第4章 生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃與設計

第4章

生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃與設計學習目標★知識點：掌握設施布置設計的概念和方法物料搬運系統(tǒng)的分析設計方法精益物流系統(tǒng)規(guī)劃與設計現(xiàn)代集成制造物流系統(tǒng)規(guī)劃與設計★難點：根據(jù)SLP和SHA，并結(jié)合精益思想設計企業(yè)物流系統(tǒng)★要求：●熟練掌握的內(nèi)容設施布置設計的的基本類型物料搬運的基本原則設施布置與物料搬運系統(tǒng)的設計過程與方法精益物流系統(tǒng)的基本理論●了解的內(nèi)容傳統(tǒng)系統(tǒng)設施設計的局限性集成化物流系統(tǒng)的運作模式主要內(nèi)容4.1生產(chǎn)物流系統(tǒng)設計4.2施布置設計4.3物料搬運系統(tǒng)的分析設計方法4.4精益物流系統(tǒng)規(guī)劃與設計4.5現(xiàn)代集成制造物流系統(tǒng)規(guī)劃與方法4.1生產(chǎn)物流系統(tǒng)設計一、生產(chǎn)物流類型根據(jù)產(chǎn)品在工作地生產(chǎn)的重復過程，將物料生產(chǎn)過程劃分為：

1．單件生產(chǎn)：一般造船廠、飛機制造廠等企業(yè)的生產(chǎn)。

2．大量生產(chǎn)：汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)。

3．成批生產(chǎn)。從物料流向的角度分類，可把生產(chǎn)物流劃分為：

1．項目型生產(chǎn)物流：如住宅、廠房、公路、大壩、機場等的建造；飛機裝配等。

2．連續(xù)型生產(chǎn)物流：如汽車裝配生產(chǎn)線。

3．離散型生產(chǎn)物流：如機床制造。從物料流經(jīng)的區(qū)域和功能角度分類，又可以把生產(chǎn)過程中的物流細分為：

1.工廠間物流：大型企業(yè)、各專業(yè)廠間運輸物流或獨立工廠與材料、配件供應廠之間的物流。

2.工序間物流：也稱工位間物流、車間物流，即生產(chǎn)過程中車間內(nèi)部和車間、倉庫之間各工序、工位上的物流。二、生產(chǎn)物流系統(tǒng)的主要特點1．物料是按照產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和工藝流程的要求流動的，物料在生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)處于連續(xù)流暢狀態(tài)。2．物料在生產(chǎn)過程的各工藝階段，保持一定比例以適應產(chǎn)品制造的要求。3．物料搬運裝卸過程要安全可靠，盡可能減少環(huán)節(jié)，簡化作業(yè)流程，在滿足生產(chǎn)工藝的前提下，選擇合適的搬運設備和容器。三、生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃與設計基本概念1．當量物流量

物流強度又稱物流量，是一定時間內(nèi)物料的移動量，可以用重量、體積、托盤或貨箱來表示。

當量物流是指物流運動過程中一定時間內(nèi)按規(guī)定標準修正、折算的物料搬運和運輸量。其計算公式為。2．瑪格數(shù)瑪格既不用重量，也不用體積或件數(shù)，而是以“可運性”作為衡量的基礎。一個瑪格相當于一件結(jié)構(gòu)緊密、可以方便地拿在一只手中的物品。

