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工厂布置原则

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工厂平面布置原则
第一节 工厂布置与物流管理
一、  厂址选择
所谓工厂选址，是指如何运用科学的方法决定工厂的地理位置，使企业的整体经营运作系统有机结合，以便有效、经济地达到企业的经营目的。
(一)  选址
选址包括两个层次的问题：第一是选位，即选择什么地区（区域）设厂。第二是定址。地区选定之后，具体选择在该地区的什么地方。
(二)  工厂选址的影响因素
选择地区时的影响因素有：
1.   是否接近于市场
这里的市场概念是广义的，也许是一般消费者，也许是配送中心，也许是作为用户的其他厂家。接近产品目标市场的最大好处是有利于产品的迅速。投放和运输成本的降低。
2.  是否接近于原材料供应地
对原材料依赖性较强的企业应考虑尽可能接近原材料供应地，特别是与产品相比，在原材料的重量和体积更大的情况下，应尽量靠近原材料供应地。
3.  运输问题
根据产品及原材料、零部件的运输特点，考虑应接近铁路、港口还是其他交通运输条件较好的区域。
4.  与外协厂家的相对位置
5.  劳动力资源
不同地区的劳动力，其工资水平、受教育状况等都不同。在有些特殊情况下，可能在某些特定地区才更容易提供符合某些特定要求的熟练劳动力等。
6.  基础设施条件
对于一个工厂来说，有五项基础设施是需要在选址时予以认真考虑的：供水；电；煤气；排水；“三废”处理。某些企业要耗用大量的水，如食品制造、电镀等；而另一些企业如化学加工的工艺过程则需大量的电。对这些基础设施如不在选址时予以充分考虑，则会造成成本上升和带来不便。
7.  气候条件
根据产品的特点，有时还需要考虑温度、湿度、气压等气候因素，如精密仪器对这方面的要求就比较高。    
8.  政策法规条件
在某些国家或地区建厂，可能会得到一些政策、法规上的优惠待遇，如我国的经济特区、经济开发区、某些低税率国家等。这也是当今跨国企业在全球范围内选址时要考虑的重要因素。
9.  政治和文化条件
选址时对于一些涉及政治、少数民族政策、人文风情等方面的因素也不能忽视，否则可能带来严重后果。
选择具体位置时的影响因素主要有：
1.  可扩展性
除了根据生产运作规模来规划和决定所需的面积外，还需要考虑到必要的生活区用地、绿地占地等。最重要的是要考虑到未来的可扩展性，一个工厂一开始就建设到容积极限，不留余地无疑是不明智的，应在选址时为将来的发展留下充分的可能。
2.  地质情况
如地面是否平整，地质状况是否能满足未来设施的载重等方面的要求。
3.  周围环境
所选位置能否为职工提供包括住房、娱乐、生活服务、交通等在内的良好生活条件。这也是能使生产运作系统有效、高效运行的必要条件之一。同时也要考虑科技依托条件，对于一些技术密集型产业，尤其是高新技术产业，应选择建在科技人员集中的地区，如大专院校和科研院所的附近，以利依靠雄厚的科技力量开发新产品。
二、  工厂平面布置的分析程序
(一)  对生产的物流的分析
高效的物流，就是能够充分符合生产工艺和产量变化的要求，是连续、均匀、顺畅的，而不是间断的、波动的、倒流的，符合生产从最初工艺到成品完成的全部生产过程对物流的要求。
(二)  与活动范围有关联的分析
在进行布置规划时，除了以物流为主体来考虑布置外，还包括按照作为邻近性理由的活动范围的联系程度来规划布置的内容。在此阶段，暂不考虑现实情况的制约，仅仅是在理论上求出最合适的活动范围位置关系，以后再根据制约条件加以修正。
(三)  绘制物流活动范围关联线图
在分析了物流活动范围相互关系后，以此为根据，将活动范围和工序展示在线图上，将这些活动范围转换成位置关系，称为活动范围关联线图。    
(四)  面积设定
关联线图完成后，必须估算生产经营活动范围的必要面积，并依据可利用的空间进行调整，然后决定该列人布置规划方案的面积。
(五)  区间相互关系图
这一程序是决定物流和活动范围的相互关系，绘制决定活动范围位置的图表，决定各种活动范围所需的面积与可用面积相适应，取得平衡。
(六)  图表的综合和调整
