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1、申请上海交通大学工程硕士学位论文生产物流分析与工艺布局改善方法研究学校：上海交通大学院系：机械与动力工程学院工程领域：工业工程交大导师：企业导师：康强工程硕士学号：上海交通大学机械与动力工程学院2006年10月生产物流分析与工艺布局改善方法研究摘要随着现代市场竞争的加剧，企业的利润空间越来越小。所有企业都在努力设法降低成本以保证利润。有资料显示，在生产过程中，物流时间占生产周期的90%-95%,而纯加工时间仅占5%；物流费用的增长远远大于生产费用的增长；企业的在制品和库存物料占流动资金达75%以上所以物流自然成为企业降低成本的”焦点no生产物流是企业物流的重要组成部分。生产物流合理化可以降低在
2、制库存、缩短生产周期加速资金周转等，从而降低企业成本。本文以富士康集团富弘精密组件有限公司内CNC部门为研究对象，通过对其生产过程及物流状况进行深入研究，应用物流分析的理论和方法进行分析计算，对部门工艺布局进行改善以使物流合理化，提升企业竞争力。在本文中，先简要介绍了论文研究的背景、研究内容、研究意义及论文总体框架等。然后在参阅大量书籍文献的基础上，对国内外物流研究发展状况、生产与生产物流的基本概念及相互关系、物流系统分析原理及方法、设施布置技术的发展、几种设施布置技术及其比较、方案评估方法等的一些基本理论进行研究。并在此基础上设定企业工艺布局改善的具体方法，包含方法的基本原理及假设、方法所需
3、的主要信息及数据、方法的基本步骤、方法的主要特征等。再运用设定的方法针对某部门进行实际改善研究。最后对整个论文研究状况进行总结及进一步研究的展望。关键词：生产物流，工艺布局，物流系统分析，设施布置RESEARCHOFPRODUCTIVELOGISTICSANALYSISANDCRAFT1.AYOUT,SIMPROVEMETHODABSTRACTWiththeaggravationofthemarketcompetition,theprofitspaceofenterprisesissmallerandsmaller.Allenterprisesaremakinggreateffortsto1o
4、wercostsandsoastoensureprofits.Someinformationshows,inprocessofproduction,logisticaltimeaccountsfor90%-95%ofproductioncycle,andprocessingtimeonlyaccountfor5%.Thegrowthofthelogisticsexpensesisfargreaterthanthegrowthoftheproducingcost.Thematerialinprocessofenterprisesandthestockofwarehouseaccountforta
5、kingupthecirculatingfundmorethan75%.Sothelogisticsbecomesfocusofenterprises.Productivelogisticsistheimportantpartofenterpriselogistics.Productivelogisticsrationalizationcanreducethestockofmaterialinprocess,shortenproductioncycleandacceleratethecirculationofthefund,etc.thusreducetheenterprisecost.Thi
6、stextregardsCNCdepartment,FOXCONNinc.astheresearchobject.Inordertorationalizelogisticsandpromoteenterprise,scompetitiveness,theauthorwouldcarryonfurtherinvestigationonitsproductionprocessandlogisticsstate,AndusetheoryandmethodoflogisticssystemanalysistoimprovethecraftlayoutofCNCdepartment.Inthisarti