物料

瑪格基本值墊圈，孔徑6mm1/150螺母，12mm×5mm1/50一包香煙1/2木塊（約cm）1托盤荷載（1200cm×1200cm—低堆垛）38托盤荷載（1200cm×1200cm—中堆垛）44托盤荷載（1200cm×1200cm—高堆垛）483．物料活性系數(shù)物料活性系數(shù)是一種度量物料搬運難易程度的指標，一般將物料活性系數(shù)分為5個等級。系數(shù)等級01234物料狀態(tài)堆在地面上集中、裝在容器內(nèi)墊起、可吊裝裝載、可近距離移動裝車移動4．物料搬運的單元化與標準化（1）單元化可以縮短搬運時間、保持搬運的靈活性和作業(yè)的連貫性，便于搬運機械操作，減輕人力裝卸，以提高生產(chǎn)作業(yè)率。（2）標準化有利于物流系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，在異地中轉(zhuǎn)等作業(yè)時不用換裝，提高通用性，減少搬運作業(yè)時間，減輕物品的散失、損壞。從而節(jié)約費用。①物流基礎化模數(shù)。目前已基本認定600mm×400mm為物流基礎模數(shù)尺寸。②物流模數(shù)。物流模數(shù)是指集裝單元基礎模數(shù)尺寸（即最小的集裝尺寸）。三、生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃與設計的內(nèi)容主要有兩個方面的內(nèi)容：設施布置設計物料搬運系統(tǒng)設計兩者關系：相互影響，相互制約。設施布置設計重點在于空間的合理規(guī)化，使得物流路線最短，在布置時位置合理，盡可能減少物流路線的交叉、迂回、往復現(xiàn)象。物料搬運設計是以布置設計為前提，根據(jù)所搬運物料的物理特征、數(shù)量以及搬運距離、速度頻度等，確定合理搬運方法，選擇合適的搬運設備，使搬運系統(tǒng)的綜合指標達到最優(yōu)。4.2設施布置設計一、設施布置的內(nèi)容及含義設施布置是指根據(jù)企業(yè)經(jīng)營目標和生產(chǎn)綱領，在已經(jīng)確認的空間場所內(nèi)，按照從原材料接收、零件和產(chǎn)品制造、產(chǎn)品包裝、發(fā)運等全過程，力爭將人員、設備和物料所需要的空間做最適當?shù)姆峙浜妥钣行У慕M合，以獲得最大的經(jīng)濟效益。包括人、機器、工作臺、通道、桌子、儲藏室、工具架等等。所謂給定的設施范圍，可以是一個工廠，一個車間，一座百貨大樓，一個寫字樓，或一個餐館等。二、設施布置設計的原則整體綜合原則(設計時應將設施布置有影響的所有因素都考慮進去，以達到優(yōu)化的方案)移動距離最小原則流動性原則(設施布置應使在制品在生產(chǎn)過程中流動順暢，消除無謂停滯，力求生產(chǎn)流程連續(xù)化)空間利用原則(生產(chǎn)區(qū)域或儲存區(qū)域的空間安排，都應力求充分有效地利用空間。)柔性原則(應考慮各種因素變化可能帶來的布置變更，以便于以后的擴展和調(diào)整)安全原則三、設施布置設計的基本模式四、設施布置設計的基本類型可按設施類別分為生產(chǎn)設施和服務設施兩大類，再來細分布置形式。生產(chǎn)設施的三種基本的布置形式：

定位布置產(chǎn)品原則布置工藝原則布置成組原則服務設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

（1）產(chǎn)品原則布置（流水線布置）當產(chǎn)品品種少批量大時，應當按照產(chǎn)品的加工工藝過程順序來配置設備，形成流水生產(chǎn)線或裝配線。汽車后橋加工生產(chǎn)線汽車裝配生產(chǎn)線汽車焊接生產(chǎn)線在特殊情形下，產(chǎn)品原則布置面臨兩個問題：一是：在給定的周期時間內(nèi)，求工作地點的最小數(shù)量－布置問題。另一個是：在已定的工作地點數(shù)量條件下，求最小的周期時間－編制進度表問題。產(chǎn)品原則布置的優(yōu)點產(chǎn)品產(chǎn)出率高，單位產(chǎn)品成本低；每一產(chǎn)品都按工藝流程布置設備，因此加工件經(jīng)過的路程最直接、最短，無用的停滯時間也最少；由于操作人員效率高且所需培訓少；生產(chǎn)管理和采購、庫存控制等工作也相對簡單。產(chǎn)品原則布置的缺點要求較多的設備，而設備的利用率相對較低；對產(chǎn)品種類及產(chǎn)量變化、設備故障等情況的響應較差；線上工作重復單調(diào)乏味，缺乏提升機會，可能會導致工人的心理問題或職業(yè)傷害；為了避免停產(chǎn)，設備備用件的庫存可能比較大。（2）工藝布置原則（機群式）把同類型的設備和人員集中布置在一個地方。鉆削加工工段車削加工工段（3）固定式布置原則（項目布置）主要是工程項目和大型產(chǎn)品生產(chǎn)采用的一種布置形式。它的加工對象位置，生產(chǎn)工人和設備都隨加工產(chǎn)品所在的某一位置而轉(zhuǎn)移。如工程建設、飛機廠、造船廠、重型機器廠等。車床

