第五章第五章 工厂设施规划与设计工厂设施规划与设计v第一节第一节 设施规划与设计概述设施规划与设计概述v第二节第二节 系统布置设计系统布置设计(SLP) v第三节第三节 螺旋法求解螺旋法求解1第一节第一节 设施规划与设计概述设施规划与设计概述一、设施规划与设计的目标与原则一、设施规划与设计的目标与原则 一个设施是一个有机的整体，由相互关联的子系统组成，因此必须以设施系统自身的目标作为整个规划设计活动的中心。不论是新设施的规划还是旧设施的再规划，典型的目标是： (1) 简化加工过程。 (2) 有效地利用设备、空间、能源和人力资源。 (3) 最大限度地减少物料搬运。 (4) 缩短生产周期。 (5) 力求投资最低。 (6) 为职工提供方便、舒适、安全和符合职业卫生的 条件。2 为了达到上述目标，现代设施规划与设计应遵循如下原则： (1) 减少或消除不必要的作业； (2) 以流动的观点作为设施规划的出发点； (3) 运用系统的概念； (4) 重视人的因素； (5) 设施规划设计是从宏观到微观，又从微 观到宏观的反复迭代、并行设计的过程。3二、设施规划与设计的阶段结构二、设施规划与设计的阶段结构 4三、三、设施规划设计方法设施规划设计方法 1.摆样法。摆样法。2.数学模型法。数学模型法。3.图解法。图解法。4.系统布置设计（系统布置设计（SLP）法。）法。51. 摆样法。摆样法。 利用二维平面比例模拟方法，按一定比例制利用二维平面比例模拟方法，按一定比例制成的样片在同一比例的平面上表示设施系统成的样片在同一比例的平面上表示设施系统的组成、设施、机器或活动。的组成、设施、机器或活动。 适用于较简单的布局设计，对复杂的系统该适用于较简单的布局设计，对复杂的系统该法就法就不能十分准确，而且花费时间较多不能十分准确，而且花费时间较多。62. 数学模型法。数学模型法。 运用运筹学、系统工程中的模型优化技术运用运筹学、系统工程中的模型优化技术（线性规划、随机规划、多目标规划、运输（线性规划、随机规划、多目标规划、运输问题、排队论等）研究最优布局方案，为工问题、排队论等）研究最优布局方案，为工业工程师提供数学模型，以提高系统布置的业工程师提供数学模型，以提高系统布置的精确性和效率。精确性和效率。 存在两大困难存在两大困难 a）当问题的条件过于复杂时，简化的数学模型很）当问题的条件过于复杂时，简化的数学模型很难得出符合实际要求的准确结果；难得出符合实际要求的准确结果； b）布局设计最终希望得到布局图，但用数学模型）布局设计最终希望得到布局图，但用数学模型得不到。得不到。73. 图解法。图解法。 有螺线规划法、简化布置规划法及运输形成有螺线规划法、简化布置规划法及运输形成图等。图等。 其优点在于将其优点在于将摆样法与数学模型法摆样法与数学模型法结合起来，结合起来，但在实践上现在较少应用。但在实践上现在较少应用。83. 系统布置设计系统布置设计SLP （Systematic Layout Planning）法。）法。 是当前工厂布局设计的主流方法。是当前工厂布局设计的主流方法。9四、工厂布局的基本原始资料四、工厂布局的基本原始资料 工厂布局设计需要的主要原始资料主要原始资料是产品及产品及其其生产纲领生产纲领和生产工艺过程和生产工艺过程。次要资料次要资料有两种，即支持生产的辅助服务部门和时间的安排支持生产的辅助服务部门和时间的安排。 (1) 产品产品 (P) 和产量和产量 (Q)。 产品及其产量是指工厂要生产的产品型号、系列、规格、产量和年生产量，这些因素影响到设施的组成及其相互关系、选用设备的类型、物料搬运的方式等，如图5-2所示。在图5-2 P-Q曲线中：10 Q/P比值大（比值大（A区域），区域），适用于大量生产方式，加适用于大量生产方式，加工机床按产品原则布置。工机床按产品原则布置。 Q/P比值小（比值小（C区域），区域），适用于单件小批量适用于单件小批量生产方式，加工机床按工艺生产方式，加工机床按工艺原则布置。原则布置。 Q/P比值适中（比值适中（B区域），区域），适用于中小批量生产方式，适用于中小批量生产方式，加工机床按成组原则布置。加工机床按成组原则布置。11 Q/P比值大（A区域），适用于大量生产方式，加工机床按产品原则布置。 Q/P比值小（C区域），适用于单件小批量生产方式，加工机床按工艺原则布置。 Q/P比值适中（B区域），适用于中小批量生产方式，加工机床按成组原则布置。12 (2) 工艺过程工艺过程 (R，Route)。由熟悉本行业先进由熟悉本行业先进生产工艺的工程技术人员或专业咨询公司提供生产工艺的工程技术人员或专业咨询公司提供的工艺过程表、工艺路线卡、装配工艺卡等工的工艺过程表、工艺路线卡、装配工艺卡等工艺文件。艺文件。(3) 辅助服务部门辅助服务部门 (S，Service)。是指支持生是指支持生产运行的工厂各辅助部门，如工具领取和维产运行的工厂各辅助部门，如工具领取和维修部门、动力部门、各公用设施管理部门等。修部门、动力部门、各公用设施管理部门等。 13 (4) 时间安排时间安排 (T，Time)。是指产品的生产周是指产品的生产周期、投产的批量与批次、各种操作时间定额期、投产的批量与批次、各种操作时间定额标准等。这些数据资料可以在设计过程中用标准等。