7、cle,itintroducesbackground,researchcontents,researchmeaningandoveral1frameofthesisfirstly.Secondly,onthebasisofconsultingalargenumberofbooksdocuments,itstudythestateoflogisticsdevelopmentindomesticandinternational,theconceptionandinterrelationofproductionandproductionlogistics,theprincipleandmethodo
8、flogisticssystemanalysis,severalkindsoffacilitiesplanninganditscontrast,somemethodsofschemeassessment.Italsoestablishestheimprovedmethodofenterprise,scraftlayout.Themethodincludesbasicprincipleandsomeassumptions,someinformationanddata,thestepofmethodandsomecharacteristics.Andthenusethemethodtoimprov
9、eonedepartment,slayout.Finally,itsummarizesthedissertationandgivensomeprospectofstudyingfurther.KEYWORDS:Productivelogistics,Craftlayout,logisticssystemanalysis,facilitiesplanning中文摘要英文摘要目录第一章绪论1. 1概述1.2 研究内容1.3 研究的意义1.4 论文的框架第二章生产物流分析的基本理论2.1国内外物流研究发展状况2.1.1物流的发展2.1.2国外物流的发展2. 1.3我国物流的发展2. 2生产与生产物流
10、2. 3物流系统分析2. 3.1物流系统分析的原则3. 3.2物流系统分析的一般步骤2. 4设施布置技术1. 4.1设施布置技术的发展2. 4.2设施布置技术3. 4.2.1一般性设施规划4. 4.2.2Reed的工厂布局程序5. 4.2.3MUther的系统化布局规划程序6. 4.2.4Apple的工厂布局程序2. 4.3几种规划设计方法的比较3. 4.4方案评估方法第三章运用系统化物流分析技术改善企业工艺布局的方法研究3.1基本原理及假设3. 2方法所需的主要信息及数据3. 3基本步骤4. 3方法的主要特征第四章CNC部门的物流分析与布局改善4.1背景介绍4. 2现状物流分析4. 2.1输
11、入因素分析4. 2.2目前布局物流量计算4. 2.3搬运方法说明4. 3拟定改善方案4. 3.1生产模式分析4. 3.2机器设备选择4. 3.3产品生产流程规划4. 3.4活动区物流分析4. 3.5活动关联性分析4. 3.6空间需求决定4. 3.7区域分配与调整4. 3.7拟定具体方案4. 3.8改善方案当量物流量计算4. 3.9搬运方法变更5. 4改善方案与现状对比评估第五章总结与展望附表参考文摘第一章绪论1.l概述随着全球经济一体化进程的加速和世界产业结构的调整，特别是中国入世以后，越来越多的国外企业将生产基地向中国转移，中国作为世界制造业中心的地位日益凸显。然而,与制造业大国地位不相符的
12、是，中国的制造业实力并不强，其中较重要的原因之一就是现代物流技术较落后。20世纪50年代，由于受原苏联的影响，中国制造企业的工艺流程都很简单，当时上马的很多企业不具备发展现代装备制造业的生产基础、物流系统与生产组织方式，从现代物流的角度来看有很多不尽合理之处，目前却还在那里维持。例如，我国的工厂布局大多设计为厂内有一条中央大道，加工车间依次分布在道路两边，最后面是仓库，这样增加了原材料与产成品的运输量，造成生产成本上升。而欧美与日本的模式是，车间与仓库连贯分布，仓库紧挨着车间，上一道工序的产品直接进入下一道工序，或者储存在旁边的仓库里以便取用，缩短了运输距离，节省了时间与成本。目前，由几台数控
