1、第二章 設施規劃與設計設施規劃與設計是工業工程學科的重要研究領域之一，也是物流工程的一個重要組成部分，其任務是對系統的各類設施、人員、投資進行系統的規劃與設計，用以優化人流、物流和信息流，從而有效、經濟、安全地實現系統的預期目標。第一節 設施規劃與設計的理論概述一、設施規劃與設計的定義Facility Planning and Design，FP&D1、設施設施：是指生產系統或服務系統運行所需的有形的固定資產。設施的內容：對于制造型企業，設施包括土地、建筑物、機器設備、輔助設備（如搬運和運輸設備）、維修設備、實驗室、倉庫、動力設施、公用設施、辦公室等。對于服務型企業，可能是超市的貨品架

2、、購物車等。2、設施規劃與設計定義：設施規劃與設計是綜合考慮相關因素，對生產系統或服務系統進行分析、構思、規劃、論證、設計，作出全面安排，使資源得到合理配置，使系統能夠有效運行，以達到預期目標。有三層含義：（1）設施規劃對一個生產系統或服務系統進行全面的規劃和安排，以優化人流、物流和信息流，從而有效、經濟、安全地實現系統目標。（2）設施規劃的對象是整個系統。（3）規劃與安排是有目標的，就是確定經濟合理的投入，使系統內部資源優化配置，以支持整個系統的高效運營。【例如】制造企業如何使制造設施最有效地支援生產活動醫院如何讓醫院設施最有效地支援病人的醫療服務設施規劃與設計包含“規劃”和“設計”兩方面含

3、義。這兩者既有區別，又有包容的關系。它們之間的區別在于層次和范圍的不同：規劃是高于設計的層次，規劃包含了設計；規劃往往比較宏觀和抽象，而設計相對微觀和具體。 二、設施規劃與設計的研究范圍研究范圍：設施選址（廠址選擇）和設施設計兩部分。設施設計又分為布置設計（工廠布局）、物料搬運系統設計、建筑設計、公用工程設計和信息通信設計五部分。1、設施選址定義：是指如何運用科學的方法決定設施的地理位置，使之與企業的整體經營運作系統有機結合，以便有效、經濟地達到企業的經營目的。就是指確定在什么地方建立工廠或者服務設施。就是對可供選址的地區和具體位置的有關影響因素進行分析和評價，從而達到廠址最優化。2、布置設計

4、（工廠布局）定義：就是通過對系統物流、人流、信息流進行分析，對建筑物、機器設備、運輸通道和場地做出有機的組合和合理配置，達到系統內部布置最優化。建筑物是物流作業的重要場所設施，其內部的建筑空間、地理方位、面積與形狀、功能區劃與物流作業效率、成本密切相關。機器設備的數量、安置、排列、作業彈性和空間配置，也會對生產或服務系統的整體物流運作產生關鍵性的影響，如影響搬運。3、物料搬運系統設計就是對物料搬運路線、運量、搬運方法和設備、儲存場地做合理安排。4、建筑設計對建筑結構進行設計，以滿足功能、空間、經濟等需要。5、公用工程設計對電力、照明、排水、通風等進行協調設計。6、信息網絡設計對信息通信的傳輸系

5、統進行全面設計。三、設施規劃與設計的意義1、設施規劃的必要性新建一個全新的企業；國家發展和改善產業結構和生產力布局（工業園）；企業擴大再生產，形成新的生產能力而建設新的設施；改變產業結構或新產品，進行的新建或擴建車間廠房；因城鄉規劃、市場變化等原因，進行設施的搬遷；因工藝落后、設備陳舊、管理不善進行現有設施的技術改造；為使物料搬運合理化，改善勞動條件、解決環境污染、降低能耗；為實現企業信息化而需要對現有設施進行改造。2、設施規劃的意義（1）提高生產力美國企業界及學術界從企業管理的角度看待設施規劃的地位和作用，認為設施規劃是科學管理企業的開端。一般認為，在制造企業的總成本中，用于物料搬運的占20

6、%50%，而有效的設施規劃至少可以減少10%30%，因此，設施規劃被認為是提高生產率最有希望的因素之一。例如，某生產自動調節閥門廠，通過改善工廠內物流，提高生產率5成。（2）降低企業運行成本一項設施的規劃與設計，所需要的費用只占總投資的2%10%，往往比不可預見的費用還少，但對投產后的企業卻帶來很大的收益。在規劃、設計、建造、安裝、投產的各階段中，如果要對企業的某一方面加以改變，所需要的費用將逐步上升。到了投資后再改進，則事倍功半，有時很困難甚至不可能。因此，設施規劃與設計不但可以避免不良設施的出現，還可以大大降低運行成本。例如，某汽車發動機廠，進行物流系統規劃，使搬運量減少46.7%，節約了

7、用地；某變壓器廠，通過設施重新規劃，搬運費節約50以上。（3）提高企業運作效率企業運行效率的高低，除了與建成運行后企業管理水平的高低相關外，還取決于設施本身規劃與設計的好壞。（4）避免不必要的改擴建由于選址不合理、沒有預留發展余地、設施設計存在問題等因素，很多企業只能不斷地尋找新的廠址或對現有設施進行各種改造。不必要的分廠不斷出現，重復設施不斷出現，使企業的運作費用大大增加。只有在規劃設計階段，充分考慮企業未來發展，才能徹底避免不必要的改建與擴建。（5）提高對客戶的服務能力客戶對企業服務的要求越來越高，因此，企業的設施一定要能夠滿足這種要求。（6）提高企業間合作能力隨著經濟全球化進程的不斷發展

