第3章系统化厂房布置与物流分析方法-课件.ppt
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1、系统化厂房布置l第一章第一章 设施规划与物流分析的绪论设施规划与物流分析的绪论 l第二章第二章 物流网络规划与场址选择物流网络规划与场址选择l第三章第三章 设施布置设计设施布置设计l第四章第四章 系统化布置与物流分析方法系统化布置与物流分析方法l第五章第五章 仓储系统设计仓储系统设计l第六章第六章 物料搬运系统设计物料搬运系统设计l第七章第七章 物料搬运设备的选择物料搬运设备的选择l第八章第八章 物流分析案例物流分析案例设施规划与物流分析设施规划与物流分析目录目录FD设施布置方法一览表设施布置方法一览表布置方法和技术布置方法和技术年代年代主要特点和使用条件主要特点和使用条件流程图、样片排列等经
2、验判断方法流程图、样片排列等经验判断方法50年代年代直观、简便、易行直观、简便、易行关于设施间物料流动顺序和数量的各关于设施间物料流动顺序和数量的各种数学分析方法。如属于最优化及其种数学分析方法。如属于最优化及其搜索算法的二次分派算法(搜索算法的二次分派算法(QAP,1957)及相应的计算机软件及相应的计算机软件CRAFT(1964)和和CORELAP(1967)50年代中年代中期到期到60年年代初、中代初、中期期适用于设施数目不太多的情况适用于设施数目不太多的情况系统布置规划方法(系统布置规划方法(SLP)60年代年代至今至今该方法属于系统仿真技术,要求把影响布置的该方法属于系统仿真技术,要
3、求把影响布置的因素尽可能量化,在离散状态下组合寻优。适因素尽可能量化,在离散状态下组合寻优。适用于设施数目不超过用于设施数目不超过15个的情况。其突出特点个的情况。其突出特点是具有方法论意义是具有方法论意义人机交互式决策支持方法人机交互式决策支持方法80年代年代至今至今按决策者意图靠计算机系统支持决策,按决策者意图靠计算机系统支持决策,能进行预测判断;借助于模糊集理论,能进行预测判断;借助于模糊集理论,采用图论方法等采用图论方法等设计数据集成和设计模型集成的理想设计数据集成和设计模型集成的理想实验环境方法(综合决策环境方法)实验环境方法(综合决策环境方法)90年代年代至今至今 (1911年年M
4、CG-INES)是对纯粹计算机程序支持的改进方法是对纯粹计算机程序支持的改进方法系统化厂房布置系统化厂房布置SLP 工厂布置的方法和技术,一直是工业工程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,了许多手工设计、数字分析和图解技术,60年年代以来,又发展了计算机辅助工厂布置,在众代以来,又发展了计算机辅助工厂布置,在众多的布置方法中,以多的布置方法中,以R缪瑟提出的系统布置设缪瑟提出的系统布置设计计SLP(Systematic Layout Planning)最为著最为著名,应用十分普遍;这
5、种方法不仅适用于工厂名,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。货商店、办公楼等设施设计。系统化厂房布置-5-系统化厂房布置生产设施布置生产设施布置服务设施布置工厂总体布置服务设施总体布置服务设施内部布置 车间内部布置设施布置种类设施布置种类系统化厂房布置设施布置要考虑的四个问题1、应包括哪些经济活动单元?2、每个单元需要多大空间?3、每个单元空间的形状如何?4、每个单元在设施范围内的位置(相对/绝对)?ADBEFCGDAFEBGC影响企业生产单位构成的因素系统化厂房布置 产品的结构与工艺特点
6、 企业的专业化与协作化水平 企业的生产规模(二)影响企业生产单位构成的因素一、阶段结构一、阶段结构 系统布置设计采用四个阶段进行,称为系统布置设计采用四个阶段进行,称为“布置设计布置设计四阶段四阶段”。确定位置确定位置:工厂的总体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,进行施工安装实施:编制施工计划,进行施工安装阶阶段段时间时间二、程序模式二、程序模式输入数据(输入数据(P、Q、PQ、R、S、T)1、物流、物流2、作业单位的相、作业单位的相互关系互关
