第四章 (SPL)系统布置设计

4.1.3设施规划与设计阶段结构
O 预规划 规 划 阶 段 I.确定方针 II.总体规划 III.详细规划 IV.规划实施 V 规划后
规划时间
• 设施规划与设计有一个与时间有关的阶段结构， 并且各阶段是依次进行的；阶段与阶段之间应 互相搭接； • 每个阶段应有详细进度； • 阶段中自然形成若干个审核点。 • 这种结构形成了从整体到局部、从全局到细节、 从设想到实际的设计次序。即前一阶段工作在 较高层次上进行，而后一阶段工作以前一阶段 的工作成果为依据，在较低层次上进行； • 各阶段之间相互影响，交叉并行进行。
阶段 名称 成果
０ 预规划 确定目标
主要工作 内容
财务工作
制定设施 要求预 测、估算 生产能力 及需求量 财务平衡
Ⅰ 确定方案 分析并确 定位置及 其外部条 件 确定设施 要求 生 产能力及 需求量 财务再论 证
II 总体规划 总体规划
Ⅲ 详细规划 详细规划
Ⅳ 规划实施 设施实施 计划
Ⅴ 规划后 竣工试运 转
2
3
1 0.01
2 1.2
1
1
3
1
叉 车 生 产 工 艺 过 程 图
0.06
1.81
0.35
0.2 0.15 6
0.02 0. 20 0. 05
0. 50
0. 3
5 0.2 0.08 (0.55) 4
5 (0.23) 9
0.1 5 (0. 3)
0.15
0. 40 废料 0.1 废料
4
废料
10
0.01
4.4物流分析 4．4．1概述
物料搬运工作量直接与工厂布置情况有 关，有效的布置大约能减少搬运费用的30% 左右。因此在实现工厂布置之前必须就生产 系统各作业单位之间的物流状态做出深入的 分析。
4．4．2物流分析内容与方法
物流分析包括确定物料在生产过程中每个 必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的 强度和数量。
产品号 工艺路线 每天搬运托盘数
A B C
1256354678 1435678 12345678
4.3.1产品P——产量Q分析
表4-2
产品类型 电子工业 机床 重型机械
不同行业产品类型划分
零件重量（kg） 中型零件 4.0~30.0 15.0~50.0 100.0~200.0 重型零件 >30.0 >50.0 >200.0
轻型零件 <4.0 <15.0 <100.0
表4-3
生产类型 单件生产 重型零件 <5
设备布置基本形式: 不同的生产类型有完全不同的工艺特征。 分别适应不同的生产类型： • 产品原则布置：产品原则布置也称为流水线布 置或对象原则布置。当产品品种很少而生产数 量又很大时，应按产品的加工工艺过程顺序配 置设备，形成流水生产线。
• 工艺原则布置: 工艺原则布置也称为机群式布 置。这种布置 形式的特点就是把同种类型的设 备和人员集中布置在一个地方。
5）时间T
时间要素是指在什么时候，用多少时间生产出产品，包 括各工序的操作时间、更换批量的次数。在工艺过程设计中， 根据时间因素，确定生产所需各类设备的数量、占地面积的 大小和操作人员数量，来平衡各工序的生产时间。
4.2.2系统布置设计(SLP)模式
4.2.2系统布置设计(SLP)模式
1）准备原始资料:P、Q、R、S、T。 2）物流分析与作业单位相互关系分析:针对某些以生产流程为主的工厂，物料 移动是工艺工程的主要部分时，如一般的机械制造厂，物流分析是布置设 计中最重要的方面；对某些辅助服务部门或某些物流最小的工厂来说，各 作业单位之间的相互关系（非物流联系）对布置设计就显得更重要了；介 于上述两者之间的情况，则需要综合考虑作业单位之间物流与非物流相互 关系。 3）绘制作业单位位置相关图:根据物流相关表与作业单位相互关系表，考虑每 对作业单位间相互之间的相对位置关系。 4）作业单位占地面积计算 5）绘制作业单位面积相关图:把各作业单位占地面积附加到作业单位位置相关 图上，就形成了作业单位面积相关图。 6）修正:作业单位面积相关图只是一个原始布置图，还需要根据其他因素进行 调整与修正，此时需要考虑的修正因素包括物料搬运方式、操作方式、储 存周期等。 7）方案评价与择优:针对得到的数个方案，需要进行技术、费用及其他因素评 价。
