运营管理---设施选址与布置决策

钳工
车床
滚齿
磨床
剪板机 仓 库 划线 立车
钻孔 仓 库 摇臂钻 仓 库
车床
车床
打压
钻孔
图5.5 产品原则布置示意图
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表5.15 产品原则布置优缺点
产品原则布置 优点 1.由于布置符合工艺过程，物流顺畅 2.由于上下工序衔接，存放量少 3.生产周期短 4.物料搬运工作量少 5.可做到作业专业化，对工人的技能要 求不高，易于培训 6.生产计划简单，易于控制 7.可使用专用设备和机械化、自动化搬 运方法 缺点 1. 设备发生故障时将引起整个生产线中 断 2. 产品设计变化将引起布置的重大调整 3. 生产线速度取决于最慢的机器 4. 相对投资较大，因为在生产线上有的 机器负荷不满 5. 生产线上重复作业，易使工人单调乏 味，产生厌倦 6. 维修和保养费用高
5.设施选址与布置决策
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5.设施选址与布置决策
学习目标:
1. 了解什么是设施选址，认识组织之所以如此重视设施选 址的原因； 2. 掌握设施选址的影响因素及其一般步骤； 3. 了解几种常见的选址决策评价方法； 4. 简单了解设施布置的内容和设施布置决策的评价方法； 5. 讲述非制造业的设施布置，使读者对零售店布置、办公 室布置以及库存布置有初步的了解。
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引导案例 设施选址的困惑
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5.1 设施选址概述
5.1.1 设施选址的基本概念
设施选址(Facility Location)是指企业为开拓新市场、提高生产 能力或提供更优质的客户服务等目的而决定建造、扩展或兼并一 个物理实体的一种管理活动。 企业需要进行选址决策的根本原因都是为了应对企业内外部 经营环境的剧烈变化，主要有以下几方面： ① 市场需求的增长。 ② 生产原材料的枯竭。 ③ 其它原因。
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2. 产品原则布置
产品原则布置(Product Layout)，又称流水线布置或对象原 则布置。是一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方
式。当生产产品品种少、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布置。旨在使大量 产品或顾客顺利且迅速地通过系统。
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3. 工艺原则布置
工艺原则布置（Process Layout），又称功能布置（ Functional Layout）。是按照生产工艺特征安排生产单位或设 备。在这种方式下，将功能相同或相似的一组设施排布在一起。 因此又被称作机群式布置。工艺原则布置在服务业中也很常见， 此时称为过程原则布置。
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6. 流动模式
流动模式可以分为水平和垂直的，如是单层设施，就只考虑
水平流动模式；多层设施布置时还要考虑垂直模式。 直线形是最简单的流动模式，它将入口和出口分开。 L形适用于设施或建筑物不允许直线流动的情形。 U形最大的好处是收发口在同一位置。 环形适用于要求物料返回到起点的情况。 S形常用于长的流水装配线布置。
最后比较各方案所得总分，总分数最高者为入选方案。
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(2) 量本利分析法
一般常用图表法求解，步骤如下： ① 确定每一备选地址的固定成本和可变成本。 ② 在同一张图表上绘出各地点的总成本线。 ③ 确定在某一预定的产量水平上，哪一地点的成本最少或者哪 一地点的利润最高。
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运用量本利分析法的时候还需要明确以下几点假设： ① 产出在一定范围时，固定成本不变。 ② 可变成本与一定范围内的产出成正比。 ③ 所需的产出水平能近似估计。 ④ 只包括一种产品。 在成本分析中，要计算每一地点的总成本TC，利用以下公式： TC=FC+VC×Q 式中，FC—固定成本； VC—单位的可变成本； Q—产出产品的数量或体积。
(4) 线性规划—运输模型法
对于复合设施的选址问题，如对于一个公司设有多个工厂、 供应多个销售点(或仓库)的选址问题，可以用线性规划—运输 模型法求解，使得所有设施的总运费最小。
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目标函数 min cij xij
i 1 j 1
m
n
mFra Baidu bibliotek xij b j i 1 n 约束条件 xij ai j 1 x 0 ij
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5.3.1 设施布置的内容及目标
设施布置的基本目标：
1. 尽可能使物料运输距离最短、运输成本最低
2. 有效利用空间和人力
3. 合理布局，便于整体的协调与管理 4．营造一个良好的工作环境，实施安全生产
