物流工程課件物流系統規(guī)劃、分析和工藝過程設計

1、物流工程課件物流系統規(guī)劃、分析和工藝過程設計12 物流系統的概念1、系統的概念系統是指“由相互作用和相互依賴的若干組成部分（要素）結合而成的，具有特定功能的有機整體”。系統具有以下特點：1) 各個系統都具有一定的目的和功能。2) 在系統中通常有多種要素存在。3) 各要素之間，互相關聯。系統是“為有效地達到某種目的的一種機制，也就是為了達成某一目的，把人力、物力、資金、信息等資源作為指令輸人使系統產生某種結果”。系統工程是綜合工程技術、應用數學、社會科學、管理科學、計算機科學和技術等學科的內容，為制定最優(yōu)規(guī)劃、實現最優(yōu)管理的重要方法和工具。 23物流系統的定義物流系統是指在一定的時間和空間內，由

2、所需位移的物資、包裝設備、裝卸搬運機械、運輸工具、倉儲設施、人員和通信聯系等若干要素所構成的具有特定功能的有機整體。物流系統的目的是實現物流的空間和時間效用，在保證社會再生產順利進行的前提條件下，實現各種物流環(huán)節(jié)的合理銜接，并取得最佳的經濟效益。物流系統是社會經濟系統的一個子系統或組成部分。物流系統具有規(guī)模寵大、結構復雜、目標眾多等大系統所具有的特征。物流系統的構成有：人、財、物、設施（設備）、產品（任務）和信息。這些要素相互制約、相互依賴，組成一個為特定目標服務的有機整體，其功能取決于這六大要素的結構形式。物流系統可大可小，小的如制造企業(yè)內部的物流系統，大的如大型鋼鐵企業(yè)的物流系統，更大的如

3、全國性或跨國專業(yè)性物流企業(yè)，分別是基于生產系統和服務系統的物流。341. 物流系統分析概述物流活動及管理涉及到所有類型的組織和機構，包括政府、工廠、醫(yī)院、學校、金融機構、批發(fā)商和零售商等等，這些社會組織單個各自構成一個微觀系統，而全部加起來就構成宏觀的社會系統。對物流活動的研究當然是從微觀，也就是單個企業(yè)系統開始。企業(yè)系統再細分為生產系統和服務系統。企業(yè)的物流系統是與生產系統在很大程度上重復交叉的，而物流貫穿于企業(yè)生產全過程，很多時候物流系統就是生產系統。5對制造性企業(yè)，生產系統的設計，撇開專業(yè)的技術設計，就是物流系統的設計；對服務性企業(yè)，人流、信息流在很多時候也可以當作“物”流來看，服務系統

4、的設計在很大程度上也是物流系統的設計。因此，對物流系統的規(guī)劃與布置也將圍繞生產系統和服務系統來展開。實際上，現代的制造企業(yè)也不僅僅提供生產，也提供服務，甚至服務更重要，物流系統就從生產系統延伸到服務系統。 62. 生產系統在進行物流系統規(guī)劃之前，先應對生產系統與物流的關系有一個明確的理解?，F代生產過程生產過程是指以人、物、設備、資金以及傳遞的信息為資源，生產出具有實用價值的產品，提高產品附加價值的變換過程。7生產系統與生產物流的關系生產物流是指伴隨企業(yè)生產過程的物流活動。即按照工廠布局、產品生產過程和工藝流程的要求，實現原材料、配件、半成品等物料在工廠內部供應庫與車間、車間與車間、工序與工序、

5、車間與成品庫之間流轉的物流活動。生產物流擔負運輸、儲存、物流搬運等任務。對制造企業(yè)，可以說 “工藝是龍頭，物流是支柱。生產物流負擔運輸、儲存、物料搬運等任務。物流系統是生產制造各環(huán)節(jié)組成的有機整體的紐帶，又是生產過程維持延續(xù)的基礎。生產制造系統規(guī)模不斷擴大，生產的柔性化水平和自動化水平日益提高，要求生產物流也要相應地發(fā)展，使之與現代制造系統相適應。 8生產系統與生產物流的關系生產物流重點是工序間物流，工序間物流主要與儲存和搬運有關。進行合理布局，確定合理的庫存量，配置設備與人員，建立搬運作業(yè)流程、儲存制度和適當的搬運路線，正確選定儲存、搬運項目的信息搜集、匯總、統計、使用方法，實現“適時、適量

