第3章.设施的选址与布局
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生产与运作管理
Operations Management
经济与管理学院
黄 霖
1
Operations Management
• 第01章 生产与运作管理概论 • 第02章 生产与运作战略 • 第03章 设施选址与布置 • 第04章 综合生产计划
• 第05章 库存控制
• 第06章 项目计划管理* • 第07章 企业资源计划ERP • 第08章 生产现场管理 • 第09章 质量管理* 生产与运作管理
t
Baidu Nhomakorabea
例题：设n=4，t1=10，t2=5，t3=15，t4=10
T顺 4 （ 10 5 15 10 ） 160
特点：零件加工过程中没有停歇、管理与组织比较简单； 缺点：零件的加工时间长。
35
2）平行移动方式
工序 M1 M2
t1 t1 t1 t1 t2 t2 t2 t2 t3 t3 t4 t1 t2 t3 t3 t4 t3 t4
6
3.1 设施选址影响因素及程序
三、影响选址决策的因素
■ 劳动力条件 ■ 原材料供应条件 ■ 产品销售条件 ■ 交通运输条件 ■ 地理条件 ■ 基础设施条件 ■ 气候条件 ■ 生活条件
• 1.经济因素 – 运输条件与费用 – 劳动力可获性与费用 – 能源可获性与费用 – 厂址条件与费用 • 2.政治因素 • 3.社会因素 • 4.自然因素
材料
制造对象
工具设备
人
完成品
32
设施布置的基本类型
生产过程的时间组织
（一）零件的移动方式
• 1）顺序移动方式 • 是指一批零件在前道工序加工完毕后才整 批地运送到后道工序去继续加工。 • 加工周期的计算公式： • n ：零件加工批量， • m：零件加工的工序数， • ti ：第i道工序的单件加工时间。
15
Operations Management
第03章 设施的选址与布置
3.1 设施选址影响因素及程序 3.2 设施选址的方法 3.3 设施布置（空间与时间） 3.4 工艺专业化的布置方法 3.5 仓库、零售店、办公室的布置
$
16
设施布置 回答：
(1) 应包括哪些经济活动单元？ (2) 每个单元需要多大空间？ (3) 每个单元空间的形状如何？ (4) 每个单元在设施范围内的位置？
$
4
3.1 设施选址影响因素及程序
一、设施选址的基本问题
设施选址包括两个方面的问题： 第一、选位，即选择什么地区（区域）设置设施。 第二、定址。即地区选定后，具体选择在该地区的 什么位置。 具体决策时要考虑四种选择：
1.扩展现有的工厂、
2.增加新地点、 3.放弃现有地点、
选址原则：
1.费用经济原则
影响因素
劳动力 原材料
产品销售
交通运输 地理条件
基础设施
气候条件 生活条件 环境保护 科技依托 总分
12
见右表：
3.2 设施选址的方法：盈亏平衡分析法
生产经营中总成本（TC）分为固定成本（FC）和变动 成本（VC）。固定成本是不随产量的变化而变化的成本， 变动成本则随产量的变化而变化。
TR
在一定范围内，产量增加时，由于 单位产品分摊的固定成本减少，总 成本将等于或小于总收入。而当总 收入等于总收益时，成本曲线与收 益曲线交点即为平衡点（Q*）。当 组织生产产量低于平衡点产量时， 将亏损；而产量高于平衡点产量时 ，则会赢利。公式见右。
金 额
TC
FC
Q*
盈亏平衡图
产量
F Q P V
*
13
3.2 设施选址的方法：线性规划法
原则：追求总生产成本和运输成本最低 目标函数：
n xi j R j i 1 m xi j X i j 1 n m R j i 1 j 1
3.2 设施选址的方法：重心法
重心法步骤：
在坐标中标 出各个地点 的位置
求出运输成本 最低的位置坐 标X和Y 对照地图找 出相应位置
重心法公式 ：
Cx Cy d V V d V V
ix i iy i i
i
式中： Cx__重心的x坐标； Cy__重心的y坐标； dix__第i个地点x 坐标； diy__第i个地点y 坐标； Vi__运到第i个地点或从第i个 地点运出的货物量
To = t1 + t2 + t3 + t4 +(n-1) • t3
故：To = t i + (n-1) • tL长
i=1 左图：L长 =3，
时 间
m
M3 M4
t4 t4
即最长作业时间 + 蓝影部分 3t3