13、机床配合机器人形成的柔性生产线一一加工单元(ManufacturingCells)在国外已比较普遍，其自动化程度之高甚至可以实现连续720小时无人控制下的连贯生产，最大限度地保证了产品的一致性和质量稳定性。显而易见，物流在其中发挥了相当重要的作用，没有物流就不可能实现生产自动化。正是由于作为生产支撑系统的物流技术有了巨大进步，才促使整个工厂的工艺流程发生了根本变化1。而我国直到上个世纪80年代以后，原机械工业部开始推广精益生产方式，制造企业才慢慢地有了物流工程的概念。但是直到现在，我国物流工程的发展还很滞后，因为大部分制造企业对物流工程降低成本、提高效率、增加效益的作用认识还很不到位，没有将物
14、流同产品质量与企业竞争力联系起来，同企业信息系统建设紧密结合起来，给于足够的重视。据有关资料统计，我国大多数企业问题丛生：L物流混乱。物料除了停滞外，经常处于交叉迂回、倒流和拥挤状态；重复搬运多，无效搬运占50%左右；生产流程不合理造成物料流动路径长。2.时间浪费大、产品交.供货时间长。如制造业中从原材料到产成品的转换过程中，90%以上为物料的停顿等待时间，其余10%中的70%为工装及前后时间，真正创造产品价值的时间仅占整个周期的3.0%。3.空间浪费大。机械企业的各种仓库与存储区的面积占到全厂生产面积的40%50%；冶金制造业约为30%40%。4.企业内的供应物流、生产物流、销售物流及回收废
15、弃物流的物料流的衔接与协调不合理，导致整个物流系统效率低下。5.企业物流与社会物流的物理衔接不合理2。正是因为我国企业物流与国外的差距以及国内大多数企业普遍存在的问题，需要有更多的企业及人员参与物流的应用研究，以提升我国制造业的总体水平。1.2研究内容1 .对企业的生产方式及工艺布局进行研究。企业生产物流方式决定于企业的生产方式及工艺布局，一旦企业的生产方式以及工艺布局确定，与之对应的生产物流方式也随之确定下来。通常情况下，企业生产的产品产量越大，产品的品种则越少，生产专业化程度也越高，而物流过程的稳定性和重复性也就越大。反之，企业生产的产品产量越小，产品的品种则越多，生产的专业化程度越低，而
16、物流过程的稳定性和重复性亦越小。所以在进行物流分析及改善时，首先要对企业的生产方式及工艺布局原则进行分析及确定。2 .研究物流系统分析方法。一般情况下，物流状况的优劣是工艺布局好坏的最重要的评价指标。为此工艺布局改善应首先从物流分析入手进行。物流系统分析过程较复杂，本文会对物流系统分析的原则及一般步骤作具体的说明。3 .研究设施布置技术。工艺布局的好坏直接影响到产品的生产周期、库存数量、成本以及产品质量等等。本文将会研究各种设施布置技术（从工程设计步骤演变过来的一般性设施规划、Reed的工厂布局程序、Muther的系统化布局规划程序、Apple的工厂布局程序）并对其步骤进行比较分析。4 .研究
17、方案评估方法。对于企业设施规划问题，由于影响因素很多，而且极为复杂，所以在进行方案评估时，一般应进行综合指标比较评价。本文将会对各种评估方法进行研究，并介绍优缺点列举法、因素分析法及点评估法等三种方法。5 .实例研究根据各种基本理论的研究，设定企业工艺布局改善的基本步骤，并对研究部门进行改善。1.3研究的意义随着现代市场竞争的加剧，企业之间的竞争开始向基于时间和客户需求的方向发展。在满足客户个性化需求的同时，保持较低的生产成本和较短的交货期更是企业在竞争中取胜的关键法宝。无论是在社会经济系统还是在企业生产系统，以运输、搬运和存储为代表的物流都是不可缺少的环节，并且是系统运行的关键部分之一，被益
18、为第三利润源泉”。物流过程不直接产生价值，但直接关系到成本。有资料显示，在生产过程中，物流时间占生产周期的90%-95%,而纯加工时间仅占5%；物流费用的增长远远大于生产费用的增长；企业的在制品和库存物料占流动资金达75%以上。如何缩短生产周期加速资金周转，如何降低在制品等物料占用是企业管理的关键问题。由于设施布置的状态决定了物流系统运行状态，所以一个生产系统的设施布置设计是决定性的。20世纪80年代，美国企业每4年请顾问公司搞一次生产线设计，进入九十年代缩短为12年，更新一次产品就做一次生产设计，有时甚至为了完成一次订单就对其设施布置进行一次调整3。而我公司虽然约1年调整一次，但目的是为了应
