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4.1概述4.2生产物流系统分析4.3设施布置技术4.4搬运系统分析第4章物流设施布置设计通过学习本章的内容，你应该掌握：1、生产物流系统的特点2、当量物流量与物料活性系数的概念3、生产物流系统分析的过程4、系统布置设计的过程5、搬运系统分析的过程本章目标物流设施是物流系统的重要组成部分，其规划和布置设计的好坏将对物流系统运作效果产生重大影响。以工厂布置（PlantLayout）设计为例，它的好坏直接影响了整个企业的物流、人流、信息流的畅通，也影响了企业的生产能力、生产率、生产成本和生产安全。据测算，工厂运营成本中的20％～50％是与物料流动有关的成本，良好的设施布置可以使这些成本减少30%，甚至更多。因此在美国，设施布置被认为是提高企业生产率的决定因素之一。1．设施布置设计的概念就是通过对物流设施内部的物流、人流、信息流进行分析，对建筑物、机器、设备、运输通道和场地做出有机的组合与合理配置，以提高设备利用率、生产柔性和生产率，减少在制品、库存物品的搬运作业量。4.1概述在生产物流系统内，设施布置设计主要包括两方面的内容：工厂总体布置和车间布置。工厂总体布置设计主要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，同时也应解决物料的流向和流程、厂内外运输的连接等。车间布置设计主要解决各工段、生产部门、储存设施、辅助服务部门、物流作业部门等作业单位及工作地、设备、通道、管线之间的相互位置，同时也要解决物料搬运的流程及方式。2.生产设施布置设计的总体原则（1）可行性原则：必须满足生产工艺和生产过程的需要。（2）经济性原则：减少物料搬运，减少设备投资，提高在制品的周转率，充分利用现有空间，有效发挥人力及设备的生产能力。（3）安全性原则：维持良好的工作环境，确保操作人员舒适安全地工作。（4）柔性原则：生产能力必须具备较大变化空间，以适应多品、多批量的生产要求。3.物料流动的基本模式在对设施布置问题进行分析时，首先要对设施内物料的流动模式做出分析。物料流动模式有水平和竖直两种，在设施布置时，对于单层设施，只需考虑水平流动模式，但如果是多层设施，则还需考虑竖直模式，但总的来说，水平模式是最基本的。企业物流的基本流动模式有5种，如图4-1所示。图4-1物料流动的基本模式4.设施布置的基本形式（1）工艺原则布置（ProcessLayout）又称功能或机群布置，是一种将同类设备或人员集中布置在一个地方的布置形式，适用于单件生产及多品种、小批量生产模式，常见于单件小批加工车间、百货商店、综合医院、汽车维修和公共图书馆等场合。在布置时，功能相似的机器装配在一起，同类型的工序在同一工作区完成，材料按工艺工程通过各工作区。该方式的机器设备利用率和生产柔性较高，设备投资相对较少；但是，相应地也存在物料搬运效率低下、生产周期长、单位产品成本高等缺点。（2）产品原则布置（ProductLayout）又称流水线、装配线或对象原则布置，是一种根据产品制造的步骤安排设备或工作过程的方式，适用于少品种、大批量的生产方式，常见于汽车装配线、食品加工和家具制造等场合。在布置时，按产品加工、装配的工艺过程来配置设备、人员及物料。该方式易形成一定的生产线，能最大限度地满足固定品种产品的生产过程对时间和空间的要求，生产效率高，单件产品成本低；但生产适应性即柔性差，对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差。（3）固定工位布置（FixedPositionLayout）指加工或服务对象位置固定，而加工或服务设备围绕着该固定位置移动的一种布置方式，适用于单件、大型或重型设备的加工生产模式，常见于飞机制造厂、造船厂、建筑工地等场合。该方式的物料移动较少、产品柔性高、可连续作业，但也存在人员设备移动距离大、工人技能要求高、工序空间和存储面积大等缺点。