设施布置设计(1)
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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。
26
2.5成组原则布置（Group Layout）
成组原则布置在制造业中又称单元制造（Cellular Manufacturing），是一种较为先进的布置方法。
它的加工对象位置、生产工人和设备都随 加工产品所在的某一位置而转移。之所以 要固定，是因为加工对象大而重，不易移 动。
如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器 厂等。
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11
12
13
固定式布置是人类最早的生产布置形式， 用于农业种植、房屋建造、道路建设和 采掘开矿等方面。
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。
设施布置的好坏直接影响整个系统的物流、 信息流、生产经营能力、工艺过程、灵活 性、效率、成本和安全等方面，并反映一 个组织的工作质量、企业形象和顾客印象 等内涵。
7
设施布置设计要考虑的基本原则：
符合工艺过程的要求 最有效地利用空间 物料搬运费用最少 保持生产和安排的柔性 适应组织结构的合理化和管理的方便 为职工提供方便、安全、舒适的作业环境
2
1.1设施布置的内容
物流和物料搬运设备。根据物流的重要性和形 式，采用何种设备，是传送带、起重机、自动 仓库还是自动小车来发送和存储物料。并考虑 物料在不同工作单元间移动的成本。
容量和空间要求。为每一作业单位分配合理的 空间，并考虑通道、洗手间、餐厅、楼梯等附 属设施的要求。
环境和美学。确定厂区环境、建筑风格、室内 布置等因素，以创造良好的工作环境。
人员、搬运设备和站台都可以只建一个，形成既不占 很大空间又具有高速度的生产线。 环形适用于要求物料返回到起点的情况。 S形常用于长的流水装配线布置，如汽车装配线。
31
选择流动模式时主要考虑收发口、场地和建 筑物的限制、生产流程和生产线的特点、通 道和运输方式等。
实际设施布置的流动规划常常是上述几种模 式的组合。
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5 Ⅰ2
3Ⅳ 6
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8Ⅱ
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Ⅲ
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3
4
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2 7
1 11 Ⅴ
7 10
3 13
Ⅵ 2 12
41
3 系统布置设计
设施布置的方法和技术，一直是人们不断探索的问题。 人们研究出了许多手工设计、数学分析和图解技术。 60年代，又出现了计算机辅助设施设计技术。
36
2.计算最少工作地数
T
——产品在流水线上总加工时间
Smin = [ ──] γ
—— 取大于或等于[ ] 内的最小整数
3.工序同期化
即采用各种技术、组织的措施来调整各工作地的单件作 业时间，使其等于节拍或节拍的整数倍。
要求：①保证各工序间先后顺序关系；
②各工作地的工序作业时间应等于节拍或节拍的 整数倍；
流动模式可以分为水平和竖直的，如是单 层设施，就只用考虑水平流动模式，多层 设施布置时还要考虑竖直模式。但总的来 说，水平模式是最基本的。
30
5种基本的流动模式
直线形是最简单的流动模式，它将入口和出口分开。 L形适用于设施或建筑物不允许直线流动的情形。 U形最大的好处是收发口在同一位置，有利于物料搬运，
由于顾客需求的多样化，多品种、少批量生产模式已成为当 前生产的主流。成组技术正是适应这种需要而发展起来的。
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。针对一个零件族的 设备要求所形成的一系列机器，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。
信息流。布置必须方便交流。
3
设施布置最早起源于工厂设计。一个工厂的设施布置包 括工厂总体布置和车间布置。
工厂总体布置设计：解决工厂各个组成部分，包括生产 车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公室、露天作 业场地等各种作业单位和运输线路、管线、绿化和美化 设施的相互位置，同时应解决物料的流向和流程、厂内 外运输的联接及运输方式。
产品原则布置的基础是标准化及专业分工。 整个产品被分解成一系列标准化的作业，由 专门的人力及加工设备来完成。
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，通过作业分工将汽车装配 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。
14
2.2产品原则布置
产品原则布置(Product Layout)，又称 流水线布置（Assembly Line Layout） 或对象原则布置。
当生产产品品种少批量大时，应当按 照产品的加工工艺过程顺序来配置设 备，形成流水生产线或装配线布置 。
Ford首创流水线生产。
15
16
17
18
工作地布置是整个布置的基础，工作站面积大小和形 状对上面几个层次的布置影响很大，一般通过人机工 程、工作测量、机器本身的尺寸、输入输出要求来确 定工作地的面积和其他要求。
