4.系统布置设计(SLP-)

1主要内容：4.1设施布置设计的基本概念4.2设施布置的基本形式4.3系统布置设计（SLP）方法第四章设施布置设计引例东风汽车公司前身是70年代开始建设的第二汽车制造厂，位于湖北省十堰市。22个专业厂分布于十堰市各山坳内，布局十分分散，东西距离近30公里。没有考虑大物流量生产所必需遵循的“移动距离最小原则”，在生产系统规划与设计中没有进行正确的物流分析，工厂布置分散，22专业厂分散在山坳。由于零件工艺线路长，专业厂相互之间复杂的协作关系，加上厂房车间地域上的分散，东风公司的生产组织极其复杂，物流始终是压在企业肩上的一个重担。十堰基地也给东风汽车公司的后续发展带来障碍，公司不得不另址规划其载重车和轿车的生产厂址，不过，通过总结教训和学习，从襄樊到武汉，公司工厂布置与设计已经发生了质的飞跃。是指制造系统或服务系统运行所需的有形的固定资产。设施规划：设施：是为新建或改建的制造系统或服务系统，综合考虑各种因素，作出分析、规划和设计，使资源合理配置，系统建成后能够有效运营达到各种预期目标的活动。4.1概述一、设施规划与设计的内容设施规划与设计设施选址(场址选择)设施设计设施布置设计建筑设计公用工程设计信息通信系统设计物料搬运系统设计场(厂)址选择——对设施进行地区、地点的选择(企业物流宏观定位)。布置设计——对建筑物、设备、运输通道、场地等进行合理配置。(企业物流中观定位)搬运设计——对物料搬运路线、方法、器具及储存场地做合理安排。(企业物流微观定位)建筑设计——对建筑物结构进行设计，以满足功能、空间、经济、安全，美观等需要。公用工程设计——对电力、热力、照明、排水、通风等进行协调设计。信息通信设计——对信息通信传输、管理维护等系统进行全面设计。7二、设施布置设计的内容☻工厂总体布置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、绿化及美化设施的相互位置，同时要解决物料的流向和流程、厂内外运输的联系及运输方式。☻车间布置解决各生产工部、工段、服务辅助部门、储存设施等作业单位、设备、通道、管线的相互位置，同时要解决物料搬动的流程及方式。8“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。可大至一个建筑物或一个车间，亦可小至一个出入口或一台机器——如何划分，须看规划设计工作所处的阶段或层次。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。部门由工作中心(WorkCenter)组成，若是工厂这些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)。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。9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10☻总体目标在已确定的空间场所内，将物流全过程的人员、设备、物料所需的空间做最适当的分配和最有效的组合。三、设施布置设计的目标具体目标：最好的工艺流程———保证工艺流程畅通，生产时间短，生产连续。最少的物料搬运费用—运输路线简化，避免往返和交叉。最有效地利用空间——使建筑设备和单位制品的占有空间小。最好的柔性—————设施布置适应产品需求的变化、工艺和设备的更新。最舒适的作业环境——保证安全，满足生理、心理要求。最便捷的管理————使有密切关系或性质相近的作业单位布置在一个区域或靠近布置。力求投资最省生产设施布局形式可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类，再来细分布置形式。生产设施的三种基本的布置形式：固定式布置产品原则布置工艺原则布置成组原则1.工厂布局的形式（1）产品原则布置（流水线布置）当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。图1产品原则布置示意图图2汽车后桥加工生产线图3汽车装配生产线图4汽车焊接生产线产品原则布置的基础标准化及作业分工。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。18产品原则布置优缺点比较优点①由于布置符合工艺过程，物流畅通②由于上下工序衔接，存放量少物料搬运工作量少③可做到作业专业化，对工人技能要求不高，易于培训④生产计划简单，易于控制⑤可使用专用设备和机械化、自动化搬运方法缺点①设备发生故障时引起整个生产线中断②产品设计变化将引起布置的重大调整③生产线速度取决于最慢的机器④生产线有的机器负荷不满，造成相对投资较大⑤生产线重复作业，工人易产生厌倦⑥维修和保养费用高（2）工艺布置原则（机群式）把同类型的设备和人员集中布置在一个地方。图4工艺原则布置示意图图5钻削加工工段图5车削加工工段优点缺点①机器利用率高②设备和人员的柔性程度高，更改产品品种和数量方便③设备投资相对较少④操作人员作业多样化①物流量大②生产计划与控制较复杂③搬运距离长，有回流，生产周期长④库存量相对较大⑤员工技能要求高（3）固定式布置原则（项目布置）主要是工程项目和大型产品生产采用的一种布置形式。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。如工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。固定式布置工厂布局设计机械与运载工程学院固定式布置缺点：场地空间有限；不同的工作时期，物料和人员需求不一样，这给生产组织和管理带来较大困难；物料需求量是动态的。系统化布置工厂布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题．自工业革命以来研究出了许多手工设计、数字分析和图解技术，60年代以来，又发展了计算机辅助工厂布置，在众多的布置方法中，以R·缪瑟提出的系统布置设计SLP(SystemLayoutPlanning)最为著名，应用十分普遍；这种方法不仅适用于工厂和生产系统设计，还可以用于医院、学校，百货商店、办公楼等设施设计。