这些数据资料可以在设计过程中用以估算设备的数量、需要的面积和人员、各以估算设备的数量、需要的面积和人员、各生产单位之间的平衡等。生产单位之间的平衡等。 有了以上有了以上P、Q、R、S、T等五方面的原始资等五方面的原始资料，就能着手布局设计。料，就能着手布局设计。14第二节第二节 系统布置设计系统布置设计(SLP) 一、阶段结构一、阶段结构 在制造业中，工厂布局设计主要是确定工厂的生确定工厂的生确定工厂的生确定工厂的生产部门、辅助服务部门和管理部门的位置产部门、辅助服务部门和管理部门的位置产部门、辅助服务部门和管理部门的位置产部门、辅助服务部门和管理部门的位置。合理和有效的工厂布置对提高企业的生产效益、降低成本起着重要的作用。最具代表性的工厂布局设计方法是R缪瑟 (RMuther) 提出的“系统布置设计(SLP)”法，该方该方该方该方法提出了作业单位相互关系密级表示法，使布置设计法提出了作业单位相互关系密级表示法，使布置设计法提出了作业单位相互关系密级表示法，使布置设计法提出了作业单位相互关系密级表示法，使布置设计由定性阶段发展到定量阶段。由定性阶段发展到定量阶段。由定性阶段发展到定量阶段。由定性阶段发展到定量阶段。在缪瑟提出的系统布置设计 (SLP) 中，正是把产品产品产品产品P P、产量、产量、产量、产量QQ、生产路线、生产路线、生产路线、生产路线R R、辅助服务部门辅助服务部门辅助服务部门辅助服务部门S S及生产时间安排及生产时间安排及生产时间安排及生产时间安排T T作为给定的基本要素 (原始资料)，作为布置设计工作的基本出发点。系统布置设计 (SLP) 程序如图5-3所示。153、物流-作业单位关系图1、物流2、作业单位的相互关系 4、必要面积 5、可利用面积 6、面积相互关系图 7、修正条件 8、实际制约9、拟定几种布置方案 10、评价输入数据（P、Q、P-Q、R、S、T）系统布置设计 (SLP) 程序16 二、工艺过程图二、工艺过程图在这里我们将详细介绍产品生产过程中各工序之间在这里我们将详细介绍产品生产过程中各工序之间的关系，以及描述全厂各部门之间的工艺流程。的关系，以及描述全厂各部门之间的工艺流程。下面我们以电瓶叉车总装厂为例，说明如何运用工下面我们以电瓶叉车总装厂为例，说明如何运用工艺过程图来进行物流分析的方法与步骤。艺过程图来进行物流分析的方法与步骤。(1) (1) 变速器的加工与组装。变速器的加工与组装。变速器的加工与组装。变速器的加工与组装。 (2) (2) 随车工具箱的加工。随车工具箱的加工。随车工具箱的加工。随车工具箱的加工。 (3) (3) 车体加工。车体加工。车体加工。车体加工。 (4) (4) 液压缸加工。液压缸加工。液压缸加工。液压缸加工。 步骤步骤(1)(4)的工艺图如图的工艺图如图(5-4)(5-7)所示。所示。 17 5 4 7 0.1 0.20废料废料 0.2 (0.3) 0.3 标准件标准件 3 0.02 0.01原材料原材料 1 0.50 0.3 0.31 变速器加工工艺过程图变速器加工工艺过程图 (单位：单位：t) 原材料 1 0.2 9 5 废料 0.1 0.15 0.08 (0.23) 0.05 0.1 随车工具箱加工工艺过程图 (单位：t)1.原材料库原材料库2.油料库油料库3.标准件、外购件库标准件、外购件库4.机加工车间机加工车间5.热处理车间热处理车间6.焊接车间焊接车间7.变速器车间变速器车间8.总装车间总装车间9.工具车间工具车间10.油漆车间油漆车间11.试车车间试车车间12.成品库成品库13.办公服务楼办公服务楼14.车库车库18废料 油漆 原材料 2 10.01 6 10 0.40 0.81 1.20 车体加工工艺过程图（单位：t）1 0.35 0.2 5 4 废料 原材料 0.2 0.15 液压加工工艺过程图（单位：t）1.原材料库原材料库2.油料库油料库3.标准件、外购件库标准件、外购件库4.机加工车间机加工车间5.热处理车间热处理车间6.焊接车间焊接车间7.变速器车间变速器车间8.总装车间总装车间9.工具车间工具车间10.油漆车间油漆车间11.试车车间试车车间12.成品库成品库13.办公服务楼办公服务楼14.车库车库19将上述将上述机加工阶段、总装、试车、成品储存机加工阶段、总装、试车、成品储存阶段阶段工艺流程绘制在一起，就得到了叉车总装工艺流程绘制在一起，就得到了叉车总装厂全厂工艺过程图，如图厂全厂工艺过程图，如图5-8所示。所示。该图清楚地表现了叉车生产的全过程及各作该图清楚地表现了叉车生产的全过程及各作业单位之间的物流情况，为进一步进行深入的业单位之间的物流情况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础。需要说明的是若要计算物流分析奠定了基础。需要说明的是若要计算全年的物流量，图全年的物流量，图5-8中各数据还需乘上全年叉中各数据还需乘上全年叉车总产量。车总产量。 20 5 4 7 0.1 0.20废料废料 0.2 (0.3) 0.3 标准件标准件 3 0.02 0.01原材料原材料 1 0.50 0.3 0.31 （2 2）多品种工艺过程图）多品种工艺过程图 ( ( 叉车生产工艺过程图叉车生产工艺过程图 ) )8 外协件外协件 3 1.81 11 3.24 12 3.3 原材料原材料 1 0.2 9 5 废料废料 0.1 0.15 0.08 (0.23) 0.05 0.1 1 0.35 0.2 5 4 废料废料 原材料原材料 0.2 0.15 废料废料 油漆油漆 原材料原材料 2 10.01 6 10 0.40 0.81 1.20 0.06 机油机油 2 20.0121例1. 