19、对组织变动或产能扩充，没有真正针对生产的产品进行系统的分析设计。随着产能扩充，场地使用趋于饱和，各种问题随之突显出来：生产现场在制库存居高不下；原料仓和成品仓都存储满大量的原料及成品，且仓库已不符使用，厂区走道也被占用。这些因素都导致生产周期延长，大量流动资金被占用，是企业提升竞争力的最大阻力。在这种背景下进行本课题研究，对公司经营有很大的帮助。1.4论文的框架第一章：简要介绍了论文研究的背景、研究内容、研究意义及论文总体框架等。第二章：在参阅大量书籍文献的基础上，对国内外物流研究发展状况、生产与生产物流的基本概念及相互关系、物流系统分析原理及方法、设施布置技术的发展、几种设施布置技术及其比较
20、、方案评估方法等的一些基本理论进行研究。第三章：根据上一章基本理论的研究，设定企业工艺布局改善的具体方法，包含方法的基本原理及假设、方法所需的主要信息及数据、方法的基本步骤、方法的主要特征等。第四章：针对研究部门按照设定的工艺布局改善方法进行实例研究。第五章：对工艺布局改善方法所用的一些表格进行标准化以方便参照使用并对整个论文研究状况进行总结及进一步研究的展望。第二章生产物流分析的基本理论2.1 国内外物流研究发展状况2.1.1 物流的发展自从有了生产活动以来就有了工厂设计和企业物流的问题，然而能够非常大的影响企业效益的物流系统却并没有引起人们的足够重视。产业革命以后，经济领域对于人力、原材料
21、这两个利润源泉的挖掘已经有了一百多年的历史，虽然在现代社会中仍然可以用新的方式来开发这两个利润的源泉，但是，寻找新的利润源泉就变得更为迫切。“物流作为第三利润源泉”就是在这种情况下被发现的。以往人们在工厂、车间的布置、物料搬运中更多、的是采用粗放的人工方法进行布置与设计，物流作为物料流、人员流、信息流和能量流的计划、调节和控制的学科被分析与研究，远远滞后于其他技术学科。在生产制造业迅速发展的过程中，由于人们没有重视物流，结果是随着生产力的不断发展，生产制造过程越自动化、越柔性化，生产规模越大，物流落后的矛盾就越突出。比如：生产率低、成本高、生产周期长、原料及再制品的大量储备等造成的占用资金多等
22、浪费现象。生产制造系统的高效率与物流系统的低效率越来越不适应。二次世界大战后，各个国家的经济发展是一个“无限的市场”，任何一个企业只要能够快速、顺利地实现产品向用户转移就能够获取利润，而如何获得更多的利润是每一个经营者所追求的。随着二战后大量的军事技术和军事组织方式转移到民间活动中去，物流系统的思想方法和相关技术、相关管理方式实现了“军转民”并取得了成功，这就使人们认识到，物流”不仅具有非常重要的军事价值，而且也具备非常重要的经济活动价值，可以为企业增加新的管理思想和结构模式。企业界采用物流技术和物流管理方式之后，有效地增强了企业活力，提高了企业的效率和效益，从而也增加了企业利润。随着人们需求
23、的不断变化和需求数量的增加，工厂的规模和复杂程度也明显增大，工厂设计也由传统的较小系统的设计发展到大而复杂的系统设计；并且在美国企业界中，人们认识到传统的现场布局效率的提高不能代表整体效益的提高，必须重视企业的整体效益、重视物流系统的规划、设计和管理。二战后系统工程理论、计算机技术、运筹学等在生产与建设领域得到了广泛的应用，为工厂设计创造了条件。工厂设计和物流分析逐渐采用了系统工程的思想和系统分析的方法，并且研究领域也从工业设施逐渐扩大到了服务领域。2.1.2 国外物流的发展美国、日本等国家是世界上物流发展比较早的国家，十分重视物流的研究和发展。早在上个世纪八十年代，在美国，一些物流研究者们就
24、指出，直接劳动成本所占比例不足工厂总成本的10%,并且这一比例还在不断下降。而储存、运输所支付的费用却占生产成本的40%。二次世界大战后的日本，生产费用年增长2.2%,流通费用年增长5.5%,并且其态势有增无减。人们深切地感受到生产过程的”油水”几乎已被榨干，要想从中取得明显的效益已经相当困难了。而物流仍是一个待开发的“处女地“。物料运输、储存过程存在极大的潜力，有待挖掘。所以，从二十世纪七八十年代开始，这些国家在物流系统分析中，开始用计算机对复杂的物流系统进行系统研究设计。从二十世纪九十年代至今，人们又开始使用计算机仿真技术对设施设计的动态与柔性进行了深入的分析与研究。并结合现代制造技术、F