(n-1)• t3
To
每个零件在前道工序加工完毕后，立即转移到后道工序去 继续加工。即零件在工序间1 件1 件地移动。
药房
注射室
物料的移动成本：成本最小公式 工作的相关关系 最小成本＝ X ij Cij
i 1 j 1 x x
Xij―从部门 i 到部门 j 物品流动的数量；
Cij―单位物品在部门 i 和部门 j 之间流动的成本。
21
设施布置的基本类型
工艺专业化形式
产品3 产品1
A
B
C
产品2
产品1
产品2 产品3
流水生产线的特征和形式
• 流水生产线：按照产品生产的工艺顺序布置 工作地，使产品连续地、协调地、均衡地在 各个工作地进行加工或装配，直到生产出成 品的一种生产组织形式。 • 流水生产线的特征
工作地专业化程度高，生产有明确的节奏性
工艺过程是封闭的，具有高度的连续性
各工作地的加工时间与其设备数的比值相等或相近 如：5分/1台=10分/2台=15分/3台
27
流水线平衡网络图：工序同期化
2 2 ② 6 ⑦ ⑥ ⑨ 5 4
11
③
5 7 ④ 1 ⑤
5 ⑩ 3 ⑧
6 ①
r = 10/Q
28
流水线生产路线图
4 1 8 9 10
12
13
A 产品
2
5
11
A产品工艺路线图
6 1 7 5 8 9 12 10
14
B 产品
2 3
B产品工艺路线图
29
流水线生产路线图
• 4.流水线的形式——按生产节奏分： 强制节拍流水生产线 自由节拍流水生产线
26
流水生产线的基本特征和形式
• 组织流水生产线的条件
产品设计已定型，工艺先进； 产品需求量大，需求旺盛期长； 产品的工艺过程可划分为简单的工序；
即可按生产线组织要求进行分解和合并，便于工序同期化。
• 流水生产方式起源于美国的福特汽车装配线。由于采用 流水生产，使汽车的装配时间从12小时28分减少为2小 时28分，汽车成本由2800多美元，降为800多美元，从 而使汽车成为大众化交通工具。
10
Operations Management
第03章 设施的选址与布置
3.1 设施选址影响因素及程序 3.2 设施选址的方法
3.3 设施布置（空间与时间）
3.4 工艺专业化的布置方法
3.5 仓库、零售店、办公室的布置
$
11
3.2 设施选址的方法：因素赋值法
因素赋值法：
为综合考虑各影响
因素及其重要度， 可对各因素及重要 度赋值，计算各方 案的总分，再选择 分值最高者为最优 方案。影响因素的 重要度及评分表，
企业设施布置：
企业经济活动单元构成的影响因素 1. 企业的产品 2. 企业规模
3. 企业的生产专业化与协作化水平
4. 企业的技术水平
17
3.3 设施布置
• 设施布置的定义：
• 是将组织内各种物质设施在空间上进行合理安排和有效的 组合，形成一定的空间形式，从而有效地为组织服务，以 使组织获得最大效益
（二）选择建厂城镇的基本要求
1、当地城镇建设规划允许 2、劳动力市场：劳动力成本和可得性 3、当地生活条件较好 4、当地工资水平较低
9
3.1 设施选址影响因素及程序
（三）选择建厂用地的基本要求
1、地质条件适于建厂 2、有可靠的水源保证 3、有足够的用地面积和扩展余地 4、靠近水陆交通要道 5、有利于三废（水、电、气）处理
6
4
9
1
7
8
10
12
13
A 产品 B 产品
2
5
14 11
3
– 产品混合生产工艺顺序图
30
设施布置的基本类型
成组单元
3、混合类型布局
(1)原布局
焊 接
存储箱 机3 机4
一人多机
(2)新布局
焊 接
机4
锻压机
油 漆
机3 机2
机1 锻压机
油 漆
存储箱
机1
机2
汽车配件厂轴承生产线
31
设施布置的基本类型
4、固定位置的布局
负荷距离法：
即在若干个候选方案 中，选定一个目标方 案，它可以使总负荷 （货物、人或其他） 移动的距离最小。
约束条件：
Xi
式中，xi__第i工厂的产量；
ci__第i工厂的单位成本； xij__第i工厂运往目标市场j的产品数量； Dij__第i工厂向目标市场j运输单位产品的运费及其它流通费用； 14 Rj__目标市场j的需求量。
– 固定位置布置
19
设施布置的基本类型
1、工艺导向布置
Des Moines国民银行 1、支票分类 2、支票核对 3、支票记账 4、支票分配 5、政府支票
×
75 英 尺
6、退回的支票
7、记账调整 8、办公室
75英尺
×
电梯 走道
20
DNB大楼第二层
医院：工艺专业化导向布置
