设施布置设计课件

设施布置设计（1）1设施布置设计（1）11 布置决策n设施布置与设计是决定企业长期运营效率重要的决策。n据测算，物料搬运和布置有关的成本占工厂生产总运营成本2050%。采用有效的布置方法，可以使这些成本降低30%左右，甚至更多。n生产系统设施布置：根据企业的经营目标和生产纲领，在已确定的空间场所内，按照从原材料的接收、零件和产品的制造，到成品的包装、发运的全过程，将人员、设备、物料所需要的空间做最适当的分配和最有效的组合，以便获得最大的经济效益。n不仅有形的生产和服务设施会碰到布置和重新布置的问题，即使是非物质生产的服务系统，如商店、宾馆、餐馆也同样面临此问题。21 布置决策设施布置与设计是决定企业长期运营效率重要的决策1.1设施布置的内容n物流和物料搬运设备。根据物流的重要性和形式，采用何种设备，是搬运车辆、输送机械、起重机械或自动仓库来发送和存储物料。并考虑物料在不同工作单元间移动的成本。n容量和空间要求。为每一作业单位分配合理的空间，并考虑通道、洗手间、餐厅、楼梯等附属设施的要求。n环境和美学。确定厂区环境、建筑风格、室内布置等因素，以创造良好的工作环境。n信息流。布置必须方便交流。31.1设施布置的内容物流和物料搬运设备。根据物流的重要性和形n设施布置最早起源于工厂设计。一个工厂的设施布置包括工厂总体布置和车间布置。n工厂总体布置设计：解决工厂各个组成部分，包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公室、露天作业场地等各种作业单位和运输线路、管线、绿化和美化设施的相互位置，同时应解决物料的流向和流程、厂内外运输的联接及运输方式。n车间布置设计：解决各生产工段（工作站）、辅助服务部门、储存设施等作业单位及工作地、设备、通道、管线之间和相互位置，同时，应解决物料搬运的流程及运输方式。4设施布置最早起源于工厂设计。一个工厂的设施布置包括工厂总体布n作业单位(Activity)是指布置图中各个不同的工作区或存在物，是设施的基本区划。n作业单位的最高层次是要设计的设施(Facility)，它包括一系列部门(Departments)，部门可以是车间或其他机构。n部门由工作中心(Work Center)组成，工厂中的工作中心可以是工段或班组，如车床工段；也可以是柔性制造单元(FMS)。n工作中心由工作站(Workstation)组成。工作站也称工作地，是最小作业单位，它一般由一台机器和/或一个作业人员组成。n工作地布置是整个布置的基础，工作站面积大小和形状对上面几个层次的布置影响很大，一般通过人机工程、工作测量、机器本身的尺寸、输入输出要求来确定工作地的面积和其他要求。5作业单位(Activity)是指布置图中各个不同的工作区作业单位的层次设施部门部门部门部门工作中心工作中心工作中心工作地工作地工作地块状布置图详细布置图工作地布置6作业单位的层次设施部门部门部门部门工作中心工作中心工作中心工1.2设施布置的原则n设施布置的好坏直接影响整个系统的物流、信息流、生产经营能力、工艺过程、灵活性、效率、成本和安全等方面，并反映一个组织的工作质量、企业形象和顾客印象等内涵。71.2设施布置的原则设施布置的好坏直接影响整个系统的物流、信设施布置设计要考虑的基本原则：n符合工艺过程的要求符合工艺过程的要求 n最有效地利用空间最有效地利用空间 n物料搬运费用最少物料搬运费用最少 n保持生产和安排的柔性保持生产和安排的柔性 n适应组织结构的合理化和管理的方便适应组织结构的合理化和管理的方便 n为职工提供方便、安全、舒适的作业环境为职工提供方便、安全、舒适的作业环境8设施布置设计要考虑的基本原则：82 典型布置形式n按设施类别分为生产设施和服务设施两大类。n生产设施的四种基本的布置形式：n固定式布置n产品原则布置n工艺原则布置n成组原则布置n服务设施的三种基本的布置形式：n零售店布置n办公室布置n仓库布置92 典型布置形式按设施类别分为生产设施和服务设施两大类。92.1固定式布置n固定式布置(Fixed-Position Layout)也称项目布置，它主要是工程项目和大型产品生产所采用的一种布置形式。