阀体产品名称产品名称件号件号材料材料单件重量单件重量（kg）计划年产计划年产量（件）量（件）年产总量年产总量（kg）阀体阀体9HT2507.00600042000序号序号作业单位名称作业单位名称工序内容工序内容工序材料利用率工序材料利用率()1原材料库原材料库准备铸锭准备铸锭2铸造车间铸造车间铸造铸造603机加工车间机加工车间初铣、镗初铣、镗704精密车间精密车间精镗精镗905半成品库半成品库暂存暂存22例2. 转子产品名称产品名称件号件号材料材料单件重量单件重量（kg）计划年产计划年产量（件）量（件）年产总量年产总量（kg）转子转子15450.660003600序号序号作业单位名称作业单位名称工序内容工序内容工序材料利用率工序材料利用率()1原材料库原材料库备料备料2热处理车间热处理车间正火正火3机加工车间机加工车间车、铣、钻车、铣、钻704热处理车间热处理车间淬火淬火5精密车间精密车间研磨研磨996半成品库半成品库暂存暂存23 三、物流分析与物流相关表三、物流分析与物流相关表 采用采用SLP法进行工厂布置时，通过划分等级的方法进行工厂布置时，通过划分等级的方法，来研究物流状况，在此基础上，引入物流相关法，来研究物流状况，在此基础上，引入物流相关表，以简洁明了的形式表示工厂总体物流状况。表，以简洁明了的形式表示工厂总体物流状况。 (1) (1) 物流强度等级。物流强度等级。物流强度等级。物流强度等级。 SLP中将物流强度转化成五个等级，分别用符号中将物流强度转化成五个等级，分别用符号A、E、I、O、U来表示。作业单位对来表示。作业单位对(或称为物流路或称为物流路线线)的物流强度等级应按物流路线比例或承担的物流量比的物流强度等级应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定，可参考表例来确定，可参考表5-2来划分。来划分。 2425 5 4 7 0.1 0.20废料废料 0.2 (0.3) 0.3 标准件标准件 3 0.02 0.01原材料原材料 1 0.50 0.3 0.31 （2 2）多品种工艺过程图）多品种工艺过程图 ( ( 叉车生产工艺过程图叉车生产工艺过程图 ) )8 外协件外协件 3 1.81 11 3.24 12 3.3 原材料原材料 1 0.2 9 5 废料废料 0.1 0.15 0.08 (0.23) 0.05 0.1 1 0.35 0.2 5 4 废料废料 原材料原材料 0.2 0.15 废料废料 油漆油漆 原材料原材料 2 10.01 6 10 0.40 0.81 1.20 0.06 机油机油 2 20.0126 针对前述电瓶叉车总装厂的实例，我们来讨论物流强度等级划分。根据表5-2中给出的数据划分出物流强度等级，绘制成表5-3。 2728序号序号序号序号物流强度物流强度物流强度物流强度(%)(%)等级等级等级等级序号序号序号序号物流强度物流强度物流强度物流强度(%)(%)等级等级等级等级181822.522.514142.1132.113171722.122.110102.0452.0458 812.4112.411 12 23 38.188.1811111.3631.3639 97.847.8415150.680.6813135.4535.4536 60.410.4116165.535.534 40.340.342 24.774.775 50.0680.06812122.1132.1137 70.0680.06829序号序号序号序号物流强度物流强度物流强度物流强度(%)(%)等级等级等级等级序号序号序号序号物流强度物流强度物流强度物流强度(%)(%)等级等级等级等级181822.522.5A A14142.1132.113I I171722.122.1A A10102.0452.045I I8 812.4112.41E E1 12 2I I3 38.188.18E E11111.3631.363OO9 97.847.84E E15150.680.68OO13135.4535.453E E6 60.410.41OO16165.535.53E E4 40.340.34OO2 24.774.77E E5 50.0680.068OO12122.1132.113I I7 70.0680.068OO30序号序号序号序号物流强度物流强度物流强度物流强度(%)(%)等级等级等级等级序号序号序号序号物流强度物流强度物流强度物流强度(%)(%)等级等级等级等级181822.522.5A A14142.1132.113OO (I) (I)171722.122.1A A10102.0452.045OO (I) (I)8 812.4112.41E E1 12 2OO (I) (I)3 38.188.18E E11111.3631.363OO9 97.847.84E E15150.680.68OO16165. 535. 