程序与所绘制的区间相互关系图，是为了得到理想的状态而进行的。然而，在实际操作中会有种种制约。因此，需要添加许多修正条件及实际上的限制条件来调整面积相互关联图，目的是绘制出更加切合实际的布置方案。
(七)  布置的评价
根据以上程序操作，将产生几个不同的布置方案。为了选择最优方案，就必须对方案进行评价。
三、  工厂平面布置的物流管理方法
(一)  物料流向图法
物料流向图法就是按照原材料、在制品及其他物资在生产过程中总的方向和运输量，通过绘制物料流向图来布置工厂的车间、设施和生产服务单位。
一般要根据物料的流向，结合企业地形和厂区面积绘制物料流向图。
(二)  物料运量图法
物料运量图法就是根据各个生产单位（包括仓库与站场）物料运输数量的大小来进行企业总平面布置的方法。相互运输数量大的单位应尽量靠近布置，使总的运输量最少。
为了清楚地表明各生产单位之间的运量，可绘制物料运量表和运量相关线图，以便找出最恰当的合理布置。
第二节 车间、仓库布置与物流管理
一、  车间布置概述
(一)  车间布置的概念
车间布置就是要按一定的原则，正确地确定车间内部各组成单位（加工段、班组）以及工作地、机床设备之间的相互位置，从而使它们组成一个有机整体来实现车间的具体功能和任务。
车间布置一般分为两部分：一是车间总体布置；二是车间的工作地布置。
(二)  车间总体物流管理的目标和原则
1.  车间总体物流管理的目标
（1）物流最短的流动路线
（2）最大的灵活性
（3）最有效的面积利用
（4）最良好和顺畅的工作环境
（5）最合理的发展余地
2.  车间总体物流管理的原则
 (1)车间总体布置方案应使车间内的建筑物和其他设备的配置满足车间生产过程的要求
（2）尽可能使车间内的物料运输距离最短
这就要求尽可能避免交叉运输和重复往返运输，尽可能减少物料流量。因此，应尽可能使厂房按生产流程的顺序来布置。
（3）尽可能使车间总体物流紧凑
一般说来，车间物流紧凑，则建厂时的土方工程量就小，运输路线、工程管道和道路等的里程也较短，因而基建投资费用就低。为了节约用地，不仅要提高企业的建筑系数（厂房、建筑物占地面积在全厂总面积中所占的比重），还要提高单位建筑面积的产量和利用多层建筑物的优点。
（4）要合理划分车间的区域
尽可能按功能或其他条件把车间划分为不同的功能区域，把相同或相近功能且条件要求相近的生产单位放置在同一个区域内，这样便于管理，有利于车间的安全和环境保护。
（5）车间的物流要充分考虑外部厂区环境和周围环境
应充分利用各种便利条件，特别是厂内运输条件，生产过程的流向和运输系统的配置应满足货运路线的要求，保证物料输人和产品输出的方便。
二、  车间总体物流管理
(一)  车间总体物流管理的程序
1.  确定目标
需要强调的是：目标应该是一个相互协调的体系，应该结合具体的情况来制定，并尽可能以定量化描述的方式表示出来，同时应是切实可行的。
2.  收集资料
总体物流所涉及的因素很多，因此所需的资料和数据也很多，需要对此认真分析，根据实际情况选取那些真正有用并且准确的资料。一般说来，进行厂区平面物流布置的设计工作主要需要以下这些资料：
基础资料：如厂址所处的地质、地貌、水文和气象资料，所处地区的政治。社会和经济情况资料（如有关政策、市政规划等等），厂区地形、面积、自然条件、运输条件等资料以及建厂的其他协议资料。
企业生产单位的配置情况资料：如厂区面积、形状、设备、流水线布置、车间、办公区、辅助设施等。这方面的资料对厂区平面物流布置是十分重要的，它是厂区和车间平面物流布置工作的依据。
生产系统图：所谓的生产系统图就是企业生产系统各组成部分之间生产联系和物料流向简图。它简明地表明了企业产品的生产过程和企业各组成部分之间的联系。由于厂区平面物流布置能反映生产过程的要求。因此一张根据企业实际生产功能和要求绘制的企业生产系统图对进行厂区和车间平面物流布置工作是极其重要的，它是布置设计工作的重要依据。
3.  确定各组成部分所占面积
车间总体布置设计工作的一个重要内容就是要把厂区和车间面积进行合理的分配，因而就必须确定企业各个组成部分的面积。实际上这项工作已属专业性很强的工作范畴，应结合企业生产单位的配置工作，由有关专家和专业人员仔细地进行。企业各种组成单位所需的面积，不同的企业差别是很大的，没有通行不变的计算方法，许多时候还需用经验估算。但总的原则是：节约占地、保证够用、略有富余。
