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设施规划

第一篇:设施规划

2010 年 03 月 31 日 目录第 1 章概述……………………………………………………………… 1.1 设施规划的意义和作用……………………………………… 1.2 设施规划的发展历程及在我国的发展现状…………………… 1.3 选题的意义……………………………………………………… 第 2 章工业设施布置的方法…………………………………………… 2.1 工业设施布置的内容…………………………………………… 2.2 工业设施布置的目标……………………………………………… 2.3 工业设施布置的基本设计原则…………………………………… 2.3.1 工厂总平面布置设计原则………………………………… 2.3.2 车间布置设计原则…………………………………………… 2.4 系统化设施布置方法(SLP)…………………………………… 2.4.1 系统布置设计基本要素…………………………… 2.4.2 系统布置设计模式……………………………………… 2.4.3 系统布置设计基本要素的分析………………………… 第 3 章基于流程分析的工厂设施布置方法在中立机械厂的的应用…… 3.1 中立机械厂简介……………………………………………………. 3.2 中立机械厂设施布置与物流现状分析………………………… 3.2.1 设施布置现状分析…………………………………………………… 3.2.2 物流现状分析………………………………………………………… 3.3 中立机械厂设施布置方案的改进……………………………… 3.3.1 产品分析…………………………………………………………… 3.3.2 生产工艺过程分析………………………………………………… 3.3.3 作业单位物流关系分析………………………………………… 3.3.4 作业单位非物流关系分析……………………………………… 3.3.5 作业单位之间综合相互关系计算表…………………………… 3.3.6 作业单位位置相关图…………………………………………… 3.3.7 作业单位面积相关图……………………………………………. 3.3.8 中立机械厂平面布置图………………………………………… 第 4 章设等离子切割设备施布置改进方案的评价与实 施………………………… 【参考文献】……………………………………………………… 致谢………………………………………………………………… 第 1 章概述 1.1 设施规划的意义和作用 据资料统计分析,产品制造费用的 20%~50%。是用作物料搬运的,而物料 搬运工作量直接与工厂布置情况有关,有效的布置大约能减少搬运费用的 30% 左右。

工厂布置的优劣不仅直接影响着整个生产系统的运转,而且通过对物料搬 运成本的影响,成为决定产品生产成本高低的关键因素之一。也就是说,在满足 生产工艺流程的前提下, 减少物料搬运工作量是工厂布置设计中最为重要的目标 之一。

因此, 在实现工厂布置之前必须就生产系统各作业单位之间的物流状态做 出深入的分析。其作用是在已确定的空间场所内,按照从原材料的接受、零件和 产品的制造,到产品的包装、发运的全过程,将人员、设备、物料所需的空间做 最合适的分配和最有效的组合以使获得切割设备网最大的生产经济效益。 1.2 设施规划的发展历程及在我国的发展现状 生产设施规划与设计要解决的主要问题是:根据企业的经营目标和生辰纲 领,在已确定的空间场所内,按照从原材料的接受、零件和产品的制造,到产品 的包装、发运的全过程,将人员、设备、物料所需的空间做最合适的分配和最有 效的组合以使获得最大的生产经济效益。

一个工厂的设施布置包括工厂总体布置 和车间布置。

生产设施布置最早起源于工厂设计,最早的设施规划与设计是工厂 设计经验的总结, 难以满足生产经营的需求。随着工厂和服务设施布置设计的发 展和研究的深入,加上系统工程、运筹学和及计算机技术的发展应用,出现了一 些 先 进 的 设 施 规 划 与设 计 的 方 法 , 其 中 ,最 具 有 代 表 性 的 是 理查 德 . 谬 瑟 (RichardMuther)系统布置设计(SystermLayoutPlanning,SLP)方法,使工厂布 置设计由定性阶不锈钢切割设备段发展到定量阶段, 相关的技术也广泛应用于各 种生产系统与服务系统。在我国,生产设施规划与设计的发展十分不平衡。在大 中型企业中,生产设施规划和设计比较合理,但是,在小型企业中生产设施的规 划与设计还停留在工厂设计的初级阶段, 依靠工厂设计的经验总结来规划工厂的 布置, 这样大大加大了企业的生产成本, 生产效率难以提高, 产品质量难以把关, 从而削弱了企业在市场上的竞争力。针对上述的现状,生产设施规划与设计的先 进技术在小型企业中的应用亟待解决之, 而作为我们大学本科毕业生完全有这个 能力, 完全有这个责任帮助这些企业合理地进行设施规划与设计,提高企业的生 产效率, 降低企业的生产成本, 从而, 赢得这些企业在国内国际市场上的竞争力。 1.3 选题的意义 物流工程是工业工程专业一门中国切割设备网重要的主干专业课程, 是工业 工程学科中公认的重要研究领域和分支之一。

特别是其中的设施规划与设计着重 研究工厂总平面布置、 车间布置及物料搬运等内容,其目标是通过对工厂各组成 部分相互关系的分析,进行合理布置,得到高效运行的生产系统,获得最佳的经 济效益和社会效益。工厂作为一个生产系统是由人员、设备、技术等多种因素所 构成,整个系统的效益即总投入与总产出之比应尽可能达到最高水平。因此,工 厂布置设计就是一项多因素, 多目标的系统优化设计课题。此次选题结合了企业 实际情况,综合运用了物流工程,工业工程基础、生产运作与管理,CAD 制图 等课程的知识,帮助企业解决关于设施布置方面的问题。而在我国,生产设施规 划与设计的发展十分不平衡。

在大中型企业中,生产设施规划和设计比较合理切 割设备网, 但是, 在小型企业中生产设施的规划与设计还停留在工厂设计的初级 阶段, 依靠工厂设计的经验总结来规划工厂的布置,这样大大加大了企业的生产 成本,生产效率难以提高,产品质量难以把关,从而削弱了企业在市场上的竞争 力。

针对上述的现状,生产设施规划与设计的先进技术在小型企业中的应用亟待 解决之。 第 2 章工业设施布置的方法 2.1 工业设施布置的内容 工业设施布置主要包括工厂总平面布置和车间布置两个方面。 工厂总平面布置要对工厂的生产车间、物料储运部门、管理部门和生产服务 部门的建筑物、 场地和道路等, 按照各部门之间相互关系的密切程度做出合理的 安排。车间布置主要是考虑工艺过程、物流量等因素,对机器设备,运输通道等 做出合理的布局。 2.2 工业设施布置的目标 任何一种系统的设计工作必须水切割设备具备 4 个目标, 即可行性、 经济性、 安全性和柔性。一家工厂就是一个复杂的生产系统,因此,工厂设计当然应追求 这 4 个目标。对于工厂布置来说,主要表现在: (1)必须满足生产工艺过程的需要(可行性)。 (2)减少物料搬运(经济性)。 (3)减少设备投资(经济性)。 (4)提高在制品的周转率(经济性)。 (5)充分利用现有空间(经济性)。 (6)有效发挥人力及设备的生产能力(经济性)。 (7)生产系统必须具备较大的加工范围,适应多种产品的生产。当产品品 种变化时,生产系统调整要简便(柔性) 。 (8)维持良好的工作环境,确保操作人员舒适安全地工作(安全性)。 2.3 工业设施布置的基本设计原则 为了达到上述的工厂布置目标, 在根据当地规划要求确定适当的厂址位置的 前提下,应根据下列原则进行工厂布置。 2.3.1 工厂总平面布置设计原则 (1)满足生产要求,工艺流程合理工厂总体布局应满足生产要求不锈钢切 割设备,符合工艺过程,减少物流量,同时重视各部门之间的-关系密切程度。

具体布置模式有两种: ①按能划分厂区,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,将工厂划分为若干能区段。如中、大型机械工厂的厂区,可划分为加工 装配区,备料(热加工)区,动力区、仓库设施区及厂前区等。这种布置模式的 优点是各区域能明确,相互干扰少,环境条件好,但是,这种布置模式难以完全 满足工艺流程和物流合理化的要求。②采用系统布置设计模式,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的往返 交叉,节省搬运时间与费用。 (2)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、道路运输、带式 运输或管不锈钢切割设备道运输等。

