第4章 生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

第4章

生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)★知識(shí)點(diǎn)：掌握設(shè)施布置設(shè)計(jì)的概念和方法物料搬運(yùn)系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法精益物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)現(xiàn)代集成制造物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)★難點(diǎn)：根據(jù)SLP和SHA，并結(jié)合精益思想設(shè)計(jì)企業(yè)物流系統(tǒng)★要求：●熟練掌握的內(nèi)容設(shè)施布置設(shè)計(jì)的的基本類型物料搬運(yùn)的基本原則設(shè)施布置與物料搬運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shè)施設(shè)計(jì)的局限性集成化物流系統(tǒng)的運(yùn)作模式主要內(nèi)容4.1生產(chǎn)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.2施布置設(shè)計(jì)4.3物料搬運(yùn)系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法4.4精益物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)一、生產(chǎn)物流類型根據(jù)產(chǎn)品在工作地生產(chǎn)的重復(fù)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(jī)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(xiàng)目型生產(chǎn)物流：如住宅、廠房、公路、大壩、機(jī)場(chǎng)等的建造；飛機(jī)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(jī)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(xì)分為：

1.工廠間物流：大型企業(yè)、各專業(yè)廠間運(yùn)輸物流或獨(dú)立工廠與材料、配件供應(yīng)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(diǎn)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(dòng)的，物料在生產(chǎn)過程的各個(gè)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(yīng)產(chǎn)品制造的要求。3．物料搬運(yùn)裝卸過程要安全可靠，盡可能減少環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)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(yùn)設(shè)備和容器。三、生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)基本概念1．當(dāng)量物流量