一般说来，企业生产车间所占面积主要包括：机器所占面积、材料所占面积、半成品与成品所占面积、人员工作所占面积、运输所占面积和工作人员休息所占面积等等；仓库所占面积除库存物品所占面积外，还需留下运输工具停放、装卸及工人搬运所需的面积；维修部门也需根据全厂的维修工作量来确定相应的面积。此外对于服务部门，如膳食、医疗、卫生间、更衣室等后勤部门亦需根据一定比例确定所占面积。
确定了企业所有组成单位的面积需求之后，就应汇总计算出总的需求面积，然后与厂区现有面积均衡确定增减，最后把确定了的组成单位的面积需求编列成表。
4.  确定各生产单位之间的相互关系
各个组成部分在工厂内部如何安排，其具体位置应布置在厂区的何处，应根据物料、人员、信息在各组成部分之间的流程或关系来确定。确定各组成部分的工作流程或关系可用定量或定性的方法。如果一个企业组成单位之间有大量物料、人员、信息流动，则一般应根据工作流程定量法来布置；反之，各组成单位之间物料、人员的实际流动很少，但却有大量通信和组织上的相互关系，工作上的协作关系密切，则一般应根据工作流程定性法来布置。最普遍的情况是，企业内部既有定性流程的需要，也有定量流程的问题，所以两种方法都必须采用。
5.  制定初步平面物流布置方案
在进行调查、收集有关资料，确定了各部门所需面积及相互关系之后，就可进行平面物流布置的初步设计。
6.  方案评价
一般说来，一个厂区的平面物流布置可同时做出若干种设计方案，因此在初步设计方案完成之后均需进行方案评价，从中选择一个最满意的方案。评价可从定性和定量两方面进行。定性评价还组织损失与复邦治业厂来对各方案满足厂区布置目标的程度、遵循布置原则的程度等多方面进行打分。定量评价可通过计算一定的技术经济指标来进行。
7.  方案的实施
在方案确定之后就进人实施阶段，为了减少损失，在实地进行布置之前，最好能采用模型把平面物流布置图中的布置方案按实际比例反映出来，以便从立体角度发现问题。
(二)  车间总体物流管理的目标与原则
1.  车间总体物流管理的总目标
总目标是：短的物料移动距离、低的成本、快的资金周转、好的顾客服务和高的工作激情。具体目标有：
（1）符合工艺过程要求
尽量使生产对象流动顺畅，避免工序间的往返交错，使设备投资最小，生产周期最短。
（2）最有效的利用空间
要使建筑物内部设备的占有空间和单位制品的占有空间较小。
（3）物料搬运费用最少
要便于物料的输人，使产品、废料等物料运输路线尽量短，并尽量避免运输的往返和交叉。
（4）保持生产和安排的柔性，使之适应产品需求的变化及工艺和设备的更新和扩大生产能力的需要。
（5）适应组织结构的合理化和管理的方便，使有密切关系或性质相近的作业单位布置在一个区域并就近布置，也可以合并在同一个建筑物内。
（6）为职工提供方便、安全、舒适的作业环境，使之合乎生理、心理的要求，为提高生产效率和保证职工身心健康创造条件。
2.  车间总体物流管理的原则
（1）最小移动距离的原则
保持生产线上各项操作之间的最经济距离。物料和人员流动距离能省则省，尽量缩短以节省物流时间，降低物流费用。
（2）直线前进的原则
要求机器的安排、操作流程，能使材料加工或装配过程逐步自然循序而进，避免迂回、倒流。
（3）充分利用空间、场地的原则
包括垂直与水平方向，在安排机器、人员、物料时予以适当配合并充分利用，即保持机器间的适当空间以免影响工作。一般厂内通道以3米为宜，机器问的距离以1.2米为好。
（4）生产力均衡的原则
维持各种机器、各部门的均衡，使全线都能保持一个合理的速度进行。
（5）适宜厂内运输的原则
厂内运输路线必须保持畅通，设有专供搬运物料和人员行走的通道，并设置适当的交通路线。
（6）顺利进行的原则
保持生产程序顺利进行而无阻滞，又称为最佳流程原则。
（7）保持“再布置”的弹性原则
要便于在必要时机器设备能作重新安排，留出适当的空间，供材料搬运及检验人员活动用，即保持适当的弹性。
（8）整体的原则
几对工厂、车间物流布置有影响的因素，都要综合考虑。
(三)  车间总体物流规划管理
1.  车间物流布置系统输人——PQRST五因素分析
