要 课 题 。 物 流 系 统 合 理 化 、 生 产 过 程 组 织 的 合 理 化 、 管 理 现 代 化 作 为 工 业 工 程 的 重 点 研 究 方 向 之 一 ， 为 我 们 用 于 优 化 检 修 生 产 系 统 的 提 供 了 重 要 科 学 手 段 。 3.1.1 设 施 规 划 与 设 计 的 理 论 基 础
物 流 系 统 合 理 化 作 为 物 流 工 程 的 重 要 研 究 方 向， 是 对 物 流 设 备 配 置 和 物 流 活 动 进 行 调 整 改 进 ， 实 现 企 业 物 流 网 络 、 物 流 基 础 设 施 和 物 料 搬 运 系 统 的 合 理 规 划 设 计 ， 从 而 实 现 物 流 系 统 整 体 优 化 。 物 流 工 程 是 指 在 物 流 管 理 中 ， 从 物 流 系 统 整 体 出 发 ， 把 物 流 、 信 息 流 融 为 一 体 ， 看 作 一 个 系 统 ， 把 生 产 、 流 通 和 消 费 全 过 程 看 作 一 个 整 体 ， 运 用 系 统 工 程 的 理 论 和 方 法 进 行 物 流 系 统 的 规 划 、 管 理 、 控 制 ， 选 择 最 优 方 案 ， 以 低 的 物 流 费 用 、 高 的 物 流 效 率 、 好 的 顾 客 服 务 ， 达 到 提 高 社 会 经 济 效 益 和 企 业 经 济 效 益 目 的 的 综 合 性 组 织 管 理 活 动 过 程 。 统 计 资 料 表 明 ， 对 单 个 企 业 来 说 ， 物 流 成 本 一 般 占 销 售 额 的 5%~35% 。 因 此 ， 开 展 物 流 工 程 研 究 对 优 化 企 业 管 理 ， 提 高 经 济 效 益 具 有 重 要 作 用 ， 以 至 国 外 许 多 企 业 称 物 流 工 程 为 企 业 效 益 的 “ 第 三 源 泉 ” 。 美 国 自 1955 年 以 来 ， 每 年 约 有 8%的 GDP用 在 添 置 或 改 进 设 施 ， 进 行 物 流 改 造 ， 其 重 要 性 可 见 一 斑 。 设 施 规 划 与 设 计（FacilitiesPlanningDesign）是 物 流 工 程 的 一 个 重 要 组 成 部 分 ， 是 研 究 生 产 经 营 活 动 中 的 生 产 现 场 、空 间 、 设 备 、 成 本 、 效 益 与 物 流 、 信 息 流 的 活 动 关 系 ， 并 对 其 相 关 要 素 进 行 诊 断 、 分 析 、处 理 ， 从 而 进 一 步 完 善 和 补 充 工 厂 的 整 体 布 置 的 学 科 。 包 括 设 施 规 划 与 设 计 理 论 、 工 厂 选 址 、 设 施 布 置 设 计 、 物 料 搬 运 系 统 设 计 。 （1） 设 施 布 置 设 计
设 施 布 置 设 计 在 设 施 规 划 设 计 中 占 有 重 要 地 位 ， 它 是 通 过 对 系 统 物 流 、 人 流 、 信 息 流 进 行 分 析 ， 对 建 筑 物 、 机 器 、 设 备 、 运 输 通 道 和 场 地 做 出 有 机 的 组 合 与 合 理 配 置 ， 达 到 系 统 内 部 布 置 最 优 化 ， 以 达 到 缩 短 生 产 周 期 、 简 化 加 工 过 程 、 最 大 限 度 地 减 少 物 料 搬 运 、 有 效 地 利 用 人 员 、 设 备 、 空 间 和 能 源 等 预 期 目 标 。 正 是 由 于 优 良 的 平 面 布 置 可 以 使 物 料 搬 运 费 用 减 少10%~30%， 因 此 在 美 国 ， 工 厂 平 面 布 置 被 认 为 是 提 高 生 产 率 的 决 定 因 素 之 一 。
① 设 施 布 置 基 本 形 式 及 特 性
设 施 布 置 包 括 工 厂 总 体 布 置 和 车 间 布 置 。 其 基 本 形 式 受 工 作 流 的 形 式 限 制 ， 有 三 种 基 本 类 型（ 工 艺 原 则 布 置 、 产 品 原 则 布 置 、 固 定 工 位 布 置 ） 和 一 种 混 合 类 型 （ 成 组 技 术 布 置 ）， 其 定 义 和 适 用 范 围 如 表 3.1 所 示 。