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

當(dāng)量物流是指物流運(yùn)動(dòng)過程中一定時(shí)間內(nèi)按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)修正、折算的物料搬運(yùn)和運(yùn)輸量。其計(jì)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(yùn)性”作為衡量的基礎(chǔ)。一個(gè)瑪格相當(dāng)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(yùn)難易程度的指標(biāo)，一般將物料活性系數(shù)分為5個(gè)等級(jí)。系數(shù)等級(jí)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(dòng)裝車移動(dòng)4．物料搬運(yùn)的單元化與標(biāo)準(zhǔn)化（1）單元化可以縮短搬運(yùn)時(shí)間、保持搬運(yùn)的靈活性和作業(yè)的連貫性，便于搬運(yùn)機(jī)械操作，減輕人力裝卸，以提高生產(chǎn)作業(yè)率。（2）標(biāo)準(zhǔn)化有利于物流系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，在異地中轉(zhuǎn)等作業(yè)時(shí)不用換裝，提高通用性，減少搬運(yùn)作業(yè)時(shí)間，減輕物品的散失、損壞。從而節(jié)約費(fèi)用。①物流基礎(chǔ)化模數(shù)。目前已基本認(rèn)定600mm×400mm為物流基礎(chǔ)模數(shù)尺寸。②物流模數(shù)。物流模數(shù)是指集裝單元基礎(chǔ)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(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容：設(shè)施布置設(shè)計(jì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩者關(guān)系：相互影響，相互制約。設(shè)施布置設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于空間的合理規(guī)化，使得物流路線最短，在布置時(shí)位置合理，盡可能減少物流路線的交叉、迂回、往復(fù)現(xiàn)象。物料搬運(yùn)設(shè)計(jì)是以布置設(shè)計(jì)為前提，根據(jù)所搬運(yùn)物料的物理特征、數(shù)量以及搬運(yùn)距離、速度頻度等，確定合理搬運(yùn)方法，選擇合適的搬運(yùn)設(shè)備，使搬運(yùn)系統(tǒng)的綜合指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。4.2設(shè)施布置設(shè)計(jì)一、設(shè)施布置的內(nèi)容及含義設(shè)施布置是指根據(jù)企業(yè)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和生產(chǎn)綱領(lǐng)，在已經(jīng)確認(rèn)的空間場(chǎng)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(yùn)等全過程，力爭(zhēng)將人員、設(shè)備和物料所需要的空間做最適當(dāng)?shù)姆峙浜妥钣行У慕M合，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。包括人、機(jī)器、工作臺(tái)、通道、桌子、儲(chǔ)藏室、工具架等等。所謂給定的設(shè)施范圍，可以是一個(gè)工廠，一個(gè)車間，一座百貨大樓，一個(gè)寫字樓，或一個(gè)餐館等。二、設(shè)施布置設(shè)計(jì)的原則整體綜合原則(設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將設(shè)施布置有影響的所有因素都考慮進(jìn)去，以達(dá)到優(yōu)化的方案)移動(dòng)距離最小原則流動(dòng)性原則(設(shè)施布置應(yīng)使在制品在生產(chǎn)過程中流動(dòng)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(chǔ)存區(qū)域的空間安排，都應(yīng)力求充分有效地利用空間。)柔性原則(應(yīng)考慮各種因素變化可能帶來的布置變更，以便于以后的擴(kuò)展和調(diào)整)安全原則三、設(shè)施布置設(shè)計(jì)的基本模式四、設(shè)施布置設(shè)計(jì)的基本類型可按設(shè)施類別分為生產(chǎn)設(shè)施和服務(wù)設(shè)施兩大類，再來細(xì)分布置形式。生產(chǎn)設(shè)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(wù)設(shè)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(dāng)產(chǎn)品品種少批量大時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照產(chǎn)品的加工工藝過程順序來配置設(shè)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(gè)問題：一是：在給定的周期時(shí)間內(nèi)，求工作地點(diǎn)的最小數(shù)量－布置問題。另一個(gè)是：在已定的工作地點(diǎn)數(shù)量條件下，求最小的周期時(shí)間－編制進(jìn)度表問題。產(chǎn)品原則布置的優(yōu)點(diǎn)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(shè)備，因此加工件經(jīng)過的路程最直接、最短，無用的停滯時(shí)間也最少；由于操作人員效率高且所需培訓(xùn)少；生產(chǎn)管理和采購、庫存控制等工作也相對(duì)簡(jiǎn)單。產(chǎn)品原則布置的缺點(diǎn)要求較多的設(shè)備，而設(shè)備的利用率相對(duì)較低；對(duì)產(chǎn)品種類及產(chǎn)量變化、設(shè)備故障等情況的響應(yīng)較差；線上工作重復(fù)單調(diào)乏味，缺乏提升機(jī)會(huì)，可能會(huì)導(dǎo)致工人的心理問題或職業(yè)傷害；為了避免停產(chǎn)，設(shè)備備用件的庫存可能比較大。（2）工藝布置原則（機(jī)群式）把同類型的設(shè)備和人員集中布置在一個(gè)地方。鉆削加工工段車削加工工段（3）固定式布置原則（項(xiàng)目布置）主要是工程項(xiàng)目和大型產(chǎn)品生產(chǎn)采用的一種布置形式。它的加工對(duì)象位置，生產(chǎn)工人和設(shè)備都隨加工產(chǎn)品所在的某一位置而轉(zhuǎn)移。如工程建設(shè)、飛機(jī)廠、造船廠、重型機(jī)器廠等。車床

銑床

磨床焊接涂漆裝配倉庫固定式布置缺點(diǎn)：場(chǎng)地空間有限；不同的工作時(shí)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(dòng)態(tài)的。（4）成組布置原則（混合布置）成組技術(shù)就是識(shí)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(duì)一個(gè)零件族的設(shè)備要求所形成的一系列機(jī)器，稱作機(jī)器組（制造單元）。成組原則布置可以認(rèn)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(diǎn)加工時(shí)間較短、物流效率較高；在制品較低、準(zhǔn)備時(shí)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)(SystemLayoutPlanning)為主。1.系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)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(chǔ))工藝過程R輔助服務(wù)部門S時(shí)間安排TP：這一要素影響著設(shè)施的組成及其相互關(guān)系、設(shè)備的類型、物料搬運(yùn)的方式等。Q：影響設(shè)施的規(guī)模、設(shè)備數(shù)量、運(yùn)輸量、建筑面積等因素。R：影響著各作業(yè)單位之間的關(guān)系、物料搬運(yùn)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(qiáng)了生產(chǎn)能力。T：影響倉儲(chǔ)、收貨、發(fā)運(yùn)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(shè)計(jì)的階段結(jié)構(gòu)是按照工程設(shè)計(jì)全生命周期的時(shí)間進(jìn)度來按排的。階段1－確定位置：確定所要布置的相應(yīng)位置。階段2－總體區(qū)劃：在布置區(qū)域內(nèi)確定一個(gè)總體布局。階段3－詳細(xì)布置：確定各個(gè)作業(yè)單位或各個(gè)設(shè)施的具體位置。階段4－施工安裝：編制計(jì)劃，進(jìn)度施工安裝。系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)(SLP)是階段2總體區(qū)劃工作的程序模式2、系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)（SLP）模式準(zhǔn)備原始資料物流分析與作業(yè)單位相互關(guān)系分析繪制作業(yè)單位位置相關(guān)圖作業(yè)單位占地面積計(jì)算繪制作業(yè)單位面積相關(guān)圖修正方案評(píng)價(jià)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(guān)系3.相互關(guān)系圖解

