【正文】 1 第 5章 設(shè)施布置與設(shè)計(jì) Facility Layout Design 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 2 引導(dǎo)案例 ? 日本愛新精機(jī)安城工廠生產(chǎn)床墊、工業(yè)用縫紉機(jī)、氣體加溫泵及冷氣機(jī)。 ? 床墊生產(chǎn)空間緊湊，并不比一所中學(xué)的籃球館來得大，但卻有 7條單元生產(chǎn)線，每天生產(chǎn) 750張不同顏色、樣式和大小的床墊。 ? 除了床褥機(jī)器外，每一條生產(chǎn)線所使用的機(jī)器，都是依照工藝流程順序排列，主要的機(jī)器設(shè)備有彈簧圈成形機(jī)、彈簧圈、裝配機(jī)、多針頭床褥機(jī)、切割機(jī)、凸緣縫紉機(jī)、床墊機(jī)、邊緣縫紉機(jī)、貼邊緣機(jī)和包裝機(jī)。每部機(jī)器都與下一流程的機(jī)器銜接起來，不容許多余的空間放置半成品。 ? 每條生產(chǎn)線都采用“一個(gè)流”生產(chǎn)，工作時(shí)允許一件產(chǎn)品在流動(dòng)。床褥機(jī)每一次僅制作一個(gè)床墊的布料。每一工件在工作站間移動(dòng)時(shí)，順便就完成加工動(dòng)作，在編織機(jī)開始編織床罩 20分鐘后，床墊就已做好，準(zhǔn)備出貨至日本 2 000家家具倉庫的客戶手中，以服務(wù)該公司的經(jīng)銷商。 ? 對(duì)于大眾化的床墊，則在每一條生產(chǎn)線的終端地點(diǎn)，有一小間儲(chǔ)藏室保存 3~40件的標(biāo)準(zhǔn)床墊成品 (其標(biāo)準(zhǔn)庫存數(shù)量依據(jù)每日銷售量而定 )。每一床墊都放置在某一指定位置，并貼上看板標(biāo)簽。每收到一件訂單時(shí)，就出貨一件，并將附在其上的看板取下，送回生產(chǎn)線的起點(diǎn)，當(dāng)做生產(chǎn)指示單。這樣的系統(tǒng)可以確保這些大眾化的床墊，僅保存最少必要的存量。對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的床墊，則不設(shè)立庫存，而是依據(jù)家具倉庫所下的訂單，直接由生產(chǎn)線生產(chǎn)，直接出貨至家具商。 ? 這就是愛新精機(jī)的 JIT生產(chǎn)方式和單元生產(chǎn)線。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 本 章 主 要 內(nèi) 容 ? 設(shè)施布置概述 設(shè)施布置的內(nèi)容 、 設(shè)施布置的原則 。 ? 基本布置類型 定位式布置 、 產(chǎn)品原則布置 、 工藝原則布置 、 成組單元布置 。 ? 流動(dòng)模式與空間需求 流動(dòng)模式 、 人員與空間需求 。 ? 流水線平衡與設(shè)計(jì) 流水線相關(guān)概念 、 流水線平衡 、 流水線設(shè)計(jì) 。 ? 單元式布置 精益生產(chǎn)與單元式布置 、 單元的形成 、 單元生產(chǎn)線的三種類型 、 單元生產(chǎn)線布置與設(shè)計(jì) 。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 4 設(shè)施布置概述 ? 設(shè)施布置與設(shè)計(jì)是決定企業(yè)長期運(yùn)營效率重要的決策。 ? 設(shè)施布置設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)極為重要，據(jù)測(cè)算，物料搬運(yùn)和布置有關(guān)的成本占工廠生產(chǎn)總運(yùn)營成本 20~50% 。采用有效的布置方法，可以使這些成本降低 30%，甚至更多。 ? 生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)施布置要解決的主要問題是： ? 是根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營目標(biāo)和生產(chǎn)綱領(lǐng)，在已確定的空間場(chǎng)所內(nèi)，按照從原材料的接收、零件和產(chǎn)品的制造，到成品的包裝、發(fā)運(yùn)的全過程，將人員、設(shè)備、物料所需要的空間做最適當(dāng)?shù)姆峙浜妥钣行У慕M合，以便獲得最大的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。 ? 不僅有形的生產(chǎn)和服務(wù)設(shè)施會(huì)碰到布置和重新布置的問題，即使是非物質(zhì)生產(chǎn)的服務(wù)系統(tǒng)，如商店、賓館、餐館也同樣面臨此問題。