表 3.1 设 施 布 置 基 本 类 型 一 览 表
② 设 施 布 置 方 法 和 技 术
工 厂 布 置 的 方 法 和 技 术 ， 一 直 是 工 业 工 程 领 域 不 断 探
索 的 问 题 。 自 工 业 革 命 以 来 研 究 出 了 许 多 手 工 设 计 、 数 字 分 析 和 图 解 技 术 ， 如 表 3.2所 示 。
表 3.2 设 施 布 置 方 法 一 览 表
从 上 表 众 多 的 布 置 方 法 中 ， 以 R· 缪 瑟 提 出 的 系 统 布 置 设 计 SLP（Systematic Layout Planning）最 为 著 名 ， 应 用 十 分 普 遍 ； 该 方 法 提 出 了 作 业 单 位 间 相 互 关 系 密 集 等 级 表 示 法 ， 是 一 种 采 用 严 密 的 系 统 分 析 手 段 及 规 范 的 系 统 设 计 步 骤 的 布 置 设 计 方 法 ， 具 有 很 强
的 实 践 性 ， 该 方 法 使 布 置 设 计 由 定 性 阶 段 发 展 到 了 定 量 阶 段 。
系 统 布 置 设 计 阶 段 包 括 ： 确 定 位 置 、 总 体 区 划 、 详 细 布 置 、 施 工 安 装 ，称 为 “ 布 置 设 计 四 阶 段 ” 。 系 统 布 置 设 计 的 基 本 要 素 有 ： 产 品 P 、 产 量 Q 分 析 、 产 品 组 成 分 析 、工 艺 过 程 R 设 计 与 分 析 、 辅 助 服 务 部 门S、 时 间 安 排 T 。 系 统 布 置 设 计 基 本 程 序 如 见 图3.1所 示 。 (2) 物 料 搬 运 系 统 设 计
物 料 搬 运 (Material Hanging) 是 制 造 企 业 生 产 过 程 中 的 辅 助 生 产 过 程 ， 它 是 工 序 之 间 、 车 间 之 间 、 工 厂 之 间 物 质 流 不 可 缺 少 的 环 节 。 据 国 外 统 计 ， 在 中 等 批 量 的 生 产 车 间 里 ， 零 件 在 机 床 上 的 时 间 仅 占 生 产 时 间 的 5%， 而95%的 时 间 消 耗 在 原 材 料 、 工 具 、 零 件 的 搬 运 、 等 待 上 ； 物 料 搬 运 的 费 用 占 全 部 生 产 费 用 的30% ~40% 。 为 此， 设 计 一 个 合 理 、 高 效 、 柔 性 的 物 料 搬 运 系 统 ， 对 压 缩 库 存 资 金 占 用 、 缩 短 物 料 搬 运 所 占 时 间 是 十 分 必 要 的 。 这 就 要 求 企 业 的 内 部 物 流 活 动 与 生 产 工 艺 流 程 必 须 同 步 化， 物 流 搬 运 路 线 要 简 捷 、 直 线 化 ， 物 料 搬 运 机 械 化 、 省 力 化 、 自 动 化 ，单 元 化 容 器 必 须 标 准 化 、 通 用 化 ， 在 搬 运 工 艺 设 计 中 ， 尽 可 能 做 到 装 卸 搬 运 集 装 化 ， 以 减 少 物 料 搬 运 次 数 ， 提 高 物 料 搬 运
活 性 指 数 ， 达 到 储 、 运 、 包 一 体 化 ， 集 装 单 元 化 。 只 有 这 样 才 能 为 库 存 合 理 化 、 配 送 准 时 化 打 好 基 础 ，并 且 为 先 进 管 理 手 法 和 技 术 的 引 进 作 好 铺 垫 ， 也 为 与 社 会 物 流 的 无 缝 结 合 创 造 条 件 。
图3.1 系 统 布 置 设 计 基 本 程 序
如 今 ， 现 代 企 业 生 产 物 流 系 统 是 向 着 机 械 化 、 自 动 化 、 智 能 化 、 合 理 化 ， 以 实 现 物 流 系 统 时 间 和 空 间 的 效 益 方 向 发 展 的 ， 工 厂 生 产 搬 运 自 动 化 系 统 、 货 物 配 送 集 散 系 统 、自 动 化 立 体 仓 库 等 等 就 是 在 生 产 力 和 科 学 水 平 不 断 提 高 的 情 况 下 出 现 的 崭 新 的 物 流 技 术 。 ① 物 料 搬 运 的 原 则
