生产与运作管理
Production and Operations
Management
第五章
设施与作业设计
Design of Facilities and Jobs
第五章 设施与作业设计
（Design of Facilities and Jobs）
设施位置选择（ Facility Location）
设施布置（ Facility Layout）
*作业设计（Job Design）
第一节 设施位置选择（ Facility Location）
设施位置选择的因素（Considerations）
设施位置决策（Decision）
设施位置分析方法（Methods）
设施位置选择一般因素（Considerations）
（1）资源供应（人力、原材料、能源、资本、土地的价格及其供应状况）
（2）运输（费用及其设施状况）
（3）市场（需求量、结构、竞争、价格、顾客分布及其需求特点）
（4）建筑（费用及其条件）；
（5）税收、保险（种类、政策及其水平）；
（6）自然条件（气候、地理位置、地质状况）；
（7）经济条件（基础设施、生活质量）；
（8）社会条件（文化习俗、公众态度）；
（9）政治条件（政府政策及其态度、政治稳定）。
有形、无形成本因素
有形成本因素：那些确定的、能为会计部门和管理部门辨别、且能直接以货币单位来精确计量各备选设施位置实际成本值的因素；
无形成本因素：那些不定的、且不能或难以以货币单位计量各备选设施位置实际成本值，但对未来长期成本的变化可能产生重要影响的因素。
设施位置决策的目标
一般是使潜在的利润最大。
对于工业企业，大都是使成本最小；
对于服务性企业，则往往要求靠近消费者以使收益最大。
设施位置决策的特点和程序
设施位置选择的特点：
（1）综合性
（2）整体性
设施位置选择的决策程序：
（1）初步分析
（2）详尽分析
设施位置分析方法
客观分析法：用于对有形成本因素的分析。具体有：重心法、位置平衡分析法、运输模型法等。
主观分析法：主要用于对无形成本因素的分析，也可用于对有形成本因素的分析或对有形成本因素和无形成本因素的综合分析。具体有：因素加权评分法、位置度量法等。
因素加权评分法（The Factor-Rating Method)
根据选址因素的重要程度分别赋一特定权值，并根据备选位置的实际情况予以评分，从而确定设施位置的方法。
位置度量法（Location Measure Method）
将影响位置选择的因素分成关键、客观、主观三种类型，分别赋以权值并进行评分，通过综合分析计算，确定同时满足以上因素要求的最佳可行位置。该方法是评分加权法的一种，可对主观因素和已有的客观因素分析的结果进行综合，且更为规范。
min
max
最好
()/()
位置平衡分析法
(Location Break-even Analysis)
假定在各备选位置面临的产品市场基本相似的条件下，将影响设施位置选择的客观因素分为可变成本和固定成本两类，通过计算或作图，求得两类成本之和最小的设施位置的方法，实质上是进行设施位置经济比较的数量—成本分析法。
重心法(The Center-of-Gravity Method)
确定与各现有设施位置间运量距离总和最小的新设施位置的方法。当新设施与现有设施之间有着大量往/返运输时，该方法适用。
对于平方欧拉距离，其最佳位置坐标为：
运输模型法(The Transportation Model)
用线性规划的特殊问题——运输问题的解法确定使总“运输成本”最小的新设施位置的方法。该方法对于综合分析选址的客观因素有很强的适用性
关于位置S4的初始运输表
总费用=35 099
位置E：具有最小总成本，因而是最佳位置。
总费用=34 875
总费用=34 730
总费用=34 850
第二节 设施布置（Facility Layout）
布置的原因(Reasons)
布置的类型(Type)
布置的方法(Methods)
布置的具体原因(Reasons)
（１）低效率的作业（例如，高费用、瓶颈）。
（２）安全事故或危险。
（３）新产品或服务的引进，产品或服务设计的变化。
（４）新工艺的引进，原有工艺的改进。
（５）产量或产品组合的变化
（６）方法或设备的变化。
（７）环境或其他法规要求的变化。
（８）士气问题（例如，缺乏面对面的接触）。
布置的基本类型(Basic Type of Layout)
1、面向过程(Process-Oriented Layout)
2、面向产品(Product-Oriented Layout)
3、固定位置布置(Fixed-Position Layout )
面向过程布置(Process-Oriented Layout)
按加工处理的工艺性质分别设置相应的生产单位，使产品或顾客依次经过相应的各生产单位接受所需的特殊的加工处理或服务。
一个生产单位是一种工艺性质的设备、工人等的集合体，进行一种工艺性质的加工处理或服务。
它能处理各种具有不同加工要求的但加工性质相同的产品或服务。
