生产和服务设施布置

设施布置是指在已经选定的厂址范围内，对厂房、车间、设备、办公楼、仓库、公用设施等物质实体进行合理的位置安排，确保系统中工作流（顾客或材料）的畅通，以便以最经济的方式满足生产服务能力和质量的要求，有效地为企业的生产运作服务。由于设施布置需要投入大量的资金和人力；设施布置完毕后具有长期性，不容易改变；设施布局的优劣还会影响到生产服务运作过程中的费用和效率。因此设施布置对于企业运作具有重要的意义。

设施布置不仅仅出现在新设施的布局设计，在下列情况下也可能需要进行布置再决策：（1）运作过程中出现高成本和瓶颈，导致效率过低；（2）产品和服务设计产生改变；（3）引入了新的产品或服务；（4）方法或设备的改变；（5）产量或产出构成上的改变；（6）环境或政策法律要求的改变。这几种改变都需要进行设施的重新布置。以保证企业运营能够高效、经济地进行。

第一节　设施布置的主要决策内容

设施布置不仅要根据厂址地形、地貌的特点，确定其平面或立体的位置，还要相应确定物料流程、运输方式和运输路线。它主要包括四个方面的决策。

（一） 确定生产运作单位类型、数量以及运作单位需要的空间、形状、位置等

由于不同的企业，生产运作类型、规模、产品服务特点、企业的技术水平、生产专业化水平和协作水平不同，生产运作单位的构成各不相同，占用的空间、形状、位置也有很大的差别。如生产协作化水平较高的企业，大量的零部件、工模具来源于上游企业的供应或协作，生产运作单位比较少，可能只有装配车间而没有零部件制造车间，也没有制造工艺装备的工具车间。影响企业生产运作单位构成的要素主要包括：

1. 企业产品和服务

企业的经营目标最终是通过提供的产品和服务来实现的，因此企业的产品和服务从根本上决定了企业生产运作单位的构成。具体讲，与产品和服务的品种、结构特点、工艺特点、生产批量有密切关系。例如机械制造企业，生产单位有毛坯、加工、装配等分厂或车间组成，而纺织业则按纺纱、织布、印染车间组成。即使同样的产品，也会因为制造工艺、生产批量、质量要求等因素使得生产单位构成不同。

2. 企业的规模

企业规模是指企业劳动力、生产资源和产品服务在企业中集中的程度，如职工人数、资产总值、产品产值等。企业规模越大，需要布置的生产单位就越多。如大型的汽车制造厂，就包括车身厂、发动机厂、齿轮厂、装配厂等不同类型加工厂或车间。而小型企业，加工和装配车间可能会设在同一车间，生产单位也较少。

3. 企业的生产专业化和协作化水平

生产专业化是指把结构和工艺相同或相似的产品、或相同的工艺阶段集中到少数企业中形成大批生产的一种生产组织方式。生产专业化能够大幅度提高劳动生产率，显著降低产品成本，有效地提高产品质量，是目前许多企业广泛采用的生产方式。生产专业化有四种不同的形式：产品专业化、零部件专业化、工艺专业化、辅助生产专业化。由于生产专业化形式不同，相应的生产单位也不同。企业的协作化水平也会影响生产单位的数量和类型。协作化水平越高，零部件的采购大部分来自外包，企业内部的生产单位就越少。

4. 企业的技术水平

企业的技术水平主要是指装备的技术水平对企业生产运作单位构成的影响。例如，企业拥有数控机床、加工中心等自动化程度较高高技术设备，生产单元的布置就相对简单，否则完全手工加工或装配的企业生产单元就比较复杂。

（二）明确设施布置需要满足的要求和原则，进而确定设施布置的类型

设施布置是企业生产运作的物质要素的有机组合，这种组合的合理性和有效性对运作系统功能的实现、效率和效益有着决定性的影响。因此，设施布置必须从系统分析入手，统筹兼顾，全面规划，合理部署，讲究整体的最优效果。为此，首先要明确设施布置的目标、要求和基本原则，正确选择设施布置类型是至关重要的前提和保证条件。设施布置的基本要求主要有：