7、系3、物流、物流作业单作业单 位相互关系图位相互关系图4、必要面积、必要面积5、可用面积、可用面积6、面积相互关系图、面积相互关系图9、拟定几种布置方、拟定几种布置方案案7、修正条件、修正条件8、实际制约、实际制约分析分析寻优寻优选择选择10、评价、评价二、程序模式二、程序模式选择选择分析分析寻优寻优输入数据(输入数据(P、Q、PQ、R、S、T)1、物流、物流2、作业单位的相、作业单位的相互关系互关系3、物流、物流作业单作业单 位相互关系图位相互关系图4、必要面积、必要面积5、可用面积、可用面积6、面积相互关系图、面积相互关系图9、拟定几种布置方、拟定几种布置方案案10、评价、评价7、修正条件
8、、修正条件8、实际制约、实际制约系统布置设计程序模式系统布置设计程序模式三、设施布置设计的要素分析三、设施布置设计的要素分析输入数据(输入数据(P、Q、R、S、T)?)?影响布置设计的因素众多,基本要素可以影响布置设计的因素众多,基本要素可以归纳为归纳为5 5项:项:P P产品产品(或材料或服务或材料或服务)、Q Q数量、数量、R R生产路线生产路线(工艺过程工艺过程)、S S助服务部门、助服务部门、T T时时间间(或时间安排或时间安排)。五个要素分别回答以下问题:五个要素分别回答以下问题:P PProduct Product 生产什么?生产什么?Q QQuantity Quantity 生产
9、多少?生产多少?R RRouting Routing 怎么生产?怎么生产?S SSupporting serviceSupporting service用什么支持生产?用什么支持生产?T TTime Time 何时生产?何时生产?系统化厂房布置-13-五要素对设施布置的影响五要素对设施布置的影响1 1、P P产品或材料或服务(产品或材料或服务(ProductionProduction)指规划设计的对象所生产的产品、原材料、加指规划设计的对象所生产的产品、原材料、加工的零部件或提供服务的项目。包括原材料、工的零部件或提供服务的项目。包括原材料、进厂物料、工序间储备、产品、辅助材料、废进厂物料、工
10、序间储备、产品、辅助材料、废品、废料、切屑、包装材料等。产品这一要素品、废料、切屑、包装材料等。产品这一要素影响着设施的组成及其相互关系、设备的类型、影响着设施的组成及其相互关系、设备的类型、物料搬运的方式等。物料搬运的方式等。2 2、Q Q数量或产量数量或产量(Quantity)Quantity)指所生产、供应或使用的材料或产品的指所生产、供应或使用的材料或产品的数量或服务的工作量。这一要素影响着数量或服务的工作量。这一要素影响着设施规模、设备数量、运输量、建筑物设施规模、设备数量、运输量、建筑物面积等。面积等。3 3、R R生产路线或工艺过程生产路线或工艺过程(Routing)Routin
11、g)指根据所生产的产品品种、数量等设计出的工艺流程、指根据所生产的产品品种、数量等设计出的工艺流程、物流路线、工序顺序等,可以用设备表、工艺路线卡、物流路线、工序顺序等,可以用设备表、工艺路线卡、工艺过程图等表示。它影响着各作业单位之间的关系、工艺过程图等表示。它影响着各作业单位之间的关系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等。物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等。4 4、S S辅助服务部门辅助服务部门(Supporting Service)Supporting Service)指保证生产正常运行的辅助服务性活动、设施以及服务的指保证生产正常运行的辅助服务性活动、设施以及服务的人员。包括道路、生活
12、设施、消防设施、照明、采暖通人员。包括道路、生活设施、消防设施、照明、采暖通风、办公室、生产管理,质量控制及废物处理等;它是风、办公室、生产管理,质量控制及废物处理等;它是生产的支持系统,从某种意义上来说对生产系统的正常生产的支持系统,从某种意义上来说对生产系统的正常运行起着举足轻重的作用。运行起着举足轻重的作用。5 5、T T时间或时间安排时间或时间安排(Time)Time)指在什么时候、用多长的时间生产出产品,包括作业、指在什么时候、用多长的时间生产出产品,包括作业、工序、流动、周转等标准时间。这些因素决定着设备的工序、流动、周转等标准时间。这些因素决定着设备的数量、需要的面积和入员、工序
13、的平衡安排等。数量、需要的面积和入员、工序的平衡安排等。城市规划、城市规划、外部协作条件、外部协作条件、交通运输条件、交通运输条件、地质水文条件、地质水文条件、自然气候条件、自然气候条件、关于职业安全和卫生、环境保护等方面关于职业安全和卫生、环境保护等方面的规程、标准和技术规范等。的规程、标准和技术规范等。影响设施布置设计的其他要素:影响设施布置设计的其他要素:四、物料分类及产品四、物料分类及产品产量分析产量分析 现象:现象:物料种类繁多,可运性不相同。物料种类繁多,可运性不相同。问题:问题:如何统计量一物流系统中性质、如何统计量一物流系统中性质、特征各不相同的物料数量?特征各不相同的物料数量
