1、系统化厂房布置 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( ）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。一、阶段结构 系统布置设计采用四个阶段进行，称为“布置设计四阶段”。确定位置:工厂的总体位置总体区分：初步规划基本物流模式和总体布局详细布置：确定各作业单位的具体位置实施：编制施工计划，进行施工安装阶段时间二、程序模式选择分析寻优输入数据（P、Q、PQ、R、S、T）1
2、、物流2、作业单位的相互关系3、物流作业单 位相互关系图4、必要面积5、可用面积6、面积相互关系图9、拟定几种布置方案10、评价7、修正条件8、实际制约系统布置设计程序模式三、设施布置设计的要素分析 影响布置设计的因素众多，基本要素可以归纳为5项：P产品(或材料或服务)、Q数量、R生产路线(工艺过程)、S助服务部门、T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？ T何时生产？ S用什么支持生产？ 五要素对设施布置的影响1、P产品或材料或服务（） 指规划设计的对象所生产的产品、原材料、加工的零部件或提供服务的项目。包括原材料、进厂物料、工序间储备、产
3、品、辅助材料、废品、废料、切屑、包装材料等。产品这一要素影响着设施的组成及其相互关系、设备的类型、物料搬运的方式等。2、Q数量或产量() 指所生产、供应或使用的材料或产品的数量或服务的工作量。这一要素影响着设施规模、设备数量、运输量、建筑物面积等。 3、R生产路线或工艺过程() 指根据所生产的产品品种、数量等设计出的工艺流程、物流路线、工序顺序等，可以用设备表、工艺路线卡、工艺过程图等表示。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、S辅助服务部门 ( ) 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。包括道路、生活设施、消防设施、照明、采暖通风、办公室、生
4、产管理，质量控制及废物处理等；它是生产的支持系统，从某种意义上来说对生产系统的正常运行起着举足轻重的作用。5、T时间或时间安排() 指在什么时候、用多长的时间生产出产品，包括作业、工序、流动、周转等标准时间。这些因素决定着设备的数量、需要的面积和入员、工序的平衡安排等。影响设施布置设计的其他要素： 包括城市规划、外部协作条件、交通运输条件、地质水文条件、自然气候条件以及关于职业安全和卫生、环境保护等方面的规程、标准和技术规范等。四、物料分类及产品产量分析现象：物料种类繁多，可运性不相同。问题：如何统计量一物流系统中性质、特征各不相同的物料数量？ 如何区分各物料的重要等级程度？ 如何确定设施布置
5、的型式？1、物流量的计算 （1）定义： 在一定时间内（一年或一个月）通过两设施间的物料数量。可以 用重量、体积、托盘或货箱来表示。 （2）计算方法： 方法一：当量物流量用物料的某一特征（重量、几何形状、 装载和包装形式等）来估算物流量。 可用下式表示： 其中：f当量物流量 q每个标准搬运单元的当量吨数 n单位时间内两设施间流动的标准单元数 例：载重为两吨的标准载重箱，载一箱锻件为2当量吨，载一箱壳体也 为2当量吨。方法二：玛格（）用可运性衡量当量物流量。 标准的1玛格：一块干燥的木块，体积为5*5*5 立方厘米， 可以方便地用手拿住。 一包香烟=0.5 一个电话亭=50 一个低堆垛的托盘（12
6、00 *1200）=38 玛格的计算： （）/4 其中：A基本值，通过计算物料体积后查玛格曲线得出。 B密度修整系数 C形状修整系数 D损伤危险程度修整系数 E状态（物理、化学）修整系数 F价值因素（若不考虑，则0）2、物料的分类： 把相同或相似性质的物料归并成类，可大大简化物流分析。 可依次采用两种分类方法： 方法一：按物料的基本形态进行分类 固体成箱 液体成桶 气体成瓶 方法二：按影响物料可运性的物理特征进行分类， 包括：外形尺寸、重量、形状、损坏可能性、状态（热、湿、 粘、脏）、数量、时限性（季节性、突 发性） 关键：抓住有决定性的影响特征 物料分类程序列表标明所有物料名称记录其物理特征