5
(0.3)
4
0.01
0.30 0.20
7
0.31
标准件
原材料 原材料
3 0.02 0.20 0.50
1 1 0.2 0.15 0.1 5 (0.3) 0.08 5 (0.23) 0.05
0.3
4
9 0.2 0.1 0.1 废料
0.01
0.3
7 ຫໍສະໝຸດ Baidu.31
废料
图4-12变速器加工工艺过程(单位：t)
4.4.3 物流分析方法
1）工艺流程图(Process Chart)。 在大批量生产中，产品品种很少，用标准 符号绘制的工艺过程图直观地反映出工厂
标准件
原材料
3
1
0.02
0.20 0.1
0.50 0.30
生产的详细情况，此时，进行物流分析只
需在工艺过程图上注明各道工序之间的物 流量，就可以清楚地表现出工厂生产过程 中的物料搬运情况。
4.1.1设施规划与设计的研究范围
场(厂)址选择 布置设计 物料搬运系统设计 设施 设计 建筑设计 公用工程设计 信息系统设计
设施规划 与设计
4.1.1设施规划与设计的研究范围
1）场址选择
场址选择就是对可供选择的地区的具体位置的有关 影响素进行分析和评价，达到场址最优化。
2）布置设计
对系统的各组成部分进行位置布置是设施规划与设 计中的中心内容。布置设计就是通过对系统物流、人流、 信息流进行分析，对建筑物、机器、设备、运输通道和 场地作出有机的组合与合理配置，达到系统内部布置最 优化。
第四章 系统布置设计
4.1 设施规划与设计概述 4.2 系统布置设计(SLP)的模式 4.3 SLP的分析方法 4.4 方案评价与选择
4.1设施规划与设计概述
设施规划与设计以企业生产系统的空间静态 结构（布局）为研究对象，从企业动态——物 流状况分析出发，探讨企业平面布置设计目标、 设计原则，着重研究设计方法与设计程序（步 骤），使企业达到以最少的投入获得最大效益 的目的。
3）物料搬运系统设计
物料搬运系统设计就是对物料搬运路线、运量、搬运 方法和设备、储存场地等作出合理安排。
4.1.1设施规划与设计的研究范围
4）建筑设计
需根据建筑物和构筑物的功能和空间的需要，满足安 全、经济、适用、美观的要求，进行建筑和结构设计。
5）公用工程设计
生产或服务系统中的附属系统包括热力、煤气、电力、 照明、给排水、采暖通风及空调等。
4．3基本要素分析
4.3.1产品P——产量Q分析
• 企业生产的产品品种的多少以及每种产品产量的 高低，决定了工厂的生产类型，直接影响着工厂 的总体布局及生产设备的布置形式。 • 根据单位时间（一般是一年）内产品的生产量， 可以把企业的生产类型分为单件生产、成批生产 和大量生产三种生产类型。一般针对不同的行业 的特点，根据表4-2划分产品的类型。
生产类型的划分
零件重量（） 中型零件 <10 轻型零件 <100
小批 成批 生产
中批 大批 大量生产
5~100
100~300 300~1000 >1000
10~200
200~500 500~5000 >5000
100~500
500~5000 500~50000 >50000
4.3.1产品P——产量Q分析
产量指所生产的产品的数量，也由生产纲领和产品设计方 案决定，可以用件数、重量、体积等来表示。
3）生产路线R
为了完成产品的加工，必须制定加工工艺流程，形成生产 路线，可以用工艺过程表（卡）、工艺过程图、设备表等表 示。
4. 2.1 概述
4）辅助服务部门S
把除生产车间以外的所有作业单位统称为辅助的服务部 门S，包括工具、维修、动力、收货、发运、铁路专用路线、 办公室、食堂等，有时，辅助服务部门的占地总面积接近甚 至大于生产车间所占面积，所以布置设计时应给予足够的重 视。
6）信息网络设计
各生产环节生产状况的信息反馈直接影响生产调度、 管理，信息网络系统设计也就成为了设施设计中的一个 组成部分。
4.1.2设施规划的目标与原则
• 目标 (1) 简化加工过程； (2)有效地利用设备、空间、能源和人力资源； (3) 最大限度地减少物料搬运； (4) 缩短生产周期； (5)力求投资最低； (6) 为职工提供方便、舒适、安全和职业卫生的 条件。
