设施布置设计(工厂布局设计)
物流工程课程第五章设施布置设计5.7 第五章 设施布置设计
车床组
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L
L
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铣床组
M
M
M
M
钻床组
Z
Z
Z
Z
磨床组
G
G
G
G
工艺原则示意图
其他
滚齿机 焊接 焊接
22
图 钻削加工工段
23
图 车削加工工段
24
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工艺原则布置的优缺点
工艺原则布置方式具有较高的柔性，无论是对产品品种、数 量的变化，还是对于加工设备的故障响应，由于批量加工及 闲置设备的存在，个别设备的故障或人员的缺勤不会对生产 系统造成大的影响；
将零件分类。一系列相似工艺要求的零件组成零 件族。针对一个零件族的设备要求所形成的一系 列机器，称作机器组。这些机器组即制造单元。
29
成组原则布置可以认为是产品原则布置的缩 影，是将工艺原则布置系统转化为接近产品 原则布置系统。
相比于工艺布置，由于经过分组，其加工时 间较短、物流效率较高、在制品较低、准备 时间较短，同时又具有工艺原则原则布置的 柔性特点，因而是一种具有发展潜力的布置 方式。
车间布置设计应解决各生产工段（工作站）、辅助 服务部门、储存设施等作业单位及工作地、设备、 通道、管线之间相互位置，同时，应解决物料搬运 的流程及运输方式。
6
最早的设施规划与设计是工厂设计经验的总结，难 以满足生产经营的要求。
随着工厂和服务设施布置设计的发展和研究的深入， 加上系统工程、运筹学、计算机技术的发展应用， 出现一些先进的设计方法。
第5章 设施布置设计 Facility Layout Design
1
5.1 设施布置概述
设施布置与设计是决定企业长期运营效率重要的决策。 设施布置设计对生产系统极为重要，据测算，物料搬运和布
工厂作业环境设计方案
工厂作业环境设计方案一、引言二、工厂作业空间设计1.合理规划工作区域：根据工序的不同，将工作区域划分为不同的区域，避免不同工序之间的交叉污染和干扰。
2.提供充足的通道和空间：确保工人在工作时有足够的空间和通道来行动，避免发生爆炸、溅射等事故。
3.考虑人机工效：合理安排设备和工作台的高度和位置，使工人能够顺畅地进行操作，减少不必要的体力劳动。
三、设备布局设计1.合理规划设备的位置：设备之间的距离应该足够，以便工人在操作设备时有足够的空间，避免发生冲突和事故。
2.考虑设备的安全性：设备应该具有防护装置，以防止工人在操作中受伤。
设备的安全间距也应符合相关规定，确保工人的安全。
3.定期维护和保养设备：确保设备的正常运行，避免出现故障的情况，提高工人的工作效率。
四、通风与照明设计1.提供良好的通风系统：安装恰当的通风设备，保持工厂内空气流通，减少对工人的污染和有毒气体的积聚。
2.保持良好的照明条件：在工作区域提供充足的光线，确保工人能够清楚地看到工作对象，减少眼睛疲劳和错误操作的发生。
五、噪音控制设计1.使用低噪音设备：选择低噪音的设备和机器，避免对工人听力造成伤害，同时提供相应的防护设施如耳塞等。
2.合理布置设备和工作台：减少设备间的噪音干扰，避免设备共振和相互干扰。
六、安全设施设计1.安装灭火器和消防设施：在工厂内的各个区域，放置灭火器和自动喷水系统，以应对可能发生的火灾事故。
2.设置紧急出口和逃生通道：合理安排紧急出口和逃生通道，确保工人在紧急情况下能够快速疏散。
3.对危险区域设置隔离栏杆和警示标志：对于危险区域，应设置隔离栏杆和醒目的警示标志，以提醒工人注意安全。
七、结论工厂作业环境设计方案是为了提高工作效率，保障工人的健康和安全。
通过合理规划工作空间，设计设备布局，改善通风与照明条件，控制噪音以及设置安全设施等措施，能够提供一个更舒适、安全的工作环境，从而提高工厂的整体运营效率。
因此，在工厂作业环境设计中应该综合考虑各个因素，确保符合相关的规定和标准，为工人创造一个良好的工作环境。
工厂规划布局设计与实施
FACTORY AREA PLAN
配套
辅助设施
细节
生产线体 作业、设备、工具、原材料、不良品、测试、
大局
工业园区 生产、研发、行政、仓储、通道、动力、生活、废弃物
主体
