生產運作管理-第6章-生產系統(tǒng)的合理布局

1、第六章第六章 生產系統(tǒng)的合理布局生產系統(tǒng)的合理布局 廠址選擇廠址選擇 廠區(qū)布置廠區(qū)布置 車間布局車間布局 （1）選址的重要性和難度 設施選址:就是確定在何處建廠或建 立服務設施,它關系到投資和建設的 速度、產品和服務的成本、生產活動 和經(jīng)濟效益。 全球化的一個重要特征是制造 活動從集中式到分布式轉變，人們 面對的不再是一個單一的工廠選址 的問題，而是為有不同的零部件廠、 裝配廠以及市場構成的制造網(wǎng)絡選 址的問題。 一、選址的重要性 (一) 投資(建廠） (二) 成本（提供產品和服務） (三) 職工 (四) 改變困難，作用深遠。 二、選址的難度 1. 選址因素互相矛盾。 2. 不同因素的相對重要

2、性很難確 定和度量。 3. 不同決策部門利益不同，追求 的目標不同。 4. 判別標準會隨時間變化。 （2）選址的影響因素和步驟 一、經(jīng)濟因素 (一) 運輸條件與費用 交通便利能使物料和人員準時 到達需要的地點，使生產活動能正 常進行，還可以使原材料產地與市 場緊密聯(lián)系。因此，選擇水陸交通 都很方便的地方是最理想的。 1.接近原料或材料產地 (1) 原料笨重而價格低廉的企業(yè)。 (2) 原料易變質的企業(yè)。 (3) 原料笨重，產品由原料中的一 小部分提煉而成。 (4) 原料運輸不便。 2.接近消費市場 (1) 產品運輸不便。 (2) 產品易變化和變質。 (3) 大多數(shù)服務業(yè)。 （二）勞動力可獲性與費

3、用 大量需要專門技術員工的企業(yè) 人工成本占制造成本的比例大，且 員工技術水平和業(yè)務能力直接影響 產品的質量和產量，勞動力可獲性 與費用就成為選址的重要條件。 （三）能源可獲性與費用 耗能大的企業(yè)應靠近燃料和動力的 供應地。 （四）廠址條件和費用 建廠地方的地勢、利用情況和地質 條件，都會影響到建設投資。 二、其它因素 (一)政治因素 政局是否穩(wěn)定，法制是否健全，稅 賦是否公平等。 二、其它因素 (二)社會因素 生活習慣、文化教育水平、宗教信 仰和生活水平。 影響廠址的因素 兩個層次 選擇把企業(yè)設置在選擇把企業(yè)設置在 哪一個區(qū)域哪一個區(qū)域 在選定區(qū)域的具體在選定區(qū)域的具體 地理位置上地理位置上

4、三、選址的一般步驟 (一) 選擇某一個地區(qū)(選位) 選擇地區(qū)時要綜合考慮經(jīng) 濟因素、政治因素、社會因素和 自然因素，最后確定某一個地區(qū)。 (二) 選擇適當?shù)牡攸c(定址) 通?？紤]的是產品的可變成本，如 直接人工、物料搬運費和管理費等。 1. 確定廠址應考慮場區(qū)平面布 置方案，并留有適當擴充余地。 2. 整理場地環(huán)境的費用。 3. 職工生活方便。 具具 體體 廠廠 址址 選選 擇擇 因因 素素 地 區(qū) 條 件 產業(yè)集聚區(qū)域市場區(qū)域經(jīng)濟地理位置 能源供應交通運輸原料供應 法規(guī)支持公眾參與 文化教育醫(yī)療衛(wèi)生 社會依托 科研開發(fā)社會人文 土地利用 環(huán)境保護 工程地質水文地質地形地貌土地狀況 電力供應自

5、然氣象供水排水 污水處理 垃圾處理 蒸汽供應工業(yè)氣體危廢處理 安全設施場外工程 通信設施 廢渣處理 廠 址 條 件 影響廠址選擇的因素影響廠址選擇的因素 （3）單一設施選址的方法 單一設施選址 獨立的選擇一個新的設施地點，其運營不受企業(yè)現(xiàn)有 設施網(wǎng)絡的影響。 單一設施選址的方法：負荷距離法 基本原則： 總負荷（貨物、人或其他）移 動的距離最小。 i ii d ld l 總總負負荷荷計計算算公公式式： 到到新新址址的的負負荷荷目目的的地地 ）（幾幾何何距距離離或或直直線線距距離離 到到新新址址的的距距離離目目的的地地 i l i d i i 例：某健康診斷中心，負責七個 社區(qū)的服務，各社區(qū)中心位