8、，企業間合作變得越來越重要。供應鏈管理理論要求企業的設施與相關企業能夠進行很好的“合作”。例如，現代汽車制造企業要求零部件供應商，把零部件直接送到生產線上，以最大限度地減少搬運環節，降低成本。企業為了滿足這種發展需求，必須在設施規劃與設計階段做好相應的準備。第二節 設施選址（廠址選擇）一、設施選址的任務和意義新建和重建設施，都必須選擇適當的場址。存在于工業領域，也存在于服務性行業，比如KFC和麥當勞的新零售門店的選址堪稱典范。設施選址就是確定在何處建廠或建立服務設施。它不僅關系到設施建設的投資和建設的速度，而且在很大程度上決定了所提供的產品和服務的成本，從而影響到企業的生產管理活動和經濟效益。

9、1、任務任務：在已確定的地理區域內，經過調查研究、現場勘察，選出幾個條件較好的場址，然后進行分析、比較、篩選，最后得出一個最滿意的場址，推薦給決策部門作最后批準和決定。兩個層次：第一：選位，即選擇什么地區（區域）設置設施，沿海還是內地，南方還是北方，等等。在當前全球經濟一體化的大趨勢之下，或許還要考慮是國內還是國外。第二：尋址。地區選定以后，具體選擇在該地區的什么位置設置設施，也就是說，在已選定的地區內選定一片土地作為設施的具體位置。兩種類型：一是單一設施的場址選擇。根據確定的產品、規模等目標為一個獨立的設施選擇最佳位置。二是復合設施的場址選擇。為某個企業的若干個下屬工廠、倉庫、銷售點、服務中

10、心等選擇各自的位置，目的是使設施的數目、規模和位置達到最佳。2、意義廠房、物流中心或商鋪等應該建在哪里呢？在現代制造業和服務業里，這都是一個具有戰略意義的重要問題。特別是在市場和生產全球化的時代，這一問題尤為重要。設施選址恰當與否，對生產力布局、城鎮建設、企業投資、建設速度及建成后的生產經營狀況都有重大意義。如果先天不足，會造成很大損失。因為場址一旦確定，設施建設完工，一般無法輕易改動。【案例】國內因選址規劃決策失誤而造成重大損失的案例屢見不鮮。海南：2004年4月至7月，海南省人大常委會就城市規劃問題對一些城市調研時發現，僅10萬人的萬寧鎮建了一座3040萬人用的水廠，致使每月虧損10萬元。

11、文昌市在搬遷行政中心時以權代法，盲目決策，目前該市的經濟發展和城市建設并未如預期的那樣向新行政中心發展，每年光接送干部職工上下班的交通費用就得花費300萬元。湖北：1994年武漢市政府出臺文件，鼓勵武泰閘興建蔬菜批發市場。因缺乏統一規劃，迅速發展的14個武泰閘市場零星分布，與107國道武漢段和武昌火車站幾乎連成一片。這一規劃失誤付出的代價是：3億元政府資金、7年交通堵塞。2004年6月，武泰閘市場整體搬遷。深圳：歷經數年建設，總投資逾31.9億元人民幣、占地面積達28萬平方米的深圳會議展覽中心，因政策沒有延續性、規劃不科學、決策具有太大的隨意性，建設期間中出現三次選址，兩次變更，造成直接損失近

12、5000萬元。（1）設施選址是企業成功的首要基礎。它不僅關系到建立設施的投資和建設速度，還影響著企業在將來提供產品或者服務的成本，從而影響企業的經濟效益。尤其是服務設施選址，還影響到將來面臨的需求量的大小，直接關系到營業額的多少。除了少數嚴重依賴特定資源的企業之外，大部分企業都面臨著選址這樣一個決策問題。隨著經濟的全球化，設施選址可以考慮的范圍已經擴展到全球。特別是現代企業與企業的競爭已經發展成供應鏈與供應鏈之間的競爭，所以企業在選址的時候不能僅僅考慮自己的問題，而是要考慮整個供應鏈系統，把位于不同地區的合作伙伴也納入選址需要考慮的范疇。顯然，企業的競爭力直接受到其地理位置和環境的影響。例如對

13、于制造業，選址不同，導致運輸成本、勞動力成本等都不同；而對于服務業企業來說，選址更是直接影響到需求量。（2）選址是一項極為重大的決策，而且是永久性的投資。一旦設施建成，如果發現選址不理想，想要出售、搬遷或者改建都十分困難。因此，選址錯誤就注定了企業失敗的命運。二、設施選址的考慮因素1、成本因素（1）運輸成本企業的經營活動離不開交通運輸，原材料進廠、產品出廠、職工上下班，都需要便利的交通。接近原材料產地：原材料笨重而價格低廉的企業；原料易變質的企業；原料笨重，產品由原料中的一小部分提煉而成；原料運輸不方便。接近消費市場：產品運輸不便；產品易變化和易變質；大多數的服務業。（2）原料供應（3）動力、