n它的加工对象位置、生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。之所以要固定，是因为加工对象大而重，不易移动。n如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。102.1固定式布置固定式布置(Fixed-Position 111112121313n固定式布置是人类最早的生产布置形式，用于农业种植、房屋建造、道路建设和采掘开矿等方面。n一般不采用固定式布置，即使采用，也尽量将大的加工对象先期分割，零部件标准化，尽可能分散在其他位置和车间批量生产，以降低生产组织管理难度。如工程建设的预制件生产和大型机器设备的部件生产。14固定式布置是人类最早的生产布置形式，用于农业种植、房屋建造、2.2产品原则布置n产品原则布置(Product Layout)，又称流水线布置（Assembly Line Layout）或对象原则布置。n当生产产品品种少批量大时，应当按照产品的加工工艺过程顺序来配置设备，形成流水生产线或装配线布置。nFord首创流水线生产。152.2产品原则布置产品原则布置(Product Layout161617171818n产品原则布置的基础是标准化及专业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作业，由专门的人力及加工设备来完成。n以汽车装配线为例，对于一条装配线而言，其车型基本不变或变化不大，整个装配顺序固定不变，这样，通过作业分工将汽车装配分解为若干标准化的装配作业，各个工作站配备有专用的装配设备来完成固定的装配作业，不同工作站间的运输采用专用的、路径固定的运送设备。19产品原则布置的基础是标准化及专业分工。整个产品被分解成一系列20202.3工艺原则布置n工艺原则布置（Process Layout），又称功能布置（Functional Layout）。n将功能相同或相似的一组设施排布在一起。又被称作机群式布置。n加工工艺需要这些设备的工件按工艺路线成批进入这些班组。不同的产品需要不同的工艺路线。n为了适应多种加工对象及工艺路线，需要采用可变运输路线的物料搬运设备，如叉车、手推车等。212.3工艺原则布置工艺原则布置（Process Layout222223232424n工艺原则布置在服务业中也很常见，此时称为过程原则布置。n例如综合医院的布置一般是将功能相似的检查设备，如牙齿的X射线检查仪、内脏的X射线检查仪等及相应的医护人员组成放射科，或将服务功能相似的医生，如外科医生、精神科医生等分别组成外科、精神科。n航空公司和公共图书馆都属于这一类。25工艺原则布置在服务业中也很常见，此时称为过程原则布置。252.4成组原则布置（Group Layout）n成组原则布置在制造业中又称单元制造（Cellular Manufacturing），是一种较为先进的布置方法。n由于顾客需求的多样化，多品种、少批量多样化，多品种、少批量生产模式已成为当前生产的主流。成组技术正是适应这种需要而发展起来的。n成组技术就是识别和利用产品零部件的相似性，将零件分类。一系列相似工艺要求的零件组成零件族。针对一个零件族的设备要求所形成的一系列机器，称作机器组。这些机器组即制造单元。n成组原则布置可以认为是产品原则布置的缩影，是将工艺原则布置系统转化为接近产品原则布置系统。n相比于工艺原则布置，由于经过分组，其加工时间较短、物流效率较高、在制品量较低、准备时间较短，同时又具有工艺原则布置的柔性特点，因而是一种具有发展潜力的布置方式。262.4成组原则布置（Group Layout）成组原则布置在272728282.5流动模式n布置问题的定量分析最常见的目标是降低物流成本，这时就要对设施内的流动模式(Patterns of Flow)作出分析。n流动模式可以分为水平和竖直的，如是单层设施，就只用考虑水平流动模式，多层设施布置时还要考虑竖直模式。但总的来说，水平模式是最基本的。292.5流动模式布置问题的定量分析最常见的目标是降低物流成本，5种基本的流动模式n直线形是最简单的流动模式，它将入口和出口分开。