生产服务设施选址与布置.ppt

生产与运作管理,教师：冯小翠Email：,第四章 生产服务设施选址与布置,教学目标：了解选址问题的重要性和难度 了解生产和服务设施选址需要考虑的因素 掌握选址的一般步骤,第一节 选址决策,选址的评价方法,4,选址的重要性和难度,1,影响选址的因素,2,选址的一般步骤,3,设施选址（facility location）就是确定在何处建厂或建立服务设施。一、选址的重要性 投资 成本 职工 MCI公司 改变困难，作用深远,选址的重要性和难度,二、选址的难度 选址因素互相矛盾。（接近顾客往往不接近原材料产地）不同因素的相对重要性很难确定和度量。（心脏病医院应该建在市中心还是城郊区）不同的决策部门利益不同，所追求的目标不同。判别的标准会随时间变化，现在认为是好的选址，过几年可能就不一定是好的了。（偏僻地方变繁华）,选址的重要性和难度,影响选址的因素,（一）运输条件与费用 交通便利能使物料和人员准时到达需要的地点，使生产活动能正常进行，还可以使原材料产地与市场紧密联系。运输工具：水运 公路运输 空运,一、经济因素,影响选址的因素,1、接近原料或材料产地 原材料供应充足、容易获得和运输成本原料笨重而价格低廉的企业原料易变质的企业原料笨重，产品由原料中的一小部分提炼而成原料运输不便,影响选址的因素,2、接近消费市场 工厂区位接近消费市场的主要目的，是节省运费并及时提供服务。产品运输不便，如家具厂，预制板厂 产品易变化和变质，如制冰厂、食品厂 大多数服务业，如商店、消防队、医院等,影响选址的因素,视频：家乐福和沃尔玛,（三）能源可获性与费用耗能大的企业（钢铁、有色金属冶炼、电力）（四）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考虑协作是否方便(产业集群),影响选址的因素,二、政治因素政治局面是否稳定法制是否健全税赋是否公平,影响选址的因素,三、社会因素居民的生活习惯文化教育水平宗教信仰生活水平,影响选址的因素,四、自然因素气候条件直接影响职工的健康和工作效率产品对温度和湿度是否有要求水资源状况耗水大小产品对水质要求高,第二节 影响选址的因素和选址的一般步骤,影响因素中重要性的选择技巧,结合实际灵活运用分清主次抓住关键有所取舍,第二节 影响选址的因素和选址的一般步骤,五、选址的一般步骤 选择某一个地区 在同一地区选择若干适当的地点 比较不同地点，做出决定,选址的一般步骤,（一）选择某一个地区 按照企业发展战略，选择若干地以新建厂或扩建厂。选择地区时要综合考虑经济因素、政治因素、社会因素和自然因素，最后确定某一个地区。可以选择在城市设厂、农村设厂和城郊设厂。,第二节 影响选址的因素和选址的一般步骤,（二）选择适当的地点通常考虑有：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,第二节 影响选址的因素和选址的一般步骤,3,1,评分法,2,线性规划运输问题算法,量本利分析法,选址的评价方法,（一）量本利分析法 量本利分析法可以用来评价不同的选址方案。任何选址方案都有一定的固定成本和变动成本，下图表示两种不同的选址方案的成本和收入随产量变化的情况。,选址的评价方法,成本,收入,V2,V1,V0,O,销售量,P1,P2,FC2（厂址2固定成本）,FC1（厂址1固定成本）,TC1（厂址1总成本）,TC2（厂址2总成本）,选址的评价方法,P3,某企业决定新开一家分店，有两个选址方案。地点1位于繁华闹市区，需投入的固定成本为50万元,单位可变成本为10元,产品单位售价为15元,预计在地点1可达成销量15万件。地点2前期需投入的固定成本为35万元，单位可变成本为9元，单位售价为15元。（1）假设在地点2销量可达8万件，问该如何选址?地点1利润=15*15-10*15-50=25地点2利润=,（二）评分法 量本利分析法只是从经济上进行比较。如前所述，选址涉及多方面因素，有些因素是无形的、难以量化的。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。由于不同的目标对选址决策的重要程度不同，就要对不同目标分配不同的权重，权重通过分配给不同目标以不同的最高分数来体现。,选址的评价方法,选址的评价方法,地点B综合得分高，是三个方案里最好的选择。,加权评分：考虑在某城市的高速发展区域新开设一医疗诊所，其相关因素及权重如下表，求该选址的加权评分。