7、、其他特征编制物料特征表每类物料写出分类说明确定各类的主导特征把相似主导特征的归为一类3、产品产量（PQ）分析 产品产量分析是为了确定设施基本布置形式而采用的综合分析方法，同时也是物料重要等级分类的方法。下图是一种典型的“82原则”下的分析结果。 QAGBCDEFPPQ分析图由该图可知：AD四种产品占总产量的80%，可考虑用产品原则布置，其余品种可考虑按工艺原则布置练习：下列三图应分别采用何种布置型式QQPPPQ五、物流分析 物流分析是设施布置设计的另一个基本分析，即工艺流程和物流路线的分析。分析的基本手段有工艺过程图(作业程序图)、多种产品工艺过程图、从至表和物料流程图等。 1、工艺过程图(
8、 ) 工艺过程图就是把工艺路线卡和装配程序图汇总到起而形成的一种流程图。绘制过程先在图的右上部从第个装配作业的主要组件开始，在垂直线上按工艺路线卡的作业顺序用圆圈表示加工和装配，用正方形表示检验其它零部件，如果自制，分别用垂直线画出其作业顺序，如果外购，则分别用水平线进入装配作业。物料形态表示符号 符号 行动类别 主要结果 操作 生产或完成 运输 移动 检验 鉴定 停滞 干扰 储存 保存 工艺过程图可以用来详细描述产品生产过程中各工序之间的关系，也可以描述全厂各部门之间的工艺流程。 其重要作用是在分析工艺过程的基础上，通过产品加工、组装、检验等各加工阶段及加工路线的分析，可以计算出每个工艺过程
9、的各工序（作业单位）间的物流强度。从而为作业单位位置的确定找到基础数据。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，14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2多种产品工艺过程图 企业生产的产品品种多，特别是只进行成形加工处理生产，而不考虑装配时，可以采用多种产品工艺过程图来分析确定其物料流。从该过程图中可以看到平面布置的雏形。多种产品工艺过程图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
10、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图对于同组的零件，可以再分类用工艺过程图或多种产品工艺过程图进行物流分析。 多种产品工艺过程图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 为产品的工序与1之间的物流强度 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-211njkDjkWjk工 序 轴 凸 轮 法 兰 盘 弹 簧 套 号 名 称 流 程 Djk 流 程 Djk 流 程 Djk 流 程 Djk 1 2 3 4 5 6 7 8 9 锯 床 钻 床 车 床 卧 铣 立 铣 热
11、处理 外圆磨 内圆磨 检 验 2 2 1 2 1 1 1 2 1 1 -1 1 2 -2 1 1 -2 1 2 2 2 11njkDjkWjk 8 * 1 8 0 = 1 4 4 0 5 * 1 5 0 = 7 5 0 2 * 1 2 0 = 2 4 0 7 * 6 = 4 2 W 2 4 7 2 4 6 7 6 2 4 3 2 3 1 2 4 3 1 5 1 5 3 1 5 7 6 5 2 4 示例2：最佳顺序多种产品工艺过程表3、从至表( ) 从至表通常用以表示建筑物之间、部门之间或机器之间的物流量、物料搬运总量等。表上横行和竖行的标题内，按同样顺序列出全部作业单位(建筑物、机器；部门)。
