生产运作管理第四章——选址与布置

生产运作管理Production&OperationsManagement第四章生产/服务设施选址与布置2第4章生产/服务设施选址与布置一、选址决策二、设备/设施布置决策三、选址的一般步骤四、选址与布置决策的定量分析五、装配线平衡六、非制造业的设施布置3一、选址决策1选址决策的基本概念2选址决策与物流系统3影响选址的因素4选址的一般步骤41选址决策的基本概念†设施选址概念„就是确定在何处建厂或建立服务设施†选址的重要性„设施建设的投资和速度„在很大程度上决定了所提供的产品和服务的成本„影响企业的生产管理活动和经济效益52选址决策与物流系统†选址决策与物流系统的关系„企业做出的选址决策应使企业的利润最大化，至少使物流链处于控制之中„从物流系统的观点出发，就是要综合考虑所有的因素，使得物流链上的每一个结点都能达到最优。产品装配零件制造商分销中心零售商用户图4-2产品制造-销售物流网络63影响选址的因素†经济因素†政治因素†社会因素†自然因素73影响选址的因素经济因素†运输条件与费用„考虑运输条件时，注意产品的性质‹生产粗大笨重的产品的工厂，靠近铁路车站和河海港口；‹制造出口的产品的工厂，厂址要接近码头等„企业的输入与输出运输量要考虑接近原材料供应地，还是接近消费市场‹接近原材料供应地，如：材料笨重而价格低廉、原料易变质、运输不便或者原料笨重，产品由原料中的一小部分提炼而成‹接近消费市场地，如：产品运输不便、产品变化和变质、大多数服务业等83影响选址的因素†劳动力可获性„劳动密集性企业，设厂在劳动力资源丰富、工资低廉的地区†能源可获性与费用„耗能大的企业，如钢铁、炼铝、火力发电厂，其厂址应该靠近燃料、动力供应地†厂址条件和费用„建厂地方的地势、利用情况和地质条件„地价93影响选址的因素其它因素†政治因素„政治局面是否稳定，法制是否健全，税负是否公平等†社会因素„居民的生活习惯，文化教育水平，宗教信仰和生活水平等†自然因素„气候条件和水资源状况104选址的一般步骤†选择某一地区城市设厂„工厂规模不大，需大量受过良好教育和培训的员工„服务业，因大部分服务业需要与顾客直接接触„厂地占用空间少，最好能设置于多层建筑内„对环境污染小114选址的一般步骤†选择某一地区农村设厂„工厂规模大，需占用大量土地„生产对环境污染较大，如噪音、有害气体或液体„需大量非技术性粗工„有高度制造机密，需与周围隔离124选址的一般步骤†选择某一地区城郊设厂„兼有农村与城市设厂的优点„由于现代交通和通讯发达，将有越来越多的工厂设在城郊134选址的一般步骤†同一地区选址若干地点„确定厂址应考虑厂区平面布置方案，并留有适当扩充余地„整理厂地环境的费用„职工生活方便†比较不同地点，作出决定14二、设备/设施布置决策1影响企业生产单位构成的因素2生产单位的专业化原则和形式3影响生产和服务设施布置决策的因素4几种典型布置形式15二、设备/设施布置决策1影响企业生产单位构成的因素†产品的结构与工艺特点†企业的专业化与协作化水平†企业的生产规模16二、设备/设施布置决策2生产单位的专业化原则和形式†工艺专业化原则„按照工艺专业化特征建立的生产单位，形成工艺专业化车间„优点：对产品品种变化适应能力强、生产系统可靠性高、工艺管理方便„缺点：加工路线长、运输量大、运输成本高、生产周期长、组织管理工作复杂、生产效率低等172生产单位的专业化原则和形式†对象专业化原则„按照产品（或零部件）建立的生产单位。„优点：提高工作地的专业化程度，可以采用高效率的专用设备，提高工作效率，提高生产过程的连续性，缩短生产周期，减少运输费用，简化生产管理工作等„缺点：对产品品种变化的适应能力很差18二、设备/设施布置决策3影响生产和服务设施布置决策的因素†工厂房的布置满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输，缩短生产周期，节省生产费用；†生产联系和协作关系密切的单位应相互靠近布置；†充分利用现有运输条件如公路、铁路、港口及供水、供电等公共设施；†按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区；†在考虑防火和卫生条件下，总平面布置应力求占地面积小；†工厂布置应考虑有扩建的余地。