• 成组原则布置 ：在产品品种较多，每种产品的 产量又是中等程度的情况下，将工件按其外形 与加工工艺的相似性进行编码分组，把使用频 率高的机器群按工艺过程顺序布置组合成成组 制造单元 。 • 固定式布置：适用于大型设备的制造，如：飞 机、轮船
4.3.2工艺过程R分析
设备布置相当复杂，与产品生产工艺过程— 零部件加工与装配工艺过程密切相关。 （1）产品组成分析 （2）工艺过程设计 比如对于电瓶叉车总装厂布置设计过程中， 机械制造技术人员首先制定出加工制造工艺， 叉车总的生产工艺过程可以分为零、部件加工 阶段——总装阶段——试车阶段——成品储存 阶段。
•原则
(1) 减少或消除不必要的作业。 (2) 以流动的观点作为设施规划的出发点，并贯穿在规划设
计的始终。
(3) 运用系统的概念。系统分析的方法求得系统的整体优化； (4) 重视人的因素，运用人机工程理论，进行综合设计。 (5) 设施规划设计是从宏观到微观，又从微观到宏观的反复 迭代、并行设计的过程。
• 当物料移动是工艺过程的主要部分时，物流分析就是工 厂布置设计的核心工作，也是物料搬运分析的开始，它 对应布置设计问题“钥匙”的第三个字母R（路线）。 • 零部件物流是该部件在工厂内移动时所走过的路线，物 流分析不仅要考虑每个零部件在工厂内的路线，还要遵
循两个最小和两个避免的原则：
• 两个最小原则： 经过距离最小和物流成本最小。 • 两个避免原则： 避免迂回和避免十字交叉。
0. 3
0. 2
7 0.1 0.01 0. 31
废料
0.2
0.8 1
8 3.24 11 3.3 12
2）从至表(From-to Chart)。当产品品种很多， 产量很小，且零件、物料数量又很大时，可以 用一个矩阵图表来表示各作业单位之间的物料 移动方向和物流量。
从至表
• 设有三个产品A、B、C，制造它们涉及到的8个作业 单位，分别是原料、锯床、车床、钻床、铣床、检验 、包装和成品，以1~8代替。三个产品的工艺线路和 每天运量如下表所示
图4-13 随车工具箱加工工艺过程(单位：t)
原材料 油漆 2 0.01 1.20 6 0.2 4 5 原材料 1 1 0.35
0.40 废料 10 0.81 0.2
0.15
废料
图4-14
车体加工工艺过程（单位： t）
图4-15
液压加工工艺过程（单位：t）
机油
外协件
原材料
油漆
原材料
原材料
标准件
原材料
4. 2.1 概述 1 系统布置设计基本要素
在缪瑟提出的系统布置设计（SLP）中，正是把产品P、 产量Q、生产路线R、辅助服务部门S、生产时间安排T作为 给定的基本要素（原始资料），作为布置设计工作的基本出 发点。
1）产品P
产品P是指待布置工厂将生产的商品、原材料或者加工的 零件和成品等。
2）产量Q
4.3.2工艺过程R分析
（3）设备选择 在制定工艺过程中，必须选择加工设备， 设备的类型及功能对工艺过程又有很大影响。 可按下式计算所需设备数量:
计划产量 工作时间 负荷率 成品率 1 故障率 单件时间
设备数量
4.3.3作业单位Ｓ划分
企业的各级组成部门称为作业单位。 一个企业应该有： 生产车间：直接承担企业的加工，装配生产任务。 仓储部门：原材料仓库，标准件与外购件库，半成品仓库， 成品库。 辅助服务部门：辅助生产部门（工具机修车间），生活服务 部门（食堂），其他服务部门（车库，传达室）。 智能管理部门：生产部门，技术部门，质量检验部门，人事 部门，供销部门，负责协调生产和控制等工作。
按规划要 求总体规 划及总布 置图 财务总概 算比较
按规划要 求作详细 规划及详 细布置图 财务详细 概算
制定进度 表或网络 图
项目管理 (施工、 安 装、试车 及总结) 投资
筹集投资
4. 2 系统布局设计((SLP)模式
4. 2.1 概述 系统布局设计方法 摆样法 数学模型法 图解法 系统布置设计(SLP)法(R.Muther) 提出了作业单位相互关系密级表示法,使布 置设计从定性阶段发展到定量阶段.