12、将每个产品或零件在两个作业单位之间的移动，分别用字母表示产品或零件，数字代表搬运总量，填入两个作业单位横行和竖行相交的方格内，注意，从图表的左上角至右下角，划一条对角线，零件前进记在右上方，退回记在左下方。 如下图：作作业业单单位位距距离离从从至至表表 原料 锯床 车床 钻床 铣床 检验 包装 成品 原料 8 20 36 44 30 18 10 锯床 8 12 28 36 22 10 18 车床 20 12 16 24 10 22 30 钻床 36 28 16 8 18 30 44 铣床 44 36 24 8 26 38 36 检验 30 22 10 18 26 12 20 包装 18 10
13、22 30 38 12 8 成品 10 18 30 38 46 20 8 从 至 产产品品及及搬搬运运总总量量从从至至表表 原料 锯床 车床 钻床 铣床 检验 包装 成品 原料 AC13 C3 锯床 C5 A8 车床 C5 AB11 钻床 B3 C5 A8 铣床 A8 ABC16 检验 A8 ABC16 包装 ABC16 成品 至 从 产产品品及及物物流流量量从从至至表表 原料 锯床 车床 钻床 铣床 检验 包装 成品 合计 原料 AC104 C108 212 锯床 C60 A288 343 车床 C80 AB264 344 钻床 B48 C40 A144 232 铣床 A64 ABC416
14、480 检验 A80 ABC192 272 包装 ABC128 128 成品 0 合计 0 104 188 252 592 560 192 128 2016 至 从 原始条件： 一叉车厂，占地面积为16000平方米，厂区南北长200米，东西宽80米，该厂有员工300人，计划改建成年产60000套液压转向器的生产厂。已知： 作业单位的基本区划和零部件加工工艺 过程，并通过工艺过程图统计出了各作 业单位的物流强度，结果添入从至表。案例：某液压转向器厂的设施布置公路北比例：1：2000序号 作业单位名称 用途 建筑面积 备注 1 原材料库 储存钢材、铸锭 20*30 露天 2 铸造车间 铸造 12*
15、24 3 热处理车间 热处理 12*12 4 机加工车间 车、铣、钻 12*36 5 精密车间 精镗、磨销 12*36 6 标准件、半成品库 储存外构件、半成品 12*24 7 组装车间 组装转向器 12*36 8 性能试验室 转向器性能检验 12*12 9 成品库 成品储存 12*12 10 办公、服务楼 办公、食堂等 80*60 11 设备维修车间 机床维修 12*24 示例一：液压转向器厂的作业单位建筑物汇总表共1 页 生 产 部 门 ： 液 压 转 向 器 主要产品：1 、连接块组件A 2 、前盖B 3 、挡环C 4 、滑环D 5 、联动器E 6 、阀体F 7 、阀心G 8 、阀套H
16、9 、隔盘I 1 0 、 限 位 柱J 1 1 、 锭 子K 1 2 、 转 子L 1 3 、 后 盖M 1 4 、 外 购 件N 第1 页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 从 至 原 材料 库 铸 造车 间 热 处理 车间 机 加工 车间 精 密车 间 半 成品 库 组 装车 间 性 能实 验室 成 品库 合 计 1 原 材 料 库 1 2 2 9 .8 2 1 9 7 .4 2 3 8 .5 7 8 1 6 6 5 .7 9 8 2 铸 造 车 间 7 3 7 .8 8 7 3 7 .8 8 3 热 处 理 车 间 1 9 7 .3 9 4 1 4 6 .0 5 8 3 4 3 .4
17、5 2 4 机 加 工 车 间 1 4 6 .5 8 5 4 0 .1 6 8 1 0 9 .8 6 4 9 .9 6 8 5 精 密 车 间 6 3 4 .8 6 3 4 .8 6 半 成 品 库 7 6 7 .0 8 7 6 7 .0 8 7 组 装 车 间 7 6 7 .0 8 1 5 3 .4 1 6 9 2 0 .4 9 6 8 性 能 实 验 室 6 1 1 .5 2 7 6 4 .9 3 6 9 成 品 库 合 计 1 2 2 9 .8 2 9 4 3 .4 5 2 1 1 7 3 .8 5 6 8 6 .2 2 6 7 4 4 .6 9 2 0 .4 96 7 6 7 .0 8