53I I (E) (E)6 60.410.41OO13135.4535.453I I (E) (E)4 40.340.34OO2 24.774.77I I (E) (E)5 50.0680.068OO12122.1132.113OO (I) (I)7 70.0680.068OO调整后：调整后：A:44.6%, E:32.031, I:15.753, O:11.87231 (2) 物流相关表。 为了能够简单明了地表示所有作业单位之间的物流相互关系，我们仿照从至表结构构造一种作业单位之间物流相互关系表，在行与列的相交方格中填入行作业单位与列作业单位间的物流强度等级。SLP的物流相关表，如表5-4所示。 32表表5-4 电瓶叉车总装厂作业单位物流相关表电瓶叉车总装厂作业单位物流相关表33 四、作业单位相互关系分析四、作业单位相互关系分析 当物流状况物流状况对企业的生产有重大影响时，物流分析物流分析就是工厂布置的重要依据，但是也但是也不能忽视非物流因素的影响不能忽视非物流因素的影响。尤其是当物流对生产影响不大或没有固定的物流时，工厂布置就不能依赖于物流分析。341作业单位相互关系决定因素及相互关系等作业单位相互关系决定因素及相互关系等级划分级划分 作业单位间相互关系密切程度的典型影响因素一般可以考虑以下几个方面：1.物流。物流。物流。物流。2.工艺流程。工艺流程。工艺流程。工艺流程。3.作业性质相似。作业性质相似。作业性质相似。作业性质相似。4.使用相同的设备。使用相同的设备。使用相同的设备。使用相同的设备。5. 使用同一场所。使用同一场所。使用同一场所。使用同一场所。6. 使用相同的文件档案。使用相同的文件档案。使用相同的文件档案。使用相同的文件档案。7. 使用相同的公用设施。使用相同的公用设施。使用相同的公用设施。使用相同的公用设施。8. 使用同一组人员。使用同一组人员。使用同一组人员。使用同一组人员。9. 工作联系频繁程度。工作联系频繁程度。工作联系频繁程度。工作联系频繁程度。10. 监督和管理方便。监督和管理方便。监督和管理方便。监督和管理方便。11. 噪声、振动、烟尘、危险噪声、振动、烟尘、危险噪声、振动、烟尘、危险噪声、振动、烟尘、危险 品的影响。品的影响。品的影响。品的影响。12. 服务的频繁和紧急程度。服务的频繁和紧急程度。服务的频繁和紧急程度。服务的频繁和紧急程度。35 确定了作业单位相互关系密切程度的影响因素以确定了作业单位相互关系密切程度的影响因素以后，就可以给出各作业单位间的关系密切程度等级，后，就可以给出各作业单位间的关系密切程度等级，在在SLPSLP中作业单位间相互关系密切程度等级划分为中作业单位间相互关系密切程度等级划分为A A、E E、I I、O O、U U、X X，其含义及比例如表，其含义及比例如表5-55-5所示。所示。 362.作业单位综合相互关系表作业单位综合相互关系表(1) 作业单位非物流相互关系表。 选择作业单位非物流相互关系影响因素。在评价作业单位非物流相互关系时，首先应制定出一套“基准相互关系”，如表5-6所示。3738 确定了各作业单位非物流相互关系密切程度以后，利用与物流相关表相同的表格形式建立作业单位相互关系表，表中的每一个菱形框格填人相应的两个作业单位之间的相互关系密切程度等级，上半部用密切程度等级符号表示上半部用密切程度等级符号表示密切程度，下半部用数字表示确定密切程度等密切程度，下半部用数字表示确定密切程度等级的理由。级的理由。在此基础上建立如表5-7所示的非物流的各作业单位相互关系表。39表表5-7 叉车总装厂作业单位非物流相互关系表叉车总装厂作业单位非物流相互关系表40 (2) 作业单位综合相互关系。 在大多数工厂中，各作业单位之间既有物物流联系也有非物流的联系流联系也有非物流的联系，两作业单位之间的相互关系应包括物流关系与非物流关系物流关系与非物流关系。因此在SLP中，要将作业单位间物流的相互关系与非物流的相互关系进行合并，求出合成的相互关系综合相互关系，然后由各作业单位间综合相互关系出发，实现各作业单位的合理布置。 41(3) 作业单位综合相互关系表的建立步骤。一般按照下列步骤求得作业单位综合相互关系表： 进行物流分析，求得作业单位物流相关表。进行物流分析，求得作业单位物流相关表。 确定作业单位间非物流相互关系影响因素及等级，确定作业单位间非物流相互关系影响因素及等级，求得作业单位相互关系表。求得作业单位相互关系表。 确定物流与非物流相互关系的相对重要性确定物流与非物流相互关系的相对重要性（加权（加权取值）取值）一般地一般地m:n不应超过不应超过1：3或或3：1，当比，当比值大于值大于3：1时，说明物流关系占主导地位，工厂布时，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。置时只需考虑物流相互关系的影响。 。42 量化物流强度等级和非物流的密切程度等级。量化物流强度等级和非物流的密切程度等级。 对于表5-4及表5-7，一般取A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=1，得出量化以后的物流相关表及非物流相互关系表。 当作业单位数目为N时，总的作业单位对数可用下式计算： P=N(N-1)/2 计算量化的所有作业单位之间综合相互关系。