第4章 设施规划与设计

• (2)系统对产品和服务的需求。需求量的预测对布置决策
的“目标确定”有着重要意义。在这方面，所关心的是当 前与未来的需求量水平以及产品品种搭配。不同类型的市
场产品，在布置策略上有明显区别。
• (3)加工过程的要求。它是所选择布置类型的主要约束条件。
• (4)建筑物或场所的有效空间。布置一般约束在建筑物的实 际范围以内。
1 2
3 4
160m
5 6
7
80m
8
图1 建筑面积和部门
• 步骤1 确定部门之间的预期搬运量（运行第一年后），如表1
1 2 3 4 5 6 7 8
1.涂漆
2.塑料铸造与冲压成型 3.金属成型
175
50
0
0
100 17
30
75 88
200
90 125
20
80 99
25
90 180
14.塑料熔合部门 3 5
七、产品布置原则
• 特殊情况下的产品原则布置,如装配线的布置, 工厂设计人员将面临较复杂问题——如何达到 装配线均衡流动,使在装配线上操作的工人停 工时间最短。这时往往面临两个问题: ①在给定的周期时间内,求工作地点的最小数 量--布置问题； ②在已定的工作地点数量条件下,求最小的周 期时间--编制进度表问题。
七、产品布置原则
• 以下用例子说明产品原则布置在装配线平衡中的 应用过程。 • 例2 某传送带上组装J型手推车,每天需生产500辆, 其生产时间为420min。表5列出了手推车的组装 步骤及其时间,请根据周期时间和作业顺序限制, 求使工作地点数量最少的平衡方式。
作业 A B C D E F G
完成时间（s） 45 11 9 50 15 12 12
物流和信息流，从而有效、经济、安全地
实现建设项目的预期目标。
4.1 设施规划与设计的理论概述
二、设施规划与设计的研究范围
设施选址（厂址选择） 设施规划与设计 布置设计（工厂布局） 物料搬运系统设计
设施设计
建筑设计
公用工程设计 信息通信设计
4.1 设施规划与设计的理论概述
三、设施规划与设计的阶段结构
统生产能力的测定单位如表4-5所示。
表4-5 部分生产系统的能力（容量）测量单位
生产系统 钢铁公司 炼油厂
测量单位 吨数/时间周期 桶数/时间周期
航空公司
纺织公司 饭店 医院
可用飞机数
织物米数/时间周期 座位容量 病床数
汽车厂
大学 百货商店
生产车辆数/年
学生数/年 销售收入/平方米场地
• 若己知设施布置的依据和生产能力的测定单位，即可开始对设 施进行布置。理想情况是，布置能适应环境状态的变化 (使得布 置的计划工作，除考虑现有产品当前与未来需求的变化外，还 应考虑新产品)，能适应工艺与材料方面的技术突破，而不必花 很多钱重新布置。
6.小型玩具装配
7.大型玩具装配 8.机械装配
374
103
7
• 步骤3 改变部门布置的位置以降低搬运费用。缩短1与6的距离， 即4、6换位，此时新布置方案的搬运费用如表3，小计 3736
1 1.涂漆 2.塑料铸造与冲压成型 3.金属成型 2 175 3 50 0 4 0 100 17 5 30 75 88 6 200 90 125 7 20 80 99 8 25 90 180
• (5)系统各部门之间物流和人流的大小。当系统目标、用户
需要、加工过程、空间有效利用率、物流大小确定后，下 一步应把这些因素转变为需要容量和有效容量的数量估算。 “需要容量”指必须满足目前需要的生产能力和满足经过 一段时间后的生产能力两方面；“有效容量”指通过重新 布置现有设施而获得的生产能力，或是通过布置新的设施 而获得的生产能力(在预算限度内)。若想获得对能力的数量 估计，首先应适当选择生产能力的测定单位。部分生产系
七、产品布置原则
• “工作地点”通常是为完成给定工作量的特定位 置，不一定由固定人员操作；"周期时间"指相邻 产品在装配线上通过所需的时间。一般是"周期 时间"和"工作地点"合并求解。 • 装配线平衡是一个与设施布置相牵连的问题，它 将所有基本工作单元分派到各个工作站，以使每 个工作地点在周期时间内都处于繁忙状态，完成 最多的操作量，从而使各个工作地点的未工作时 间（闲置时间）最少。