19二、设备/设施布置决策4几种典型布置形式†物料流程形式„可分为水平和垂直的流程形式„水平：所有的设备、设施都在同一个车间里时„垂直：生产运作是在多个楼层周转时204几种典型布置形式†布置类型„固定式布置加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。产品工位器具零部件固定式布置示意图214几种典型布置形式†布置类型„按产品布置按对象专业化原则布置有关机器和设备，常见的如流水生产线或产品装配线加工设备加工设备按产品（对象）布置的示意图224几种典型布置形式„按工艺过程布置又称工艺专业化布置。即按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加工任务LLLDDDDGG接收和转运LDG车床组镗床组磨床组磨床钻床车床按工艺过程布置示意图234几种典型的布置形式按成组制造单元布置首先根据一定的标准将结构和工艺相似的零件组成一个零件组，确定出零件组的典型工艺流程，再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人，由这些设备和工人组成一个生产单元。LDDGGLPGLL原材料成品库单元1单元2单元3GDL车床钻床磨床成组生产单元布置示意图244几种典型的布置形式„按C形制造单元布置机器2机器1机器4机器5机器3机器6入口出口C形制造单元布置示意图254几种典型的布置形式„U形制造单元及生产线布置76543217654321入口出口入口出口工人的行走路线U形制造单元及生产线布置26第四章生产/服务设施选址与布置三、库房布置例子：假设有一个家电用品仓库，共有M个货区，分别储存7种家电。仓库有一个出入口，进出仓库的货物都要经过该口（如图所示）。假设该仓库每种物品每周的存取次数如表所示，应该如何布置不同物品的货区，使总搬运量最小?27三、库房布置存储物品搬运次数（每周）所需货区1.电烤箱28012.空调16023.微波炉36014.音响37535.电视80046.收音机15017.其他1002货区通道仓库平面示意图家电用品仓库的存储信息28三、库房布置72465537244551通道货区布置好的仓库平面示意图29四、选址与布置决策的定量分析1量本利分析法2评分法3作业相关图法4从－至表法5新设备的布置问题6线性规划方法7计算机辅助选址决策与设施布置30四、选址与布置决策的定量分析1量本利分析法†选址方案都有一定的固定成本和变动成本的†可用于多个选址方案的比较311量本利分析法0盈亏平衡点VoV1V2产（销）量FC2FC1TC1TC2收入利润32四、选址与布置决策的定量分析2评分法†全面比较不同选址方案，是一个多目标或多准则的决策问题†不同的目标对选址决策的重要程度不同，就要对不同的目标分配不同的权重†对于多目标决策问题，决策的方法有„淘汰法„设置最低指标值„加权和法332评分法†例1选址因素最高分数备选方案ABC燃料可获性水源供应充足程度劳动力供应情况生活条件运输灵活性及前景环境保护法规税收稳定性共计2008022012016030308402509020012016040409002208020010014030308003001002501502005050110034选址因素权重备选厂址ABC交通条件土地状况停车场地公众态度扩展能力0.250.100.200.250.2070807090901007060808080100609080例2：加权法2评分法353作业相关图†由穆德提出的作业相关图是根据企业各个部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置†将关系密切程度分为六个等级代号密切程度A绝对重要E特别重要I重要O一般U不重要X不予考虑363作业相关图†列出导致不同程度关系的原因。代号关系密切原因1使用共同的原始记录2共用人员3共用场地4人员接触频繁5文件交换频繁6工作流程连续7做类似的工作8共用设备9其它373作业相关图例：6－1一个快餐店欲布置其生产与服务设施。