關(guān)于SLP方法在物流設(shè)施布局中的應(yīng)用研究報(bào)告

1、1緒論1.1研究背景由于現(xiàn)代物流在我國的發(fā)展起步較晚，大部分制造企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及物流設(shè)施布局規(guī)劃時(shí)沒有考慮物流的因素，只是重點(diǎn)圍繞生產(chǎn)進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，導(dǎo)致企業(yè)各工序間的銜接性不符合現(xiàn)代物流要求，廠內(nèi)各種作業(yè)相互交叉、遷回運(yùn)輸、無效搬倒等不合理的現(xiàn)象較為嚴(yán)重。現(xiàn)階段，自營物流在我國制造企業(yè)中還占有相當(dāng)?shù)谋壤?，這些企業(yè)的物流裝備整體水平低下，主要靠人力來完成各種物流作業(yè)，較為先進(jìn)的企業(yè)也不能完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，仍需大量人工配合。即我國企業(yè)物流設(shè)施布局規(guī)劃不合理的情況普遍存在，且對我國物流系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)作產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。1.2研究意義從理論方面看，本設(shè)計(jì)的研究意義在于，通過探討

2、工業(yè)工程領(lǐng)域中的SLP技術(shù)和思想在物流設(shè)施布局中應(yīng)用的可行性，將工業(yè)工程技術(shù)和物流結(jié)合在一起，找出物流企業(yè)中合理、高效、經(jīng)濟(jì)的物流流程，并規(guī)劃合理的物流設(shè)施布局，為物流系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)作提供理論依據(jù)和可選擇的解決技術(shù)。從現(xiàn)實(shí)意義的角度來看，本設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值在于以下幾方面：（1）通過對物流設(shè)施的合理布局，在滿足物流服務(wù)要求的基礎(chǔ)上減少對物流基礎(chǔ)設(shè)施的投入，充分利用已有的基礎(chǔ)設(shè)施，避免重復(fù)建設(shè)。（2）我國目前的物流水平比較低，效率較低，損失嚴(yán)重。通過運(yùn)用相應(yīng)的技術(shù)和思想對現(xiàn)有的物流設(shè)施布局和運(yùn)作進(jìn)行改進(jìn)，提高運(yùn)作效率，降低運(yùn)作成本和貨物損失。2物流設(shè)施布局基本理論2.1物流設(shè)施的概述為滿足物流需要

3、而建立起來的機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)、組織、建筑等，統(tǒng)稱物流設(shè)施。物流設(shè)施主要包括港口、碼頭、貨場、航空港、倉庫、自動化立體倉庫、物流基地、物流中心、配送中心等。2.2物流設(shè)施的作用物流是指物質(zhì)資料從供應(yīng)者到需要者的物理性（實(shí)物性）流動，是創(chuàng)造時(shí)間和空間價(jià)值的經(jīng)濟(jì)活動。在整個(gè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的活動中物流設(shè)施起到了舉足輕重的作用。 （1）提高物流效率 物流通過不斷輸送各種物質(zhì)產(chǎn)品，使生產(chǎn)者不斷獲得原材料、燃料以保證生產(chǎn)過程的進(jìn)行。物流能夠如此有效的提供給生產(chǎn)者物資就是由于物流設(shè)施提高了物流效率。以運(yùn)載設(shè)施來說，在運(yùn)輸過程中，裝卸機(jī)械在貨物的搬運(yùn)轉(zhuǎn)移中節(jié)省了人力和時(shí)間，大大提高了勞動效率。計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備快捷和準(zhǔn)確

4、為物流提供信息服務(wù)，也大大提高了物流效率。（2）降低物流成本 倉庫擁有保管物資，調(diào)節(jié)物資供需、運(yùn)輸和配送，以及節(jié)約物資的功能。這些功能減少了物資的浪費(fèi)，對物資的分檢、加工等功能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，減少檢查的重復(fù)。如此一來大大降低物流的成本。交通運(yùn)輸?shù)慕ㄔO(shè)和發(fā)展，大大節(jié)約了時(shí)間成本。計(jì)算機(jī)及通訊設(shè)備的發(fā)展則節(jié)約了空間成本。上述的倉儲、運(yùn)載設(shè)施、計(jì)算機(jī)及通訊是構(gòu)成物流設(shè)施的三大塊。總的來說也就是物流設(shè)施降低物流成本。 （3）改善物流條件 在早期沒有汽車、火車這些交通工具時(shí)，生產(chǎn)條件低下，能夠交換的物資本身也不多。因此沒有工具可憑借時(shí)的貨物流通就十分有限。現(xiàn)在，發(fā)達(dá)的交通設(shè)施使得物資可以到處運(yùn)送。在高信息

5、時(shí)代，計(jì)算機(jī)可以讓你方便簡潔的獲得所需，而不用再千山萬水的行走。物流設(shè)施的完善，無疑是物流業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)條件。特別是交通樞紐、工業(yè)基地、商貿(mào)是心、物資集散和口岸地區(qū)，從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，均需要綜合配套的物流設(shè)施。因此物流設(shè)施改善了物流條件。 （4）保證物流質(zhì)量 物流設(shè)施中的運(yùn)輸機(jī)械保證了物資的順利進(jìn)行流動。通信設(shè)備保證了物資及時(shí)準(zhǔn)確到達(dá)定點(diǎn)處。倉儲的保護(hù)設(shè)施使物資質(zhì)量得到保證。整個(gè)物流過程順利，貨物質(zhì)量保證，及時(shí)準(zhǔn)確到達(dá)目的地，這些充分表明物流設(shè)施保證了物流質(zhì)量。 2.3物流設(shè)施布局的基本原則物流設(shè)施布局的好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)流、信息流、效率、成本和安全等方面，并反映一個(gè)組織的工作質(zhì)量、顧客印

