设施规划与与物流分析

設施規划與物流分析陳崇目錄 設施規划與物流分析的定義 工廠選址的原則與考慮因素 工廠布局的原則 工廠布局的方法---SLP 的評選设施规划与物流的概念1、设施规划与物流设计的定义 “设施”是指一个企业所拥有的有形资产，包括实体建筑、机器设备、物品物料和工作人员。 “规划”是指如何将一个系统中的资产做最有效的分配、安排，使系统达到最佳的绩效表现。 设施规划与物流设计是在对生产系统或服务系统进行新建、扩建或改建的前期，综合考虑设施设备的利用效率和物流在设施设备之间的流动效率等相关因素，进行分析、构思、规划、论证、设计，作出全面安排，使资源得到合理配置，使系统能够有效运行，从而达到预期目的的工作总称。 设施规划与物流设计的概念2、设施规划与物流设计的意义 美国的企业界及学术界从企业管理的角度看待设施规划与物流设计的作用，认为设施规划与物流设计是科学管理企业的开端，是企业管理的蓝图。 一项设施的规划设计，所需要的费用只占总投资的2%~10%，一般比不可预见的费用还少，但对投产后的企业却带来重要效益。 实践证明，一个建设项目，资源利用是否合理，工厂布置是否得当，工艺设备是否先进，能否取得好的投资效果，能否实现企业的科学管理，能否发挥企业的经济效益和社会效益，规划起着决定性的作用。在我国，设施规划与物流设计被认为是工业企业的灵魂 3、设施规划与物流设计的目标 设施规划与物流设计的总目标是使人力、财力、物力和人流、物流、信息流得到最合理、最经济、最有效的配置和安排。典型的目标有：（1）简化加工过程；（2）有效地利用人员、设备、空间和能源；（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。设施规划与物流设计的概念设施规划與物流分析的概念 设施规划的场址选择—对设施进行地区、地点的选择布置设计—对建筑物、设备、运输通道、场地进行合理配置搬运设计—对物料搬运路线、方法、器具及储存场地做合理安排建筑设计—对建筑结构进行设计，以满足功能、空间、经济等需要公用工程设计—对电力、照明、排水、通风等进行协调设计信息通信设计—对信息通信的传输系统进行全面设计 物流分析的内容：社会物流—物资流通设施的布点网络研究……企业物流—物流路线合理化研究……物流管理—经济批量、储存合理化、搬运研究……设备管理—仓储设施、设备和搬运设备、器具研究……设施规划與物流分析设施规划与物流分析的联系与区别： 联系：用相同的思想与方法进行设施布置设计和物料搬运系统设计。 区别：设施规划中的土建、公用工程和信息通信工程等，在物流分析中涉及得较少；而物流系统中的管理与控制等问题，在设施设计中又不是重点内容。 设施规划与物流设计一般要经过项目策划、规划建设、建设及运营等多个流程，是一项复杂的系统工程，可以分为循序渐进的几大步骤：（1）提出项目建议书；（2）进行可行性研究；（3）选择建设地点（选址分析，厂房布置分析）；（4）编制设计文件（设备布置规划与分析）；（5）制订年度计划；（6）设备、材料订货和施工准备（加工设备、搬运设备、仓储设备等）；（7）组织施工；（8）运营准备；（9）竣工验收；（10）项目后评价。设施规划与物流设计的一般程序设施规划---工廠选址（一）工业生产力布局原则1、最低成本原则2、专业化分工原则3、分散与集中结合原则4、重点开发原则5、吸引外资合理投向原则场址选择的分析方法影响场址选择的因素有可定量的，也有只能定性的1、优缺点比较法2、加权因素法3、因次分析法4、重心法5、线性规划----运输法一、优缺点比较法 序号 因素 方案A 方案B 方案C 1 区域位置 2 面积及地形 3 地势与坡度 4 风向、日照 5 地址条件：土壤、地下水、耐压力 6 土石方工程量 7 场址现在所有者、拆迁、赔偿情况 8 铁路接轨情况 9 公路联接情况 10 与城市的距离及交通条件 11 风向及卫生条件 12 供电供热 13 供水 14 排水 15 地震 16 防洪措施 17 经营条件 18 协作条件 19 建设速度二、加权因素法 对场址选择的每项因素规定一个从0到10的权数，表示相对重要性。 然后按每个因素用元音符号给每个备选进行优劣评级。 按A=4,E=3,I=2,O=1,U=0的赋值与权数相乘，得到每方案每因素的得分。 统计每方案的得分，选优。二、加权因素法 序号 考虑因素 权数 各方案的等级及分数 A B C D 1 位置 8 A/32 A/32 I/16 I/16 2 面积 6 A/24 A/24 U/0 A/24 3 地形 3 E/9 A/12 I/6 E/9 4 地质条件 10 A/40 E/30 I/20 U/0 5 运输条件 5 E/15 I/10 I/10 A/20 6 原材料供应 2 I/4 E/6 A/8 O/2 7 共用设施条件 7 E/21 E/21 E/21 E/21 8 扩建可能性 9 I/18 A/36 I/18 E/27 合计 163 171 99 119三、因次分析法 把各备选方案的经济因素(有形成本因素)和非经济因素(无形成本因素)同时加权并计算出优异性后加以分析比较的方法。 