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 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,这也是工厂总平 面布置应给予重视的问题。 (3)合理用地节约用地是我国的一项基本国策。工业企业建设中,在确保 生产和安全的前提下, 应尽量合理地节约建设用地。在工厂总平面布置时可以采 取如下措施: ①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。 ②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,可以采用线切割设备多层建筑或适宜的建筑物外形。 ③适当预留发展用地。 (4)充分注意防火、防爆、防振与防噪声安全生产是工厂布局首先要考虑 的问题,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,一是可以采取隔音措施,降低噪声源发出的噪声级;二是 可以采取使人员多的部门远离噪声源的方法。 (5)利用风向、朝向的自然条件,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和变化转换切割设备网规律, 绘制成风 向图。 另外,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。 (6)充分利用地形、地貌、地质条件。 (7)考虑建筑群体的空间组织和造型,注意美学效果。 (8)考虑建筑施工的便利条件。 上述设计原则涉及面非常广,往往存在相互矛盾的情况,应结合具体条件分 别考虑。 2.3.2 车间布置设计原则。 (1)确定设备布置形式根据车间的生产纲领,分析产品—产量关系,从而 确定生产类型是大量生产、 成批生产还是单件生产,由此决定车间设备布置形式 是采用流水线式,成组单元式还是机群式。 (2)满足工艺流程要求车间布置应保证工艺流程顺畅,物料搬运方便,减 少或避免往返交叉物流现象。

. (3)实行定置管理,确保工作环境整洁,安全车间布置时,除对主要生产 设备安排。

适当位置外, 还线切割设备需对其它所有组成部分包括在制品暂存地, 废品废料存放地,检验试验用地、工人工作地,通道及辅助部门如办公室,生活 卫生设施等安排出合理的位置,确保工作环境整洁及生产安全。 (4)选择适当的建筑形式根据工艺流程要求及产品特点,配备适当等级的 起重运输设备,进一步确定建筑物高度、跨度、拄距及形状。 (5)采光、照明、通风,采暖、防尘、防噪声。 (6)具备适当的柔性,适应生产的变化。 2.4 系统化设施布置方法(SLP) 系统布置设计(SLP)是由美国 R.Muther 提出的系统布置设计 SLP 法提供了一 整套具有清晰条理性和严密逻辑性的分析方法。

SLP 法采用作业单位间关系密级 与相互关系表、 图来研究各种因素对布置设计的影响,使布置设计由定性阶段发 展到了定量阶段,受到广大设计人员的欢迎,在许多领域都得到了广泛应用。 2.4.1 系统布置设计基本要素 一般讲, 工厂布置切割设备公司设计就是在根据社会需要确定出某些待生产 的产品及其产量以及确定厂址的前提下,完成工厂总平面布置和车间布置,提供 布置方案的实施。 产品及产量由决策部门在设计纲领中作出规定; 厂址的确定主要由经营决策 人员根据某些社会因素, 经济因素及自然条件做出决策;建厂工作则主要由土建 施工人员来完成,与设施布置设计人员直接相关的任务是总平面布置和车间布 置。 如图 2-1 所示,为了完成工厂总平面布置和车间布置,需要从产品户及产量 Q 出发,首先对产品组成进行分析,确定各零、部件生产类型,制定出各个零部 件的加工、装配工艺流程;根据工艺流程各阶段的特点划分出生产车间,并根据 生产需要设置必要的职能管理部门及附属生产与生活服务部门。

整个工厂就是由 生产车间、 职能管理部门、 附属生产及生活不锈钢切割设备服务部门以及为使生 产连续进行而:设置的仓储部门这几类作业单位所构成。然后,由工厂布置设计 人员来完成工厂总平面布置及车间布置。 在图 2-1 所示的工厂设计过程中,基本给定条件(要素)为产品 P 及产量 Q, 涉及到了除平面布置设计以外的如制定加工,装配工艺过程等多种专业技术问 题,要求多种专业技术人员配合协作来完成。为了突出平面布置设计,可把平面 布置前各阶段工作的结果作为给定要素来处理,包括工艺流程 R,辅助服务部门 S 及生产时间安排 T,这样就形成了单纯的工厂布置模型,如图 2-2 所示。 在 R. Muther 提出的系统布置设计(SLP)中, 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 作为给定的基本要素(原始资料), 成为布置设 计工作的基本出发点。 1、 产品 P 是指待布置工厂将生产的商品, 原材料或者加工的零件和成品等。

这些资料等离子切割设备由生产纲领和产品设计提供,包括项目。品种类型,材 料、 产品特性等。

产品这一要素影响着生产系统的组成及其各作业单位间的相互 关系、生产设备的类型,物料搬运方式等。 2、产量 Q 产量指所生产的产品的数量,也由生产纲领和产品设计提供,可用件数,重 量、体积等来表示。产量 Q 这一要素影响着生产系统的规模,设备的数量、运 输量、建筑物面积的大小等。 3、生产路线 R 为了完成产品的加工,必须制定加工工艺艺流程,形成生产路线,可用工艺 过程表(卡)、工艺过程图、设备表等表示,它影响着各作业单位之间的关系、物 料搬运路线、仓库及堆放地的位置等。 4、辅助服务部门 S 在实施系统布置工作以前,必须对生产系统的组成情况有一个总体的规划, 可以大体上分为生产车间、职能管理部门、辅助生产部门,生活服务部门及仓储 部门等; 可以把除生产车水切割设备间以外的所有作业单位统称为辅助服务部门 S,包括工具,维修、动力、收货、发运、铁路专用路线、办公室、食堂等,这 些作业单位构成生产系统的生产支持系统部分,在某种意义上加强了生产能力。

有时, 辅助服务部门的占地总面积接近甚至大于生产车间所占面积,所以布置设 计时应给予足够的重视。 5、时间 T 时间要素是指在什么时候, 用多少时间生产出产品, 包括各工序的操作时间, 更换批量的次数。

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,来平衡各工序的生产时间。 2.4.2 系统布置设计模式 任何一种系统设计过程都是反复迭代,逐步细化的寻求最优解的过程,工厂 布置设计更是如此. 设计步骤的正确与否往往是工厂布置设计能否成的关键,系 统布置设计 SLP 模式就是一种人们广为不锈钢切割设备采用的、成的设计方法。 系统布置设计是一种逻辑性强、条理清楚的布置设计方法,分为确定位置、 总体区划、 详细布置及实施 4 个阶段,在总体区划和详细布置两个阶段采用相同 的 SLP 设计程序。 1、确定位置(阶段工) 在新建、扩建或改建工厂或车间时,首先应确定出新厂房坐落的地区位置。

在这个阶段中,首先要明确待建工厂的产品、计划生产能力,参考同类工厂确定 待建工厂的规模,从待选的新地区或现有工厂中确定出可供利用的厂址。 2、总体区划(阶段Ⅱ)。 总体区划又叫区域划分,就是在巳确定的厂址上规划出一个总体布局。 此阶段中,首先应明确各生产车间,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切割设备起来进行布 置。3、详细布置(阶段Ⅲ) 详细布置一般是指一个作业单位内部机器及设备的布置。 在详细布置阶段, 要根据每台设备、 生产单元及公用、 服务单元的相互关系, 确定出各自的位置。 4,实施(阶段Ⅳ) 在完成详细布置设计后, 经上级批准可以进行施工设计,绘制大量的详细安 装图,编制搬迁,安装计划,按计划进行机器设备及辅助装置的搬迁、安装施工 工作。 在系统布置设计过程中,上述 4 个阶段的顺序交叉进行。在确定位置阶段, 就必须大体确定各主要部门的外形尺寸,以便确定工厂总体形状柑占地面积;在 总体区划阶段, 就有必要对某些影响重大的作业单位进行较详细的布置。整个设 计过程中,随着阶段的进展,数据资料逐步齐全,从而能发现前期设计中存在的 问题,通过调整修正,逐步细化完善设计。 在系统布置设计 4 个阶段中, 阶段 I 与阶数控切割设备段Ⅳ由其它专业人员 负责, 系统布置设计人员应积极参与;阶段Ⅱ和阶段Ⅲ由系统布置设计人员来完 成。因此,可以说工厂布置包括工厂总平面布置(总体区划)及车间布置或车间平 面布置(详细布置)两项内容。 在系统布置设计阶段Ⅱ和阶段Ⅲ,采用相同的设计步骤——系统布置设计 SLP 程序。 在 SLP 程序中,一般经过下列步骤: (1) 准备原始资料在系统布置设计开始时, 首先必须明确给出基本要素—— 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,通过分解与合并,得到最佳的 作业单位划分状况。所有这些均作为系统布置设计的原始资料。 (2)物流分析与作业单位相互关系分析针对某些以生产流程为主的工厂, 物料移动是工艺过程的主要部分时,如一般的机械制造厂,物流分析是布置设计 中最切割设备公司重要的方面;对某些辅助服务部门或某些物流量较小的工厂, 各作业单位之间的相互关系(非物流联系):对布置设计就显得更重要;介于上述 两者之间的情况,则需要综合考虑作业单位之间物流与非物流的相互关系。 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。