14、?如何区分各物料的重要等级程度?如何区分各物料的重要等级程度?如何确定设施布置的型式?如何确定设施布置的型式?四、物料分类及产品四、物料分类及产品产量分析产量分析1、物流量的计算、物流量的计算 (1)定义:)定义:在一定时间内(一年或一个月)通过两设施间在一定时间内(一年或一个月)通过两设施间的物料数量。可以用重量、体积、托盘或货箱来表示。的物料数量。可以用重量、体积、托盘或货箱来表示。(2)计算方法:)计算方法:方法一:当量物流量方法一:当量物流量用物料的某一特征用物料的某一特征(重量、几何形状、装载和包装形式等)来估算物流(重量、几何形状、装载和包装形式等)来估算物流量。量。可用下式表示:
15、可用下式表示:f=q.n 其中:其中:f当量物流量当量物流量 q每个标准搬运单元的当量吨数每个标准搬运单元的当量吨数 n单位时间内两设施间流动的标准单元数单位时间内两设施间流动的标准单元数 例:载重为两吨的标准载重箱,载一箱锻件为例:载重为两吨的标准载重箱,载一箱锻件为2当量当量吨,载一箱壳体也为吨,载一箱壳体也为2当量吨。当量吨。方法二:玛格(方法二:玛格(magnitude)用可运性衡量当量物流量。用可运性衡量当量物流量。标准的标准的1玛格:一块干燥的木块,体积为玛格:一块干燥的木块,体积为5*5*5 立方厘米,立方厘米,可以方便地用手拿住。可以方便地用手拿住。一包香烟一包香烟=0.5 m
16、ag 一个电话亭一个电话亭=50 mag 一个低堆垛的托盘(一个低堆垛的托盘(1200 mm*1200mm)=38mag 玛格的计算:玛格的计算:M=A+A(B+C+D+E+F)/4 其中:其中:A基本值,通过计算物料体积后查玛格曲线得出。基本值,通过计算物料体积后查玛格曲线得出。B密度修整系数密度修整系数 C形状修整系数形状修整系数 D损伤危险程度修整系数损伤危险程度修整系数 E状态(物理、化学)修整系数状态(物理、化学)修整系数 F价值因素(若不考虑,则价值因素(若不考虑,则F=0)2、物料的分类:、物料的分类:把相同或相似性质的物料归并成类,可大大简化物把相同或相似性质的物料归并成类,可
17、大大简化物流分析。流分析。可依次采用两种分类方法:可依次采用两种分类方法:方法一:按物料的基本形态进行分类方法一:按物料的基本形态进行分类 固体固体成箱成箱 液体液体成桶成桶 气体气体成瓶成瓶 方法二:按影响物料可运性的物理特征进行分类,方法二:按影响物料可运性的物理特征进行分类,包括:外形尺寸、重量、形状、损坏可能性、状态包括:外形尺寸、重量、形状、损坏可能性、状态(热、湿、(热、湿、粘、脏)、数量、时限性(季节性、粘、脏)、数量、时限性(季节性、突发性)突发性)关键:抓住有决定性的影响特征关键:抓住有决定性的影响特征 物料分类程序物料分类程序列表标明所有物料列表标明所有物料名称名称记录其物
18、理特征、记录其物理特征、其他特征其他特征编制物料特征表编制物料特征表每类物料写出每类物料写出分类说明分类说明确定各类的主导确定各类的主导特征特征把相似主导特征把相似主导特征的归为一类的归为一类3、产品产品产量(产量(PQ)分析分析 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。分析方法,同时也是物料重要等级分类的方法。下图是一种典型的下图是一种典型的“82原则原则”下的下的PQ分析结果。分析结果。QAGBCDEFPPQ分析图分析图由该图可知:由该图可知:AD四种产品占总产量的四种产品占总产量的80%
19、,可考虑用产品,可考虑用产品原则布置,其余品种原则布置,其余品种可考虑按工艺原则布可考虑按工艺原则布置置系统布置规划系统布置规划SLP分析阶段分析阶段1.产品品种产量分析(产品品种产量分析(PQ分析)分析)I I区区 为单一或少品种大批量产品,宜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采用流水生产线的大生产方式和按产品原则布置品原则布置 IVIV区区 表示多品种小批量或单件生产,表示多品种小批量或单件生产,宜采用工艺原则布置宜采用工艺原则布置 IIII和和IIIIII区区 的产品品种和批量均中的产品品种和批量均中等,宜采用成组技术布置等,宜采用成组技术布置产品品种数目产品品