• (3)成组技术布置(Group Layout)。将不同的机器组成加工 中心(工作单元)，对形状和工艺相似的零件进行加工。成 组技术布置和工艺原则布置的相似点是加工中心完成特定 的工艺过程。加工中心完成的品种有限，适应于中小批量 生产。 • (4)定位布置(Fixed Layout)。产品(由于体积或重量庞大) 停留在一个位置上，设备、人员、材料都围绕产品而转。 飞机制造厂、造船厂、建筑工地等都是这种布置方式的实 例。（德阳二重） 零售商店、画展 青藏铁路、地铁 • 按生产系统功能分类(1)存储布置 (2)销售布置 (3)工程项目 布置。各类布置的综合方案较常见，如在地窖里储存葡萄 酒，不仅作为库存功能布置，而且也按工作流程布置。
6
2
2 175
7
5
3 150 0
3
8
4 0 100 51 5 60 75 88 40 6 200 90 250 5 0 7 40 80 90 0 180 374 8 75 180 180 75 187 206 7
小计：2967元
七、产品布置原则
• 产品原则布置与工艺原则布置明显不同的特征 是工件流程的模式。在工艺原则布置中物流线 路可变性强；而产品原则布置中，设备和车间 服务于专门的产品线。所以，在产品原则布置 系统中，各部门的相对位置以及生产部门内各 部分定位所出现的困难比工艺原则布置要小。
四、设施布置决策的依据
• 设施布置决策，可以定义为确定生产系统内各物质部分的 最优安排。它需要决定部门的位置、机器的位置、在制品
存储点等，目的在于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)安排这些要素。解决布置决 策问题，主要取决于以下方面： • (1)系统应达到的目标。存储费用、劳动力、闲置设备和 保管费用保持在一定水平之下，达到预期的产量和利润。
六、工艺布置原则
• 例1 假设需要布置某玩具工厂的8个部门,使各部门间物 料搬运费用最少。建筑物面积宽80m,长160m,为简化,所 有部门的面积相同,如40m×40m。见图1。假设:①所有 物料用标准尺寸柳条箱运输,用铲车将柳条箱逐个装上 卡车(构成一个"装载量");②邻近部门之间运输费用是搬 动一个装载量为1元,每隔一个部门增加1元;③对角线之 间允许移动,并认为均相邻。
26.小型玩具装配 4 6
7.大型玩具装配
8.机械装配 5.发运与收货
7
80m
20
5
0
0
180 374
25
187 103
8
160m
7
• 步骤2 计算布置方案的搬运费用，如表2，小计 3474
1 1.涂漆 2.塑料铸造与冲压成型 3.金属成型 4.塑料熔合部门 5.发运与收货 2 175 3 50 0 4 0 100 17 5 60 150 88 20 6 400 180 125 5 0 7 60 240 198 0 180 8 75 270 360 50 187
二、设施布置设计的设计方法
• 摆样法：简单的布局设计 • 数学模型法：系统工程、运筹学 • 图解法：实践应用不广
• 系统布置设计SLP (Systematic Layout Planning) 法：当前工程布局设计主要应用的方法。
三、设施布置的目标
• (1)符合工艺过程的要求。尽量使生产对象流动顺畅，避免工序 间的往返交错，使设备投资最小，生产周期最短。 • (2)最有效地利用空间。使场地利用达到适当的建筑占地系数 (建筑物、构筑物占地面积与场地总面积的比率 )，使建筑物内 部设备的占有空间和单位制品的占有空间较小。 • (3)物料搬运费用最少。要便于物料的输入和产品、废料等物料 运输路线短捷，尽量避免运输的往返和交叉。 • (4)保持生产和安排的柔性。使之适应产品需求的变化、工艺和 在系统中，一种功能要素效益的增长会 设备的更新及扩大生产能力的需要。 使另一种功能要素的效益降低，也就是
270
360 25 187 206 7
3.金属成型
4.塑料熔合部门 5.发运与收货
6.小型玩具装配
7.大型玩具装配 8.机械装配
• 假设只考虑搬运费用，得到一个理论最佳布置方案， 如图2所示，搬运费用如表4
1
4
1 1.涂漆 2.塑料铸造与冲压成型 3.金属成型 4.塑料熔合部门 5.发运与收货 6.小型玩具装配 7.大型玩具装配 8.机械装配
Biblioteka Baidu1 4.塑料熔合部门 3 5
2 6.小型玩具装配 6 4
7.大型玩具装配 160m