6、置和 人口數(shù)如圖，假設健康中心設在 F（7，2），總負荷距離數(shù)為多 少？（直線距離） A BDFG C E ( 2.5 , 4.5 ) 2 ( 5.5 , 4.5 ) 10 ( 8 , 5 ) 10 ( 2.5 , 2.5 ) 5 ( 5 , 2 ) 7 ( 7 , 2 ) 20 ( 9 ,2.5 ) 14 16814 5.22 97 10 52 87 7 22 57 10 5.22 5.57 5 5.22 5.27 2 5.42 5.27 d l i ii d ld l 總總負負荷荷計計算算公公式式： 負荷距離法的兩種解法： 1. 窮舉法 2. 重心法 1. 窮舉法 在可選范圍內均勻選擇若干

7、 個點，計算每個點的總負荷數(shù)， 然后加以比較。 2. 重心法 重心的坐標計算公式： i ii * i ii * l y l y l x l x （4）復合設施選址 復合設施選址: 為多個設施或一個 企業(yè)的若干個下屬工廠、倉庫、銷 售點、服務中心選擇各自的位置， 目的是使設施的數(shù)量、規(guī)模、位置 達到最佳。 成本+供 貨速度 注重成本最 小化 銷售收入最 大化 供應商制造商 倉儲和配 送中心 客戶零售業(yè) 復合設施選址 一、 兩種不同的復合設施： 1. 各個設施相互獨立。 2. 各個設施相互作用。 （5）選址的評價方法 選址問題的特點 要根據(jù)本企業(yè)的產品特點、用戶 和供應商的地點及本企業(yè)的其它特 點

8、，作出選址決策，沒有一成不變 的、普遍適用的方法。 評分法 全面比較不同選址方案，是一 個多目標或多準則的決策問題。 由于不同的目標對選址的重要 程度不同，就要對不同的目標分配 不同的權重。權重通過分配給不同 目標以不同的最高分數(shù)來體現(xiàn)。 【例】對某投資方案，現(xiàn)有四個可 供選擇建廠的地址 A、B、C、D，有 關資料見下表，請用加權評分法進 行選址決策。 擴 展 總 計 BA 基礎設施 資源供給 勞 動 力 交 通 政治文化 環(huán)境保護 地價稅收 提供服務 產品銷售 DC權數(shù)條 件 5 5 4 4 3 3 3 2 2 2 4 4 4 4 3 3 3 3 2 2 5 4 4 4 3 3 3 3 3

9、2 5 4 4 3 3 3 3 2 1 1 125 20 30 0 1 5 30 30 20 20 15 20 15 15 50 0 1 40 40 60 25 25 20 20 20 15 15 0 1 40 40 60 75 30 30 20 15 15 15 50 40 20 100 10 10 5 5 10 5 5 20 5 25 335315300305100 對于多目標決策問題，可采 取以下辦法進行決策。 (1) 淘汰法。 (2) 設置最低指標值。 (3) 加權和法。 作業(yè)相關圖 評價企業(yè)布局的主要標準： 總運輸路線最短、運輸總費用最小。 作業(yè)相關圖法廠區(qū)布置的常用方法 它是根據(jù)企

10、業(yè)各個部門之間的活動關系密 切程度布置其相互位置。 第二節(jié)第二節(jié) 廠區(qū)布置廠區(qū)布置 作業(yè)相關圖法(REL圖) Mood提出，又稱“活動相關圖” 主要思想： 通過各設施間活動關系的密切程度確定相對位置 關系密切程度(六等級)：A、E、I、O、U、X 列出導致不同程度關系的原因 一一確定待布局設施相互關系 根據(jù)重要程度，按等級高的部門相鄰的原則，安排出合理方案 代號代號密切程度密切程度分數(shù)分數(shù) AAbsolutely Important 6 EExtra Important5 IImportant4 OOrdinary3 UUnimportant2 XIgnorable/negligible1 代