6、、高效、低耗”的生產目標。生產系統的設計的6個方面都要考慮“物流路徑”合理化問題，而與生產物流優(yōu)化直接密切相關的內容主要體現在車間設施布置、生產流程設計、工藝過程設計等環(huán)節(jié)上。9工業(yè)企業(yè)總體布置和各種生產設施、輔助設施的合理配置是企業(yè)物流合理化的前提。優(yōu)良的平面布置可以使物料搬運費用至少減少10%30%，通過全系統的物流強度計算和物流系統定量分析，優(yōu)化企業(yè)總體布置，合理配置各種生產設施、輔助設施，避免或減少物流迂回、交叉以及無效的往復運輸、倒運，避免物流輸送過程混亂、線路過長等，達到物流短捷、順暢。企業(yè)內部的物流成本是企業(yè)挖潛增效的“第三利潤源泉”，而有效的企業(yè)物流系統規(guī)劃和工廠布置則是實現這

7、一目標的必要基礎。10 服務物流系統企業(yè)的生產系統只是完成了產品的形質效用，要將產品送到消費者手中，實現產品的空間、時間和擁有效用，還要考慮銷售和物流活動，企業(yè)物流中，除了生產物流，還有采購供應物流和銷售物流，以及反向物流和廢棄物物流，如圖所示。 11生產物流系統以外的這些物流活動的系統通稱為服務物流系統，它不僅存在于制造企業(yè)中，也存在于大多數服務性企業(yè)中。一個優(yōu)秀的制造企業(yè)不能只提供生產，還要提供服務，甚至服務更重要，企業(yè)物流系統已經從生產系統延伸到服務系統。服務物流系統，涵蓋企業(yè)物流系統中除生產物流系統外的內容，包括采購供應物流系統和銷售物流系統。從規(guī)劃設計角度來說，這兩部分相同點和聯系很

8、多，不應割裂開來。服務物流系統內常見的形態(tài)有倉庫、配送中心和零售店等，它們的規(guī)劃與分析與生產系統有相同也有不同，我們將后面章節(jié)中詳細介紹。甚至作為服務系統常見的辦公室來說，人流、信息流在很多時候也可以當作“物”流來看，從而可以應用生產物流系統的設計方法。 123. 設施規(guī)劃的系統化設計程序 四個階段與十三個步驟 設施位置選擇整體布置詳細布置建廠的實施 四個階段13十三個步驟 1產能規(guī)劃與產品發(fā)展2環(huán)境評估與設施位置選擇3生產工藝流程分析與設計4物料流程分析與規(guī)劃5勞務與活動的相關性分析6勞務與活動的規(guī)劃7物料搬運系統的設計8 空間需求的決定9 區(qū)域分派與調整10詳細布置規(guī)劃11布置方案的制作1

9、2布置方案的評估與核定13布置方案的實施 14(1) 產能規(guī)劃與產品發(fā)展 設施規(guī)劃工程師在規(guī)劃方案之前，應先了解企業(yè)的經營策略、市場調查和產銷計劃，并依據可行性研究確實了解正式生產時間的安排和產能規(guī)劃的狀況，并借著對產品的分析及圖樣做進一步的設計。 15(2) 環(huán)境評估與設施位置選擇 設施位置選擇關系到設施規(guī)劃及經營成本，其關聯程度甚大，尤其政府鼓勵國際化的時刻，國外設廠更時有所聞，對于所在國的環(huán)境、政治、經濟、自然及人文等因素更應有所了解和分析，同時由于設廠后所帶來對環(huán)境、自然生態(tài)的影響評估，也須有所研究，因此，在設施設計之前必須加以評估和分析。 16(3) 生產工藝流程分析與設計 布置設計

