物流设施规划与设计第4章.ppt

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。,4.1.1设施规划与设计的研究范围,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。 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。 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。,原则,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。 总之，设施规划与设计就是要综合考虑各种相关因素，对生产系统或服务系统进行分析、规划、设计，使系统资源得到合理的配置。,问 题,设施规划中出现目标矛盾怎么办？ 设施规划中哪些工作是工程师要参与的？,如何回答？,4.1.3设施规划与设计阶段结构,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。,问 题,设施规划中的不同阶段在时间上为什么是交叉的？ 在设施的规划、设计、建造、安装、投产的各个阶段中，如果要加以改变，所需要的费用是_的。 A、逐步上升 B、逐步下降 C、基本相近 D、有高有低,如何回答？,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:系统布置设计(SLP)法 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.,4. 2 系统布局设计(SLP)模式,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及生产时间安排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 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 我们可以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。 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,准备原始资料 物流分析与作业单位相互关系分析 绘制作业单位位置相关图 作业单位占地面积计算 绘制作业单位面积相关图 修正 方案评价与择优,系统布置设计程序图,4.2.2系统布置设计(SLP)模式,1）准备原始资料:在系统布置设计开始时，首先必须明确给出基本要素产品P、产量Q、生产工艺过程R、辅助服务部门S及时间安排T等这些原始资料。 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,4.2.2系统布置设计(SLP)模式,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。,43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。,4.3.1产品P产量Q分析,表4-2 不同行业产品类型划分 表4-3 生产类型的划分,4.3.1产品P产量Q分析,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。,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,问 题,哪位同学去过工厂，它是采用什么布置形式的？ 下列三图应分别采用何种布置型式？,如何回答？,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。,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。 应按下式计算所需设备数量:,4.3.3作业单位S的划分,任何一个企业都是由多个生产车间、职能管理部门、仓储部门及其他辅助的服务部门组成的。 （1）生产车间 生产车间也称为生产部门，直接承担着企业的加工、装配生产任务，是将原材料转化为产品的部门。 （2）仓储部门 仓储部门包括原材料仓库、标准件与外购件库、半成品中间仓库及成品库等。 （3）辅助服务部门 辅助服务部门一般可分为辅助生产部门（如工具机修车间）、生活服务部门（如食堂）及其他服务部门（如车库、传达室）等。 （4）职能管理部门 职能管理部门包括生产、技术、质检、人事、供销等各个部门。 根据生产工艺过程需要，电瓶叉车总装厂由如表4-5所示作业单位构成。,441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。 442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。 针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法： （1）工艺过程图 （2）多种产品工艺过程表 （3）成组方法 （4）从一至表,44物流分析,442物流分析内容与方法 （1）工艺过程图 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。 （2）多种产品工艺过程表 在多种且批量较大的情况下，如产品品种为10种左右，将各产品的生产工艺流程汇总在一张表上，就形成了多种产品工艺过程表。,44物流分析,442物流分析内容与方法 （3）成组方法 当产品品种达到数十种时，若生产类型为中、小批量生产，进行物物流分析时，就有必要采用成组方法 ，按产品结构与工艺过程的相似性进行归类分组，然后对于每一类产品采用工艺过程图进行物流分析。 （4）从一至表 当产品品种很多，产量很小且零件、物流数量又很大时，可以用一张方阵图表示各作业单位之间的物料移动方向和物流量，表中方阵的行表示物料移动的源，称为从；列表示物料移动的目的地，称为至。