5
作业单位的层次
块
设施
状
部门
部门
部门
布wk.baidu.com置详
部门 图 细
布
置
工作中心 工作中心 工作中心
图
工作地 工作地 工作地
工作地布置
6
1.2设施布置的原则
新设备数
新工序同 期化程度
1 6.9 12 2.0 3.2 2 0.66 1 5.2 1 1.00
2
3
4
5
3.4
5.8
7.2
2.0
3 456 7 8 9
1.7 3.4 1.9 3.9 4.0 3.2 2.0
1 0.65 2 5.1
1 1.12
3 9.8
2
1
0.69
0.38
4
5.2
1
2
1
0.98
0.94
③应使工作地的数目最少，即等于Smin。 方法：①将整个作业细分为许多小工序（或称工步）；
②将相邻的小工序组合成大工序，使这些大工序 的单件作业时间接近于节拍或节拍的整数倍。
37
工序同期化示例
流水线节拍为γ=5.2分
原工序号
工序时间 （分）
工步号
工步时间 （分） 设备数 原工序同 期化程度 新工序号 新工序时 间（分）
19
20
2.3工艺原则布置
工艺原则布置（Process Layout），又称功能布 置（Functional Layout）。
将功能相同或相似的一组设施排布在一起。又 被称作机群式布置。
加工工艺需要这些设备的工件按工艺路线成批 进入这些班组。不同的产品需要不同的工艺路 线。
为了适应多种加工对象及工艺路线，需要采用 可变运输路线的物料搬运设备，如叉车、手推 车等。
设施布置设计（1）
1
1 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。 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20~50% 。采用有效的布置方法，可以使这些成本降低 30%左右，甚至更多。 生产系统设施布置：
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。
部门由工作中心(Work Center)组成，工厂中的工作中 心可以是工段或班组，如车床工段；也可以是柔性制 造单元(FMS)。
部门级的布置指的是块状布置图(Block Layout)，工作 中心级的布置指的是详细布置图(Detailed Layout)。
工作中心由工作站(Workstation)组成。工作站也称工作 地，是最小作业单位，它一般由一台机器和/或一个 作业人员组成。
图所示。试确定该流水线的节拍，以及组织工序同期 化使该流水线平衡。
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解： 8×2×60－22×2
γ = ────────── = 7.99 ≈8（分） 110 ／（1－4%）
44 Smin = [ ──] = [ 5.5 ] = 6 （个工作地）
——计划期的有效工作时间
γ = ──
Q
——计划期的产量
F = η·F0 F0 —— 计划期的制度工作时间 η —— 计划期的时间利用系数（修整机器、更换
工具、工人休息、产前准备）。
η= 0.9 ~ 0.96
Q = Q0 /（1-α） Q0 —— 计划期的任务量（合格品数量或交货量） α —— 废品、实验用百分比， α= （Q- Q0） / Q
21
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23
24
工艺原则布置在服务业中也很常见，此 时称为过程原则布置。
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、精神科医生等分别组成外 科、精神科。
航空公司和公共图书馆都属于这一类。
相比于工艺原则布置，由于经过分组，其加工时间较短、物 流效率较高、在制品量较低、准备时间较短，同时又具有工 艺原则布置的柔性特点，因而是一种具有发展潜力的布置方 式。
27
28
29
2.6流动模式
布置问题的定量分析最常见的目标是降低 物流成本，这时就要对设施内的流动模式 (Patterns of Flow) 作出分析。
车间布置设计：解决各生产工段（工作站）、辅助服务 部门、储存设施等作业单位及工作地、设备、通道、管 线之间和相互位置，同时，应解决物料搬运的流程及运 输方式。
4
作业单位 (Activity) 是指布置图中各个不同的工作区或 存在物，是设施的基本区划。
作业单位的最高层次是要设计的设施(Facility)，它包 括一系列部门(Departments)，部门可以是车间或其他 机构。
组织设计（“软件”设计）是指流水线的节拍确定、 设备需要量的计算、工序同期化设计、工人配备、生 产对象运输传送方式的设计、流水线平面设计、流水 线工作制度、服务组织和标准计划图表的制订等等。
33
流水线的特点
品种少，单一或少数几种； 工作地按工艺顺序排列，即按产品原则布置； 生产速度按统一节拍进行；
1.00
6
7
3.7
5.9
10 11 12
3.7 2.3 3.6
1
1
0.71 1.13
5
9.6
2
0.92
38
例：某流水线，设计日产量110件，采用两班制生产， 每班制度工作时间8小时，规定每班有22分钟停歇时 间，计划废品率为4%。单位产品总装配时间为44分钟， 该流水线上有13道装配工序，产品装配工艺顺序如下
8
2 典型布置形式
按设施类别分为生产设施和服务设施两大类。 生产设施的四种基本的布置形式：
固定式布置 产品原则布置 工艺原则布置 成组原则布置
服务设施的三种基本的布置形式：
零售店布置 办公室布置 仓库布置
9
2.1固定式布置
固定式布置 (Fixed-Position Layout) 也称 项目布置，它主要是工程项目和大型产品 生产所采用的一种布置形式。