生产车间 线体、检验、维修、夹具、设备、办公、原材料、WIP、包材
生活、休息、停车场配电房、安保岗、废物处理、危险品室
01
A
B
优点
缺点
充分考虑生产和周边配套物流顺序, 最大程度减少搬运距离； 生产周边配套全部在线, 可及时交流, 降低沟通成本；
物流布局法
订单预测需要准确, 比较适合稳定产品和订单量； 布局灵活性差, 订单大幅变化会引起布局大调整；
01
02 Biblioteka 03 04 线体设计
线体设计
线体类型 布局定位 线体高度 主体尺寸 工装吊架 工位布置 特殊配置 升级预留
信息化搭建
目视化系统 拉动配送系统 标识看板系统 应急响应系统
信息输出
FLOW-CHART WI 人员list 设备list 品质管控要求
线体类型
主要优点
主要缺点
造价排名
适用工艺
全自动线
操作简单，实现最少人力配置
线体调试、维护专业度高
1
适合于大批量组装＆包装
倍速链线
可实现自动传送，定点操作
控制复杂
2
适用于较大型组装产品
链板线
重型产品
需在行进中作业
3
适用于商用机总装
滚筒线
辅助工位间传送
声音大易磨损
4
适用于产品包装
皮带线
工位间传递便利
需取上取下
5
适用于加工工序
工厂设计方案
工厂设计方案工厂设计方案一、设计背景：随着工业化进程的不断加速，工厂作为生产基地的重要组成部分，其设计方案的合理性和科学性对于企业的运营和发展具有重要意义。
本文将从工厂布局、设备选型、环境规划和安全保障等方面，提出一个科学合理的工厂设计方案。
二、工厂布局：1.建筑面积：根据企业的产能需求和生产流程，确立工厂的建筑面积，包括厂房、办公楼、仓库等。
合理规划产线的长度和宽度，为设备摆放和人员通行留出足够的空间。
2.流线布局：在工厂内部规划生产流程，合理划分各个区域，使生产过程流畅无阻。
同一流程的设备和人员尽量集中布置，避免重复操作和交叉干扰。
3.生产和非生产区域划分：将生产区域和非生产区域划分清晰，生产区域应设在靠近原材料和产品出口的地方，非生产区域则可用来布置员工休息区、办公区、会议室等。
三、设备选型：1.设备功能齐全：根据工厂的生产流程和产品要求，选择功能齐全且先进的设备，提高生产效率和产品质量。
设备的使用寿命和维护成本也需考虑在内。
2.设备摆放合理：根据设备的使用频率和工作流程，将设备摆放在距离最近且互相不干扰的位置。
保证设备之间的通风、通水和通电，方便设备的维修和保养。
3.设备安全防护：在工厂设计方案中考虑设备的安全防护措施，包括安装防护网、安全开关、报警器等，确保员工的人身安全和设备的正常运行。
四、环境规划：1.环境保护：在工厂设计中充分考虑环境保护，合理规划废水排放、废气排放和噪音控制等设施，确保生产过程对环境的影响降到最低。
2.绿化景观：在工厂的周围和内部合理规划绿化景观，增加员工的工作环境舒适度和美感，提高工作积极性和满意度。
3.废物处理：有效处理工厂产生的废物，包括废水处理、废气处理和固体废物处理等。
合理规划废物处理设施，确保废物处理的安全和环保。
五、安全保障：1.消防设施：根据工厂的规模和布局，合理设置消防设施，包括灭火器、自动消防系统、疏散通道等，确保工厂内部的消防安全。
2.安全防护区域：对于危险区域和关键设备，设置安全防护区域，限制未经授权人员的进入，减少事故的发生。
工厂布局设计与管理
工厂布局设计与管理工厂布局设计与管理工厂布局是指将工厂内各种设备、设施和生产线合理布置在一定的空间内，以提高生产效率和降低运营成本。
在工厂设计和运营管理中，工厂布局设计是一个重要的环节，它直接影响着工厂生产效率和产品质量。
本文将探讨工厂布局设计与管理的一些关键点。
一、布局类型工厂布局可以分为线性布局、功能布局和过程布局三种类型。
线性布局是将生产设备按照生产过程的先后顺序依次排列，形成一个直线或者曲线。
这种布局适用于生产过程稳定、工艺简单的场景，例如组装线、包装线等。
线性布局可以减少工人和设备之间的移动距离，提高生产效率。
功能布局是将相似的设备和功能分类放置在一起，例如将所有的车间、仓库和办公室分开布置。
这种布局适用于生产过程较为复杂，需要频繁调整和改变的场景。
过程布局是将生产过程按照空间相对位置进行布置，例如将冶炼、熔炼、压制等相邻的工序放在一起。
这种布局适用于需要重点关注生产过程流程和自动化程度的场景。
