《設施規(guī)劃與物流系統(tǒng)設計》課件 第七章 計算機輔助設施設計

1、第七章 計算機輔助設施設計（CAFD)第一節(jié) 概述 第二節(jié) 計算機輔助設施布置 第三節(jié) 計算機輔助設施布置的績效分析與評價第四節(jié) 計算機輔助設施設計的未來展望第一節(jié) 概述一 、計算機輔助設施設計的含義及發(fā)展二 、計算機輔助設施設計的應用三、計算機輔助設施設計的前期工作一 、計算機輔助設施設計的含義及發(fā)展 計算機輔助設施設計（Computer Aided Facilities Design）即：在設施規(guī)劃的過程中充分利用計算機輔助設計相關技術及軟件來完成布置建模、運行分析、動畫展示及其系統(tǒng)優(yōu)化?；具^程如：選址分析及計算、設施布置及參數(shù)選擇、系統(tǒng)修改等過程都是利用計算機來完成。第一節(jié) 概述 計算

2、機在設施規(guī)劃設計中的應用，大體可以分為三個階段。第一階段：70年代前后。 這一階段由于計算機技術的發(fā)展，高級語言FORTRAN 、BASIC、COBOL等已經(jīng)成熟，這一階段共發(fā)展有140多種布置程序，形成了計算機在設施規(guī)劃設計中的應用的第一高潮。第二階段：70年代后期至80年代。 人機對話、圖像處理技術為核心的計算機輔助設計技術。第三階段：80年代中后期至今。 這一時期開始出現(xiàn)了以系統(tǒng)集成為主要趨勢的發(fā)展方向，目前，計算機應用技術正在方興未艾地推行。一、計算機輔助設施設計的含義及發(fā)展概況 計算機輔助設施設計的作用 機械作為人的四肢的延伸，計算機作為人的大腦的延伸，在設施規(guī)劃設計中起著十分重要的

3、作用。 （1）檢測分析 （2）仿真分析 （3）敏感度分析 （4）最大化 （5）瓶頸分析 （6）使得一些非正態(tài)分布便于 理解二 、計算機輔助設施設計的應用二 、計算機輔助設施設計的應用 計算機輔助設施規(guī)劃設計的適用范圍 （1）利用計算機輔助設施規(guī)劃設計可以很方便的對設施設計的各個方面進行研究。 （2）利用計算機輔助設施規(guī)劃可以對物料搬運系統(tǒng)中的各個方案進行評價和選擇。 （3）計算機輔助規(guī)劃設計能夠用于規(guī)劃環(huán)境、設施布置和系統(tǒng)運作分析及其優(yōu)化。 三、計算機輔助設施設計的前期工作數(shù)據(jù)的收集和初步處理建立生產系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫和預測數(shù)據(jù)庫場址選擇問題計算機報價系統(tǒng)設計方案的銷售系統(tǒng) 第二節(jié) 計算機輔助設

4、施布置一 、概述二 、FACTORYCAD在設施設計中的應用三、新建生產（服務）系統(tǒng)的布置程序 （FACTORYPLAN） 目前設施規(guī)劃者能夠從功能強大的兩大類軟件中獲得巨大的收益。第一類軟件能夠提供規(guī)劃布置設計輔助服務。第二類就是仿真和運行系統(tǒng)分析。軟件系統(tǒng)如STORM、FACTORYCAD、FACTORYPLAN和SPIRAC都能歸在第一類工具中，都是為布置設計服務的。而PROMODEL、FACTORYFLOW、FACTOR/AIM和ARENA可歸于第二類中，一般用于系統(tǒng)的模擬運行分析。在此章后面部分，我們將簡單地檢測一些計算機輔助設施規(guī)劃工具。一、概述二、FACTORYCAD在設施設計中

5、的應用 1FACTORYCAD系統(tǒng)的概述 FACTORYCAD是一個功能強大的繪圖工具，它廣泛應用于工業(yè)和制造業(yè)的布置設計中。通過對AUTOCAD的二次開發(fā)，F(xiàn)ACTORYCAD使得無論是對新圖的設計還是對舊設計的修改、更新和編輯都變得簡單明了。這些模塊可以從現(xiàn)有的庫中獲得，同時用戶也可以自己添加項目或模塊到圖庫中以備將來使用。其模塊都是以二維或三維模型來表示實物（如門、窗、桌椅、操作人員等），可以很直觀的從圖中知道整個系統(tǒng)的布置情況，其中還有制作動畫的功能，可以把系統(tǒng)的運行情況更直觀、更逼真地展現(xiàn)出來。二、FACTORYCAD在設施設計中的應用 2FACTORYCAD系統(tǒng)的圖形功能人機對話自