9X

Z

4．所需面積5．可用面積6.面積相關(guān)圖解

7．修正因素8．實(shí)際條件限制方案X方案Z方案Y9．評(píng)價(jià)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(guān)系圖產(chǎn)品種類PP-Q分析分為兩個(gè)步驟：一是將各種產(chǎn)品、材料或者有關(guān)生產(chǎn)項(xiàng)目組歸類；二是統(tǒng)計(jì)或計(jì)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(chǔ)，也是劃分作業(yè)單位的基礎(chǔ)。2)物流分析與物流相關(guān)表物流分析主要包括：物料在生產(chǎn)過程中的每個(gè)必要的工序之間移動(dòng)的最有效順序及其移動(dòng)的強(qiáng)度數(shù)量。物流分析的基礎(chǔ)是生產(chǎn)路線。（1）物流分析①工藝過程圖對(duì)生產(chǎn)中批量大，品種少的物流系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)繪制工藝過程圖，可以直觀的反映出企業(yè)生產(chǎn)的詳細(xì)情況。常用的圖例符號(hào)如下表所示。標(biāo)注物流強(qiáng)度的工藝過程圖②從至表當(dāng)分析的產(chǎn)品或零件非常多時(shí)，用從至表來表示部門之間或機(jī)器之間的物流強(qiáng)度。

至從

Z

X

Y

W

V

U

S

合計(jì)Z

AC104

C108212

X

C60

A288

348

Y

B28

AB65

93

W

C50A288

338

V

ABC192

192

UABC550

550

S

合計(jì)③多種產(chǎn)品工藝過程圖(2)物流強(qiáng)度等級(jí)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(qiáng)度轉(zhuǎn)化為五個(gè)等級(jí)，分別用符號(hào)：A、E、I、O、U來表示。某叉車總裝廠物流強(qiáng)度表某叉車總裝廠物流強(qiáng)度等級(jí)表

(3)物流相關(guān)表為了能夠簡(jiǎn)單明了地表示所有作業(yè)單位之間的物流相互關(guān)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(guān)系表，也叫原始物流相關(guān)表。3）作業(yè)單位相互關(guān)系分析（1）作業(yè)單位相互關(guān)系的決定因素及相互關(guān)系等級(jí)的劃分作業(yè)單位相互關(guān)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(shè)備；使用同一場(chǎng)所；使用相同的文件檔案；使用系統(tǒng)的公用設(shè)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(guān)系等級(jí)的劃分(2)作業(yè)單位非物流相互關(guān)系表建立基準(zhǔn)相互關(guān)系分析作業(yè)單位非物流關(guān)系；建立作業(yè)單位非物流關(guān)系表。建立作業(yè)單位非物流關(guān)系表。(3)作業(yè)單位綜合相互關(guān)系的建立進(jìn)行物流分析，求得作業(yè)單位物流相關(guān)表；