20、种数目P产产量量QIIIIIIIV系统化厂房布置车工段车工段铣工段铣工段检验组检验组钻工段钻工段原材料原材料磨工段磨工段磨工段磨工段半成品库半成品库A BBA系统化厂房布置车车 钻钻 铣铣 磨磨 检验检验铣铣 钻钻 车车 磨磨 检验检验A原原材材料料BA半半 成成品品库库BA生产车间生产车间B生产车间生产车间系统化厂房布置设施布置的目标 满足生产过程的需要 设施占用空间缩小 总运输费用最少 生产系统柔性强 组织结构的合理化和管理的方便性 提供方便、安全、舒适的作业环境 影响设施布置决策的因素系统化厂房布置影响设施布置决策的因素 厂房的布置满足生产过程的要求,以避免互相交叉和迂回运输,缩短生产周
21、期,节省生产费用 生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置 充分利用现有运输条件 按照生产性质、防火和环保要求,合理划分厂区 在考虑防火和卫生条件下,总平面布置应力求占地面积最小 工厂布置应考虑有扩建的余地系统化厂房布置产品或服产品或服务的种类务的种类 物流合理物流合理性性 专业化与专业化与协作化水协作化水平平 技术装备技术装备 企业规模企业规模 投资规模投资规模 设施设施布置布置因素因素设施布置设施布置的的柔性柔性 其他其他 系统化厂房布置注意:设施布置对所需投资的影响;物流因素在设施布置中的重要性;设施布置的柔性;人的因素工效学的观点;系统化厂房布置29产品原则布置产品原则布置一、产品原
22、则布置的概念一、产品原则布置的概念按加工产品(零件、部件)为对象划分生产单位按加工产品(零件、部件)为对象划分生产单位二、产品原则布置的特点二、产品原则布置的特点不同类型的设备、不同工种的工人、不同加工方法的加工、不同类型的设备、不同工种的工人、不同加工方法的加工、完成产品全部或大部分工艺过程、专用设备、专用工装、流完成产品全部或大部分工艺过程、专用设备、专用工装、流水线或自动线水线或自动线三、产品原则布置的方式三、产品原则布置的方式仓库钳工剪板机磨床车床滚齿钻孔打压车床车床钻孔装配仓库系统化厂房布置n 按产品布置(Product Layout)按对象专业化原则布置有关机器和设备,常见的如流水
23、生产线或产品装配线。如图所示。加工设备加工设备按产品(对象)布置的示意图按产品(对象)布置的示意图系统化厂房布置31产品原则布置优缺点比较产品原则布置优缺点比较 优点:优点:1、由于布置符合工艺过程,物流、由于布置符合工艺过程,物流 畅通畅通2、由于上下工序衔接,存放量少、由于上下工序衔接,存放量少3、物料搬运工作量少、物料搬运工作量少4、可做到作业专业化,对工人技、可做到作业专业化,对工人技 能要求不高,易于培训能要求不高,易于培训5、生产计划简单,易于控制、生产计划简单,易于控制6、可使用专用设备和机械化、自、可使用专用设备和机械化、自 动化搬运方法动化搬运方法 缺点:缺点:1、设备发生故
24、障时引起整个生产、设备发生故障时引起整个生产 线中断线中断2、产品设计变化将引起布置的重、产品设计变化将引起布置的重 大调整大调整3、生产线速度取决于最慢的机器、生产线速度取决于最慢的机器4、生产线有的机器负荷不满,造、生产线有的机器负荷不满,造 成相对投资较大成相对投资较大5、生产线重复作业,工人易产生、生产线重复作业,工人易产生 厌倦厌倦6、维修和保养费用高、维修和保养费用高系统化厂房布置-32-系统化厂房布置33工艺原则布置工艺原则布置一、工艺原则布置的概念一、工艺原则布置的概念按加工工艺的特点划分生产单位按加工工艺的特点划分生产单位二、工艺原则布置的特点二、工艺原则布置的特点同类型的设
25、备、同工种的工人、同一加工方法、同类型的设备、同工种的工人、同一加工方法、完成产品某一工艺过程加工、通用设备、通用工完成产品某一工艺过程加工、通用设备、通用工装、机群式布置装、机群式布置三、适用范围三、适用范围适合多品种小批量生产的产品布置原则:适合多品种小批量生产的产品布置原则:四、工艺原则布置的方式四、工艺原则布置的方式系统化厂房布置34工艺原则布置方式工艺原则布置方式车床组LLLL钻床组ZZZZ铣床组MMMM磨床组GGGG其他滚齿机焊接焊接系统化厂房布置-35-系统化厂房布置按工艺过程布置(Process Layout)又称工艺专业化布置。即按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起,完成相
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