极其复杂,物流 始终是压在企业肩上的个
2、重担。十堰基地也给东风汽车公司的后续发展带来障碍,公司不得不 另址规划其载重车和轿车的生产厂址,不过,通过总结教训和 学习,从襄樊到武汉,公司工厂布置与设计已经发生了质的飞 跃。杜敏 Logistics布置决策设施布置与设计是决定企业长期运营效率 重要的决策。设施布置设计对生产系统极为重要,据测 算,物料搬运和布置有关的成本占工厂生 产总运营成本205%采用有效的布置 方法,可以使这些成本降低30%,甚至更 多。杜敏 生产系统设施布置要解决的王要冋题是:Logistics根据企业的经营目标和生产纲领,在已确 定的空间场所内,按照从原材料的接收、零件和产品的制造,到成品的包装、发运 的全过程,将
3、人员、设备、物料所需要的 空间做最适当的分配和最有效的组合,以 便获得最大的生产经济效益。不仅有形的生产和服务设施会碰到布置和重 新布置的问题,即使是非物质生产的服务系 统,如商店、宾馆、餐馆也同样面临此问题。杜敏 装配线Asasint too convsoi杜敏 Logistics布置仓库lli地区带 送 传Ii1订单获取杜敏 办公室布置投资部经理杜敏 Logistics商场布百,杂货店杜敏 Logistics设施布置最早起源于厂设计。个厂的设施布置包括工厂总体 布置和车间布置。杜敏 Logistics厂总体布置设计1.解决厂各个组成部分,包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动站、办公场 所等
4、作业单位相互位置;2.解决运输线路、管线、绿化及设施美化 的相互位置;3.解决物料的流向和流程、厂内外运输联 接及运输方式。杜敏 Logistics车间布置设计 FL解决各生产段、辅助服务部门、储存设施等作业单位相互位置;2.解决工作、设备、通道、管线间的 相互位置;3.解决物料搬运流程和运输方式。杜敏 Logistics作业单位的层次部门设施部门工作中心工作中心工作地工作地工作中心工作地块状布置图详细布置图工作地布置部门部门杜敏 Logistics二、设施布置设计的前提和目标什么时候需要进行设施布置设计?杜敏 设施布置的具体目标Logistics最好的工艺流程保证艺流程畅通,生产时 间短,生
5、产连续。最少的物料搬运费用运输路线简化,避免往 返交叉。最有效地利用空间使建筑设备和单位制品的 占有空间小。最好的柔性设施布置适应产品需求的变化、工艺和设备的更新。最舒适的作业环境保证安全,满足生理、心 理要求。最便捷的管理使有密切关系或性质相近的作 业单位布置在个区域杜敏 目标矛盾来源例如:对性质相近的作业单位布置在个区域可满 足管理的方便性和组织结构的合理化,却可 能导致物流量的增大;满足尽量减少运输和交叉的目标,却可能违 反柔性目标杜敏 出5置的特色制造业与服务业后台面对面的服务业前台直线流程简单易懂的服务流程同样的作业不重复恰当的等待设施生产时间可预测与顾客沟通顺畅无半成品库存顾客监督
6、容易开放式的作业现场,每个人 都了解状况清楚的出入动线及足够的容 量瓶颈作业可以控制或调整顾客只看到你要他们看的各作业单位没有等待等候区与服务区相互平衡材料移动降至最低将步行降至最低能杜绝不必要的物料再处理整齐清洁、光线充足情况变化时容易快速调整杜敏 Logistics设施布置决策的依据 系统应达到的目标 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杜敏 Logistics最早的设施规划与设计是厂设计经F 验的总结,难以满足生产经营的要求。随着工厂和服务设施布置设计的发展 和研究的深入,加上系统工程、运筹 学、计算机技术的发展应用,出现 些先进的设计方法。理查德缪瑟(Rich
7、ard Muther)的系统 布置设计(System Layout Planning,SLP)方法,使工厂布置设计由定性 阶段发展到定量阶段,广泛应用于各 种生产系统与服务系统。杜敏 布置方法和技术年代主要特点和使用条件流程图、样片排列等经验判断方法50年代直观、简便、易行关于设施间物料流动顺序和数量的各 种数学分析方法。如属于最优化及其 搜索算法的二次分派算法(QAP,1957)及相应的计算机软件CRAFT(1964)和CORELAP(1967)50年代中期到60年代初、中 期适用于设施数目不太多的情 况系统布置规划方法(SLP)60年代至今该方法属于系统仿真技术,要求把影响布置的因素尽可