6、象和企業(yè)形象等內(nèi)涵。優(yōu)劣不同的設(shè)旌布局，在施工費(fèi)用上相差無幾，甚至差的布局花費(fèi)更少，但對生產(chǎn)運(yùn)營的影響卻有很的大同。總的來說，設(shè)施布局設(shè)計(jì)要遵循這樣一些基本原則：(1)整體綜合原則。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將對設(shè)施布局有影響的所有因素毒考慮進(jìn)去，以達(dá)到優(yōu)化的方案。(2)移動距離最小原則。產(chǎn)品搬運(yùn)距離的大小，不僅反映搬運(yùn)用的高低，也反映物料流動的順暢程度。因此，應(yīng)按搬運(yùn)距離最小原則選擇最佳方案。(3)流動性原則。良好的設(shè)施布局應(yīng)使在制品在生產(chǎn)過程中流動順暢，消除無謂停滯，力求生產(chǎn)流程連續(xù)化。(4)空間利用原則。無論是生產(chǎn)區(qū)域或儲存區(qū)域的空間安排，都力求充分有效地利用空間。(5)柔性原則。在進(jìn)行設(shè)施規(guī)劃布局前，應(yīng)

7、考慮各種因素變化可能帶來的布局變更，以便于以后的擴(kuò)展和調(diào)整。(6)安全舒適原則。應(yīng)考慮使作業(yè)人員有安全感，并感到方便、舒適。3物流設(shè)施布局的研究現(xiàn)狀物流設(shè)施布局的研究內(nèi)容主要包括空間布局和平面布局兩方面。物流設(shè)施的空間布局主要是指整個(gè)物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和節(jié)點(diǎn)的選擇，而平面布局則是指物流設(shè)施內(nèi)部的各個(gè)物流區(qū)域之間的總平面布置以及各物流區(qū)域的內(nèi)部平面布置，是在空間布局的成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。物流設(shè)施的空間布局與平面布局通常是物流設(shè)施規(guī)劃的相鄰的兩個(gè)階段，也是物流設(shè)施規(guī)劃最核心的內(nèi)容。目前，國內(nèi)對物流設(shè)施布局的研究多是集中在物流設(shè)施的節(jié)點(diǎn)選址和網(wǎng)絡(luò)布局方面，而對于物流設(shè)施平面布局的研究則相對較少。3.

8、1物流設(shè)施的平面布局研究物流設(shè)施平面布局研究的主要內(nèi)容包括物流企業(yè)內(nèi)各物流作業(yè)單元之間的總平面布局以及各物流單元內(nèi)部的物流機(jī)械設(shè)備等作業(yè)平臺的布局。無論是總平面布局還是作業(yè)平臺的布局，它們的結(jié)論將直接影響著企業(yè)內(nèi)物流運(yùn)作的效率和作業(yè)成本。因此，尋求最合適的平面布局方案是平面布局研究的直接目的。與空間布局研究相似，隨著數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們越來越多的運(yùn)用數(shù)學(xué)方法建模并利用計(jì)算機(jī)、軟件技術(shù)求解來解決平面布局問題。目前，國內(nèi)外對物流設(shè)施的平面布局研究通常應(yīng)用方法主要有以下幾種:3.1.1數(shù)學(xué)解析法對物流設(shè)施的平面布局研究可以采用純數(shù)學(xué)的方法，即純解析的方法。解析法是把物流系統(tǒng)抽象成一種數(shù)學(xué)

9、表達(dá)式，通過求解數(shù)學(xué)表達(dá)式找到最優(yōu)解，其中應(yīng)用最多的就是運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)中的一些方法通過設(shè)定目標(biāo)函數(shù)和約束條件來評價(jià)和選擇最佳的決策方案。由于不同的物流設(shè)施布局的側(cè)重點(diǎn)不同，因此所構(gòu)造的目標(biāo)函數(shù)也可能不同。常用的運(yùn)籌學(xué)方法有最短路法、最小費(fèi)用流法、最大流法、系統(tǒng)搬運(yùn)分析法、模糊綜合評價(jià)法等。（1）最短路法最短路問題的數(shù)學(xué)模型構(gòu)成一般如下:設(shè)G=(V，E)為連通圖，圖中各邊(vi，vj)有權(quán)l(xiāng)ij (lij=表示vi，vj間無邊)，vs，vt為圖中任意兩點(diǎn)，求一條道路，使它是從vs到vt的所有路中的總權(quán)最小的路。即: （3.1）最短路問題可用運(yùn)籌學(xué)中圖論的一些方法來求解，如Dijkstra算法、逐次逼

10、近算法、Floyd算法等。（2）最小費(fèi)用流法最小費(fèi)用流法的數(shù)學(xué)模型構(gòu)成一般如下:已知容量的網(wǎng)絡(luò)G=(V,E,C)，每條邊(vi，vj)的容量為cij，單位流量的費(fèi)用dij (0)，記G=(V，E，C，d)。求G的一個(gè)可行流f=fij,使得W(f)=v,且總費(fèi)用d(f)最小。d(f)的公式為3.1所示。 （3.2）最小費(fèi)用流問題的常用解法有原始算法和對偶算法兩種。（3）模糊綜合評價(jià)法模糊綜合評價(jià)法是綜合評判方法的一種，是對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體評價(jià)。通常采用二級模糊綜合評判方法全面地對事物進(jìn)行定量、定性分析。二級模糊綜合評判方法是將眾多的因素按其性質(zhì)分為若干類，先按一類中的各因