SLP(SystemLayoutPlanning)U.S.A著名规划专家Richard.Muther提出的；以作业单位物流、非物流因素分析为主线；采用一套表达力极强的图例符号和简明表格；通过结构化、条理化的程序设计模式进行设施规划的方法。(一)系统布置设计的四阶段1、确定位置：确定所在布置的相应位置(总体位置).2、总体区划：在布置区域内确定一个总体布局(是最重要的阶段).3、详细布置：确定各个作业单位或各个设施的具体位置.4、施工安装：编制计划，进行施工安装.布置设计四阶段Ⅰ确定位置:工厂的总体位置Ⅱ总体区分：初步规划基本物流模式和总体布局Ⅲ详细布置：确定各作业单位的具体位置Ⅳ实施：编制施工计划，进行施工安装阶段时间原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位1.物流分析2．作业单位相互关系3.相互关系图解XZ4．所需面积5．可用面积6.面积相关图解7．修正因素8．实际条件限制方案X方案Z方案Y9．评价选出的最佳布置方案SLP的基本思想考虑：物流强度作业活动关系达到优化物流路线，节省物流时间和费用的目的.核心内容关系量化系统分析(三)、系统化布置设计的影响因素影响布置设计的因素众多，其基本要素可以归纳为5项：P(product)产品(或材料或服务)、Q（Quantity）数量、产量，R(Route)生产路线(工艺过程)、S(SupportingService)辅助服务部门、T(Time)时间(或时间安排)。五个要素分别回答以下问题：P——生产什么？Q——生产多少？R——怎么生产？S——用什么支持生产？T——何时生产？上述P,Q两个基本要素是一切其他特征或条件的基础。解决布置问题的钥匙什么S为辅助服务部门用什么来支持生产T时间—时间安排产品何时生产？P产品—材料生产什么？Q数量—产量每项产品要制造多少？R生产路线—工艺过程怎样进行生产？P－来自于生产纲领和产品设计。影响生产系统的结构和作业单位相互关系，设备选择，物料搬运方式等.Q－来自于生产计划。影响生产系统的规模，设备数量，物流量，建筑物大小等.R－来自于生产工艺，可以用设备表、工艺路线卡、工艺过程图等表示。影响作业单位相互关系，物流路线，物流结点等.S－指保证生产正常运行的辅助服务性活动、设施以及服务的人员。影响生产支持能力.T－什么时候、用多长时间生产出产品.用于平衡各工序的生产.（1）产品产量分析（P-Q分析）：P-Q分析要回答采用什么样的生产方式，从而采取什么样的基本布置形式。从图上可以看出：M区的产品数量大，品种少，适宜于采用大量生产方式，加工机床按产品原则布置。J区的产品数量少，品种多，属于单件小批量生产方式，必须按照工艺原则布置。在M区和J区之间，则适于采用上述两种相结合的成组原则布置。基本要素分析：P－Q分析产品种类数量ABC少大MNO多中QRS多少XYZ少极少流水线型成组型机群型产品固定型2)、物流分析FlowAnalysis当物料移动是工艺过程的主要部分时，物流分析就是工厂布置设计的核心工作，也是物料搬运分析的开始，它对应布置设计问题“钥匙”的第三个字母R（路线）。零部件物流是该部件在工厂内移动时所走过的路线，物流分析不仅要考虑每个零部件在工厂内的路线，还要遵循两个最小和两个避免的原则：两个最小原则：经过距离最小和物流成本最小。两个避免原则：避免迂回和避免十字交叉。物流分析有助于设计人员选择最有效的机器设备、设施、工作单元和部门的安排布局，同时还有助于改进生产过程。在物流分析时要验证工艺路线是否正确、合理，检查是否可以取消、合并、改变顺序、位置或人员和改进细节。ECRS因此正确合理的设施布置不仅能提高生产效率和工作效率，也是节约物流费用从而降低产品或服务成本的重大措施。除了物料和设施外，分析职员工作时在设施内走动时的路线也是很重要的。人员流动分析用来安排工厂内所必不可少的服务设施，以方便职员的工作。物流分析方法（R分析）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。是布置设计的核心物流分析的基础：生产路线—工艺路线卡、工艺过程图。物流分析包括确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度或数量。A：针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法：工艺过程图、多种产品工艺过程表、从至表B：物流强度等级划分：A：超高物流强度；E：特高物流强度；I：较大物流强度；O：一般物流强度；U：强度可忽略的搬运。工艺过程图工艺过程分析：毛坯重0.49，经热处理的毛坯重0.19，机加工中需返回热处理的为0.1由此可知，1——4之间的物流强度为0.31450.190.10.310.19废料0.49（0.29）原材料机加工热处理30.01标准件0105A-2A-10701060105010401030102010101A-3A-41-101020103SA-10404030402040104柱塞护圈415032523250铣成形切断检查阀体柱塞套柱塞座环成形钻切断检查成形钻攻内螺纹套外螺纹检查弹簧3253O形环3251包装管堵1050锁紧螺母3253O形环3255成形钻切到长度加工槽及螺纹钻8孔去毛刺吹净检查去毛刺切到长度磨到长度钻4孔、攻螺纹、铰孔、沉头孔钻铰沉头孔钻、攻去除内部毛刺检查内外表面空气调节阀的工艺过程图2．多种产品工艺过程表多种产品工艺过程表是将所有零件或产品的工序都汇总在一张图表上，通过分析、调整图表上的工序，使彼此之间有最大物流量的工序尽量靠近，直至获得最佳工艺安排顺序。当零件数量很多时，可以利用成组原理对零件分组，形成一张多种产品工艺过程表．对于同组的零件，可以再分类用工艺过程表或多种产品工艺过程表进行物流分析。多种产品工艺过程表分析主要通过作业单位的排序，求得物流顺流程度W的最大值。其中：W的计算式为Wjk为产品Pj的工序Rjk与Rjk+1之间的物流强度Djk为权值：工序相邻，且物料移动为直接正向时，取权值为2工序不相邻，且物料倒流时，取权值为-211njkDjkWjk工序轴凸轮法兰盘弹簧套