,举例：一家摄影公司打算开张一家分店下表是两个可供选择的地点的信息,地点2综合得分高，是更好的选择。,选址的评价方法,课堂练习,某汽车制造公司决定在南方建一新厂，现在南方三个省初步确定了3个备选厂址A、B、C，经过专家调查和判断，对这3个厂址按5个因素进行评分。结果如下表所示：,选址的评价方法,A的综合得分为:90*0.25+80*0.1+90*0.25+90*0.2+90*0.2=89B的综合得分为：95*0.25+75*0.1+80*0.25+85*0.2+80*0.2=84.25C的综合得分为：80*0.25+95*0.1+80*0.25+80*0.2+80*0.2=81.5所以，A厂址比较可取,（三）线性规划运输问题算法如果一个工厂或一个服务设施仅有一个原材料供应点，则只要将供应点的原材料生产成本加上从原材料供应点到该工厂或服务设施的运输成本，就可以计算运输成本。通过计算所有备选厂址（服务设施）的运输成本，经过比较，就可以得出最优的选址方案。当一个工厂或一个服务设施有多个原材料供应点，则问题就复杂得多。要解决这个问题，需要应用线性规划运输问题算法。,选址的评价方法,（三）线性规划运输问题算法产品发运过程中运费最少的选址问题追求供应过程运费最少的选址问题,选址的评价方法,（三）线性规划运输问题算法 某公司现有3个工厂，A、B、C，它们在3个不同的城市。有2个仓库P和Q，它们位于不同的城市，每个仓库每月需供应市场2100吨产品。为了更好地为顾客服务，该公司决定在设置一个新仓库，经调查，X和Y两个点可建仓库。,选址的评价方法,总运输费用210015210012300241800980100,1800,2100,2100,300,300,总运输费用2100152100123002718001591800所以，X点建仓库较好,1800,2100,2100,300,300,例题：某公司现有两个工厂A和B，3个仓库U、V和W。这些工厂和仓库位于不同的城市。该公司为了求得发展，决定选择某个城市建一个新厂。现有两个备选厂址X和Y，他们位于不同的城市。各工厂的生产能力、各仓库的需求以及工厂到仓库的单位运费如表5-6所示。,选址的评价方法,总运输费用2200101400162001424001276000,2400,1400,2200,200,600,400,选址的评价方法,选址的评价方法,2400,1400,2200,200,600,400,总运输费用220010140016200142400864400所以，在Y地建厂是较好的选择,课堂练习,某公司现有3个工厂A、B、C和2个分配中心P、Q，准备在W城或A城再建一个分配中心。现给出以下资料，求最佳分配中心地点。,A方案的运费为：100*13+800*5+700*6+600*8=14300,W方案的运费为：100*13+800*5+700*6+600*7=13700 所以选W,课堂练习,某公司现有3个原料供应地M1、M2、M3和2个工厂F1、F2，准备在X城或Y城再建一个工厂。现给出以下资料，求最佳选址。,X方案的运费为：600*18+500*24+500*24+50*27=36150,Y方案的运费为：600*18+500*24+500*21+50*21=34350所以选Y,第五题P147,第二节 设备设施布置决策,生产和服务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、车间内部生产设备的布置,工厂-分厂-车间-工段（班组）-工作地产品的结构与工艺特点企业的专业化与协作化水平 生产的产品品种多少和工艺类型与方法的单一程度 专业化程度高 则需要大量协作化生产企业的生产规模 劳动力和生产资料在企业集中的程度 企业职工人数 固定资产 产品总产值,影响企业生产单位构成的因素,影响企业生产单位构成的因素,（一）物料流程形式,典型布置形式,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，按垂直方式考虑,（一）物料流程形式,常见的水平流程形式,布置类型,固定式布置按产品布置按工艺过程布置按成组制造单元布置,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,布置类型,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。