設施規(guī)劃與物流分析課件：第4章 流動、空間和作業(yè)關(guān)系

1、4.1 概述4.2 部門及作業(yè)單位劃分4.3 作業(yè)關(guān)系4.4 流動模式4.5 流動規(guī)劃4.6 流動的度量4.7 空間需求4Flow, Space and Working Relationship流動、空間和作業(yè)關(guān)系4.1 概述一、流動影響因素 批量； 集裝單元大小； 物料搬運設備及策略； 布置安排和建筑物配置；二、空間影響因素 批量； 存儲系統(tǒng)； 生產(chǎn)設備類型及尺寸； 布置安排； 建筑物配置； 保管及組織策略； 物料搬運設備； 辦公室、餐廳和休息室的設計。三、影響作業(yè)單位關(guān)系的因素物料和人員的移動；環(huán)境；組織結(jié)構(gòu)；控制要求；工藝過程要求；強調(diào)： （1）設施規(guī)劃是一項需要多次反復進行的過程。 （

2、2）設施規(guī)劃人員不僅要與產(chǎn)品、工藝和計劃的設計人員交流，還要與公司高層交流，以確定在進行具體分析時，要考慮的不同問題和策略。 （3）設施規(guī)劃人員要不斷調(diào)查現(xiàn)代制造方法對流動、空間和作業(yè)單位相互關(guān)系三者的影響。4.2 部門及作業(yè)單位劃分一、部門劃分概述管理型部門服務型部門生產(chǎn)型部門輔助型部門廠前區(qū)生產(chǎn)區(qū)（1）總體劃分總體變化趨勢：管理型部門、服務型部門中的部分部門向生產(chǎn)區(qū)轉(zhuǎn)移。從設施規(guī)劃的角度-占用空間；功能相對獨立?？傇瓌t：（2）生產(chǎn)型部門的劃分一般原則：將有“相似特性”的工作站歸并在同一個 生產(chǎn)型部門中。高低產(chǎn)量低高產(chǎn)品品種變化產(chǎn)品型部門產(chǎn)品原則劃分料位固定型部門料位固定式劃分產(chǎn)品族型部門成

3、組技術(shù)歸類劃分工藝型部門工藝原則劃分生產(chǎn)部門的類型與產(chǎn)品產(chǎn)量、品種的關(guān)系及采取的具體布置原則 P-Q分析產(chǎn)品原則型成組原則型工藝原則型料位固定型種類產(chǎn)量產(chǎn)品： ABC MNO ORS XYZ種類： 少 多 多 少數(shù)量： 大 中 少 極少 P-Q分析1）將各種產(chǎn)品、材料或有關(guān)生產(chǎn)項目分組歸類；2）統(tǒng)計或計算每一組或類的產(chǎn)品的數(shù)量；3) 繪制P-Q圖，并進行分析。產(chǎn)品P產(chǎn)量Q分析步驟部門劃分和工作站歸屬的基本原則產(chǎn)品特性劃分部門類型及布置工作站歸屬標準化產(chǎn)品，需求量大且穩(wěn)定產(chǎn)品型部門 生產(chǎn)線（產(chǎn)品原則）布置包括生產(chǎn)此產(chǎn)品的所有工作站體積大、難以移動且零星需求料位固定型部門 料位固定式布置生產(chǎn)此產(chǎn)品

4、的所有工作站和產(chǎn)品暫存區(qū)可歸入相似零件族并可用工作站群來生產(chǎn)產(chǎn)品族型部門 成組技術(shù)布置生產(chǎn)此產(chǎn)品族的所有工作站以上皆不是工藝型部門 工藝原則布置將相同、相近工作站劃分在一起注：大多數(shù)設施都是綜合產(chǎn)品和工藝過程來劃分部門。（3）輔助型、管理型和服務型部門劃分常按工藝型部門進行劃分。現(xiàn)代制造系統(tǒng)部門劃分的一些新特點：將生產(chǎn)、輔助、管理和服務型部門結(jié)合起來形成綜合的連貫型部門。將設施轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品型與產(chǎn)品族型相結(jié)合的部門。 在單元式制造中采取成組技術(shù)與準時制生產(chǎn)相結(jié)合的方式。二、制造單元1、定義 通常是指產(chǎn)品族型部門按照相似的制造工藝或設計屬性將生產(chǎn)同一零件族的機器、人員、工具等進行的分組。2、成功實現(xiàn)

