位置：课程学习>第二章>第四节
第四节 生产和服务设施布置
生产和服务设施布置是生产与运作管理中的经典问题，早期的工业工程师的主要工作就是解决企业设施布置和优化问题的。虽然当今市场环境和生产方式都有了巨大的大变化，生产和服务设施布置仍然是生产过程组织的重要内容。所不同的是，设施布置问题已超出针对制造业企业这一特定范畴。除了制造业企业外，其它类型的组织如医院、储运公司、学校、办公室、银行、购物中心、航空港等，都有生产和服务没施布置问题，因而现在被称为生产和服务设施布置。许多设备、设置的布置一旦确定下来，其影响是永久性的。当生产和服务系统投入运行以后才发现问题，再想改正就十分困难了。因此，为了寻求生产和服务系统的最优运行效果，必须在系统设计时优化其布置方案。本节将主要以加工——装配式企业为例，讨论有关的设施布置方法。其结果对类似问题都适用。
一、布置决策
生产和服务设施布置就是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设备的布置。生产和服务设施布置在确定了企业内部生产单位组成和生产单位内部采用的专业化形式之后才能进行。
生产和服务设施布置分为：工厂总体布置设计和车间布置设计
工厂总体布置设计的任务是：
z 解决工厂各个组成部分，包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公场所等作业单位相互位置；
z 解决运输线路、管线、绿化及设施美化的相互位置；
z 解决物料的流向和流程、厂内外运输联接及运输方式。
z 解决各生产工段、辅助服务部门、储存设施等作业单位相互位置；
z 解决工作、设备、通道、管线间的相互位置；
z 解决物料搬运流程和运输方式。
车间布置设计的任务是：
z 解决工厂各个组成部分，包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公场所等作业单位相互位置；
z 解决运输线路、管线、绿化及设施美化的相互位置；
z 解决物料的流向和流程、厂内外运输联接及运输方式。
（一）影响企业生产单位构成的因素
1.产品的结构与工艺特点
生产单位的设置应根据产品结构要求，设置相应的制造车间，如生产机械产品的制造企业，生产单位可由毛坯、加工、装配车间组成；流程式的化工行业则严格按工艺流程的阶段组成车间。同类型的产品，结构相似，可能采用不同的工艺方法，如齿轮厂的毛坯，可以模锻或精密铸造而成，因而相应地设置锻造车间或铸造车间，或者锻造与铸造车间均设置。
2.企业的专业化与协作化水平
企业的专业化是以生产的产品品种多少和工艺类型与方法的专业化化程度来衡量的。专业化程度高的企业，年产量较大，生产单位(车间)的任务比较单一。
企业的生产专业化形式不同，相应设置的生产单位也不同。采用产品专业化形式的企业，要求企业有较为完整的生产单位，应设置毛坯车间、机械加工车间、热处理车间、装配车间等，如汽车制造企业。采用零件专业化形式的企业，多数没有完整加工过程的各个工艺阶段，可不设置装配车间或毛坯车间，如齿轮厂等，采用工艺专业化的企业，一般只设有相应工艺阶段的车间，如装配厂，只有部件装配车间、总装车间等。
企业的专业化程度高，必然有大量的外协件需进行协作化生产，企业可发展成一个企业集团。
企业的协作化水平不同，相应地由不同的生产单位组成。协作范围越广，则企业的生产车间组成越简单。
3.生产单位的专业化原则
生产单位专业化的原则和形式，影响企业内部的生产分工和协作关系，决定着物料流向、物流路线和运输量，它是企业与车间平面布置中必须考虑的重要问题。按照生产流程的不同类型，生产单位专业化原则有工艺专业化和对象专业化原则，有关内容已在本章的上一节“运作类型和生产过程组织”进行了叙述。
4.企业的生产规模
企业的生产规模是指劳动力和生产资料在企业集中的程度，如企业职工人数、固定资产总值、产品总产值等，可分为大、中、小规模企业。大型企业的车间规模大，为了便于组织生产，同类生产性质的车间往往设置多个，如机械加工一车间、机械加工二车间；对于小型企业，则可将加工与装配同设置在一个车间。