25、MS.ClMS和现代管理技术SCM、JIT,并行工程、MRPII、ERP.LP等进行物料运输、搬运和平面布置等的研究，物流系统的研究也扩大到从产品订货开始直到销售的整个过程，如：供应链管理方式的透明性灵活性使传统的物流流程管理方式有重大改变。出现准时供应系统“、零库存系统等。物流技术从“手工物流时代”经过机械化物流时代n、”自动化物流时代直到今天的集成化物流时代”接着即将进入“智能化物流时代Z并随着信息技术的发展而迅速向”虚拟化物流时代”发展，而且其研究的内容和范围还在不断扩大与发展，但不管物流学科怎样发展，车间布置仍是物流研究的基础。并具有很高的实践指导意义4。2.1.3 我国物流的发展在我
26、国，工厂设计始于上个世纪五六十年代，是在计划经济体制下大规模经济建设、整体型工厂设计的产物，传统的工厂设计不注重物流系统设计，仅仅根据企业发展的需要，进行各种功能独立的、孤立的设计或改造，如：工厂设计、运输设计、仓库设计等。工厂的责任就是在指定的地方建成工厂、生产出指定品种和数量的产品。由于受当时国内的体制、制度和国际关系的影响，工厂设计方法也是沿用前苏联40年代后期大规模经济恢复和建设时期创立50年代初介绍给我国的传统设计方法，不能成为工厂实际生产与管理的蓝图。那个时期建设的企业大多数没有经过科学的规划和设计，即使进行过设计也是在计划经济时期所采用的传统设计方法，而且从投入使用至今，基本没有
27、进行过再规划设计，更不用说企业物流系统设计了。有的工厂也调整生产布局，往往是根据领导或技术人员的习惯和意愿，不能称之为设计，更谈不上系统设计，无法满足市场经济的要求4。从上世纪八十年代开始，物流的概念引入我国，设施规划与物流技术、物料搬运设计、系统布置设计等逐渐被人们认识，物流系统工程的研究和应用已经被认为是国民经济中的一个重要组成部分。提高物流效率，降低物流成本，向客户提供优质服务，实现物流合理化、社会化、现代化，已成为广大企业的共识。但是，与发达国家相比，我国的物流水平还处在一个较低的水平，迫切需要深入研究和实践。2.2 生产与生产物流生产是指人们利用资源和工具创造产品和服务的过程，它包括
28、产品的生产，也包括服务的生产。企业生产物流是指伴随企业内部生产过程的物流活动。即按照工厂布局、产品生产过程和工艺流程的要求，实现原材料、配件、半成品等物料在工厂内部供应库与车间、车间与车间、工序与工序、车间与成品库之间流转的物流活动。企业的生产物流活动与生产活动交错进行，通过生产物流实现对产品的加工过程，整个生产过程都伴随着原材料、半成品以及生产设备、工具在各个工艺环节之间流动。生产物流与生产这种紧密的相互影响的关系就是生产物流最显著的特点，企业生产的顺利进行要求生产物流活动做到：连续性、平行性、节奏性、比例性和适应性。1 .连续性。它是指保证生产需要的物资供应的连续性，包括空间上的连续性和时
29、间上的继起性。空间上的连续性是指生产物资供给点必须与生产的需求点相一致，从而保证生产的连续进行，不会因为生产物资供给点与需求点位置上的不一致而导致生产的停顿；时间上的继起性是指生产物资的供应时间与需求时间相一致，也就是物资要在适当的时间送到需求点，供给时间与需求时间相互间断，也将导致企业生产的停顿。2 .平行性。它是指生产物流的操作可以同时在不同的工艺环节进行，而不是此起彼伏的运作。企业生产的产品是按照工艺流程的顺序流动的，但是生产的连续性就意味着在整个生产工艺流程的各个环节都有不同程度的在制品。企业开始生产后，同一时间生产的各个环节都在运行。虽然在制品可以按照工艺流程顺序从上一道工序向下一道
30、工序流动，但生产物流是服务于生产工序的各个环节，因此生产物流的供应会同时出现在不同的工艺流程环节中。生产物流就需要按照不同环节的物资需求进行供应活动，生产物流的平行性既是生产连续性的保证又可以有效地减少产品的生命周期。3 .节奏性。生产物流的节奏性是对生产物流的时间要求的总结，企业的生产多数都是按照事先制定的生产计划进行的，任何时间上的延迟或提前都会打乱企业生产的节奏。生产物流的节奏性操作意味着生产工艺流程具有一定的稳定性，同时企业在相同时间间隔内完成的工作量大体相等或稳定递增。生产物流的节奏性将给管理工作带来极大的方便，减少物资供应管理的工作量。4 .比例性。生产物流的比例性主要是生产物流的