5、單元制造？需要解決構(gòu)造、設計、運作和控制等方面的問題。構(gòu)造：是指對某一特定單元確定它的機器和零件類型。設計：是指設計符合生產(chǎn)和物料搬運要求的布置形式。 運作：則需要確定生產(chǎn)批量、時間進度安排、操作工人 數(shù)量與類型、生產(chǎn)控制類型等問題。 控制：指的是用于度量制造單元績效的方法。3、制造單元的常用構(gòu)造方法（1）分類編碼法 分類是指按設計特性將零件或零件族劃分不同類別；而編碼是對這些特性采用數(shù)字或符號來表示。 （2）生產(chǎn)流程分析法 通過分析零件或部件在工廠內(nèi)加工的順序和路線來劃分零件族。 （3）聚簇法 也用于零件分組。具體做法是將零件作為行，機器作為列填入矩陣中，然后按相似性等條件來換位，最終使相似

6、零件及對應加工機器聚集在一起。直接簇聚法的步驟： （1）行列求和排序。 將機器零件矩陣每行、列的1相加。各行以行總和遞減的方式從上到下排列，各列以列總和遞增的方式從左到右排列。如果行或列的總和相同，再以零件號或機器號遞減方式排列。直接聚簇法基本思路： 采用一種機器零件矩陣，其中矩陣元素為1表明某零件需要某機器加工；否則為空格。通過將行、列交錯移位，在左上角形成聚簇組，來構(gòu)造制造單元。機器號行總和列總和零件號364152511 241 1 23 1 1 221 1 21 1 1 133 2 2 2 1 1機器號行總和列總和零件號123456111 1 32 1 1 231 1 24 1 125

7、1 122 1 3 2 1 2行、列排序結(jié)果（2）列移動。 從矩陣的第一行開始，將第一行有1值的各列移到矩陣左邊。對下面各行重復上述過程，直到不能再移動。機器號行總和列總和零件號364152511 241 1 23 1 1 221 1 21 1 1 133 2 2 2 1 1行、列排序結(jié)果機器號行總和列總和零件號364152511 241 1 221 1 23 1 1 21 1 1 133 2 2 2 1 1列移動結(jié)果（3）行移動。 從矩陣的最左列開始，如果有可能形成由1組成的集中塊，就將行向上移動，對后面各列重復上述過程。機器號行總和列總和零件號365142511 241 1 221 1 2

8、3 1 1 21 1 1 133 2 1 2 2 1行移動結(jié)果機器號行總和列總和零件號364152511 241 1 221 1 23 1 1 21 1 1 133 2 2 2 1 1列移動結(jié)果（4）形成單元。 查看是否有單元形成，每個零件的所有加工都在該單元內(nèi)進行。行移動結(jié)果機器號行總和列總和零件號365142511 241 1 221 1 23 1 1 21 1 1 133 2 1 2 2 1機器號行總和列總和零件號365142511 241 1 221 1 23 1 1 21 1 1 133 2 1 2 2 1形成單元結(jié)果：此時5臺機器可分成兩個單元，零件3、5和6由機器2、4和5組成的

9、單元加工，零件1、2和4由機器1和3組成的單元加工。示例2：如下左圖所示的機器零件矩陣。采用直接簇聚法得到排序后的機器零件矩如右圖所示。機器號行總和列總和零件號123456111 1 32 1 1 231 1 1 34 1 1 25 1 122 1 3 2 2 2機器號行總和列總和零件號365412511 241 1 221 1 23 1 1 1 31 1 1 133 2 2 2 2 1存在沖突!解決方法一： 布置兩個單元時使機器2和機器3相對靠近，即在兩個單元的邊界處。解決方法二：增加機器。注：最終使用哪種方案？取決于成本、效率、搬運、安全等多種因素的綜合確定。作業(yè)：某人對一家木材廠進行了分

10、析，該廠想從工藝原則轉(zhuǎn)換到成組布置，在各單元間安裝傳送帶傳送零件，并限制單元間的移動。該廠的機器零件矩陣如下圖所示。請采用直接簇聚法構(gòu)造制造單元。如果有問題，提出可以解決問題的其他方法。機器號零件號123456781 1 1 1 2 1 13 1 14 1 151 1 6 1 1 14、單元制造系統(tǒng)設計單元制造系統(tǒng)類型：集成式分離式完成零件加工后，采用單獨的存儲區(qū)來存儲同類零件。不管另一個單元或部門何時需要加工這些零件，都要從存儲區(qū)提取這些零件。因此，存儲區(qū)作為一個分離器，使得不同單元或部門互相獨立。單元和部門間通過看板相聯(lián)系。采用“拉式”生產(chǎn)組織方式。缺點：過量的物料搬運且反應遲緩。POK：