二、布局原则在进行工厂布局设计时，需要遵循以下原则：1.流程合理性原则：将生产过程按照合理的逻辑顺序布置，减少物料和人员在生产过程中的移动距离，提高生产效率。
2.作业流畅性原则：确保生产过程没有瓶颈，物料的流动畅通无阻，避免产生等待和积压。
3.工作区域安全性原则：合理划分工作区域和非工作区域，确保工作区域的安全与清洁，防止事故发生。
4.工作场地舒适性原则：为工人提供良好的工作环境，包括充足的空间、适宜的温度和照明条件等。
5.设备间距合理性原则：根据不同设备的工作方式和安全要求，设置合理的设备间距，便于设备安装和维修。
6.资源利用率原则：最大限度地利用现有资源，避免重复投资和浪费。
三、布局设计方法在进行工厂布局设计时，可以采用以下方法：1.流程图分析方法：通过绘制生产过程的流程图，分析各个工序的先后关系和物料流动情况，确定工序之间的空间布局。
2.优化算法方法：利用优化算法来求解最优布局方案，例如模拟退火算法、遗传算法等。
第5章 工厂布局设计(教案)
数学模型法：运用运筹学、系统工程中的模型优化
技术研究最优布局方案。
图解法：应用较少 系统布置设计SLP法：应用较多
12
6.1.5工厂布局的基本原始资料
SLP方法有5个基本要素是P、Q、R、S、T，即： P—产品或物料，包括其变化和特性。指规划设计的对 象所生产的产品、原材料、加工的零部件或提供服务 的项目。包括原材料、进厂物料、工序间储备、产品、 辅助材料、废品、废料、切屑、包装材料等。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—每种物品的数量。指所生产、供应或使用的材料或 产品的数量或服务的工作量。这一要素影响着设施规 模、设备数量、运输量、建筑物面积等。
2
6.1
设施规划概述
场(厂)址选择 布置设计 物料搬运系统设计 设施 设计 建筑设计 公用工程设计 信息系统设计
3
6.1.1设施规划与设计的研究范围
设施规划 与设计
6.1.2设施规划的目标与原则
目标:
最好的工艺流程 —— 保证工艺流程畅通，生产
时间短，生产连续。 最少的物料搬运费用 —— 运输路线简化，避免 往返和交叉。 最有效地利用空间 —— 使建筑设备和单位制品 的占有空间小。 最好的柔性 —— 设施布置适应产品需求的变化、 工艺和设备的更新。 最舒适的作业环境 —— 保证安全，满足生理、 心理要求。 最便捷的管理 —— 使有密切关系或性质相近的 4 作业单位布置在一个区域或靠近布置。
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车床组
L L Z
钻床组
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其他
滚齿机
L
铣床组
L
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磨床组
Z
焊接
焊接
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M
M
生产空间布置：生产空间布置设计,工厂空间、作业车间布置方案
生产空间布置一、生产空间布置设计工厂进行生产加工活动的空间统称为生产空间。
工厂进行生产空间布局设计的目的是为了合理安排与布置工厂的生产资源、改善生产环境、提高工厂的生产效率、便于工厂管理活动的进行。
生产空间布置的设计根据工厂实际产品的不同分为不同的设计类型。
具体来说，工厂生产空间布置的设计类型如下表5-1所示。
生产空间布置设计类型表二、工厂空间布置方案以下是工厂在对其生产现场进行布置时拟定的空间布置方案，供读者参考。
工厂的车间及各种设施的相对位置，其步骤如下所述。
（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，绘出初步物料图。
（2）统计车间之间的物料流量，制定物料运量表，如下表所示。
车间之间物料运量表单位：吨至 从0102030405总计01 6 5 2 3 16 02 6 1 7 03 4 5 2 11 04 7 1 8 05 3 3 合计1018116（3）按运量大小进行初始布置，将生产车间之间运输量大的安排在相邻位置，并考虑其他因素进行改进和调整。
最后的结果如下图所示，因为部门01和02、部门02和03、部门03和04之间的运量较大，所以应该相邻布置。