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5.3.2 设施布置的基本原则
设施布置设计要考虑的基本原则：
1. 整体综合原则 2. 移动距离最小原则
车床 压机 磨床
1. 固定式布置
仓 库
工作对象
仓 库
焊接
油漆
装配
图5.4 固定工位位置图
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表5.14 固定工位布置优缺点
固定工位布置 优点 1．物料移动少 2．当采用班组方式时，可提高作业 连续性 3．提高质量，因为班组可以完成全 部工作 4．高度柔性，可适应产品和产量的变 化 缺点 1. 人员和设备的移动增加 2. 设备需要重复配备 3. 需要较高的工人技能 4. 会增加面积和工序间储存生产 计划要加强控制和协调
3. 流动性原则
4. 空间利用原则 5. 柔性原则 6. 安全原则
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5.3.3 影响设施布置的因素
1. 企业的产品结构 2. 企业的生产规模
3. 企业的专业化和协作化水平
4. 设施布置的柔性
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5.3.4 设施布置的形式
固定式布置(Fixed-Position Layout)也称项目布置，它主要是 工程项目和大型产品生产所采用的一种布置形式。是指将加工 对象固定在一个位置上，生产工人和设备都随加工产品所在的 某一位置而转移。
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5. 成组单元布置
成组原则布置(Group Layout)在制造业中又称单元制造 (Cellular Manufacturing)，是一种较为先进的布置方法。由于顾
客需求的多样化，多品种、少批量生产模式已成为当前生产的
主流。成组技术正是适应这种需要而发展起来的。
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车床
钻床
磨床
滚齿
装配
铣床 仓 库 压机
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2. 定量分析方法
(1) 加权因素评分法
加权因素评分法适合比较各种非经济性因素的方法。 具体步骤如下： ① 针对场址选择的基本要求和特点列出要考虑的各种因素。
② 按照各因素相对重要程度，分别规定各因素相应的权重。
③ 对各因素分级定分。 ④ 将每个因素中各方案的排队等级分数乘以该因素的相应权数，
车床
车床
钻床
钻床
焊接
车床
车床
钻床
钻床
焊接
铣床
铣床
磨床
齿轮机
装配
铣床
铣床
磨床
齿轮机
装配
图5.6 工艺原则布置示意图
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表5.16 工艺原则布置优缺点
工艺原则布置 优点 1. 机器利用率高，可减少设备数 量 2. 可采用吊用设备 3. 设备和人员的柔性程度高，更 改产品品种和数量方便 4. 设备投资相对较少 5. 操作人员作业多样化，有利于 提高工作兴趣和职业满足感 缺点 1. 由于流程较长，搬运路线不确 定，运费高 2. 生产计划与控制较复杂 3. 生产周期长 4. 库存量相对较大 5. 由于工作人员从事多种作业， 需要较高的技术等级
法只寻求可行解，而不是最优解。
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5.3 设施布置概述
5.3.1 设施布置的内容及目标
设施布置是指在一个给定的范围内，确定企业内各作业单位 的相对位置，以及车间内部各生产单元或设备的相对位置。 设施布置的内容大致可以概括为以下几点：
1.物流和物料搬运设备
2. 容量和空间要求 3. 工作环境 4. 信息流
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5.2.3 设施选址方案的评价原则
1．经济性原则 2．发展原则
3．兼容性原则
4．相关效果原则
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5.2.4 设施选址决策评价方法
1. 定性分析方法
(1) 优缺点比较法 所谓优缺点比较法是指直接把各个方案的优点和缺点列在 一张表上，对各个方案的优缺点进行分析和比较，从而得到最 后方案。 (2) 德尔菲分析法 德尔菲法又称专家意见法，是指以不记名方式根据专家意见 做出销售预测的方法。
2. 影响企业选址的内部因素 (1) 企业的性质 (2) 企业的战略目标
(3) 企业所投资的项目
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5.1.5 设施选址的一般步骤
1. 确定选址任务
2. 列出选址的影响因素
3. 根据选址的任务和影响因素确定候选区域
4. 进行设施选址预选
5. 进行设施选址评价
6. 形成选址报告
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5.2 设施选址决策与评价方法
5.2.1 设施选址决策的目的
一个企业的竞争力将直接受到其地理位置和环境的影响。选 址决策还对企业运营的机会成本有着一定的影响作用。