（二）生产和服务设施布置的要求
1．工厂厂房的布置满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输短生产周期，节省生产费用。
2．生产联系和协作关系密切的单位应相互靠近布置，比如机械加工和装配车间应该安排在相邻的位置上。
3．充分利用现有运输条件，如公路、铁路、港口及供水、供电等公共设施。
4．按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区，如热加工车间区、冷加工车间区、动力设施区。为了减少居民生活区的污染，生活区应设在上风区。
5．在考虑防火和卫生条件下，总平面布置应力求占地面积小。
6．工厂布置应考虑有扩建的余地。
二、典型布置形式
（一）物料流程形式
布置的目标之一是使物流成本最小，所以流程分析在布置中就是很重要的问题。流程形式可以分为水平的和垂直的。如果所有的设备、设施都在同—个车间里时，就按水平方式考虑，当生产作业是在多个楼层周转时，就按垂直方式考虑。常见的水平流程形式如图2.4－1所示。
图2.4－1常见的水平流程布置形式
（二）布置类型
1、固定式布置（Fixed position layout）
固定式布置是指加工对象位置固定，生产工人和设备多随加工产品所在的某一位置而转移，如图2.4－2所示。
图2.4－2 固定式布置
2、按产品布置（Product layout）
按产品布置就是按对象专业化原则布置有关机器和设施，如图2.4－3。布置的结果一般成为流水线生产方式。
图2.4－3
3、按工艺过程布置（Process layout）
按工艺过程布置，又称工艺专业化布置，就是按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加工任务，如图2.4－4。
图2.4－4
4、按成组制造单元布置（Layouts based on group technology）
按成组制造单元布置就是首先根据一定的标准将结构和工艺相似的零件组成一个零件组，确定出零件的典型工艺流程，再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人，由这些设备和工人组成一个生产单元。
较常见布置设计是按照对象专业化和工艺专业化进行布置。下面我们就从这两方面介绍设施布置的一般原理与方法。
三、产品原则布置（一）产品原则布置的含义
针对标准化高的产品或服务，按照加工的工艺过程布置设备。适宜重复性生产。一般仅涉及一种或少数几种极相似的产品或服务。考虑到每一加工对象都是按照同样的加工顺序，所以常常有可能使用固定的物料运输设备和运输路线。在制造业，这些加工路线被称为生产线或装配线。高度连续的生产线或装配线称为流水线。服务行业按照产品原则布置的情况较少――顾客需求差异性大。
图2.4－5是产品原则（流水线）布置示意图。图中的各工作区（也可以称为工作地）是按产品的工艺过程进行划分的，因而这种生产线在一定条件下只适宜生产特定的产品。
图2.4－5 产品原则（流水线）布置示意图
（二）产品原则布置的优缺点
产品原则布置的主要优点：
产量高
单位费用低，很高的专用设备费用由许多加工对象来分摊由于各加工对象采用相同的加工顺序，物料运输大
大简化，所以 单位物料运输费用低
工人和设备的利用率高
工艺路线选择及进度安排都在系统的初步设计中被确定下来， 一旦系统开始运转就无须过多地考虑它们
会计、采购、库存控制都相当程序化
产品原则布置的主要缺点：
分工过细使得工作重复单调，工人很少有发展机会，而且会导致情绪问题和由于连续工作而导致的过度紧张
造成伤害事故。
技术低的工人可能会对设备维护和保持产品质量缺乏兴趣
系统对产量变化及产品和设计的变化的适用性差
个别工人缺勤或设备出现故障对整个系统有很大的影响
预防性维修、迅速修理的能力和备用件库存都是必不可少的
与个人产量相联系的激励计划是不可行的，因为这样会导致各个产量不一致，从而对系统工作流的顺利进行
产生不利影响。