P——产品、材料（Product）；Q——产量、数量（Quantity）；R——生产路线或工艺路线（Route）；S——辅助服务（Supporting Service）；T——时间（Tim）。为了便于记忆，相应地用5个英文字母PQRST来表示。
它们的具体含义是：
P指规划设计系统所生产的产品、原材料、加工的零件、成品或提供的服务项目。这些资料由生产纲领（工厂的和车间的）和产品设计提供，包括项目、种类、型号、零件号、材料等。产品这一要素影响着设施的组成及其相互关系、设备的类型、物料搬运的方式等。
Q指所生产、供应或使用的商品量或服务的工作量。其资料由生产统计和产品设计提供，用件数、重量、体积或销售的价值表示。数量这一要素影响着设备规模、设备数量、运输量、建筑物面积等因素。
R这一要素是工艺过程设计的成果，可用设备表、工艺路线卡、工艺过程图等表示。它影响着各作业单位之间的关系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等。
S指公用、辅助、服务部门。包括工具、维修、动力、收货、发货、发运。铁路专用线、办公室、卫生站、更衣室、食堂等，由有关专业设计人员提供。这些部门是生产的支持系统，在某种意义上增强了生产能力。有时，辅助服务部门的总面积可能大于生产部门所占的面积，要给予重视。
T指在什么时候、用多长时间生产出产品，包括各工序的操作时间、更换批量的次数。在工艺过程设计中，根据时间因素可以求出设备的数量、需要的面积和人员，并平衡各工序的生产能力。这些都是影响仓储、收货、发运以及辅助部门配合的因素。
2.  车间物流布置系统规划程序
输人数据PQRST；物流分析；利用相关图表以找出各活动间的相关联系；绘出物料流程图和生产活动相关图；利用计算、换算面积标准，概算布置比率趋势与预先所需的面积；将可利用面积和所需面积相比较，看是否足够；作面积相关图及其调整；必须考虑的修正条件；方案布置优化分析；以优缺点评估法或因素分析、成本比较来评估各种布置方案。
3.  设备配置方法
设备配置方法有：
流水线布置法，又称直线排列法。当产量和品种之间相差较大时，可依照产品制造过程、安装所需设备，连成连续的生产线。
定位配置法。当产量较低时，把人员、物料、设备集中在固定的现场进行生产。
程序配置法。设备按其功能聚集在一起进行工作。
(四)  工厂和车间物料的搬运物流管理
主要的物料搬运设备有：传送带、工业卡车、自动导向车、吊车和葫芦（滑轮）、工业机器人。
 (1）传送带
传送带是能将物料从一个地点传送到另一个地点的一组固定设备，按其结构和功能的不同，可以将其分成滚子传送带、翻斗传送带和皮带传送带三种。传送带的主要优点是不需要操作者，运送量大，运输成本低。其主要缺点是投资大，占空间也大，运输路线难以调整。
（2）工业卡车
工业卡车是可以自由行驶的载物车辆，可用人力推拉，更多的是通过内燃机或电动机带动。工业卡车包括叉车、平车和工业拖拉机三种。
（3）自动导向车
自动导向车不需要人驾驶，并具有很大的灵活性，它可以沿着规定的路线自由行驶，完成预定的功能。自动导向车一般用蓄电池作为动力，自动导向车的运动受信号控制，一般采用遥控计算机来储存指令，一台计算机可以控制数台在不同地点工作的自动导向车。
（4）吊车和葫芦
吊车和葫芦是安装在建筑物上方的物料搬运设备，它不占用生产场地，在其活动的范围内具有很大的灵活性。
（5）工业机器人
工业机器人是具有人的一定特征的可编程机器，它的外形并不像人但能承担某些人的工作。
三、  工作地物流管理
(一)  工作地物流管理的目标和原则
1.  工作地物流布置的目标
（l）实现和满足生产过程的要求
（2）较高的生产效率和合理的设备利用率
（3）生产的柔性
2.  工作地物流管理的原则
（1）尽可能按照生产过程的流向和工艺顺序布置设备和工作地
（2）便于运输，充分发挥运输工具的作用
（3）尽可能为工人创造安全、良好的工作环境
（4）考虑工人的作业方便
（5）充分合理地利用车间的面积
（6）充分考虑机床的精度和工作特点
(二)  工作地物流管理的方法
1.  产品布置法
产品布置法也称按工艺流程布置或对象专业化布置。
2.  工艺布置法
工艺布置法也称按机床类型布置或工艺专业化布置。它是将设备接功能进行分类。把同一类型的设备和工作地集中进行布置以实现一定的工艺功能。