11、號代號關系密切原因關系密切原因 1使用共同的原始記錄使用共同的原始記錄 2共用人員共用人員 3共用場地共用場地 4人員接觸頻繁人員接觸頻繁 5文件交換頻繁文件交換頻繁 6工作流程連續(xù)工作流程連續(xù) 7做類似的工作做類似的工作 8共用設備共用設備 9其他其他 某快餐店設施布局 一個快餐店欲布置設施。該快餐店共分成6個部門，計劃布置在一個 23的區(qū)域內。 已知這6個部門的作業(yè)關系密切程度(如圖)。請根據(jù)圖作出合理布置。 活動相關圖的使用(1) 計算相關程度積分法 如部門1(2A+1O+1U+1X)=2*6+3+2+1=18 其它部門得分： 部門2=23；部門3=19；部門4=13；部門5=21；部門

12、6=22； 將積分最高者(部門2)放在中心區(qū)域，再按積分的高低和相關程度 順序在它周圍布置 CANNOT result in a unique optimal layout plan, BUT a quasi-optimal plan set. 對這個擬優(yōu)方案集可應用后面的物料周轉量法進一步評估。 123 465 活動相關圖的使用(2) 直接相關分析法 Step 1: 列出關系密切程度(只考慮A和X) A： 1 2 1 3 2 6 3 5 4 6 5 6 X： 1 4 3 6 3 4 Step 2: 確定主聯(lián)系族。從A出現(xiàn)最多的部門(6)出發(fā)，將所有與此部門具有 A關系的部門放一起 Step3

13、: 考慮其它“A”關系部門，盡量加在主聯(lián)系族上。否則畫 出分離的子聯(lián)系族。本例中，所有的部門都能加到主聯(lián)系簇上 去，如圖2所示。 62 圖圖1 1 主聯(lián)系族主聯(lián)系族 5 4 62 5 4 3 1 圖圖2 2 聯(lián)系簇聯(lián)系簇 Step 4: 考慮X關系，畫出“X”關系聯(lián)系圖，如圖3所示。 Step 5: 根據(jù)聯(lián)系簇圖和可供使用的區(qū)域，用實驗法安置所有部門， 如圖4所示。 126 354 圖圖3 X關系聯(lián)系簇關系聯(lián)系簇 1 6 3 4 圖圖4 最后布局最后布局 62 5 4 3 1 圖圖2 聯(lián)系簇聯(lián)系簇 第三節(jié) 車間布局 2007年年4月月18日日,遼寧鐵嶺市清河特殊鋼有限公司, 發(fā)生鋼水包整體脫落

14、事故共32人人2人人，造成死亡， 2人輕傷人輕傷 目標：確定車間各部分的合理位置目標：確定車間各部分的合理位置 車間一般由基本生產單位、輔助生產單位、倉庫、車間 辦公室、更衣室、休息室、廁所和通道等部分組成。 在車間布置之前必須先完成以下工作： *明確車間生產任務，確定車間生產大綱 *確定產品的工藝路線，編制工藝規(guī)程 *確定車間生產組織形式 *確定生產設備、起重運輸設備以及其他生產設施 的種類、型號及數(shù)量。 分類：機群式布置分類：機群式布置 車間基本生產單位按工藝專業(yè)化組織： 通常設備按機群式布置，即將同種工藝類型 的設備集中在一起，一類一類設備分區(qū)布置。 C X Z M 車 車 磨 床 鉆

15、床 銑 床 C C C X X X Z Z Z Z M M M 檢 驗 合 格 品 車 床 圖6-4機群式車間布置圖 優(yōu)點：優(yōu)點：生產工藝專業(yè)化、生產較為靈活生產工藝專業(yè)化、生產較為靈活 缺點：物流路線復雜，運輸距離長， 運輸成本高，管理上不方便。 適用范圍：產品品種非常多，生產 批量較小 生產線布置生產線布置 車間生產部門按產品對象專業(yè)化組織： 設備應按產品生產線方式布置，即設備按產 品生產工藝過程的工藝順序進行排列，形成一條 生產線，每條生產線固定地生產某一種或幾種產 品。 生產線的形狀可采用直線形、U形或其他形狀 6-5 優(yōu)點：優(yōu)點：1、有利于組織工人進行多機床看管、有利于組織工人進行多