（三）产品原则布置的设计
1．基本概念
针对特定的产品设计其生产线，要根据产品的工艺设计，把要做的工作分解成可由技术不高的工人或专用机器快速而又机械地完成的基本作业。完成这些基本作业时间从几秒钟到几十分钟不等。由于时间短，以至于一个工人只分派一个作业是不实际的，或者是一个工人长期从事一项工作会产生厌倦。通常将作业以作业包的形式分派到每一个工作地。决定如何将作业分派到每个工作地的这一过程称为生产线平衡。生产线平衡的目的是使各个工作地的加工时间大致相等，提高设备的利用率。
产品原则布置按照产品生产的工艺路线设置各个工作中心（工作地），并按照一定的节拍（生产速度）完成作业的连续重复生产的一种生产组织形式。
在进行生产线平衡时，大家要明确一个概念：节拍。节拍是生产线投入或产出相邻两件相同制品的时间间隔。图2.4－6为清洗某种工艺品的生产过程。从该图来看，每隔2分钟投入一件工艺品进行清洗，这样就能每隔2分钟出产一件清洗完毕的工艺品。这一生产过程的节拍就是2分钟/件。
大家要注意，节拍和生产周期是不同的。生产周期是一件产品完成所有的工艺过程所耗费的时间。图2.4－6中，清洗一件制品的周期为6分钟，而节拍为2分钟/件。为了能够按照2分钟/件的速度清洗工艺品，需要利用3个工作站（工作地）。也即：
清洗周期6分钟3个工作地。节拍2分钟
上式体现了节拍、工作地、生产周期三者的关系，即：
产品的生产周期工作地数=[
。节拍
上式中，符号“[ ]”表示取整数。一般取大于或等于计算结果的最小整数，因为工作地数不能为小数。例如，某产品的加工周期为21分钟，节拍为2分钟/件，则工作地数＝[21/2]=[10.5]=11。也就是说，要使加工周期为21分钟的生产过程按节拍2分钟/件进行生产，至少需要11个工作地。
为了按节拍进行生产，每一工作地的加工时间应小于等于节拍。理想的情况是每一工作地的加工时间等于节拍，这样工作地就不存在闲置等待加工的情况。当这种情况出现时，我们称其为生产线的完全平衡。当然，现实中完全平衡可能比较困难，可能存在如下障碍：
（1）由于对设备的要求不同或作业间的不相容，不能把不同的作业分配到一个工作地，成为一个作业包；
（2）基本作业的时间差异通过作业分解解决不了；
（3）作业的技术顺序要求，也会阻碍生产线完全平衡。图2.4－7中，如果节拍为4分钟/件，但擦污和烘干不能合并，所以工作地数仍然为3个，擦污和烘干的将有一般的时间处于闲置状态，设备利用率为50％。
但应该尽可能使每一工作地的作业时间等于节拍。这是进行生产线平衡的基本原则和目的。
节拍与产量也存在重要的关系。一般而言，当知道节拍和有效工作时间就可以计算出产量。产量＝计划期的有效工作时间/节拍，上例中，当节拍为2分钟/件时，一天有效工作时间（8小时，480分钟）的所能清洗的工艺品数量为：480/2.0＝240件。
作为一种法则，节拍是由计划期的产量决定的，即：
节拍=计划期有效工作时间/计划期的产量。
2．进行生产线的平衡的步骤
（1）根据计划的要求，计算节拍；
（2）按节拍、工作地、生产周期三者的关系计算所需工作地数；
（3）把加工过程进行分解，按节拍的要求，把作业分配给工作地，形成作业分组。
进行作业分配没有最佳的方法，一般采用启发式法。目前采用较多的启发式方法有如下两个：
先分配后续作业数最多的作业；
先分配位置权数最大的作业。位置权数等于该作业及其所有后续作业的时间之和。
具体步骤如下：
A. 确定节拍及最少所需的工作地数；
B. 从工作地1开始，按顺序给工作地分配作业；C. 在每一分配前，用下列标准确定哪些作业能分配到一个工作地：
a) 所有先行作业都被分配；
b) 该作业的时间不能超过该作业的剩余时间
D. 如果出现两个作业情况都一样，如下解决：
a) 分配加工时间最长的作业
b) 分配后续作业最多的作业
E.继续下去，直到所有的作业都分配完毕。F. 计算反映分配情况的指标，如闲置时间百分比，效率。生产线闲置百分比＝[每节拍每一工作地闲置时间之和/(实际工作地数×节拍)]×100％;
效率＝100％－闲置时间百分比.