14、能源的供應和成本出于供應時間和采購成本方面的考慮，那些耗能大的企業必須認真考慮此項，例如火電站希望靠近煤炭基地，鋼鐵廠希望靠近鐵礦山。（4）水的供應（5）人力資源的供應條件和費用勞動力是最重要的生產資源，有數量上和質量方面的要求。工資成本是場址選擇時最重要的評價標準之一。不同地區的勞動力資源的豐富程度、工資水平以及受教育程度都是不一樣的，是否容易獲得企業需要的合格勞動力，是選址時需要考慮的重要問題。（6）建筑成本2、非成本因素（1）社區情況（2）氣候和地理環境（3）環境保護（4）當地政府政策如產業政策、環保政策、土地政策等。選址還需要考慮：政治因素包括政局是否穩定，法制是否健全等。政局穩定是發

15、展經濟的前提條件，在動蕩不安的國家建廠，風險很大。不同的國家和地區有不同的法律、法規和政策，這也是當今跨國公司在全球選址時考慮的重要因素。社會因素包括周邊居民的生活習慣、文化教育水平、生活水平以及周邊的社會環境等。企業的產品要適合當地的需要，符合當地的習慣。文化教育水平高，不僅可以提供符合企業要求的人才，而且這種良好的氛圍有助于吸引其他地區的人才。選址地區的位置，能否方便利用城市原有的公共設施，為職工提供良好的生活環境 也是非常重要的。如上所述，企業在選址時，要考慮的因素很多，而且這些影響因素有些是互相矛盾的，例如可能不能既靠近原材料產地，又靠近目標市場。因此必須綜合建立新設施的具體要求和當地

16、的實際情況，在這些因素中分清主次，根據主要矛盾，選擇重要的因素，對候選方案進行評價，做出決策。制造業設施選址：（1）勞動力條件勞動力條件是員工工資水平、培訓要求、工作態度、員工勞動生產率和工會組織的系統集成。這對于勞動密集型企業尤為重要，諸如紡織業、家具制造業和消費電器業。（2）與市場的距離必須選擇適當的新建設施位置，以便能夠最有效地滿足市場需求。（3）當地生活環境人才是企業最重要的資源，而設施所在地的生活環境對企業是否能吸引人才具有重要作用。良好的學校、娛樂設施和吸引人的生活方式對選址決策有著顯著的影響。（4）與供應商和資源的距離對于企業，把原材料物流成本作為重點考慮的影響因素是非常重要。這

17、就要求所選擇的生產設施的地點位置必須盡量靠近供應商。比如，鋼鐵企業靠近采礦廠，食品加工企業靠近牧場會更經濟。另一方面，生產設施靠近供應商還有利于降低原材料庫存。（5）距離企業所屬部門的遠近及與其關聯程度 企業各個部門都是相互合作和相互支持的。在許多企業，某一個部門為其他部門提供生產裝配部件或依賴于其他部門的支持和服務。這種相互依賴的關系需要經常性的協調和溝通，只有當其相距較近時，才能方便快捷地進行經常性的協調和溝通，利于提高經濟效率。服務業設施選址：服務性企業由于其多樣化及與制造業相比成本較低廉，因此，新建服務設施相對更普遍。作為管理決策者來說也將更多地面對此類問題。例如，在新開發的社區中，服

18、務設施的發展與社區人口的增長幾乎是同步的，如商店、餐飲店、社會服務和娛樂設施等會隨著社區的發展和人口的增長而響應地增多。制造業選址著重成本最小化，服務業選址著重收入最大化。對服務性企業來說進行設施選址決策時所應將注意力重點放在對經營規模和銷售收入的確定上。（1）當地的消費能力；（2）服務生產能力與選址區域潛在顧客數量統計之間的相適應程度；（3）競爭對手的數量及其競爭能力的大小；（4）所提供的服務具有的競爭優勢；（5）與競爭對手相比，所選位置的特點，如停車位、交通、安全性以及周圍的環境氛圍的優越性；（6）與相鄰近商業狀況相比的服務設施質量、水平檔次；（7）企業的經營策略；（8）服務生產的物流成本

19、；（9）服務設施的所在地點位置對用戶服務的便利程度等。三、設施選址的步驟一般分為四個階段：準備階段、地區選擇階段、地點選擇階段和編寫報告階段。1、準備階段進行調查研究，獲取相關信息，為設計選址做好準備。主要工作是對選址目標提出要求，并提出選址所需要的技術經濟指標。2、地區選擇階段（選位）主要解決在什么區域布局設施的問題。如把設施布局在沿海還是內地？南方還是北方？經濟發達地區還是欠發達地區？是城市、農村、城郊？3、地點選擇階段（定址）在選定的區域內選定一個位置作為設施的具體位置。4、編制報告階段對多個所選方案進行比較。第三節 設施選址的評價方法一、成本因素評價法1、盈虧平衡法盈虧分析法：是單一設

20、施選址的一種基本方法，亦稱量本利分析法，通過對各備選場址的產量成本利潤分析，確定在特定產量規模下，成本最低的設施選址方案的方法。總成本=固定成本+可變成本產量=CF+CVQ這種方法基于以下假設：（1）可供選擇的各個方案均能滿足廠址選擇的基本要求；（2）產量在一定范圍時，固定成本不變；（3）各方案的投資額不同，投產以后原材料、燃料和動力等變動成本不同。基本步驟：（1）確定每個地址的固定成本和可變成本；（2）繪出每個地址的總成本曲線，縱軸表示成本，橫軸表示產量；（3）確定在某一預定的產量水平下，成本最低的場址。【例2-1】成本函數X：60+44Q；Y：130+27Q；Z：250+15QX與Y的交點