10、者應收集許多資料，并進行系統性地分析，例如存貨政策、生產流程安排、生產時間標準、裝配圖等作成操作流程圖，以利于流程的分析，另外，依據廢料百分比、生產線平衡技術和生產過程中可能產生的污染物及數量，選擇適當的生產制造和污染防治設備，并計算所需設備的數量。 17(4)物料流程分析與規(guī)劃 在布置生產設備時，物料流程型式需慎密地加以分析和設計，以保證各單元間的流程路徑為最小的移動和成本支出。裝配圖和操作流程圖將有助于觀察整體的物料流程型式，并依據流動的強度和頻率等相關資料，可規(guī)劃出初步的物料流程型式；而物料流程和生產工藝流程設計，兩者則同為設施規(guī)劃問題的核心所在。 18(5)勞務與活動的相關性分析 原則

11、上，物料流程分析乃決定生產操作的順序和決定那些活動點應該互相接近，而生產單位和其他勞務活動間，或各輔助勞務和活動間所需的密切程度，則必須靠活動相關表和活動相關圖來加以分析和了解，以作為活動規(guī)劃和區(qū)域分派的依據。 19(6)勞務與活動的規(guī)劃 公司的勞務活動大致上可分為四類：(1)公用勞務活動，如動力、水電、空氣、冷氣、消防、電梯等。(2)生產勞務活動，如倉儲、裝運、工具室、廠務、品管等。(3)管理勞務活動，如財務、業(yè)務、資訊等管理部門。(4)人事勞務活動，如總務、人事、安全衛(wèi)生等服務部門。 在進一步詳細布置之前，必須考察勞務及輔助性活動的功能，對每一種勞務活動都要適當地規(guī)劃和布置，統合到主計劃中

12、。 20(7)物料搬運系統的設計 在了解物料流程、各活動的相關關系和各單位的規(guī)劃后，要使其間的物料、人員和機具作有效的配合和移動，達成有系統的制造程序安排，就依賴于合理且經濟的物料搬運系統的設計了，而使得搬運成本最低，生產效果最高也在于布置設計和物料搬運的相輔相成，相互配合；我們須先從最佳的布置方案而后考慮物料搬運設備，同時在考慮物料搬運時也需考慮到布置的改變，因此布置設計與物料搬運實為一體的兩個面。21(8) 空間需求的決定 為確實掌握各活動場所所必須分配的空間，我們經由勞務和活動規(guī)劃了解其活動所需的空間，而經由生產工藝流程設計、物料流程分析及物料搬運系統設計也獲知生產所需空間概略的布置；當

13、我們根據現實條件和修改因素而明了可用的空間，據此而加以修訂調控，即可獲得一個初步的布置方案。因此，在這一步驟里，即是要確立并決定適合于整體布置的各活動所需的空間。22(9) 區(qū)域分配與調整 區(qū)域分配是將活動相關性與其所需空間做一整合的工作，并且與可用面積做一比較的研究，在進行區(qū)域分配時，是將物料流程、活動相關性、允許使用的面積和計算機規(guī)劃的理論最佳布置方案并在一起考慮，而且經過基本的物料搬運分析與設計，其目標是對每一活動所需的空間，做有效地設計安排，以完成整體布置。至此，可以說整個布置輪廓已很清晰，實際上區(qū)域分配關聯圖就是布置方案。 其次，我們再考慮內部的有關條件及一些限制條件或因素，根據以上

14、所說的重新考慮改進，以使區(qū)域分配再經調整、修改或整合，獲取再次合理、完善的整體布置，如此，即可得到數個布置方案，以供評估、抉擇。 23(10) 詳細布置規(guī)劃 詳細布置規(guī)劃是在更特定的限制下，去處理較專門、較詳細的數據、尺寸以及分析技術。它包括決定個別設備、擺設、物品的規(guī)格和尺寸，也需考慮土木基礎、工作環(huán)境、管線配置、安全裝置、顏色標識及對外影響環(huán)境的設計等。 24(11) 布置方案的制作 布置方案的制作，是將布置規(guī)劃結果用圖畫、樣板、模型等方法予以可視化表示，并將其復制，以利于規(guī)劃的順利展開。它包括將區(qū)域分配轉成總體布置，聯結各部門的詳細規(guī)劃和物料搬運設備予以加注標識，以作為分析和評估之用。