下面用一个例子具体说明作业分配的过程。
例子：将图2.4-8所示的作业进行分配。节拍为1分钟。
解：具体分配过程见表2.4－1。
闲置时间百分比＝（0.5/(3×1.0)）×100%=16.7%;
效率＝100％－16.7％＝83.3％。
这里解释一下工作地1的作业分配过程，其余工作地类同。对于工作地1，在未分配作业到该工作地时，其允许的作业时间是1分钟即节拍，所以“剩余时间”栏填1.0分钟。从图2.4－8来看，作业a，c无先行作业，这两个作业都可以先行分配，所以在“够资格分配的作业”栏填a，c。a的后续作业数为3（a的后续作业为b，d，e），c的后续作业数为2（c的后续作业为d，e），按“分配后续作业最多的作业”这一原则，先分配作业a，所以“分配作业”栏填a。工作地1分配了作业a后，还剩1.0-0.1=0.9分钟的时间，在“剩余时间”栏填0.9分钟。
继续如上过程。因为b的作业时间为1.0分钟，而工作地1所剩时间为0.9分钟，所以作业b不能分配给工作地1。作业d，e是作业c的后续作业，按照“所有先行作业都被分配”的原则，只有c够资格，所以在“够资格分配的作业”栏填c。把c分配给工作地1，“分配作业”栏填c。至此。工作地1的剩余时间为0.2分钟。没有一个作业够资格能分配到该工作地，工作地1的作业分配完毕，在“工作地闲置时间”填上剩余时间0.2分钟。
经过如上平衡，上例中的加工过程如图2.4－9所示。
3.进行生产线平衡要注意的问题：
要考虑不同作业的技术要求。如果作业的技术要求不同或不相容而把它们分配到一个工作地是不行的。
要考虑到人员因素（如疲劳、厌倦、缺席等情况）及设备和空间要求。
某些情况下可考虑使用平行工作地。考虑如下例子。
例：一份作业包含四个作业，作业时间分别为：1分钟，1分钟，2分钟和1分钟。该生产线的节拍为2分钟，每小时的产量为30单位，如图2.4－10所示。
对工作地3采用两个平行的工作地将使生产线地节拍降为1分钟。如图2.4－11所示。
要进行生产线的平衡，要求：明确零件的移动（顺序移动、平行移动、平行顺序移动）方式、工作地、节拍这些基本概念以及平衡的基本方法。由于这些内容较难理解，本网络课件提供了视频讲解。请大家利用视频讲解进行学习。
通过学习，大家应理解流水线的节拍、工作地、产量、有效工作时间之间的关系。本课件提供了流水线的演示程序，可以用来理解流水线的运作过程以及上述术语之间的关系。
四、工艺原则布置
工艺原则布置地主要问题是如何确定工作中心（部门）的相对位置。要确定一个合理高效的布置的主要困难是可供选择的方案过多。某些情况下（如加油站、超市、快餐连锁店的设施布置）可采用标准的方法，但大多数工艺原则布置问题涉
及的是单一的而非多重的地点布置。特有的要素组合决定了没有标准的方法可以采用，须根据具体情况来设计。一般借助
于启发式方法找出满意答案。主要采用来两种方法：物料运量图法（运输费用最小或运输距离最短法）、相互关系法（接近程度）法。
（一）物料运量图法（即从至表法）
物料运量图法是按照生产过程中物料的流向及生产单位之间运输量布置企业的车间及各种设施的相对位置，其步骤为：
1.根据原材料、在制品在生产过程中的流向，初步布置各个生产车间和生产服务单位的相对位置，绘出初步物流图。
2.统计车间之间的物料流量，制定物料运量表。例如。某企业有五个生产单元（也可以是部门），各单元的物料流量见表2.4－1。
表 2.4－1各单元的物料流量
将表 2.4－1各单元的物料流量进行合并。合并后把数据填在对角线的上方。合并的目的就是要求出各单元之间物料的总流量。例如，在表2.4－1中，单元2到单元3的物料流量是6吨，单元3到单元2的物料流量是4，则单元2和单元3之间物料的总流量为6+4=10吨。所以把10填在表2.4－2中（2，3）这个位置。
表 2.4－2各单元物料流量的合并
（3）按运量大小进行初步布置，将车间之间运输量大的安排在相邻位置，并考虑其它因素进行改进和调整，如图2.4－12。
图 2.4－12 最终布置图
（二）作业相关图法