11、素進(jìn)行評價(jià)，然后在類之間進(jìn)行綜合評價(jià)，對于整個(gè)過程中的參數(shù)計(jì)算可采用層次分析法確定。這種綜合評價(jià)方法可以實(shí)現(xiàn)方案評選的綜合性、科學(xué)性和可操作性。解析法有比較悠久的發(fā)展歷史，它通過求解數(shù)學(xué)表達(dá)式找到最優(yōu)解，在實(shí)際中應(yīng)用廣泛，是一種比較成功的方法。雖然解析法可以求最優(yōu)解，但還是存在著一定的局限性。首先，解析法過于拘泥于數(shù)學(xué)抽象，人們對抽象的、假想的邏輯模型很難獲得系統(tǒng)的真實(shí)感受，不便于對實(shí)際的系統(tǒng)進(jìn)行分析。其次，隨著現(xiàn)代物流系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在運(yùn)用解析法建立數(shù)學(xué)表達(dá)式時(shí)，如果單純依據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況，往往要列出數(shù)目眾多的限制條件，這將使得求最優(yōu)解的過程變得非常復(fù)雜甚至根本求不出最優(yōu)解。再次，在運(yùn)用解

12、析法進(jìn)行物流系統(tǒng)分析時(shí)，其數(shù)學(xué)模型本身若干的假設(shè)、抽象和簡化，對其求解結(jié)果也會造成很大的誤差。最后，應(yīng)用解析方法很難真實(shí)地處理一些涉及到的相關(guān)數(shù)據(jù)，例如道路流量和堵塞情況等即時(shí)交通情況，這樣在物流過程中不能體現(xiàn)出運(yùn)輸環(huán)節(jié)的重要影響。這必然使得分析結(jié)果的可信度受到影響。3.1.2計(jì)算機(jī)輔助平面布置計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施平面布置實(shí)際上就是將數(shù)學(xué)解析法進(jìn)行計(jì)算機(jī)化，通過相關(guān)的軟件用計(jì)算機(jī)運(yùn)算來求解。無論是物流園區(qū)內(nèi)各物流作業(yè)單元的總平面布置還是物流作業(yè)單元內(nèi)部的平面布置，一般都物料搬運(yùn)費(fèi)用為基本目標(biāo)函數(shù)，求解使基本目標(biāo)函數(shù)值為最小的、在給定區(qū)域上的作業(yè)單位平面布置方案。目前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施平面布置所用的軟件根

13、據(jù)算法大體可以分為兩類，一類是基于最優(yōu)算法，另一類是基于次優(yōu)算法。窮舉算法又稱枚舉法，是最簡單、最常見的最優(yōu)算法，它適于在給定設(shè)施布置地點(diǎn)組的情況下進(jìn)行設(shè)施布置的場合。窮舉法道理非常簡單，就是列出所有布置方案，通過比較布置方案目標(biāo)函數(shù)值的大小，找出其中的一個(gè)或幾個(gè)最優(yōu)布置方案。但是，對于大多數(shù)布置問題來說，窮舉法是不切實(shí)際的。根據(jù)組合論知識，設(shè)施的排列方法為設(shè)施總數(shù)的階乘，當(dāng)布置問題的規(guī)模比較大時(shí)，備選方案的個(gè)數(shù)基本上為布置問題規(guī)模的階乘數(shù)，這個(gè)數(shù)量是非常大的。從數(shù)量如此龐大的備選方案中尋找最優(yōu)方案是非常困難的，這需要計(jì)算機(jī)具備巨大的存儲容量以及極高的運(yùn)算速度，同時(shí)需要非常長的運(yùn)算時(shí)間，因此最

14、優(yōu)算法成為 難解問題。因此，雖然從理論上來講，窮舉法是可行的，但它要消耗巨大的計(jì)算時(shí)間，在實(shí)際的應(yīng)用中采用的不多。為此研究人員開發(fā)出了一些次優(yōu)算法。主要有以下幾種:（1）構(gòu)造法(Construction Methods)構(gòu)造算法是根據(jù)某種規(guī)則逐一對所有設(shè)施的位置做出安排，最終得出比較好的(可能是最優(yōu)的)布置方案的算法。構(gòu)造算法實(shí)際上就是增加了約束條件的窮舉法，它根據(jù)構(gòu)造規(guī)則設(shè)定一定的約束條件使得計(jì)算機(jī)的運(yùn)算量大幅降低，也使得這一類問題得求解成為了可能。構(gòu)造算法求得的解的質(zhì)量往往取決于構(gòu)造規(guī)則及其復(fù)雜程度。（2）改進(jìn)算法(Improvement Models)現(xiàn)實(shí)中，相對于建設(shè)新的設(shè)施，更通常的

15、情況是在現(xiàn)有的設(shè)施基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，因此平面布局的改進(jìn)算法比構(gòu)建算法更具有現(xiàn)實(shí)意義。在改進(jìn)算法中，總是從一個(gè)己知的初始布置方案出發(fā)，通過對設(shè)備間進(jìn)行有規(guī)律的交換，并把得到最佳結(jié)果的那種交換保留下來形成新的布置方案，重復(fù)進(jìn)行這個(gè)過程，直到不能進(jìn)一步改進(jìn)布置方案為止。最常用的改進(jìn)算法與程序是計(jì)算機(jī)設(shè)施相對定位法(Computerized Relative Allocation of Facilities Technique，CRAFT)。計(jì)算機(jī)設(shè)施相對定位法是一個(gè)以各作業(yè)單位之間物料搬運(yùn)費(fèi)用逐步減少的優(yōu)化原則改進(jìn)布置方案的算法與程序。它通過對現(xiàn)有的平面布置方案中各作業(yè)單位，兩兩互換位置，并計(jì)算比較交