確定作業(yè)單位非物流關(guān)系表；確定物流與非物流相互關(guān)系的相對(duì)重要性；量化物流強(qiáng)度等級(jí)和非物流的密切程度等級(jí)；計(jì)算量化的所有作業(yè)單位之間的綜合相互關(guān)系。綜合關(guān)系等級(jí)劃分（任何一級(jí)物流相互關(guān)系與X級(jí)非物流相互關(guān)系等級(jí)合并時(shí)都不應(yīng)超過O級(jí)）；調(diào)整，建立綜合相互關(guān)系表例題:叉車總裝廠作業(yè)單位綜合相互關(guān)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(guān)系計(jì)算任何一級(jí)物流相互關(guān)系與X級(jí)非物流相互關(guān)系等級(jí)合并時(shí)都不應(yīng)超過O級(jí)5）劃分綜合關(guān)系密級(jí)4.建立作業(yè)單位綜合相互關(guān)系表3、作業(yè)單位相互位置關(guān)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(guān)系密切程度出發(fā)，安排各作業(yè)單位之間的相對(duì)位置，關(guān)系密級(jí)高的作業(yè)單位之間距離近，關(guān)系密級(jí)低的作業(yè)單位之間距離遠(yuǎn)，由此形成作業(yè)單位位置相關(guān)圖。方法：Muther線型圖法繆瑟提出的SLP中采用了線型圖來“試錯(cuò)”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(guān)系密級(jí)的綜合。分值越高，說明該作業(yè)單位越應(yīng)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(jì)算作業(yè)單位綜合接近程度表；2）根據(jù)作業(yè)單位等級(jí)表示方式來繪制相關(guān)圖。首先處理相互關(guān)系密級(jí)為A的作業(yè)單位對(duì)，并按綜合接近程度順序來布置。其次處理相互關(guān)系密級(jí)為E的作業(yè)單位對(duì)。

第一步A級(jí)作業(yè)單位對(duì)A級(jí)關(guān)系8-11、4-5、11-12，其接近程度排序?yàn)?、4、11、12、5。將8布置在中央，并處理8-11作業(yè)單位對(duì)。811布置4，4-8，4-11為I、O級(jí)。8114處理與4有關(guān)的A級(jí)有4-5。81145處理8、11與5的關(guān)系，為U級(jí)。處理11，12作業(yè)單位，11-12是A級(jí)關(guān)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(jí)關(guān)系E級(jí)關(guān)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(jí)關(guān)系，7-8，3-8，8-10。處理7與8、4、11、12、5的關(guān)系E、E、I、U、U81145127處理3與8為E級(jí)處理3與圖中作業(yè)單位關(guān)系，3-7是I級(jí)關(guān)系811451273381145127處理10與8為E級(jí)處理10與圖中作業(yè)單位關(guān)系，10-5是X級(jí)關(guān)系81145127310處理作業(yè)單位4，1-4，4-7為E級(jí)，考慮1與其它作業(yè)單位關(guān)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(guān)系，4與11為0級(jí)。121075481131處理作業(yè)單位6，6-1是E級(jí)，與其它圖中作業(yè)單位關(guān)系，6-4為O級(jí)。121075481131處理作業(yè)單位2，2-10是E級(jí)，與其它圖中作業(yè)單位關(guān)系，2-5，2-6為X級(jí),2-1，2-3為I級(jí)。21210754811316以此類推處理其它單位（等級(jí)）。4、修正與調(diào)整要使面關(guān)系圖成為合格的方案，需要進(jìn)行必要的調(diào)整。外加一些限制性的因素，如設(shè)施原有的搬運(yùn)、建筑規(guī)范、資金投入等。4、方案評(píng)價(jià)與選擇

技術(shù)評(píng)價(jià)技術(shù)先進(jìn)性物流狀況（物流－距離分析）（1）單項(xiàng)指標(biāo)比較評(píng)價(jià)法經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率、投資回收期和固定資產(chǎn)借貸償還期國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率、經(jīng)濟(jì)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(diǎn)比較法（2）綜合指標(biāo)比較評(píng)價(jià)法序號(hào)因素重要性序號(hào)因素重要性

1初次投資16安全性

2年經(jīng)營(yíng)費(fèi)17潛在事故的危險(xiǎn)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(shè)備的可得性

5對(duì)生產(chǎn)波動(dòng)的適應(yīng)性20外購件的可得性

6調(diào)