21、A：60+44Q=130+27Q；Q=4.12Y與Z的交點B：130+27Q=250+15Q；Q=102、重心法當產品成本中運輸費用所占比重較大，企業的原材料由多個供應地提供或其產品運往多個銷售點，可以考慮重心法選擇運輸總費用最低的場址。一般適用于工廠、車站、倉庫或零售/服務設施選址。重心法是一種布置單個設施的方法，這種方法考慮現有設施之間的距離和運輸的貨物量。運輸總費用=各作業單位之間貨物運輸量X運輸距離X運輸費率之和重心法的思想：在確定的坐標中，各個原材料供應點坐標位置與其相應供應量、運輸費率之積的總和，等于所求場所位置坐標與各供應點供應量、運輸費率之積的總和。表示所求設施的位置，表示現有

22、設施（各供應點）的位置，i=1，2，n。wi 第i個供應點的運輸總量Ci 待選址設施到第i個供應點的運輸費率C0待選場址的運輸費率運輸費率是指在兩地間運輸某種具體產品時的每單位運輸里程或每單位運輸重量的運價。根據重心法有：，重心坐標為：，若各供應點的運輸費率相等，則有：，【例如】見教材例2-2場址的選擇涉及多方面的因素，不可能通過簡單的數學計算就能確定，由重心法計算出的場址，不一定就是合理的地點。例如，計算出的位置有建筑物或有河流經過。另外，重心法確定的距離采用的是直線距離，這在多數情況下是不合理的。所以，用重心法求出的解比較粗糙，只能提供參考。3、線性規劃運輸法線性規劃法是一種廣泛使用的最優

23、化技巧，它在考慮特定的約束條件下，從許多可用的選擇中選出最佳方案。對于復合選址問題，如一家公司設有多個工廠供應多個銷售點，當產量不足時，需要增建工廠，一般已知若干個備選方案，要求確定一個廠址，使已有設施的生產運輸費用最小。模型：見教材【例2-3】見教材4、層次分析法（略）二、綜合因素評價法1、加權因素法列出主要選址決策因素，建立選址因素的加權矩陣，將這些因素的權重乘以各因素得分，然后加總得到該選址方案的最后評分，決策者可以根據加權評分判斷備選方案的優劣。步驟：見教材2、位置度量法見教材3、優缺點比較法優缺點比較法是一種最簡單的設施選址的定性分析法，尤其適應于非經濟因素的比較。可用以對布置方案進

24、行初步評價，舍棄那些存在明顯缺陷的布置方案。具體做法是：羅列出各個方案的優缺點進行分析比較，并按最優、次優、一般、較差、極壞五個等級對個方案的各個特點進行評分，對每個方案的各項得分加總，得分最高的方案為最優方案。這一方法基本上是就事論事，缺乏量化的比較，科學性不足，對非成本因素考慮較少，難以滿足市場經濟條件下的運作。但是這種傳統方法中對各種選址因素的羅列分析，特別是調查研究的經驗對初學者在選址中制訂各種候選方案仍有借鑒之處。第四節 設施布置設計一、設施布置設計概述1、設施布置設計的含義設施布置設計：過去也被稱為工廠布局，是指在一個給定的設施范圍內，對多個經濟活動單元進行位置安排。所謂經濟活動單

25、元，也叫作業單位，是指需要占據空間的任何實體，也包括人。“作業單位”是設施的基本區劃，可大至一個建筑物或一個車間，亦可小至一個出入口或一臺機器如何劃分，須看規劃設計工作所處的階段或層次。例如：機器、工作臺、通道、桌子、儲藏室、工具架等等。所謂給定的設施范圍，可以是一個工廠，一個車間，一座百貨大樓，一個寫字樓，或一個餐館等。2、設施布置設計的目標設施布置目的是要將企業內的各種物質設施進行合理安排，使他們組合成一定的空間形式，從而有效地為企業的生產運作服務，以獲得更好的經濟效果。具體來講，有6個主要目標：見P24（1）符合生產、服務及工藝過程的要求保證工藝流程暢通，生產時間短，生產連續。（2）最有

26、效地利用空間在地價日益上漲的今天，為了節約成本，企業應盡可能的節省用地，使建筑設備和單位制品的占有空間小。（3）物料搬運費用最少運輸路線簡化，避免往返和交叉，使未來的生產經營成本盡可能低。（4）保持生產靈活性靈活、富有彈性的布置對于企業未來的發展及適應變化的能力無疑具有重要意義，但這一目標的實現往往是困難的。設施布置適應產品需求的變化、工藝和設備的更新。（5）適應組織結構的合理化和管理的方便使有密切關系或性質相近的作業單位布置在一個區域或靠近布置。（6）最良好的工作環境不僅企業設施是配置在一定的廠區之內，企業職工也在這一環境中工作和生活，他們積極性的高低直接影響著企業的經營成果。所以，工廠布置

27、應為他們提供良好的工作環境。保證安全，滿足生理、心理要求。3、設施布置設計的內容設施布置包括生產設施布置（工廠總體布置和車間內部布置）和服務設施布置（服務設施總體布置和服務設施內部布置）。生產系統設施布置：主要是指合理安排企業或某一組織內部各個生產作業單位和輔助設施的相對位置與面積、車間內部生產設備的布置。工廠總體布置：（1）解決工廠各個組成部分，包括生產車間、輔助生產車間、倉庫、動力站、辦公場所等作業單位相互位置；（2）解決運輸線路、管線、綠化、設施美化的相互位置；（3）解決物料的流向和流程，廠內外運輸連接及運輸方式。車間內部布置：（1）解決各生產工段、輔助服務部門、儲存設施等作業單位相互位