3.  定位布置法
定位布置法是将待加工或装配产品的物料及主要配件固定放置作为圆心，而将设备和使用的原材料以加工顺序以及移动的困难程度环绕其做同心圆的布置。
4.  成组布置形式
成组布置形式是按照成组技术的原理，把设备和工作地按照一定的零件族（组）的工艺要求进行布置以实现一定零件族（组）的加工。这种布置方式融合了产品布置和工艺布置的优点，既有一定的连续性，又有较高的柔性。因此，在中小批量生产的企业中越来越受到欢迎。
四、  仓库布置与物流管理
仓库布置有两层含义，一是仓库内部货区的布置；二是仓库本身的定位布置。
第三节 定置管理与物流管理
一、  定置管理的基本理论
定置管理是对生产现场中的人、物、场所三者之间的关系进行科学的分析研究，使之达到最佳结合状态的一种科学管理方法。它以物在场所的科学定置为前提，以完善的信息系统为媒介，以实现人和物的有效结合为目的，通过对生产现场的整理、整顿，把生产中不需要的物品清除掉，把需要的物品放在规定的位置，使之随手可得，促进生产现场管理文明化、科学化，达到高效、优质、安全的生产效果。
(一)  人与物的关系
1.  人与物的结合方式
人与物的结合方式有两种：直接结合与间接结合。
所谓直接结合，又称紧密结合。是指当操作者需要某种物品时，能立即拿到手或者能得心应手地结合。
所谓间接结合，是指人与物呈分离状态，为了使其结合，需要通过一定的信息媒介，如人的记忆、笔记本或台账等记录。
2.  人与物的结合状态
A状态：人与物处于能够立即结合并发挥效能的状态。
B状态：人与物处于寻找状态或尚不能很好发挥效能的状态。
C状态：人与物失去联系的状态。这种物品与生产无关，不需要人去同该物结合。
3.  人与物的结合成本
人与物的结合成本同人与物的结合状态有直接关系。
物的现成本＝物的原成本＋结合成本
(二)  物与场所的关系
1.  场所本身的布置状态
实现物与场所的合理结合，首先要使场所本身处于良好的状态。场所本身的布置也有三种状态：
A状态：良好状态，即良好的工作环境。场所中的作业面积、通风设施。恒温设备、光照、噪声、粉尘等状态，必须符合人的生理、工厂生产、安全的要求。
B状态：需要改善的状态，即需要不断改善的工作环境。这种状态的场所，布局不尽合理，或只满足生产要求，或两者都不能满足。
C状态：需要彻底改造的状态，即需要消除或彻底改造的工作环境。这种场所对人的生理要求及工厂生产、安全要求都不能满足。
定置管理的任务，就是要把C、B状态改变成A状态。
2.  物品定置的形式
实现物与场所的结合，要根据物流运动的规律性，科学地确定物品在场所内的位置，即定置。定置方法有两种基本形式：
第一种是固定位置。即场所固定、物品存放位置固定、物品的信息媒介物固定。
第二种是自由位置。即相对地固定一个存放物品的区域，至于在这个区域内的具体放置位置则根据当时的生产情况及一定的规则来决定。
二、  定置物流管理基本要求
定置管理的最终目标是建立人与物相结合的科学体系。其基本要求要做到：有图必有物，有物必有区，有区必挂牌，有牌必分类。按图定置，按类存放，账（图）物一致。
有图必有物：定置管理图内要表示出物类和区域。
有物必有区：物有所归，划区管理堆放，区域明确。
有区必挂牌：信息标准化，标牌颜色、大小、文字、数字大小和字体，全场统一并纳人规范。
有牌必分类：每类物品按所处的工艺状况表明专门的分类标志。将生产现场物品分成A、B、C、D四类。A类为紧密结合之物；B类为转化之物；C类为固定之物；D类为废物。
按图定置：实行定置管理必须认真研究分析，绘出定置管理图，用定置管理图表示区域。
按类存放：各类物品在管理区域内定置，做到各就各位，不得占用通道。
账（图）物一致：做到在生产现场物流过程中不断实施定置管理，始终保持定置，使某物的台账或定置图与实物相符。在工具室、模具库、资料室及各类仓库中，除了应保持账、物、卡一致外，还应在账册中加注方位，为货架编号。账和卡是人、物结合的信息媒介，有利于人和物的结合。
三、  定置物流管理
在进行定置物流管理时，可以把产品看作是定置物流布置的中心，将原材料和设备按使用的次序和移动的难易程度布置在产品或产品生产线的四周。

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