16、換前后的搬運(yùn)費(fèi)用，取搬運(yùn)費(fèi)用較小的布置為優(yōu)化候選方案。經(jīng)過多次交換、比較、擇優(yōu)，得出一個(gè)改進(jìn)的優(yōu)化方案。通過給定不同的初始平面布置方案，CRAFT常能得到不同的優(yōu)化結(jié)果(局部最優(yōu)方案)，從而給規(guī)劃設(shè)計(jì)人員提供很大的選擇范圍，通過參考各種具體條件限制，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員可以從眾多的優(yōu)化方案中選擇出一個(gè)可行的優(yōu)化方案。構(gòu)造算法和改進(jìn)算法都是傳統(tǒng)的啟發(fā)式算法。這些算法的主要缺陷是在達(dá)到滿意方案前的選擇過程中未充分考慮其他的方案，并且它們對初始布置敏感，導(dǎo)致最終布置未必好。（3）人工智能技術(shù)（AI）近十幾年來，人工智能技術(shù)的發(fā)展為設(shè)施布置提供了功能強(qiáng)大的新算法。由于設(shè)施布置是典型的NP完全問題，而且布置問題

17、存在含糊不清、相互矛盾和無法量化的眾多影響因素，規(guī)劃目標(biāo)也不是唯一的，因此采用人工智能技術(shù)建立專家系統(tǒng)用知識模型代替數(shù)學(xué)模型，成為在有效時(shí)間內(nèi)尋求滿意解的可行算法。它們應(yīng)用快速并行處理，可以同時(shí)得到多個(gè)解，豐富了備選方案;并且它們允許代價(jià)更高的解出現(xiàn)，從而可以跳出局部最優(yōu)點(diǎn)，解決對初始布局敏感的問題。所以在設(shè)施布置中，特別是在尋優(yōu)階段，人工智能技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用。平面布置算法最優(yōu)算法次優(yōu)算法分技定界法割平面法窮舉法啟發(fā)式算法人工智能算法構(gòu)造算法改進(jìn)算法模擬退火算法禁忌搜索算法遺傳算法 圖3.1計(jì)算機(jī)輔助平面布置算法分類圖計(jì)算機(jī)輔助布局規(guī)劃雖然不一定能得到最優(yōu)解，但常能得到一些局部最優(yōu)的結(jié)果，從而

18、給規(guī)劃設(shè)計(jì)人員提供很大的選擇范圍，通過參考各種具體條件限制，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員可以從眾多的次優(yōu)方案中選擇出一個(gè)可行的優(yōu)化方案。3.1.3計(jì)算機(jī)仿真目前，先進(jìn)的系統(tǒng)布置規(guī)劃設(shè)計(jì)方法是采用仿真技術(shù)。仿真是利用計(jì)算機(jī)來運(yùn)行仿真模型，模擬時(shí)間系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及其隨時(shí)間變化的過程，并通過對仿真運(yùn)行過程的觀察和統(tǒng)計(jì)，得到被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特性，以此來估計(jì)和推斷實(shí)際系統(tǒng)的真實(shí)參數(shù)和真實(shí)性能。計(jì)算機(jī)仿真主要包括系統(tǒng)、模型、計(jì)算機(jī)三部分，通過模型建立、仿真模型建立(二次建模)、仿真實(shí)驗(yàn)這三項(xiàng)處理活動將這三部分聯(lián)系在一起。這三部分要素和三項(xiàng)處理活動是所有計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)。系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)仿真模擬建立仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

19、建立圖3.2計(jì)算機(jī)仿真過程由于仿真是基于模型的活動，因此系統(tǒng)仿真的第一步是針對實(shí)際系統(tǒng)建立模型，同時(shí)根據(jù)仿真目標(biāo)加以抽象和簡化，以得到計(jì)算機(jī)仿真所要求的數(shù)學(xué)描述。第二步是仿真建模，即根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和仿真的要求選擇合適的算法，計(jì)算機(jī)程序一般選用專門的仿真語言編寫，程序中還包括仿真運(yùn)行參數(shù)、控制參數(shù)、輸出要求等。第三步是運(yùn)行仿真模型及程序檢驗(yàn)，先是通過反復(fù)的檢驗(yàn)和調(diào)試程序來驗(yàn)證仿真算法的合理性，仿真模型經(jīng)驗(yàn)證合理后，就可以根據(jù)仿真的目的在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行多方面的仿真實(shí)驗(yàn)了，并相應(yīng)地獲取模型的輸出資料。第四步是對仿真輸出結(jié)果進(jìn)行分析，通過對仿真結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及數(shù)據(jù)處理，以獲取對系統(tǒng)性能的多方面評價(jià)，從

20、而達(dá)到仿真的目的。通過仿真技術(shù)在物流系統(tǒng)還未建立起來的情況下，把系統(tǒng)規(guī)劃轉(zhuǎn)換成仿真模型，通過模擬系統(tǒng)運(yùn)行后的性能和效果，評價(jià)規(guī)劃方案的優(yōu)劣。這樣可以在系統(tǒng)建成或改造之前就能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題，對不合理的設(shè)計(jì)和投資進(jìn)行修正，從而避免了資金、人力和時(shí)間的浪費(fèi)。雖然仿真技術(shù)應(yīng)用將設(shè)計(jì)水平提高到了一個(gè)層次，但在實(shí)際應(yīng)用中仍有一定的局限性。首先，仿真對建立的系統(tǒng)模型的可靠程度要求很高。如果系統(tǒng)模型的建立與實(shí)際系統(tǒng)有一些偏差，或邊界條件設(shè)置不完全，仿真結(jié)果就會有出入，因此建立可信程度高的系統(tǒng)模型是仿真的重要前提，而模型可信性檢驗(yàn)也是仿真過程必不可少的環(huán)節(jié)。其次，建立并運(yùn)行仿真模型是一個(gè)復(fù)雜的人機(jī)結(jié)合過程，