6、動生成圖形對圖形進行各種變化對圖形的顯示、觀察功能計算機報價系統(tǒng)其它功能如動畫制作功能三、新建生產系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN） 新建生產（服務）系統(tǒng)有數(shù)十種以上程序，但最有代表性的是FACTORYPLAN，它是布置設計和分析的一項工具。該程序實際上是將美國工廠設計專家R.繆瑟創(chuàng)立的系統(tǒng)布置設計SLP搬到計算機上來做。 三、新建生產系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN）1FACTORYPLAN的基本原理 它的基本出發(fā)點是要布置的各作業(yè)單位（部門）的相關程度，用各部門之間相互關系的密切度來衡量，并將密切程度分解為定量與定性兩個方面。定量因素由物流、信息流、價值流等確定；定性因素由專家

7、打分來評定，將兩個因素結合成一個部門間密切程度，其密切程度由高至低分別以A、E、I、O、U、X字母及相應的4、3、2、1、0、1分值表示，并分別求出每個部門總密切度，其中n為部門總數(shù)，首先由計算機將總密切度最高的部門布置在圖中央，然后布置與該部門相互關系為A級的部門，往后是E級，依次布置所有的部門，最終得到一張根據(jù)密切度布置的理想布置圖。三、新建生產系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN）2FACTORYPLAN的用途 FACTORYPLAN能為一個新的建筑進行設計和對已有的布置做分析和再設計。一套完整的FACTORYCAD和FACTORYPLAN將允許規(guī)劃者能夠在繪制規(guī)劃與評價各種備選方案之

8、間輕松的切換。分析布置中各個不同的部門、工作中心、辦公室、倉庫和制造單元的規(guī)劃布置。相互間的位置是否合理、是否符合物流量的主次關系。通過使用菜單項，設計者依據(jù)物流強度的強弱關系，對相關度大的部門做上標記，盡可能靠近布置。FACTORYPLAN還可以為規(guī)劃計算出一個定量標準或是一個得分，作為量度。同時能夠用表示物流程度的各種尺寸和各種顏色的線條來繪制流程。操作者只需要輕輕點擊，并拖動目標就可以對工作單元進行移動，放置在不同的位置觀察這樣擺放對工廠有什么影響。最終找到一個最佳的方案。對新方案進行打分。然后和以前的布置方案的得分比較進而選擇更好的方案。三、新建生產系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLA

9、N）3FACTORYPLAN的操作步驟 第一階段：輸入活動信息及收集的數(shù)據(jù)。即“翻譯階段”。本階段要列出各個部門的面積要求、活動內容及場地數(shù)據(jù)。如圖所示：WC-1等代表工作部門單元的代號，部門類型及面積均已輸 入。如WC-2為檢驗部門，顏色代號為2（即為黃色）。3FACTORYPLAN的操作步驟 第二階段：輸入部門之間的相互關系數(shù)據(jù)及信 息。即在計算部門之間的密切程度之后，將密 切程度關系及得分全重輸入表中。 三、新建生產系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN）三、新建生產系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN）3FACTORYPLAN的操作步驟 第三階段：自動生成布置方案圖以及最優(yōu)化。在完成

10、前面兩個階段之后，即可通過FACTORYPLAN自動生成布置方案圖。當然產生的布置方案會有很多種，故而在此階段一般要與FACTORYOPT相結合使用，使布置方案最優(yōu)。如圖所示。 四、改進現(xiàn)有生產（服務）系統(tǒng)的布置程序（FACTORYOPT） 現(xiàn)有的生產（服務）系統(tǒng)，經(jīng)常需要進行布置，或者因增加（減少）產品的需求、或者因工藝改進的需要、或者因降低成本的需要。因此在某種意義上，改進現(xiàn)有的系統(tǒng)布置比新建系統(tǒng)布置更具有廣泛的應用價值。 基于此FACTORYOPT經(jīng)常和FACTORY PLAN一塊使用，其目的在于確定各工作中心最理想的布置。從而得到最為理想的廠房布置。設計者在此程序中輸入物流關系數(shù)據(jù)，程