物 料 搬 运 的 原 则 如 图 3.2 所 示 。 图3.2物 料 搬 运 原 则 一 览 图
② 物 料 搬 运 的 方 法 及 选 择 原 则
物 料 搬 运 方 法 是 物 料 搬 运 路 线 、 搬 运 设 备 和 搬 运 单 元
的 总 和 ， 如 表 3.3 所 示 。 ③ 生 产 过 程 组 织 的 合 理 化
生 产 过 程 组 织 就 是 根 据 顾 客 需 求 的 特 点 和 生 产 类 型 的 性 质 ， 对 加 工 过 程 中 的 各 要 素 进 行 合 理 配 置 ， 使 得 产 品 在 生 产 过 程 中 的 行 程 最 短 ， 通 过 速 度 最 快 和 各 种 耗 费 最 小 。流 水 生 产 就 是 将 劳 动 对 象 按 工 艺 顺 序 依 次 通 过 工 作 地 ， 并 以 预 定 速 度 连 续 完 成 生 产 过 程， 将 对 象 专 业 化 原 则 与 平 行 移 动 方 式 结 合 起 来 形 成 的 一 种 先 进 生 产 组 织 形 式 。 根 据 生 产 对 象 、 产 量 大 小 、 装 配 生 产 方 式 等 等 不 同 ， 流 水 生 产 分 为 单 人 单 产 品 式 、 多 产 品 固 定 式 、 自 由 流 水 式 、 连 续 传 动 流 水 式 等 等 ； 根 据 一 条 装 配 线 上 所 完 成 的 产 品 类 型 数 量 可 分 为 ： 单 产 品 装 配 线 、 多 产 品 装 配 线 和 混 产 品 装 配 线 。 作 为 大 批 量 、 流 水 化 的 生 产 制 造 企 业 ， 流 水 生 产 线 平 衡 是 一 个 重 要 的 生 产 管 理 问 题 ，也 是 生 产 过 程 组 织 是 否 合 理 的 重 要 体 现 。 生 产 线 平 衡 就 是 对 生 产 的 全 部 工 序 进 行 均 衡 化 ， 调 整 作 业 负 荷 ， 以 使 各 作 业 时 间 尽 可 能 采 用 相 近 的 技 术 手 段 与 方 法 。 它 是 生 产 流 程 设 计 及 作 业 标 准 化 中 最 重 要 的 方 法 。 它 能 最 大 限 度 地 减 少 由 于 生 产 线 各 工 序 节 拍 不 均 衡 造 成 的 劳 动 力 和 设 备 能 力 的 浪 费 ， 使 生 产 线 保 持 均 衡 、 连 续 的 流 动 状 态 ， 从 而 获 得 所 希 望 的 产 出 。
生 产 线 的 平 衡 是 一 种 典 型 的 组 合 优 化 问 题 ， 不 同 类 型 的 流 水 线 存 在 不 同 的 平 衡 方 法 。 对 于 有 些 工 序 的 作 业 内 容 ， 有 时 为 了 保 证 工 艺 技 术 要 求 或 产 品 质 量 ， 其 作 业 内 容 是 不 能 进 行 分 解 的 。 因 此 ， 对 这 样 的 工 序 只 能 是 通 过 提 高 工 人 的 操 作 技 能 来 提 高 工 序 节 拍 。如 果 要 对 生 产 线 进 行 整 体 重 排 ， 生 产 线 工 艺 路 线 是 影 响 工 序 作 业 内 容 调 整 的 最 主 要 的 因 素 ， 同 时 解 决 操 作 工 人 和 辅 助 生 产 工 人 之 间 的 工 作 界 面 问 题 ， 通 过 各 种 途 径 缩 短 工 序 的 周 期 时 间 、 增 加 操 作 的 效 率 、 提 高 生 产 率 、 生 产 质 量 以 及 安 全 性 等 。
表 3.3 物 料 搬 运 方 法 一 览 表
3.1.2 流 水 生 产 线 的 设 计 原 则
流 水 线 是 一 种 先 进 的 生 产 组 织 形 式 。 它 是 按 照 产 品（零 部 件 ） 生 产 的 工 艺 顺 序 排 列 工 作 地 ， 使 产 品 （ 零 部 件 ） 按 照 一 定 的 速 度 ， 连 续 地 和 有 节 奏 地 经 过 各 个 工 作 地 依 次 加 工 ， 直 到 生 成 成 品 。 这 种 生 产 形 式 一 般 具 有 以 下 特 征 ：