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5.2.2 设施选址决策的难度表现
选址决策的难度主要表现在以下几个方面：
1.设施选址决策需要综合考虑多方面因素 2. 设施选址中的定性因素多于定量因素 3. 影响设施选址的很多因素是不可控的而且变数很大
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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 单位之间量化后的关系密级的总和。 把作业单位综合相互关系表，变换成右上三角矩阵与左下三 角矩阵表格对称的方阵表格，然后量化关系密级，并按行或列 累加关系密级分值，其结果就是某一作业单位的综合接近程度。 如下图5.9：
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首先根据综合相互关系级别高低按A、E、I、O、U级别顺序 先后确定不同级别作业单位位置。同一级别的作业单位按综合接 近程度分值高低顺序来进行布置。在作业单位位置相关图中，采 用符号来表示作业单位。作业单位工作性质符号的详情见下图 5.10：
式中： m—工厂数； n—销售点数： ai—工厂i的生产能力；
bj—销售点j的需求； cij—在工厂i生产的单位产品运到销售点 j的生产运输总费用； xij—从工厂i运到销售点j的产品数量。
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3. 启发式方法
服务业中常遇到在一个地区内需要建立多个服务点的问题。 对这类问题有一种可行的解决方法——启发式方法。启发式方
装配
焊接
压机
平衡 仓 库
车床
钻床
压机
装配
磨床
钻床
装配
钻床
焊接
图5.7 成组单元位置示意图
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表5.17 成组原则布置优缺点 成组布置 优点 1. 由于产品成组，设备利用率高 2. 流程通顺，运输距离较短，搬 运最少 3. 有利于扩大工人的作业技能 4. 兼有产品原则布置和工艺原则 布置的优点 缺点 1. 需要较高的产品控制水品以平 衡各单元之间的生产流程 2. 如果单元之间生产不平衡，需 要中间储存，增加了单元之间的物 料搬运 3. 班组成员需要掌握所有作业的 技能 4. 减少了使用专用设备的机会 5. 兼有产品原则和工艺原则布置 的缺点
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4. 混合布置
上述三种基本布置形式是理想的模型，实际布置设计常常 是几种形式的组合。我们统称它们为混合布置(Mix Layout)。工 艺原则布置和产品原则布置代表了小批量生产到连续大规模生
产的两个极端。在工艺原则布置的基础之上，向产品原则布置
靠拢。这样，系统既灵活又有效，而且单位生产成本低。

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(3) 重心法
重心法适用于对单个分销中心或工厂的选址。它是一种用 于寻找将运送费用最小化的配送中心的数学方法。
重心法的具体方法如下：
① 先建立坐标系。 ② 将所有的备选地址绘制在坐标轴上，确定坐标值。 ③ 根据位置坐标值、货物量等参数计算重心。重心点坐标值 对应的地点为要布置设施的地点。
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决策者在选址规划时通常会考虑以下三种选择方案：
（1） 扩张企业当前的设施。 （2） 保留当前设施，同时在其它地方增建新设施。 （3） 放弃现有地点，将设施关闭并迁移至其它地方。
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5.1.4 影响设施选址的因素
1. 影响企业选址的外部因素 (1) 自然资源因素：土地、气候、水、物产资源 (2) 社会环境因素 ： 基础设施、 人力资源、 劳动生产率、 市场可接近性、 供应商靠近程度、 群集效应、 所在国汇率、 政府和公众的态度
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图5.8 图 流动模式
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5.4 设施布置方法
5.4.1作业单位位置相关图
作业单位位置相关图法是根据根据各个部门之间的活动关系密切 程度布置其相关位置。
表5.18 作业单位相互关系等级
符号 意义 量化值 线条数 比例（%） A 绝对重要 4 4条 2-5 E 特别重要 3 3条 3-10 I 重要 2 2条 5-15 O 一般 1 1条 10-25 无 45-80 U 不重要 X 不要靠近 -1 1条折线 根据需要
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5.1.2 设施选址的重要性
企业选址的重要性主要表现在以下几个方面：
1.设施选址影响企业的运营成本，从而影响企业的竞争优势
2. 选址事关长远，一旦出错很难克服 3.设施选址与企业的经营战略密切相关
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5.1.3 设施选址的内容
设施选址主要包括两个层次和两方面的内容。
两个层次：(1)单一设施的选址 (2) 设施网络的选址 两方面问题：(1) 选位。(2) 定址。