nL形适用于设施或建筑物不允许直线流动的情形。nU形最大的好处是收发口在同一侧，有利于物料搬运，人员、搬运设备和站台都可以只建一个，形成既不占很大空间又具有高速度的生产线。n环形适用于要求物料返回到起点的情况。nS形常用于长的流水装配线布置，如汽车装配线。305种基本的流动模式直线形是最简单的流动模式，它将入口和出口分3 系统布置设计n设施布置的方法和技术，一直是人们不断探索的问题。人们研究出了许多手工设计、数学分析和图解技术。60年代，又出现了计算机辅助设施设计技术。n1961年理查德缪瑟(RMuther)创立的系统布置设计(SLPSystematic Layout Planning)方法，使工厂布置设计由定性阶段发展到定量阶段，在世界范围内对设施布置都有较大的影响，应用也十分普遍。nSLP是一种条理性很强，物流分析和作业单位关系密切程度分析相结合、寻求合理布置的技术。nSLP不仅适合各种规模或种类的工厂的新建、扩建或改建中对设施或设备的布置或调整，也适合在制造业中对办公室、实验室、仓库等的布置设计，同时，也可用于医院、商店对服务业的布置设计。313 系统布置设计设施布置的方法和技术，一直是人们不断探索的问3.1 工厂布置概述n传统的观点认为，降低生产成本主要着眼点在于产品的设计和加工工艺方面的改进。n据资料统计分析表明，产品制造费用的20 50是用作物料搬运的，而物料搬运直接与工厂布局及设备布置情况有关，有效的设施布置大约能减少搬运费用的30左右。323.1 工厂布置概述传统的观点认为，降低生产成本主要着眼点在工厂布置的基本设计原则n工厂总平面布置设计原则 满足生产要求，工艺流程合理。具体模式有两种：a按功能划分厂区，即将工厂的各部门按生产性质、卫生、防火与运输要求的相似性，将工厂划分为若干功能区域。这种布置模式的优点是各区域功能明确，相互干扰少，环境条件好。缺点是难以完全满足工艺流程和物流合理化的要求。b采用系统布置设计模式（SLP），即按各部门之间物流与非物流相互关系的密切程度进行系统布置，因此可以避免物料搬运路线的往返交叉，节省搬运时间与费用，最终达到增加经济效益的目的。33工厂布置的基本设计原则工厂总平面布置设计原则333434 适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直。工厂总平面布置要与工厂内部运输方式相适应。根据生产产品产量特点，可以采用铁路运输、公路运输、带式运输或管道运输等，根据选定的运输方式、运输设备及技术要求等，合理地确定运输线路及与之有关的部门的位置。厂内道路承担着物料运输、人流输送、消防通行的任务，还具有划分厂区的功能。道路系统的布局对厂区绿化美化、排水设施布置、工程管线铺设也有重大影响。工厂内部运输方式、道路布局等应与厂外运输方式相适应。35 适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直。3 合理用地。在工厂总平面布置时可以采取如下措施：a根据运输、防火、安全、卫生、绿化等要求，合理确定通道宽度以及各部门建筑物之间的距离，力求总体布局紧凑合理。b在满足生产工艺要求的前提下，将联系密切的生产厂房进行合并，建成联合厂房。此外，可以采用多层建筑或适宜的建筑物外形。联合厂房是现代制造总装厂的一种重要的布置模式。c适当预留发展用地。36 合理用地。在工厂总平面布置时可以采取如 充分注意防火、防爆、防振与防噪声。在某些危险部门之间应留出适当的防火、防爆间距。振动会影响精密作业车间的生产，因此精密车间必须远离振源或采用必要的隔振措施。如机械厂的精加工车间及计量部门应远离锻造车间或冲压车间。噪声不仅影响工作，而且还会摧残人的身体健康，因此，在工厂总平面布置时要考虑防噪声问题，。37 充分注意防火、防爆、防振与防噪声。37 利用气候等的自然条件，减小环境污染。生产中产生的有害烟雾和粉尘会严重影响工作人员的身体健康，并会造成环境污染。进行工厂总平面布置前，必须了解当地全年各季节风向的分布、变化转换规律，利用风向变化规律避免空气污染。建筑物的朝向也是工厂总平面布置时应注意的问题，特别是对日照、采光和自然通风要求较高的建筑物，更应注意这个问题。