28、置；（2）解決工作、設備、通道、管線間的相互位置；（3）解決物料搬運流程和運輸方式。服務系統設施布置：主要包括辦公室布置、零售店布置和倉庫布置。辦公室布置主要考慮信息和人員的流動，強調信息流的重要性和布置的靈活性。零售店布置是對店內展示商品的安排方法，要能吸引顧客，主要考慮人員和商品的流動。倉庫布置要根據倉庫的作業功能對作業區作出適當劃分，然后分析這些作業區的物流關系，以此來確定相對位置，主要考慮的是物料的流動。4、設施布置應考慮的問題（1）應包括哪些經濟活動單元這個問題取決于企業的產品、工藝設計要求、企業規模、企業的生產專業化水平與協作化水平等多種因素。反過來，經濟活動單元的構成又在很大程度

29、上影響生產率。例如，有些情況下一個廠集中有一個工具庫就可以，但另一些情況下，也許每個車間或每個工段都應有一個工具庫。（2）每個單元需要多大空間空間太小，可能會影響到生產率，影響到工作人員的活動，有時甚至會容易引起人身事故；空間太大，是一種浪費，同樣會影響生產率，并且使工作人員之間相互隔離，產生不必要的疏遠感。（3）每個單元空間的形狀如何每個單元的空間大小、形狀如何以及應包含哪些單元，這幾個問題實際上相互關聯。例如，一個加工單元，應包含幾臺機器，這幾臺機器應如何排列，因而占用多大空間，需要綜合考慮。如空間已限定，只能在限定的空間內考慮是一字排開，還是三角形排列等；若根據加工工藝的需要，必須是一字

30、排開或三角形排列，則必須在此條件下考慮需多大空間以及所需空間的形狀。在辦公室設計中，辦公桌的排列也是類似的問題。（4）每個單元在設施范圍內的位置這個問題應包括兩個含義：單元的絕對位置與相對位置。有時，幾個單元的絕對位置變了，但相對位置沒變。相對位置的重要意義在于它關系到物料搬運路線是否合理，是否節省運費與時間，以及通訊聯絡是否便利。此外，如內部相對位置影響不大時，還應考慮與外部的聯系，例如，將有出入口的單元設置于靠近路旁。5、設施布置的原則（1）整體綜合原則設計時應將設施布置有影響的所有因素都考慮進去，以達到優化的方案。（2）移動距離最小原則（3）流動性原則設施布置應使在制品在生產過程中流動順

31、暢，消除無謂停滯，力求生產流程連續化。（4）空間利用原則生產區域或儲存區域的空間安排，都應力求充分有效地利用空間。（5）柔性原則應考慮各種因素變化可能帶來的布置變更，以便于以后的擴展和調整。（6）安全原則二、設施布置設計的方法1、擺樣法最早的布局方法。適合于較簡單的布局設計，對復雜的系統不很準確，而且花費時間較多。2、數學模型法存在兩大困難：（1）當問題的條件過于復雜時，簡化的數學模型很難得出符合實際的準確結果；（2）無法得到布局圖。3、圖解法4、系統布置設計SLP是當前布局設計的主流方法，綜合考慮了工廠布局的主要目標，實現了布局的科學化。三、設施布置的形式1、產品原則布置（Product L

32、ayout）定義：是以產品為對象進行專業化布置，也稱裝配線布置或流水線布置，是一種根據產品加工制造的步驟來安排設備或工作過程的布置方式。具體而言，就是將設備、人員按產品加工或裝配的工藝過程順序固定布置，形成一定的生產線。工作地1工作地2工作地3工作地4產品原材料針對標準化高的產品或服務，按照加工的工藝過程布置設備。適宜重復性生產。一般僅涉及一種或少數幾種極相似的產品或服務。考慮到每一加工對象都是按照同樣的加工順序，所以常常有可能使用固定的物料運輸設備和運輸路線。在制造業，這些加工路線被稱為生產線或裝配線。高度連續的生產線或裝配線稱為流水線。服務行業按照產品原則布置的情況較少顧客需求差異性大。例

33、如：鞋、化工設備和汽車清洗劑的生產、自助餐館、汽車清洗。優點：（1）由于布置符合工藝過程，物流暢通；（2）由于上下工序銜接，在制品存放量少；（3）物料搬運工作量少；（4）可做到作業專業化，對工人技能要求不高，易于培訓；（5）生產計劃簡單，易于控制；（6）可使用專用設備和機械化、自動化搬運方法。（7）產量高產品產出率高；（8）成本低單位產品的可變成本低（很高的專用設備費用由許多加工對象來分攤），加工路程短，物料處理成本低（由于各加工對象采用相同的加工順序，物料運輸大大簡化），存貨少。缺點：（1）不具產品彈性，設備發生故障時引起整個生產線中斷；（2）柔性弱，系統對產量變化及產品和設計的變化的適用性