非物流的作业单 位间的相互关系可以用关系密级及相互关系表来表示。

在需要综合考虑作业单位 间物流与非物流的相互关系时, 可以采用简单加权的方法将物流相关表及作业单 位间相互关系表综合成综合相互关系表。 (3)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低,决定两作业单位相对位置的远近,得出 各作业单位之间的相对位置关系,有些资料上也称之为拓朴关系。这时并未考虑 线切割设备各作业单位具体的占地面积,从而得到的仅是作业单位位置相关图。 (4)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。 (5)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。 (6)修正作业单位面积相关图只是一个原始布置图,还需要根据其它因素 进行调整与修正。此时需要考虑的修正因素包括物料搬运方式、操作方式、储存 周期等,同时还需要考虑实际限制条件,如成本、安全和职工倾向等方面是否允 许。 考虑了各种修正因素与实际限制条件后,对面积图进行调整,得出数个有价 值的可行方案。 (7)方案评价与择优针对得到的数个方案,需要进行费用及其他因素评价。

通过对各方案的比较评价, 选出或数控切割设备修正设计方案, 得到布置方案图。 2.4.3 系统布置设计基本要素的分析 一、产品 P-产量 Q 分析 企业生产的产品品种的多少及每种产品产量的高低,决定了工厂的生产类 型,进而影响着工厂设备的布置形式。如表 2-1 所示,表中列出了大量生产、 成批生产及单件生产情况不的生产特点及设备布置类型。 表 2-1 生产类型特点大量生产(流水线生产)成批生产单件生产需求条件 品种品种较少,产品的品种,规格一般企业自己决定品种较多,产品品种、规格 由企业或用户决定品种较多,产品品种、规格多由用户决定,产品能有某些特殊 要求质量质量变动少, 要求有互换性质量要求稳定,但每批质量可以改进每种产 品都要求有自己的规格和质量标准产量产量大, 可以根据国家计划或市场需求预 测,预先确定销售(出产)量产量较小,可以分批轮番生产,可以根中国切割设 备网据市场预测和订货确定出产量产量小, 由顾客订货时确定产量技术特点设备 多采用专用设备部分采用专用设备采用通用设备工艺装备专用工艺装备部分专 用工艺装备通用工艺装备工序能力通过更换程序能够生产多种规格产品, 各工序 能力要平衡通过更换程序, 能够生产许多品种,主要工序能力要平衡通过更换程 序,能够生产许多品种,各工序能力不需要平衡运输使用传送带使用卡车、吊车 使用吊车、 手推车零件互换性互换选配部分钳工修配钳工修配标准化原材料、零 件工序和操作要求标准化对规格化,通用化零件要求标准化对规格化、通用化零 件要求标准化生产管理特点设备布置产品原则 (对象原则) 混合原则 (成组原则) 工艺原则劳动分工分工较细一定分工粗略分工工人技术水平专业操作专业操作 多工序切割片生产设备多面手计划安排精确比较细致粗略, 临时派工库存用库存 成品调节产量用在制品调节生产用库存原材料、零部件调节生产维修、保养采用 强制的或预防修理保养制度采用预防修理保养制度关键设备采用计划维修制, 一 般设备可采用事故维修生产周期短较短长劳动生产率高较高低成本低中高生产 适应性差较差强械制造业设备布置的基本形式一般如图 2-3 所示,按产品在制 造过程中的位置是否变化分为产品移动式和产品固定式两大类。

产品移动式布置 又可分为产品原则布置、工艺原则布置及成组原则布置三种形式。 每一种设备布置形式各有特点,分别适应不同的生产类型: (1)产品原则布置(ProductLayout)产品原则布置也称为流水线布置或对象 原则布置。

当产品品种很少而生产数量又很大时,应按产品的加工工艺过程顺序 配置设水切割设备备,形成流水生产线,这是大量 生产中典型的设备布置方式。由于产品原则 布置是按产品的加工、装配工艺过程顺序配 置各道工序所需设备,人员及物料,因此能 最大限度地满足固定品种产品的生产过程对 空间和时向的客观要求,生产效率非常高, 单件产品生产成本低,但生产适应性即柔性 差,适用于少品种大量生产。 (2)工艺原则布置(ProcessLayout)工 艺原则布置也称为机群式布置。这种布置形式 的特点就是把同种类型的设备和人员集中布置 在一个地方,如车床工段,铣床工段、刨床工段及磨床工段,就是分别把车 床, 铣床、 刨床和磨床集中布置在一个地方。

这种布置方式便于调整设备和人员, 容易适应产品的变化,生产系统的柔性大大增加。但是,当工件需要多种设备进 行加工时,就不得不往返于各工序之间,增加了产品搬运次数与搬运距离,常切 割设备网常带来物料交叉搬运与逆向流动的问题。

这种布置形式通常适用于单件 生产。 (3)成组原则布置(GroupLayout)成组原则布置又称为混合原则布置。在产 品品 种较多, 每种产品的产量又是中等程度的情况下,将工件按其外形与加工工 艺的相似性进行编码分组,同组零件用相近的工艺过程进行加工。同时,将设备 成组布置,即把使用频率高的机器群按工艺过程顺序组合布置成成组制造单元, 整个生产系统由数个成组制造单元构成。这种布置方式既有流水线的生产效率, 又有机群式布置的柔性,可以提高设备开动率,减少物流量及加工时间,成组原 则布置适用于多品种、中小批量的生产类型。 现代成组原则布置包括柔性制造单元(FMC)和柔性制造系统(FMS)两种方 式。 (4)固定工位式布置(FixedProductLayout)产品固定工位式布置适用于大型 设备如飞机、轮船的制造过程。产品固定激光切割设备在一个固定位置上,所需 设备、人员、物料均围绕 产品布置,这种布置方式在一般场合很少应用。 综上所述,产品品种的多少、产量的高低直接决定了设备布置的形式,图 2-6 直观反映了产品—产量与设备布置形式的关系。因此,只有对产品-产量关 系进行深入分析,才能产生恰当的设备布置方式。 随着社会的进步,社会需求正向着多样化发展。因而,工厂的生产类型也趋 向多品种、中小批量方向发展,只生产单——品种产品的工厂不再具有竞争力。

对于一个工厂来说, 不同的产品的生产也是不均衡的, 往往 30%的产品品种占去 70%的产量, 30%的产量却分散在 70%的产品品种中。准确地把握产品—产量 而 的关系是工厂布置的基础。 一般,产品 P—产量 Q 分析分为两个步骤,即 1)将各种产品、材料或有关 生产项目分组归类;2)统计或计算每一组或类的产品的数量。需要说明的是产 切割设备量的计算单位应该反映出生产过程的重复性,如件数、重量或体积等。 二、工艺过程 R 分析 如前所述,不同的生产类型应采取不同的设备布置形式。对于大量生产,多 采用专用设备及专用工艺装备, 按工艺过程顺序排列设备,形成高效的流水生产 线;对于单件小批生产,设备按其类型及能集中布置,以获得向的适应性,工厂 生产车间的划分也是在此基础上实现的;对于成批生产,特别是按成组方式组织 生产的情况,设备布置相当复杂,与产品生产工艺过程―零部件加工、装配工艺 过程密切相关。