（4）成组技术布置（GroupLayout）又称混和原则布置，是一种介于产品原则和工艺原则之间的一种组合布置形式，适用于多品种、中小批量生产情形，多见于企业加工车间、装配车间等设施的布置。在布置时，整个生产系统由数个成组制造单元构成，而将工件按其外形或工艺相似性进行编码分组，同组零件用相似的工艺过程进行加工。由于产品成组，该方式的设备利用率高，物流顺畅；但存在所需生产控制要求高、专用设备利用率低等缺点。由上所述，产品品种的多少、产量的高低直接决定了设备布置的形式。在选择设施设备布置形式时，一般应对产品－产量关系进行分析，根据产品变化情况和产量两个主要指标来综合确定采用何种布置方式，如图4-2所示。图4-2产品变化、产量和布置关系图上述设计原则涉及面较广，有时会存在相互矛盾的情况，应结合实际情况，加以综合考虑。虽然布置的方法越来越科学，但目前还不存在能解决一切问题的方法，和家庭布置一样，设施布置应该结合具体的条件来进行。5.解决布置问题的“钥匙”要做好设施布置设计，需要考虑很多因素。按照美国设施规划设计专家理查德·缪瑟的观点，影响布置设计的最基本要素有5个，抓住这些基本要素就等于抓住了解决布置问题的“钥匙”，如图4-3所示。产品数量辅助服务部门时间生产路线WHY产品何时生产？用什么来支持生产？怎样进行生产？生产什么？生产多少？Q：P：S：R：T：为什么图4-3解决布置问题的“钥匙”（1）产品P（Product，材料或服务）指待布置系统所生产的商品、原材料、加工或处理的零件、成品或提供服务的项目等，由生产纲领（工厂的和车间的）和产品设计提供，可用项目、种类、型号、零件号、材料、产品特征等来表示。产品这一要素影响着设施的组成及其各作业单位间相互关系、生产设备的类型、物料搬运的方式等方面。（2）数量Q（Quantity，产量）指所生产、供应或使用的商品量或服务的工作量，由生产纲领和产品设计提供，可用件数、重量、体积或销售的价值表示。数量这一要素影响着设施规模、设备数量、运输量、建筑物面积等因素。（3）生产路线R（Routing，工艺过程顺序）指工艺过程、设备、工序和它们的先后顺序，为工艺过程设计的成果，可用工艺路线卡、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方面。（4）辅助服务S（Services，辅助服务部门）指公用的、附属的及有关的作业单位或职能部门，包括工具、维修、动力、收货、发运、铁路专用路线、办公室、更衣室、食堂、厕所等，由有关专业设计人员提供。这些部门是生产的支持系统，在某种意义上加强了生产力，在布置设计中必须设置这些部门才能有效地工作。某些情况下，辅助服务部门的总面积大于生产部门所占的面积。（5）时间T（Time，时间安排）指在什么时候、用多长时间生产出产品，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，根据时间因素可以求出设备的数量、需要的面积和人员，并平衡各工序的生产能力。6.生产工厂总体设施布置设计注意事项（1）满足生产要求，符合工艺流程，尽量减少物流量，同时重视各部门之间的关系密切程度。（2）适应工厂内外运输要求，线路应短捷顺直，要与工厂内部运输方式相适应，并根据选定的运输方式、运输设备和技术要求等，合理地确定运输线路及与之有关的部门的位置。（3）合理用地，充分利用地形、地貌、地质条件。企业在建设中，在确保生产和安全的前提下，应尽量合理节约用地，并适当预留发展用地。（4）充分考虑建筑群体的空间组织和造型，以及建筑施工的便利条件。（5）充分注意防火、防爆、防损与防噪声等安全生产问题。充分利用当地自然条件，减少环境污染。7.生产车间布置设计注意事项（1）根据生产要求，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，确定生产类型是大量、成批还是单件生产，由此决定车间设备布置形式是采用流水线形式、机群式还是成组单元式。（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等物流现象。