挂号室
内科
外科
X光室
化验室
手术室
（刘文博） 清华大学出版社 2012年9月
• 第10章 新型生产运作方式
2
Operations Management
第三章 设施选址与布局
Chapter03
3
Operations Management
第03章 设施的选址与布置
3.1 设施选址影响因素及程序 3.2 设施选址的方法 3.3 设施布置（空间与时间） 3.4 工艺专业化的布置方法 3.5 仓库、零售店、办公室的布置
25
流水生产线的基本特征和形式
• 1.流水线的形式——按生产对象是否移动分： 固定流水生产线
移动流水生产线
• 2.流水线的形式——按生产品种数量分： 单一品种流水生产线
多品种流水生产线（可变、混合、成组生产）
• 3.流水线的形式——按生产连续程度分： 连续流水生产线
间断流水生产线
M4
Tp 一批零件在上道工序全部加工完毕后，才整批地转移到下道 工序继续加工。即零件在工序间是整批地移动。 34
1）顺序移动方式
工序1 工序2 工序3 工序4 20 40 60 80 100
10 10 10 10 5 5 5 5 15 15 15 15 10 10 10 10
120
140
160
180
2.集聚人才原则 3.接近用户原则
4.保持原有状态。
4.长远发展原则
5
3.1 设施选址影响因素及程序
二、设施选址的程序
• • 1.确定选址总体目标。 2.收集与选址有关的资料。
•
• • • •
3.识别选址的重要因素。
4.初步筛选确定候选的目标地区。 5.确定可供选择的具体地点。 6.对备选具体地点进行评价。 7.确定具体地点。
• 设施布置的原则：
– 为生产经营服务原则 – 最短距离原则 布局的目标
合理的物料流动 工作的有效性和高效率 环境和美观 满足容积和空间的限制
18
– – – –
单一流向原则 立体原则 安全原则 弹性原则
Operations Management
• 设施布置的基本类型
– 工艺导向布置 – 产品导向布置 – 混合类型布置
城市商业活动以追求利润 为目的，这是零售业网点 选址与布局的经济原则。
7
■ 环境保护条件
■ 科技依托条件
3.1 设施选址影响因素及程序
（一）选择建厂地区的基本要求
• • • • 1、接近产品销售市场 2、接近原材料产地 3、水、电、通讯等基础设施完备 4、气候条件能满足生产技术要求
8
3.1 设施选址影响因素及程序
？日产量 作业赋闲
库存变化 如何提高日产量
组装 0.2
涂染 0.25
包装 0.16
设施布置的基本类型 产品专业化形式
产品1 产品2
——流水生产线
产品1 产品2 产品3
A、 B、 D
D、E、C E、F、A
产品3
流水生产节拍： 节拍是流水线上连续出产相邻两件同种制品的时间间隔。 计算公式如下： 生产节拍 = 工作时间 / 计划产量，即：r = Fe / Q 24
D
E
F
22
设施布置的基本类型
2、产品导向布置
案例：草籽娃娃生产 眼睛 0.2 填充 0.25分/个 塑型 0.27 眼镜 0.2
产品导向布局适合于大批量的、标准化的产品生产——流水线 优点：单位产品的可变成本低，物料处理成本低，存货少，对劳动力标准 要求低；缺点：投资巨大，不具产品弹性，一处停产影响整条生产线。 23
T顺 n ti
i 1
33
m
1）顺序移动方式
工序
n•t1
M1 t1 M2 M3
Tp = n•t1 + n•t2 + n•t3 + n•t4
n•t2 t2 t2 t2 t2 t3 t3
t1 t1 t1
故：Tp = n• t i
i=1
m
n•t3
t3 t3 n•t4 t4 t4 t4 t4
时 间
Operations Management
经济与管理学院
黄 霖
1
Operations Management
• 第01章 生产与运作管理概论 • 第02章 生产与运作战略 • 第03章 设施选址与布置 • 第04章 综合生产计划
• 第05章 库存控制
• 第06章 项目计划管理* • 第07章 企业资源计划ERP • 第08章 生产现场管理 • 第09章 质量管理* 生产与运作管理
t
Baidu Nhomakorabea
例题：设n=4，t1=10，t2=5，t3=15，t4=10
T顺 4 （ 10 5 15 10 ） 160
特点：零件加工过程中没有停歇、管理与组织比较简单； 缺点：零件的加工时间长。