34、差；產品設計變化將引起布置的重大調整；（3）生產線速度取決于最慢的機器；（4）生產線有的機器負荷不滿，造成相對投資較大；（5）生產線重復作業，工人易產生厭倦；分工過細使得工作重復單調，工人很少有發展機會，而且會導致情緒問題和由于連續工作而導致的過度緊張造成傷害事故；（6）維修和保養費用高。適用：適合于少品種、大批量的、高標準化的產品的生產。2、工藝原則布置（Process Layout）定義：是以工藝為對象進行專業化布置，也稱機群布置或功能布置，是一種將相同或類似功能、程序的機器設備集中布置于同一區域的布置方式。被加工的零件，根據預先設定好的流程順序，從一個地方轉移到另一個地方，每項操作都由適

35、宜的機器來完成。例如將所有的車床放在一處，將沖壓機床放在另一處。例如：制造業中的機械加工車間、鍛壓車間、車工車間等。醫院是采用工藝導向布局的典型。下料車間機加車間鑄造車間熱處理車間總裝車間產品1產品2產品3優點：（1）機器利用率高，可減少設備數量；（2）設備和人員柔性程度高，更改產品和數量方便；（3）設備投資相對較少；（4）操作人員作業多樣化，有利于提高工作興趣和職業滿足感缺點：（1）生產過程中的物流復雜無序，物流量大，運輸線路長；（2）生產計劃與控制較復雜，要求員工素質的提高；（3）在制品較多，庫存量相對較大；（4）工件等待時間長，生產周期長。適用：適合于處理多品種、小批量、顧客化程度高的生

36、產與服務。3、成組原則布置（Group Layout）定義：又稱單元制造布置，是將不同的機器組成加工中心（工作單元）來對形狀、尺寸和工藝相似的零件進行加工的布置方式。是將產品原則布置和工藝原則布置兩種布局方式結合起來的布局方式。這種布置方法的主要目的是：在產品產量不足以大到使用生產線的情況下，也盡量根據產品的一定批量、工藝相似性來使產品生產有一定順序，物流流向有一定秩序，以達到減少中間在制品庫存、縮短生產周期的目的。例如：一些工廠總體上是按產品導向布局（包括加工、部裝和總裝三階段）在加工階段采用工藝導向布局，在部裝和總裝階段采用產品導向布局。優點：（1）由于產品成組，設備利用率高；（2）流程通

37、暢，運輸距離較短，搬運量少；（3）有利于發揮班組合作精神；（4）有利于擴大員工的作業技能；（5）兼有產品原則布置和工藝布置的優點。缺點：（1）需要較高的生產控制水平以平衡各單元之間的生產流程；（2）若單元間流程不平衡，需中間儲存，增加了物料搬運；（3）班組成員需掌握所有作業技能；（4）減少了使用專用設備的機會；（5）兼有產品原則布置和工藝原則布置的缺點。適用：多品種、中小批量的生產方式，目前廣泛用于金屬加工、計算機芯片制造和裝配作業。4、定位原則布置（Fixed Layout）定義：是將主材料或主件置于固定場所，而將人、機器、工具和其他材料、零部件移至該處進行生產作業的布置形式。是產品由于體積

38、或重量龐大停留在一個地方，從而需要生產設備移到要加工的產品處，而不是將產品移到設備處的布置方式。主要是工程項目和大型產品生產所采用的一種布置形式。它的加工對象位置、生產工人和設備都隨加工產品所在的某一位置而轉移。例如：飛機的制造、房屋的建設、造船廠、建筑工地和電影外景制片場往往都采用這種布局方式。特點：場地空間有限；不同的工作時期，物料和人員需求不一樣，生產組織和管理困難較大；物料需求量是動態的。適用：產品體積或重量龐大的情況，如飛機制造廠、造船廠、建筑工地等，同一時間僅可做一個或極少數量產品。四、PQ分析P-Q分析要回答采用什么樣的生產方式，從而采取什么樣的基本布置形式。從圖上可以看出，M區

39、的產品數量大，品種少，適宜采用大量生產方式，則按產品原則布置；J區的產品數量少，品種多，屬于單件小批生產方式，應該按工藝原則布置；在M和J之間的部分，則適于采用上述兩種相結合的成組原則布置。P-Q分析的結果不僅是確定生產方式和布置形式的基礎，也是劃分作業單位的基礎。五、設施布置的基本原始資料在SLP方法中，把P、Q、R、S、T作為基本要素（原始資料），作為布置設計工作的基本出發點，并稱之為解決布置問題的鑰匙。設施布置的基本要素：（1）P（Product）產品是指待布置工廠將生產的商品、原材料或加工的零件和成品等。（2）Q（Quantity）數量是指所生產的產品數量或提供服務的工作量。（3）R（

40、Route）生產路線包括工藝路線、生產流程、各工件的加工路線以及形成的物流路線。（4）S（Supporting Service）輔助服務部門把除生產車間以外的所有作業單位統稱為輔助服務部門。（5）T（Time）時間安排解決布置問題的鑰匙：什么S為輔助服務部門用什么來支持生產T時間時間安排產品何時生產？P產品材料生產什么？Q數量產量每項產品要制造多少？R生產路線工藝過程怎樣進行生產？只有在上述各要素充分調查研究并取得全面、準確的各項原始數據的基礎上，通過繪制各種表格、數學和圖形模型，有條理地細致分析和計算，才能最終求得設施布置的最佳方案。上述P，Q兩個基本要素是一切其他特征或條件的基礎。第五節