銑床

磨床焊接涂漆裝配倉庫固定式布置缺點：場地空間有限；不同的工作時期，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；物料需求量是動態(tài)的。（4）成組布置原則（混合布置）成組技術就是識別和利用產(chǎn)品零部件的相似性，將零件分類。一系列相似工藝要求的零件組成零件族。針對一個零件族的設備要求所形成的一系列機器，稱作機器組（制造單元）。成組原則布置可以認為是產(chǎn)品原則布置的縮影，是將工藝原則布置系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為接近產(chǎn)品原則布置系統(tǒng)。板材加工FMS成組原則布置的特點加工時間較短、物流效率較高；在制品較低、準備時間較短；具有工藝原則布置的柔性不同布置類型的特征五、系統(tǒng)布置的設計過程工廠布置的程序和方法，是以1961年繆瑟提出的系統(tǒng)布置設計(SystemLayoutPlanning)為主。1.系統(tǒng)布置設計要素及階段(1)基本要素產(chǎn)品和產(chǎn)量P、Q(是一切其他特征和條件的基礎)工藝過程R輔助服務部門S時間安排TP：這一要素影響著設施的組成及其相互關系、設備的類型、物料搬運的方式等。Q：影響設施的規(guī)模、設備數(shù)量、運輸量、建筑面積等因素。R：影響著各作業(yè)單位之間的關系、物料搬運路線、倉庫及堆放地的位置等。S：這些部門是生產(chǎn)的支持系統(tǒng)，在某種意義上加強了生產(chǎn)能力。T：影響倉儲、收貨、發(fā)運及輔助部門配合的因素。(2)階段結(jié)構(gòu)企業(yè)物流系統(tǒng)布置設計的階段結(jié)構(gòu)是按照工程設計全生命周期的時間進度來按排的。階段1－確定位置：確定所要布置的相應位置。階段2－總體區(qū)劃：在布置區(qū)域內(nèi)確定一個總體布局。階段3－詳細布置：確定各個作業(yè)單位或各個設施的具體位置。階段4－施工安裝：編制計劃，進度施工安裝。系統(tǒng)布置設計(SLP)是階段2總體區(qū)劃工作的程序模式2、系統(tǒng)布置設計（SLP）模式準備原始資料物流分析與作業(yè)單位相互關系分析繪制作業(yè)單位位置相關圖作業(yè)單位占地面積計算繪制作業(yè)單位面積相關圖修正方案評價與擇優(yōu)

原始資料：P、Q、R、S、T及作業(yè)單位

1.物流分析2．作業(yè)單位相互關系3.相互關系圖解

9X

Z

4．所需面積5．可用面積6.面積相關圖解

7．修正因素8．實際條件限制方案X方案Z方案Y9．評價選出的最佳布置方案1)產(chǎn)品產(chǎn)量分析產(chǎn)品變化、產(chǎn)量和布置關系圖產(chǎn)品種類PP-Q分析分為兩個步驟：一是將各種產(chǎn)品、材料或者有關生產(chǎn)項目組歸類；二是統(tǒng)計或計算每一組或類的產(chǎn)品數(shù)量。產(chǎn)品產(chǎn)量分析的結(jié)果不僅是確定生產(chǎn)方式或布置形式的基礎，也是劃分作業(yè)單位的基礎。2)物流分析與物流相關表物流分析主要包括：物料在生產(chǎn)過程中的每個必要的工序之間移動的最有效順序及其移動的強度數(shù)量。物流分析的基礎是生產(chǎn)路線。（1）物流分析①工藝過程圖對生產(chǎn)中批量大，品種少的物流系統(tǒng)，采用標準符號繪制工藝過程圖，可以直觀的反映出企業(yè)生產(chǎn)的詳細情況。常用的圖例符號如下表所示。標注物流強度的工藝過程圖②從至表當分析的產(chǎn)品或零件非常多時，用從至表來表示部門之間或機器之間的物流強度。

至從

Z

X

Y

W

V

U

S

合計Z

AC104

C108212

X

C60

A288

348

Y

B28

AB65

93

W

C50A288

338

V

ABC192

192

UABC550

550

S

合計③多種產(chǎn)品工藝過程圖(2)物流強度等級由于直接分析大量物流數(shù)據(jù)比較困難且沒有必要，因此在SLP中將物流強度轉(zhuǎn)化為五個等級，分別用符號：A、E、I、O、U來表示。某叉車總裝廠物流強度表某叉車總裝廠物流強度等級表

(3)物流相關表為了能夠簡單明了地表示所有作業(yè)單位之間的物流相互關系，仿照從至表結(jié)構(gòu)，構(gòu)造一種作業(yè)單位之間的物流關系表，也叫原始物流相關表。3）作業(yè)單位相互關系分析（1）作業(yè)單位相互關系的決定因素及相互關系等級的劃分作業(yè)單位相互關系的決定因素物流和工藝流程作業(yè)性質(zhì)相似；使用相同的設備；使用同一場所；使用相同的文件檔案；使用系統(tǒng)的公用設施；使用同一組人員；工作聯(lián)系頻繁程度。作業(yè)單位相互關系等級的劃分(2)作業(yè)單位非物流相互關系表建立基準相互關系分析作業(yè)單位非物流關系；建立作業(yè)單位非物流關系表。建立作業(yè)單位非物流關系表。(3)作業(yè)單位綜合相互關系的建立進行物流分析，求得作業(yè)單位物流相關表；

