第7讲 设施布置

作业 A B C
完成时间（分钟） 10 11 5
紧前作业 —— A B
D
E F
4
12 3
B
A C、D
G
H I 总时间
7
11 3 66
F
E G、H
5
C 11 10分钟 A B 3 F 7 G 3 I 12 E
4
D
11 H
节拍R=480分钟/40件=12分钟/每件
Nmin= ∑t／R =66/12=5.5=6个 效率=66/6*12=91.7%
例：假定一生产线每天运转8小时(480分钟)。要求做的工作是制 造某件产品，该工作可分解成5个基本作业，每一作业所需时间 及各作业顺序关系如图所示：
0.1分钟 0.7分钟 1.0分钟 0.5分钟 0.2分钟
①节拍R=1.0分钟（可能最小的节拍） 产量：每天480分钟／每1.0分钟出产1个单位=每天480个单位。 ②节拍R=2.5分钟时（可能最大的节拍） 产量：每天480分钟／每2.5分钟出产1个单位=每天192个单位。 假定没有平行的活动(例如，两条生产线，该生产线的产量必定介于 每天192个单位和每天480个单位之间。 作为一般法则，节拍是由计划期的产量决定的； 即，若计划期的产量确定后，就可计算出节拍。 例如，假定计划期的产量是每天480个单位。 节拍R=T/Q=每天480分钟／每天480个单位=1.0分钟
2
n-----工作中心或部门的总数
I,j------各个部门
Xij------从部门i搬运到部门j的货物数量 Cij------在部门i和部门j间搬运一件货物的费用
工艺专业化原则布置的基本方法
基本步骤： (1)汇集有关信息、数据。 主要信息包括4个方面： 各个经济活动单元所需的空间面积； 可利用空间的大小(或现有布置图)； 各个单元之间的相互关系； 其他约束条件。 (2)初步做出平面布置方案(块状区划图)，进行评价。 (3)最终确定块状区划图，做出详细方案。
(c)物料从至表
to 1 2 3
from
4 20
5
6 80
1 2 3 4 5 6
20
10
75 15 70 90
搬运量最大的在单 元3与单元6之间，其 次在单元1与单元6之 间 应该尽量使单元1、 3与单元6靠近
估计在相邻部门之间搬运一件货物的成本 是1元，在非相邻的部门间搬运一件货物的 成本是2元 现有布置形式的成本是： 成本=20×2＋20×1＋80×2＋10×2＋
5
C 11 10分钟 A B 3 F 7 G 3 工作地4 12 工作地1 E I
4
工作地2 D
11 H 工作地6
工作地3
工作地5
四、工艺原则布置设计
将设备按功能进行分类，把同一类型的设 备和工作地集中进行布置以实现一定的工 艺功能 工艺原则布置在服务业很常见：医院、学 院及大学、银行、汽车修理铺、航空公司 和公共图书馆都属于这一类
第七讲 设施布置
一、设施布置的基本问题
设施布置 需要解决的三个基本问题：
部门或单元的构成 每个部门或单元需要多大的空间（面积、高程、几何形状） 部门或单元的位置
设施布置 应考虑的基本要求：
保证生产运作低成本高效率 兼顾生产运作的独立性与相关性 保证畅通的物流和信息流 有利于沟通与协作 安全、舒适、美观 充分利用外部环境条件 留有发展余地
例：某产品的装配过程需要经过11个作业的装 配。各作业要素的关系及时间定额(单位：分) 如图所示，节拍为5.5分／件。试用位置加权法 进行装配线平衡。
0.5 8 3.2 1 2.0 3 2.3 6 2.0 7 3.2 9 1.0 3.0 11
10
1.0 2
0.5 4
1.0
5
下表说明了位置加权法的基本做法。
工艺原则布置优点：
(1)系统能满足多样的工艺要求。 (2)系统受个别设备出故障的影响不大。 (3)通用设备一般没有产品原则布置中使用的专用设备 昂贵，而且维修起来较易，费用也较低。 (4)可采用个人激励制。
工艺原则布置的缺点：