18、 7 6 4 .9 3 6 6 4 8 4 .4 1 编 制 （ 日 期 ） 审 核 （ 日 期 ） 示例二：液压转向器加工工艺从至表六、作业单位相互关系分析 设施布置设计要根据部门之间在工艺流程如业务往来中的密切程度，决定相互位置。各部门（作业单位）之间存在着物流关系、非物流关系两种关系。物流关系可以用物流强度来表示两个作业单位之间的关系密切程度，非物流关系无法定量表示，只能通过定性分析加以区分。1、作业单位物流相关表的绘制 （1）划分物流强度等级由于直接分析大量物流数据比较困难，而且也没必要，因此，中将物流强度转化为5个等级，分别用符号A、E、I、O、U表示。 当产品品种少时用工艺过程图进
19、行物流分析；产品品种多时，用从至表或多工艺过程表对实际设施间的物流量进行统计。物物流流强强度度等等级级划划分分表表 物流强度等级 符号 物流路线比例（%） 承担物流量比例 （%） 超高物流强度 A（4） 10 40 特高物流强度 E（3） 20 30 较大物流强度 I（2） 30 20 一般物流强度 O（1） 40 10 可忽略搬运 U（0） 示例：液压转向器物流强度分析表（由从至表得出）物物流流强强度度分分析析表表 序 号 作业单位对 （路线） 物 流 强 度（单位：t） 150 300 450 600 750 900 1050 1200 物流强度等级 1 1-2 A 2 7-8 A 3 6
20、-7 E 4 2-4 E 5 5-6 E 6 8-9 E 7 4-5 I 8 3-4 I 9 1-4 I 10 1-3 I 11 7-9 O 13 3-5 O 15 4-6 O （2）构造作业物流相关表（示例） 设备维修车间 作业单位名称 原材料库 铸造车间 热处理车间 机加工车间 精密车间 半成品库 组装车间 性能实验室 成品库 办公、服务楼 U U U U O E E O E O I I E I I A A U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U 2、作业单位非物流相互关系表的构
21、造： 基本思路根据经验确定作业单位非物流相互关系 密切程度后，利用与物流相关表相同的表格形式，建 立非物流相互关系表。通常可以从以下几个方面加以考虑：(1)工作流程 (2)作业性质 (3)使用设备情况 (4)使用场地情况 (5)监督和管理 (6)安全、卫生 (7)联系频繁程度 （8）躁声、振动(9)公用设施相同 (10)文件信息往来情况编 号 理 由 1 工 作 流 程 的 连 续 性 2 生 产 服 务 3 物 料 搬 运 4 管 理 方 便 5 安 全 与 污 染 6 振 动 、 噪 音 、 烟 尘 7 人 员 联 系 符 号 含 义 说 明 比 例 （ % ） A 绝 对 重 要 25
22、E 特 别 重 要 310 I 重 要 515 O 一 般 重 要 1025 U 不 重 要 4580 X 负 的 密 切 程 度 不 希 望 接 近 酌 情 而 定 （1）确定作业单位相互关系等级（2）列出作业单位相互关系密切理由（示例） I/1 E/4 O/4 U U U 设备维修车间 作业单位名称 原材料库 铸造车间 热处理车间 机加工车间 精密车间 半成品库 组装车间 性能实验室 成品库 办公、服务楼 U U I/3 U U E/1 E/3 I/3 U I/1 E/1 I/3 I/3 A/12 A/3 U U U U E/4 U U O/4 X/6 U U U U U X/6 U I/
23、3 U X/6 U U U U I/2 U U U X/6 X/6 I/1 I/2 I/2 I/2 I/2 （3）建立非物流作业单位相互关系表（示例）3、建立作业单位综合相互关系表： 工厂中，作业单位之间物流相互关系与非物流相互关系往往并不一致，为了确定各作业单位之间综合相互关系密切程度，须将两个表进行合并。求出合成的相互关系综合作业相互关系，然后从各作业单位之间的综合相互关系出发，实现各作业单位的合理布置。 （1）确定物流（m）与非物流（n）相互关系的相对重要性（加权取值）一般地不应超过1：3或3：1，当比值大于3：1时，说明物流关系占主导地位，工厂布置时只需考虑物流相互关系的影响。 （2）