此外,工厂生产的产品多数情况下都是经网络状的多条工艺过程 制造出来的,各条工艺过程往往互不相干,因此常由不同的生产车间来完成。也 就是说, 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 受生产工艺过程的中国切割设备网影响。 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,必须在深入了解产品组成、各部分加工 要求后,才能制定出切实可行的加工工艺过程。 1、产品组成分析 在机械制造业中,产品大多是机器设备,这样的产品组成是很复杂的,一般 由多个零部件构成一个产品, 因此,产品生产的工艺过程也是因其组成的不同而 千变万化。对于每一种产品,都应由产品装配图出发,按加工、装配过程的相反 顺序,对产品进行分解。完整的产品可以按其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成;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,只有需要的零部件才需要编制加工、装配工艺过程。 2、工艺过程设计 产品的工艺过程与产品的类型密切相关不锈钢切割设备, 不同的产品其工艺过程存在着极大的差别,因此,工艺过程的设计需要由专 业技术人员来完成。 制定出工艺过程后, 需填写工艺路线卡, 其中需要注明每道工序名称、 设备、 标准作业时间及计算产量等。 3、设备选择 在制定工艺过程时, 必须选择加工设备。设备的类型及能对工艺过程有很大 影响, 如加工中心可以将分散在多台通机床上的加工工序集中在一起,大大简化 了工艺过程。

设备选择是建厂工作中极其重要的一个组成部分,而且设备又是企 业的一项长期投资,受到企业的普遍重视。设备选择一般应考虑以下因素: (1)可行性所选择的设备必须满足生产需要。根据工艺过程设计要以确定 出工厂所需设备的加工范围、 加工精度等级及生产能力要求,这些都是设备选择 的基本要求。

在东路这些基本要求的前提下,适当考虑生产发切割设备展的需要 选定设备型号及规格。 (2)经济性在满足生产需要的前提下,经济性是设备选择的一个重要因素, 应在适当考虑技术发展趋势下,以较低资金投入,购买一定性能的设备,以减少 设备投资。 (3)可维护性企业使用的设备具有较低的故障率,一旦出了故障,应能尽 快发现故障原因, 并进行维修。

另外, 设备的生产厂家应能提供完善的技术服务。 设备类型确定后,应按下式计算所需同设备数据,即 上式中,计划产量为计划周期内计划产量,如件/班或件/日等;单件工时为 设备生产一件工件所需时间;工作时间是计划周期内开机时间。考虑负荷率、成 品率及故障率后计算出所需设备数量, 将所有采用同一设备写成的工序所需设备 数量累加后,得出实际所需设备数量。 三、作业单位的划分 任何一个企业都是由多个生产车间、 职能管理部门、 仓储不锈钢切割设备部 门及其他辅助服务部门组成的, 通常把企业的各级组成统称为作业单位。每一个 作业单位又可以细分成更小一级的作业单位,如生产车间可细分成数个工段,每 个工段又是由多个加工中心或生产单元构成, 那么生产单元就是更小一级的作业 单位。在进行工厂总平面布置时,作业单位是指转眼间、科室一级的部门。 一个好的企业应该有一个良好的组织结构,每个作业单位承担着明确的任 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。 1、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。生产车间是企业的基本组成部分。 采用 SLP 法进行工厂总平面布置时,需要估算出每个作业单位的占地面积。

对于生产车间来说, 明确了工艺过程后, 考虑各项因素估算切割片生产设备出其 占地面积。 2,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, 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小库存作为经营管理方面追 求的目标。

仓储部门的占地面积与物品储备量及存储方式有关,需要考虑各项因 素,估算仓储部门占地面积。 3、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)及其它服务部门(如车库、传达室等) 。 辅助生产部门承担专用工装,夹具的制造与锥修任务,生产不定型,因此, 一般采取机群式设备布置方式,其占地面积的估算方法与一般生产车间相似。 生活服务部门也称为后勤服务部门, 其占地面积大小取决于使用人数的多少 及设备切割设备占地空间的大小。 4、职能管理部门 职能管理部门包括生产,技术,质检、人事、供销等部门,负责生产协调与 控制等工作。对于大、中型企业,职能管理机构通常是非常庞大的。在工厂布置 设计过程中, 必须给各职能管理部门的办公室安排出合理的占地面积,一般考虑 办公室人员多少,办公用具,如写字台、文件柜等因素,估算出办公室占地面积 大小。 工厂的办公室一般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。 第 3 章基于流程分析的工厂设施布置方法在中立机械厂的的应用 3.1 中立机械厂简介 3.2 中立机械厂设施布置与物流现状分析 18 型路面切缝机零件明细表 表 1 零件明细表工厂名称

液压转向器厂共 1 页产品名称液压转向器产品代 号计划年产量 3000 套第 1 页序号零件名称零件代号自制外购材料总计划需求等 离子切割设备量零件图号形状尺寸单件重量 (kg) 说明 1 电机皮带轮√2030006.52 主 轴 皮 带 轮 √2030007.73 手 轮 √HT25030002.54 大 滚 轮 √2060005.85 小 滚 轮 √2060001.66 主 轴 盖 √65Mn30000.77 手 轴 盖 √65Mn30000.68 平 盖 、 圆 盖 √45120000.49 小 支 座 √HT25060002.110 小 滚 轮 滑 套 √4560000.911 三 通 座 √2030001.912 导向轮√2030000.613 主轴√4530002.214 切割片支座√40Cr30003.515 切割片压板√4530001.616 手轮丝杆√2030001.217 大滚轮轴√4530002.618 小滚轮 轴 √4530001.419 手 轮 把 √4530000.420 手 轮 螺 栓 √4530000.321 小 滚 轮 轴 套 √4530002.322 主 轴 套 √4530001.923 防 护 罩 接 套 √4530000.224 接 套 螺 栓 √4530000.325 三 通 座 接 套 √4560000.226 三 通 销 √4560000.127 压 板 垫 圈 √4530000.228 压 板 螺 头 √4530000.429 调 节 杆 总 程 √4530002.830 扶 手 √HT2503000431 水 箱 √HT25030000.532 电 机 套 √4530000.533 锯 片 防 护 罩 √HT25030000.234 主 轮 防 护 罩 √HT2503000235 机 架 √HT25030001336 地 盘 √HT25030007.537 电机√300020 编制(日期)审核(日期)表 2 作业单位建筑汇 总表序号作业单位名称用途建筑面积结构形式备注 1 原材料库储存钢材、铸锭 20× 露天 2 铸造车间铸造 12× 热处理车间热处理 12× 机加工车间车、 30 243 124 铣、 钻削 18× 365 精密车间精镗、磨削 12× 366 标准件、半成品库储存外购件、半成 品 12× 247 组装车间组装转向器 12× 368 性能试验室转向器性能试验 12× 129 成品 库成品储存 12× 1210 办公、 服务楼办公室、 食堂等 80× 6011 设备维修车间机床维 修 12× 24(正在完成之中切割设备公司!)

第一篇:设施规划

设施规划与设计 主讲

李从东教授 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 什么是设施规划与设计 设 施 规 划 与 设 计 ( Facility Planning and Design)是物流工 程的一个重要组成部分,其任务是 对系统的各类设施、人员、投资进 行系统的规划与设计,用以优化人 流、物流和信息流,从而有效、经 济、安全地实现系统的预期目标。 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施规划与设计内容 设施选址 设施规划与设计 设施设计 布置设计 建筑设计 公用工程设计 信息通信设计 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施选址的分类 单一设施的场址选择 复合设施的场址选择 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 场址选择的任务 在已确定的地理区域内, 在已确定的地理区域内 , 经过调查 研究、 现场勘察, 研究 、 现场勘察 , 选出几个条件较 好的场址, 然后进行分析、 比较、 好的场址 , 然后进行分析 、 比较 、 筛选, 最后得出一个最满意的场址, 筛选 , 最后得出一个最满意的场址 , 推荐给上级决策部门作最后批准和 决定。

决定。 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施选址的意义 设施选址恰当与否,对生产力布局、 设施选址恰当与否,对生产力布局、 城镇建设、企业投资、 城镇建设、企业投资、建设速度及 建成后的生产经营状况都有重大意 如果先天不足, 义。如果先天不足,会造成很大损 因为场址一旦确定, 失。因为场址一旦确定,设施建设 完工,一般无法轻易改动。