16、機床看管 2、當生產線上幾種產品的工藝順序、當生產線上幾種產品的工藝順序 不不 相同時，相同時，U形布置比直線形布置能夠縮短運輸形布置比直線形布置能夠縮短運輸 路線，避免加工對象在生產線上相向運輸和路線，避免加工對象在生產線上相向運輸和 往返運輸。往返運輸。 缺點：要求各個員工具有多外崗位培訓和操作技 能；忽略了人的管理因素。 成組生產單元布置成組生產單元布置 當被加工對象在生產工藝上具有相似性時， 則可應用成組技術，成組單元生產可以適 用于多品種中小批量生產的生產類型。 L ZZ ZZ LL L X M M M M X X X Z 6-6成組生產單元車間布置示 意圖 進料通道 評價：通過零件

17、分組，減少每個工作地加工的零 件種類，擴大了零件生產批量，提高了專業(yè)化程度。 這就使單件小批量生產企業(yè)，能夠采用先進的工藝 方法，高效率的自動機床和數(shù)控機床。機床可以成 組布置，使用成組夾具，按成組零件編制工藝，各 組零件都在各自的成組生產單元和成組流水線內加 工。這樣就有利于生產管理和提高經(jīng)濟效益，使復 雜的單件小批生產，達到簡單化、專業(yè)化、標準化。 生產線布置的方法生產線布置的方法 1.從至表法 2.十字形象限法 3.十字形分析法 從至(From-To)表試驗法 首先繪制工藝線路圖 例：某機械加工車間有8臺設備及毛坯庫、檢驗臺，共10個運作單元。各運作 單元將在110區(qū)域布局。設有10個零

18、件由此車間加工 零件號零件號IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXX合計合計 毛坯庫毛坯庫111111111110 銑床銑床246325 車床車床32233,5,822210 鉆床鉆床43354337 鏜床鏜床21 磨床磨床7,953 壓床壓床51 內圓磨內圓磨 床床 41 鋸床鋸床2243 檢驗檢驗6546104633410 繪制零件從至表 To From 合計合計 251210 12115 24129 11147 11 123 11 11 1113 合計合計4107131131040 按此順序布局不合理，需調整，原則：按此順序布局不合理，需調整，原則： 盡量使帶數(shù)字的格靠近對角線盡量使帶

19、數(shù)字的格靠近對角線 數(shù)字大的越靠近越好。數(shù)字大的越靠近越好。 To From 合計合計 252110 12115 24219 14117 123 11 11 1113 11 合計合計4107103113140 ，主調列，行跟隨，主調列，行跟隨 To From 合計合計 12115 252110 24219 14117 123 11 11 1113 11 合計合計4107103113140 ，主調行，列跟隨，主調行，列跟隨 前后零件移動總距離比較 上三角上三角下三角下三角 原方案原方案=135 格數(shù)格數(shù)從至數(shù)從至數(shù) 1 (2+1+4)=7 2(5+2+1)=16 3(1+1+1)=9 4(1+1

20、+1+2)=20 64=24 7(1+2)=21 82=16 格數(shù)格數(shù)從至數(shù)從至數(shù) 1 (2+1)=3 21=2 3(1+1)=6 51=5 61=6 小計：小計：11322 現(xiàn)方案現(xiàn)方案 =108 格數(shù)格數(shù)從至數(shù)從至數(shù) 1 (5+4+4)=13 2(1+2)=6 3(2+1+1)=12 41=4 51=5 72=14 8(1+1)=16 格數(shù)格數(shù)從至數(shù)從至數(shù) 1 (2+1+2)=5 2(2+1)=6 3(1+1+1)=9 51=5 61=6 71=7 小計：小計：7038 節(jié)約節(jié)約20%，收效明顯，收效明顯 這里提到的From-To表只考慮了距離，也即考慮單位運輸成本是一樣。 但實際中有可能

21、不同設施間的運輸工具不同，成本結構也不同。可用 于擴展From-To表 From-To方法是一種試驗法 只適用于平面設施較少的情況 只能用于尋求布局上的改進，但難以得到最優(yōu) 對于設施較多的情況，則須應用計算機輔助求解優(yōu)化問題物料周 轉量法。 G設備的十字形圖 【例】：某車間設備排列的初始方案及其 承擔加工的4種零件的加工路線如表1。根 據(jù)表1編制初始從至表2，并填寫表3.所示 的運輸距離表。 鋸床鋸床磨床磨床沖床沖床鉆床鉆床車床車床插床插床 鋸床鋸床0.150.150.160.150.16 磨床磨床0.180.160.150.150.15 沖床沖床0.150.150.150.150.16 鉆床