21、從而要求設(shè)計(jì)人員須具備較高的經(jīng)驗(yàn)和分析能力。仿真模型的各個(gè)細(xì)節(jié)都以實(shí)際數(shù)據(jù)為依據(jù)，因此既要從實(shí)際系統(tǒng)收集大量數(shù)據(jù)，又要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還要對每次仿真過程反映的現(xiàn)象進(jìn)行深入的綜合分析，改進(jìn)后再進(jìn)行仿真。這就要求仿真者不僅對實(shí)際系統(tǒng)有深入的了解，還要有較強(qiáng)的綜合分析能力。從某種意義上說，仿真技術(shù)還不能完全代替設(shè)計(jì)，目前還只能作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效手段。再者，仿真模型的一次運(yùn)行只是對系統(tǒng)一次抽樣的模擬，所以系統(tǒng)仿真不是一種優(yōu)化方法，不能求出系統(tǒng)的最優(yōu)解。但是通過仿真的方法，可以依據(jù)仿真模型的運(yùn)行效果，修改參數(shù)，反復(fù)仿真，因此可以看成是一種間接的優(yōu)化方法。目前，仿真技術(shù)在國內(nèi)物流業(yè)中的應(yīng)用還不是很廣泛，而

22、在國外則應(yīng)用的比較普遍。應(yīng)用的較多的仿真工具軟件主要有AUTOSIMULATION公司的AUTOMOD、31公司的SIMAnimation等。另外Extend、GPSS、Witness等也有使用。3.2 SLP綜述3.2.1 SLP的產(chǎn)生和概述設(shè)施平面布置在設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)中占有重要地位，歷來是倍受重視的領(lǐng)域。以工廠布置為例，工廠平面布置的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的物流、信息流、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)安全。優(yōu)劣不同的工廠布置，在施工費(fèi)用上可能相差無幾，但對生產(chǎn)運(yùn)營的影響會有很大不同。優(yōu)良的設(shè)施布置可以節(jié)省物料搬運(yùn)費(fèi)用，縮短生產(chǎn)周期，加快流動資金周轉(zhuǎn)。因此優(yōu)良的設(shè)施布置是提高生產(chǎn)系統(tǒng)效益的

23、重要源泉和手段，是改善生產(chǎn)系統(tǒng)整體功能、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理和先進(jìn)生產(chǎn)方式的前提和基礎(chǔ)。最初的設(shè)施平面布置設(shè)計(jì)主要是憑經(jīng)驗(yàn)和感覺。但到50年代，布置設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的只涉及較小系統(tǒng)發(fā)展到大而復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，憑經(jīng)驗(yàn)已難以勝任。于是，在綜合各學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上，在平面布置設(shè)計(jì)中運(yùn)用起系統(tǒng)工程的概念和系統(tǒng)分析的方法。其中最典型的是Richard Muther在1961年提出的極具代表性的系統(tǒng)置(Systematic Layout Planning，SLP)理論。Richard Muther的系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)是一種條理性很強(qiáng)、物流分析與作業(yè)單位關(guān)系密切程度分析相結(jié)合、求得合理布置的技術(shù)，因此在平面布置設(shè)計(jì)領(lǐng)域獲得極其廣

24、泛的運(yùn)用，特別是在工廠設(shè)計(jì)領(lǐng)域。該方法提出了作業(yè)單位相互關(guān)系的密級表示法，使工廠總平面設(shè)計(jì)由定性階段發(fā)展到定量階段。國內(nèi)在80年代以后引進(jìn)了這一理論，應(yīng)用于工廠平面布置領(lǐng)域，收效非常顯著。SLP的基本出發(fā)點(diǎn)就是用量化的作業(yè)單位相互關(guān)系密級來評定各部門之間的相關(guān)程度，因此采用系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)法來進(jìn)行平面布置的首要工作是對各作業(yè)單位之間的相互關(guān)系做出分析，包括定量的物流相互關(guān)系及定性的非物流相互關(guān)系。把定性的相互關(guān)系密切程度由高至低分別用A，E，I，O，U，X字母及相應(yīng)的4，3，2，1，0，-1分值表示。將物流與非物流相互關(guān)系進(jìn)行綜合，得到作業(yè)單位i與其它各作業(yè)單位j，(j=1，2,n，ji)的綜合關(guān)

25、系密切程度RCij，并分別求出各作業(yè)單位的總的關(guān)系密切程度一綜合接近程度，公式如下3.3所示。 （3.3）其中n為作業(yè)單位總數(shù)。匯總所有作業(yè)單元的綜合接近程度值TCRi，得到作業(yè)單元綜合關(guān)系表。然后，根據(jù)相互關(guān)系表中作業(yè)單位之間相互關(guān)系密切程度，決定各作業(yè)單位之間距離的遠(yuǎn)近。再根據(jù)作業(yè)單元綜合關(guān)系表中各作業(yè)單元的綜合接近程度安排各作業(yè)單位的位置，先將TRCi最高的作業(yè)單位布置在中心位里，然后布里與該部門相互關(guān)系為A級的部門、再后是E級部門依次布置所有部門，最終得到一張根據(jù)相互關(guān)系密切程度布置的作業(yè)單元位置相關(guān)圖。再者，將各作業(yè)單元實(shí)際占地面積與作業(yè)單元位置相關(guān)圖結(jié)合起來，形成作業(yè)單位面積相關(guān)圖