,44物流分析,433物流强度 物流分析包括确定物流移动的顺序和移动量两个方面。我们把一定时间周期内的物料移动量称为物流强度。对于相似的物料，可以用重量、体积、托盘或货箱作为计量单位。 444工艺过程图 在工厂设计中，应该按工艺过程符号表4-6中的符号及图4-11所示图例绘制工艺过程图。 445 多种产品工艺过程表 为了表示所有产品的生产过程，就需要为每一种产品绘制一份工艺过程图。,44物流分析,叉车生产工艺过程图,447 物流分析与物流相关表,当产品品种很多，就可以利用多种产品工艺过程表或从一至表来统计具体物流量大小。 （1）物流强度等级 由于直接分析大量物流数据比较困难且没有必要，转化成五个等级，分别用符号A、E、I、O、U来表示。见P143表4-9,叉车总装厂物流强度汇总表,首先根据工艺过程图来统计存在物料搬运的各作业单位对之间的物流总量(即正反两向物流量之和) 。,447 物流分析与物流相关表,（2）物流相关表 为了能够简单明了地表示所有作业单位之间的物流相互关系，我们依照从一至表构造一种作业单位之间物流相互关系，称之为原始物流相关表。 见下图,4.5 作业单位相互关系分析,当物流状况对企业的生产有重大影响时，物流分析就是工厂布置的重要依据，尤其是当物流对生产影响不大或没有固定的物流时，工厂布置就不能依赖于物流分析，而应当考虑其他因素对各作业单位相互关系的影响。 451 作业单位相互关系的决定因素及相互关系等级划分,4.5 作业单位相互关系分析,4.5.2作业单位非物流相互关系表 基准相互关系,基准相互关系,叉车厂作业单位非物流相互关系表,4.6作业单位综合相互关系表,在大多数工厂中，各作业单位之间既有物流联系也有非物流的联系，两作业单位之间的相互关系包括物流关系与非物流关系，因此在SLP中，要将作业单位间物流的相互关系与非物流的相互关系进行合并，求出合成的相互关系综合相互关系. 4.6.2作业单位综合相互关系表的建立步骤 （1）进行物流分析，求得作业单位物流相关表； （2）确定作业单位间非物流相互关系影响因素及等级，求得作业单位相互关系表； （3）确定物流与非物流相互关系的相对重要性，根据物流与非物流相互关系的相对重要性取m:n=3:1,2:1,1:1,1:2,1:3,我们把m:n称为加权值； （4）量化物流强度等级和非物流的密切程度等级。,（5）计算量化的所有作业单位之间综合相互关系。 TRij=mMRij+nNRij (6)综合相互关系等级划分. (7)经过调整,建立综合相互关系表. 综合相互关系等级与划分比例,4.6.3建立叉车总装厂作业单位综合相互关系表,加权值选取 加权值大小反映工厂布置时考虑方面的侧重点，对于电瓶叉车总装厂来说，物流影响并不明显大于其他因素的影响，因此取加权值m：n=1：1 综合相互关系计算,4.6.3建立叉车总装厂作业单位综合相互关系表,4.6.3建立叉车总装厂作业单位综合相互关系表,划分综合关系密级,建立作业单位综合相互关系图,问 题,作业单位之间关系为U的，物流量为多少？ 作业单位数为N，有多少对相互关系？它是否等于总的物流路线数？ 在作业单位综合相互关系表中，序号59，6和10的关系得分为2，为什么关系级别定为U而不是I？ 在作业单位综合相关表中，A级作业单位有5个，先布置哪个？,如何回答？,47作业单位位置相关图,在SLP中，工厂总平面布置并不直接去考虑各作业单位的建筑物占地面积及其外形几何形状，而是从各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，关系密级高的作业单位之间距离近，关系密级低的作业单位之间距离远，由此形成作业单位位置相关图。,综合接近程度: 某一作业单位综合接近程度等于该作业单位与其他所有序号作业单位之间量化后的关系密级的总和。 这个值的高低，反映了该作业单位在布置图上是应该处于中心位置还是应该处于边缘位置。 综合接近程度高的作业单位与其他作业单位相互关系总体上是比较密切的，即与大多数作业单位都比较接近 。该作业单位在布置图上是应该处于中心位置。,电瓶叉车总装厂综合接近程度排序表,作业单位关系等级表示方式 在作业单位位置相关图中，采用号码来表示作业单位。作业单位之间的相互关系用联线类型表示:,作业单位位置相关图绘制,具体针对电瓶叉车总装厂来说，绘制作业单位位置相关图步骤如下: 第一步首先处理综合相互关系密级为A的作业单位对。 第二步处理相互关系为E的作业单位对。 第三、四、五步分别处理位置相关图中仍未出现的I、O、U级作业单位对。 最后重点调整X级作业单位对之间的相对位置，得出最终作业单位位置相关图，如图4-18所示。,a) b) c) d),作业单位位置相关图绘制,作业单位位置相关图,48作业单位面积相关图,将各作业单位的占地面积与其建筑物空间几何形状结合到作业单位位置相关图上，就得到了作业单位面积相关图。这个过程中，首先需要确定各作业单位建筑物的实际占地面积与外形（空间几何形状）。作业单位的基本占地面积由设备占地面积、物流模式及其通道、人员活动场地等因素决定。,48作业单位面积相关图,4.8.1基本流动模式,直线形 直线形是最简单的一种流动模式，入口与出口位置相对，建筑物只有一跨，外形为长方形，设备沿通道两侧布置。 L形 适用于现有设施或建筑物不允许直线流动的情况，设备布置与直线形相似，入口与出口分别处于建筑物两相邻侧面。 U形 适用于入口与出口在建筑物同一侧面的情况，生产线长度基本上相当于建筑物长度的两倍，一般建筑物为两跨，外形近似于正方形。 环形 适用于要求物料返回到起点的情况。 S形 在一固定面积上，可以安排较长的生产线。,4.8.2作业单位厂房平面设计 作业单位设施包括生产车间厂房、辅助车间、仓储设施、动力公用设施、运输设施及管理生活设施等，具体设计方法详见第7部分。 4.8.3辅助服务部门布置设计 工厂是由生产车间职能管理部门,职能管理部门、辅助生产部门、生活服务部门及仓储部门等组成的，除生产车间以外的其他部门都统称为辅助服务部门。由于辅助服务部门的占地面积常常接近甚至大于