工 作 地 专 业 化 程 度 高 。 在 流 水 线 上 固 定 地 生 产 一 种 或 几 种 产 品 ， 每 个 工 作 地 固 定 地 完 成 一 道 或 几 道 工 序 ， 工 艺 过 程 是 封 闭 的 ， 工 作 地 按 工 艺 顺 利 排 列 。 劳 动 对 象 在 工 序 间 作 单 向 移 动； 每 道 工 序 的 工 作 地 数 量 同 各 道 工 序 的 加 工 时 间 比 例 相 一 致 ； 每 到 工 序 都 按 统 一 的 节 拍 进
行 生 产 。 所 谓 节 拍 是 指 相 邻 两 件 产 品 产 出 的 间 隔 时 间 。 流 水 生 产 线 设 计 的 正 确 与 否 ? 对 它 投 产 以 后 能 否 顺 利 运 行 和 取 得 良 好 经 济 效 益 关 系 极 大 。 流 水 生 产 线 的 设 计 。 包 括 技 术 设 计 和 组 织 设 计 两 个 方 面 。 在 研 究 生 产 线 布 局
规 划 时 ? 主 要 研 究 流 水 生 产 线 的 组 织 设 计 。 组 织 设 计 的 内 容 一 般 有 ? 流 水 线 节 拍 的 确 定 ?
设 备 需 要 量 和 负 荷 系 数 的 计 算 ? 工 序 同 期 化 工 作 ? 工 人 配 备 ? 产 品 传 输 方 式 的 设 计 ? 流
水 线 的 平 面 布 置 ? 流 水 生 产 线 的 工 作 制 度 和 标 准 计 划 图 表 的 制 定 等 。
? ? ? 确 定 流 水 生 产 线 的 节 拍
流 水 生 产 线 的 节 拍 是 指 流 水 生 产 线 上 连 续 产 出 两 个 相 同 制 品 的 间 隔 时 间 。 它 是 流 水
线 最 重 要 的 工 作 参 数 ? 是 设 计 流 水 生 产 线 的 基 础 。 流 水 生 产 线 节 拍 的 计 算 公 式 为 ? ? ? 致 ? ? ? ? ? ? ?
式 中 ? ? 为 流 水 生 产 线 节 拍 ? ? 效 为 计 划 期 内 有 效 工 作 时 间 ? ? 为 计 划 期 制 品 产 量 。
有 效 工 作 时 间 是 计 划 生 产 的 时 间 ? 它 可 以 根 据 制 度 工 作 时 间 和 时 间 有 效 利 用 系 数 求 得 。
计 划 制 品 产 量 包 括 计 划 产 量 和 预 计 的 废 品 率 。 ’ ? ? ? 进 行 工 序 同 期 化
工 序 同 期 化 是 使 流 水 生 产 线 各 个 工 序 的 单 件 时 间 等 于 节 拍 或 节 拍 的 整 数 倍 。 这 是 保
证 各 个 工 序 按 节 拍 进 行 工 作 的 重 要 因 素 。
在 机 器 作 业 中 实 现 工 序 同 期 化 的 放 大 主 要 有 ? 采 用 更 完 善 的 设 备 和 工 具 、 改 进 工 艺
方 法 、 提 高 工 人 熟 练 程 度 以 及 改 进 劳 动 组 织 等 。 ? ? ? 计 算 设 备 ? 工 作 地 ? 数 量 和 设 备 负 荷 系 数
为 了 保 证 制 品 在 流 水 生 产 线 上 连 续 移 动 ? 每 道 工 序 的 设 备 ? 工 作 地 ? 数 量 应 等 于 工
序 时 间 与 流 水 生 产 线 节 拍 之 比 ? 即 ? ? 。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式 中 ? ? ? 为 第 ? 道 工 序 所 需 设 备 数 ? ? ? 为 第 ? 道 工 序 的 单 件 时 间 定 额 。 计 算 出 的 设
备 需 要 量 若 不 是 整 数 ? 则 应 采 用 的 设 备 数 ? ? ? 应 去 接 近 于 ? 大 于 ? 计 算 数 的 整 数 倍 。
设 备 负 荷 系 数 是 表 明 设 备 利 用 程 度 的 指 标 ? 其 计 算 公 式 为 ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
其 中 鼬 为 第 ? 道 工 序 的 设 备 负 荷 系 数 。
工 序 数 为 ? 的 流 水 生 产 线 的 总 设 备 负 荷 系 数 ? ? 为 ? ? ? ? ? 研 ? ? ? ? ? ? ? ? ?