11、生產(chǎn)看板WLK：取貨看板集成的單元式制造系統(tǒng)HP公司Greely分部 磁盤驅(qū)動器裝配單元布置單元布置4.3 作業(yè)關(guān)系主要作業(yè)關(guān)系類型： 組織關(guān)系； 受控制幅度和從屬關(guān)系影響。 流動關(guān)系； 流動過程可以通過流動的對象、產(chǎn)生流動的資源和協(xié)調(diào)資源的信息交流三個方面來說明。對象：要加工的物品。資源：完成所需流動的加工和運輸設施。信息交流：簡化流動過程管理的各種措施。供應物流系統(tǒng)的流動關(guān)系生產(chǎn)物流系統(tǒng)的流動關(guān)系產(chǎn)品型部門物流系統(tǒng)流動關(guān)系：固定型部門物流系統(tǒng)流動關(guān)系：產(chǎn)品族型部門物流系統(tǒng)流動關(guān)系：工藝型部門物流系統(tǒng)流動關(guān)系：銷售物流系統(tǒng)的流動關(guān)系 控制關(guān)系； 環(huán)境關(guān)系； 包括物控是集中還是分散、庫存控制是

12、即時還是分批、現(xiàn)場管理和自動化集成水平。 包括安全因素和溫度、噪聲、煙霧、濕度和灰塵等。4.4 流動模式一、工作站內(nèi)的流動解決方法：動作研究和人因工程方法。一般要求：操作者的個人動作應當是同時的、對稱的、自然的、有節(jié)奏的和習慣性的。主現(xiàn)表現(xiàn)：操作者的個人動作。流動模式：物料流動路徑的表現(xiàn)形式。二、部門內(nèi)的流動部門內(nèi)的流動模式取決于部門的類型。1、產(chǎn)品型或產(chǎn)品族型部門特點：工作流伴隨著產(chǎn)品流。（1）一個操作者一個工作站情況前流背流角流（2）一個操作者兩個工作站情況折返流（3）一個操作者兩個以上工作站情況環(huán)流2、工藝型部門特點：流動一般應發(fā)生在工作站和通道之間，部門內(nèi)工作站之間的流動應當盡量少。流

13、動模式取決于工作站與通道的方向。結(jié)論：具體的工作站與通道取向安排和流動模式取決于各工作站的交互作用、可用空間及搬運物料的大小。三、部門間的流動總體流動模式1、基本的流動模式（1）直線形 適用于入口和出口在相對位置，生產(chǎn)過程 短而且比較簡單，或只有少量零部件和少 數(shù)生產(chǎn)設備的情況。（2）L形 適用于現(xiàn)有設施或建筑物不允許直線流動 的情況。（3）U形 適用于入口與出口在同一相對位置。（4）環(huán)形 適用于要求物料返回到起點的情況。組合模式：S形 適用于生產(chǎn)線比實際可安排的距離長。注： 實際的部門間流動模式往往是這五種基本模式的組合，從而形成各式各樣的流動模式。 部門間的流動常常作為評判設施整體流動情況

14、好壞的依據(jù)。2、選擇流動模式要考慮的因素 首要因素是入口(接受地點)和出口(發(fā)送地點)的 位置。 場址或建筑物的輪廓尺寸； 生產(chǎn)流程的特點； 生產(chǎn)線長度、通道設置； 運輸方式及其機械化程度； 儲存要求、發(fā)展需要等。考慮出入口位置的設施內(nèi)流動模式示例：4.5 流動規(guī)劃一、流動規(guī)劃的層次結(jié)構(gòu)部門間 的有效流動部門內(nèi) 的有效流動工作站內(nèi) 的有效流動二、流動規(guī)劃的原則（1）有向流路徑最大化原則指流動路徑從起點到終點，既連續(xù)不間斷（即與其它路徑不交叉）也無回退現(xiàn)象。無中斷的流動路徑有中斷的流動路徑AD50BC50507525流動路線：AB C D（50+50）+50+（75+25）=250流動路線：AB