1．符合生产运作过程的要求。设施布置是为了生产运作过程顺利地进行，因此，设施布置的首要要求就是能够满足生产或服务的运作过程要求。

2．尽可能使得物料运输距离最短。据统计，制造业中物料运输费用占到总经营费用的20%~50%，良好的设施布置可是这一费用减少10%~30%。

3．设施布置应尽可能紧凑合理，有效利用面积。设备紧凑不仅可以减少运输距离，还可以节约用地，减少建设工作量，降低基建投资费用。

4．保证合理的工作生活环境和质量。设施布置中必须考虑防火、防盗、防爆、防毒等安全文明的生产要求，工作地要有足够的照明和通风，减少粉尘，噪声和振动，认真处理好“三废”排放问题，给职工创造一个良好的工作环境，保护职工身心健康。要注意设施布置得美观性和艺术性，搞好绿化工作。

5．合理划分区域，便于生产运作单位之间的联系、协作和管理；

6．充分利用外部环境的便利条件，如供水、供电、铁路、港口、公路和公用设施等。

7．要具有可扩展性，以满足再布置的要求；

8．注意与周围环境的协调。这点特别是在工业园区需要注意。

（三）确定设施布置采用的方法和步骤

设施布置是一个复杂系统的决策问题，受到众多因素的影响。既要保证满足生产和服务要求，又要考虑经济因素。既要考虑当前情况，又要保此一定的灵活性，以便适应将来在生产设计、产品数量上的变化和生产技术上的改进。在设施布置中还会常常遇到资金和物质上的限制，物质上的限制包括场地问题、大小形状及其位置与公路、铁路和公用设施之间的关系等。此外，各地法律所规定的建筑限制和安全措施也是必须考虑的限制因素。因此，进行设施布置工作应有严谨精细的态度，严密的程序步骤和科学的方法。

（四）如何对设施布置进行技术经济评价

由于设施布置是一个较为长期的投资，所耗资金和人物力很大，因此必须对所提出的各种设施布置方案进行技术和经济评估，以能对它们进行分析、比较，从而选出最优化的布置方案。

第二节　设施布置的主要方式

生产设施布置方式受工作流的形式限制，可以分为三种基本方式（工艺原则布置、产品原则布置、定位布置）以及一种混合方式（成组技术或单元布置）。

一 工艺原则布置

工艺原则布置是一种将相似设备或功能放在一起的方式，比如将所有的车床放在一处，将冲压床放在另外一处。这种设施布置有明显的工艺专业化或工作专业化的特征。在某个生产运作单位中，集中同类型的设施，如设备、工具、仪器、人员等，进行相类似的生产加工或服务活动。例如，玩具厂按工艺原则布置设施，可以设置收发车间、塑模和冲压车间、金属成形车间、缝纫车间和喷漆车间。工艺原则布置在服务业中很常见，医院、学院、银行、汽车修理厂、航空公司、图书馆等都属于这一类。例如，医院设有外科、产科、儿科、精神科、急诊室、住院部等。大学则设有集中某一学科如数学、物理、化学、管理、经济等学院或系。

工艺原则设施布置的优点：

（1）工艺原则布置由于设备是按类型而非按加工顺序摆放的，所以个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统影响较小；

（2）由于产品是成批加工，上下工序间依赖性不强；

（3）工艺原则设施专用性较低，维修较为容易。且设备分组市的维修人员可以提高修理这类设备的技术，所以维修费用也较低；

工艺原则设施布置的缺点：

（1）当产品加工工艺较多，必须进行不断地进行工艺路线选择及进度安排，物流运输效率较低，单位运输费用较高；

（2）如果采用间歇性加工，将导致制品/半成品库存很大；

（3）工艺要求多样性将使得工艺路线选择及进度安排复杂化，导致设备利用率不高（经常小于50%）。

二 产品原则布置

产品原则是指为了使大量产品或顾客顺利且迅速通过系统而按照某种产品的加工路线或加工顺序来布置设施。这种布置在生产企业中常常被称为生产线或装配线（图11-1），如汽车装配线，电视机生产线。在服务行业中，也常常有“线”的用法，如自助餐馆线等（图11-2）。产品布置原则和工艺布置原则的区别就是工作流程的路线不同。在工艺原则布置中，由于工艺要求，物料在其生产周期中要多次送往统一加工车间，物流路线是高度变化的。而产品原则是按照工序顺序安排，能够避免物料的迂回，实现物料的直线运动。产品原则布置适用于生产系统涉及一种或少数几种类似的加工对象，且产品或零件的生产量很大的情况。