如组合成鱼刺式，最适用于离散制造中部件 和产品的装配，分枝为部件装配，主干为总 装。
物流合理化的一个重要原则是避免物流路径 交叉。
32
2.7产品原则布置设计
流水线的设计包括：
技术设计（“硬件”设计）是指工艺路线、工艺规程 的制订、专用设备的设计、设备改装设计、专用工具 设计、运输传送装置的设计以及信号装置的设计等。
25
2.4组合布置
上述三种基本布置形式是理想的模型，实际布置设计常 常是几种形式的组合。
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置。
工艺原则布置和产品原则布置代表了小批量生产到连续 大规模生产的两个极端。
节拍：流水线上前后出产两种相同产品之间的时间间隔。 各工序的生产能力是平衡的，成比例的；
单件作业时间（t） t1 t2
tm
──────── = ─ = ─ = ┉ = ─ = 节拍（γ）
设备数（S）
S1 S2
Sm
在制品运输采用传送带等装置 。
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流水线的分类
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单一品种流水线的组织设计
1.确定节拍（γ） F
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2.5成组原则布置（Group Layout）
成组原则布置在制造业中又称单元制造（Cellular Manufacturing），是一种较为先进的布置方法。
它的加工对象位置、生产工人和设备都随 加工产品所在的某一位置而转移。之所以 要固定，是因为加工对象大而重，不易移 动。
如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器 厂等。
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固定式布置是人类最早的生产布置形式， 用于农业种植、房屋建造、道路建设和 采掘开矿等方面。
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。
设施布置的好坏直接影响整个系统的物流、 信息流、生产经营能力、工艺过程、灵活 性、效率、成本和安全等方面，并反映一 个组织的工作质量、企业形象和顾客印象 等内涵。
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设施布置设计要考虑的基本原则：
符合工艺过程的要求 最有效地利用空间 物料搬运费用最少 保持生产和安排的柔性 适应组织结构的合理化和管理的方便 为职工提供方便、安全、舒适的作业环境
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1.1设施布置的内容
物流和物料搬运设备。根据物流的重要性和形 式，采用何种设备，是传送带、起重机、自动 仓库还是自动小车来发送和存储物料。并考虑 物料在不同工作单元间移动的成本。
容量和空间要求。为每一作业单位分配合理的 空间，并考虑通道、洗手间、餐厅、楼梯等附 属设施的要求。
环境和美学。确定厂区环境、建筑风格、室内 布置等因素，以创造良好的工作环境。
人员、搬运设备和站台都可以只建一个，形成既不占 很大空间又具有高速度的生产线。 环形适用于要求物料返回到起点的情况。 S形常用于长的流水装配线布置，如汽车装配线。
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选择流动模式时主要考虑收发口、场地和建 筑物的限制、生产流程和生产线的特点、通 道和运输方式等。
实际设施布置的流动规划常常是上述几种模 式的组合。
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3Ⅳ 6
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8Ⅱ
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1 11 Ⅴ
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Ⅵ 2 12
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3 系统布置设计
设施布置的方法和技术，一直是人们不断探索的问题。 人们研究出了许多手工设计、数学分析和图解技术。 60年代，又出现了计算机辅助设施设计技术。
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2.计算最少工作地数
T
——产品在流水线上总加工时间
Smin = [ ──] γ
—— 取大于或等于[ ] 内的最小整数
3.工序同期化
即采用各种技术、组织的措施来调整各工作地的单件作 业时间，使其等于节拍或节拍的整数倍。
要求：①保证各工序间先后顺序关系；
②各工作地的工序作业时间应等于节拍或节拍的 整数倍；
流动模式可以分为水平和竖直的，如是单 层设施，就只用考虑水平流动模式，多层 设施布置时还要考虑竖直模式。但总的来 说，水平模式是最基本的。
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5种基本的流动模式
直线形是最简单的流动模式，它将入口和出口分开。 L形适用于设施或建筑物不允许直线流动的情形。 U形最大的好处是收发口在同一位置，有利于物料搬运，
由于顾客需求的多样化，多品种、少批量生产模式已成为当 前生产的主流。成组技术正是适应这种需要而发展起来的。
