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1、第7讲 目录,CH4 设施布置设计 4.1 设施布置概述4.2 系统化布置设计(SLP)4.3 螺旋法求解4.4 SLP的改进(FacPlan),4.2 系统化布置设计(SLP),工厂布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题自工业革命以来研究出了许多手工设计、数字分析和图解技术，20世纪60年代以来，又发展了计算机辅助工厂布置。在众多的布置方法中，以R缪瑟提出的系统布置设计SLP(Systematic Layout Planning）最为著名，应用十分普遍；这种方法不仅适用于工厂和生产系统设计，还可以用于医院、学校，百货商店、办公楼等设施设计。,一、阶段结构,系统布置设计采用四个阶段
2、进行，称为“布置设计四阶段”。,确定位置:工厂的总体位置,总体区分：初步规划基本物流模式和总体布局,详细布置：确定各作业单位的具体位置,实施：编制施工计划，进行施工安装,二、SLP程序模式,选择,分析,寻优,1、物流,2、作业单位的相互关系(非物流),3、物流作业单 位相互关系综合图,4、必要面积,5、可用面积,6、面积相互关系图,9、拟定几种布置方案,10、评价,8、实际制约,作业单位位置相关图,SLP程序模式,选择,分析,寻优,1、物流,2、作业单位的相互关系,3、物流作业单 位相互关系图,4、必要面积,5、可用面积,6、面积相互关系图,9、拟定几种布置方案,10、评价,8、实际制约,作业
3、单位位置相关图,SLP详解目录,4.2.1 输入数据(准备原始材料)4.2.2 物流分析4.2.3 作业单位相互关系分析4.2.4 建立作业单位综合相互关系表4.2.5 作业单位位置相互关系分析4.2.6 面积的确定4.2.7 布置修正4.2.8 布置方案的评价与选择,4.2.1 输入数据(准备原始材料),输入数据（P、Q、R、S、T）？影响布置设计的因素众多，基本要素可以归纳为5项：P产品(或材料或服务)、Q数量、R生产路线(工艺过程)、S辅助服务部门、T时间(或时间安排)。五个要素分别回答以下问题：PProduct 生产什么？QQuantity 生产多少？RRouting 怎么生产？SSu
4、pporting service用什么支持生产？TTime 何时生产？,产品产量（PQ）分析,产品产量分析是为了确定设施基本布置形式而采用的综合分析方法，同时也是物料重要等级分类的方法。下图是一种典型的“8020原则”下的PQ分析结果,由该图可知：AD四种产品占总产量的80%，可考虑用产品原则布置，其余品种可考虑按工艺原则布置,I区 为单一或少品种大批量产品，宜采用流水生产线的大生产方式和按产品原则布置IV区 表示多品种小批量或单件生产，宜采用工艺原则布置II和III区 的产品品种和批量均中等，宜采用成组技术布置,4.2.2 物流分析,物流分析是设施布置设计的另一个基本分析，即工艺流程和物流路
5、线的分析。分析的基本手段有工艺过程图(作业程序图)、多种产品工艺过程图和从至表等。分析的结果为:各作业单位间的物流强度等级和物流相互关系图。,物流分析,1工艺过程图(Operation Process Chart)工艺过程图就是把工艺路线卡和装配程序图汇总到起而形成的一种流程图。绘制过程先在图的右上部从第个装配作业的主要组件开始，在垂直线上按工艺路线卡的作业顺序用圆圈表示加工和装配，用正方形表示检验其它零部件，如果自制，分别用垂直线画出其作业顺序，如果外购，则分别用水平线进入装配作业。,工艺过程图可以用来详细描述产品生产过程中各工序之间的关系，也可以描述全厂各部门之间的工艺流程。其重要作用是在
6、分析工艺过程的基础上，通过产品加工、组装、检验等各加工阶段及加工路线的分析，可以计算出每个工艺过程的各工序（作业单位）间的物流强度，从而为作业单位位置的确定找到基础数据。,1,4,5,0.19,0.1,0.31,0.19,废料,0.49,（0.29）,原材料,机加工,热处理,工艺过程分析：毛坯重0.49，经热处理的毛坯重0.19，机加工中需返回热处理的为0.1。,由此可知，14之间的物流强度为0.3,2.多种产品工艺过程图 企业生产的产品品种多，特别是只进行成形加工处理生产，而不考虑装配时，可以采用多种产品工艺过程图来分析确定其物料流。从该过程图中可以看到平面布置的雏形。多种产品工艺过程图是将