(1)如果在制造系统中采用间歇加工，在制品库存量会很 大。 (2)要经常进行工艺路线选择及进度安排。 (3)设备利用率低。 (4)物料运输慢、效率低，单位运输费用比产品原则布置 的高。 (5)工作复杂化常常使监督跨度减小，并导致监督费用较 产品原则布置的高。 (6)对每一产品或顾客都需要特别重视(例如，工艺路线选 择、进度安排、设备准备)，而产量低又导致单位产品费 用较高。 (7)会计、库存控制及采购比产品原则布置中的要复杂得 多。
工步号 时间定额 加权数 排序 1 3.2 2 10 3 2.0 4 0.5 8.7 6 5 1.0 8.2 7 6 2.3 7 2.0 8 0.5 4.5 9 9 3.2 7.2 8 10 1.0 4.0 10 11 3.0 3.0 11
17.2 16.5 14.0 1 2 3
12.0 9.7 4 5
举例 电视生产线 航空公司 医院 造船公司
关键问题 使工作站的作业时间均等化 确定产品族，建立团队，交叉培训 队员 每生产一种产品都要对多种物流进 行管理 将材料搬运到某一位置周围有限的 存储区域内
办公室
零售 仓库
保险公司
超市 公司仓库
在人员布置时需要考虑员工间频繁 的近距离接触
向消费者展示边际利润很高的产品 在低成本存储和低成本材料运输间 达到一种平衡
必须满足的约束条件产品原则布置工艺原则布置定位布置单元布置设施布置策略举例关键问题产品专业化电视生产线使工作站的作业时间均等化工作单元航空公司确定产品族建立团队交叉培训队员工艺专业化医院每生产一种产品都要对多种物流进行管理定位式造船公司将材料搬运到某一位置周围有限的存储区域内办公室保险公司在人员布置时需要考虑员工间频繁的近距离接触零售超市向消费者展示边际利润很高的产品仓库公司仓库在低成本存储和低成本材料运输间达到一种平衡按照某种产品或零件的加工顺序来排列各种不同的机床设备和工作地适用于大量大批生产类型标准化产品自动化程度较高的企业2由于产量高因此单位费用低
产品原则布置设计：生产线平衡
采用流水生产线进行生产装配。 产品品种少、产量大、生产条件稳定 装配线长短不一，短的仅有几个操作，长 的生产线有许多操作。汽车装配线就是一 个长生产线的例子。 例，福特公司野马车的装配线从开始至完 成总长约为9英里。 设施布置的核心问题是流水线的平衡
流水线平衡：通过合理的工作组织与安排， 将作业分配到工作地，使各工作地的作业 所需要的时间大致相等，生产线上的闲置 时间最少，提高工人和设备的利用率，将 人员与设备之间的不平衡度降低到最低。
需要的工作地数取决于计划期的产量和把基本作业分配到工作地的情况。
求工作地数的理论最小值：
Nmin =∑t／R Nmin——工作地数的理论最小值 ∑t——各作业时间之和。
生产效率 实际工作地数 规定的最产量是每天480个单位这一最 大的产量(这就决定了节拍为1.0分钟)。那么为达 到这一目标最少所需要的工作地为：
Nmin =∑t／R =完成单位产品需2.5分钟／1分钟

=2.5(个工作地)≈3
生产效率=2.5/3*1=83.3%
流水线平衡的方法
①最大后继作业数优先分配法 ——先分配后续作业数最多的作业 ②位置加权法 ——根据作业的位置加权数来决定作业的优 先分配持续。一个作业的位置权数等于该作业及 其所有后续作业的时间总和
设施布置 的关键信息：
设施布置 的基本目标 产品服务的特征及其对设施布置 的要求 生产运作的流程特征与作业关系 物流量、人流量、运输与行走要求 必须满足的约束条件
二、布置的基本类型
产品原则布置 工艺原则布置 定位布置 单元布置
设施布置策略 产品专业化 工作单元 工艺专业化 定位式
(b)现有块状区域图
1.磨床 2.数控机床 3.装卸处 4.车、铣床 5.工具组 6.检验组 总计
1000 950 750 1200 800 700 5400
2
4
3
60
6
90
5
1
②各个单元之间的相关关系。
利用“物料从至表”(from-to matrix)， 给出每两个单元之间的物料流动情况， 即搬运数量 这些数据表示两个单元之间的双向物流 总量，即假设A—B与B—A的搬运数量相 等
◆位置加权数大的作业优先考虑 ◆在技术上可行
组织工作地需满足的条件： （1）保证各工序之间的先后顺序。 （2）每个工作地的作业时间不能大于节拍。 （3）每个工作地的作业时间应尽量相等和 接近节拍。 （4）应试工作地的数目最少。