作业相关图法是由穆德提出的，它是根据企业各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（如图2.4－13），然后，列出导致不同程度关系的原因。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。
图 2.4－13 关系密切程度划分
下面用图2.4－11所示的6个部门的关系来说明该方法的具体过程。
图 2.4－14 关系密切程度
A类和X
类的部门的布置上。针对图
2.4－11的解如下。
上述两中方法具体过程请看视频讲解。
位置：课程学习>第二章>第四节
第四节 生产和服务设施布置
生产和服务设施布置是生产与运作管理中的经典问题，早期的工业工程师的主要工作就是解决企业设施布置和优化问题的。虽然当今市场环境和生产方式都有了巨大的大变化，生产和服务设施布置仍然是生产过程组织的重要内容。所不同的是，设施布置问题已超出针对制造业企业这一特定范畴。除了制造业企业外，其它类型的组织如医院、储运公司、学校、办公室、银行、购物中心、航空港等，都有生产和服务没施布置问题，因而现在被称为生产和服务设施布置。许多设备、设置的布置一旦确定下来，其影响是永久性的。当生产和服务系统投入运行以后才发现问题，再想改正就十分困难了。因此，为了寻求生产和服务系统的最优运行效果，必须在系统设计时优化其布置方案。本节将主要以加工——装配式企业为例，讨论有关的设施布置方法。其结果对类似问题都适用。
一、布置决策
生产和服务设施布置就是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设备的布置。生产和服务设施布置在确定了企业内部生产单位组成和生产单位内部采用的专业化形式之后才能进行。
生产和服务设施布置分为：工厂总体布置设计和车间布置设计
工厂总体布置设计的任务是：
z 解决工厂各个组成部分，包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公场所等作业单位相互位置；
z 解决运输线路、管线、绿化及设施美化的相互位置；
z 解决物料的流向和流程、厂内外运输联接及运输方式。
z 解决各生产工段、辅助服务部门、储存设施等作业单位相互位置；
z 解决工作、设备、通道、管线间的相互位置；
z 解决物料搬运流程和运输方式。
车间布置设计的任务是：
z 解决工厂各个组成部分，包括生产车间、辅助生产车间、仓库、动力站、办公场所等作业单位相互位置；
z 解决运输线路、管线、绿化及设施美化的相互位置；
z 解决物料的流向和流程、厂内外运输联接及运输方式。
（一）影响企业生产单位构成的因素
1.产品的结构与工艺特点
生产单位的设置应根据产品结构要求，设置相应的制造车间，如生产机械产品的制造企业，生产单位可由毛坯、加工、装配车间组成；流程式的化工行业则严格按工艺流程的阶段组成车间。同类型的产品，结构相似，可能采用不同的工艺方法，如齿轮厂的毛坯，可以模锻或精密铸造而成，因而相应地设置锻造车间或铸造车间，或者锻造与铸造车间均设置。
2.企业的专业化与协作化水平
企业的专业化是以生产的产品品种多少和工艺类型与方法的专业化化程度来衡量的。专业化程度高的企业，年产量较大，生产单位(车间)的任务比较单一。
企业的生产专业化形式不同，相应设置的生产单位也不同。采用产品专业化形式的企业，要求企业有较为完整的生产单位，应设置毛坯车间、机械加工车间、热处理车间、装配车间等，如汽车制造企业。采用零件专业化形式的企业，多数没有完整加工过程的各个工艺阶段，可不设置装配车间或毛坯车间，如齿轮厂等，采用工艺专业化的企业，一般只设有相应工艺阶段的车间，如装配厂，只有部件装配车间、总装车间等。
企业的专业化程度高，必然有大量的外协件需进行协作化生产，企业可发展成一个企业集团。
企业的协作化水平不同，相应地由不同的生产单位组成。协作范围越广，则企业的生产车间组成越简单。
3.生产单位的专业化原则
生产单位专业化的原则和形式，影响企业内部的生产分工和协作关系，决定着物料流向、物流路线和运输量，它是企业与车间平面布置中必须考虑的重要问题。按照生产流程的不同类型，生产单位专业化原则有工艺专业化和对象专业化原则，有关内容已在本章的上一节“运作类型和生产过程组织”进行了叙述。
4.企业的生产规模