具体计算量化的所有作业单位之间综合相互关系。具体方法如下方法如下： 设任意两个作业单位分别为Ai和Aj (i j)，其量化的物流相互关系等级为MRij，量化的非物流的相互关系密切程度等级为NRij，则作业单位Ai与Aj之间综合相互关系密切程度数量值TRij=mMRijnNRij。43 综合相互关系等级划分综合相互关系等级划分。TRij是一个量值，需要经过等级划分，才能建立出与物流相关表相似的符号化的作业单位综合相互关系表。综合相互关系的等级划分为A、E、I、O、U、X。 表5-8给出了综合相互关系等级及划分比例.44 应该注意X级关系密级的处理，任何一级物流相任何一级物流相互关系等级与互关系等级与X级非物流相互关系等级合并时都不应级非物流相互关系等级合并时都不应超过超过O级。级。对于某些极不希望靠近的作业单位之间的相互关系可以定为XX级，即绝对不能相互接近。 经过调整，建立综合相互关系表。45 (4) 以叉车总装厂为例，建立作业单位综合相互关系以叉车总装厂为例，建立作业单位综合相互关系表表v 加权值选取加权值选取 ：由于物流影响并不明显大于其他方面的：由于物流影响并不明显大于其他方面的 v 影响，因此取加权值影响，因此取加权值m:n=1:1。v 综合相互关系计算综合相互关系计算 00233333223364546 划分综合关系密级（一）划分综合关系密级（一）78 462310-13 91884673.3 9.919.88.850.57.79110047 划分综合关系密级（二）划分综合关系密级（二）78 56341 20-13 712164673.3 7.713.217.650.57.79110048 建立作业单位综合相互关系表建立作业单位综合相互关系表AEIOUXAAEEEEEEEEIIIIIIIIIIIIIIIIIOOOOOOOUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUXXXXXX49五、作业单位位置相关图 在SLP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：作业单位间必问题：作业单位间必然会出现密切等级相然会出现密切等级相同的作业单位对，这同的作业单位对，这会给位置分析造成困会给位置分析造成困难。怎么办？难。怎么办？50引入综合接近程度的概念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。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。中心位置还是处于边缘位置。1、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。51叉车总装厂综合接近程度排序表 1771118731321104137714312721114518136109452v作业单位之间的相互关系用相互之间的连线类型来表示。实线连线表示作业单位相对位置应该彼此接近，线数越多彼此越接近；而波浪线可以形象化地理解成为弹簧，表示作业单位相对位置应该彼此推开。见表5-13所示。53v绘制作业单位位置相关图，以电瓶叉车总装厂为例，绘制作业单位位置相关图步骤如下：v第一步，首先处理综合相互关系密级为A的作业单位对。v（1）从作业单位综合相互关系表中取出A级作业单位对，有8-1l、4-5、11-12，共涉及5个作业单位，按综合接近程度分值排序为8、4、11、12、5，其中作业单位5与12的综合接近程度是一样的，其顺序可以任意确定。v（2）将综合接近程度分值最高的作业单位8布置在位置相关图的中心位置。v（3）处理作业单位对8-11。将作业单位11布置到图中，且与作业单位8之间距离为一单位距离，如10mm，如图5-9所示。54v(4) 布置综合接近程度分值次高的作业单位4的位置。由于作业单位4与图上已有的作业单位8和11均非A级关系，则应从综合相互关系表中取出4-8、4-11的关系密级，结果分别为I级和O级。即作业单位4与8的距离应为3个单位距离长度，而作业单位4与11的距离应为4个单位距离长度，可选择如图5-9 b的位置布置作业单位4。v (5) 处理与作业单位4有关的A级关系4-5，从综合相互关系表中取出图中已存在的作业单位8和11与作业单位5的关系，均为U级。关系密级U为不重要的关系，则只重点考虑作业单位4和5的关系，将作业单位5布置到如图5-9 c所示的位置上。55v (6) 下一个要处理的作业单位为11，已布置在图上，只需要直接处理与作业单位11关系为A级的作业单位12的位置。从综合相互关系表中取出作业单位12与8、4、5的关系密级，均为U级，综合考虑的结果是将作业单位12布置在如图5-9 d所示的位置上。v 至此，作业单位综合相互关系表中，具有A级关系的作业单位对之间的相对位置均已确定。v第二步，处理相互关系为E的作业单位对。 v（1）从综合相互关系表中取出具有E级关系的作业单位对，有1-4、1-5、1-6、2-10、3-8、4-7、5-9、7-8、8-10，涉及到的作业单位按综合接近程度分值排序为8、4、1、 7、 3、9、 5、10、2、6 。56v（2）首先处理与作业单位8有关的作业单位3、7和10，布置顺序7、3和10。