面向产品布置(Product-Oriented Layout)
按产品或顾客的性质分别设置相应的生产单位，使某种产品或顾客在一个生产作业单位里的得到所需的几乎全部的加工或服务。
一个生产作业单位是多种工艺性质的设备、工人等的集合体，进行规定的各种工艺性质的工或处理。
它是借助于高度标准化的产品或服务及其所需用的高度标准化的作业得以实现的。一项工作被划分成一系列的标准作业，以实现劳动和设备的专业化。
固定位置布置 (Fixed-Position Layout )
产品或项目的位置保持不变，而人员、物料和设备在需要时移动的布置。
它与面向产品布置和面向工艺（过程）布置截然相反，是人员、物料和设备向“产品”移动，而不是相反。
产品的特点决定了这种布置，大的重量、尺寸、体积、以及其他因素致使产品或对象不适宜或极其难以移动，而必须采用这种布置方式。
成组布置
222
333
444
111
222
333
444
111
铣床
车床
钻床
热处理
齿轮铣
车床
钻床
热处理
磨床
铣床
铣床
热处理
磨床
车床
铣床
钻床
齿轮铣
装配
成组单元布置
222
222
444
444
111
333
111
装配
111
444
222
333
333
222
333
111
铣床
车床
磨床
钻床
热处理
齿轮铣
面向工艺（职能）布置
111
333
111
444
222
面向工艺布置的方法
面向工艺布置，按已设计的工艺流程，根据工艺性质的不同，划分出若干个生产单位，然后确定各生产单位的相对空间位置。
主要问题：确定各生产单位的相对位置，使其相互之间的总运输量或费用最小，即
从—至分析法（From-To)
40
30
面向产品布置方法
面向产品布置，由于生产某一产品的单位是封闭的，所以，布置的中心内容是各生产单位内部的作业分配和工作地排列。
生产线平衡（Line Balancing）：在既定的产品设计、工艺设计条件下，确定生产线的周期时间、工作地数量、以及各工作地应完成的作业，使各个工作地都有大致相等的作业时间，时间闲置率最小：
周期时间（Cycle Time )
每个工作地在一个加工对象移动之前完成分配的作业所允许的最大时间。也是流水生产线的投入或产出的时间间隔。
C = (有效工作时间)／(有效工作时间内的产出量)
例：假定每天实际工作7小时、每天需产出42单位，则
C = 7*60/42 = 10（分钟）
可行的作业分配
分配给每个工作地的作业，必须：
（1）满足作业之间的优先关系；
（2）分配给每个工作地的作业的时间之和必须不大于周期时间。
分配作业的启发式规则（Heuristic Rules）
（1）最长作业时间：作业时间最长的工序或作业首先被考虑分配；
（2）最多后续作业数：从其开始直到结束所有工序或作业数最大的工序或作业首先彼考虑分配；
（3）最多紧后作业数：紧接其后的工序或作业数最大的工序或作业首先被考虑分配；
（4）最大位置权数：所在位置的权数最大的工序或作业首先被考虑分配；
（5）随机：工序或作业等可能（同概率）地首先被考虑分配。
图11-13 结点式网络图
图11-13 结点式网络图
3
7
10
14
13
15
19
12
18
38
最大位置权数规则
图11-13 结点式网络图
3
7
10
14
13
15
19
12
18
38
C = 10（分钟）
流水线： C = 10
工作地1
A、C、F
工作地2
B、D
工作地3
E、G
工作地4
H、I、J
10
10
8
10
工作时间
0
0
2
0
空闲时间
第三节 作业设计（Job Design）
作业设计的内容
作业设计的技术方法
作业设计的社会方法
作业设计的目标
（１）技术性目标—提高劳动生产率
（２）社会性目标—提高劳动者的满足程度
反映了两种作业设计的观点或方法：
（1）技术观点或方法
（2）社会观点或方法
两者应是互补的。
作业设计的内容
目标：
高生产率
高满意度
约束：
工艺设计
机器设计
设施布置
其他
作业设计：
1、作业内容的确定
2、作业方法的确定
3、工作地布置
4、工作环境设计
有关数据：
人的生理数据
人的心理数据
疲劳与劳动强度关系数据
温度、湿度、通风、照明、噪音、污染等标准数据
其他
作业设计的技术方法
从技术的角度进行作业设计。
基本原理是作业、过程、动作的合理分解与组合。
劳动专业化优点
（1）工作人员只需较少的时间就可掌握工作方法和步骤；
（2）工作人员具有较高的熟练程度，工作速度较炔，产出高；
（3）对工作人员的技能和受教育程度的要求较低，因此人员来源充分，工资水平也不高。
劳动专业化的缺点
(1)工作任务的细分化不容易作得完美，从而会导致工作的不平衡，工作人员忙闲不均；
(2)由于工作环节增多，不同环节之间要求有更多的协作，物流、信息流都较复杂；
(3)简单和少的工作技能导致工作人员缺乏对其他工作的适应性或柔性；