应充分利用地形、地貌、地质条件，考虑建筑群体的空间组织和造型，注意美学效果；考虑建筑施工的便利条件。38 利用气候等的自然条件，减小环境污染。33.2 系统布置设计(SLP)模式n系统布置设计基本要素 在缪瑟提出的系统布置设计(SLP)中，是把产品P、产量Q、生产路线R、辅助服务部门S及生产时间安排T作为基本要素(原始资料)。制定工艺路线R划分作业单位S制定作业计划T布置设计方法布置方案产品P产量Q工厂设计过程定性约束条件定量约束条件393.2 系统布置设计(SLP)模式系统布置设计基本要素制划制n产品P 产品要素影响着生产系统的组成及其各作业单位间相互关系、生产设备的类型、物料搬运方式等方面。n产量Q 产量要素影响着生产系统的规模、设备的数量、运输量、建筑物面积大小等方面。n生产路线R 生产路线影响着各作业单位之间的联系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等方面。40产品P40n辅助服务部门S 把除生产车间以外的所有作业单位统称为辅助服务部门，包括工具、维修、动力、收货、发运、铁路专用路线、办公室、食堂等，由这些作业单位构成生产系统的生产支持系统部分。在SLP中，S也常用来表示工厂作业单位部门划分情况。n时间T 在工艺过程设计中，根据时间因素，确定生产所需各类设备的数量、占地面积的大小和操作人员数量，以平衡各工序的生产时间。41辅助服务部门S41.确定位置.总体区划.详细布置.实施时间阶段系统布置设计阶段42.确定位置.总体区划.详细布置.实施时间阶段系统布置n阶段 确定位置 确定出新厂房座落的地区位置。n阶段 总体区划 总体区划又叫区域划分，就是在已确定的厂址上规划出一个总体布局。明确各生产车间、职能管理部门、辅助服务部门及仓储部门等作业单位的工作任务与功能，确定其总体占地面积及外形尺寸，在确定了各作业单位之间的相互关系后，把基本物流模式和区域划分结合起来进行布置。43阶段 确定位置43n阶段 详细布置 详细布置一般是指一个作业单位内部机器及设备的布置。n阶段实施 在完成详细布置设计以后，经上级批准后，可以进行施工设计、安装等工作。44阶段 详细布置44系统布置设计SLP程序模式45系统布置设计SLP程序模式45n n准备原始资料准备原始资料 明确给出基本要素产品P、产量Q、生产工艺过程R、辅助服务部门S及时间安排T等这些原始资料，同时也需要对作业单位的划分情况进行分析。n n物流分析与作业单位相互关系分析物流分析与作业单位相互关系分析 物流分析适于以生产流程为主的物料移动；作业单位相互关系分析主要针对某些辅助服务部门或某些物流量小的各作业单位之间的相互关系。物流分析的结果可以用物流强度等级及物流相关表来表示。非物流作业单位间的相互关系可以用量化的关系密级及相互关系表来表示。需要综合考虑作业单位之间物流与非物流相互关系。46准备原始资料46n n绘制作业单位位置相关图绘制作业单位位置相关图 根据物流相关表与作业单位相互关系表，考虑每对作业单位间相互关系等级的高或低，决定两作业单位相对位置的远或近，得出各作业单位之间的相对位置关系，也称之为拓扑关系。n n作业单位占地面积计算作业单位占地面积计算 各作业单位所需占地面积与设备、人员、通道及辅助装置等有关，计算出的面积应与可用面积相适应。n n绘制作业单位面积相关图绘制作业单位面积相关图 把各作业单位占地面积附加到作业单位位置相关图上，就形成了作业单位面积相关图。47绘制作业单位位置相关图47n n修正修正 作业单位面积相关图只是一个原始布置图，还需要根据其他因素进行调整与修正。考虑了各种修正因素与实际限制条件以后，对面积图进行调整，得出数个有价值的可行工厂布置方案。n n方案评价与择优方案评价与择优 针对得到的数个方案，需要进行技术、费用及其他因素评价，通过对各方案比较评价，选出或修正设计方案，得到布置方案图。48修正483.3 基本要素分析（1 1）产品）产品PP产量产量Q Q分析分析 企业生产的产品品种的多少以及每种产品产量的高低，决定了工厂的生产类型，直接影响着工厂的总体布局及生产设备的布置形式。