26、，通過作業(yè)單位面積相關(guān)圖的修正和調(diào)整，得到數(shù)個(gè)可行的布置方案。最后，采用加權(quán)因素對各備選方案進(jìn)行評價(jià)擇優(yōu)，并對每個(gè)評價(jià)因素進(jìn)行量化，得分最多的布置方案就是最佳布置方案。3.2.2 SLP的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀雖然Richard Muther的系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)技術(shù)條理清晰、考慮完善(包含定性和定量因素)，但在一些特殊情況下，尤其是對大型項(xiàng)目和頻繁的重新布置時(shí)，這種方法的工作量是非常大的。因此自60年代以來，以J.M摩爾等為代表的一批設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計(jì)學(xué)者開始研究利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，幫助人們解決設(shè)施布置的復(fù)雜任務(wù)，為生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)施新建和重新布置提供強(qiáng)有力的支持和幫助，并節(jié)省大量的人力和財(cái)力。3.2.3 SLP

27、在物流設(shè)施布局中應(yīng)用的可行性SLP最初主要應(yīng)用于工廠設(shè)計(jì)領(lǐng)域，根據(jù)Richard Muther提出的系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)，把產(chǎn)品P、產(chǎn)量Q、生產(chǎn)路線R、輔助服務(wù)部門S以及生產(chǎn)時(shí)間安排T作為給定的基本要素，作為布置設(shè)計(jì)工作的基本出發(fā)點(diǎn)，其中產(chǎn)品、產(chǎn)量是主要因素。企業(yè)物流設(shè)施與工廠之間存在差異，在工廠設(shè)計(jì)時(shí)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)決定了制造、裝配工序和工藝，在物流上反映為物流作業(yè)的順序和線路;而產(chǎn)量的大小反映了生產(chǎn)類型，在物流上反映為物流量的大小。在物流企業(yè)中，不同的產(chǎn)品在存儲、裝卸等物流作用方面的要求是不同的，最終決定了物流作業(yè)線路的不同。同時(shí)，采用不用的存儲、裝卸、搬運(yùn)等設(shè)備和技術(shù)，決定了物流作業(yè)時(shí)間的長短;而物

28、流企業(yè)的作業(yè)量反映了各作業(yè)單元的物流強(qiáng)度;物流線路、距離和物流強(qiáng)度對平面布置的影響直接反映在物流成本和運(yùn)作效率上，物流技術(shù)對物流時(shí)間和作業(yè)流程的影響直接反映在平面布置上，是影響物流設(shè)施布局的重要因素。在運(yùn)用SLP對物流設(shè)施進(jìn)行平面布置時(shí)，將決定物流企業(yè)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)的基本要素同樣分為5個(gè)，需要從物流對象P、物流量Q、物流作業(yè)路線R輔助服務(wù)部門S、物流作業(yè)技術(shù)水平T這幾方面出發(fā)開始考慮的。其中物流對象P、物流量Q、物流作業(yè)路線R是影響平面布置的最重要因素。因此以物流產(chǎn)品類別和物流作業(yè)量以及其他因素為基礎(chǔ)，SLP是可以對物流設(shè)施進(jìn)行布局的。4實(shí)施SLP的階段及流程4.1SLP階段結(jié)構(gòu)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)采用

29、四個(gè)階段進(jìn)行，稱為 “布置設(shè)計(jì)四階段”，如圖4.1所示：0預(yù)規(guī)劃確定仿針詳細(xì)規(guī)劃總體規(guī)劃規(guī)劃實(shí)施規(guī)劃后規(guī)劃階段規(guī) 劃 時(shí) 間圖4.1 SLP階段結(jié)構(gòu)階段確定方針: 無論是工廠的總體布置, 還是車間的布置, 都必須先確定所要布置的相應(yīng)位置。階段總體規(guī)劃: 在布置的區(qū)域內(nèi)確定一個(gè)總體布局。要把基本物流模式和區(qū)域劃分結(jié)合起來進(jìn)行布置,把各個(gè)作業(yè)單位的外形及相互關(guān)系確定下來, 畫出一個(gè)初步區(qū)劃圖。階段詳細(xì)規(guī)劃: 把廠區(qū)的各個(gè)作業(yè)單位或車間的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)布置, 確定其總體位置。階段 規(guī)劃實(shí)施: 編制施工計(jì)劃, 進(jìn)行施工和安裝。總體區(qū)劃和詳細(xì)布置這兩個(gè)階段的工作是規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的主要任務(wù)。這四個(gè)階段順序

30、交叉, 每個(gè)階段的成果都要經(jīng)過上級批準(zhǔn)。各階段所需要的資料, 隨著階段的進(jìn)展而逐步加深。在階段前稱之為預(yù)規(guī)劃, 主要是確定目標(biāo), 進(jìn)行設(shè)施要求預(yù)測、估算生產(chǎn)能力及需求量；階段表示的是規(guī)劃實(shí)施后的試運(yùn)轉(zhuǎn), 是對整個(gè)項(xiàng)目的施工、安裝、試車、總結(jié)等管理工作。4.2SLP法工作程序系統(tǒng)布置設(shè)計(jì) (SLP) 程序如圖4.2所示：資料收集（P、Q、R、S、T）流程分析作業(yè)關(guān)系關(guān)系矩陣可用面積所需面積方案評價(jià)、得出最優(yōu)方案面積關(guān)系圖修正因數(shù)布置方案實(shí)際條件圖4.2 SLP流程圖(1)準(zhǔn)備原始資料在系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)開始時(shí)，首先必須明確給出原始資料基本要素，同時(shí)也需要對作業(yè)單位的劃分情況進(jìn)行分析，通過分解與合并，得