31、数量要求的表述，强调产品生产需要的物资在各个环节之间的分配存在着比例关系，这一点对于企业生产的连续进行也是非常重要的。生产物流在生产过程中安排物流供应除了考虑物料的需求点和需求时间外还需要考虑需求的数量，而这个数量就是根据各种物料在产品中的比例关系决定的。5 .适应性。生产物流的适应性是生产物流系统对生产工艺流程变动的反应程度，要求企业的生产物流系统可以在最短的时间里调整操作内容来适应生产工艺的变化。产品市场的多样化和个性化发展趋势决定企业对生产物流的适应性要求逐渐增强5。制造企业的生产过程实质是生产物流活动将每一个生产加工过程连起来，生产物流中断，生产过程也将随之停顿。由于该流动过程中物料流
32、经的路线取决于空间布置的结构，所以生产物流活动的主要内容是布置设计、搬运和存储。1 .3物流系统分析物流系统分析是指根据物流系统的目标要求，从其整体利益出发，运用科学的分析工具和计算方法，对物流系统的功能、环境、费用、效益等因素进行充分的调研、分析和比较，选择最优方案的过程。系统分析不同于一般的技术经济分析，它要求管理者把构成物流系统的各项因素看作一个整体来看待6。2 .3.1物流系统分析的原则任何系统都是由多个因素所构成的，是具有一定结构和功能，既受外部环境影响，又受内部因素制约的整体。因此，在对物流系统进行分析时，要注意以下几方面的结合：1 .外部条件与内部条件相结合物流系统是流通领域的一
33、个子系统，它并不是孤立的封闭系统，而是与社会环境紧密联系的开放性系统，受外部社会经济、政策以及科学技术等多方面的制约，并随着需求、供应、价格等因素的变化而变化。从内部来看，物流系统也受物流各功能要素的影响与制约。因此在进行物流分析时，既要注意对外部环境进行分析，同时也要注意对系统内部各环节的协调，将系统内外的关联因素综合进行考虑，以使物流系统在一定的环境中正常运行。2 .当前利益与长远利益、局部利益与整体利益相结合在进行物流系统分析时，不仅要考虑当前利益、局部利益，还要考虑长远利益和整体利益。如果物流系统对当前和长远利益都是最优的，那么这个方案肯定是最理想的方案；但如果对当前不是十分有利，但从
34、长远来看却非常有利，也是一个比较可取的方案。另一方面，如果某个方案能保证整体利益和个子系统的局部利益都能最大化，那么该方案也一定是理想的方案。但这种情况在实际中很难出现，因为物流个环节之间的相互影响、相互制约以及系统结构要素间的二律背反现象，使得整体利益和局部利益很难都达到最优。因此，在进行物流系统分析时，只能在保证整体利益最大的前提下，尽量使每一个子系统获得较大利益。3 .定量分析和定性分析相结合系统分析强调定量方法的运用，经常采用计量经济分析和其他科学分析方法分析问题。物流活动中很多问题都是可以定量化的，如成本、费用、运输能力等。而且随着现代应用数学、计算机和网络等高科技手段的广泛运用，物
35、流分析将越来越精确化。但是物流系统内也有很多问题是难以定量化或无法进行计量的，如制度、政策以及人们的各种主观感受等。因此，在进行物流系统分析时，一定要注意定量分析与定性分析相结合6。2.3.2物流系统分析的一般步骤物流系统分析是一项系统性、逻辑性较强的工作。它的主要过程就是先有概念形成问题，再由问题产生目标，然后根据目标建立可行方案，再通过可行方案分析对比寻找最优方案，其具体步骤如图1所示7。图1物流系统分析的基本步骤Fig1Thestepoflogisticssystemanalysis2.4设施布置技术设施规划是在企业经营策略的指导下，针对企业个体中的生产或服务系统的生产或转换活动，从投入
36、到产出的全部过程中，将人员物料及生产所需的相关设备设施等，做最有效的组合与规划，并与其他相关设施协调，以期获得安全、效率与经济的操作，满足企业经营需求，同时更进一步能对企业长期的组织功能和发展产生更积极的影响和效益。传统设施规划的问题仍以生产系统为主要课题，而生产系统则以制造工厂的规划问题最为复杂，也最具有代表性。因此制造设施的规划包含下列含义：1 .对于各种设施设备与人员的数量寻求一最佳组合，以达到最恰当的生产结构。2 .决定各种设备（包括生产设备、物料搬运设备、存取设备、辅助设备等）、物料及人员操作与活动所需的空间需求。3 .分析各活动的关系，以求得各活动空间可能的相关位置。4 .分析物料