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2）平行移动方式
工序 M1 M2
t1 t1 t1 t1 t2 t2 t2 t2 t3 t3 t4 t1 t2 t3 t3 t4 t3 t4
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3.1 设施选址影响因素及程序
三、影响选址决策的因素
■ 劳动力条件 ■ 原材料供应条件 ■ 产品销售条件 ■ 交通运输条件 ■ 地理条件 ■ 基础设施条件 ■ 气候条件 ■ 生活条件
• 1.经济因素 – 运输条件与费用 – 劳动力可获性与费用 – 能源可获性与费用 – 厂址条件与费用 • 2.政治因素 • 3.社会因素 • 4.自然因素
材料
制造对象
工具设备
人
完成品
32
设施布置的基本类型
生产过程的时间组织
（一）零件的移动方式
• 1）顺序移动方式 • 是指一批零件在前道工序加工完毕后才整 批地运送到后道工序去继续加工。 • 加工周期的计算公式： • n ：零件加工批量， • m：零件加工的工序数， • ti ：第i道工序的单件加工时间。
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Operations Management
第03章 设施的选址与布置
3.1 设施选址影响因素及程序 3.2 设施选址的方法 3.3 设施布置（空间与时间） 3.4 工艺专业化的布置方法 3.5 仓库、零售店、办公室的布置
$
16
设施布置 回答：
(1) 应包括哪些经济活动单元？ (2) 每个单元需要多大空间？ (3) 每个单元空间的形状如何？ (4) 每个单元在设施范围内的位置？
$
4
3.1 设施选址影响因素及程序
一、设施选址的基本问题
设施选址包括两个方面的问题： 第一、选位，即选择什么地区（区域）设置设施。 第二、定址。即地区选定后，具体选择在该地区的 什么位置。 具体决策时要考虑四种选择：
1.扩展现有的工厂、
2.增加新地点、 3.放弃现有地点、
选址原则：
1.费用经济原则
影响因素
劳动力 原材料
产品销售
交通运输 地理条件
基础设施
气候条件 生活条件 环境保护 科技依托 总分
12
见右表：
3.2 设施选址的方法：盈亏平衡分析法
生产经营中总成本（TC）分为固定成本（FC）和变动 成本（VC）。固定成本是不随产量的变化而变化的成本， 变动成本则随产量的变化而变化。
TR
在一定范围内，产量增加时，由于 单位产品分摊的固定成本减少，总 成本将等于或小于总收入。而当总 收入等于总收益时，成本曲线与收 益曲线交点即为平衡点（Q*）。当 组织生产产量低于平衡点产量时， 将亏损；而产量高于平衡点产量时 ，则会赢利。公式见右。
金 额
TC
FC
Q*
盈亏平衡图
产量
F Q P V
*
13
3.2 设施选址的方法：线性规划法
原则：追求总生产成本和运输成本最低 目标函数：
n xi j R j i 1 m xi j X i j 1 n m R j i 1 j 1
3.2 设施选址的方法：重心法
重心法步骤：
在坐标中标 出各个地点 的位置
求出运输成本 最低的位置坐 标X和Y 对照地图找 出相应位置
重心法公式 ：
Cx Cy d V V d V V
ix i iy i i
i
式中： Cx__重心的x坐标； Cy__重心的y坐标； dix__第i个地点x 坐标； diy__第i个地点y 坐标； Vi__运到第i个地点或从第i个 地点运出的货物量
To = t1 + t2 + t3 + t4 +(n-1) • t3
故：To = t i + (n-1) • tL长
i=1 左图：L长 =3，
时 间
m
M3 M4
t4 t4
即最长作业时间 + 蓝影部分 3t3
(n-1)• t3
To
每个零件在前道工序加工完毕后，立即转移到后道工序去 继续加工。即零件在工序间1 件1 件地移动。
药房
注射室
物料的移动成本：成本最小公式 工作的相关关系 最小成本＝ X ij Cij
i 1 j 1 x x
Xij―从部门 i 到部门 j 物品流动的数量；
Cij―单位物品在部门 i 和部门 j 之间流动的成本。
21
设施布置的基本类型
工艺专业化形式
产品3 产品1
A
B
C
产品2
产品1
产品2 产品3
流水生产线的特征和形式