31、到最佳的作業(yè)單位劃分狀況。所有這些均作為系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)的原始資料。(2)物流分析與作業(yè)單位相互關(guān)系分析作業(yè)單位間的物流分析的結(jié)果，可以用物流強(qiáng)度等級及物流相關(guān)表來表示；作業(yè)單位非物流的相互關(guān)系可以用量化的關(guān)系密級及相互關(guān)系來表示。在需要綜合考慮作業(yè)單位間物流與非物流的相互關(guān)系時(shí)，可以采用簡單加權(quán)的方法將物流相關(guān)表及作業(yè)單位間相互關(guān)系表綜合成綜合相互關(guān)系表。(3)繪制作業(yè)單位位置相關(guān)圖根據(jù)物流相關(guān)表與作業(yè)單位相互關(guān)系表，考慮每對作業(yè)單位間相互關(guān)系等級的高或低，決定兩作業(yè)單位相對位置的遠(yuǎn)或近，得出各作業(yè)單位之間的相對位置關(guān)系，有些資料上也稱之為拓樸關(guān)系。這時(shí)并未考慮各作業(yè)單位具體的占地面積從而得到的

32、僅是作業(yè)單位相對位置，稱為位置相關(guān)圖。(4)作業(yè)單位占地面積計(jì)算各作業(yè)單位所需占地面積與設(shè)備、人員、通道及輔助裝置等有關(guān)，計(jì)算出的面積應(yīng)與可用面積相適應(yīng)。(5)繪制作業(yè)單位面積相關(guān)圖把各作業(yè)單位占地面積附加到作業(yè)單位位置相關(guān)圖上，就形成了作業(yè)單位面積相關(guān)圖。(6)修正作業(yè)單位面積相關(guān)圖只是一個(gè)原始布置圖，還需要根據(jù)其他因素進(jìn)行調(diào)整與修正。此時(shí)需要考慮的修正因素包括物品搬運(yùn)方式、操作方式、儲存周期等，同時(shí)還需要考慮實(shí)際限制條件如成本、安全和職工傾向等方面是否允許?？紤]了各種修正因素與實(shí)際限制條件以后，對面積圖進(jìn)行調(diào)整，得出數(shù)個(gè)有價(jià)值的可行設(shè)施布置方案。(7)方案評價(jià)與擇優(yōu)針對前面得到的數(shù)個(gè)方案，

33、需要進(jìn)行技術(shù)、費(fèi)用及其他因素評價(jià)，通過對各方案比較評價(jià)，選出或修正設(shè)計(jì)方案，得到布置方案圖。5基于SLP的物流設(shè)施布局分析方法SLP是由繆瑟（R.Muther）提出的一種工廠布置方法，該方法提出了作業(yè)相關(guān)單位相互關(guān)系密集表示法，使布置設(shè)計(jì)由定性階段發(fā)展到定量階段。因其在定量設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)勢受到廣大工業(yè)工程師的青睞，因此已發(fā)展成為一種較具代表性的工廠布置方法。在 SLP方法中，將產(chǎn)品 P、產(chǎn)量 Q、生產(chǎn)路線 R、輔助服務(wù)水平 S及生產(chǎn)時(shí)間安排 T作為布置設(shè)計(jì)工作的基本要素進(jìn)行分析，然后通過對布局進(jìn)行物流分析，確定物料在設(shè)施間的物流路線和物流強(qiáng)度，并以物流強(qiáng)度作為設(shè)施優(yōu)化布局的評價(jià)依據(jù)。在企業(yè)物流

34、設(shè)施整合和布局決策中，要素分析和物流強(qiáng)度分析也成為設(shè)施布局分析中的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。5.1要素分析在企業(yè)物流設(shè)施布局分析中，將物料 P、物流量 Q、物流路線R、物流服務(wù)水平 S及配送周期 T作為物流布置設(shè)計(jì)工作的基本要素進(jìn)行分析。物料分析即對物料的特征進(jìn)行分析，在分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行分類。物料的分類一般可以按搬運(yùn)單位來分類例如，可以按其物料配送單元將物料分為兩類：A類物料運(yùn)載單位為托盤，叉車配送；B類物料運(yùn)載單位為各自包裝單位：箱和桶，手推車配送等。物流量分析通常從兩方面進(jìn)行考慮。首先，物料種類數(shù)及其物流量總和通常是物流設(shè)施建筑規(guī)模的決定因素。其次，在物料分析的基礎(chǔ)上，每種物料的物流量決定了該物料的配送

35、頻率。物流路線分析是以生產(chǎn)流程為基礎(chǔ)的，物流路線不迂回不交叉是進(jìn)行物流設(shè)施布置時(shí)需要考慮的重要因素，同時(shí)，盡可能的降低物流距離也是物流路線分析的主要目的。物流服務(wù)水平和配送周期的分析則體現(xiàn)了物流設(shè)施作為生產(chǎn)輔助設(shè)施，其運(yùn)作節(jié)奏應(yīng)當(dāng)是與生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)奏相一致的其分析結(jié)果對于物流設(shè)施設(shè)備配置的決定具有重要意義。5.2當(dāng)量物流強(qiáng)度物流分析包括分析物料的移動順序和移動量兩個(gè)方面。如果通過物流流程分析能夠確定各設(shè)施或作業(yè)單位間的物流路線，那么物流搬運(yùn)工作量就成為反映設(shè)施布局優(yōu)劣的基本衡量標(biāo)準(zhǔn)。把一定時(shí)間周期內(nèi)的物料搬運(yùn)工作量稱為物流強(qiáng)度。在企業(yè)實(shí)際物流作業(yè)系統(tǒng)中，其搬運(yùn)單位可能有多種，如可以用重量、體積、托

