第五节 布局的常用分析工具

知晓了布局理念以及目前的柔性生产方式等较宏观的情况下,你可能可以提出不止一个方案(一般企业在决策时往往要求做数个方案)。作为工程师,必须分析几个方案的的优劣点,这就需要进行定量的分析。本节主要讲述布局常用的分析工具。

一、布局成本函数

布局的计划中,最为常见的做法是合理安排部门或工作中心的位置,以减少物料移动的处理成本。即零件和人员流动较多的部门或设备应该相邻。这种方法的材料处理成本取决于:

1、两个部门(i或j)在某一时间内物品或人员的流动量;

2、与部门间距离相关的成本。成本可以表达为部门之间距离的一个函数。这个目标函数可以表达成以下的形式:

最小成本(C)= Xij Cij

其中:

n=工作中心或部门的总数量

i、j =各个部门

Xij=从部门I到部门j物品流动的数量

Cij=一件物品在部门I和部门j之间流动的成本

工艺导向布局(和固定位置布局)尽量减少与距离相关的成本。Cij这个因子综合考虑了距离和其他成本。于是我们可以假定不仅移动难度相等,而且装卸成本也是恒定的。虽然它们并非总是恒定不变的,但为了简单起见,我们将这些数据(即成本、难度、装卸费用)概括为一个变量。

二、来往(From--To)矩阵分析法

一种常见的生产和服务设施布置方法。利用图表列出机器或设施之间的相对位置,以对角线元素为基准计算工作地之间的相对距离,从而找出整个生产单元物料总运量最小的布置方案。这种方法比较适合于多品种、小批量生产的情况。其基本步骤如下:

选择典型零件,制定典型零件的工艺路线,确定所用机器设备。

制定设备布置的初始方案,统计出设备之间的移动距离。

确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本。

用实验法确定最满意的布置方

例如: 一机加车间有六台设备,已知其生产的零件品种及加工路线,并据此给出如图表2-16所示的零件在设备之间的每月移动次数,图表2-17给出了单位距离运输成本。请用这些数据确定该车间的最佳布置方案。

图表2-16 设备间月平均移动次数矩阵(单位:次)

锯床

磨床

冲床

钻床

车床

插床

锯床

167

368

11

8

130

磨床

166

35

165

51

5

冲床

350

54

65

6

10

钻床

6

381

32

21

38

车床

76

21

50

255

20

插床

42

25

33

74

250

图表2-17 单位距离运输成本矩阵(单位:元)

锯床

磨床

冲床

钻床

车床

插床

锯床

0.12

0.12

0.13

0.11

0.13

磨床

0.15

0.12

0.11

0.11

0.11

冲床

0.12

0.12

0.11

0.11

0.12

钻床

0.15

0.12

0.12

0.11

0.12

车床

0.13

0.15

0.13

0.12

0.11

插床

0.13

0.13

0.13

0.11

0.11

图表2-18 单位距离每月运输成本(元)

锯床

磨床

冲床

钻床

车床

插床

锯床

20

44.2

1.4

0.9

16.9

磨床

24.9

4.2

18.2

5.6

0.6

冲床

42

6.5

7.2

0.7

1.2

钻床

0.9

45.7

3.8

2.3

4.6

车床

9.9

3.2

6.5

30.6

2.2

插床

5.5

3.3

4.3

8.1

27.5

图表2-19 单位距离每月总运输成本(元)

锯床

磨床

冲床

钻床

车床

插床

锯床

44.9

86.2

2.3

10.8

22.4

磨床

10.7

63.9

8.8

3.8

冲床

11

7.2

5.5

钻床

32.9

12.7

车床

29.7

插床

将运输次数矩阵与单位距离运输成本矩阵的相同位置的数据相乘,得到从一台机器到另一台机器的每月运输成本,如图表2-87所示。然后,再按对角线对称的成本元素相加,得到两台机器间的每月总的运输成本,如表2-19所示。

接着,确定紧密相邻的系数。其确定依据就是总运输成本的大小。按总运输成本的大小,从大到小降序排列,就得到了机器(或部门)之间的紧密相邻程度。根据表2-19中的①②③④⑤的顺序,应将锯床与冲床相邻布置,磨床与钻床相邻布置,锯床与磨床相邻布置,钻床与车床相邻布置,车床与插床相邻布置。最后结果如图2-20所示。当然,在实际布局规划中,分析出的结果,需要结合流程性布局作适当调整。

锯床

冲床

插床

磨床

钻床

车床

三、办公室布局常用分析方法----工作相关图法

办公室和工厂布局的主要不同之处在于信息的重要性。在制造业中,工作的进行依赖于零件和物料的流动,而办公室工作依赖于信息的传递。

图表2-21是一张关系图。对办公室的工作进行计划是一个非常有效的方法。这张为事务办公室准备的图表示了王女士必须:

(1)靠近事务室区域,

(2)不必太靠近秘书和文件柜,

(3)无需靠近影印机和文具存贮室。

一般的办公室平均分给每人10平方米的面积(包括走道)。主管经理分配大约40平方米,会议室的面积以上限30人计,每人2.5平方米。相对应的是,饭店提供给每位顾客的空间是1.6-5平方米(厨房和餐厅总面积除以可容纳顾客人数)。通过有效地利用工作台垂直空间,一些办公室设计者向空间的纵深方向而非横向发展。这使每个工作站的面积(设计者称之为“脚印”)能够尽可能地小。

作业相关图法是根据企业各个部门之间的活动关系密切程度布置其相互位置。首先将关系密切程度划分为A、E、I、O、U、X六个等级,其意义见图表2—22。然后,列出导致不同程度关系的原因,见图表2—23。使用这两种资料,将待布置的部门一一确定出相互关系,根据相互关系重要程度,按重要等级高的部门相邻布置的原则,安排出最合理的布置方案。

表2-22 区域关系密切程度分类表

代号

密切程度

A

绝对重要

E

特别重要

I

重要

O

一般

U

不重要

X

不予考虑

表2-23 区域关系密切原因分类表

代号

关系密切原因

1

使用共同的原始记录

2

共用人员

3

共用场地

4

人员接触频繁

5

文件交换频繁

6

工作流程连续

7

做类似的工作

8

共用设备

9

其它

然而,上述方法一般见于美国企业,但是美国公司关于空间的概念并不普遍。例如,某日本公司的办公室,约200人在一间大房间里办公。日本的办公室普遍都是这样,他们在开放式的空间里工作,办公桌挤在一起称为“小岛”。“小岛”按长长的一排来布置,经理坐在一排的最后,俗称经理方“靠窗族”。他的属下都在他视线内,即对部门的一切事情都知道。当有重要来访者,会将他们安排到别的房间而不在这样拥挤的办公室里。在日本公司里一般只有公司总经理以上的人员才有独立的办公室。

在台资企业里都是按部门有隔间,但隔间的墙壁50%以上是用透明玻璃,只有总经理以上人物办公室的玻璃窗有百叶帘,即他们有隐私。采光度高的是开放式的办公室,其次是透明玻璃的办公室,然后才是办公室玻璃窗有百叶帘的办公室。这是介于美国与日本之间的一种方法。

中国大陆企业的办公室一般用水泥墙完全隔断,采光度不好,隐私性好,但坏处很多,比如:员工在里面吃饭,议论他人、他部门,在玩游戏、打牌等现象都有可能会出现,就会产生管理上的隐患。

还有一些布局上的考虑是普遍适用的(其中一些既适用于工厂也适用于办公室)。他们必须成组地工作,或与上司一同工作。工作区域的所有部分还是只有一部分安装空调?所有雇员都使用同一个进出通道、休息室、柜子或者咖啡室。

正如前面所提到的,布局是艺术和科学的一部分。从科学的角度来看,办公室里一张纸的传递与工艺导向布局的零件流动一样,可以用同样的方法来分析。

四、综合因素矩阵分析法

对一个布局一般地有数个方案,每个方案里的每个项目最高分为10分,每个项目的评分等级在2分之间。如图表2-24所示。

对于制作出来的布局方案,进行其判定的条件相互比较评价,对满足最好的项目记为10分,再将其余方案与之比较,给出其他方案的每个项目的评分(10~2分之间)。对于重点的项目应将最为平衡、得分最高的方案挑选出来作为暂定方案。再经过补充改进后确定为最后方案。

图表2-24 布局综合因素分析矩阵表

占用面积大小

物流

成本

实施成本与提案改造费用

实施

时间

为将来预见性

合计

权重

4

权重

2

权重

2

权重0.5

权重1.5

方案A

方案B

方案C

方案D

方案E

结论

(例如)

1.布局占用面积要充分利用,产品的物流要顺畅,搬运工作量少.

2.布局的改造成本低.

3.布局的形式要对产品的(品种、数量)变更、改良、再设计等变动的便利性高.

备注

方案评分等级:

等级→

最好的

很好的

一般的

差的

较差的

得分→

10

8

6

4

2

五、布局(LAYOUT)方案决策步骤


六、布局(LAYOUT)评价指标

No

评价

指标

举例与公式

1

直通率

·如右图所示的平面工艺流程中①→②、②→③、②→④是顺行,③→②、④→②为逆行,对这种顺行与逆行的程序状态进行比较评价的指标。

·对策:研究将②③④工序合并的方法与对策,将逆行部分与前工序合并实施“一个流”改善,并配合工装设备的改造。

·直通率=直通次数/生产总数

2

移动接近率

·以物料移动次数和距离区分,

直接工序距离1M米内和非直接工序,将直接工序占整体工序的比例定义为:移动接近率;

·对策:

①②在同一工序运行,并一 定要在1M以内进行,

④工序物流量很少的情况下消除合并,提高①②工序的能力。

·移动接近率 = 生产相关面积 / 整体面积

3

面积利用率

·建筑物的空间也需要考虑,进行平面利用,如办公室和休息室,也需算入面积中。

·生产相关的面积,生产设备,办公室也包括,中间在制品,进出料的堆放区也可作为计算内容,(包括改善全部的对象在内)

·面积利用率 = 生产相关面积 / 整体面积