41、系統化布置設計（SLP）工廠布置的方法和技術，一直是工業工程領域不斷探索的問題。自工業革命以來研究出了許多手工設計、數字分析和圖解技術，60年代以來，又發展了計算機輔助工廠布置，在眾多的布置方法中，以繆瑟提出的系統化布置設計SLP最為著名，應用十分普遍。該方法提出了作業單位相互關系的等級表示法，使設施布置由定性發展到定量。這種方法不僅適用于工廠和生產系統設計，還可以用于醫院、學校，百貨商店、辦公樓等設施設計。一、系統化布置設計程序模式Systematic Layout Planning系統布置設計階段圖：見PPT四個階段均按順序交叉進行，其中第一階段和第四階段不屬于布置設計工作，第二和第三階段

42、是布置設計的主要工作。設計程序模式：見教材SLP法的步驟：（1）準備原始資料在系統布置設計開始時，首先必須明確給出基本要素P、Q、R、S、T這些原始資料，同時也要對作業單位的劃分進行分析。（2）物流分析和作業單位相互關系分析當物料流動是工藝過程的主要部分時，物流分析是布置設計中最主要的方面。按照物料移動的順序，可以得到一個流程圖，來表明生產部門之間的物流關系。對某些輔助服務部門來說，各作業單位之間的相互關系（非物流聯系）對布置設計是最主要的。介于上述兩者之間的情況，則需要綜合考慮物流和非物流相互關系。把物流關系和作業單位相互關系合并起來，可以構成一個“物流和作業單位相關圖”。（3）繪制作業單位

43、位置相關圖根據物流相關表與作業單位的相互關系表，考慮每對作業單位間相互關系等級的高低，決定兩作業單位相對位置的遠近，得出各作業單位之間的相對位置關系。這時并未考慮各作業單位具體的占地面積，得到的僅是作業單位相對位置，稱為位置相關圖。（4）作業單位占地面積計算計算出的面積應于可用面積相適應。（5）繪制作業單位面積相關圖（6）修正作業單位面積相關圖只是一個原始布置圖，還需要根據其他因素進行調整修正，進而形成若干可供選擇的方案。需要考慮的修正因素包括物料搬運方式、操作方式、儲存周期等，還需考慮實際限制條件（如成本、安全、職工傾向等方面）是否允許。（7）方案評價與擇優對備選方案進行比較和評價，選出一個

44、方案。系統化布置設計通過以上7個步驟，將物流分析和作業單位相互關系分析相結合，以求得合理布置，使工廠布置設計由定性階段發展到定量階段。二、物流分析（R分析）作業單位的相互關系可以分為物流關系和非物流關系。物流分析（物料流程分析）是確定物料在生產過程中每個必要的工序之間移動的最有效順序及其移動的強度和數量。主要是工藝流程分析，是工廠布局的前提。當物料流動是工藝過程的主要部分時，物流分析是布置設計中最主要的方面。也是物料搬運分析的開始，它對應布置設計問題“鑰匙”的第三個字母R（路線）。工藝流程是指零件在生產過程中在整個工廠中的移動路徑。物流分析要遵循的兩個最小和兩個避免的原則：兩個最小原則：經過距

45、離最小和物流成本最小。兩個避免原則：避免迂回和避免十字交叉。描述作業單位間的物流關系可通過物流強度等級的劃分來實現。作業單位對（或稱為物流路線）的物流強度等級應按物流路線比例或承擔的物流量比例來確定。物流強度等級符號物流路線比例（%）承擔物流量比例（%）超高物流強度A（4）1040特高物流強度E（3）2030較大物流強度I（2）3020一般物流強度O（1）4010可忽略搬運U（0）1、工藝流程圖定義：用來描述產品生產過程中各工序之間的關系，也可以用來描述全廠各部門之間的工藝流程。其重要作用是在分析工藝過程的基礎上，通過產品加工、組裝、檢驗等各加工階段及加工路線的分析，可以計算出每個工藝過程的各

46、工序（作業單位）間的物流強度，從而為作業單位位置的確定找到基礎數據。在大批量生產中，產品品種很少，用標準符號繪制的工藝流程圖直觀地反映出工廠生產的詳細情況，此時，進行物流分析只需在工藝流程圖上注明各道工序之間的物流量，就可以清楚地表現出工廠生產過程中的物料搬運情況。2、多種產品工藝過程圖在多品種且批量較大的情況下，如產品品種為10種左右，將各產品的生產工藝流程匯總在一張表上，就形成了多種產品工藝過程圖。在這張表上各產品工藝路線并列繪出，可以反映出各個產品的物流途徑。3、從至表當產品品種很多，產量小，且物料數量很大時，可以用從至表來表示各作業單位之間的物料移動方向和物流量。從至表法是一種常用的車

47、間設備布置方法。從至表是記錄車間內各設備間物料運輸情況的工具，是一種矩陣式圖表，用來表示建筑物之間、部門之間或機器之間的物流量。表中行表示物料移動的源，稱為從；列表示物料移動的目的地，稱為至；行列交叉點表示由源到目的地的物流量。一般來說，從至表根據其所含數據元素的意義不同，分為三類：距離從至表：表中元素表示從出發設備至到達設備的距離。運輸成本從至表：表中元素表示從出發設備至到達設備的運輸成本運輸次數從至表：表中元素表示從出發設備至到達設備的運輸次數當達到最優化時，這三種表所代表的優化方案分別可以實現運輸距離最小化、運輸成本最小化和運輸次數最小化。當物料沿著作業單位排列順序正向移動時，即從一至表