运量图2．活动关系图法是通过图解，判明组织各组成部分之间的关系，然后根据关系的密切程度加以布置，从而得出较优的总平面布置方案。
其绘制步骤如下。
01020304051吨运量2吨运量（1）绘制生产活动相关图。
下图是某工厂八个部门之间的生产活动关系图，表示各生产单位之间的联系程度。
生产活动相关图（2）从生产活动相关图可以方便地找到每一部门与其他七个部门单位的关系，图中每个菱形处于从两个部门发出的平行线的交汇区，在菱形对角线的上方填写两个部门的相关程度代号，对角线下方填写的数字表示两部门之间的相关的原因。
（3）图中最右边的菱形表示了材料库和办公室之间的相关关系，代号“I ”表示两者之间关系重要，数字“4”表示两部门间的人员联系密切，数字“5”表示两者之间的文件联系密切。
slp法的概念
slp法的概念
SLP法（Systematic Layout Planning）是设施布置设计的一种方法论，广泛应用于工厂、仓库、办公室等设施的优化布局。
该方法强调通过系统性和综合性的分析，实现物料流和信息流的最优化，从而提高整体运营效率。
SLP法的核心理念是“系统化”和“最优化”。
系统化体现在对设施布置问题的全面考虑，包括生产流程、设备需求、空间限制、人员流动等多个方面。
最优化则体现在通过数学建模和计算机仿真等技术手段，寻求最佳的设施布置方案，以实现生产效率最大化、成本最小化等目标。
在实际应用中，SLP法通常包括以下几个步骤：
1.明确目标和约束条件：确定设施布置的目标，如最小化运输成本、最大化空间利用率等，并考虑各种约束条件，如设备尺寸、工艺流程等。
2.收集和分析数据：收集关于生产流程、设备需求、空间限制等方面的数据，并进行深入分析，以了解现状和问题。
3.建立数学模型：根据目标和约束条件，建立设施布置的数学模型，通常包括目标函数和约束条件两部分。
4.求解模型：利用数学方法或计算机仿真技术，求解模型并得到最优解。
5.实施和评估：将最优解转化为实际的设施布置方案，
并进行实施和评估，以确保方案的有效性和可行性。
总的来说，SLP法是一种科学、实用的设施布置设计方法，它可以帮助企业实现更高效、更经济、更灵活的生产运营。
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5.2 生产设施布局形式
可按设施类别分为生产设施和服务设施两大类，再来细分布置形式。 生产设施的三种基本的布置形式：
固定式布置 产品原则布置 工艺原则布置 成组原则
服务设施的三种基本的布置形式： 零售店布置 办公室布置 仓库布置
1.工厂布局的形式
（1）产品原则布置（流水线布置） 当产品品种少批量大时，应当按照产品的加工工艺过程顺序来配置设备，形成 流水生产线或装配线。
5.1 工厂布局设计概述
1.工厂布局的内容和原则
（1）工厂布局的内容 工厂总体平面布置 解决工厂各个组成部分，包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公 室等各种作业单位和运输线路设施的相互关系，解决物料流向和流程、厂内外 运输的连接。 车间布置 解决工作地、设备、通道、管线之间和相互位置，解决物料搬运的流程及运输 方式。
由于零件工艺线路长，专业厂相互之间复杂的协作关系，加上厂房车间地域上 的分散，东风公司的生产组织极其复杂，物流始终是压在企业肩上的一个重担。
十堰基地也给东风汽车公司的后续发展带来障碍，公司不得不另址规划其载重 车和轿车的生产厂址，不过，通过总结教训和学习，从襄樊到武汉，公司工厂布 置与设计已经发生了质的飞跃。
（2）设施布置设计的总原则
整体综合原则(设计时应将设施布置有影响的所有因素都考虑进去，以达到优 化的方案) 移动距离最小原则
流动性原则(设施布置应使在制品在生产过程中流动顺畅，消除无谓停滞，力 求生产流程连续化)
空间利用原则(生产区域或储存区域的空间安排，都应力求充分有效地利用空 间。 )
本章主要内容
1、工厂布局设计概述：内容，原则，方法 2、工厂布局形式，工厂流动模式 3、产品原则布置设计：流水线形式，流水线平衡 4、 系统布置设计（SLP）模式概述 5、流程分析技术：作业单位相互关系图 6、SLP求解 7、服务设施布置：办公室布置和零售店布置
设施规划 与设计
场（厂址） 选择
设施设计
单位产 品成本
维护性
设备投 资规模
产品原则布置 短 低 低 低 高 高 低 难 大