,布置类型,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 则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加 工任务,布置类型,按工艺过程布置（Process Layout）,L,L,L,D,D,D,D,G,G,接收和转运,L,D,G,车床组,钻床组,磨床组,磨床,钻床,车床,按工艺过程布置示意图,布置类型,按成组制造单元布置,基本原理：依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也能够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。,布置类型,按成组制造单元布置,布置类型,按C形制造单元布置,机器2,机器1,机器3,机器4,机器5,机器6,入口,出口,C形制造单元布置示意图,布置类型,U形制造单元及生产线布置（U-line Cell）,7,6,5,4,3,2,1,7,6,5,4,3,2,1,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,出入口,目标：使总搬运量最小例：有一个家电用品仓库，共有14个货区，分别储存7种家电。仓库有一个进出口，进出仓库的货物都要经过该口。假设该仓库每种物品每周的存取次数如下表，应该如何布置不同货物的货区使总搬运量最小。,第三节 库房布置,家电用品仓库的存储信息,存储物品（1）,搬运次数（每周）（2）,所需货区（3）,比值（4）=（2）/（3）,排序,1电烤箱,280,1,280,2,2空调,160,2,80,6,3微波炉,360,1,360,1,4音响,375,3,125,5,5电视机,800,4,200,3,6收录机,150,1,150,4,7其它,100,2,50,7,布置好的仓库平面图,出入口,仓库布置,第四节 设备布置的定量分析,作业相关图从一至表法新设备的布置问题线性规划方法计算机辅助布置,作业相关图法：,是由穆德提出了的，它是根据企业各个部门之间的活动关系的紧密程度布置其相互位置。布置的原则：将待布置的部门一一确定相互关系，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。,第四节 设备布置的定量分析,关系密切原因,关系密切程度分类表,第四节 设备布置的定量分析,X,例一快餐店欲布置其生产和服务设施。该快餐店共分6个部分，计划布置在23的区域内。,A,A,X,U,O,E,X,O,A,A,U,I,A,A,部门1,部门2,部门3,部门4,部门5,部门6,1.列出关系密切程度（A、X）A：1-2，1-3，2-6，3-5，4-6，5-6。X：1-4，3-6，3-4。2.编制主联系簇（如图1）3.考虑其它与A联系的部门（如图2）4.画出X关系图（如图3）5.安置各部门（如图4）,图4,图4,习题：把下列活动相关图中的九个汽车服务部门分配到33的九个位置中去。按照城镇规章，部门4的位置必须安排在右上角。,1-3,1-5,1-6,1-7,1-92-3,2-5,3-6,4-6,4-95-7,7-8,用实验法布置,习题：把下列活动相关图中的九个汽车服务部门分配到33的九个位置中去。按照城镇规章，部门4的位置必须安排在右上角。,用实验法布置,课堂练习,118页课堂练习2,列出关系密切程度分类表（只考虑A和X）A X13 1217 1618 2325 3426 3627 3839 4546 4947 5657 5859 6978 8979,列出关系密切程度分类表（只考虑A和X）A X13 1217 1618 2325 3426 3627 3839 4546 4947 5657 5859 6978 8979,3个13个22个32个43个52个66个72个83个9,一样！,从至表法：,一种比较科学的求物料总运量最小的布置方案的方法，比较适合于多品种、小批量生产的情况。（1）选择典型零件，确定工艺路线，确定所用机床设备（2）制定初始方案，统计设备间移动距离（3）确定零件在设备间的移动次数和单位运量成本（4）用实验法确定最满意的方案,第二节 设备布置的定量分析,从至表法：,例 一金属加工车间有六台设备，已知其加工的零件品种及加工路线，零件在设备间移动次数和单位移动成本如表所示。请确定最佳布置方案。