48、中只有上三角有數據，這是一種理想狀態。當存在物料倒流現象時，倒流物流量出現在從一至表的下三角，此時，兩個作業單位之間的總物流量等于正向物流量與倒流（逆向）物流量之和。三、作業單位非物流關系分析在工廠設施布置中，各作業單位之間除了物流聯系外，還有人際、工作事務、行政事務等的活動，存在人和工作的聯系。這些聯系都可以表示為各種單位之間的關系，也稱為非物流關系。因此，在分析作業單位相互關系時，除了物流關系外，還要考慮非物流關系，這一般不能用定量的方法得到，還需要一些定性的方法。非物流因素為主的情況：（1）某些工廠，需要運輸的物料很少，物流相對來說不重要。（2）輔助設施與生產部門之間常常沒有物流關系，但

49、必須考慮它們之間的密切關系。（3）在純服務性設施中，例如辦公室、維修間內，常常沒有真正的固定的物流，常用信息流或人流當作“物流”。（4）在某些情況下，工藝過程也不是布置設計的唯一依據。例如重大零部件的搬運、屬于產生污染的工序或有危害的作業。在分析作業單位相互關系時，要區別情況分別對待。（見教材）作業相關圖法（相互關系布置法）是由穆塞提出，它注重考慮各生產單位生產作業的相互關聯，根據工廠各組成部分之間的關系的密切程度加以布置，得出較優方案。作業相關圖：用菱形框格表示相應兩個作業單位之間的關系，用字母表示密切程度的等級，用數字表示確定密切程度等級的理由。首先將關系密切程度劃分為A、E、I、O、U、

50、X六個等級，然后根據這種資料，將待布置的部門一一確定出相互關系，根據相互關系的重要程度，按重要等級高的部門相鄰布置的原則，安排出最合理的布置方案。在非物流關系表中，還要加上評級的理由：作業性質相似使用相同的設備、場所工作聯系頻繁程度監督和管理方便噪聲、振動、煙塵、易燃易爆危險品的影響服務的頻繁和緊急程度等。非物流關系評級主要由上述理由確定：A級一般只用于部門間有密切的工藝聯系或使用相同的設備或場所，如鋼材庫和下料區、最后檢查和包裝、清理和油漆等。大量的人員流動也可定為A。如果對A有些把握不準，就可定為E，如兩個作業單位間人員流動量大但并不是每時如此，再如方便和安全要求、搬運物料要求和服務頻繁和

51、緊急等。U是最多的，當兩個作業單位間不需要相關或無干擾時采用。X同A一樣重要，但方向相反，是不需要密切靠近的。例如油漆間就不能和焊接間相鄰。一般噪音、煙塵、發熱、致冷和氣味都是列X的理由。因為這種評級是定性的，必須遵循以下的方法和步驟：由設施布置人員初步決定各作業單位間的關系，并經集體討論，充分闡明理由并作出分析。訪問相關圖中所列作業單位的主管或上級，和充分的調查研究。決定密切程度的標準，并逐項把這些標準列在相關圖的理由表中。對每一對作業單位確定密切程度等級和理由。應允許任何人對相關圖提意見，允許多次評審、討論和修改。 作業單位相互關系等級字母密切程度量化值比例線條數A絕對重要42-54E特別

52、重要33-103I重要25-152O一般110-251U不重要045-80無X不希望-1一條折線四、作業單位綜合相互關系分析在大多數工廠中，各作業單位之間既有物流聯系，也有非物流聯系，因此，在布置設計時，要將作業單位間物流的相互關系與非物流的相互關系進行合并，求出合成的相互關系，即綜合相互關系，然后由各作業單位間綜合相互關系出發，實現各作業單位的合理布置。主要步驟：（1）確定物流（m）和非物流（n）關系的相對重要性。加權取值。一般相對重要性比值不應超過1:3-3:1。如比值大于3:1，意味著物流關系占主要地位，設施布置只考慮物流關系即可；如比值小于1:3，說明物流的影響很小，設施布置只要考慮非

53、物流關系即可。（2）量化物流強度等級和非物流關系的密切程度等級。（3）計算量化后的作業單位綜合相互關系值。加權求和：CRij m×MRijn×NRij（4）綜合相互關系等級劃分。綜合計算得出的是量值，須經過等級劃分，才能建立與物流相互關系表相似的綜合相互關系表。基于綜合相互關系圖，進行位置相互關系分析：在SLP中，設施布置并不直接去考慮各作業單位的占地面積和幾何形狀，而是從作業單位間綜合相互關系密切程度出發，安排各作業單位之間的相對位置，關系密切等級高的作業單位之間距離近，等級低的距離遠。引入綜合接近程度的概念某一作業單位綜合接近程度等于該作業單位與其他所有作業單位間量化后的關系密切等級之和。綜合接近程度值的高低反映了該作業單位在布置圖中是應該處于中心位置還是處于邊緣位置。五、面積相互關系圖解在作業單位的相互關系確定以后，需要按它們的面積進行位置安排。在實際的設施布置設計過程中，常因受到現有廠房或可利用土地面積與形狀的限制等，不得不把需要的面積與可利用的面積結合起來考慮。1、面積的確定（1）計算法按照設備和作業所需的面積，加上輔助設施、材料存儲、維修、通道以及人員等所需面積得到該單位的總面積。（2）標準面積法采用某種工業標準求得所需的面積。（3）概略布置法應