根据单位时间(一般是一年)内产品的生产量，可以把企业的生产类型分为单件生产、成批生产和大量生产三种生产类型。493.3 基本要素分析（1）产品P产量Q分析 不同行业产品类型划分50不同行业产品类型划分50生产类型的划分51生产类型的划分51生产类型特点52生产类型特点52535354545555 在图中M区的产品适用于采用大量生产类型，J区属于单件小批生产类型，而介于M区与J区之间的产品生产类型为成批生产。56 在图中M区的产品适用于采用大量生产类型，J区属于 在产品P产量Q分析过程中，将产品P产量Q的关系绘制成PQ曲线，绘制曲线时，按产量递减顺序排列所有产品。产品品种的多少、产量的高低直接决定了设备布置的形式。流水型GT型机群型产品固定型57 在产品P产量Q分析过程中，将产品P产量Q的关（2 2）工艺过程）工艺过程R R分析分析n产品的工艺过程是由产品的组成、零件的形状与加工精度要求、装配要求、现有加工设备与加工方法等因素决定的。n工艺过程决定了生产车间的划分状况，其他辅助服务部门的设置也大多受生产工艺过程的影响。58（2）工艺过程R分析产品的工艺过程是由产品的组成、零件的形状产品组成分析n按加工、装配过程的相反顺序，对产品进行分解，从而分析产品的组成。n完整的产品可以按其功能结构分解成数个部件(或组件)，每个部(组)件又是由多个零件组合而成的。n有些零件可能需要自制，而另一些零件甚至部件可能直接外购得到，只有需要自制的零、部件才需要编制加工、装配工艺过程。n经过产品组成分析，填写零件明细表。59产品组成分析按加工、装配过程的相反顺序，对产品进行分解，从而6060工艺过程设计n零件的加工工艺过程设计需要考虑零件类型、使用场合、尺寸大小、形位公差、尺寸精度、表面粗糙度要求等因素以及现有可行的加工设备与加工方法。n描述车间内零件的加工工艺过程用工艺过程卡。对于全厂内整个产品的加工、装配、调试等产品生产过程的描述用工艺过程图。工艺过程图是重要的物流分析手段。n典型的加工工艺路线基本可以分为原材料下料粗加工热处理 精加工组装等阶段。61工艺过程设计零件的加工工艺过程设计需要考虑零件类型、使用场合设备选择 设备的类型及功能对工艺过程有很大影响。设备选择一般要考虑下列因素：1)可行性 所选择的设备必须满足生产的需要。2)经济性 应适当考虑技术发展趋势，以较低的资金投入，购买性能适用的设备。3)可维护性 设备必须具有较低的故障率，一旦发现故障，应能尽快发现故障原因，并尽快进行维修。还应要求设备生产厂家能够提供完善的技术服务。62设备选择 设备的类型及功能对工艺过程有很大（3）作业单位S的划分n任何一个企业都是由多个生产车间、职能管理部门、仓储部门及其他辅助服务部门组成的，我们把企业的各级组成部门统称为作业单位。n每一个作业单位又可以细分成更小一级的作业单位(或称为作业单元)。n每个作业单位应承担着明确的任务，作业单位之间既相互独立又相互联系，共同为企业整体利益服务。63（3）作业单位S的划分任何一个企业都是由多个生产车间、职能管n生产车间 生产车间也称为生产部门，直接承担着企业的加工、装配生产任务，是将原材料转化为产品的部门。生产部门是企业的基本组成部分。一般是根据产品的制造工艺过程的各个阶段划分生产车间。n仓储部门 仓储部门包括原材料仓库、标准件与外购件库、半成品中间仓库及成品库等。仓库是企业生产连续进行的保证。由于库存不但占用企业的空间，而且更重要的是占用企业大量的流动资金，因此现代企业生产都把减少库存作为经营管理方面追求的目标。64生产车间64n辅助服务部门 辅助服务部门一般可分为辅助生产部门(如工具机修车间)、生活服务部门(如食堂)及其他服务部门(如车库、传达室)等。n职能管理部门 职能管理部门包括生产、技术、质检、人事、供销等各个部门，负责生产协调与控制等工作。一般工厂的办公室都集中安排在同一个多层办公楼内，这样有利于减小占地面积且方便人员联系。65辅助服务部门65 企业各个部门的占地面积大小与其建筑物外形尺寸对布置设计影响很大，需要根据生产工艺流程、设备占地面积大小、物流模式及其通道、人员活动区域、建筑结构等各种因素加以确定。66 企业各个部门的占地面积大小与其建筑物外形尺寸对布