企业的生产规模是指劳动力和生产资料在企业集中的程度，如企业职工人数、固定资产总值、产品总产值等，可分为大、中、小规模企业。大型企业的车间规模大，为了便于组织生产，同类生产性质的车间往往设置多个，如机械加工一车间、机械加工二车间；对于小型企业，则可将加工与装配同设置在一个车间。
（二）生产和服务设施布置的要求
1．工厂厂房的布置满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输短生产周期，节省生产费用。
2．生产联系和协作关系密切的单位应相互靠近布置，比如机械加工和装配车间应该安排在相邻的位置上。
3．充分利用现有运输条件，如公路、铁路、港口及供水、供电等公共设施。
4．按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区，如热加工车间区、冷加工车间区、动力设施区。为了减少居民生活区的污染，生活区应设在上风区。
5．在考虑防火和卫生条件下，总平面布置应力求占地面积小。
6．工厂布置应考虑有扩建的余地。
二、典型布置形式
（一）物料流程形式
布置的目标之一是使物流成本最小，所以流程分析在布置中就是很重要的问题。流程形式可以分为水平的和垂直的。如果所有的设备、设施都在同—个车间里时，就按水平方式考虑，当生产作业是在多个楼层周转时，就按垂直方式考虑。常见的水平流程形式如图2.4－1所示。
图2.4－1常见的水平流程布置形式
（二）布置类型
1、固定式布置（Fixed position layout）
固定式布置是指加工对象位置固定，生产工人和设备多随加工产品所在的某一位置而转移，如图2.4－2所示。
图2.4－2 固定式布置
2、按产品布置（Product layout）
按产品布置就是按对象专业化原则布置有关机器和设施，如图2.4－3。布置的结果一般成为流水线生产方式。
图2.4－3
3、按工艺过程布置（Process layout）
按工艺过程布置，又称工艺专业化布置，就是按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加工任务，如图2.4－4。
图2.4－4
4、按成组制造单元布置（Layouts based on group technology）
按成组制造单元布置就是首先根据一定的标准将结构和工艺相似的零件组成一个零件组，确定出零件的典型工艺流程，再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人，由这些设备和工人组成一个生产单元。
较常见布置设计是按照对象专业化和工艺专业化进行布置。下面我们就从这两方面介绍设施布置的一般原理与方法。
三、产品原则布置（一）产品原则布置的含义
针对标准化高的产品或服务，按照加工的工艺过程布置设备。适宜重复性生产。一般仅涉及一种或少数几种极相似的产品或服务。考虑到每一加工对象都是按照同样的加工顺序，所以常常有可能使用固定的物料运输设备和运输路线。在制造业，这些加工路线被称为生产线或装配线。高度连续的生产线或装配线称为流水线。服务行业按照产品原则布置的情况较少――顾客需求差异性大。
图2.4－5是产品原则（流水线）布置示意图。图中的各工作区（也可以称为工作地）是按产品的工艺过程进行划分的，因而这种生产线在一定条件下只适宜生产特定的产品。
图2.4－5 产品原则（流水线）布置示意图
（二）产品原则布置的优缺点
产品原则布置的主要优点：
产量高
单位费用低，很高的专用设备费用由许多加工对象来分摊由于各加工对象采用相同的加工顺序，物料运输大
大简化，所以 单位物料运输费用低
工人和设备的利用率高
工艺路线选择及进度安排都在系统的初步设计中被确定下来， 一旦系统开始运转就无须过多地考虑它们
会计、采购、库存控制都相当程序化
产品原则布置的主要缺点：
分工过细使得工作重复单调，工人很少有发展机会，而且会导致情绪问题和由于连续工作而导致的过度紧张
造成伤害事故。
技术低的工人可能会对设备维护和保持产品质量缺乏兴趣
系统对产量变化及产品和设计的变化的适用性差
个别工人缺勤或设备出现故障对整个系统有很大的影响
预防性维修、迅速修理的能力和备用件库存都是必不可少的