22、鉆床0.180.150.150.150.16 車床車床0.150.170.160.200.15 插床插床0.150.150.160.150.15 單 位 距 離 運 輸 成 本 鋸床鋸床磨床磨床沖床沖床鉆床鉆床車床車床插床插床 鋸床鋸床32.662.79.86.328.8 磨床磨床38.98.328.59.21.5 沖床沖床60.017.114.32.43.2 鉆床鉆床2.963.39.36.210.9 車床車床18.912.116.063.07.5 插床插床6.314.313.317.158.5 單 位 距 離 月 運 輸 成 本 鋸床鋸床磨床磨床沖床沖床鉆床鉆床車床車床插床插床 鋸床鋸床7

23、1.5122.712.725.235.1 磨床磨床25.491.721.315.8 沖床沖床23.618.416.5 鉆床鉆床69.228.0 車床車床66.0 插床插床 單 位 距 離 月 總 運 輸 成 本 1.鋸床 - 沖床 2.磨床 鉆床 3.鋸床 磨床 4.鉆床 車床 5.車床 插床 沖床鋸床 鉆床磨床車床 3 插床 5 1 24 1. 鋸床 - 沖床 2. 磨床 鉆床 3. 鋸床 磨床 4. 鉆床 車床 5. 車床 插床 （二）十字形象限（二）十字形象限 法法 方案方案 零件順向運輸距離零件順向運輸距離 （對角線上部的運輸距離）（對角線上部的運輸距離） 零件逆向運輸距離零件逆向運輸

24、距離 （對角線下部的運輸距離）（對角線下部的運輸距離） 初初 始始 方方 案案 1 11=11=13 31=31=3 2 2（2+1+2+1+22+1+2+1+2）=16=164 41=41=4 3 31=31=35 51=51=5 4 4(1+1)=8(1+1)=8 6 62=122=12 小計小計 40小計小計 12 零件運輸?shù)目偩嚯x零件運輸?shù)目偩嚯x40+12=52 改改 進進 后后 方方 案案 1 1（2+2+1+2+12+2+1+2+1）=8=81 11=11=1 2 2(1+1)=4(1+1)=42 21=21=2 4 41=41=43 31=31=3 5 52=102=104 41

25、=41=4 小計小計 26小計小計 10 零件運輸?shù)目偩嚯x零件運輸?shù)目偩嚯x26+10=36 改進后方案比初始方案減少運輸距離改進后方案比初始方案減少運輸距離52-36=16 建立十字形四象限圖 在此，以書本90頁為例。取兩臺準備互換 位置的相鄰設備，取出G和H的行和列中的 數(shù)據(jù)，建立十字形四象限圖。 （三）十字形分析法（三）十字形分析法 如果將生產線的設備排列順序由“從至表”6-7的 A-C-E-F-H-G-D-B改為A-C-E-G-F-H-D-B，即把G設 備調整到E和F之間，本法的計算步驟如下：取原 方案的“從至表”，針對擬調整位置的設備G在表 上做一個十字形，如圖6-12，G由生產線的第

26、六號 位置(按生產線順流方向計)調到第四號位置，把 原“從至表”分為四個區(qū)域，即G所在的行與列， 形成一個十字形；G所在位置（調動前）后面的 設備，在本例中是D與B，形成D.B方塊；G調動 后所在位置前面的設備，在本例中式A.C.E區(qū)，形 成A.C.E方塊；G調動前后它所跨越的設備區(qū)， 在本例中指F和H的行與列，形成另一寬帶十字形。 G設備調整后的從至表圖 （1）G十字形區(qū)。由于將G的位置調整到E與F之間，G 與生產線上其他設備之間的距離都發(fā)生改變。因此G十字 形框中的數(shù)據(jù)所反映的運輸量均需要重新計算。 G至A.C.E和A.C.E至G之間的距離均縮短了2個單位； G至F和F至G之間的距離均縮短了1各單位； G至H和H至G之間的距離均增加了1個單位； G至D.B和D.B至G之間的距離均增加了2各單位。 因此可計算如下： AG為2，CG為1，EG為0 （2+1+0） （-2）=-6， GA為0，GC為0，GE為1 （0+1+0） （-2）=-2， FG為0，GF為0 （0+0）（-1）=0, GH為0, HG為0 （0+0）（-1）=0, GB為 1, GD為 1 （1+1）2=4, DG為0, BG為 0 （0+0）