8、能量化,在离散状态下组合 寻优。适用于设施数目不超 过15个的情况。其突出特点 是具有方法论意义人一机交互式决策支持方法80年代至今按决策者意图靠计算机系统 支持决策,能进行预测判断;借助于模糊集理论,采用图 论方法等设计数据集成和设计模型集成的理想 实验环境方法(综合决策环境方法)90年代至今是对纯粹计算机程序支持的 改进方法杜敏 四、设施布置设计分析要素P产品和物料,包括其变化和特性;Q每种物品的数量;R一生产路线(艺过程顺序);S一辅助部门(包括服务部门);T 时间(时间安排)。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
9、的基础上,通过绘制各种表格、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.杜敏 五、基本原则厂总体布置设计的基本原则口符合生产艺要求口防火、防爆、防振、防噪声口利用自然条件,减少环境污染口合理紧凑布置,节约用地车间布置设计的基本原则确定设备布置形式口满足工艺流程要求 实施定置管理,确保工作环境整洁、安全口选择适当的建筑形式杜敏 、基本布置形式Logistics按工作流程的形式分类:艺原则布置 产品原则布置 口定位布置口成组技术布置按系统功能分类口存储布置 口销售布置 口工程项目布置杜敏 产品原则布置 Logistics1.产品原则布置的概念按加工产品(零件、部件)为
10、对象划分生产单位2.产品原则布置的特点不同类型的设备、不同工种的工人、不同加工方法的加、完成产品全部或大部分工艺过程、专用设备、流水 线或自动线3.产品原则布置的方式杜敏 配 装床 压成品仓库半成品仓库床 钻床铳原料仓库钻床床 车床 车杜敏 产品原则布置优缺点比较 4项优点.缺点:1、由于布置符合工艺过程,物流畅1、设备发生故障时引起整个生产通 线中断2、由于上下工序衔接,存放量少2、产品设计变化将引起布置的重3 生产周期短 大调整4、物料搬运工作量少 3、生产线速度取决于最慢的机器5、可做到作业专业化,对工人技能生产线有的机器负荷不满,造要求不高,易于培训 成相对投资较大6、生产计划简单,易
11、于控制 5、生产线重复作业,工人易产生7、可使用专用设备和机械化、自动 厌倦化搬运方法 6、维修和保养费用高杜敏 Logistics 产品原则布置的基础是标准化及作业分工。整个 产品被分解成一系列标准化的作业,由专门的人 及加工设备来完成。以汽车装配线为例,对于一条装配线而言,其车 型基本不变或变化不大,整个装配顺序固定不变,这样,通过作业分将汽车装配分解为若干标准 化的装配作业,各个工作站配备有专用的装配设 备来完成固定的装配作业,不同工作站间的运输 采用专用的、路径固定的运送设备。在服务系统中,服务对象的个性千差万别,流水 线布置的应用相对较少。但可以分解为系列标 准作业的服务也可以采用这
12、种布置方式,如自助 餐厅服务线及汽车的自动清洗服务等。杜敏 Logistics工艺原则布置1.艺原则布置的概念按加工艺的特点划分生产单位2.艺原则布置的特点同类型的设备、同工种的工人、同一加工方 法、完成产品某艺过程加工、通用设备、机群式 布置3.适用范围适合多品种小批量生产的产品布置原则4.艺原则布置的方式 二A杜敏 minuuu/vjiu.1.sen工艺原则布置方式杜敏 Logistics乙部门甲部门甲类机器丙部门a C成品A A成品丙类机器乙类机器杜敏 理 1装区杜敏 工艺原则布置的优缺点*gE,cs 艺原则布置方式具有较高的柔性,无论是对产品 品种、数量的变化,还是对于加工设备的故障响
13、应,由于批量加工及闲置设备的存在,个别设备的故障 或人员的缺勤不会对生产系统造成大的影响;但是,这种布置方式存在机器及工人的利用率较低、在制品的数量较高的缺点。同时,由于采用通用搬运设备,其运输效率低下,单位运输费用较高,单位产品的成本较高,整个生 产时间必然较长,且整个车间的物流比较混乱;另外,这种生产模式对操作人员的技术水平要求较 高,组织和管理工作也较困难。杜敏 工艺原则布置在服务业中也很常见,此时称將他 过程原则布置。例如综合医院的布置一般是将功能相似的检查 设备,如牙齿的X射线检查仪、内脏的X射线检查仪 等及相应的医护人员组成放射科,或将服务功能相 似的医生,如外科医生、精神科医生等