对于作业单位7与图中存在的作业单位8、4、11、12和5的关系密级分别为E、E、I、U和X，重点考虑较高级的关系，将作业单位7布置到图中，而后依次布置作业单位3和10。布置中要特别注意作业单位10与5之间的X级关系密级，应使作业单位10与5尽量远离。布置结果如图5-9 e所示。v在上述处理过程中已经看到，随着布置出的作业单位数目的增加，需要考虑的作业单位之间的关系也随之增加。为了使进一步的布置工作更简捷，应该对综合相互关系表中已处理的相互关系加注标记，以后不再作重复处理。 57v(3) 下一个要处理作业单位4，与之相关的作业单位对有1-4、4-7。作业单位1与图中已存在的作业单位4和5关系密级均为E级，与作业单位3关系密级为I级，由图5-9 e可以看出，作业单位1难以按其要求布置到作业单位4和5距离大致相同的位置上，同时又与作业单位3比较接近。为此必须修改原有布置方案，新的布置方案如图5-9 f所示。v (4) 处理剩余作业单位。v 第三、四、五步分别处理位置相关图中仍未出现的I、O、U级作业单位对。最后重点调整X级作业单位间的相对位置，得出最终作业单位位置相关图，如图5-10所示。58图图5-9 作业单位位置相关图绘制步骤作业单位位置相关图绘制步骤59图图5-10 作业单位位置相关图作业单位位置相关图60v六、作业单位面积相关图六、作业单位面积相关图v 将各作业单位的占地面积与其建筑物空间几何形状结合到作业单位位置相关图上，就得到了作业单位面积相关图。这个过程中，首先需要确定各作业单位建筑物的实际占地面积与外形(空间几何形状)。作业单位的基本占地面积由设备占地面积、物流模式及其通道、人员活动场地等因素决定。v (一) 基本流动模式 (如图5-11所示)v (二) 作业单位厂房平面设计v (三) 辅助服务部门布置设计v (四) 作业单位面积相关图绘制步骤（如图5-12所示）v (五) 作业单位面积相关图的调整（如图5-14、5-15、5-16所示）61 基本流动模式 62 作业单位厂房平面设计 v 作业单位设施包括生产车间厂房、作业单位设施包括生产车间厂房、辅助车间、仓储设施、动力公用设施、辅助车间、仓储设施、动力公用设施、运输设施与管理生活设施等。运输设施与管理生活设施等。v根据实际需要确定厂房的平面形式根据实际需要确定厂房的平面形式v环保问题环保问题v建成联合厂房建成联合厂房v多层厂房多层厂房63 辅助服务部门布置设计 v 工厂由生产车间、职能管理部门、辅工厂由生产车间、职能管理部门、辅助生产部门、生活服务部门及仓储部门等组助生产部门、生活服务部门及仓储部门等组成，除生产部门以外的其他部门都统称为辅成，除生产部门以外的其他部门都统称为辅助服务部门。助服务部门。64v 作业单位面积相关图绘制步骤 65布置的修正 v作业单位面积相关图是直接从位置相关图演化而来的，只能代表一个理论的、理想的布置方案，要使面积相关图成为合格的方案，还需要考虑实际条件的限制比如上面所说的五个基本要素及其它要素对布置方案的影响，进行调整和修正。这些因素通常被分为修正因素和实际条件限制两类。 66 作业单位面积相关图的调整v修正因素修正因素 物料搬运方法物料搬运方法ABCD直线型直线型ABCD渠道型渠道型ABCD中心型中心型67v修正因素修正因素 建筑特征建筑特征 道路：道路：满足物流、人流要求满足物流、人流要求 厂区道路布置与工厂总平面布置协调一厂区道路布置与工厂总平面布置协调一致致 厂内道路一般应为正交和环形布置厂内道路一般应为正交和环形布置 满足消防、卫生、安全等环保及排水要满足消防、卫生、安全等环保及排水要求求 尽量避免或减少与铁路线的交叉尽量避免或减少与铁路线的交叉 满足艺术和美化的要求满足艺术和美化的要求 公用管线布置公用管线布置 厂区绿化布置厂区绿化布置v实际条件限制实际条件限制v工厂总平面布置图的绘制工厂总平面布置图的绘制68变速器加工变速器加工随车工具箱随车工具箱加工加工液压缸加工液压缸加工车体加工车体加工物流、人流物流、人流69物流、人流物流、人流70物流物流人流人流71v七、评价与选择七、评价与选择v 通过对作业单位面积相关图的调整，可以取得数个可行方案。方案评价是系统布置设计程序中的最后环节，也是非常重要的环节，只有做好方案评价，才能确保规划设计的成功，因此，必须重视评价阶段的工作。常用的布置方案的评价方法有技术指标评价法，如物流一距离图分析，以及综合评价法，如加权因素法和因次分析法。 72 加权因素比较法加权因素比较法 加权因素比较法的基本思想是把布置方案的各种影加权因素比较法的基本思想是把布置方案的各种影响因素，不论是定性的，还是定量的，都划分成等级响因素，不论是定性的，还是定量的，都划分成等级 ，使之定量化，用等级或分值来定量表示该因素对布置方使之定量化，用等级或分值来定量表示该因素对布置方案的满足程度；同时根据不同因素对布置方案取舍的影案的满足程度；同时根据不同因素对布置方案取舍的影响重要程度设立加权值。从而，统一不同因素对布置方响重要程度设立加权值。从而，统一不同因素对布置方案的影响程度，并能计算出布置方案的评分值，根据评案的影响程度，并能计算出布置方案的评分值，根据评分值的高低来确定方案的优劣。分值的高低来确定方案的优劣。 评价因素的确定。一般系统规划的要求与目标都应列为评价因素。