24、综合相互关系计算根据作业单位对之间物流与非物流关系等级的高低进行量化，并加权求和，求出综合相互关系。 （3）综合相互关系的等级划分综合计算得出的是量值，须经过等级划分，才能建立与物流相互关系表相似的综合相互关系表。示例：液压转向器作业单位综合相互关系计算表关系等级 物流关系 加权值：1 非物流关系 加权值：1 综合关系 作 业 单 位对 分数 等级 分数 等级 分数 等级 1-2 A 4 A 4 8 A 1-3 I 2 I 2 4 I 1-4 I 2 I 2 4 I 1-5 U 0 U 0 0 U 1-6 U 0 U 0 0 U 示例中须计算55对作业单位，计算分数在18之间，由此得综合相互等
25、级划分表如下：总分 关系等级 作业单位对数 比例（%） 8 A（绝对重要） 2 3.64 57 E（特别重要） 4 7.27 34 I（重要） 7 12.73 12 O（一般） 11 20.0 0 U（不重要） 26 47.3 -1 X（不希望） 5 9.1 建立作业单位综合相互关系表（示例） 设备维修车间 作业单位名称 原材料库 铸造车间 热处理车间 机加工车间 精密车间 半成品库 组装车间 性能实验室 成品库 办公、服务楼 U U O U O E E I E O I I E I I A A O U U U U U U I O U I O U O X U U U U U X U U O O
26、O X U X U U X U U O U U U 七、作业单位位置相互关系分析 在中，设施布置并不直接去考虑各作业单位的占地面积和几何形状，而是从作业单位间相互关系密切程度出发，安排各作业单位之间的相对位置，关系密切等级高的作业单位之间距离近，等级低的距离远。 问题： 作业单位间必然会出现密切等级相同的作业单位对，这会 给位置分析造成困难。怎么办？引入综合接近程度的概念某一作业单位综合接近程度等于该作业单位与其他所有作业单位间量化后的关系密切等级之和。综合接近程度值的高低反映了该作业单位在布置图中是应该处于中心位置还是处于边缘位置。 作业单 位代号 1 （原材料库） 2 （铸造车间） 3 （
27、热处理） 4 （机加工） 5（精密车间） 6 （标准件库） 7 （组装车间） 8 （试验室） 9 （成品库） 10（办公楼） 11（维修车间） 1 A/4 I/2 I/2 U/0 U U U U U U 2 A/4 U E/3 X/ （-1） U U X U X O 3 I/2 U I O/1 U U X U X O 4 I/2 E/3 I/2 E/3 I/2 U U U O O 5 U/0 X O/1 E E U U U O O 6 U/0 U U I E A U U U U 7 U/0 U U U U A A O I O 8 U/0 X X U U U A E I U 9 U/0 U U
28、U U U O E O U 10 U/0 X X O O U I I O O 11 U/0 O O O O U O U U O 综合接近程度 8 5 4 14 8 9 12 7 5 6 6 排序 5 9 4 1 4 3 2 6 10 7 8 1、如何计算综合接近程度： 将作业单位综合相互关系表变换成类似于从至表一样的 三角矩阵，然后量化关系等级。示例：液压转向器综合接近程度排序表2、如何绘制作业单位位置相关图： 第一步处理关系密级为A的作业单位对。 按各作业单位综合接近程度的高低排序，找出综合接 近程度最高的布置在中心位置；依次处理作业单位对。 第二步处理关系密级为E的作业对。 最后重点调整X