,第二节 设备布置的定量分析,第二节 设备布置的定量分析,设备间月平均移动次数,第二节 设备布置的定量分析,单位距离运输成本,设备间月平均移动次数,单位距离运输成本,单位距离每月运输成本,单位距离每月总运输成本,第二节 设备布置的定量分析,单位距离每月运输成本,单位距离每月总运输成本,第二节 设备布置的定量分析,05,4,04,1,11,03,2,10,02,4,1,2,7,01,05,04,03,02,01,第二节 设备布置的定量分析,课后习题P118第1题,1、方案A月运输量2000（1515）2000（1510）3000（3010）1000（1510）3000（2035）420000米2、方案B月运输量2000（2535）2000（2510）3000（1010）1000（1510）3000（1025）380000米 比较方案A，B，B方案月运输量较小。,物料运量图法：按照生产过程中物料的流向及生产单位之间运输量布置企业的车间及各种设施的相对位置。步骤：1、根据原材料、在制品在生产过程中的流向，初步布置各个生产车间和生产服务单位的相对位置，绘出初步物流图。2、统计车间之间的物料流量，制定物料运量表。,从至表法,（1）绘制各种零件经过各工作地的顺序图,从至表法,（2）根据加工路线图，编制初始从至表,从至表法,A-C，C-E，A-G，C-G，F-H这些要相邻布置,从至表法,3、优先安排运量最大的车间，然后将与它流量最大的靠近布置，以此类推。4、最后，考虑其它因素进行改正和调整。,从至表法,A-C，C-E，A-G，C-G，F-H应相邻,练习：某企业有六个部门，各部门其现有块状区划图及物料从至表如下，请重新安排各部门的位置，使物料运量最小。本企业的两个约束条件为：（1）单元3必须保持原位置（因靠近出口）；（2）单元4位置保持不变（因移动预算过于庞大）。,88,6,1,2,5,从至表法,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用户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。,新设备的布置问题,假设现有两台设备，分别坐落在（5,10）和（20,30）的位置，如图 6-17 所示。取权重为1。若x 可取 5 和 20 之间的任何值，则g1(x)等于 15（例如，x=13,g1(x)=15）。同样，若 y 可取 10 和30 之间的任何值，则 g2(y)等于 20。任何在5,20 外的x，任何在10,30外的y都将导致更大的 g1(x）和 g2(y)。因此,(x,y）的最优解应为5=x=20,10=y=30。落在图 6-17内的阴影内的解都是最优的。从这个例子可以看出，x等于ai的某个值、y 等于 bi的某个值，该问题总存在最优解。,新设备的布置问题,例6.4 某大学购买一台新设备，以便全校教师制作教学录像带，这台设备由校园内六个学院的教师使用。这六个学院的位置如图6-16所示。其坐标和各学院使用该设备的教师人数见表6-9。各学院间用草坪隔开，故通道都是交叉垂直的。问该录像带制作设备安置在何处，使所有教师的总行程最小。,表6-9 学院坐标和使用人数,解：设布置录像带制作设备的坐标为x和y，取每个学院使用该设备的教师人数为加权数。下面分别求出 x 和 y 的值。首先求 x 的最优解。将x的坐标按递增的顺序排列，同时求出累计加权值，见表 6-9。,表6-9 x坐标和累计加权值,x最优值求解方法：将累计加权值除以 2，如本例（204/2）=102 在累计加权值中从小到大找出最接近102的值，如 103 与 103 相对应的 x 坐标即为最优解，如x=6,表 6-10 y坐标和累计加权值,y 值的求法与此相同。由表 6-12 可知，y=12。则本例的最优解为（6,12)，即新的录像带制作设备应布置在坐标为（6,12）的地方，这样所有教师的行走路程的总和最小。,第三节 装配线平衡,这条装配线5分钟出产一件产品，即这条装配线的节拍为5分钟/件。工序1每五分钟里只需生产2分钟即可满足生产需要。所以工序1的负荷率只有2/5=40%同理，其他工序也是如此。对于企业而言，浪费时间资源 机器闲置 忙闲不均 引起矛盾 浪费人力资源,2,3,5,1.5,1,2.8,某装配线有6道工序，作业顺序如图，每道工序的作业时间见图。,第三节 装配线平衡,节拍：指流水线上连续出产两件相同产品的时间间隔。