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 5 設(shè)施布置的內(nèi)容 在進(jìn)行設(shè)施布置決策要考慮的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面： ? 物流和物料搬運(yùn)設(shè)備 。確定物流的重要性和形式，采用何種設(shè)備，是傳送帶、起重機(jī)、自動(dòng)倉庫還是自動(dòng)小車來發(fā)送和存儲(chǔ)物料。并考慮物料在不同工作單元間移動(dòng)的成本。 ? 容量和空間要求 。只有先確定了人員、機(jī)器和設(shè)備的要求后，才能進(jìn)行布置，為每一作業(yè)單位分配合理的空間，并考慮通道、洗手間、餐廳、樓梯等附屬設(shè)施的要求。 ? 環(huán)境和美學(xué) 。布置決策也要求確定窗戶、分隔高度、室內(nèi)植物等環(huán)境因素，以降低噪音、改善空氣流通和提供隱密性等。 ? 信息流 。通信交流對(duì)公司都是很重要的，布置必須方便交流，在辦公室布置中尤其重要。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 ? 設(shè)施布置 ≈工廠設(shè)計(jì) ≈ 工廠總體布置 +車間布置。 ? 工廠總體布置設(shè)計(jì) ? 生產(chǎn)車間、輔助生產(chǎn)車間、倉庫、動(dòng)力站、辦公室、露天作業(yè)場(chǎng)地等各種作業(yè)單位和運(yùn)輸線路、管線、綠化和美化設(shè)施的相互位置 ? 物料的流向和流程、廠內(nèi)外運(yùn)輸?shù)穆?lián)接及運(yùn)輸方式。 ? 車間布置設(shè)計(jì) ? 各生產(chǎn)工段（工作站）、輔助服務(wù)部門、儲(chǔ)存設(shè)施等作業(yè)單位及工作地、設(shè)備、通道、管線之間和相互位置 ? 物料搬運(yùn)的流程及運(yùn)輸方式。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 7 ? “作業(yè)單位” Activity 是指布置圖中各個(gè)不同的工作區(qū)或存在物，是設(shè)施的基本區(qū)劃。 ? 作業(yè)單位的最高層次是要設(shè)計(jì)的 設(shè)施 (Facility)，它包括一系列 部門 (Departments)，部門可以是車間或其他機(jī)構(gòu)。 ? 而部門由 工作中心 (Work Center)組成，若是工廠這些工作中心可以是工段或班組，如車床工段；也可以是柔性制造單元 (FMS)。 ? 通常部門級(jí)的布置指的是 塊狀布置圖 (Block Layout)，工作中心級(jí)的布置是 詳細(xì)布置圖 (Detailed Layout)。 ? 工作中心由 工作站 (Workstation)組成。工作站也稱 工作地 ，是最小作業(yè)單位，它一般由一臺(tái)機(jī)器和 /或一個(gè)作業(yè)人員組成。 ? 工作地布置 是整個(gè)布置的基礎(chǔ)，工作站面積大小和形狀對(duì)上面幾個(gè)層次的布置影響很大，一般通過人機(jī)工程、工作測(cè)量和機(jī)器本身的尺寸和輸入輸出要求來確定工作地的面積和其他要求。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 9 作業(yè)單位的層次 設(shè)施 部門 部門 部門 部門 工作中心 工作中心 工作中心 工作地 工作地 工作地 塊狀布置圖 詳細(xì)布置圖 工作地布置 宏觀 微觀 工廠總平面布置圖 車間布置圖 設(shè)備布置圖 宏觀 微觀的多次輪回 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 10 設(shè)施布置的原則 ? 設(shè)施布置的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的物流、信息流、生產(chǎn)經(jīng)營能力、工藝過程、靈活性、效率、成本和安全等方面，并反映一個(gè)組織的工作質(zhì)量、顧客印象和企業(yè)形象等內(nèi)涵。 ? 設(shè)施布置工作不但在新設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)要做，在原有設(shè)施重新設(shè)計(jì)改造時(shí)也需要。 ? 企業(yè)經(jīng)營總會(huì)面臨內(nèi)部條件和外部市場(chǎng)的各種變化，從而會(huì)出現(xiàn)當(dāng)初布置設(shè)計(jì)時(shí)考慮不到的問題，都可能會(huì)要求重新布置生產(chǎn)或服務(wù)系統(tǒng)。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 11 設(shè)施布置設(shè)計(jì)要考慮的基本原則： ? 