• 流水生产线：按照产品生产的工艺顺序布置 工作地，使产品连续地、协调地、均衡地在 各个工作地进行加工或装配，直到生产出成 品的一种生产组织形式。 • 流水生产线的特征
工作地专业化程度高，生产有明确的节奏性
工艺过程是封闭的，具有高度的连续性
各工作地的加工时间与其设备数的比值相等或相近 如：5分/1台=10分/2台=15分/3台
27
流水线平衡网络图：工序同期化
2 2 ② 6 ⑦ ⑥ ⑨ 5 4
11
③
5 7 ④ 1 ⑤
5 ⑩ 3 ⑧
6 ①
r = 10/Q
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流水线生产路线图
4 1 8 9 10
12
13
A 产品
2
5
11
A产品工艺路线图
6 1 7 5 8 9 12 10
14
B 产品
2 3
B产品工艺路线图
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流水线生产路线图
• 4.流水线的形式——按生产节奏分： 强制节拍流水生产线 自由节拍流水生产线
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流水生产线的基本特征和形式
• 组织流水生产线的条件
产品设计已定型，工艺先进； 产品需求量大，需求旺盛期长； 产品的工艺过程可划分为简单的工序；
即可按生产线组织要求进行分解和合并，便于工序同期化。
• 流水生产方式起源于美国的福特汽车装配线。由于采用 流水生产，使汽车的装配时间从12小时28分减少为2小 时28分，汽车成本由2800多美元，降为800多美元，从 而使汽车成为大众化交通工具。
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Operations Management
第03章 设施的选址与布置
3.1 设施选址影响因素及程序 3.2 设施选址的方法
3.3 设施布置（空间与时间）
3.4 工艺专业化的布置方法
3.5 仓库、零售店、办公室的布置
$
11
3.2 设施选址的方法：因素赋值法
因素赋值法：
为综合考虑各影响
因素及其重要度， 可对各因素及重要 度赋值，计算各方 案的总分，再选择 分值最高者为最优 方案。影响因素的 重要度及评分表，
企业设施布置：
企业经济活动单元构成的影响因素 1. 企业的产品 2. 企业规模
3. 企业的生产专业化与协作化水平
4. 企业的技术水平
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3.3 设施布置
• 设施布置的定义：
• 是将组织内各种物质设施在空间上进行合理安排和有效的 组合，形成一定的空间形式，从而有效地为组织服务，以 使组织获得最大效益
（二）选择建厂城镇的基本要求
1、当地城镇建设规划允许 2、劳动力市场：劳动力成本和可得性 3、当地生活条件较好 4、当地工资水平较低
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3.1 设施选址影响因素及程序
（三）选择建厂用地的基本要求
1、地质条件适于建厂 2、有可靠的水源保证 3、有足够的用地面积和扩展余地 4、靠近水陆交通要道 5、有利于三废（水、电、气）处理
6
4
9
1
7
8
10
12
13
A 产品 B 产品
2
5
14 11
3
– 产品混合生产工艺顺序图
30
设施布置的基本类型
成组单元
3、混合类型布局
(1)原布局
焊 接
存储箱 机3 机4
一人多机
(2)新布局
焊 接
机4
锻压机
油 漆
机3 机2
机1 锻压机
油 漆
存储箱
机1
机2
汽车配件厂轴承生产线
31
设施布置的基本类型
4、固定位置的布局
负荷距离法：
即在若干个候选方案 中，选定一个目标方 案，它可以使总负荷 （货物、人或其他） 移动的距离最小。
约束条件：
Xi
式中，xi__第i工厂的产量；
ci__第i工厂的单位成本； xij__第i工厂运往目标市场j的产品数量； Dij__第i工厂向目标市场j运输单位产品的运费及其它流通费用； 14 Rj__目标市场j的需求量。
– 固定位置布置
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设施布置的基本类型
1、工艺导向布置