工艺原则布置 长 高 成组原则布置 短 低 固定式布置 中 中
高 高 中.低 高 高 易 小 中.高 中.高 中.高 高 低 中 中 混合 高 中 中 高 － －
产品原则布置
产
品
数
成组原则布置
量
工艺原则布置
产品种类P
布置设计 物料搬运系统设计
建筑设计 公用工程设计 信息系统设计
引导案例
36700道工序
367元
12600多个 零件
12.6公里
引导案例
东风汽车公司前身是70年代开始建设的第二汽车制造厂，位于湖北省十堰市。 22个专业厂分布于十堰市各山坳内，布局十分分散，东西距离近30公里。
没有考虑大物流量生产所必需遵循的“移动距离最小原则”，在生产系统规划 与设计中没有进行正确的物流分析，工厂布置分散，22专业厂分散在山坳。
产品原则布置的缺点
要求较多的设备，而设备的利用率相对较低； 对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差； 线上工作重复单调乏味，缺乏提升机会，可能会导致工人的心理问题或职业 伤害； 为了避免停产，设备备用件的库存可能比较大。
（2）工艺布置原则（机群式） 把同类型的设备和人员集中布置在一个地方。
图6 固定式布置
固定式布置缺点：
场地空间有限； 不同的工作时期，物料和人员需求不一样，这给生产组织和管理带来较大困 难； 物料需求量是动态的。
（4）成组布置原则（混合布置）
成组技术就是识别和利用产品零部件的相似性，将零件分类。一系列相似工 艺要求的零件组成零件族。针对一个零件族的设备要求所形成的一系列机器， 称作机器组（制造单元）。
图1 产品原则布置示意图
图2 汽车后桥加工生产线
图3 汽车装配生产线
图4 汽车焊接生产线
产品原则布置的基础 标准化及作业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作业，由专门的人力及 加工设备来完成。
产品原则布置的优点 产品产出率高，单位产品成本低； 每一产品都按工艺流程布置设备，因此加工件经过的路程最直接、最短，无 用的停滞时间也最少； 由于操作人员效率高且所需培训少； 生产管理和采购、库存控制等工作也相对简单。
图4 工艺原则布置示意图
图5 钻削加工工段
图5 车削加工工段
优点
①机器利用率高 ②设备和人员的柔性程度高， 更改产品品种和数量方便 ③设备投资相对较少 ④操作人员作业多样化
缺点
①物流量大 ②生产计划与控制较复杂 ③搬运距离长，有回流，生产 周期长 ④库存量相对较ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ⑤员工技能要求高
（3）固定式布置原则（项目布置） 主要是工程项目和大型产品生产采用的一种布置形式。 它的加工对象位置，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。如 工程建设、飞机厂、造船厂、重型机器厂等。
柔性原则(应考虑各种因素变化可能带来的布置变更，以便于以后的扩展和调 整)
安全原则
（3）工厂总体布置设计的要求 满足生产要求，工艺流程合理； 适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直； 合理用地； 充分注意防火、防爆、防损与防噪； 利用气候等自然条件，减少环境污染。
（4）车间布置设计的要求 确定设备布置的形式； 满足工艺流程要求； 实行定置管理、确保工作环境整洁、安全； 选择适当的建筑形式。
图8 产品变化、产量和布置关系图
2.工厂流动模式
工厂流动模式：工厂（车间）内部物料和人员流动的方向， 反映工厂（车间）的出口和入口的布置以及工厂面积。
a)直线形
b) L 形
c) U 形
d)环形
e) S 形
f) S 形
图9 基本流动模式
5.3 产品原则布置设计
流水线的设计包括： 技术设计是指工艺路线、工艺规程的制订、专用设备的设计、 设备改装设计、专用工具设计、运输传送装置的设计以及信
成组原则布置可以认为是产品原则布置的缩影，是将工艺原则布置系统转化 为接近产品原则布置系统。
图7 板材加工FMS
成组原则布置的特点
加工时间较短、物流效率较高； 在制品较低、准备时间较短； 具有工艺原则布置的柔性。
表 不同布置类型的特征
布置形式
生产 时间
在制品
技术 水平
产品 机器 工人 柔性 利用率 利用率