完工,一般无法轻易改动。 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 生产力布局原则 最低成本原则 专业化分工合作原则 分散与集中相结合原则 重点开发原则 吸引外资合理投向原则 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施选址考虑的主要成本因素 运输成本 原料供应 动力、 动力、能源的供应量和成本 水供应 劳动力素质 建筑成本 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施选址考虑的主要非成本因素 社区情况 气候和地理环境 环境保护 当地政府的政策 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施选址流程图 确定评价方法 确定任务 列出考虑因素 列出各项要求 满意否? 满意否 根据选址与研 究指标, 究指标,预选 地址 No 满意否? 满意否 Yes 编写设施选址报告 Yes 确定位置 评价各选址方案 找到新评价方案 No No 有优解? 有优解 Yes 领导决策 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施选址的四个阶段 准备阶段 地区选择阶段 地点选择阶段 编制报告阶段 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 准备阶段的内容 生产纲领和设施规模 需进行的各方面作业 设施的组成 计划供应的市场和流通渠道 需要资源的要求与供应渠道 产生的废物及其估算数量 运输量和运输方式的要求 所需职工的人数和等级要求 外部协作条件和信息的获取 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 地址选择阶段的内容 走访行业主管部门 选择若干地区 进行方案比较 各方面参加人员比较 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 地点选择阶段的内容 向当地城建部门征询意见 从气象、 从气象、地质等部门取得各项历史资料 进行地质水文的初步考察 收集有关运输及排水设施的资料 收集各种费用的经济资料 对各种资料进行比较, 对各种资料进行比较,选定合适的场址 方案 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 编制报告阶段的内容 对各项调查研究资料进行整理 绘制所选地点的设施位置图和初步总平 面布置 编写设施选址报告, 编写设施选址报告,供决策部门审批 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施选址报告的主要内容 场址选择的依据 建设地区的概况和自然条件 设施规模与经济技术指标 各场址方案的比较 对各场址方案的综合分析和结论 当地有关部门的意见 附件, 附件,包括各项协议文件的抄件 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 常用的设施选址方法 优缺点比较法 重心法 线性规划法 德尔菲分析模型 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 优缺点比较法简介 这是一种最简单的设施选址方法, 这是一种最简单的设施选址方法 , 尤其 适应于非经济因素的比较。

适应于非经济因素的比较 。

区域位 面积及地形; 置;面积及地形;地势与坡度;风向和日 面积及地形 地势与坡度; 地质条件; 土石方工程量; 照 ; 地质条件 ; 土石方工程量 ; 场址现 在所有者情况; 交通情况; 在所有者情况 ; 交通情况 ; 与城市的距 供电与给排水; 地震; 防洪措施; 离 ; 供电与给排水 ; 地震 ; 防洪措施 ; 经

设施规划

营条件;协作条件;建设速度。

经营条件;协作条件;建设速度。 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 重心法的公式 min ΣWi [(x ai )2 + ( y bi ) ] i=1 n 1 2 2 其中,n ------市场地区数 (x,y) ------场址的位置坐标 ( ai , bi ) ------市场地区i的位置坐标 Wi ------市场地区的市场要求量 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 线性规划法的数学模型 min ΣΣC X i1 j =1 ij m n ij s.t. m in m Σ Xij = bj i= 1 n Σ Xij = ai j=1 Xij ≥ 0 m------待选场址数; n------销售区域数; ai------场址 i 的生产能力; bi ------销售区域 j 的需求量; Cij------在场址 i 生产一单位产品并运送到销售区域 j 的总 费用; xij------各销售区域对各供应工厂的需求量。

Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 德尔菲分析模型的步骤 成立三个小组

协调小组, 成立三个小组

协调小组 , 预测小组和 战略小组。

战略小组。

识别存在的威胁和机遇 确定企业的战略方向和战略目标 提出备选方案 优化备选方案 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 其它的设施选址方法 费用效果分析法 关联矩阵法 层次分析法( 层次分析法(AHP法) 法 基于遗传算法的选址模型 仿真技术 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施布置的定义与研究对象 设施布置( 设施布置(Facility Layout)决策是确定 ) 生产系统内各物质部分的最优安排。

生产系统内各物质部分的最优安排 。

主 要研究制造企业各种不同情况下的布置 问题, 问题 , 并提出某些有助于布置设计的技 术方法和指导方针。

术方法和指导方针。 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施布置决策的依据 系统应达到的目标 系统对产品和服务的需求 加工过程的要求 建筑物或场所的有效空间 系统各部门之间物流和人流的大小 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施布置的目标 符合工艺过程的要求 最有效地利用空间 物料搬运费用最少 保持生产和安排的柔性 适应组织结构的合理化和管理的方便 为职工提供舒适安全的作业环境 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施布置按工作流程形式分类 工艺原则布置 产品原则布置 定位布置 成组技术布置 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施布置按生产系统功能分类 存储布置 销售布置 工程项目布置 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 设施布置的步骤 搜集设施布置所需要的资料 物流分析 作业部门关系表 做设施总布置图 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 布置分析的基本要素 P(Product) Q(Quantity) R(Route) S(Supporting Service) T(Time) 产 品 数 量 生产路线 辅助服务部门 时间安排 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 系统布置设计程序图 输入数据(P、 、 、 、 输入数据 、Q、R、S、T) 物 流 作业单位相互关系分析 物流与作业单位相互关系图 面积相互关系 调整、 调整、修正与拟定方案 评 价 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 系统布置设计阶段图 阶段 确定位置

确定位置:确定所要布置的相应位置 总体区划

总体区划:在布置区域内确定一个总体布局 详细布置

详细布置:确定各个作业单位或各个设施的具体位置 施工安装:编制计划, 施工安装:编制计划,进行施工安装 时间 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 解决布置问题的钥匙 P 产品—材料 产品 材料 生产什么? 生产什么? 生产路线—工艺过程 生产路线 工艺过程 怎样进行生产? 怎样进行生产? 辅助服务部门 用什么来支持生产 S R Q 数量—产量 数量 产量 每项产品要制造多少? 每项产品要制造多少? T 时间—时间安排 时间 时间安排 产品何时生产? 产品何时生产? 为 什 么 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 工艺原则布置的优点 机器利用率高 可采用调用设备 设备和成员的柔性程度高 设备投资相对较少 操作人员作业多样化 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 工艺原则布置的缺点 流程较长,搬运路线不稳定, 流程较长,搬运路线不稳定,费用高 生产计划与控制较复杂 生产周期长 库存量相对较大 操作人员需要较高的技术等级 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 工艺原则布置的过程 确定部门之间预期的搬运量 计算布置方案的搬运费用 改变部门布置的位置, 改变部门布置的位置,以降低搬 运费用 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 产品原则布置的过程( 产品原则布置的过程(一) ( 1 )画作业流程图 1 A 3 D E 6 2 B 4 C 8 5 G F H 9 I 7 J 10 K 11 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 产品原则布置的过程( 产品原则布置的过程(二) 每 生 时 周 产 间 (2)周期时间(C)= )周期时间( ) 每 计 产 天 划 量 (3)工作地数量(N)= )工作地数量( ) (4) 选择作业分配规则,分配作业 ) 选择作业分配规则, 完成作业所 需时间 总量 (5)效率 )效率= 实际 工作地 点数×时间 周期 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 产品原则布置的优点 布置符合工艺流程, 布置符合工艺流程,物流顺畅 上下工序衔接, 上下工序衔接,存放量少 生产周期短 物料搬运工作量少 对工人技能要求不高 生产计划简单, 生产计划简单,易于控制 可使用专用设备 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 产品原则布置的缺点 设备发生故障时将引起整个生产线中断 产品设计变化将引起布置的重大调整 生产线速度取决于最慢的机器 相对投资较大 生产线上重复作业, 生产线上重复作业,单调乏味 维修和保养费用高 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 定位布置的特点 定位布置的特点是具有相对较少的 产品数量。在定位布置中, 产品数量。在定位布置中,按照作 业的级别安排顺序相当普遍。