37、的接受、制造、储存、出货等整体过程，安排其流程、路径与时序，以期获得良好的物料搬运及人员流通成效。5 .调整各活动位置与空间，以使人员、物料、机器等获得最有效经济的关系位置与操作方法。6 .通过各项设施的妥善安排与规划，不仅减少对环境的负面影响，且能对长期的环境与组织发展有更积极的影响和效益8。2.4.1设施布置技术的发展”设施规划设计是工业工程的一门核心技术。二次世界大战前，早期的工业工程将方法研究、物料搬运和工厂布置三方面内容合称为”工厂布置设计”。其中工厂布置方面的内容主要采用定性分析方法和经验设计。当然，这种方法缺乏科学性。但是经过大量实践的数据在一定程度上也反映了客观情况，且根据经验
38、设计的工厂在较短时间内比较符合实际情况。第二次世界大战后，工业工程学科有了很大发展，在方法上逐渐由定性向定量转变，在工作领域上也由重点在制造业扩大到其他工业和服务业，设计对象向非工业设施扩大，由此工厂布置设计”发展为“设施规划设计”。20世纪60年代以后由RiChard.Muther倡导的系统化设施布置规划（SLP）方法，由于采用理性化的推理方法和系统化的规划设计方法，使设施规划设计向前迈进一大步。但是这一方法的推理还比较粗略，系统化工作内容也比较繁琐。随着计算机及其技术的飞速发展，20世纪80年代以来许多学者研究了各种设施布置模型以及算法，推理更加细致合理加上CAD技术使绘图工作也可自动完成
39、，出现了各种商品化的设施布置软件包，又使设施规划设计跃上一个新的台阶9。综观规划设计发展的三个阶段，每一阶段有其优点也有不足，从我国当前实际工作来看，系统化设计和计算机辅助设施设计软件（CoinPUterAidedFacilityDesign简称CAFD.应用尚不普遍，经验加指标设计法在设施规划设计中暂时还占有优势。除主观原因外，对系统化设计尚不习惯，相关设施设计软件还存在较多的不足和缺点，还需要对模型、算法以及CAFD软件作进一步研究、改进和提高，更需要结合我国国情才能满足设施设计实际工作的要求10。2.4.2设施布置技术2.4.2.1一般性设施规划设施规划是一门包含科学与艺术双重成分的学科
40、，其理论与实务均不易完全以数学或定量模式来涵盖其所有层面或寻求解决方案，在设计过程中，常需加入设计者个人的主观判断或经验累积。纵然如此，设施规划设计者仍然应该坚持使用有组织和有系统的方法进行研究，避免落入完全依照主观经验的设计行为。而传统上，最普遍性的系统研究方法就是工程设计程序的六个步骤，如图2所示8。图2工程设计程序的步骤Fig2Thestepofprojectdesignsprogram将工程设计的六个步骤应用在设施规划方面，得到一般性设施规划步骤如下8：1 .定义问题（1）定义设施的目标：无论是要规划一项新设施或改进现有设施，都需要对生产的产品与要提供的服务予以量化描述，并针对作业的层
41、次或数量予以定义，亦即设施的定位应加以明确化。（步骤一）（2）指定为达成目标所要执行的主要与支持性作业：可通过所涉及的操作、设备、人员与物料流程来定义所要执行的主要与支持性作业，以及要满足的需求；支持性作业的目的是为使基本作业能在最少干扰与延迟的情况下进行运作。（步骤二）2 .分析问题（1）决定所有作业之间的相互关系：在指定设施的范围内，建立作业之间的互动关系以及相互支持的运作方式，同时定义出作业之间的定性与定量的关系。（步骤三）（2）决定所有作业的空间需求：当计算每一项作业的空间需求时，必须考虑所有设备、物料与人员的需求。（步骤四）3 .发展方案发展可行的设计方案：设施规划包含设施位置与设施
42、设计两大部分；基于特殊情况，设施位置的决策与设施设计的决策可分别处理，而设施设计的可行方案包含平面布局设计、结构设计与物料搬运系统设计等三项要素。（步骤五）4 .评估方案评估可行的设计方案：基于可接受的评估标准，将可行计划予以排序；对每一个可行计划，要决定所涉及的评估因素为何，并评估这些因素将如何影响设施表现与其操作绩效。（步骤六）5 .选择方案选择一个设计方案：此步骤即决定最能满足企业组织目标的方案为何；在评估设施方案过程中，常会发现成本不是唯一主要的因素，如市场占有率或顾客满意度等都是评估焦点。（步骤七）6 .执行方案（1）执行设计方案：一旦选定某一方案，在实际构筑一项设施或对一区域进行布