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。针对一个零件族的 设备要求所形成的一系列机器，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。
信息流。布置必须方便交流。
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设施布置最早起源于工厂设计。一个工厂的设施布置包 括工厂总体布置和车间布置。
工厂总体布置设计：解决工厂各个组成部分，包括生产 车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公室、露天作 业场地等各种作业单位和运输线路、管线、绿化和美化 设施的相互位置，同时应解决物料的流向和流程、厂内 外运输的联接及运输方式。
产品原则布置的基础是标准化及专业分工。 整个产品被分解成一系列标准化的作业，由 专门的人力及加工设备来完成。
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，通过作业分工将汽车装配 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。
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2.2产品原则布置
产品原则布置(Product Layout)，又称 流水线布置（Assembly Line Layout） 或对象原则布置。
当生产产品品种少批量大时，应当按 照产品的加工工艺过程顺序来配置设 备，形成流水生产线或装配线布置 。
Ford首创流水线生产。
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工作地布置是整个布置的基础，工作站面积大小和形 状对上面几个层次的布置影响很大，一般通过人机工 程、工作测量、机器本身的尺寸、输入输出要求来确 定工作地的面积和其他要求。
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作业单位的层次
块
设施
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部门
部门
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部门 图 细
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工作中心 工作中心 工作中心
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工作地 工作地 工作地
工作地布置
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1.2设施布置的原则
新设备数
新工序同 期化程度
1 6.9 12 2.0 3.2 2 0.66 1 5.2 1 1.00
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1.7 3.4 1.9 3.9 4.0 3.2 2.0
1 0.65 2 5.1
1 1.12
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5.2
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③应使工作地的数目最少，即等于Smin。 方法：①将整个作业细分为许多小工序（或称工步）；
②将相邻的小工序组合成大工序，使这些大工序 的单件作业时间接近于节拍或节拍的整数倍。
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工序同期化示例
流水线节拍为γ=5.2分
原工序号
工序时间 （分）
工步号
工步时间 （分） 设备数 原工序同 期化程度 新工序号 新工序时 间（分）
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2.3工艺原则布置
工艺原则布置（Process Layout），又称功能布 置（Functional Layout）。
将功能相同或相似的一组设施排布在一起。又 被称作机群式布置。
加工工艺需要这些设备的工件按工艺路线成批 进入这些班组。不同的产品需要不同的工艺路 线。
为了适应多种加工对象及工艺路线，需要采用 可变运输路线的物料搬运设备，如叉车、手推 车等。
设施布置设计（1）
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1 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。 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20~50% 。采用有效的布置方法，可以使这些成本降低 30%左右，甚至更多。 生产系统设施布置：
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。
部门由工作中心(Work Center)组成，工厂中的工作中 心可以是工段或班组，如车床工段；也可以是柔性制 造单元(FMS)。
部门级的布置指的是块状布置图(Block Layout)，工作 中心级的布置指的是详细布置图(Detailed Layout)。
工作中心由工作站(Workstation)组成。工作站也称工作 地，是最小作业单位，它一般由一台机器和/或一个 作业人员组成。
图所示。试确定该流水线的节拍，以及组织工序同期 化使该流水线平衡。