(4)工作的高度重复性容易导致工作的单调，造成工作人员的士气低下、效率和质量降低等不利的行为结果。
作业现状分析
ECRS技术
过程分析的图表
（1）流程图(Flow Process Chart)：以物料流动为线索，描述作业顺序的图。
（2）作业图(Operation Chart)：以人的活动为线索，描述作业顺序的图。
（3）活动图（Activity Chart）: 描述在一个工作周期内操作者、机器活动状况的图。２种状态：操作和空闲。
其中有：人－机活动图(Man-Machine Chart) ；多人活动图(Multiple Activity Chart) 。
（4）其他：左－右手操作图(Left-hand Right-hand Chart) ，同步动作图（即Simo图）（Simultaneous-Motion-Cycle Chart) 等。
动作研究
动作研究是对进行某项作业所用的人类动作的系统研究。
它是作业设计中的一种基本的深入分析操作动作的方法，即将动作进一步分解成微细动作－基本动作要素或动素，通过对它们的记录、描述、检查和分析，从而对动作进行改善（对动素进行删除、合并、简化和重排）。可采用Simo图，以及摄像分析技术等进行动作分析。
动素(Therbligs)
动素是各种不同形式的动作的基本组成单位。任何一个动作都是由18种动素所组成，分成４类：
（1）定点操作：握取、放手、对准、预对、应用、装配、拆卸。（必要动素，应予以保留、改进。）
（2）运送：伸手、移动。（必要动素，应予以保留、改进。）
（3）犹豫－考虑：寻找、发现、选择、计划、检验。（因环境影响而存在，应通过改善环境而予以改善。）
（4）等待：持住、迟延、故延、休息。（对工作的进行无作用，是无效动素，应设法予以减少、删除。）
经济动作原则
经济动作原则是进作业分析和改进活动的一个总的指导原则，用以分析和改进作业、活动、以及动作的按排、改善双手和躯体的使用、改善工作地的布置、改善工具的使用等，从而达到提高效率和减少疲劳的目的。
经济动作原则
作业设计的社会方法
工作中的人在心理学上对作业的需求：
（１）要求工作内容适合于个人的合理要求，且有一定的变化；
（２）要求提供学习和继续学习做某种工作的机会；
（３）要求有一个最小程度的自我决定的范围；
（４）要求在工作场地有某种最小程度的社会支持和承认；
（５）要求能把个人所作与其社会生活相联系；
（６）要求能让个人感到工作指向某种令人愉快的未来。
满足工作中人们社会心理需求的方法
工作扩大(Job Enlargement)
工作丰富(Job Enrichment)
工作轮换(Job Rotation)
工作扩大(Job Enlargement)
扩大工人的工作范围或领域，增加作业内容，以改变工人对常规性的、重复性的简单工作感到单调乏味的状况，提高工人的工作兴趣，从而提高劳动生产率。
工作丰富(Job Enrichment)
在规定的作业中增加难度更大、更具挑战性的工作内容，向工人提供更多的从事有意义的工作的机会，使工人在计划和控制等方面有更多的自主权，使工人有更强的责任感、成就感和创造力，使工作更具意义，从而满足工人个人发展和自我实现的需求。
工作轮换(Job Rotation)
将工人定期地从一种工作岗位轮换到另一种工作岗位，使工人对不同的工作有更多的了解，并改变工人长期从事一种单调工作的枯燥乏味的感觉，达到提高生产效率的目的。
案例：ABC复写纸公司
一、机会分析
目前生产状况——需求状况
是否扩大能力？
扩大多少能力？
二、厂址选择
初步分析：有哪些方案可选？——筛选
详细分析：选择哪个方案？——决策
案例：ABC复写纸公司
一、该案例有何特点？
二、还缺少哪些资料数据？
合理假设：
各地建厂的投资额相等
给出的投资为一个大槽所需
资金费用（年利率）？
建厂需土地面积？
建仓库投资？
全年生产时间？
案例：SSS唱机制造公司
一、是什么问题？
二、目标是什么？
三、怎么改进？
四、改进效果如何？
案例：SSS唱机制造公司
1、目前的周期时间为多少？为什么？
2、一天的实际工作时间为多少？
3、目前装配线布置是怎样的顺序？
4、目前的效果如何？
5、如何改进布置？
6、改进后的布置是怎样的？
7、为什么要这样改进？其效果如何？
8、预计工人将有什么新的抱怨？
网络图与当前工作地
A, 2
B, 2
E, 1
F, 5
G, 1
H, 3
J, 3
C, 4
D, 2
I, 4
艾丽斯
比尔
汤姆
德比
萨姆
克洛赖斯
艾克
当前布置可行吗？
C = 3, 5, 4 or 26 ?
WS-1
A,B
3
WS-2
D,E
3
WS-3
C,G
5
WS-4
F
5
WS-5
H
3
WS-6
I
4
WS-7
J
3
一天装配84台需多少时间？
一天的时间利用率为多少？
C = 5 （分钟）
84×5 = 420（分钟）
420 / 480 =%
1
1
中南财经政法大学
工商管理学院
刘大明
2001年3月
2
2
9
9
19
19
18