7、所有零件或产品的工序都汇总在一张图表上、通过分析、调整图表上的工序，使彼此之间有最大物流量的工序尽量靠近，直至获得最佳工艺安排顺序。,多种产品工艺过程表,3、从至表(From To Chart)从至表通常用以表示建筑物之间、部门之间或机器之间的物流量、物料搬运总量等。表上横行和竖行的标题内，按同样顺序列出全部作业单位(建筑物、机器；部门)。将每个产品或零件在两个作业单位之间的移动，分别用字母表示产品或零件，数字代表搬运总量，填入两个作业单位横行和竖行相交的方格内，注意，从图表的左上角至右下角，划一条对角线，零件前进记在右上方，退回记在左下方。如下图：,作业单位物流相关表的绘制（1）划分物流强度
8、等级由于直接分析大量物流数据比较困难，而且也没必要，因此，SLP中将物流强度转化为5个等级，分别用符号A、E、I、O、U表示。当产品品种少时用工艺过程图进行物流分析；产品品种多时，用从至表或多产品工艺过程表对实际设施间的物流量进行统计。,(2)物流相关表,工艺过程物流强度作业单位间物流物流强度分析物流相关表,4.2.3 作业单位相互关系分析,设施布置设计要根据部门之间在工艺流程或业务往来中的密切程度，决定相互位置。各部门（作业单位）之间存在着物流关系、非物流关系两种关系。物流关系可以用物流强度来表示两个作业单位之间的关系密切程度，非物流关系无法定量表示，只能通过定性分析加以区分。,作业单位非物
9、流相互关系表的构造：基本思路根据经验确定作业单位非物流相互关系密切程度后，利用与物流相关表相同的表格形式，建立非物流相互关系表。通常可以从以下几个方面加以考虑：(1)工作流程(2)作业性质(3)使用设备情况(4)使用场地情况(5)监督和管理(6)安全、卫生(7)联系频繁程度（8）躁声、振动(9)公用设施相同(10)文件信息往来情况,（1）确定作业单位相互关系等级,（2）列出作业单位相互关系密切理由（示例）,（3）建立非物流作业单位相互关系表（示例）,4.2.4 建立作业单位综合相互关系表,工厂中，作业单位之间物流相互关系与非物流相互关系往往并不一致，为了确定各作业单位之间综合相互关系密切程度，
10、须将两个表进行合并。求出合成的相互关系综合作业相互关系，然后从各作业单位之间的综合相互关系出发，实现各作业单位的合理布置。（1）确定物流（m）与非物流（n）相互关系的相对重要性（加权取值）一般地m:n不应超过1：3或3：1，当比值大于3：1时，说明物流关系占主导地位，工厂布置时只需考虑物流相互关系的影响。（2）综合相互关系计算根据作业单位对之间物流与非物流关系等级的高低进行量化，并加权求和，求出综合相互关系。（3）综合相互关系的等级划分综合计算得出的是量值，须经过等级划分，才能建立与物流相互关系表相似的综合相互关系表。,示例：液压转向器作业单位综合相互关系计算表,示例中须计算55对作业单位，计
11、算分数在18之间，由此得综合相互等级划分表如下：,建立作业单位综合相互关系表（示例）,P95:5-9,P97:5-11,4.2.5 作业单位位置相互关系分析,在SLP中，设施布置并不直接去考虑各作业单位的占地面积和几何形状，而是从作业单位间相互关系密切程度出发，安排各作业单位之间的相对位置，关系密切等级高的作业单位之间距离近，等级低的距离远。问题：作业单位间必然会出现密切等级相同的作业单位对，这会给位置分析造成困难。怎么办？,引入综合接近程度的概念某一作业单位综合接近程度等于该作业单位与其他所有作业单位间量化后的关系密切等级之和。综合接近程度值的高低反映了该作业单位在布置图中是应该处于中心位置
12、还是处于边缘位置。,、如何计算综合接近程度：将作业单位综合相互关系表变换成类似于从至表一样的 三角矩阵，然后量化关系等级。,示例：液压转向器综合接近程度排序表,2、如何绘制作业单位位置相关图：第一步处理关系密级为A的作业单位对。按各作业单位综合接近程度的高低排序，找出综合接近程度最高的布置在中心位置；依次处理作业单位对。第二步处理关系密级为E的作业对。最后重点调整X级作业单位对的相互位置,由相互关系图产生空间关系图,(1)试错法(2)关系表布局法(3)计算机化布置方法(第7章),50,(1)试错法,Muther的SLP用线型图来试错生成空间关系。线型图表示法：A:4条平行线;E：3；I：2；O