列出各方案供比较的有形成本和无形成本因素，对有形成本计算出金额贴现，对无形成本因素评出优劣等级，按从优到劣顺序给1,2,3,4…分值 按各成本因素的相对重要性，从重要到不重要赋予4,3,2,1等加权指数。 计算比较值 Q1j、Q2j：备选地点A、B的第j个成本因素值 Wj：第j个成本因素的加权值显然，场址A远优于场址B。但仅考虑有形成本，R=(57/32)4=7，则表现为场址B优于场址A。三、因次分析法 因素 备选场址 加权指数w A B 有形成本 固定资产折旧 500000 300000 4 生产费用 50000 20000 4 燃料动力费用 20000 30000 4 合计 570000 350000 4 无形成本 发展可能性 1分 2分 1 产品质量(工人技术水准) 2分 3分 4 适应变化的柔性 1分 4分 3四、重心法 假定运输费用在生产费用中占据绝对重要位置，而且多种原材料是由多个地点供应，并且运输费率相差无几的场合。 使场址位置离各个原材料供应点的距离乘以各点供应量之积的和为最小。 距离采用直角(矩形)距离，而不采用直线距离。X0,Y0：需要定位的场址坐标Xi,Yi：每个供应点的坐标Vi：每个点每年的供应量四、重心法 原材料供应地及其坐标 P1 P2 P3 P4 X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3 X4 Y4 距城市中心的距离(Km) 20 70 60 60 20 20 50 20 年运输量(t) 2000 1200 1000 2500五、线性规划----运输法 复合设施的选址问题：一个公司设有多个工厂供应多个销售点(仓库)的选址问题。 使所有设施的生产运输总费用最小化。 目标函数： 约束条件：M:工厂数n：销售点ai：工厂I的生产能力bj：销售点j的需求量Cij：在工厂i生产一单位产品并运到销售点j的生产运输费用Xij：从工厂I运到销售点j的产品数量工廠平面布置的程序1确定目标2收集资料：基础资料、生产单位的配置、生产系统图3确定各组成部分所占面积4确定各生产单位之间的相互关系（1）定性分析方法（2）定量分析方法5初步确定平面布置方案6方案评价（1）定性评价法（2）定量评价法设施布置的基本型式设施布置移动式布置成组布置工艺原则布置产品原则布置固定式布置(混合类型)产品原则布置（Productlayout）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、完成产品全部或大部分工艺过程、专用设备、专用工装、流水线或自动线三、产品原则布置的方式产品原则布置优缺点比较优点：1、由于布置符合工艺过程，物流畅通2、由于上下工序衔接，存放量少3、物料搬运工作量少4、可做到作业专业化，对工人技能要求不高，易于培训5、生产计划简单，易于控制6、可使用专用设备和机械化、自动化搬运方法缺点：1、设备发生故障时引起整个生产线中断2、产品设计变化将引起布置的重大调整3、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，造成相对投资较大5、生产线重复作业，工人易产生厌倦6、维修和保养费用高工艺原则布置(Processlayout)一、工艺原则布置的概念按加工工艺的特点划分生产单位二、工艺原则布置的特点同类型的设备、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、通用工装、机群式布置三、适用范围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工艺原则布置方式工艺原则布置优缺点比较优点：1、机器利用率高，可减少设备数量2、设备和人员柔性程度高，更改产品和数量方便3、操作人员作业多样化，有利于提高工作兴趣和职业满足感缺点：1、由于流程较长，搬运路线不确定，运费高2、生产计划与控制较复杂，要求员工素质的提高3、库存量相对较大成组技术布置(Layoutbasedongrouptechnology) 介于机群式布置与工艺原则布置之间，适用于中小批量生产，典型的是成组单元布置。成组原则布置优缺点比较优点：1、由于产品成组，设备利用率高2、流程通畅，运输距离较短，搬运量少3、有利于发挥班组合作精神4、有利于扩大员工的作业技能5、兼有产品原则布置和工艺布置的优点缺点：1、需要较高的生产控制水平以平衡各单元之间的生产流程2、若单元间流程不平衡，需中间储存，增加了物料搬运3、班组成员需掌握所有作业技能4、减少了使用专用设备的机会5、兼有产品原则布置和工艺原则布置的缺点定位布置（Fixedpositionlayout） 是以原材料或主要部件固定在一定位置的布置形式。适用于大型的不易移动的产品，如飞机装配、船舶制造等。