评价因素的确定。一般系统规划的要求与目标都应列为评价因素。常见的评价因素有：常见的评价因素有：1） 适应性与通用性适应性与通用性 2）物流效率；）物流效率； 3）物料运输效率；）物料运输效率； 4）储存效）储存效率；率； 5）场地利用率；）场地利用率； 6) 辅助部门的综合效率；辅助部门的综合效率； 7）工作环境及职）工作环境及职工满意度；工满意度； 8）安全管理）安全管理 ； 9）产品质量；）产品质量； 10）设备利用率；）设备利用率； 11）与企业长远规划相协调的程度；与企业长远规划相协调的程度； 12）其他）其他73 确定加权值确定加权值 。依据某一因素与其他因素的相对重要性，来确定。依据某一因素与其他因素的相对重要性，来确定该因素的加权值。一般做法是：把最重要的因素确定下来，并定出该因素的加权值。一般做法是：把最重要的因素确定下来，并定出该因素的加权值，加权值一般取该因素的加权值，加权值一般取10。然后，把每个因素的重要程度。然后，把每个因素的重要程度与该因素相比较，确定出合适的加权值。与该因素相比较，确定出合适的加权值。 评价因素评价等级划分。评价因素评价等级划分。 评价等级及分值74布置方案加权因素评价表 评价结果：针对待评价的数个方案（一般取评价结果：针对待评价的数个方案（一般取35个），确定出评价因素及其个），确定出评价因素及其加权值。制成评价表。将每个因素对各个方案的评价等级记分值填入表中。加权值。制成评价表。将每个因素对各个方案的评价等级记分值填入表中。最终求出各布置方案的各因素评价等级加权和。最终求出各布置方案的各因素评价等级加权和。75 最佳方案的确定。一般认为某一方案得分高于其他方案最佳方案的确定。一般认为某一方案得分高于其他方案20%，则可，则可认为主选最佳方案。若方案得分比较接近，应对这些方案在进行评认为主选最佳方案。若方案得分比较接近，应对这些方案在进行评价，评价时增加一些因素，并对加权值和等级进行更细致的研究，价，评价时增加一些因素，并对加权值和等级进行更细致的研究，还可以邀请更多的人参加评价。还可以邀请更多的人参加评价。 加权因素法举例 76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SLP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。77举例：某机械厂的设施布置举例：某机械厂的设施布置v设有设有3种零件种零件A、B、C，其工艺路径及日产量如表其工艺路径及日产量如表1所示（所示（15：分别表示：分别表示5个部门）个部门）部门12345面积m22040406020表表2 ： 5个部门所需厂房面积个部门所需厂房面积如何布置？如何布置？78系统布置规划系统布置规划SLPSLP步骤步骤4. 绘制空间相互绘制空间相互关系布置图关系布置图1. 编制相互编制相互关系图关系图3. 绘制作业绘制作业关系图关系图5. 评价布置评价布置方案方案6. 详细详细布置图布置图2. 确定需用确定需用空间空间模型化与方案综合模型化与方案综合系统识别和环境分析系统识别和环境分析选择与实施选择与实施79加工工艺从至表加工工艺从至表从至从至12345140501500200504015301500400050500008081v物流量等级划分（用符号物流量等级划分（用符号A、E、I、O、U表示）表示）A： 80100 吨吨 1 2E： 6080吨吨 无无I： 4060吨吨 2 4、 2 5O： 040吨吨 1-3、3-2、45U： 0吨吨 1-4、1-5、3-4、3-5 物流强度分析表（由从至表得出）物流强度分析表（由从至表得出）82部门关系图部门关系图83关系表从至12345A2EI4，52，52，4O331，2U 5 5 2 4 484线性关系图5124385空间关系图51243部门12345面积m22040406020由表由表2知知 ： 5个部门所需厂房面积个部门所需厂房面积如何改进如何改进？86最终布置图331224454面积面积 20 m287原始条件：原始条件： 一一叉叉车车厂厂，占占地地面面积积为为16000平平方方米米，厂厂区区南南北北长长200米米，东东西西宽宽80米米，该该厂厂有有员员工工300人人，计计划划改改建建成成年产年产60000套液压转向器的生产厂。套液压转向器的生产厂。已知：已知： 作业单位的基本区划和零部件加工工艺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。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案例：某液压转向器厂的设施布置公路北比例：1：200088示例一：液压转向器厂的作业单位建筑物汇总表89一、阶段结构v 系系统统布布置置设设计计采采用用四四个个阶阶段段进进行行，称为称为“布置设计四阶段布置设计四阶段”。