图11-1 按产品原则布置形成的生产线

图11-2 职工自助餐厅流水线

产品原则设施布置的优点：

（1）产品原则设施布置因为常常要采用专用设备，设施费用通常很高，但人力和设备可以得到充分利用。

（2）产品和顾客流动速度很快，产量较之工艺原则设置高，因此产品单位费用低；

（3）专门化的劳动分工减少了培训时间和费用，同时使得监督跨度加大；

（4）由于各加工对象都按照相同的加工顺序，物料运输大大简化，单位物料运输费用较低；

（5）采购、库存控制都可以实现程序化。

产品原则布置的缺点：

（1）分工过细导致工作单调，工人容易过度紧张并疲劳；

（2）生产系统对产量变化以及产品或工艺设计变化的适应性差；

（3）上下工序间依赖性很强，个别设备出现故障或工人缺席对整个生产系统的影响极大；

（4）为了保障故障设备迅速恢复生产，必须具有一定的备用件和专门维修人员。由于设备的专用性和复杂性，故障点多，出现问题时较难判定原因并及时解决，使得备用件库存量可能很大，因此这方面费用较高。

三 定位布置

定位布置是指将由于加工对象（产品、零部件）体积和重量庞大，不方便移动，产品位置固定不变，而人员、设备、工具向其移动而不是产品移动到设备处的一种设施布置方式。造船厂、建筑工地和电影外景制片厂都是这种布置方式。

上面提到的三种基本布置类型是概念性的，现实中没有绝对的单单某一种布置。通常是两种或三种布置方式的混合。例如，超市通常按照工艺原则进行布置，各种饼干放在一个货架上，牛奶放在另外一个货架上，而冰淇淋则存放在冰柜里。但在仓库中会采用产品原则布置用的轴承式传送带，收银台也会采用带式运输带。医院里基本上采用的是工艺原则布置，但病人医疗常采用定位布置法，因为经常需要护士、医生、医药品和专门设备到达病人处。

四 单元制造布置

对于许多种零件，如果按照设计特征或制造特征的相似性将他们分类，可以分成不同的组，称为零件族。这种按照工艺特征对零件分类的技术就是成组技术（参见第八章）。所谓设计特征是指产品尺寸、形状和功能；制造特征或工艺特征是指需要的加工类型及顺序。具有相似工艺特征的零件不一定具有相似的设计特征。那么在制造过程中，就可以对设备进行分组布置，每一组设备（一个单元）完成一族工艺相似的零件所需的工艺。这种布置方式称为单元制造布置。 单元布置有点类似于产品原则布置。如图11-3所示。

图11-3 单元制造布置

单元制造布置的优点是：

（1）由于零件进行了分组，工人可以对同一零件族进行相似的加工，重复程度高，有利于工人快速学习和熟练掌握生产技能；

（2）相似的零件在一个单元加工，零件族按照相同的路线移送，即使可能存在一些较少的变动（例如，这种零件比另外一种零件少一个工序）。如此大大减少了物料运输。并减少了半成品的库存。