整體綜合原則 。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將設(shè)施布置有影響的所有因素都考慮進(jìn)去，以達(dá)到優(yōu)化的方案。 ? 移動(dòng)距離最小原則 。產(chǎn)品搬運(yùn)距離的大小，不僅反映搬運(yùn)費(fèi)用的高低，也反映物料流動(dòng)的通暢程度，因此，應(yīng)以搬運(yùn)距離最小原則選擇最佳方案。 ? 流動(dòng)性原則 。良好的設(shè)施布置應(yīng)使在制品在生產(chǎn)過程中流動(dòng)順暢，消除無謂停滯，力求生產(chǎn)流程連續(xù)化。 ? 空間利用原則 。無論是生產(chǎn)區(qū)域或儲(chǔ)存區(qū)域的空間安排，都應(yīng)力求充分有效地利用空間。 ? 柔性原則 。在進(jìn)行廠房設(shè)施規(guī)劃布置前，應(yīng)考慮各種因素變化可能帶來的布置變更，以便于以后的擴(kuò)展和調(diào)整。 ? 安全原則 。應(yīng)考慮使作業(yè)人員有安全感，方便、舒適。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 12 ? 最早的設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計(jì)是工廠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，難以滿足生產(chǎn)經(jīng)營的要求。 ? 隨著工廠和服務(wù)設(shè)施布置設(shè)計(jì)的發(fā)展和研究的深入，加上系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，出現(xiàn)一些先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。 ? 理查德 繆瑟 (Richard Muther)的系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)（ System Layout Planning, SLP）方法，使工廠布置設(shè)計(jì)由定性階段發(fā)展到定量階段，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)系統(tǒng)與服務(wù)系統(tǒng)。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 13 基本布置類型 ? 可按設(shè)施類別分為生產(chǎn)設(shè)施和服務(wù)設(shè)施兩大類，再來細(xì)分布置形式。 ? 生產(chǎn)設(shè)施的四種基本的布置形式： ? 定位式布置 ? 產(chǎn)品原則布置 ? 工藝原則布置 ? 成組單元布置 ? 服務(wù)設(shè)施的三種基本的布置形式： ? 零售店布置 ? 辦公室布置 ? 倉庫布置 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 適應(yīng)市場(chǎng)變化： 不同的生產(chǎn)類型 生 產(chǎn) 類 型 少品種大批量生產(chǎn) 多品種小批量生產(chǎn) 中品種批量生產(chǎn) 定制生產(chǎn) 按產(chǎn)品預(yù)測(cè)程度分 訂貨生產(chǎn) 存貨生產(chǎn) 按產(chǎn)品產(chǎn)量分 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 設(shè)施布置的基本型式 （產(chǎn)品在制造過程中的位置是否變化） 移動(dòng)式布置 成組單元布置 工藝原則布置 產(chǎn)品原則布置 定位式布置 設(shè)施布置 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 16 定位式布置 ? 定位式布置 (FixedPosition Layout) 也稱項(xiàng)目布置，它主要是工程項(xiàng)目和大型產(chǎn)品生產(chǎn)所采用的一種布置形式。 ? 它的加工對(duì)象位置，生產(chǎn)工人和設(shè)備都隨加工產(chǎn)品所在的某一位置而轉(zhuǎn)移。之所以要固定，是因?yàn)榧庸?duì)象大而重，不易移動(dòng)。 ? 如工程建設(shè)、飛機(jī)廠、造船廠、重型機(jī)器廠等。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 17 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 18 ? 固定式布置問題還沒有很好解決，問題有三： ? 