确定位置确定位置:工厂的总体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，进行施工安装实施：编制施工计划，进行施工安装阶阶段段时间时间90二、程序模式选择选择分析分析寻优寻优输入数据（输入数据（P、Q、PQ、R、S、T）1、物流、物流2、作业单位的相、作业单位的相互关系互关系3、物流、物流作业单作业单 位相互关系图位相互关系图4、必要面积、必要面积5、可用面积、可用面积6、面积相互关系图、面积相互关系图9、拟定几种布置方、拟定几种布置方案案10、评价、评价7、修正条件、修正条件8、实际制约、实际制约系统布置设计程序模式系统布置设计程序模式91具体思路v一、液压转向器加工工艺从至表一、液压转向器加工工艺从至表v二、作业单位相互关系分析二、作业单位相互关系分析v三、作业单位位置相互关系分析三、作业单位位置相互关系分析v四、面积的确定四、面积的确定v五、布置修正五、布置修正v六、布置方案的评价与选择六、布置方案的评价与选择92一、液压转一、液压转向器加工工向器加工工艺从至表艺从至表已知： 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。93二、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。941、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，SLP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。95示例：液压转向器物流强度分析表（由从至表得出）96（2）构造作业物流相关表（示例）972、作业单位、作业单位非物流相互关系非物流相互关系表的构造：表的构造： 基本思路基本思路根据经验确定作业单位非物流相互关系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。立非物流相互关系表。通常可以从以下几个方面加以考虑：通常可以从以下几个方面加以考虑：(1)工工作作流流程程 (2)作作业业性性质质 (3)使用设备情况使用设备情况 (4)使使用用场场地地情情况况 (5)监监督督和和管管理理 (6)安安全、卫生全、卫生 (7)联系频繁程度联系频繁程度 （8）躁声、振动）躁声、振动(9)公用设施相同公用设施相同 (10)文件信息往来情况文件信息往来情况98（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）99（3）建立非物流作业单位相互关系表（示例）1003、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m:n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）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。101示例：液压转向器作业单位综合相互关系计算表示例中须计算55对作业单位，计算分数在18之间，由此得综合相互等级划分表如下：102建立作业单位综合相互关系表（示例）103三、作业单位位置相互关系分析三、作业单位位置相互关系分析 在SLP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。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。中心位置还是处于边缘位置。104 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1052、如何绘制作业单位位置相关图：、如何绘制作业单位位置相关图： 第一步第一步处理关系密级为处理关系密级为A的作业单位对。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。近程度最高的布置在中心位置；依次处理作业单位对。 第二步第二步处理关系密级为处理关系密级为E的作业对。的作业对。 最后重点调整最后重点调整X级作业单位对的相互位置级作业单位对的相互位置示例示例（1）找出综合接近程度最高的作业单位，是）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（机加工车间），将其布置 在中心位置；在中心位置； （2）找出）找出A级作业对：级作业对：12，78，其综合接近分值排序为，其综合接近分值排序为7、1、8、 2，因，因7和和4关系为关系为U，故考虑故考虑1和和4关系为关系为I，由此画出由此画出A级关系位置图。级关系位置图。 412786106示例：液压转向器作业单位位置相关图107四、面积的确定 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。108五、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。 例：精密车间应远离锻造车间 铸造车间应处在背风之处109布置方案的评分示例：六、布置方案的评价与选择1102、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： 111112作业：作业：v1、作业单位位置相关图的绘制过程中应注意解决什么样的主要问题？如何解决？v2、详细阐述SLP法作业单位相互关系分析的步骤。v3、设施规划与设计的原则有哪些？113作业作业114