15、25(12) 布置方案的評估與核定 對于獲得的布置方案必須對可行的方案進行評估，以選擇或推薦最佳的布置方案。評估的方法有很多，諸如因素分析法、效率指數法、優(yōu)劣點比較法、成本比較法和計算機計算法等。 但不管如何仔細，總要考慮人的因素和判斷，因此，溝通協調和他人的參與，在此時格外顯得重要，并將設施規(guī)劃方案呈報高層管理進行核定。 26(13) 布置方案的實施 為順利執(zhí)行布置方案，從建廠工程開始，到施工圖審核、廠房搬遷與設備安裝，都應有組織的指派人員，安排規(guī)劃，加以監(jiān)督實行，以期該布置方案的順利完成。 274. 生產物流系統分析基礎不管是生產系統還是服務系統，規(guī)劃分析都必須有基本的信息和數據。規(guī)劃設計

16、人員、小組或團隊要作大量的調查研究，要進行有效的物流分析，必須了解企業(yè)分散在不同部門，如營銷部門、產品開發(fā)設計部門、制造部門、工藝部門等之中的各種產品、產量、工藝、路線等信息。比如說了解企業(yè)的生產綱領文件、產品結構文件(Bill of Materials, BOM)、工藝路線圖(Route Chart)、裝配程序圖(Assembly Chart)和工藝過程圖 (Operations Process Chart)、流程圖 (Precedence Diagrams)等。本節(jié)將通過一個小型工具箱的設計、工藝分析、物流分析直到投人生產的整個過程，介紹分析和獲取物流基本信息的各種方法。 28在形成一個新

17、的設施規(guī)劃前，下面這5個問題是必須要考慮清楚的：1) 生產什么？2) 產品如何生產？3) 什么時候生產？4) 每種產品生產多少？5) 生產該產品的周期是多長？這5個問題分別由綱領設計(Program Design)、產品設計(Product Design)、工藝過程設計(Process Design)來回答，并提供有關資料。29 綱領設計綱領設計要規(guī)定產品方案、生產數量、建設規(guī)模，由可行性研究人員根據市場預測和企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃提出，決策層批準。綱領設計對場址選擇、工廠布置等都有直接影響，設施規(guī)劃人員必須積極參與。有時，綱領設計要在對原有設施條件分析的基礎之上進行就更需要設施規(guī)劃人員的緊密配合。 3

18、0生產綱領的內容對于工業(yè)項目，綱領設計的任務是確定企業(yè)的生產綱領。指的是在規(guī)定時期內（如年）制造的主要產品的品種、規(guī)格及數量。生產綱領決定著企業(yè)的專業(yè)方向、生產性質、規(guī)模等級、工廠組成和工藝技術要求。產品的生產綱領即產品的生產規(guī)模，亦就是產品的年產量一般要從眾多的產品中選定設計的代表產品。選定代表產品主要考慮三個因素：代表產品與被代表產品應是同類產品，基本結構應盡可能相似。選定的代表產品應是該工業(yè)設施建成后數量較多的產品。同類產品中如果年產量相差不多時，應選中等尺寸者為代表產品。選定代表產品后需將被代表產品的數量折合為代表產品的當量數，以作為設計的依據?？偵a綱領即為代表產品年產量加上被代表產

19、品的折合年產量之和。 31生產能力分析生產綱領是對設計生產能力作出的規(guī)定目標。在確定生產綱領時要對生產能力進行分析。生產系統的生產能力是指生產性的固定資產在一定時期內所能生產一定種類產品或服務的最大數量。設計生產能力是指一個新的生產系統，根據既定產品和工藝過程的特點和要求建設的廠房、建筑物、生產設備、運輸裝置等固定資產形成的綜合生產能力。生產系統建成以后，經過一段時間的調試和試生產，進入穩(wěn)定的運行期間，應該達到生產綱領規(guī)定的年產量。綱領設計應該在確定產品選型、市場調查和需求預測的基礎上，分析經濟規(guī)模的界限，確定最合理的生產規(guī)模。32生產綱領與生產類型正確劃分企業(yè)的生產類型對選擇合理的生產組織形