場(chǎng)地空間有限； ? 不同的工作時(shí)期，物料和人員需求不一樣，這給生產(chǎn)組織和管理帶來較大困難； ? 物料需求量是動(dòng)態(tài)的。 ? 因此一般不采用固定式布置，即使采用，也盡量將大的加工對(duì)象先期分割，零部件標(biāo)準(zhǔn)化，盡可能分散在其他位置和車間批量生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)組織管理難度。如工程建設(shè)的預(yù)制件生產(chǎn)和大型機(jī)器設(shè)備的部件生產(chǎn)。 ? 固定式布置是人類最早的生產(chǎn)布置形式，用于農(nóng)業(yè)種植、房屋建造、道路建設(shè)和采掘開礦等方面。 ? 隨著技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)化生產(chǎn)，便有了產(chǎn)品原則布置和工藝原則布置。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 19 產(chǎn)品原則布置 ? 產(chǎn)品原則布置 (Product Layout)，又稱流水線布置（ Assembly Line Layout）或?qū)ο笤瓌t布置。 ? 當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品品種少批量大時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照產(chǎn)品的加工工藝過程順序來配置設(shè)備，形成流水生產(chǎn)線或裝配線布置 。 ? Ford首創(chuàng)流水線生產(chǎn)，受屠夫啟發(fā)。 ? 現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)的標(biāo)志 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 20 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 21 ? 產(chǎn)品原則布置的基礎(chǔ)是標(biāo)準(zhǔn)化及作業(yè)分工。整個(gè)產(chǎn)品被分解成一系列標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)，由專門的人力及加工設(shè)備來完成。 ? 以汽車裝配線為例，對(duì)于一條裝配線而言，其車型基本不變或變化不大，整個(gè)裝配順序固定不變，這樣，通過作業(yè)分工將汽車裝配分解為若干標(biāo)準(zhǔn)化的裝配作業(yè)，各個(gè)工作站配備有專用的裝配設(shè)備來完成固定的裝配作業(yè)，不同工作站間的運(yùn)輸采用專用的、路徑固定的運(yùn)送設(shè)備。 ? 在服務(wù)系統(tǒng)中，服務(wù)對(duì)象的個(gè)性千差萬別，流水線布置的應(yīng)用相對(duì)較少。但可以分解為一系列標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的服務(wù)也可以采用這種布置方式，如自助餐廳服務(wù)線及汽車的自動(dòng)清洗服務(wù)等。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 產(chǎn)品原則布置的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) ： ? 產(chǎn)品產(chǎn)出率高，單位產(chǎn)品成本低，專用設(shè)備投資也因產(chǎn)量大而攤??； ? 每一產(chǎn)品都按自己的工藝流程布置設(shè)備，因此加工件經(jīng)過的路程最直接、最短，無用的停滯時(shí)間也最少； ? 由于操作人員只做一種產(chǎn)品的一個(gè)工序，效率高且所需培訓(xùn)少； ? 生產(chǎn)管理和采購、庫存控制等工作也因變化少而相對(duì)簡單。 缺點(diǎn) ： ? 主要在于但它要求較多的專用設(shè)備； ? 對(duì)產(chǎn)品種類及產(chǎn)量變化、設(shè)備故障等情況的響應(yīng)較差； ? 線上工作重復(fù)單調(diào)乏味，缺乏提升機(jī)會(huì)，可能會(huì)導(dǎo)致工人的心理問題或職業(yè)傷害； ? 為了避免停產(chǎn)，設(shè)備備用件的庫存可能比較大。 國家十一五教材 《 物流工程 》 伊俊敏 編著 電子社 0901 23 工藝原則布置 ? 工藝原則布置（ Process Layout），又稱功能布置（ Functional Layout）。 ? 將功能相同或相似的一組設(shè)施排布在一起。 ? 如在機(jī)械加工車間中，