业的级别安排顺序相当普遍。根据 先后工序决定生产阶段, 先后工序决定生产阶段,应按照物 料的技术优先性安排物料。

料的技术优先性安排物料。 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 定位布置的优点 物料移动少 采用班组方式可提高作业连续性 提高质量 高度柔性, 高度柔性,可适应产品和产量的变化 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 定位布置的缺点 人员和设备的移动增加 设备需要重复配备 工人需要较高技能 会增加面积和工序间储存 生产计划需要加强控制和协调 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 成组技术布置的步骤 将零件分类 识别零件组的物流类型 将机器和工艺分组, 将机器和工艺分组,组成工 作单元 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 成组技术布置的优点 设备利用率较高 流程通顺,运输距离较短, 流程通顺,运输距离较短,搬运量少 有利于发挥班组合作精神 有利于扩大工人的作业技能 缩短生产准备时间 兼有产品原则布置和工艺原则布置的优点 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 成组技术布置的缺点 需要较高的生产控制水平以平衡生产流程 如果单元之间流程不平衡, 如果单元之间流程不平衡,需要中间储存 班组成员需要掌握所有作业技能 减少使用专用设备的机会 兼有产品原则布置和工艺原则布置的缺点 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 绿化设计的重点地段 厂前区和主要出入口以及主要道路两旁 食堂、卫生所、生活室、 食堂、卫生所、生活室、哺乳室等生活福利 设施附近 散发粉尘、 散发粉尘、产生高噪音的车间和站房附近 洁净程度较高的车间站房和实验室附近 需要改善环境和卫生条件、 需要改善环境和卫生条件、防止西晒的地方 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 计算机辅助设施布置设计( 计算机辅助设施布置设计(CRAFT) ) 的特点( 的特点(一) CRAFT采用启发式算法 。

其评价决策使用的 采用启发式算法。

采用启发式算法 规则是:每次互换两个车间的位置, 规则是:每次互换两个车间的位置,如果布置 的总成本降低了,则互换两个车间。

的总成本降低了,则互换两个车间。

CRAFT并不能确保得到最优方案 并不能确保得到最优方案 CRAFT严重依赖于初始状态,初始状态在一 严重依赖于初始状态, 严重依赖于初始状态 定程度上决定了最终的布置方案 CRAFT从一个合理的方案开始有可能产生一 从一个合理的方案开始有可能产生一 个成本更低的方案,但并不总如此。

个成本更低的方案,但并不总如此。因此使用 CRAFT时最好提出几种不同的初始布置,以 时最好提出几种不同的初始布置, 时最好提出几种不同的初始布置 得到不同结果。

得到不同结果。 Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University 计算机辅助设施布置设计( 计算机辅助设施布置设计(CRAFT) ) 的特点( 的特点(二) CRAFT最多能解决具有 个车间的布置问题,迭代不 最多能解决具有40个车间的布置问题 最多能解决具有 个车间的布置问题, 到10次即能得到最终结果 次即能得到最终结果 CRAFT车间由标准方块组成,车间允许多种构形,但 车间由标准方块组成,车间允许多种构形, 车间由标准方块组成 经常会得到奇形怪状的车间。为了得到一种理想布置, 经常会得到奇形怪状的车间。为了得到一种理想布置, 必须人为改变车间形状。

必须人为改变车间形状。

CRAFT经过修正后的软件为 经过修正后的软件为SPACECRAFT,可用于 经过修正后的软件为 , 解决多层布置问题 CRAFT假设可以使用叉车等路径可变的物料搬运设备。

假设可以使用叉车等路径可变的物料搬运设备。

假设可以使用叉车等路径可变的物料搬运设备 因此,当使用计算机控制的固定路径搬运时, 因此,当使用计算机控制的固定路径搬运时,其应用 可能性大大降低。

可能性大大降低。

Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University THE END! Thank you. Prepared by Prof. Li Congdong, Tianjin University

第一篇:设施规划

《设施规划与物流分析》 管工系 曾敏刚 仓库管理 ? 仓库管理 ? 仓库管理决策 ? 举例:自动化立体仓库的设计 2013-7-14 2 叉车、钢制(木制)托盘 、打包机 、电动油 压堆高车 、 滚筒输送机、重型货架 2013-7-14 3 仓储系统规划设计 ?关于仓储的两种观点: 1、它是一种资产,用来预防预测的误差、机 床的故障、供应商延期交货。库存是缓冲器, 是保证连续生产的重要环节。 2、它是生产过剩所引起的浪费的直接表现。

库存的存在掩盖了生产管理的许多问题,应尽 一切努力减少库存。 2013-7-14 4 仓储系统规划设计 讨论

上述两种观点对企业的经营生产产生了什么样的影响? 库存到底是如何产生的? 问题

该不该有库存? (委托—代理机制不完善) 该有什么样的库存? (仓储规划设计、仓储管理) 个人观点2

库存并不是简单的 资源储备缓冲器或 浪费问题 个人观点1

企业过程中充满了 效益背反现象 2013-7-14 5 仓储系统规划设计 ?库存是组织行为问题,分工和组织障碍是库存 增加的一个重要原因(有缝)。

?库存管理本质不是对物料管理,而是对业务过 程的管理。 2013-7-14 6 如何回答? Questions 据统计,仓储费用(不考虑库存持有成 本)占物流总费用的比例? ? 仓库的选址与哪些因素有关? ? 仓库的设计和运作规划? ? 2013-7-14 7 仓储费用占物流总费用的比例? ? 不考虑库存持有成本(29%),仓 储费用占物流总成本的26%; ? 仓储成本包括人工费用约1/2、空间 费用约1/4和其他费用约1/4(例如 能源、设备、材料等费用)。

如何回答? 2013-7-14 8 7.1 仓库管理 ? 仓储系统的基本知识 ?仓储系统的必要性 ?仓储系统的功能 ?仓库作业管理 ? 仓库选址和规划设计 2013-7-14 9 仓储系统的必要性 仓库 (warehouse) :保管、储存物品的建筑 物和场所的总称。

? 仓储管理(warehouse management)通常 是指对库存物品和仓库设施及其布局等进行 规划、控制的活动。

? 企业进行仓储的四个原因

? 降低运输-生产成本;协调供求; ? 辅助生产;辅助市场销售。 ? 2013-7-14 10 仓库的分类 1.按领域分:生活领域 、生产领域 和流 通领域 。

? 2.按性质分:剩余储备 、保险储备 和流 转储备 。

? 4.按保管条件分:普通仓库、控温仓库、 冷藏仓库、冷冻仓库和特种仓库。

? 5.按机械化程度分:普通人力仓库、机 械化仓库、自动化仓库。 ? 2013-7-14 11 仓储方案:所有权角度 自有仓库:企业自己拥有并管理的仓库。

? 公共仓库:提供短期仓储服务。

? 合同仓库:介于短期租用公共仓库和自 营之间。

? 实际操作过程,同时拥有自有仓库和租 用公共仓库能够为企业带来很多的优势。

? 合同仓库将自有仓库和公共仓库两方面 的优势有机地结合,成本低于租赁公共 仓库的成本。 ? 2013-7-14 12 仓库的功能 1.储存和保管的功能

? 2.调节供需和运输的功能

? 3.集散和加工的功能

? 4.配送和服务的功能: ? 2013-7-14 13 仓库作业设计 作业标准设计(仓库的利用高度、设施 的分层楼数以及货物存储和搬运流程) ? 搬运过程设计(货物搬运效率、搬运过 程的流畅性和移动装运的经济性) ? 仓库布局设计(存储货物的流量、重量 和体积等) ? 2013-7-14 14 仓库作业管理 1 验货收货(步骤:核对入库凭证;入库 验收;记帐登录) ? 2 存货保管(步骤:堆码;养护;盘点) ? 3 发货出库(步骤:核对出库凭证;配货 出库;记帐清点) ? 2013-7-14 15 仓库选址 影响仓库选择的因素