该快餐店共分成6个部门，计划布置在一个2×3的区域内。已知这6个部门间的作业关系密切程度，如表6－4所示，请根据表6－4作出合理布置。部门6部门5部门4部门3部门2部门1AAAAAAXOXEOUXIU这里的符号表示两者的关系绝对重要作业相关图示例383作业相关图解：第一步，列出关系密切程度分类表（只考虑A和X）AX1-21-41-33-62-63-43-54-65-6393作业相关图第二步，根据列表编制主联系簇。原则是，从关系“A”出现最多的部门开始，如本例的部门6出现3次，首先确定部门6，然后将与部门6的关系密切程度为A的一一联系在一起。2456联系簇403作业相关图第三步，考虑其他“A”关系部门，如能加在主联系簇上就尽量加上去，否则画出了分离的子联系簇。本例中，所有的部门都能加到主联系簇上去。主联系簇462135413作业相关图第四步，画出“X”关系联系图。3416X关系联系簇第五步，根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法安置所有部门12635442四、选址与布置决策的定量分析4从－至表法†思想„用从-至表列出不同部门、机器或设施之间的相对位置，以对角线元素为基准计算各工作点之间的相对距离，从而找出整个单位或生产单元物料总运量最小的布置方案†应用„比较适合于多品种、小批量生产434从－至表法†基本步骤„选择典型零件，制定典型零件的工艺路线，确定所用机床设备。„制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离。„确定出零件在设备之间的移动次数，和单位运量成本。„用实验法确定最满意的布置方案44四、选址与布置决策的定量分析5新设备的布置问题†例子在已有的设备设施中，再安置一台新装备。该问题的目标是使从新设备到老设备的加权直线移动距离的总和最小？455新设备的布置问题解题思想：为方便起见，假设物料或人员在两台设备或两个部门之间移动时，只能按交叉垂直的路线运动，即两个点之间不能走对角线。设原有设备在坐标内的点为(a1,b1),(a2,b2),...,(an,bn)，则目标是求出x和y，使得下式最小：∑=−+−=niiiibyaxwyxf1)(),(465新设备的布置问题†引进加权系数w是允许新、老设备间有不同的流量。该问题的一个简化特点是可以分别求出x和y的最优值，即)()(),(21ygxgyxf+=∑=−=niiiaxwxg11)(∑=−=niiibywyg12)(47四、选址与布置决策的定量分析6线性规划方法†设：n=机器数量cij=机器i布置在j时，单位时间的成本djr=从位置j到位置r物料移动一次的成本fik=单位时间内机器i到机器k的平均移动次数Si=机器i可能布置的位置的集合486线性规划方法aijkr是单位时间机器i布置在位置j和机器k布置在位置r物料运输费用。这个费用仅在xij等于xkr情况下出现。因此，总成本的表达式为：⎪⎩⎪⎨⎧==≠≠=rkandjificrkorjifidfaijjrikijkr⎩⎨⎧=01ijx如果机器i布置在位置j,其他∑∑∑∑====ninjnknrkrijijkrxxa111121496线性规划方法约束条件：优化的目标是使总的物料搬运成本最低。这是一个四重分配问题，一般来说，该问题用人工求解是极为困难的。因此多采用软件包来求解，如LINGO等。)(,...,1,0,...,1,...,0,...,1,1,...,1,111iSjninjniorxnjxnixijijniijnjij∉=========∑∑==x1150四、选址与布置决策的定量分析7计算机辅助选址决策与设施布置†常见的计算机辅助布置的软件CRAFT，由美国人开发出来的一种常用的计算机辅助生产和服务设施布置的工具，基本内容：„合理布置实现的目标是运输总成本最小；„允许对生产中的材料和部件使用不同的物料搬运方式和工具，其成本同搬运距离成比例；„已知各块状中心的面积及其初试布置方案，并在布置图上标明各个块状中心的坐标。„若某些块状中心要求特殊位置，则可以