设备布置

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设备布置
各种有形的生产装备都会碰到的布置或重新布置的问题要达到高效率的运行这个问题必须解决即使对不是从事物质生产的服务性系统物质设备布置将研究各种不同情况下的布置问题并提出某些有助于布置设计的技术和指导的方针
一、布置决策的依据
布置决策的问题可以定义为确定生产系统内各物质部分的最优安排这里用“部分”这个术语而不用“机器”一语是为了强调这样一个事实诸如陈列架、消耗品的料箱、灯具和桌子经常是作为布置决策的一部分来考虑的解决布置问题主要是取决于生产系统目标他们本身经常难以捉摸或互相矛盾
通常我们可以这样要求布置应达到的目标：使存贮费用、劳动力、闲置的设备和管理费用保持在一定的水平下而达到预期的产量我们研究每一基本的布置类型时将发现这些因素的大部分是存在于所有布置决策中但它们的相对重要性却完全不一致例如即使所有的医院均有医生、护士和病床但不是所有都能设计成可提供相同服务的医院再有门诊所不同于疗养院病人的流动模式不同监护的范围不同设或不设特别设施等
其次生产需求量的预测对布置决策的“目标确定”有着重要意义在这方面我们关心的是当前的与未来的需求量水平以及当前的与未来的产品品种搭配如果我们预见到现有型号的产品有一个相当稳定的市场这与那种有明显不同当然这种区别与我们的目标是有联系的在很多工业部门中公司可以选择不同的策略例如可以组织品种多变的多品种生产也可以为用户的特殊需要单独安排生产等等
加工过程的要求是布置决策的第三个重要的依据它是所选择的布置类型的主要约束条件决定布置所需的数据因所制造产品的不同而不同在品种少且比较固定的制造业中装配图是主要的输入在品种繁多的制造业系统中机器规格说明有着更重要的意义要归纳出在非制造业设施中的过程数据的总数和种类是困难的因为这里有大量不同的转化过程
布置决策需要的第四种主要依据是要进行布置的建筑物或场地的有效空间总数典型地说布置一般是约束在建筑物的实际范围以内为了确定工厂的料场、路旁餐厅和百货店的草坪与花园商店布置决策时应包括内部与外部两者所需的空间另一方面公路、油库和墓地则是在整个结构的外部但是他们本身有明显的空间限制用作界限的是地图的形式而不是墙与天花板
二、布置决策
一旦当公司目标、用户需要、加工要求和空间有效利用率的输入确定以后下一步就是要把这些因素转变为需要容量和有效容量的数量估算“需要容量”指两下方面：一是必须满足生产系统当前需求的生产能力二是满足经过一段时间后的未来需要的生产能力“有效容量”指的是另一种生产能力即通过重新布置现有设施而获得的生产能力或是通过布置新的装置而获得的生产能力
要想获得对能力的数量估算首先要适当地选择生产能力的测定单位不是所有单位都是显而易见的可看到各种不同生产系统中所用的典型的计量单位
所选择生产系统的能力（容量）测量单位
系统单位
钢铁公司吨数／时间周期
炼油厂桶数／时间周期
航空公司可用飞机数／时间周期
纺织公司织物码数／时间周期
饭馆座位容量
医院病床数
机械车间机器小时数
大学学生数／年
百货商店销售收入／平方英尺场地
用合适的测量单位定出生产能力最好水平乃是把现有生产能力与目前及未来需要的能力相比这一比较的结果是使实际选定的能力水平在生产设施寿命期间介于最大的可能需求量与平均预期需求量之间的一个折衷数字这种决策显然由于对未来需要不明确而变得更困难
与生产能力问题密切有关的是适应能力的概念最理想的是使布置能适应环境状态的变化使得布置的计划工作除了考虑到现有产品当前与未来的需求的变化外还要必须考虑到新产品此外它有可能适应工艺材料方面的技术突破而不必花很多钱去作重新布置以下各项可以使更多形式提高其适应性：
（1）独立的机器或工作单元；
（2）特殊建筑结构；
（3）从多方面选择物料搬运装置如选择高架运输机；
（4）有预定流程以便将来扩建而标出的面积
三、基本的布置形式
一个部门或一个部门内部组成部分的布置形式可以根据工作流程或生产系统的功能来安排
首先要看工作流程形式我们可列举三种基本形式产品布置工艺布置与定位布置
（1）产品布置是根据产品制造的步骤来安排各组成部分从理论上看流程是一条从原料投稿到成品完工为止的连续线这种布置形式的例子有汽车装配线、食品加工过程和家具制造业
（2）工艺过程布置是根据所执行的一般功能对各工艺组成部分进行布置并不考虑到任何特殊产品如单件小批加工车间、百货商店和医院通常是这样安排的
（3）定位布置是根据体积或重量把产品保留在一个位置上设备是围绕着产品而转而不是相反影院的听音场所、飞机装配车间和造船厂是作为这种布置方式的典型