(固定工位式布置)（五）系统布置设计SLP（重点）一）系统布置设计的四阶段二）程序模式三）P-Q分析四）物流分析：（R分析）五）作业单位相互关系分析六）物流与作业单位相互关系图解七）面积的确定八）面积相互关系图解九）调整与修正十）评价与选择系统化布置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，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(SystemLayoutPlanning)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。SLP(SystemLayoutPlanning) U.S.A著名规划专家　Richard.Muther　提出的；以作业单位物流、非物流因素分析为主线；采用一套表达力极强的图例符号和简明表格；通过结构化、条理化的程序设计模式进行设施规划的方法。一）系统布置设计的四阶段系统布置设计采用四个阶段进行，称为“布置设计四阶段”。Ⅰ确定位置:工厂的总体位置Ⅱ总体区分：初步规划基本物流模式和总体布局Ⅲ详细布置：确定各作业单位的具体位置Ⅳ实施：编制施工计划，进行施工安装阶段时间二)系统化厂房设计的程序三）、系统化布置设计影响因素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：P——生产什么？Q——生产多少？R——怎么生产？S——用什么支持生产？T——何时生产？系统化布置设计影响因素1、P产品或材料或服务（Production）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、进厂物料、工序间储备、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。 2、Q数量或产量(Quantity) 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。这一要素影响着设施规模、设备数量、运输量、建筑物面积等。3、R生产路线或工艺过程(Route)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、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。4、S辅助服务部门(SupportingService)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。5、T时间或时间安排(Time)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、周转等时间。这些因素决定着设备的数量、需要的面积和人员、工序的平衡安排等。系统化布置设计影响因素（1）产品产量分析（P-Q分析）：P-Q分析要回答采用什么样的生产方式，从而采取什么样的基本布置形式。从图上可以看出：M区的产品数量大，品种少，适宜于采用大量生产方式，加工机床按产品原则布置。J区的产品数量少，品种多，属于单件小批量生产方式，必须按照工艺原则布置。在M区和J区之间，则适于采用上述两种相结合的成组原则布置。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“8——2原则”下的P-Q分析结果。由该图可知：A—D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2)、物流分析：（R分析）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。 布置设计的核心物流分析的基础：生产路线—工艺路线卡、工艺过程图。 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或数量。A：针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法：工艺过程图、多种产品工艺过程表、成组方法、从至表B：物流强度等级划分：A：超高物流强度；E：特高物流强度；I：较大物流强度；O：一般物流强度；U：强度可忽略的搬运。 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提供基础数据。工艺过程图物料形态表示符号 符号 行动类别 主要结果 操作 生产或完成 运输 移动 检验 鉴定 停滞 干扰 储存 保存工艺过程图工艺过程分析：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，1——4之间的物流强度为0.31450.190.10.310.19废料0.49（0.29）原材料机加工热处理30.01标准件2．多种产品工艺过程图 多种产品工艺过程图是将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。当零件数量很多时，可以利用成组原理对零件分组，形成一张多种产品工艺过程图．对于同组的零件，可以再分类用工艺过程图或多种产品工艺过程图进行物流分析。 多种产品工艺过程图分析主要通过作业单位的排序，求得物流顺流程度W的最大值。 