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解： 8×2×60－22×2
γ = ────────── = 7.99 ≈8（分） 110 ／（1－4%）
44 Smin = [ ──] = [ 5.5 ] = 6 （个工作地）
——计划期的有效工作时间
γ = ──
Q
——计划期的产量
F = η·F0 F0 —— 计划期的制度工作时间 η —— 计划期的时间利用系数（修整机器、更换
工具、工人休息、产前准备）。
η= 0.9 ~ 0.96
Q = Q0 /（1-α） Q0 —— 计划期的任务量（合格品数量或交货量） α —— 废品、实验用百分比， α= （Q- Q0） / Q
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工艺原则布置在服务业中也很常见，此 时称为过程原则布置。
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、精神科医生等分别组成外 科、精神科。
航空公司和公共图书馆都属于这一类。
相比于工艺原则布置，由于经过分组，其加工时间较短、物 流效率较高、在制品量较低、准备时间较短，同时又具有工 艺原则布置的柔性特点，因而是一种具有发展潜力的布置方 式。
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2.6流动模式
布置问题的定量分析最常见的目标是降低 物流成本，这时就要对设施内的流动模式 (Patterns of Flow) 作出分析。
车间布置设计：解决各生产工段（工作站）、辅助服务 部门、储存设施等作业单位及工作地、设备、通道、管 线之间和相互位置，同时，应解决物料搬运的流程及运 输方式。
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作业单位 (Activity) 是指布置图中各个不同的工作区或 存在物，是设施的基本区划。
作业单位的最高层次是要设计的设施(Facility)，它包 括一系列部门(Departments)，部门可以是车间或其他 机构。
组织设计（“软件”设计）是指流水线的节拍确定、 设备需要量的计算、工序同期化设计、工人配备、生 产对象运输传送方式的设计、流水线平面设计、流水 线工作制度、服务组织和标准计划图表的制订等等。
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流水线的特点
品种少，单一或少数几种； 工作地按工艺顺序排列，即按产品原则布置； 生产速度按统一节拍进行；
1.00
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3.7
5.9
10 11 12
3.7 2.3 3.6
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0.71 1.13
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例：某流水线，设计日产量110件，采用两班制生产， 每班制度工作时间8小时，规定每班有22分钟停歇时 间，计划废品率为4%。单位产品总装配时间为44分钟， 该流水线上有13道装配工序，产品装配工艺顺序如下
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2 典型布置形式
按设施类别分为生产设施和服务设施两大类。 生产设施的四种基本的布置形式：
固定式布置 产品原则布置 工艺原则布置 成组原则布置
服务设施的三种基本的布置形式：
零售店布置 办公室布置 仓库布置
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2.1固定式布置
固定式布置 (Fixed-Position Layout) 也称 项目布置，它主要是工程项目和大型产品 生产所采用的一种布置形式。
如组合成鱼刺式，最适用于离散制造中部件 和产品的装配，分枝为部件装配，主干为总 装。
物流合理化的一个重要原则是避免物流路径 交叉。
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2.7产品原则布置设计
流水线的设计包括：
技术设计（“硬件”设计）是指工艺路线、工艺规程 的制订、专用设备的设计、设备改装设计、专用工具 设计、运输传送装置的设计以及信号装置的设计等。
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2.4组合布置
上述三种基本布置形式是理想的模型，实际布置设计常 常是几种形式的组合。
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置。
工艺原则布置和产品原则布置代表了小批量生产到连续 大规模生产的两个极端。
节拍：流水线上前后出产两种相同产品之间的时间间隔。 各工序的生产能力是平衡的，成比例的；
单件作业时间（t） t1 t2
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──────── = ─ = ─ = ┉ = ─ = 节拍（γ）
设备数（S）
S1 S2
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在制品运输采用传送带等装置 。
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流水线的分类
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单一品种流水线的组织设计
1.确定节拍（γ） F