確定作業(yè)單位非物流關系表；確定物流與非物流相互關系的相對重要性；量化物流強度等級和非物流的密切程度等級；計算量化的所有作業(yè)單位之間的綜合相互關系。綜合關系等級劃分（任何一級物流相互關系與X級非物流相互關系等級合并時都不應超過O級）；調(diào)整，建立綜合相互關系表例題:叉車總裝廠作業(yè)單位綜合相互關系的建立1）物流分析2）非物流分析3）加權(quán)值的選取，取m：n＝1：14）綜合相互關系計算任何一級物流相互關系與X級非物流相互關系等級合并時都不應超過O級5）劃分綜合關系密級4.建立作業(yè)單位綜合相互關系表3、作業(yè)單位相互位置關系圖（平面方案的確定）在SLP中，工廠總平面布置并不直接去考慮各作業(yè)單位的建筑物占地面積及其外形幾何形狀，而是從各作業(yè)單位間相互關系密切程度出發(fā)，安排各作業(yè)單位之間的相對位置，關系密級高的作業(yè)單位之間距離近，關系密級低的作業(yè)單位之間距離遠，由此形成作業(yè)單位位置相關圖。方法：Muther線型圖法繆瑟提出的SLP中采用了線型圖來“試錯”生成平面布置圖。作業(yè)單位綜合接近程度等于該作業(yè)單位與其它所有作業(yè)單位之間量化的關系密級的綜合。分值越高，說明該作業(yè)單位越應靠近布置圖的中心位置，越低則越往邊緣。

Muther線型圖法步驟1）計算作業(yè)單位綜合接近程度表；2）根據(jù)作業(yè)單位等級表示方式來繪制相關圖。首先處理相互關系密級為A的作業(yè)單位對，并按綜合接近程度順序來布置。其次處理相互關系密級為E的作業(yè)單位對。

第一步A級作業(yè)單位對A級關系8-11、4-5、11-12，其接近程度排序為8、4、11、12、5。將8布置在中央，并處理8-11作業(yè)單位對。811布置4，4-8，4-11為I、O級。8114處理與4有關的A級有4-5。81145處理8、11與5的關系，為U級。處理11，12作業(yè)單位，11-12是A級關系8114512處理12作業(yè)單位與其它已布置單位。第二步處理E級關系E級關系1-4、1-5、1-6、2-10、3-8、4-7、5-9、7-8、8-10，其接近程度順序8、4、1、7、3、9、5、10、2、6首先處理與8的E級關系，7-8，3-8，8-10。處理7與8、4、11、12、5的關系E、E、I、U、U81145127處理3與8為E級處理3與圖中作業(yè)單位關系，3-7是I級關系811451273381145127處理10與8為E級處理10與圖中作業(yè)單位關系，10-5是X級關系81145127310處理作業(yè)單位4，1-4，4-7為E級，考慮1與其它作業(yè)單位關系，1與3、4、5都為E。處理作業(yè)單位4與圖中作業(yè)單位關系，4與11為0級。121075481131處理作業(yè)單位6，6-1是E級，與其它圖中作業(yè)單位關系，6-4為O級。121075481131處理作業(yè)單位2，2-10是E級，與其它圖中作業(yè)單位關系，2-5，2-6為X級,2-1，2-3為I級。21210754811316以此類推處理其它單位（等級）。4、修正與調(diào)整要使面關系圖成為合格的方案，需要進行必要的調(diào)整。外加一些限制性的因素，如設施原有的搬運、建筑規(guī)范、資金投入等。4、方案評價與選擇

技術評價技術先進性物流狀況（物流－距離分析）（1）單項指標比較評價法經(jīng)濟評價財務評價財務內(nèi)部收益率、投資回收期和固定資產(chǎn)借貸償還期國民經(jīng)濟評價經(jīng)濟內(nèi)部收益率、經(jīng)濟凈現(xiàn)值和凈現(xiàn)值率不確定性分析盈虧平衡分析、敏感性分析和概率分析優(yōu)缺點比較法（2）綜合指標比較評價法序號因素重要性序號因素重要性

1初次投資16安全性

2年經(jīng)營費17潛在事故的危險性

3投資收益率18影響產(chǎn)品質(zhì)量的程度

4投資回收期19設備的可得性

5對生產(chǎn)波動的適應性20外購件的可得性

6調(diào)