8.机械装配 5.发运与收货
7
80m
20
5
0
0
180 374
25
187 103
8
7
1
1.涂漆 2.塑料铸造与冲压成型
2
175
3
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17
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88 20
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125 5 0
240
198 0 180 748
说出现了此消彼长、此损彼益的现象。 • (5)适应组织结构的合理化和管理的方便。 使有密切关系或性质 相近的作业单位布置在一个区域并就近布置，甚至合并在同一 个建筑物内。 目标
• (6)为职工提供方便、安全、舒适的作业环境。使之合乎生理、 二律背反 心理要求，为提高生产效率和保证职工身心健康创造条件。
4.2 设施布置设计
一、设施布置的内容
• 工厂总体布置设计 – 解决工厂各个组成部分的相互位置，包括生产 车间、辅助生产车间、仓库等等，同时要考虑 物流的流向和流程、场内外运输方式。 • 车间布置设计
– 要解决各生产工部、工段、服务辅助部门、储 存设施等作业单位的布置，同时也要解决物料 搬运的流程及运输方式。
阶段 确定位置：确定所要布置的相应位置 总体区划：在布置区域内确定一个总体布局 详细布置：确定各个作业单位或各个设施的具体位置 施工安装：编制计划，进行施工安装
时间
图4-1 布置设计的阶段结构图
4.2 设施布置设计
一、设施布置的内容
• 设施布置设计(Facility Layout) 工厂布局 (Plant Layout)是根据企业的经营目标和生产纲 领，在已确定的空间场所内，按照从原材料接 收、零件和产品的制造，到成品的包装、发运 的全过程，力争将人员、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。
五、布置的基本形式
• 设施布置形式受工作流的形式限制，有三种基本类型 (产品原则布置、工艺原则布置、定位布置)和一种混合类型 (成组技术布置)。
产 品 数 量 Q M区
产品原则布置
成组原则布置 工艺原则布置
O
J区 产品种类P 图4-2 P-Q分析曲线
• (1)产品原则布置(Product Layout〉。也称装配线布置，是 一种根据产品制造的步骤安排设备或工作过程的方式。产 品流程是一条从原料投入到成品完工为止的连续线。固定 制造某种部件或某种产品的封闭车间，其设备、人员按加 工或装配的工艺过程顺序布置，形成一定的生产线，适用 于少品种、大批量生产方式。（汽车装配、家具制造） • (2)工艺原则布置(Process Layout)。又称机群布置或功能布 置，是一种将相似设备或功能集中布置在一个地方的布置 形式，比如按车床组、磨床组等分区。被加工的零件，根 据预先设定好的流程顺序，从一个地方转移到另一个地方， 每项操作都由适宜的机器完成。它适用于多品种小批量生 产方式。（医院）
第四章 设施规划与设计*
4.1 设施规划与设计的理论概述
4.2 设施布置设计
4.3 系统化布置设计（SLP）
4.1 设施规划与设计的理论概述
一、设施规划与设计定义
• 设施规划与设计Facility Planning and Design，
任务是对建设项目的各类设施、人员、投
资进行系统规划与设计，用以优化人流、
• (5) U形布置
A生产线
入
1
2
3
4 B 生 产 线 U型联合生产线
出
8
7
6
5
C生产线
U型生产布局
六、工艺布置原则
• 工艺原则布置是最常用的方法，用于对具
有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。在很多设备安排中,
最优布置通常意味着妥善安置相互有大量
运输量的部门，使总的物流运输管理费用 最小。
说明
安装后轴支架，并将4个螺母紧固在4根丝杆上 插入后轴 拧紧后轴支架螺母，将其紧固在丝杆上 安装前轴支架，并将4个螺母紧固在4根丝杆上 拧紧前轴装配螺钉 安装1#后车轮，紧固轮壳轴承盖 安装2#后车轮，紧固轮壳轴承盖