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1、课程主讲人：第5章 生产和服务设施布置生产与运作管理Production & Operations Management华中科技大学管理学院The School of Management，HUST陈荣秋 马士华Rongqiu Chen and Shihua Ma第第5章章 生产和服务设施布置生产和服务设施布置 5.1 设备/设施布置决策 5.2 设施布置决策的定量分析 5.3 装配线平衡 5.4 非制造业的设施布置生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.1 设备设备/设施布置决策设施布置决策生产和服务设备/设施布置就是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内
2、部生产设备的布置。生产和服务设施布置要在确定了企业内部生产单位组成和生产单位内部采用的专业化形式之后才能进行。 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.1.1 影响企业生产单位构成的因素n产品的结构与工艺特点n企业的专业化与协作化水平n企业的生产规模生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.1.2 生产单位的专业化原则和形式 生产单位专业化形式，影响企业内部的生产分工和协作关系，决定着物料流向、物流路线和运输量，他是企业与车间平面布置中必须考虑的重要问题。n工艺专业化原则（process focused）n对象专业化原则（product focused） n纯粹按工艺专业化形式或对象专业化形式布置的较少
3、，常常是同时采用两种专业化形式进行车间或企业的布置生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.1.3 影响生产和服务设施布置决策的因素n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n生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置n充分利用现有运输条件n按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区n在考虑防火和卫生条件下，总平面布置应力求占地面积最小n工厂布置应考虑有扩建的余地生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.1.4 几种典型的布置形式n 物料流程形式 流程形式可以分为水平的和垂直的所有的设备、设施都在同一个车间里时，按水平方式考虑生产运作是在同一个楼层周转时，按垂直方
4、式考虑生产与运作管理陈荣秋、马士华编著n 布置类型 固定式布置（Fixed Position Layout） 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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著零部件工位器具图图4-6:固定位置布置示意图固定位置布置示意图 按产品布置（Product Layout） 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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著加工设备加工设备流水线图图4-7:按产品（对象）布置的示意图按产品（对象）布置的示意图 按工艺过程布置（Process Layout） 又称工艺专业化布置。即按照工艺专业化原则将同类机
5、器集中在一起，完成相同工艺加工任务。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著LLLDDDDGG接收和转运接收和转运LDG 车床组镗床组磨床组磨床钻床车床图图4-8:按工艺过程布置示意图按工艺过程布置示意图 按成组制造单元布置（Layouts Based on Group Technology）生产与运作管理陈荣秋、马士华编著LDDGGLPGLL原材料成品库单元1单元2单元3GDL车床钻床磨床图图4-9:成组生产单元布置示意图成组生产单元布置示意图 按C形制造单元布置生产与运作管理陈荣秋、马士华编著机器2机器1机器3机器4机器5机器6入口出口图图4-10:C形制造单元布置示意图形制造单元布置示意图U形制
6、造单元及生产线布置（U-line Cell）生产与运作管理陈荣秋、马士华编著76543217654321入口出口入口出口机器工人的行走路线图图4-11:U形制造单元及生产线布置形制造单元及生产线布置5.2.1 作业相关图作业相关图n 作业相关图法由穆德提出，它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。n 首先将密切程度划分为A、E、I、O、U、X六个等级，然后列出导致不同程度关系的原因。使用这两种资料，将待布置的部门一一确定出相互关系，根据相互关系重要程度，按重要等级高的部门相邻布置的原则，安排出最合理的布置方案。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.2 选址与布置决策的定量分析选
7、址与布置决策的定量分析作业相关图代号密切程度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其他生产与运作管理陈荣秋、马士华编著表表44：关系密切程度分类表：关系密切程度分类表表表45：关系密切原因：关系密切原因例 41 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23的区域内。已知这6个部门间的祖业关系密切程度，如图416所示，请根据416作出合理布置。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著部门6部门5部门4部门3部门2部门1AAAAAAXOXE
8、OUXIU这里的符号表示两者的关系绝对重要图图416：作业相关图示例：作业相关图示例解：第一步，列出关系密切程度分类表（只考虑A和X） A X 1-2 1-4 1-3 3-6 2-6 3-4 3-5 4-6 5-6生产与运作管理陈荣秋、马士华编著第二步，根据列表编制主联系簇，如图417所示。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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著2456546231图图417：联系簇：联系簇图图418：联系簇：联系簇第三步，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
9、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，如图418所示。第四步，画出“X”关系联系图。如图419所示。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（如图420所示）生产与运作管理陈荣秋、马士华编著126354生产与运作管理陈荣秋、马士华编著3416图图419：X关系联系簇关系联系簇图图420：最后结果：最后结果5.2.2 从从-至表法至表法n 从至表是一种常用的生产和服务设施布置方法。n 其基本步骤如下： 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
10、确定最满意的布置方案。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.2.3 新设备的布置问题新设备的布置问题n这里考虑一种常见的设施布置问题。为适应生产或服务要求，人们常常对原有的部门进行改造，例如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。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，y使得：生产与运作管理陈荣秋、马士华编著niiiibyaxwyxf1)(),(最小。5.2.4 线性规划方法线
11、性规划方法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。不过，现在市场上有许多软件公司开发出来的优化软件包，例如LINGO，就可以非常方便地解决这些问题。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.2.5 计算机辅助选址决策与设施布置计算机辅助选址决策与设施布置 随着计算机在企业管理中的应用，越来越多的管理人员处理生产与服务设施布置时，通过计算机解决一些比较复杂的问题。下面介绍一个常见的计算机辅助布置的软件：CRAFT（Computerized Relative Allocation of Facilities Technique）。CRAFT是美国
12、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，它的基本内容如下：生产与运作管理陈荣秋、马士华编著（1）合理布置实现的目标是运输总成本最小。（2）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。（3）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。（4）若某些块状中心要求特殊位置，则可以作为约束条件，预先说明。（5）使用计算方法进行运算，使整个系统综合搬运费用最小。 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.3 装配线平衡装配线平衡5.3.1 装配线时间平衡的概念装配线时间平衡的概念所谓装配线平衡，又称工序同期化，是对于某装配流水线，
13、在给定流水线的节拍后，求出装配线所需工序的工作地数量和用工人数最少的方案。装配线问题还可以表述为：对于特定的产品，给定工作地数量，求出使流水线节拍最小的配置方案。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.3.2 装配线（流水线）节拍装配线（流水线）节拍n所谓装配线节拍，是指装配线上连续出产两件相同制品的时间间隔。它的计算公式是：0*eFFrNN计划期有效工作时间计划期内计划产量生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.3.3 装配线时间平衡方法装配线时间平衡方法n 确定装配流水线节拍n计算装配线上需要的最少工作地数n组织工作地n计算工作地时间损失系数、平滑系数minitSrmax21*1*100%*()eiLeeisisS rTiS rSITT 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著5.4 非制造业的设施布置非制造业的设施布置 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著n 办公室与生产制造系统相比，有许多根本不同的特点：生产制造系统加工处理的对象是有形物品，而办公室则是信息以及组织内外的来访者。办公室的工作效率往往取决于人的工作速度，而生产制造系统与设备速度有相当大的关系。办公室布置中，同一类工作任务可选用的办公室布置有多种。组织结构、各个部门的配置方式、部门之间的相互关系和相对位置的要求对办公室布置有更重要的影响。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著