（3）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、跨度及外形。（4）实行定置管理，确保工作环境整洁、安全。除了要对主要生产设备安排适当位置外，还需对其他所有组成部分包括在制品暂存地、废料存放地、工人工作地、通道、辅助部门，如办公室、生活卫生设施等安排合理的位置，确保工作环境整洁及生产安全。（5）应注意采光、照明、通风、采暖、防尘、防噪，并使布置具备适当的柔性，以适应生产的变化。8.当量物流量在一个给定的物流系统中，物料从几何形状到物化状态差别很大，其可运性或搬运的难易程度相差也很大，简单地用重量作为物流量计算单位并不合理。例如：一吨重的桌子、椅子和一吨重的煤、木材、钢材，可运性就不一样。一台电冰箱不算太重，但它比同样重量的木材就难运多了。因此，在物流系统分析和规划设计过程中，必须找出一个标准，把系统中所有的物料通过修正、折算为一个统一量，即当量物流量，才能进行比较、分析和统计运算。9.玛格数Mag（Magnitude）（1）定义“玛格”（Mag）是“数量大小”（Magnitude）的简称，它是为度量各种不同物料的“可运性”而创造出来的一种单位，起源于美国。一个玛格等于一件物品：①可以方便地拿在一只手中；②相当密实；③结构紧凑，有一些可堆积的性质；④不易受损坏；⑤相当清洁、坚固和稳定。“1马格”的典型例子：一块经过粗加工的10立方英寸(约150立方厘米)大小，或稍大于2×2×2英寸(5×5×5厘米)的木块，约有两包香烟大小。（2）计算方法步骤计算步骤为：“计算物料体积→确定玛格数基本值→确定修正参数→确定玛格数”。计算物料体积：在计算时，要采用外部轮廓尺寸，不要减去内部空心或不规则的轮廓。图4-4玛格曲线图（物品大小的基本值A）确定玛格数基本值：查玛格曲线图4-4和玛格数基本数值表4-1，得到玛格数基本值A。表4-1典型物品及其对应的基本值132体积玛格数0.005立方英寸0.1立方英寸1.0立方英寸1/2001/201/410立方英寸(约150立方厘米)1玛格100立方英寸3.51000立方英寸10000立方英寸100000立方英寸102550确定修正参数：查修正因素及修正参数值表4-2，按松密程度或密度(B)、形状(C)、损伤危险性(D)、情况(E)和价值因素(F)五个参数来修正，得到修正参数。表4-2修正因素及修正参数值数值B松密程度或密度C形状*D损伤危险性E情况F价值因素-3……十分扁平并且可以叠置或可以套叠（平纸张或金属板材）…………指每一物品的价格等级，此处未详细列出。因为在一个工厂内，它通常不会导致运输能力的变动，而且搬运的小心程度已体现在“损伤危险性”这一因素内。但是，如果你的情况仍需考虑一个“价值”修正值，请自行设立其零点和尺度。-2非常轻或空的（体积庞大的钣金制品）易于叠置或套叠（纸簿、汤碗）不易受任何损坏（废铁屑）……-1轻和庞大的（拆散的瓦楞纸板箱）较易叠置或略可套叠（书、茶杯）实际上不易受损坏或受损极小（坚实的铸件）……0比较密实的（干燥的木块）基本上是方形，并具有一些可叠置性质（木块）略易受损坏（加工成一定尺寸的木材料）清洁、牢固、稳定的（木块）+1相当重和密室的（空心铸件）长的圆的或有些不规则形状的（袋装谷类，短棒）易受挤压、破裂、擦伤等损坏（油漆过的物品）有油的、脆弱的、不稳定的或难于搬运的（带油切屑）+2重及密实的（实心铸件、锻件）很长、球状或形状不规则的（桌上电话机）很容易受一些或容易受许多损坏（电视显像管）表面有油脂、热的、很脆弱或滞留的很难搬运的+3非常重和密实的（模块、实心铅）特别长的、弯曲的或形状高度不规则的（长刚梁）极易受一些损坏或易受非常多的损坏（水晶玻璃、高脚器皿）（发粘的胶面）+4……特别长及弯曲的或形状格外不规则的（弯管、木扶座椅）极易受到非常多的损坏（瓶装酸类，炸药）（熔化的钢）注：*“扁平”和可“叠套”的物品通常以叠置的形式搬运。当衡量上述六个因素时，须以一叠或一套而不是每个单件作为单位。确