设 备 负 荷 系 数 决 定 了 流 水 线 的 连 续 程 度 。 当 ? ? 值 在 ? ? ? ? 以 下 ? 宜 组 织 间 断 流 水 生 产 线 ? 当 ? ? 值 在 ? ? ? ? 以 上 ? 宜 组 织 连 续 流 水 生 产 线 。
? ? ? 计 算 工 人 人 数
在 以 手 工 劳 动 为 主 的 流 水 生 产 线 上 ? 工 人 人 数 可 按 以 下 公 式 计 算 为 ?
? ?第 三 章 钩 缓 成 套 检 修 生 产 系 统 优 化 研 究 ? ? ? ? ? ? × ? ? ? ? ? ? ? ? 式 中 ? ? ? ? 只 为 第 ? 道 工 序 工 人 人 数 ? ? 为 每 日 工 作 班 次 ? ? 为 第 ? 道 工 序 同 时 工 作
人 数 。 整 条 流 水 生 产 线 的 工 人 人 数 是 所 有 工 序 工 人 人 数 之 和 。
在 以 设 备 加 工 为 主 的 流 水 生 产 线 上 ? 工 人 人 数 可 按 下 式 计 算 为 ?
? ? ? ? ? ? ? 芝 ? ? ? ? ? × ? ? ∥ ? ? ? ? ? ? ? ?
式 中 ? ? 为 流 水 线 工 人 总 数 ? ? 为 考 虑 缺 勤 等 因 素 的 后 备 工 人 百 分 比 ? ? ? 为 第 ? 道 工 序 每 个 工 人 的 设 备 看 管 定 额 。
? ? ? 确 定 流 水 生 产 线 节 拍 性 质 ? 选 择 运 输 方 式 和 运 输 装 置
根 据 流 水 生 产 线 的 节 奏 性 程 度 确 定 节 拍 性 质 ?
强 制 节 拍 ? 流 水 线 工 序 同 期 化 程 度 高 ? 连 续 性 好 ? 可 以 严 格 按 照 节 拍 生 产 。
自 由 节 拍 ? 不 能 严 格 按 照 流 水 线 节 拍 生 产 ? 节 拍 主 要 靠 工 人 的 熟 练 程 度 进 行 调 节 ? 工 序 同 期 化 和 连 续 性 较 低 。
粗 略 节 拍 ? 流 水 线 工 序 同 期 化 程 度 低 ? 连 续 性 差 ? 允 许 有 一 定 在 制 品 作 为 缓 冲 。 选 择 运 输 方 式 和 运 输 装 置 ? ?
强 制 节 拍 ? 一 般 采 用 传 送 带 ? 如 分 配 式 传 送 带 、 连 续 式 传 送 带 和 间 歇 式 传 送 带 。 其
中 分 配 式 传 送 带 适 用 于 允 许 有 少 量 在 制 品 的 流 水 线 ? 连 续 式 传 送 带 适 用 于 严 格 按 照 节 拍
进 行 生 产 的 流 水 线 ? 间 歇 式 传 送 带 适 用 于 工 序 时 间 长 、 加 工 精 度 高 的 流 水 线 。
自 由 节 拍 ? 一 般 采 用 连 续 式 传 送 带 、 滚 道 、 滑 轨 等 运 输 装 置 。
粗 略 节 拍 ? 一 般 采 用 滑 轨 、 叉 车 、 手 推 车 、 吊 车 等 传 送 工 具 。
? ? ? 进 行 流 水 线 平 面 布 置 设 计
流 水 线 应 根 据 经 工 序 平 衡 后 的 工 序 ? 含 工 位 ? 顺 序 安 排 其 在 流 水 线 上 的 分 布 ? 在 设