与个人产量相联系的激励计划是不可行的，因为这样会导致各个产量不一致，从而对系统工作流的顺利进行
产生不利影响。
（三）产品原则布置的设计
1．基本概念
针对特定的产品设计其生产线，要根据产品的工艺设计，把要做的工作分解成可由技术不高的工人或专用机器快速而又机械地完成的基本作业。完成这些基本作业时间从几秒钟到几十分钟不等。由于时间短，以至于一个工人只分派一个作业是不实际的，或者是一个工人长期从事一项工作会产生厌倦。通常将作业以作业包的形式分派到每一个工作地。决定如何将作业分派到每个工作地的这一过程称为生产线平衡。生产线平衡的目的是使各个工作地的加工时间大致相等，提高设备的利用率。
产品原则布置按照产品生产的工艺路线设置各个工作中心（工作地），并按照一定的节拍（生产速度）完成作业的连续重复生产的一种生产组织形式。
在进行生产线平衡时，大家要明确一个概念：节拍。节拍是生产线投入或产出相邻两件相同制品的时间间隔。图2.4－6为清洗某种工艺品的生产过程。从该图来看，每隔2分钟投入一件工艺品进行清洗，这样就能每隔2分钟出产一件清洗完毕的工艺品。这一生产过程的节拍就是2分钟/件。
大家要注意，节拍和生产周期是不同的。生产周期是一件产品完成所有的工艺过程所耗费的时间。图2.4－6中，清洗一件制品的周期为6分钟，而节拍为2分钟/件。为了能够按照2分钟/件的速度清洗工艺品，需要利用3个工作站（工作地）。也即：
清洗周期6分钟3个工作地。节拍2分钟
上式体现了节拍、工作地、生产周期三者的关系，即：
产品的生产周期工作地数=[
。节拍
上式中，符号“[ ]”表示取整数。一般取大于或等于计算结果的最小整数，因为工作地数不能为小数。例如，某产品的加工周期为21分钟，节拍为2分钟/件，则工作地数＝[21/2]=[10.5]=11。也就是说，要使加工周期为21分钟的生产过程按节拍2分钟/件进行生产，至少需要11个工作地。
为了按节拍进行生产，每一工作地的加工时间应小于等于节拍。理想的情况是每一工作地的加工时间等于节拍，这样工作地就不存在闲置等待加工的情况。当这种情况出现时，我们称其为生产线的完全平衡。当然，现实中完全平衡可能比较困难，可能存在如下障碍：
（1）由于对设备的要求不同或作业间的不相容，不能把不同的作业分配到一个工作地，成为一个作业包；
（2）基本作业的时间差异通过作业分解解决不了；
（3）作业的技术顺序要求，也会阻碍生产线完全平衡。图2.4－7中，如果节拍为4分钟/件，但擦污和烘干不能合并，所以工作地数仍然为3个，擦污和烘干的将有一般的时间处于闲置状态，设备利用率为50％。
但应该尽可能使每一工作地的作业时间等于节拍。这是进行生产线平衡的基本原则和目的。
节拍与产量也存在重要的关系。一般而言，当知道节拍和有效工作时间就可以计算出产量。产量＝计划期的有效工作时间/节拍，上例中，当节拍为2分钟/件时，一天有效工作时间（8小时，480分钟）的所能清洗的工艺品数量为：480/2.0＝240件。
作为一种法则，节拍是由计划期的产量决定的，即：
节拍=计划期有效工作时间/计划期的产量。
2．进行生产线的平衡的步骤
（1）根据计划的要求，计算节拍；
（2）按节拍、工作地、生产周期三者的关系计算所需工作地数；
（3）把加工过程进行分解，按节拍的要求，把作业分配给工作地，形成作业分组。
进行作业分配没有最佳的方法，一般采用启发式法。目前采用较多的启发式方法有如下两个：
先分配后续作业数最多的作业；
先分配位置权数最大的作业。位置权数等于该作业及其所有后续作业的时间之和。
具体步骤如下：
A. 确定节拍及最少所需的工作地数；
B. 从工作地1开始，按顺序给工作地分配作业；C. 在每一分配前，用下列标准确定哪些作业能分配到一个工作地：
a) 所有先行作业都被分配；
b) 该作业的时间不能超过该作业的剩余时间
D. 如果出现两个作业情况都一样，如下解决：
a) 分配加工时间最长的作业
b) 分配后续作业最多的作业
E.继续下去，直到所有的作业都分配完毕。F. 计算反映分配情况的指标，如闲置时间百分比，效率。生产线闲置百分比＝[每节拍每一工作地闲置时间之和/(实际工作地数×节拍)]×100％;
效率＝100％－闲置时间百分比.