? 1)符合生产力布局和物流优化的原则

? 2)交通方便; ? 3)节省用地; ? 4)环境适宜; ? 5)水电供应; ? 6)地质地形合适。 2013-7-14 16 工业型分销中心的选址因素 因素 全部 制造业 零售业 配送业 运输通道 外向运输 1 2 1 2 2 3 1 5 与客户的距离 3 劳动力可得性 4 劳动力成本 内向运输 5 6 3 5 6 4 6 1 7 4 6 3 4 2 工会环境 2013-7-14 7 74 5 9 17 仓库设计和运作规划 ? ? ? ? ? ? 1确定仓库规模 规模是指仓库建筑的总容积(长、宽和高),根 据产品产量和仓库库存周转率,可以估算出库存 数量,由库存需求对仓库规模进行估算。

2 仓储方案的选择(租借、租赁和自营三种方式) 3设施结构(顶棚高度、仓库长度和宽度、空间 布局、车站设计) 4 物料搬运系统设计 5 订单-拣货操作(订单处理和交叉出库等) 18 2013-7-14 仓库内部产品布局 ? 存货布局:是指确定货物本身在仓库里的分布, 以实现物料搬运费用最小化,库容利用率最大 化,同时满足货物位置的限制条件。 方法:按字母顺序、按周转率、按订货频 率和按拣货密度因子布局。

? 存货安排:是指托盘相对于巷道的摆放角 度。

? 库存定位-查找法:用来查找货物储存位 置的方法。

方法:固定定位法和随机定位法。 2013-7-14 19 7.3 仓库管理决策 常见仓储系统如何选择? 公司必须支付仓储系统的费用,该费用 或者是由外部提供仓储服务的企业按费 率收取,或者是自营仓库的特定搬运系 统产生的内部成本。

? 公共仓库(考虑存储费、搬运费和附件 费用) ? 使用人工搬运的租赁仓库 ? 使用托盘-叉车的自营仓库 ? 自动化搬运的自营仓库 ? 2013-7-14 20 如何回答? 四种常见仓储系统的一般总成本曲线 公司仓储成 本(元) 固定成本 公共仓库 2013-7-14 年吞吐量 租赁仓库 手工搬运 自营仓库 托盘-叉车 自营仓库 自动搬运 21 ?举例:自动化立体仓库的规划设计 (一)仓库系统简介 自动化立体仓库是通过仓库管理计算机对存储物资 进行编码、入库、出库、分拣管理,并自动完成物 资的存取及输送。

自动化立体仓库系统 立体货架 自动存取设备 输送设备 分拣系统 计算机管理与控制 2013-7-14 22 立体仓库平面布置图 2013-7-14 23 ? 自动化仓储实例1 山东凤凰医药厂 自动立体化仓库 , 实现五个巷道公 用一台堆垛机。 2013-7-14 24 自 动 化 仓 储 实 例 2 2013-7-14 25 自动化仓储实例 2 ? 该库体现了物流系统的完美组合,整个 货架系统采用全组合式结构,高25米,将 货架和库房钢结构合二为一,完成整个系 统的整和。

? 和常规仓库相比较,具有安装周期短,节 省投资的特点。 ? 2013-7-14 26 (二)系统结构 整个仓库分为入库区、货物存放区、输送系统、自 动分拣系统,而货物存放区又分为固定货架区和旋 转货架区。 立 体 仓 库 平 面 布 置 图 2013-7-14 27 (三)物资管理 订货的货物 巷道入口 入库台 输送系统 巷道堆垛机 指定货位 旋转货架 入货台 货架旋转 图1 入库物资作业流程图 巷道堆垛机 固定货架 巷道口 输送系统 自动分拣系统 分拣装箱 自动分拣 旋转货架 出货台 货架旋转到位 图2 出库物资作业流程图 2013-7-14 28 本单元的主要内容——仓储 系统规划 仓储的预备知识 ? 仓储位置的合理布置 ? 库容量设计 ? 库房设计、通道设计 ? 仓储优化布置技术 ? 2013-7-14 29 第一节 仓储的预备知识 一、仓储系统的主要环节

仓储系统围绕物资储存而开展一系列业务活动,这些活动可分为三个阶 段实现

1、物资的验收入库——包括物资接运、验收、办理入库手续等。

2、物资的储存保管——即根据各物资的性能特点,结合具体自然条件, 来确保库存物资的完好程度。影响物资储存的因素主要有:物资本身 的性质、储存时间的长短和储存环境(防腐、防锈、防虫)。物资储 存的核心工作是合理存放的问题,以确保物资不损坏和易于提取。

3、物资的出库发运——一般有两种情况,一种是用料单位凭调拨单自 提,一种是仓库发运。物资出库一般要遵循“先入先出”的原则。 2013-7-14 30 接运 车站码头提货 或专线接车 短途运输和库 内搬运 入 库 内部交接 验收准备 核对资料 检验实物 验收 建立帐卡档案 码垛垫或密封 保 管 维护保养 保管保养 检查 清仓盘存 出库 核对出库凭证 备料 出 库 发 运 复核 点交清理 领料 送料 2013-7-14 代运 代办托运 包装 31 二、仓库类型: 1、按保管形态分:普通仓库;恒温仓库; 冷藏仓库;露天仓库。

2、按产品流程分:原料仓库;在制品仓库; 成品仓库。

3、按堆放形式分:无货架仓库;货架仓库 (普通货架、移动货 架、流动货架)。

4、按机械化程度分:人工仓库、机械化仓 库、自动化仓库、集 成自动化仓库、智能自动化仓库 5、配送中心:连接生产和消费的流通部门。 2013-7-14 32 三、仓储理论研究与 应用发展: 经济订购批量模型( Q ? 2DS/H ) 多阶段离散批量模型(考虑了品种、工序、生产进度安排) MRPⅡ ERP 精益生产模式(LP) JIT 2013-7-14 33 第二节 仓库位置的确定 一、仓库位置合理设置原则

①保证生产经营需要(规模); ②自身经济效益(设备利用、库房设计); ③安全(物资安全、物资对企业安全)。 常见问题

1、缺乏充分的调查,凭主观意愿作决定; 2、忽视自然条件、运输条件; 3、缺乏长远考虑,场址限制了发展。 2013-7-14 34 1、地区选择 ?自然条件(温度、湿度) 二、考虑因素: ?经济条件(基础设施、已形成的物流格局) ?社会因素(政策、文化) 2、地点选择 ?运输条件(仓库与生产单位运输距离及公路情况) ?环境条件(防辐、防尘、防风、防湿) ?公共设施条件(供电、供水) ?地理条件(场形平缓、留有发展余地) ?地质水文条件(地基承载力、古墓、地下水、滑坡) 2013-7-14 35 三、场址选择的分 析方法: 1、地区选择:主要有优缺点比较法(列出主要影响因素,对比技术条 件、建设费用和经营条件)和加权因素法。 加权因素法的基本步骤

(1)选择有关评价因素,并列成因素清单 (2)根据选择的因素的重要程度,给予适当权数(一般取为0—10) (3)对拟定方案中的因素打分(一般取A=4,E=3,I=2,O=1,U=0) (4)用每个因素的权数分别乘以该因素的评分,得因素分数 (5)各拟定方案的因素分数比较,得最优方案。

练习:用加权法判断本厂的位置选择是否合理 若建配送中心,应在哪儿? 2013-7-14 36 2、地点选择:常用线性规划法(解决复合设施的选址问题)和重 心法(根据重心原理确定场址的具体位置)。 重心法的基本条件和计算式

如果生产费用中运输费用是一个很重要的因素,而且多种原材 料由多个地点供应,则用重心法是是一种简单易行的方法。

其基本算式为: x ? ? xW i ?1 i n n i 其中:X i,Yi为 每个供应点的 坐标; W i为每个点的 y ? 供应量(每年) ?W i ?1 n i W1 W3 W2 W4 P1(x1,1/1)●P3(x3,1/3) ? yW i ?1 i i ?W i ?1 n i 上式也可采用实验模型的方式更简单的完成 2013-7-14 37 第三节 库容量确定 一、库容量的确定 库容量是仓库的主要参数之一,是规划仓库的首先要确定的问题。