11、序將根據(jù)數(shù)據(jù)的臨近程度給出一個毗鄰圖。根據(jù)空間情況， FACTORYOPT自動生成一個優(yōu)化以后的布置圖。然而，設計者可以對此圖解進行操控。 FACTORYOPT設置各種變量可以改變算法。通過對這些變量進行設置，可能會產生24種組合。當然，設施規(guī)劃者應該能為他們的規(guī)劃算法找到正確的組合。第三節(jié) 計算機輔助設施布置的績效 分析與評價一 、FACTORY FLOW的概述二 、FACTORY FLOW的基本目標及用途三、 FACTORY FLOW分析所需要的基本數(shù)據(jù) 輸入四、FACTORY FLOW操作步驟及實例分析一 、FACTORY FLOW的概述 FACTORY FLOW是一個布置分析工具。它能

12、夠在輸入生產和物料搬運的數(shù)據(jù)后，自動生成一個與實際相符的物流路徑。作為生產集成的結果，F(xiàn)ACTORY FLOW為規(guī)劃者提供了空間媒介和控制空間問題的能力。軟件包含大量的混合數(shù)據(jù)，包括產品和零件文件等。如零件路徑、路徑距離、物料搬運數(shù)據(jù)和固定成本、力度成本等等。因此關鍵路徑、潛在的瓶頸、生產流程效率都能夠很快地而且逼真地確定出來。系統(tǒng)也為檢驗提供一系列詳盡的文本報告，包括單獨式和組合式成本。1FACTORY FLOW分析的典型目標：評價物料搬運要求刪除物料搬運中的非增值過程盡可能的減少總的產品流程提高產品的流通率減少在制品數(shù)量為準時制或成組技術生產提供物料流程設計與再設計分析評價布置的可行性與可

13、操作性二 、FACTORY FLOW的基本目標及用途 二 、FACTORY FLOW的基本目標及用途 2FACTORY FLOW在布置方案分析中的用途：為各個備選方案做檢驗能夠清晰的表示出總的移動距離、物流強度和發(fā)生的成本。這些都為管理者對布置進行改善和提高提供了令人信服的評價依據(jù)將流程直接以線性方式表現(xiàn)于圖上，將路徑以曲線方式繪于圖上，使得圖形更加直觀 作出詳細的報告，闡明了個體和總的移動距離，單純成本與總體成本，移動的數(shù)量和次數(shù) 三、FACTORY FLOW分析所需要的基本數(shù)據(jù)輸入 在進行設施布置的績效分析之前需要輸入以下幾個方面的數(shù)據(jù)：一幅由FACTORYCAD繪制或由掃描所得的布置圖產

14、品各方面信息：數(shù)量信息、質量信息等零部件流程信息：流程路線、流程距離、裝載及加工時間等物料搬運設備信息：設備的重量、數(shù)量、路線、載荷量等。1FACTORY FLOW分析可以按照以下幾個步驟進行：確定研究對象、面積和產品的影響因素確定各個細節(jié)信息，其中包括零部件信息、搬運設備信息、 路程流量信息及數(shù)量信息等等 按照一定約束選擇可靠數(shù)據(jù)將各個信息有組織、有計劃地輸入調入由前面步驟生成的一個廠區(qū)布置圖生成報告和數(shù)據(jù)為分析所用調整其中的某個部分、某個細節(jié)，再重復進行前面的步驟， 直到方案最優(yōu)或者達到滿意狀態(tài)為止。四、FACTORY FLOW操作步驟及實例分析 以某桌椅廠為例，以椅子的生產過程為研究對象，以最優(yōu)的廠區(qū)及生產流程設計為目標，應用FACTORY FLOW 對流程及設施布置進行評價及優(yōu)化。四、FACTORY FLOW操作步驟及實例分析對椅子進行物料流程分析四、FACTORY FLOW操作步驟及實例分析四、FACTORY FLOW操作步驟及實例分析物料搬運設備的信息輸入 四、FACTORY FLOW操作步驟及實例分析原始的生產布置的物流強度分析示意圖:四、FACTORY FLO