Des Moines国民银行 1、支票分类 2、支票核对 3、支票记账 4、支票分配 5、政府支票
×
75 英 尺
6、退回的支票
7、记账调整 8、办公室
75英尺
×
电梯 走道
20
DNB大楼第二层
医院：工艺专业化导向布置
挂号室
内科
外科
X光室
化验室
手术室
（刘文博） 清华大学出版社 2012年9月
• 第10章 新型生产运作方式
2
Operations Management
第三章 设施选址与布局
Chapter03
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Operations Management
第03章 设施的选址与布置
3.1 设施选址影响因素及程序 3.2 设施选址的方法 3.3 设施布置（空间与时间） 3.4 工艺专业化的布置方法 3.5 仓库、零售店、办公室的布置
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流水生产线的基本特征和形式
• 1.流水线的形式——按生产对象是否移动分： 固定流水生产线
移动流水生产线
• 2.流水线的形式——按生产品种数量分： 单一品种流水生产线
多品种流水生产线（可变、混合、成组生产）
• 3.流水线的形式——按生产连续程度分： 连续流水生产线
间断流水生产线
M4
Tp 一批零件在上道工序全部加工完毕后，才整批地转移到下道 工序继续加工。即零件在工序间是整批地移动。 34
1）顺序移动方式
工序1 工序2 工序3 工序4 20 40 60 80 100
10 10 10 10 5 5 5 5 15 15 15 15 10 10 10 10
120
140
160
180
2.集聚人才原则 3.接近用户原则
4.保持原有状态。
4.长远发展原则
5
3.1 设施选址影响因素及程序
二、设施选址的程序
• • 1.确定选址总体目标。 2.收集与选址有关的资料。
•
• • • •
3.识别选址的重要因素。
4.初步筛选确定候选的目标地区。 5.确定可供选择的具体地点。 6.对备选具体地点进行评价。 7.确定具体地点。
• 设施布置的原则：
– 为生产经营服务原则 – 最短距离原则 布局的目标
合理的物料流动 工作的有效性和高效率 环境和美观 满足容积和空间的限制
18
– – – –
单一流向原则 立体原则 安全原则 弹性原则
Operations Management
• 设施布置的基本类型
– 工艺导向布置 – 产品导向布置 – 混合类型布置
城市商业活动以追求利润 为目的，这是零售业网点 选址与布局的经济原则。
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■ 环境保护条件
■ 科技依托条件
3.1 设施选址影响因素及程序
（一）选择建厂地区的基本要求
• • • • 1、接近产品销售市场 2、接近原材料产地 3、水、电、通讯等基础设施完备 4、气候条件能满足生产技术要求
8
3.1 设施选址影响因素及程序
？日产量 作业赋闲
库存变化 如何提高日产量
组装 0.2
涂染 0.25
包装 0.16
设施布置的基本类型 产品专业化形式
产品1 产品2
——流水生产线
产品1 产品2 产品3
A、 B、 D
D、E、C E、F、A
产品3
流水生产节拍： 节拍是流水线上连续出产相邻两件同种制品的时间间隔。 计算公式如下： 生产节拍 = 工作时间 / 计划产量，即：r = Fe / Q 24
D
E
F
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设施布置的基本类型
2、产品导向布置
案例：草籽娃娃生产 眼睛 0.2 填充 0.25分/个 塑型 0.27 眼镜 0.2
产品导向布局适合于大批量的、标准化的产品生产——流水线 优点：单位产品的可变成本低，物料处理成本低，存货少，对劳动力标准 要求低；缺点：投资巨大，不具产品弹性，一处停产影响整条生产线。 23
T顺 n ti
i 1
33
m
1）顺序移动方式
工序
n•t1
M1 t1 M2 M3
Tp = n•t1 + n•t2 + n•t3 + n•t4
n•t2 t2 t2 t2 t2 t3 t3
t1 t1 t1
故：Tp = n• t i
i=1
m
n•t3
t3 t3 n•t4 t4 t4 t4 t4
时 间