其次关于按生产系统功能布置分类可以举例三种类型：存储布置、销售布置和工程项目布置
（1）存储布置是指在仓库或储藏室内安排各组成部分的相对位置它不同于其它布置类型可用于零售商店、超级商场、展览会及顾客展览室
（2）销售布置是对组成部分的布置只考虑便于产品的销售而不考虑其生产
（3）工程项目布置是指对组成部分作一次性排列
这种差别从经济上看有其重要意义例如投资于专用的不可移动的设备并建造房屋来设计加工多种产品另一方面项目的布置必须围绕着从事工作的特定的地点在很多情况下随着工程进展而改变其位置
这些差别从经济上看有其重要的意义例如投资于专用的不可移动的设备并建造房屋来保护它一般说来这对固定位置的布置是有理由的而在工程布置的条件下就不可行了
应该指出的一点是各类布置往往考虑到具有多种功能功能的综合是常见的例如超级市场主要是从销售的准则来布置但在货架上却陈列多种商标的货物而且还有一部分作库存布置此外工作流程和功能安排的综合也是很常见的
四、布置的定量分析
在上述讨论的几种形式中工艺布置以及装配线平衡要进行大量的分析工作为了有助于解决这些繁重的工作已研究出若干数量方法这些方法已得到广泛的注意不仅因为它们在生产系统中广泛采用且它们成为当前综合数学方法方面的繁难理论问题
□工艺布置
在进行工艺布置时最常见的方法是按相同的组成部分来构成与安排部门使它们的相对位置达到最佳位置通常意味着妥善安置那些相互间有大量的运输量的部门使总的物料运输管理费用达最小
□系统布置的计划工作
在布置问题的某些形式欲获得部门之间物品的流动数量或是不实际或则不能真正显示质的因素而这些对于布置决策可能是关系重大的在这种情况下常采用称作为系统布置的计划工作的方法这方法要求建立一种能说明每一部门与共邻近的其他各部门位置的重要程度的相互关系图从这个图可推导出相互作用关系图这图相似于用来说明部门间物料运输的各部门流程图相互作用关系图通过误差试凑法的调整以获得满意的邻接模型随着一个部门一个部门地顺次修改这种模型以符合面积的限制
它明白地指出要完成一个好的过程布置需要同时作出数学上、经济上和技术上问题的解答――这些问题中任一个就它自身来说可能是极为复杂的为了掌握这些问题研究人员用计算机模型进行工答这种模型就如我们简单例子中遵循的那一种此外他们还提供复杂的流程测量并允许对不同约束条件进行调整
（1）自动化布置设计程序与计算机处理的关系计划采用优先评价法这方法的优点是把车间布置中重要的一切特征包括在内另一方面在这些方法中应用的计分技术要求以数量表示主观的优先选择这本身是有风险的
（2）计算机处理的设备相对分配技术要求使用者提供一个初步的可行的布置程序以每次变换二个或三个部门的方式来修理布置直到不能进一步降低物料搬运总费用为止然后第二个初步的布置可能得出程序可继续运行这种相互影响的过程是重复地进行直到获得满意的布置为止
（3）以上都是推断式程序这些程序并没有探查一切可能的部门的布置方案也没有提供最优解因此不论采用什么方法如果我们搞出大量可从选择的布置方案那么获得一个好的布置方案的机会大大增加
总之工艺过程布置提出了实质性的问题表现在有许多可能的安排方案以及在方案设计上如何选择与利用布置的准则计算机技术用于布置要比“人工”方法有明显的优点计算机技术处于严格的假设基础上把它们用于特定的情况以前必须细微地审查这些假设由于这些原因在处理工艺过程布置的问题时要强调选择合适的尺度
□产品的布置――装配线
产品的布置与工艺布置之间明显不同的特性是工件流程的模式在工艺过程布置中模式是高度可变的而产品布置中则是高度可预测的因为它本身是产品制造过程的函数由于这个缘故在一个产品系统内其各部门的相对位置安排以及生产部门内的各部分的定位所出现的困难比在工艺布置中来得小然而在特殊情况下的产品布置如装配线的布置工厂设计人员将面临着复杂的问题这种布置目标是达到产品装配的均衡流动使在生产线上操作的工人停机时间最短
在多数场合装配线布置的最初出发点是以这条线的出产量为根据一旦这条装配线建成后装配线平衡问题在很大程度上是作业计划问题这是两个相反的出发点即给定出产量要求与给定已建立的装配线
□定位布置
定位布置与工艺和产品布置形式相比其特征是生产单位数目相对地少在应用定位安排时我们可以把产品看作是个轮毂而物料和设备以它们使用的顺序以及移动的困难程度环绕产品作同心圆安排
在定们布置中一般是高度地安排作业顺序达到这样的程度：由前后关系决定其生产阶段定位布置按照它们的工艺优先次序安排材料这种过程可用来对大型机床作安排像大型冲压机其制造是沿着一个严格的顺序安排布置的；从基础往上装配大部分零部件按建筑型式加到基础上去从定量布置技术来看虽然此法已用了几千年但定位布置形式的文献资料却很少缺乏进行研究的原因大概是由于产量少这一特点及定位布置产品所具有的高度的工艺顺序