生产线平衡程序： 1．确定节拍，求出最少所需工作地数。 2．从工作地1开始，按顺序给工作地分配作业。作业的分 配按作业先后顺序图由左至右进行。 3．在每一分配前，利用下列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．该作业时间不超过该工作地的剩余时间 如果没有够资格分配的作业，继续下一个工作地。 4．每当一个作业分配后，计算出该工作地的剩余时间。 剩余时间等于节拍减去工作地上总的作业时间。 5．如果出现两个作业情况都一样时，可采用下列方法之 一解决： a．分配加工时间最长的作业 b.分配后续作业数最多的作业 如果还是一样，可任意选择一个作业 6．继续下去直到所有作业都已分配到工作地
例：某机械厂的一个车间，生产各种小型 金属零件，其设备大都为通用机械，现在 拟对现有的设施布置进行改造。 ①汇集有关信息和数据 注意：各单元所需空间考虑 设备、人员等所需占用的空间 足够的“周边”空间，以保证有足够的通 道等辅助用空间
一般来说，周边空间占单元全部空间的25％
(a)各单元所需空间面积 单元 面积（平方 米）
病人A（腿受伤）
分诊室 手术室
化验室
急诊室 病人B（心脏起博 器问题）
放射室
护理室
药房
结帐
两个病人看病路线
工艺专业化布置
目的：材料搬运成本最小化 ①部门间被运送的货物的数量 ②运送货物时与距离相关的费用 假设费用是部门间距离的函数，则
最小费用 X ijCij
i 1 j 1 n n
（１和２） （１和４） （１和６） （２和３）
75×1＋15×1＋90×2＋70×1=580元
（２和５）（３和４） （３和６） （４和５）
主要约束条件： ①单元3必须保持原位置，因靠近轨道(厂内 小火车)； ②单元4位置保持不变，因移动预算过于庞 大。
③做出块状区划图 采取反复试行法，从相关性最重要的单元 开始，依此往下排列，直至得出一个较满 意的、符合全部约束条件的解 本例，应优先考虑的是： ①使单元3和6尽量接近； ②使单元1和6尽量接近； ③使单元2和5尽量接近； ④使单元4和5尽量接近。
解： Nmin =∑t／R =19.7/5.5=3.6≈4
工 作 地 Ⅰ 3.2 1
工作地Ⅱ
工 作 地 Ⅲ 2.3 6 2.0 7
0.5 8 3.2 9
工作地Ⅳ
2.0 3
1.0
3.0 11
10
1.0 2
0.5 4
1.0
5
例：下表给出了组装一台复印机的各项作业、装配时间和先后顺序要求，装配时 间总计66分钟。公司确定每天可使用的生产作业时间是480分钟，市场计划要求 装配线每天完成的产量是40件。画出作业顺序图，求出节拍、最小工作地数和生 产效率。
三、产品原则布置设计
按照某种产品(或零件)的加工顺序来排列各 种不同的机床设备和工作地 适用于大量大批生产类型、标准化产品、 自动化程度较高的企业
产品原则布置的主要优点是： (1)产量高。 (2)由于产量高，因此单位费用低；很高的专用设备费用由许多加工对象 来分摊。 (3)劳动专门化减少了培训费用和时间，同时使监督跨度加大。 (4)单位物料运输费用低；由于各加工对象都按照相同的加工顺序，物料 运输大大简化。 (5)工人和设备的利用率高。 (6)工艺路线选择及进度安排都在系统的初步设计中被确定下来；一旦系 统运转，就无需过多地去考虑它们。 (7)会计、采购及库存控制都相当程序化。 产品原则布置的主要缺点： (1)分工过细使得工作重复单调，工人几乎没有发展的机会，而且可能导 致情绪问题和由于连续的过度紧张造成的损伤。 (2)技术低的工人可能对维持设备或产出质量缺乏兴趣。 (3)系统对产量变化以及产品或工艺设计变化的适应性差。 (4)个别设备出了故障或工人缺席率高对整个生产系统的影响极大。 (5)预防性维修、迅速修理的能力和备用件库存都是必不可少的。 (6)与个人产量相联的激励计划是不可行的，因为这样会导致各个工人产 量不一致，从而对系统中工作流的顺利进行产生不利影响。