36、盤或貨箱作為計(jì)量單位；其搬運(yùn)次數(shù)取決于生產(chǎn)需求，也會有所差別。因此需要一個(gè)當(dāng)量物流強(qiáng)度來描述物料搬運(yùn)工作量的大小。根據(jù)流程型制造企業(yè)特點(diǎn)，適合流程型制造企業(yè)設(shè)施布局需要的當(dāng)量物流強(qiáng)度模型如下。該企業(yè)生產(chǎn)過程及其產(chǎn)品的特殊性決定了其原料種類的多樣性，這導(dǎo)致原料配送方式的不同，而配送成本的本質(zhì)涉及人力、物力以及配送時(shí)間，這些因素與日配送次數(shù)（車次）及物流距關(guān)聯(lián)最為密切，因此采用日配送次數(shù)與物流距離的乘積作為當(dāng)量物流強(qiáng)度。即當(dāng)量物流強(qiáng)度I計(jì)算公式如下（見公式5.1）。 (5.1)其中，i為在選定的設(shè)施布置中計(jì)算當(dāng)量物流強(qiáng)度所需計(jì)算的物料種類數(shù)；ci為該種物料的搬運(yùn)成本系數(shù)。取決于該物料搬運(yùn)的難易程度

37、（如搬運(yùn)單元、搬運(yùn)工具和作業(yè)方法）和設(shè)備、人力的占用情況；ii為該物料的日配送次數(shù)；di為該物料的物流距離。5.3方案評價(jià)在方案評優(yōu)的過程中，各方案當(dāng)量物流強(qiáng)度的大小是最優(yōu)布局決策的主要依據(jù)，即當(dāng)量物流強(qiáng)度最小的布局方案最優(yōu)業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)關(guān)系、總體布局合理性、設(shè)施利用率、工程建設(shè)難易程度等定性指標(biāo)將為最優(yōu)方案的確定提供參考。6案例分析本設(shè)計(jì)以某印制企業(yè)物流設(shè)施整合和配送中心建設(shè)的需求為例，說明該方法在企業(yè)物流設(shè)施布局優(yōu)化中的應(yīng)用。該企業(yè)是集紙張生產(chǎn)和印刷為一體的大型綜合性企業(yè)，其主要產(chǎn)品有兩種。近年來，隨著企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，該企業(yè)廠內(nèi)物流強(qiáng)度和難度進(jìn)一步提高，物流成本相應(yīng)提高，企業(yè)原有的設(shè)施布局已不能

38、很好的滿足企業(yè)需求，這為該企業(yè)物流設(shè)施布局提出了新的要求。6.1企業(yè)設(shè)施布局現(xiàn)狀企業(yè)現(xiàn)有設(shè)施布局和物料搬運(yùn)線路（見圖6.1）。企業(yè)廠區(qū)共有7個(gè)物料倉庫，并散布于工廠各個(gè)位置。倉庫2和3為生產(chǎn)線1和生產(chǎn)線 2的原材料庫，同時(shí)兩條生產(chǎn)線的產(chǎn)品作為生產(chǎn)線3的原材料分別存放在倉庫1和倉庫4中，生產(chǎn)線3其它原材料則來自于倉庫6。企業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)輔料則存放于倉庫 5和7中。76生產(chǎn)線1生產(chǎn)線212345生產(chǎn)線3圖6.1企業(yè)設(shè)施布局現(xiàn)狀圖該企業(yè)現(xiàn)有的設(shè)施布局并未從物流運(yùn)作的角度出發(fā)進(jìn)行考慮，倉庫等生產(chǎn)輔助設(shè)施的選點(diǎn)多是就近選擇和在閑置點(diǎn)選擇。這樣的設(shè)施布局雖然在一定程度上適應(yīng)了企業(yè)一時(shí)的需要，但隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)

39、模的擴(kuò)大其物流量和物流的復(fù)雜程度都有大幅增加，使得現(xiàn)有設(shè)施布局不能滿足企業(yè)發(fā)展需求。6.2存在問題及改進(jìn)思路企業(yè)設(shè)施布局的不合理造成了以下問題：(1)同一原料或半成品存放于多個(gè)存儲點(diǎn)；(2)同一生產(chǎn)設(shè)施所需的同一物料由多個(gè)存儲點(diǎn)供應(yīng)；(3)企業(yè)的物料管理混亂；(4)物流路線繁多，運(yùn)送距離長；(5)相關(guān)作業(yè)人員（庫管員、配送人員）多。針對上述問題，結(jié)合企業(yè)工藝布局調(diào)整相關(guān)規(guī)劃，對企業(yè)設(shè)施進(jìn)行重新規(guī)劃，整合企業(yè)倉儲設(shè)施，建設(shè)新的現(xiàn)代化送中心，對企業(yè)物料進(jìn)行集中管理統(tǒng)一配送，以提高物流效率和服務(wù)水平。6.3配送中心布局方案比選（1）三個(gè)可選方案。為決定企業(yè)物流中心選址最優(yōu)決策首要進(jìn)行預(yù)選址。根據(jù)工廠實(shí)際條件，該工廠現(xiàn)有三處地址為物流中心備選場址，如圖6.2所示。物流中心可建設(shè)位置3生產(chǎn)線3生產(chǎn)線1生產(chǎn)線2物流中心可建設(shè)位置1物流中心可建設(shè)位置2圖6.2 物流中心初選方案圖三個(gè)備選方案占地規(guī)模為方案一：4000m2，方案二：4800m2，方案三：5200m2，占地規(guī)模的校核表明，三處方案在規(guī)模上均能企業(yè)需求，因此無法單從規(guī)模要求判斷