29、级作业单位对的相互位置示例（1）找出综合接近程度最高的作业单位，是4（机加工车间），将其布置 在中心位置； （2）找出A级作业对：12，78，其综合接近分值排序为7、1、8、 2，因7和4关系为U，故考虑1和4关系为I，由此画出A级关系位置图。 412786 3 10 1 11 2 4 5 6 7 8 9 3 示例：液压转向器作业单位位置相关图七、面积的确定 在实际的设施布置设计过程中，常因受到现有厂房或可利用土地面积与形状的限制等，不得不把需要的面积与可利用的面积结合起来考虑，因而面积的设定方法有下列几种：1、计算法：按照设备和作业所需的面积，加上辅助设施、材料存储、维 修、通道以及人员等所
30、需面积得到该单位的总面积。2、标准面积法：采用某种工业标准求得所需的面积。3、概略布置法 应用模板或设备模型进行布置并确定面积。4、比率趋向预测法：将过去各个时期每台设备、每个工时或每个单位的面 积作为基础，按未来产量和人员的发展预测要求，按比例扩大来设定面积。 一般来说，需要的面积常常受到实际条件的限制，必须进行适当的调整， 使之与可用面积相适应。调整的方式，可以是压缩某些不很重要的面积、 也可以进行新的组合。此外，做面积相关图时需考虑流动模式的选择。 八、布置修正 所谓修正条件，是指诸如运输方式、贮存设备、场地环境、人的要求、厂房特性、辅助设施和管理控制等具体因素。它们的重要程度各不相同，
31、但都以独特的方式影响布置设计方案。在进行布置设计时，需要加以考虑。用适当的方法根据现有厂房的实际条件使部门面积结合，同时结合修正条件对各部门的位置、形状等进行调整，可以形成几个理想的、理论的块状布置( )方案。 例：精密车间应远离锻造车间 铸造车间应处在背风之处九、布置方案的评价与选择布置方案的评价常常从经济因素和非经济因索两个方面进行，经济评价可以采用费用对比法等，非经济因素评价可以采用优缺点比较法和加权因素法等。1、非经济因素评价 每个布置方案都有一些不能用费用精确地衡量的非经济因素，常见的有：(1)是否易于将来发展 (2)工艺过程的适应性(3)灵活性 (4)物流的效率(5)物流搬运的效率
32、 (6)储存的效率(7)空间利用率 (8)辅助服务部门的综合效率(9)工作条件 (10)安全性(11)是否易于管理 (12)产品质量 (13)维修 (14)设备利用率 (15)是否满足需求能力 (16)是否适应公司的组织机构 (17)人流 (18)外观(19)自然条件的利用 (20)环境保护布置方案的评分示例： 评价因素 重要度 现状 方案A 方案B 1 增产可能性 5 2 10 2 10 4 20 2 生产率 10 1.5 15 2 20 2.5 25 3 操作者的效率 3 2 6 5 15 3 9 4 地面面积的节约 5 2 10 3 15 2 10 5 进度管理的难易 10 1 10 3
33、 30 2 20 合计 100 177.5 224 275 2、经济因素评价： 对于各种布置方案，可以通过工程经济分析，评价其节省费用、投资额及投资回报期等，作为比较选择的基准。至于比较哪些指标最好，没有统一的标准，需要具体情况具体分析。 布置方案的投资回收期计算示例如下： 方案A 方案B 机器搬移费用（含停产损失） 50000 20000 添购新设备费用 58000 23000 一年的节省费用 60000 30000 投资回收期（年） （50+58）/60=1.8 （20+23）/30=1.43 1 3 2 4 5 6 8 7 9 10 11 北 公 路 公 路 绿地 停车场 废料场 厕厕所所 车库 绿地 喷水池 花坛 绿地 液压转向器厂总平面图 比例 1：1000 十、小结 设施布置就是对生产车间、管理部门、仓储部门、生产与生活服务部门的建筑物、道路和场地等，按照相互关系密切程度做出合理的布局。 采用法进行工厂布置，就是对各作业单位之间的相互关系做出分析，包括物流的和非物流的相互关系，经过综合，得出各作业单位综合相互关系表。 然后，根据综合相互关系表指示的各作业单位的相互位置，绘制作业单位位置相关图。 将作业单位实际面积与位置图相结合，得出作业单位面积相关图 通过修正，得出可行的布置方案 最后通过评价选优，确定方案。
