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1、设施规划与物流分析 管工系 曾敏刚,第一章 设施规划与物流分析的绪论 第二章 物流网络规划与场址选择 第三章 设施布置设计 第四章 系统化布置与物流分析方法 第五章 计算机辅助设施布置 第六章 物料搬运系统设计 第七章 物料搬运设备的选择 第八章 物流分析案例,设施规划与物流分析目录,计算机辅助设施布置授课内容,最优算法（最优化理论） 次优算法 穷举法 面向新建型系统布置程序 面向改进型系统布置程序,FD设施布置方法一览表,布置的定量分析,图表法设施布置技术 计算机辅助设施布置,图表法设施布置技术,螺旋法 路程图法 关系图法（SLP）,计算机辅助设施布置研究对象,设施位置问题厂址选择 设施布置
2、问题厂区规划,设施位置问题,位置问题厂址选择：新建一家工厂时，如何在有限的数个可选地点选择一个最佳厂址，其目标往往是原材料和产品运输费、建设费用以及生产费用最小。 求解方法： 运输问题解法 重心法 最优化解法（图论）等。,设施布置问题,最优算法（最优化理论） 次优算法 穷举法 面向新建型系统布置程序 面向改进型系统布置程序,设施布置问题最优算法,二次分配问题模型（QAP, Quadratic Assignment problem ） 二次分配问题是如何布置m个设备给n个地点，使得布置方案的物料搬运费最小。 目标函数：一般以物料搬运费用最低。,单行机床布局问题数学模型,举例：设一生产线为单行布局
3、，共有n台机床，设机床分别为ti，i1，2，n。 ti布局位置坐标为xi ，沿布局方向上的长度尺寸为li 。在一个生产周期内，工件在机床ti与tj之间的往返搬运次数为fij ，单位距离搬运费用为Cij ，且机床ti和之tj间的最小间距为dij ，如图所示。,单行机床布局问题数学模型,目标函数：一般以物料搬运费用最低。,约束条件为：机床互不干涉，即 1）|xi xi| dij （ li li ）/2 2）xi 0 ，i1，2，n,多行机床布局问题数学模型,举例：设一生产线为多行布局，共有m台机床，可以布置区域有n个地点。,-14-,设施布置问题次优算法,穷举法 面向新建型系统布置程序 COREL
4、AP，计算机辅助相关布置规划（将SLP运用到计算机上实现，得到一个使各设施间接近度最大的布置方案） ALDEP，自动化布置设计（在给定系统边界内产生许多可行布置方案，并给出各方案的评价） 面向改进型系统布置程序 CRAFT，计算机辅助设施相对定位技术（在原有布置方案上求得改进布置，得到一个以降低系统物流搬运成本的布置方案） COFAD，计算机辅助设施设计（是对CRAFT的改进，考虑了搬运设备及其成本评价，得到更全面的设计方案，针对不同的物流系统，COFAD有COFAD II和COFAD III等）,设施布置问题穷举法,次优算法穷举法 又称枚举法，适于在给定设施布置地点组的场合。 步骤：列出所有
5、布置方案，通过比较布置方案目标函数值的大小，找出其中的一个或几个最优布置方案。,穷举法举例,举例：等面积设备布置问题。如图有A、B、C、D四个地点，分别用P1 , P2 , P3 , P4 ，表示，在四个地点布置四台机床，分别用t1 , t2 , t3 , t4表示。假设四台机床的占地面积相等，可以布置在任一地点上。,加工工艺从至表,穷举法的计算过程,列出所有24个布置方案 例如，排列 t1 , t2 , t3 , t4搬运成本为510,穷举法的计算过程,列出所有24个布置方案 例如，排列 t1 , t2 , t3 , t4搬运成本为510 通过比较布置方案目标函数值的大小，找出其中最优布置方