□销售布置
销售布置的一般目标是使每平方英尺陈列面积的净利最大工作方面这个目标通常转为这样指标如“最小存储费用”或“最大产品展示”尽管它们是简单的在布置者或展览柜保管员那样来处理工作这一指标不是针对零售商而是针对顾客的这一建议已得到实现产品不按其物理性能或货架空间和服务需求分类而是按照购货人能看到有关商品的角度来进行分类这种联合分类原理的流行从百货商店增加金银首饰品的出售与超级市场增加时装部分的最新趋向中可以看到
除了产品分类通道特性在市场平面布置中是特别重要除决定通道数目多少外还要决定通道的宽度因为这是所要求或所希望的通行的直接功能为了开阔顾客对商品的视野让顾客经过主要通道时可使第二类第三类通道斜角设置
长方形的布置可节省需用的陈列用具并可包含更多的陈列空间如果从存储管理角度来看储存量是重要因素那么应选用这种布置方案另一方面斜角布置给顾客提供较清楚的商品视野并且如果其他情形都一样那么应展示一个更合需要的销售环境
当然还有其他布置形式有些是这两种形式的混合其他还有：由环形或任意型式组成的“特别设计的”形式它可能要比这两种布置形式更为合适必须说明进行平面布置不只是简单地在陈列场地间进行选择和便于检查的问题其他如定价政策、仓库地点、仓库设想、产品品种的考虑以及其他许许多多的因素都是决策时应予考虑的
从前面所述的可以推测行为因素的影响使得在销售布置中严格与迅速的规则成为一个需要研究的问题然而从销售研究中得出不多的几个指导准则值得提到的是：
在超级市场在购物时人们倾向于采纳圆形方式因此沿着商店的墙放置一些高额利润的物品将提高他们购买的可能性
（1）把要“减价商品”放在超级市场通道的末端要比放在通道中间容易售出去
（2）顾客服务的或需要顾客等待的如赊购或其他非销售部门就放在铺面层也可放在末端区
（3）在百货商品中最靠近商店入口处以及靠近陈列橱窗的位置从销售潜力来看是最有价值的地方
□货栈布置
货栈布置特别是仓库布置在决策准则上有其独特的
要性要获得一个是佳的布置涉及多方面权衡斟：诸如存储面积的高度和深度、存储物品的变化、物品存取的需要、建筑物占用的费用和水平距离的运输费用等方面要联系起来考虑由贝里（Berry）开发的解决这问题的一种方法是采用有几何根据的方程式这些方式把这许多因素（和其他变量如要求的人入口处宽度和货架尺寸）加以数量晔以及对一个具体的布置达一个最优的解决虽然贝里（Berry）的方程是复杂的但他的是十分有价值的特别是用于校核不同布置方案和存贮品种的搬运费用、存贮费用和仓库体积的需要量方面
贝里（Berry）从他的布置方程到最大程度利用的布置方案不一定能使运输费降到最低限度
（1）能使仓库空间得到到最大程度利用的布置方不一定能使运输费降到最低限度
（2）如果通道数目小于最佳值这建筑物的成本费愈高（同货物在建筑物内的搬运费相比而言）则其通道长度也越长假如通道数多于最优数则由于建筑物――费用比上升通道长度将越短
（3）如是一个仓库将来还准备进一步扩大那么不仅需要储藏体积是否会增加还要知道将来吞吐速度和储备品种是否会变化
（4）如采用长方形贮货块仅当采用最优数通道时最优平面布置才近于正方形通道数量距最优数越多最优布置越不接近于正方形
（5）如果储存地点用存放特殊贮备物品可能是一种不对布置将使总费降低
（6）当存储品种数不多时采用对角线通道比一个最佳长方形块布置的总费用要低些当容易费用或面积费用与运输――距离费用相比较低时则也会导致总费用下降
□工程项目布置
如装配线平衡中那样一个工程的布置是实物布置和作业进度活动的结合然而在工程项目布置中需要的空间数量在大程度上受发货进度表编得紧凑与否的影响确实在堆放物料的极其有的地方例如在一个拥挤的商业区建筑一个大的建筑物进度表问题也就是一个布置问题在具有堆放物料的适当空间时对物料时间进度问题的压力就减小允许管理部门通过仔细布置物料和设备来实现项目的经济性要求
在建筑施工的工程项目中其中工种指挥人员首要责任是准备好一个按比例尺寸绘制的工程图在上面画出工种项目的位置、指出办公室、仓库、物料储存、设备、地面、建筑物形式和钢筋实际上不幸的是有效的措施和绘制比例画所提出的准则是一定程度的主观性这一点可由以下指导原则得到说明这些原则引自有关建筑施工的著作
（1）减少物料的二次运输工作量其方法是把物料送到接近使用的地点
（2）用途相的物料应紧靠一起贮存
（3）总办公室的布置应靠近主要进口处从而使那些来接洽业务的人可以避免在厂区走很多路
（4）仓库的布置靠近入口处以使于物料的交货和验收
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