库容量的大小

首先取决于仓库对生产经营缓冲平衡的需要; 其次,仓库建设投资费用和建成后的经营费用是库容量经济性的 评价指标; 第三,出入库频率(仓库另一主要参数)与库容量密切相关,当 出库与入库频率一致时,库容量可为极小值; 此外,库容量还与库内货物存放形式、装卸搬运机械类型及通道 有关。 2013-7-14 38 二、库容量的计算(以无货架仓库为例) 示例如图:通道两侧各有两排货物(即货堆深度为两 个货位), 每排货物有若干列,每列堆码四层。 1M 1M 3M 1M 1M 39 2013-7-14 1、蜂窝型空缺系数的计算(概率论)

无货架堆放时,必须将同一种物品存放在一堆,如果在 一列货堆上取走一层或几层,所产生的空缺不能用别的货物 填补,从而影响了库容量的充分利用,这就是蜂窝空缺。 E(H ) ? 1 n ? i ?0 n ?1 i n 空缺系数期望值

n表示一列货位堆码货物的件数。 例中: i 7 E ( H ) ? 1 ? 8 ? 0.4375? 16 8 i ?0 7 2013-7-14 40 2、通道损失计算(设叉车通道3米)

总面积=1+1+3+1+1=7 可利用面积=1+1+1+1=4 则:损失=3/7 3、空缺损失: G ? E ( H ) * 可利用面积 例中

G ? E(H) 7 ? (7 / 16) * (4 / 7) *4 A ? 通道损失 ? 空缺损失 4、总损失: 2013-7-14 ? 7 16 * 4 7 ? 3 7 ? 0.68 41 5、库存容量计算(设实际需求库容 量为1000个货位) 实际库容量(库存量) 库容量 ? 1?总损失 1000 ? 1?0。

? 3115 (货位) 68 6、仓容利用率(库存评价): R? 2013-7-14 存储货物实际数量或容 积 库存数量或容积 1000 3115 *100% 42 ? ? 32.1% 示例结论

说明仓库利用率很低。更复杂的设计计算,需 要重新设计库存物资种类和堆码,装卸搬运设 备和出入库频率。但基本原理都是比较损失的 大小。

一般地,货堆越深(例中深度为两个货位), 空缺损失越大,但总库存损失越小。

应该注意:不要一味追求存储效率(仓容利用 率),否则会造成货场混乱、作业混乱。 2013-7-14 43 第四节 库房设计 一、库房设计的主要内容和原则

库房设计主要是指仓库内部的合理布局,其具体要求有

(1)要根据仓库作业程度,有利于提高作业效率; (2)要尽可能减少储存物料及仓储人员的运动距离; (3)要有利于仓库作业时间的有效利用,尽量减少人员、设备窝 工,防止物资堵塞; (4)要充分利用仓库面积和建筑物空间,但需注意存储数量要易 于读取,便于检查; (5)有利于物资、人员、设施安全,要符合“三防”(防水、放 火、防爆)。

库房设计的具体内容包括:确定仓库形式和作业形式;确定货 位尺寸和库房总体尺寸;物资堆码设计;通道设计;设备配置;存取 模式和管理模式;建筑和公用工程设计。主要设计参数包括:静态的 库容量、物品物理特征、库房辅助工具(托盘)尺寸等,动态的出入 库时间、批次、作业时间等。 2013-7-14 44 3、库房系统形式框图: 入库货物 单件货物 箱子或集 装箱 托盘 仓库设备 料垛存放 块形存放 不到7m的 货架存放 不到12m的 货架存放 超过12m的 高架仓库 可移动式货 架存放 旋转式货架 存放 可通过式货 架存放 流动的存放 自动小件 仓库操作 小车 连续运输机 配置方式 按订货方式 按货物分类 物流控制 手动 离线 消息处理 手动 批量处理过 程 建筑物 自由仓库 平面仓库 (常规的) 平面仓库 (空气运输 仓) 高平面仓库 叉式提升机 串行的 并行的 在线 实时过程 前叉车 位移叉车 集中交付 高架叉车 分散交付 卷道堆垛机 金属结构的 高架仓库 水泥结构的 高架仓库 铁轨引向的 配置 多层仓库 自由操作配 置 2013-7-14 货架 45 二、仓库及作业形式的确定 1、需求分析——提出问题(如需建立适合什么情况下的库 房),确定目标;通过调研找出各种限制条件;研究实施 工作的可行性、组织措施等。

2、确定货物单元形式和规格——这一步不一定花很多时间, 却是企业库房设计中不易控制和容易忽略的一步。一些企 业由于缺乏对企业产品自身的长远了解,因此只注重了眼 前的货物形式。

3、确定库房和作业形式——在上述工作基础上可以确定库 房形式。一般多采用单元货格式仓库。对品种不多且批量 较大的仓库,也可以采用重力式货架(流动式)仓库。同 时,根据入出库的工艺要求(整单元或零散货入出库)来 决定是否需要拣选作业等作业活动。 2013-7-14 46 三、货位和堆码的确定 1、货位尺寸的确定——货位尺寸是库房设计中易项极其重要的内 容,它直接关系到仓库面积和空间利用率,也关系到能否顺利地存取 货物。货位尺寸取决于在货物单元四周需留出的净空尺寸。对自动化 仓库而言,这些净空尺寸的确定应考虑货架、起重设备轨道施工精度 和停车精度。 2、货位布局——一般应按入库、验收、储存、分拣、出库流程安 排;根据作业频率确定堆垛机数量(一般一个巷道配备一台堆垛机); 确定高层货架和作业区的衔接方式。

★常见错误:不注重流程中的货品流量(吞吐量大的应置于移动 距离最短的位置(主通道、低货位))。 3、堆码——按物资性质、品种、重量、外形尺寸设计堆码位置。堆 码形式有平面堆码、立体堆码和悬挂堆码,常用立体堆码。 2013-7-14 47 典 型 仓 库 设 计 图 接收区 散 货 区 订货提取区 包装组合区 装运组合区 散 货 区 2013-7-14 48 四、通道设计 通道有两类:a、仓库通道,包括:入库区通道、各库房间通道; b、库房通道:出入库通道、货位间通道。

通道设计的主要指标有通道的方向、宽度和数量,一般按国家标准 设计。

例如:汽车通道应不小于4米,叉车通道应不小于3.6米。

★常见错误:主通道交叉。

思考:在线库存中,下列两种出入库房通道的设计分别适合于哪种情况 出入库口 出入库口 直线型生产线 立体仓库 直线型生产线 出入库口 立体仓库 出入库口 2013-7-14 49 五、建筑和公用工程设计 库房的工艺设计要对仓库的土建和公用工程的设计提出要求,内 容包括:确定货架的工艺载荷;提出对货架的精度要求;提出对基 础的承载力要求;确定采暖、通风、照明、放火等要求,其建筑主 要项目如下。 构造分类 规模 基础 骨架构成 柱 墙壁 屋顶 天花板 地面 窗 出入口 房檐 通风装置 附属设备 明 细 项 目 层数、地面积、梁间距、檀长度、房檐高、天花板高、梁高度、容积、 容许库容量 柱下基础(桩) 、墙下基础 房架结构、框架结构、地面结构、强度 间隔、粗细、形状 外墙壁、隔断墙、防火墙、内装修、构造、材料 倾斜度、构造、材料 有无、材料 地面负荷、做法、高度 侧窗、天窗、地窗、位置、大小、数量 外墙门、内墙壁门、防火墙门、位置、构造、大小、数量 位置、大小、高度 位置、构造、高度 防潮设备、消防设备、防盗设备、照明通风设备、防鼠设备、排水设备 装卸设备、保管设备、其它设备 50 主 体 构 造 2013-7-14 六、存取和管理模式 1、存取模式:有两种基本模式。

单作业模式——堆垛机从通道口取一个货物单元送到选定的货位, 然后返回通道口。

复合作业模式——堆垛机从通道口取一个货物单元送到选定的货位 A,然后直接转移到另一个给定货位B,取出其中的货物单元,送到 通道口出库。

2、管理模式——大中型仓库普遍采用计算机管理,并在线调度运输 设备。

3、评价指标—— 面积利用率 ? 存储物资面积 库房有效面积 所存数量 存取率 ? 总数量 每年运出总量 转运频率 ? 平均库存量 消耗费用 投资费用比 ? 单元仓库数量/ 单位时间 仓库利用率 51 2013-7-14
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