43、局之前，要先进行许多规划工作，从布局的准备实施、实际开始实施、施行中与改正错误等每一个环节都要进行督导。（步骤八）（2）继续与修正设计方案：当某一设施产生新需求时，整个设施计划必须据以修正。（步骤九）7 .定义问题（重复步骤一）再定义设施目标：在先前步骤一中已提到有必要将所要生产的产品或要提供的服务予以数量化，此步骤则在对现有设施潜在的修正和扩充因素进行考虑，并将其整合纳入布局计划中，同时和步骤一连接构成一设计循环。（步骤十）2.4.2.2Reed的工厂布局程序Reed建议采用下列有系统的行动计划，作为规划和准备布局的必要步骤8：1 .分析产品的制造过程。2 .决定制造该项产品所需要的程序。3
44、 .准备布局计划。4 .决定工作站设计。5 .分析所需要的储存区。6 .规定通道的至少宽度。7 .建立所需要的办公室。8 .考虑人员及服务设施。9 .研究工厂服务项目。10 .提供未来扩展准备。上述步骤中，Reed认为布局计划表是整个布局程序中，最重要的一个考虑。此表应包含下列内容：1 .流程程序，包括：操作、运送、储存及检验。2 .每项操作的标准时间。3 .机器的选择及平衡。4 .人力选择及平衡。5 .物料搬运需求。2.4.2.3Muther的系统化布局规划程序Muther发展出一种布局程序称之为系统化布局规划(SySteinatiClayoutplanning)或简称为SLP,如图3所示。
45、SLP是利用许多图表作为分析的工具，和提出布局方案的依据，而其程序中输入的作业资料为P、Q、R、S、T五者，即产品（product数量（quantity）途程安排（routing、辅助劳务（SUPPOrtingSCrViCC）与时间（time）。依据所输入的资料及了解个作业间的角色和关系，可以进行物料流程分析及作业关联分析，有这些分析可以发展出关联线图，以表现各项作业的相对空间位置。接着决定每项作业所分配的空间大小，空间指派工作完成后，便开始制作每一部门的样板，并将这些样板放入关联线图内，而获得空间关联线图。再根据修正的考虑及实务上的限制，就可以发展出许多布局方案，并进行评估与推荐较佳方案。实
46、施SLP的方法相当有条理，程序相当直接，在应用上不会发生困难；并强调作业关联指派的优先顺序，首先提出以邻接程度作为衡量作业关联性满足程度的一项根据。然而，必须注意有许多不同方案的关联线图，都可提供相同的作业关联性满足程度；而且构成空间关联线图的各空间样板的形状，也会影响布局方案的产生。因此，最后将空间关联线图转换成数个可行布局方案的工作，不是一个机械化的呆板过程，在此过程中机智、判断及经验都是相当重要的因素。同时，Muther将布局规划划分为选择厂址、全盘布局计划与局部计划等三部分，可分别应用SLP以求解设计方案，其本质上是一样，即可用同样的步骤方法加以解决，只是因为问题类型范围不同，导致于所
47、收集的资料种类也随之不同。总而言之，MUther提出了一套相当完整且有系统的布局计划程序，且其应用各种表格作为分析的工具，对资料的收集、分析都有很大助益8。图3系统布局规划（SLP）的执行步骤Fig3Theexecutionstepofsystemlayoutplanning2. 4.2.4APPIe的工厂布局程序Apple曾对工厂布局提出下列详细步骤顺序8：1 .取得基本资料。2 .分析基本资料。3 .设计生产程序。4 .计划物料流程的类型。5 .考虑一般的物料搬运计划。6 .计算设备需求。7 .规划个别的工站。8 .选择特殊的物料搬运设备。9 .协调相关的作业群。10 .设计各项活动的相互
48、关系。11 .决定储存设备。12 .规划服务及辅助活动。13 .决定所需要的空间。14 .将活动分配到总空间内。15 .考虑建筑物的类型。16 .完成主要布局。17 .选用适当的人员来评估、调整及检查布局。18 .取得批准。19 .进行布局。20 .对布局的执行实施跟踪。同时APPIe也指出，既然没有任何两个布局专案的设计会完全相同，因此设计的先后程序也会有所差异，故在完成一个步骤的考虑之前，可能会跳跃许多步骤；同理，也可能需要回溯前面已经完成的步骤，或是过去有某些因素未加考虑，此时就需要重新核对或局部修正。Apple方法的优点是考虑了各个部门间的联系问题，且以物料搬运系统作为评估与协调各部门面积配置的手段，更提高了物料搬运在设施规划中的地位，然而其不足则是对于设施设计方案如何建立与改善未做完整的交待。2.4.3几种规划设计方法的比较针对工程