下面用一个例子具体说明作业分配的过程。
例子：将图2.4-8所示的作业进行分配。节拍为1分钟。
解：具体分配过程见表2.4－1。
闲置时间百分比＝（0.5/(3×1.0)）×100%=16.7%;
效率＝100％－16.7％＝83.3％。
这里解释一下工作地1的作业分配过程，其余工作地类同。对于工作地1，在未分配作业到该工作地时，其允许的作业时间是1分钟即节拍，所以“剩余时间”栏填1.0分钟。从图2.4－8来看，作业a，c无先行作业，这两个作业都可以先行分配，所以在“够资格分配的作业”栏填a，c。a的后续作业数为3（a的后续作业为b，d，e），c的后续作业数为2（c的后续作业为d，e），按“分配后续作业最多的作业”这一原则，先分配作业a，所以“分配作业”栏填a。工作地1分配了作业a后，还剩1.0-0.1=0.9分钟的时间，在“剩余时间”栏填0.9分钟。
继续如上过程。因为b的作业时间为1.0分钟，而工作地1所剩时间为0.9分钟，所以作业b不能分配给工作地1。作业d，e是作业c的后续作业，按照“所有先行作业都被分配”的原则，只有c够资格，所以在“够资格分配的作业”栏填c。把c分配给工作地1，“分配作业”栏填c。至此。工作地1的剩余时间为0.2分钟。没有一个作业够资格能分配到该工作地，工作地1的作业分配完毕，在“工作地闲置时间”填上剩余时间0.2分钟。
经过如上平衡，上例中的加工过程如图2.4－9所示。
3.进行生产线平衡要注意的问题：
要考虑不同作业的技术要求。如果作业的技术要求不同或不相容而把它们分配到一个工作地是不行的。
要考虑到人员因素（如疲劳、厌倦、缺席等情况）及设备和空间要求。
某些情况下可考虑使用平行工作地。考虑如下例子。
例：一份作业包含四个作业，作业时间分别为：1分钟，1分钟，2分钟和1分钟。该生产线的节拍为2分钟，每小时的产量为30单位，如图2.4－10所示。
对工作地3采用两个平行的工作地将使生产线地节拍降为1分钟。如图2.4－11所示。
要进行生产线的平衡，要求：明确零件的移动（顺序移动、平行移动、平行顺序移动）方式、工作地、节拍这些基本概念以及平衡的基本方法。由于这些内容较难理解，本网络课件提供了视频讲解。请大家利用视频讲解进行学习。
通过学习，大家应理解流水线的节拍、工作地、产量、有效工作时间之间的关系。本课件提供了流水线的演示程序，可以用来理解流水线的运作过程以及上述术语之间的关系。
四、工艺原则布置
工艺原则布置地主要问题是如何确定工作中心（部门）的相对位置。要确定一个合理高效的布置的主要困难是可供选择的方案过多。某些情况下（如加油站、超市、快餐连锁店的设施布置）可采用标准的方法，但大多数工艺原则布置问题涉
及的是单一的而非多重的地点布置。特有的要素组合决定了没有标准的方法可以采用，须根据具体情况来设计。一般借助
于启发式方法找出满意答案。主要采用来两种方法：物料运量图法（运输费用最小或运输距离最短法）、相互关系法（接近程度）法。
（一）物料运量图法（即从至表法）
物料运量图法是按照生产过程中物料的流向及生产单位之间运输量布置企业的车间及各种设施的相对位置，其步骤为：
1.根据原材料、在制品在生产过程中的流向，初步布置各个生产车间和生产服务单位的相对位置，绘出初步物流图。
2.统计车间之间的物料流量，制定物料运量表。例如。某企业有五个生产单元（也可以是部门），各单元的物料流量见表2.4－1。
表 2.4－1各单元的物料流量
将表 2.4－1各单元的物料流量进行合并。合并后把数据填在对角线的上方。合并的目的就是要求出各单元之间物料的总流量。例如，在表2.4－1中，单元2到单元3的物料流量是6吨，单元3到单元2的物料流量是4，则单元2和单元3之间物料的总流量为6+4=10吨。所以把10填在表2.4－2中（2，3）这个位置。
表 2.4－2各单元物料流量的合并
（3）按运量大小进行初步布置，将车间之间运输量大的安排在相邻位置，并考虑其它因素进行改进和调整，如图2.4－12。
图 2.4－12 最终布置图
（二）作业相关图法
作业相关图法是由穆德提出的，它是根据企业各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（如图2.4－13），然后，列出导致不同程度关系的原因。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。
图 2.4－13 关系密切程度划分
下面用图2.4－11所示的6个部门的关系来说明该方法的具体过程。
图 2.4－14 关系密切程度
A类和X
类的部门的布置上。针对图
2.4－11的解如下。
上述两中方法具体过程请看视频讲解。