6、案。 搬运成本为370。,设施布置问题面向新建型系统布置程序,根据某种规则，逐一对所有设施的位置做出安排，最终得出较好的布置方案的算法。 改进生成树算法 CORELAP程序,设施布置问题改进生成树算法步骤,适用于求解单行机床布局问题 1）求得单位距离物料搬运费用矩阵F； 2）从矩阵F中查找fij 最大值，即计算fi * j *相邻布置，记为ti ， tj 3)继续计算最大值fp* q * =maxfi *k ， fj*l 若p* = i* ，则将机床t q * 与机床ti *相邻布置，记为t q * ， ti ， tj ；否则， p* = j* ，则将机床t q *与机床tj *相邻布置 ，记
7、为ti ， tj ， t q * 从矩阵F中消去p*行 p*列； 4)重复上述步骤，直至所有机床布置完毕。,改进生成树算法举例,举例：已知某一生产线由6台机床组成，各机床间物料搬运量fij及单位距离搬运成本Cij以及各机床间间隔矩阵dij分别如下：,各机床间物料搬运量fij,单位距离搬运成本Cij,各机床间间隔矩阵dij,改进生成树算法求解过程,首先由搬运量fij及单位距离搬运成本Cij求出单位距离物料搬运矩阵F，如下表：,改进生成树算法求解过程,利用单位距离物料搬运矩阵F，经过数次布置，得出机床排列次序，如下图： fp* q * =maxfi *k ， fj*l,设施布置问题CORELAP程
8、序,CORELAP程序实际上就是计算机化的SLP。步骤： 1）基本要素分析； 2）相互关系分析； 3) 计算综合接近程度TCRij ； 4) 作业单位排序； 5) 位置布置，计算各位置分数，将作业单位布置在位置分数最高的位置上。,示例一：机械厂的作业单位建筑物汇总表,举例：某机械厂由11个作业单位组成，利用CORELAP程序方法，对该厂进行平面布置。,建立作业单位综合相互关系表（示例）,1、计算综合接近程度： 将作业单位综合相互关系表变换成类似于从至表一样的 三角矩阵，然后量化关系等级。,示例：机械厂 综合接近程度 排序表,CORELAP的计算过程,设施布置问题面向改进型系统布置程序CRAFT
9、,CRAFT，计算机辅助设施相对定位技术（在原有布置方案上求得改进布置，得到一个以降低系统物流搬运成本的布置方案）。步骤： 1）给定物料搬运结果矩阵，给定初始布置方案，计算物料搬运费用； 2）位置交换、费用比较、选择优化方案； 3)重复上述步骤，直至物料搬运费用不再减小。,CRAFT举例,举例：等面积设备布置问题。如图有A、B、C、D四个地点，分别用P1 , P2 , P3 , P4 ，表示，在四个地点布置四台机床，分别用t1 , t2 , t3 , t4表示。假设四台机床的占地面积相等，可以布置在任一地点上。,加工工艺从至表,CRAFT计算过程1,成对地交换设备的布置地点，来改善初始布置方案
10、。,CRAFT计算过程2,CRAFT计算过程3,计算机辅助设施布置建模的 假设不合理,设备之间的流量是已知的固定数量； 布置问题在计划期内看作是静态问题； 布置的目标仅仅是物流费用最小等等。,系统化厂房布置SLP,在众多的布置方法中，以R缪瑟提出的系统布置设计SLP(Systematic Layout Planning）最为著名，条理清晰、考虑完善(包含定性和定量因素)，因而被广泛采用 ；这种方法不仅适用于工厂和生产系统设计，还可以用于医院、学校，百货商店、办公楼等设施设计。,系统化厂房布置SLP的不足,(1)现在的系统日趋复杂，应用系统布置设计技术手工完成布置和调整十分繁琐，此时，既要满足时间性又要满足最优性是不现实的。 (2)传统的系统布置设计技术不太适合企业流程再造() 。 (3)系统布置设计技术提供的布置方案太少。在初步方案确定后，设计者要根据约束条件自己调整方案。 发展趋势：战略设施规划SFP(Strategic facilities planning),-39-,下次课内容,物料搬运系统,作业2（6月26日交）,