工作地：若干个相邻工序合并成一个大工序，也叫一个工作地装配线平衡（即工序同期化）根据流水线节拍的要求调整工序时间，使各工作地的单件作业时间尽可能接近或等于流水线节拍,第三节 装配线平衡,装配线平衡的方法/步骤：确定装配流水线节拍,例：某条生产线计划产量为150件，采用两班制生产，每班工作8小时，每班有21分钟停歇时间，计划不合格率为2%，计算流水线的节拍。,r=（8*2*60-21*2）/150/(1-0.02)=6分/件,第三节 装配线平衡,装配线平衡的方法/步骤：计算装配线上需要的最少工作地数 Smin=ti/r=各工序作业时间和/节拍,有理论最少工作地数和实际工作地数,解：S=(6+2+5+7+1+2+6+3+5+5+4)/10=46/10=4.65,例：节拍为10分钟，共11道工序，关系见下图：,第三节 装配线平衡,装配线平衡的方法/步骤：组织工作地保证各工序之间的的先后顺序每个工作地分配到的小工序作业时间之和不能大于节拍各工作地的作业时间应尽量接近或等于节拍应使工作地数目尽量少,启明公司开发出一种款式新颖的三轮童车,试销结果表明深受顾客欢迎。公司决定建立一条装配流水线大批量生产这种三轮童车，面向全国销售。三轮童车装配线的节拍为20秒件，工序总工作时间为253秒，现需要对这条装配线进行组织设计。,第三节 装配线平衡,第三节 装配线平衡,第三节 装配线平衡,装配线平衡的方法/步骤：确定装配流水线节拍,r=20秒/件,计算装配线上需要的最少工作地数,Smin=ti/r=各工序作业时间和/节拍=253/20=12.6513,组织工作地尽量接近或等于节拍,第三节 装配线平衡,15个工作地,第三节 装配线平衡,装配线平衡的方法/步骤：计算工作地时间损失系数和平滑系数,S是工作地数，r是节拍，T是各工序作业时间,平滑系数SI：反映了各工作地之间的均衡程度,第三节 装配线平衡,计算工作地时间损失系数和平滑系数,S是工作地数，r是节拍，T是各工序作业时间,SL=（15*20-253）/(15*20)=16%,SI=【(20-20)2+(20-18)2+(20-18)2+(20-18)2】0.5=15.5,P118习题3,装配工序先后顺序图,0.69,A,B,C,D,E,F,G,H,I,0.55,0.21,0.59,0.70,1.10,0.75,0.43,0.29,节拍 r=Fe/N=50/300=0.167(m/i),Smin=(0.69+0.55+0.21+0.59+0.70+1.1+0.75+0.43+0.29)/0.167=31.80=32,P119习题4课堂测验,P172习题4,装配工序先后顺序图,0.2,A,B,C,D,E,F,G,H,I,0.05,0.15,0.06,0.03,0.08,0.12,0.05,0.05,J,K,L,0.12,0.15,0.08,习题4,节拍 r=Fe/N=50/200=0.25,每小时装配200件产品的最小工作地数 Smin=(0.2+0.05+0.15+0.06+0.03+0.08+0.12+0.05+0.05+0.12+0.15+0.08)/0.25=1.14/0.25=4.56=5,装配工序先后顺序图,0.2,A,B,C,D,E,F,G,H,I,0.05,0.15,0.06,0.03,0.08,0.12,0.05,0.05,J,K,L,0.12,0.15,0.08,SL=（）/(5*0.25)=8.8%,第四节 非制造业的设施布置,办公室布置 零售卖场布置,加工对象不同,办公室布局,（Office layout）,办公室布置,办公室布置与生产制造系统相对，有很大的不同点：(1)生产制造加工对象是有形的物品，所以物料搬运是进行布置时一个重要的考虑因素，办公室加工对象是信息及组织内外的来访者。（2）生产系统中，产出的速度取决于设备的速度，办公室主要取决于人处理信息的速度。（3）生产制造系统中，产品的特性决定设施布置的类型，而办公室布置可能存在多种。,办公室布局,信息交流,成本,美观,（Office layout）,体现办公室人员的身份性质,办公室布置的几种基本模式,封闭式办公室：将办公楼分割成多个小房间开放式办公室：将工作人员容纳在一间很大的办公室内共同工作。组合办公模块：带有半截屏风的组合办公模块布置方式，这种模块式布置有很好的柔性。活动中心：除了保留每个人的办公空间，设立活动中心，拥有讨论间、会议室、复印机、电视电话等各种设备。“远程”办公：利用信息网络技术，将处于不同地点的人们联系在一起，共同完成工作。,谢 谢！,