15、 A C D（50+50）+（50+50）+（50+50）+50+（75+25）=450回退懲罰（2）流量最小化原則消除不必要的流動。 使得物料、信息和人員的交付直接發(fā)生在最終使用點，消除中間步驟。流動次數(shù)最小化。 使得兩個連貫使用點之間的流動盡可能次數(shù)少，最好是一次。盡可能合并流動和作業(yè)。 使得物料、信息或人員的移動與下一步驟合并。實質(zhì)為工作簡化原則在物料流動中的應用。（3）流動成本最小化原則盡量減少手工搬運，包括盡可能減少行走次數(shù)、距離和動作；盡量消除手工搬運，通過流動過程的機械化和自動化，使得工人全部時間投入到分配的任務，而不是浪費在不增值的搬運上。一、流動的定量度量方法1、當量物流量物

16、流量：指一定時間內(nèi)通過兩物流點間的物料數(shù)量。當量物流量：是指物料運動過程中，一定時間內(nèi)按規(guī) 定標準修正、折算的搬運或運輸量。當量物流量的計算公式：f當量物流量，當量t/a、當量t/月、當量kg/hq一個搬運或運輸單元的當量重量，當量t、當量kgn單位時間內(nèi)流經(jīng)某一區(qū)域或路徑的單元數(shù)，單元數(shù)/年（月）4.6 流動的度量類別每節(jié)車箱可乘人數(shù)每人的當量重量/t硬座硬臥軟臥副部級正部級1180.5085t601t2t4t7.5t30158每節(jié)車廂額定載荷60t(1)反推法(2)當量系數(shù)法其中i代表某種物料 j代表某個因素當量系數(shù)確定方法與步驟：選定統(tǒng)一的物料影響因素。 如體積、價格、形狀、易損傷性、其

17、它等；針對具體物料，根據(jù)不同因素對物料移動影響程度 進行分級。 一般可分為4、3、2、1、0五個等級，影響大的得分高；將各因素的分級得分轉(zhuǎn)化為影響系數(shù)值。 如：4、3、2、1、0可分別轉(zhuǎn)化為1.00、0.75、0.50、0.25、0；確定該物料的當量系數(shù)Ki。式中f當量物流量，單位：當量噸/年，當量噸/月 qi某種物料的當量重量，單位：當量噸，當量公斤 ai單位時間內(nèi)某種物料的單元運輸重量，單位：噸，公斤 n單位時間內(nèi)流經(jīng)某一區(qū)域或路徑的單元數(shù)，單位：單元數(shù)/年第i 種物料當量重量：總當量物流量：示例：某通用電器廠生產(chǎn)的產(chǎn)品品種較多，物料種類也多。為了便于計算運輸量，首先根據(jù)物料的性質(zhì)、外形尺

18、寸、單件重量、是否易于損壞以及對搬運設備類型的要求等因素，對物料進行分類。該廠產(chǎn)品所需物料分為五大類。由于各類物料搬運的難易程度不同，對各類物料還需要通過當量系數(shù)來反映同樣一噸物料實際工作量并不一樣的特點.當量系數(shù)計算表：示例：從地點A地點B，0001類物料：20單元/d，實際重量為10t/單元；0002類物料：15單元/d，實際重量為4t/單元，請為每天AB的當量物流量？2、瑪格數(shù)瑪格數(shù)是一種在美國使用的當量物流量計量單位。用來衡量不同物料的可運性（即搬運難易程度）（1）一瑪格物料具有的特征 可以方便地拿在一只手中； 相當密實； 結(jié)構(gòu)緊湊，且有可堆垛性； 不易受損壞（表面粗糙，不怕碰） 相當

19、清潔、堅固和穩(wěn)定（說明了狀態(tài)）通常認為類似兩包香煙大小的干燥木塊。（2）瑪格數(shù)的計算步驟計算物料的外輪廓體積； 查閱圖表曲線；得到瑪格數(shù)基本值A(chǔ)； 查表得修正參數(shù)；按公式計算瑪格數(shù)。式中：B密度修正系數(shù)； C形狀修正系數(shù)； D損傷修正系數(shù)； E狀態(tài)修正系數(shù)； F價值因素，如不考慮價值，則F=0； A基本值。M=A+A（B+C+D+E）/4瑪格數(shù)計算公式：兩點間物流量：n單位時間內(nèi)兩點間運輸?shù)膯卧獢?shù)。等級B 松密程度或密度C 形狀D 損傷危險率E 狀態(tài)-3十分簡單并且容易堆垛或可以充分套疊（如金屬板材）-2非常輕或空的（體積龐大的板金制品）易于堆垛或套疊的（湯盆）根本不易受損傷（廢鐵削）-1輕的