20、式、生產方式、管理方式，都有重要意義。按生產的成批性劃分生產類型，是制造工業(yè)的工廠設計必須涉及的問題。而生產類型的劃分既然取決于企業(yè)的產品品種、產量，也就取決于企業(yè)的生產綱領。按生產的成批性劃分，有三種基本類型：(1) 大量生產。(2) 成批生產。 (3) 單件生產。33各種形態(tài)的生產方式 1連續(xù)式，大量或線性生產方式(Continuous Or Mass Production)。在連續(xù)大量生產方式，生產零件或產品時，是依據其制造流程程序順序配置呈直線式。2類似制造流程的生產方式(Similar Process Production)。類似制造流程的生產方式中，制造流程是相似的，但并不完全一樣

21、。 3批量或間歇性的生產方式(Job-order or Intermittent Production)。批量生產以最終產品規(guī)格或樣式的大幅度改變?yōu)槠涮卣鳌?4單一訂制生產(Custom Work)或專項計劃(Project)生產。單一訂制生產大半都在一個固定位置制作、裝配，且各子裝配必需帶到這個位置。 34四種生產模式的特性及其比較表 特 性連續(xù)(大量)類似程序批量(間歇)單一訂制(個別)(1)產品或最終廠品標準標準非標準單一(2)實例1. 汽車1. 裝運和收料1. 普通機械工廠1. 研究(3)訂單或作業(yè)單的量2. 電器2. 記錄工作2. 機械工具制造2. 土木工程(4)設備形式3. 煉油3

22、. 成衣制造3. 普通工程3. 模型制作(5)設備布置方式大大小通常只有一件(6)物料搬運設備專用型專用型通用型通用型(7)在制品庫存產品主導產品主導工藝流程主導工藝流程主導(8)工作者的技能水平(相對的)連續(xù)輸送設備連續(xù)輸送設備或搬運車搬運車搬運車(9)監(jiān)督困難性低稍低高稍高(10)作業(yè)指導說明非常低低高高(11)事前計劃非常簡單相對簡單非常難相當難(12)控制非常少相對少多且詳細多且非常詳細(13)柔性程度非常復雜但使用的重復性大相對簡單復雜復雜(14)加工周期時間(Cycle Time)非常簡單簡單復雜復雜(15)工作負荷的平衡非常少有些高高(16)單位成本非常短稍短稍短長35 產品設計

23、產品設計過程詳細說明了產品的結構、尺寸、材料和包裝等信息，產品設計是工藝過程設計的前提，而工藝過程設計對工廠的設計是“龍頭”。產品設計的任務產品設計的內容：決定要生產什么產品，和每種要生產產品的詳細設計。為使規(guī)劃設計建立在可靠的基礎之上，在設施規(guī)劃工作開始之前必須結束產品設計。在進行設施規(guī)劃和布置時，要求根據產品加工工藝的柔性來重視布置和設施規(guī)劃的柔性。生產所需要的設備、外部的經濟因素、現有的人力和物力資源、所面臨的競爭、設備更新的快慢等問題都應該以假定的生產目標，在進行設施布置前確定下來。 36產品設計信息對于一個設施規(guī)劃來說，詳細的操作說明書、圖示說明、產品原型的說明都是十分重要的信息。這

24、些信息包括：爆炸裝配圖（Exploded Assembly Drawing）零件圖(Component Part Drawing)零件明細表（Parts List）物料清單（產品結構文件，BOM）等。 37爆炸裝配圖（Exploded Assembly Drawing）38零件圖39工藝過程設計工藝過程設計決定產品將怎樣生產，零件是自制還是外購，采用什么工藝和設備，需要多長時間，是工廠物流系統設計和工廠布置的重要依據。1自制或外購決策，要綜合考慮經濟、市場、工藝、采購、運輸、人力資源等因素。2工藝分析與選擇 CAPP、工藝路線卡 3工藝流程分析，主要是分析把原材料變成成品的加工裝配流程 4040工具箱裝配程序圖 流程圖例符號 41在工藝過程圖除了用操作()符號和儲存()符號外，還增加了搬運、儲存、停滯三種符號，并加注搬運距離；工藝過程圖將某種產品整個加工工藝中的各種物料流程全部列在一起，分析統計各項活動的次數比例、時間比例，以尋求提高物流效率的關鍵。 42流程分析還可以按比例縮小繪制在工廠簡圖或車間平面布置圖上，用線段長短表示距離，以線條和符號來表示流程程序圖上的所有動作，即以圖示方式表明流程的實際流通線路。它常與流程程序圖配合使用，它是程序分析中最直