（3）加工种类的减少意味着模具种类的减少，可以减少模具的更换速度，缩短了生产准备时间；

单元制造对于那些市场需求变动较大，产品更新速度很快的企业应用较多。例如，在计算机制造行业，由于电脑更新换代速度很快，企业必须具备及时推出新的和不同类型产品以满足市场需求，并获得领导性地位。康柏公司总部设在休斯顿，为了对零售商和业务需求作出快速反应，它建立了“单元制造”的生产系统。每个单元有三个人工作，计算机在单元中实现安装、测试和运输。康柏的制造单元使得：只要需要，每个工作单元每天就可以生产不同型号的计算机。这种以48个制造单元代替一系列传统的装配线，使康柏很容易生产上百种不同的机型，并能随时按需要调整生产计划。而且单元制造使得康柏计算机质量和产量均得到大幅度提高。目前单元制造设备布置也用在大规模定制生产模式中，以能够提高生产系统的柔性和效率。不过，为了尽量适应大规模定制的需要，在单元制造设备布置的基础上，出现了一种新型的设备布置方法，那就是进一步按功能对制造设备进行分组，组成了一种所谓的C型布置方式，这种方式已经在瑞典一些企业得到应用。

第三节 服务业布置

在服务业中，也存在上面制造业中类似的设施布置问题。服务业设施布置主要应用在商店、餐饮、办公室等方面。

一 零售业服务布置

零售服务业（如商店、银行、餐馆等）布置的目的是要使店铺的每平方米的净收益达到最大。实际中，这个目标经常被转化为“最小搬运费用”或“产品摆放最多”等标准。例如饭店可以取消许多占用地方的食物准备工作，肉、扁豆等原料准备可以集中在厨房或由供应商来完成，厨房只负责烹调和菜色搭配，以能够减少所需工作面积同时提高服务速度。为给服务性企业（或制造企业中与服务相关部门）提供一种好的布置方式，应对以下三个方面进行考虑：

1．环境条件

环境条件指的是背景特征，如噪声、音乐、照明、温度等。环境条件会影响顾客对服务的满意程度，顾客的停留时间以及顾客的花费，也会影响员工的表现和态度。虽然其中的许多特征主要是受建筑设计（也就是说，照明布置，排风扇空调布置、吸音板布置等）的影响，但建筑内的布置也对其有影响，例如食品柜台的食物气味，剧院外走廊的灯光等。

2．空间布置以及功能

空间布置需要实现两个重要功能：设计出顾客行走路径以及将商品分组摆放。行走路径的设计目的是要给顾客提供一条路径使他们能够尽可能看到更多的商品，并沿着这条路径按需要程度安排各项服务。例如，银行服务柜台应该布置在顾客一进银行就能立即看到的地方。空间布置中，路径中的通道数量和宽度也非常重要，因为它们会对服务便利性和服务流的方向产生影响。图11-4中提供了通道设计的一个示范。当顾客沿着主要通道行进时，为了扩大他们的视野，让他们看到更多的商品，沿主通道分布的次通道可以按照一定角度布置。

图11-4 零售商店的通道布置

对于商品摆放，目前流行的做法是将商品进行分类，将相关联的物品排在一起，而不是按商品的物理特性或者货架大小与服务条件来摆放。例如百货商店通常会将服装、鞋帽、电器、珠宝等类别分别放置于店面不同区域或者不同的楼层，即使在同一楼层的服装，也会按照西服、夹克、毛衣等类别分别集中摆放。这种布置在超市也很常见。

对于通道规划和商品分组，以下几点可以值得参考：

• 人们比较倾向于以一种环形的方式购物，如果将利润价值高的商品沿墙摆放会提高他们购买的可能性；

• 超市中，摆放在通道尽头的减价商品总是比存放在通道里面的相同物品卖得快；

• 在付账收银台或者其他服务性非卖区（如熨裤间、抽奖处）顾客需要排队等候服务，容易拥挤影响其他顾客购物，这些区域应当布置在顶层或“死角”；

• 在百货商店中，离入口最近和邻近前窗展台处的位置最有销售力；

• 某种商品种类摆放应该不影响顾客进入其他商品区。例如，百货商店可以在同一楼层入口处摆放珠宝等高档物品，客流量较少，顾客很容易通过并进入鞋帽等商品区。

3．标志、装饰品的布置

徽牌、标志和装饰品等是服务零售业中可以作为某种意义的标示物。例如，在某些百货商场，可通行的通道通常铺上瓷砖，而铺地毯的区域则是浏览区。对于某些需要容易识别的位置或者区域，需要合理地设置标示物。