14、分别组成外 科、精神科。此外,汽车修理间、航空公司和公共图书馆都 属于这类。杜敏 成组原则布置(Group Layout)Logistics1、成组原则的概念把完成一组相似零件的所有或极大部分加 序的多种机床组成机器群,以此为个单 元,再在其周围配置其他必要设备种布置形 式。2、成组原则布置形式杜敏 Logistics成组技术就是识别和利用产品零部件的相似性,将零件分类。一系列相似工艺要求的零件组成 零件族。针对个零件族的设备要求所形成的 系列机器,称作机器组。这些机器组即制造 单元。成组原则布置可以认为是产品原则布置的缩影,是将工艺原则布置系统转化为接近产品原则布 置系统。相比于工艺布置,由
15、于经过分组,其加工时间 较短、物流效率较高、在制品较低、准备时间 较短,同时又具有工艺原则原则布置的柔性特 点,因而是种具有发展潜力的布置方式。杜敏 Logistics成组原则布置优缺点比较优点1、由于产品成组,设备利用率 高2、流程通畅,运输距离较短,搬运量少3、有利于发挥班组合作精神4、有利于扩大员的作业技能5、缩短生产准备时间6、兼有产品原则布置和艺布 置的优点缺点1、需要较高的生产控制水平以 平衡各单元之间的生产流程2、若单元间流程不平衡,需中 间储存,增加了物料搬运3、班组成员需掌握所有作业技 能4、减少了使用专用设备的机会 5、兼有产品原则布置和工艺原 则布置的缺点杜敏 一.、._
16、.Logistics固定式布置(定位布置)(Fixed Layout1 定位布置的概念产品固定在个位置上,设备、人员、材料都围绕产品而转的种布置方式。定位布置的特点具有相对较少的产品数量。在定位布 置中,按照作业的级别安排顺序相当 普遍。根据先后序决定生产阶段,应按照物料的技术优先性安排物料。定位原则布置的方式杜敏 Logistics杜敏 Logistics定位原则布置优缺点比较优点缺点1、物料移动少1、人员和设备的移动增加2、采用班组方式可提高作业2、设备需要重复配备连续 3、工人需要较高技能3、提高质量,、4、高度柔性,可适应产品和会增加面积和序冋储存产量的变化 5、生产计划需要加强控制和
17、协调杜敏 中国料量流Logistics固定式布置问题还没有很好解决,问题有三L 口场地空间有限;口不同的工作时期,物料和人员需求不一样,这给生产组织和管理带来较大困难;物料需求量是动态的。因此一般不采用固定式布置,即使采用,也 尽量将大的加工对象先期分割,零部件标准化,尽可能分散在其他位置和车间批量生产,以降低 生产组织管理难度。如工程建设的预制件生产和 大型机器设备的部件生产。杜敏 上述几种基本布置形式是理想的模型,实际布畳 设计常有几种形式的组合。例如一些机械工厂从大面上看是工艺原则布置,但不排除部分车间采用产品原则布置。医院总的来说 也是工艺(过程)原则布置,但手术室等则为固定式 布直。
18、工艺原则布置和产品原则布置代表了小批量生产 到连续大模型生产的两个极端。制造商在工艺原则布置的基础之上,向产品原则 布置靠拢。这样,系统既灵活又有效,单位生产成本低。单 元制造、成组技术和柔性制造单元就代表了这种方向。杜敏 Logistics作业单位的层次部门设施部门工作中心工作中心工作地工作地工作中心工作地块状布置图详细布置图工作地布置部门部门杜敏 作业单位的划分 Logistics液压转向器厂的作业单位建筑物汇总表序号作业单位名称用途建筑面积备注1原材料库储存钢材、铸锭20*30露天2铸造车间铸造12*243热处理车间热处理12*124机加工车间车、铳、钻12*365精密车间精镇、磨销12
19、*366标准件、半成品库储存外构件、半成品12*247组装车间组装转向器12*368性能试验室转向器性能检验12*129成品库成品储存12*1210办公、服务楼办公、食堂等80*6011设备维修车间机床维修12*24生产型部门、辅助型部门、管理型部门、服务型部门杜敏 楼梯停车场门卫吹棺机成品仓 库叉车存放处磅秤和车小钻孔机钳具成及品 模半品成动床自车X2车 鶏楼平面图床 龍刀轮 磨砂钻床卫生间原料堆放处产品特性划分部门类型-Lugisties-工作站归属标准化产品,需求 里大而稳定生产线型部门、产品 型部门包括生产此产品的所有 工作站体量大、难以移动 且为零星需求固定型部门、产品型 部门生产此
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