13、：1；U：不表示；X：用折线表示。先将A、E级关系的部门放入布置图；相同级别的关系用相同长度的线段表示。调整，使E级关系的线段长度约为A级关系的2倍。随后，按同样的规则布置I级关系。若部门较多，线段混乱，可以不必画出O级关系。但X级必须表示。调整各部门的位置，以满足关系的亲疏程度。最后，将各个部门的面积表示进布置图中，生成空间关系图。经过评价、修改，便获得最终布置。,51,例：,52,加工工艺从至表,53,部门关系图,54,55,空间关系图,56,(2)关系表布局法,试错法定量性不强，也不适合初学者。因而Tompkins提出关系表法。方法：1)转化物流与作业单位相互关系图为关系表。2)选择A级
14、关系最多的部门作为第一部门优先进人布置。3)选择与第一部门具有A级关系的部门作为第二部门进入布置。4)按照与第一二部门为从AA、AE、AI、A*的排列顺序选择第三部门。5)依次选择直至结束o6)根据面积进行实际面积的布置。,57,关系表,58,目录,4.2.6 面积的确定,在实际的设施布置设计过程中，常因受到现有厂房或可利用土地面积与形状的限制等，不得不把需要的面积与可利用的面积结合起来考虑，因而面积的设定方法有下列几种：1、计算法：按照设备和作业所需的面积，加上辅助设施、材料存储、维修、通道以及人员等所需面积得到该单位的总面积。2、标准面积法：采用某种工业标准求得所需的面积。3、概略布置法
15、应用模板或设备模型进行布置并确定面积。4、比率趋向预测法：将过去各个时期每台设备、每个工时或每个单位的面积作为基础，按未来产量和人员的发展预测要求，按比例扩大来设定面积。,面积的确定,一般来说，需要的面积常常受到实际条件的限制，必须进行适当的调整，使之与可用面积相适应。调整的方式，可以是压缩某些不很重要的面积、也可以进行新的组合。此外，做面积相关图时需考虑流动模式的选择。,4.2.7 布置修正,所谓修正条件，是指诸如运输方式、贮存设备、场地环境、人的要求、厂房特性、辅助设施和管理控制等具体因素。它们的重要程度各不相同，但都以独特的方式影响布置设计方案。在进行布置设计时，需要加以考虑。用适当的方
16、法根据现有厂房的实际条件使部门面积结合，同时结合修正条件对各部门的位置、形状等进行调整，可以形成几个理想的、理论的块状布置(Block layout)方案。例：精密车间应远离锻造车间 铸造车间应处在背风之处,4.2.8 布置方案的评价与选择,布置方案的评价常常从经济因素和非经济因索两个方面进行，经济评价可以采用费用对比法等，非经济因素评价可以采用优缺点比较法和加权因素法等。,4.2.8 布置方案的评价与选择,1、非经济因素评价 每个布置方案都有一些不能用费用精确地衡量的非经济因素，常见的有：(1)是否易于将来发展(2)工艺过程的适应性(3)灵活性(4)物流的效率(5)物流搬运的效率(6)储存的
17、效率(7)空间利用率(8)辅助服务部门的综合效率(9)工作条件(10)安全性(11)是否易于管理(12)产品质量(13)维修(14)设备利用率(15)是否满足需求能力(16)是否适应公司的组织机构(17)人流(18)外观(19)自然条件的利用(20)环境保护,布置方案的评分示例：,2、经济因素评价：对于各种布置方案，可以通过工程经济分析，评价其节省费用、投资额及投资回报期等，作为比较选择的基准。至于比较哪些指标最好，没有统一的标准，需要具体情况具体分析。,66,举例1：某机械厂的设施布置,设有3种零件A、B、C，其工艺路径及日产量如表1所示（15：分别表示5个部门）,表2：5个部门所需厂房面积,如何布置？,67,系统布置规划SLP步骤,68,加工工艺从至表,69,70,物流量等级划分（用符号A、E、I、O、U表示）A：80100 吨 1 2E：6080吨 无I：4060吨 2 4、2 5O：040吨 3-2、45U：0吨 1-4、1-5、3-4、3-5,物流强度分析表（由从至表得出）,71,部门关系图,72,关系表,73,线性关系图,5,1,2,4,3,74,空间关系图,由表2知：5个部门所需厂房面积,如何改进？,75,最终布置图,