二 办公室布置

在办公室布置中，主要是考虑两点：

1．办公室中信息的交流和团队协作

目前办公室布置越来越多地倾向于开放式的办公室，员工的工作空间仅用低层分隔墙分开。许多公司已经将固定围墙撤掉，以鼓励进行更多的交流和团队协作。

2．体现职位的重要程度或职业

对于不同管理层次的办公室，设施布置应该符合所在位置者的职位高低和职业。在日本，办公室里办公桌的位置象征着桌子主人地位的高低。一般的员工面对面地坐在一派相邻的桌子上，坐在离门最近的人在公司地位最低，并且要负责开门和接待来访者。办公室的负责人坐在正前方，两个副手坐在两边，靠窗的座位（在西方管理人员中是最佳的位置）是留给那些已超过晋职年限且事业上没有发展前途的人，这些人“将在公司度过余生，做一些杂事，看看窗外的风景。”

总之，良好的服务业布置方式应能够达到以下几个目标：

（1）一目了然的服务流程；

（2）有足够的供等待时间和使用的设施；

（3）方便与顾客进行沟通；

（4）便于顾客监督；

（5）拥有充足的服务窗口和明确的进出口；

（6）商品摆放合理，顾客能轻易看到你想让他们看到的东西；

（7）每平方英尺的设施有很强的盈利能力。

第四节 设施布置技术

一 生产线平衡法

设施按产品原则布置时，整个作业被分成多个作业（工序）在不同生产地完成。如果某工作地比其他工作地加工速度快，所需时间少，就会被迫闲置下来等待加工。生产线平衡法就是将所有作业分配到各个工作地，使得各个工作地的作业所需要的时间大致相等，生产线上的闲置时间最少，提高工人和设备的利用率。

生产线平衡法的设计步骤：

（1）画出作业流程图。流程图由圆圈和箭头组成，圆圈代表单个作业，箭头表示作业顺序；

（2）求出生产节拍。节拍是指流水线上连续生产两件相同产品的时间间隔。

（11.1）

CT——节拍

OT——计划期内有效工作时间

D——计划期内计划产量

[例11-1]某生产线计划日产量为150件，采用两班制生产，每班规定有21分钟停歇时间，计划不合格率为2%，则该流水线节拍CT=（8*2*60-21*2）/150*（1+2%）=6（分钟/件）。

（3）用下面的公式求出满足节拍要求的最少工作地理论值；

N=T/CT（11.2）

N——最少理论工作地数

T=，t_i为工序i所需工作时间

（4）选择作业分配规则。

第一规则：首先分配后续作业最多的作业。如果两个作业对于后续作业相同，则可采用第二规则。

第二规则：当第一规则分配结果不满意时，可优先分配加工时间最长的作业。

若两个作业加工时间再相同，可以任选一个进行安排。

（5）按选定的规则，从工作地开始，按顺序给工作地分配作业。作业分配按作业先后顺序图由左向右进行。先对第一个工作地分配作业，一次一项，逐项增加，直到作业完成所需时间等于节拍，或者由于时间或操作次序的限制其他作业不能再行增加为止。重复该过程向工作地2、3…分配作业，直到所有作业分配完毕。

（6）当所有作业分配完毕，用下面公式评价生产线平衡后的效率：

效率=T/（Na*CT）（11.3）

Na——实际工作地数目

（7）若结果不尽如人意，则采用另一个规则重新对生产线进行平衡。

[例11-2] J型玩具马车要在一个传送带上组装，每天需要生产500辆。每天的生产时间为420分钟。表11-1列出了玩具马车的组装步骤及其时间。请根据节拍和作业次序的限制，求使工作站数量最少的平衡方式。

表11-1 J型玩具马车的装配步骤及其时间

（1）画出作业图。

图11-5 J型玩具马车的作业流程图

（2）计算节拍。

CT=(60*420)/500=50.4（秒/辆）

（3）计算最少工作地理论值

N=195/50.4=3.87=4（取整）

（4）选择分配规则一，即按后续作业数量的多少安排作业

I 先列出各个作业的后续作业数量

表11-2 各个作业的后续作业

II 分别对工作地安排作业

表11-3 根据后续作业最多规则进行生产线平衡