其中：W的计算式为 Wjk为产品Pj的工序Rjk与Rjk+1之间的物流强度 Djk为权值：工序相邻，且物料移动为直接正向时，取权值为2工序不相邻，且物料倒流时，取权值为-21234567123456123457123456示例2：最佳顺序多种产品工艺过程表3、从至表(From--ToChart)作用：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。画法：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：From-toChart：距離从至表(1)从至表(2) 设有ABC三个产品，每天搬运的托盘数为8,3,5 至从 1 2 3 4 5 6 7 8 合计 原料 锯床 车床 钻床 铣床 检验 包装 成品 1 原料 AC104 C108 212 2 锯床 C60 A288 348 3 车床 C80 AB264 344 4 钻床 B48 C40 A144 232 5 铣床 A64 ABC416 480 6 检验 A80 ABC192 272 7 包装 ABC128 128 8 成品 0 合计 0 104 188 252 592 560 192 128 2016物流强度汇总表物流強度分析表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如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。（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）2、作业单位非物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）使用场地情况（4）监督和管理（5）联系频繁程度（6）躁声、振动（7）公用设施相同（8）文件信息往来情况（9）使用设备情况（10）安全、卫生（3）建立非物流作业单位相互关系表（示例）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，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。3、建立作业单位综合相互关系表：某零件作业单位综合相互关系计算计算分数在1—8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）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还是处于边缘位置。如何计算综合接近程度：液压转向器综合接近程度排序表﹕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。 从至 1 2 3 4 5 6 7 8 9 合计 原材料库 铸造车间 热处理车间 机加工车间 精密车间 半成品库 组装车间 性能实验室 成品库 1 原材料库 1229.8 197.4 238.58 1665.80 2 铸造车间 737.88 737.88 3 热处理车间 197.39 146.06 343.45 4 机加工车间 146.58 540.17 109.8 649.97 5 精密车间 634.8 634.80 6 半成品库 767.08 767.08 7 组装车间 767.08 153.42 920.50 8 性能实验室 611.52 764.94 9 成品库 合计 1229.8 943.45 1173.9 686.3 744.6 920.5 767.1 764.9 6484.4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。第三步：重点调整X级作业单位对的相互位置最后：绘出各作业单位对的相互位置 4126各作业单位对的相互位置图示例：某单位作业单位位置相关图作业单位面积的确定作业单位面积确定方法：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: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。一般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。面积相互关系图解：根据已经确定的物流及作业单位相互关系以及确定的面积，利用面积相互关系图进行图解，既把每个作业单位按面积用适当的形状和比例在图上进行配置。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(Blocklayout)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布置方案的设计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。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)环境保护方案評選---AHP 未完成