20、和龐大的（拆散的瓦楞紙板箱）輕易堆垛或略可套疊（書，茶杯）實際上不易受損傷或受損極?。▓詫嵉蔫T件）0相當堅實的（干燥木塊）基本上方形，并且有一些可堆垛的性能（木塊）略易受損傷（加工成一定尺寸的木料）清潔，結(jié)實（木塊）修正因素及參數(shù)值-參照1相當重及堅定的（空心鑄件）長的、圓的或有些不規(guī)則形狀（袋裝谷類，短棒）易受擠壓、破裂、擦傷等損傷（油漆過的物品有油的、脆弱的、不穩(wěn)定的或難于搬運的（帶油切屑）2重的及堅實的（空心鑄件，鍛件）十分長的、球狀的或不規(guī)則的形狀（桌式電話機）非常容易受一些損傷或容易受許多損傷(電視顯像管)熱的、非常脆弱或滑溜的，非常難于搬運的3非常重及堅實的（模塊，實心鉛特別長，彎

21、曲的，或形狀高度不規(guī)則的（長鋼梁）極易受到損傷(水晶玻璃高腳器皿)發(fā)粘的膠面4特別長及彎曲的，或格外不規(guī)則的（成形管，木扶手椅）極易受到非常多的損傷（瓶裝酸類及炸藥）熔化的鋼等3、物料（搬運）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。的等級搬運活性：反映物料的存放狀態(tài)對搬運作業(yè)的方便(難易)程度。 的選擇 注：活性系數(shù)越高，所要求的工位器具及其工位器具所消耗的費用水平越高，合理選擇要充分考慮工藝要求和成本費用等。精度費用精度與的關(guān)系與費用的關(guān)系物流活性系數(shù)曲線將某一物流按其流程及各段的活性系數(shù)繪制在坐標圖上，即得到該物流的活性系數(shù)曲線。物流的平均活性系數(shù)：平均活性系數(shù)=3二、流動

22、的定量度量整理利用物流從至表進行物流量統(tǒng)計整理。物流從至表主要類型有：主要從至表的特點：距離從至表相對于其對角線是對稱的；流量從至表相對于其對角線并不是對稱的。 流量從至表；距離從至表。物流從至表示例物流從至表編制步驟：(1)把需考慮相互關(guān)系的所有部門順序列于表內(nèi)各行和各 列(盡可能按總體流動模式的順序)；(2)調(diào)查和計算各部門之間的物流量；(3)把流量折算為統(tǒng)一的當量(若流動的各項目在流動的 難易程度上是一樣的，則可把流動次數(shù)或流量填入表 內(nèi)，否則，需訂立一個當量)；(4)把各部門間的流動當量填入表內(nèi)。三、流動的定性度量整理作業(yè)單位相互關(guān)系表 （或相關(guān)圖）A (apparently impo

23、rtant) 絕對必要 作業(yè)單位必須相互為鄰。E (especially important ) 很重要 作業(yè)單位要靠緊。I (important ) 重要 作業(yè)單位最好能靠在一起。O (ordinary important ) 一般 作業(yè)單位在哪里都行。U (unimportant) 不重要 作業(yè)單位放在任何地方都行。X 不可接近 作業(yè)單位不能靠近?！懊芮谐潭取贝a：代碼接近理由1共用人員2共用設備3共用場地4共用信息5工藝流程連續(xù)6做類似工作7人員接觸“密切程度”理由代碼示例：作業(yè)單位相互關(guān)系表的編制步驟：(1)把企業(yè)內(nèi)所有需進行布置的單位(如需簡化，列出 主要單位亦可)列在關(guān)系表內(nèi)；(2

24、)調(diào)查這些部門，弄清各部門之間的關(guān)系，并把理由 記錄下來； (3)確定每一對部門之間的關(guān)系值和理由代碼，填于表 內(nèi)。應用提示：(1) 部門數(shù)不要太多，n個部門，要考慮n(n-1)/2個兩兩 關(guān)系，太多可以把可放在一起的部門合并，等其位 置關(guān)系確定了，再用相關(guān)圖確定小部門的關(guān)系。(2) 從設施規(guī)劃的角度來說，作業(yè)單位的關(guān)系經(jīng)常被看 作是臨近要求，但如可以采取一些特殊措施時，也 不一定必須要物理分隔。4.7 空間需求一、現(xiàn)代制造技術(shù)下制造、存儲和辦公的空間需求變化 空間需求減少，主要原因： （1）產(chǎn)品以更小的批量和集裝單元大小配送到使用點 （2）在使用點設置分散化的存儲區(qū) （3）庫存保有量更少 （4）采用更高效的布置安排方式 （5）公司規(guī)模減小 （