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1、关于设施布置问题的调查摘要：布局问题在制造系统中有很多种类型。通常情况下，布局问题关系到工厂内设施的位置（例如，机器，部门）。据知他们极大地影响了系统的性能。这些问题大部分是NP很难解决的问题。许多关于设施布局的研究著作已经出版，已经有文献存在，但是他们不是最新的，或仅限于这些问题某些具体的方面。文献分析中给出了现在研究的很多成果，不仅限于布局设计的具体考虑。我们在总体框架之上分析了目前著作理论和使用的一些标准。像制造系统的特点，静态动态因素，连续离散表达等问题的提出和解决方法，结论部分我们指出几个研究方向。关键词：制造设施，设施布局，材料处理，动态布局的优化方法1、简介厂区内设施的相互关系，
2、通常称为“设施布局问题”，众所周知设施一经布置，在生产过程中将对生产成本、交货时间、生产能力造成很大的影响。良好的设施能促进整体的生产效率的提高并降低50%的总体运营费用（Tompkins et al，1996）。通常用仿真研究来衡量布局的效益和性能（Aleisa & Lin， 2005）。然而，已知的布局问题都很复杂，一般都是NP解决不了的，（Garey & Johnson， 1979）。因此，在过去的几十年里，在这些方面已经进行了大量的研究。一些已经调查公布了这方面的研究方向并分析了不同的趋势。然而这些调查都不是近期的（Hassan，1994；Kusiak & Heragu，1987； L
3、evary & Kalchik，1985），或者集中于布局设计非常具体的方面，如循环布局（Asef-Vaziri & Laporte ，2005），动态问题（Balakrishnan & Cheng， 1998）和设计进化理论（Pierreval， Caux， Paris， & Viguier， 2003）。 Benjaafar， Heragu，and Irani （2002）他们通过预期分析并且建议了研究方向。我们的结论将证明他们的研究命题仍然有效，但其他几个问题也得到提升。在这篇文章中，基于大量的参考文献，我们提出了一项布局问题的调查，首先，在第2节中，我们考虑了布局问题的几种可能的定义。
4、然后，我们提出可以用于分析当前文献的一个一般框架。第3部分说了车间主要功能的区别。第4部分，重点是论述动态规划问题。第5部分系统的阐述了设施布局问题。第6部分，介绍了解决这些问题的方法。虽然这些审查不可能详尽，但是它们都是从很多文献里得出的。2、布局问题的定义设施布局是为生产或服务提供所需的一切的安排。设施是一些能促进工作的的实体，可能是一台机床，工作中心，制造单元，一个机加工车间，一个部门，一个仓库等等（Heragu，1997）。通过研究大量的文献，发现研究者们没有就设施布置问题得到统一的确切的定义。最初研究的都是静态规划问题（相反的动态规划将在第3节专门讨论）。Koopmans and B
5、eckmann（1957）是最新考虑这类问题的人，他们将这类问题定义为一类工业问题，其目标是合理的布置设施设备，以减少它们之间的材料搬运成本。Meller，Narayanan，and Vance （1999）认为设施布置问题在于找到一种措施，将各种非重复的n边行的设施安排在一个特定长方形的场地内以便减少相互距离。Azadivar and Wang （2000）将设施布置问题定义为在许多设施之间测定其相互位置并保证各种配置之间有足够的空间。Lee and Lee（2002）认为设施布局问题在将特定的总空间划分为包括n个不同大小的区域，使各区域之间的材料搬运费用和管理费用减小到最小。Shayan
6、and Chittilappilly（2004）将设施布置定义为一个优化问题，试图通过考虑各设施间的材料搬运和设施的相互作用来处理系统的布局，使系统的设施布置更有效率。在这个领域已经有很多文章发表了，从图2.1我们能清楚的描述布局问题的构成本质特征，首先考虑到在文献中可能出现的不同因素，粗略的用树图表示。实际上因为关注的因素不同研究也不相同：车间的特点（例如：ail制造系统的特异性，设施形状、原材料处理系统和布局演变），什么是问题的根源（例如：问题的制定，目标和约束）和用于解决问题的方法（决议方法）。虽然以后可能会有比树图更好的表示方法，但是它对描述现有的研究工作是有帮助的。因此本文的其余部分
7、也是根据本组织中重要性、代表性的内容确定的。3、车间的特点对布局影响在本文中将会讨论车间的几种不同类型。实际上布局问题的研究取决于制造系统的特点。有几个因素和设计中的问题明确地区分了问题的本质并分别加以解决，特别是：生产种类和数量，材料处理系统选用，不同的部分允许零部件流动的种类和数量，机器可分配的楼层数目，设施形状和物料入口和出口的地点。由于其重要性，下面详细列出这些因素。图 2.13.1、产品种类和数量布局设计一般取决于产品品种和产量。现存的四种组织类型中即固定产品布局，工艺布局，产品布局和蜂窝布局（Dilworth，1996）。对这些关键的组织形似不同的作者有不同的看法。在固定产品布局中
8、，生产中流动的一般是生产设施（机械，工人等），在这种特定的布局类型中，产品不动，它是各种用于制造的资源在运动。这种布局是常见于大尺寸产品的制造行业，如船舶或飞机。工艺布局是将具有类似功能的设施布局在一起（同一类型的资源）。这样的组织适合产品种类繁多的生产。产品布局用于高产量，少品种的生产体系。设施是依据制造过程的连续性来组织的。在蜂窝布局中，机械被编成群组来完成有相似特征的零件，这些群组也要在工厂中有合理的布置位置。因此一些人，例如（Proth， 1992，） 和 （Hamann & Vernadat， 1992）已将所谓的蜂窝布置通常叫蜂窝机械布置。在这里更关心的是每个群组内机械的最合理的安
9、排。3.2设施形状和尺寸像图3.1所示的这两种设施的形状是十分常见的，换句话说一般为规则的长方形（Kim & Kim， 2000）和不规则的图形，一般的多边形至少包括一个270的角（Lee & Kim， 2000）。正像Chwif， Pereira Barretto， and Moscato （1998）所提及的那样一个设施都有一定的尺寸，确定一个固定的长度（Li）和固定的宽度（Wi）。在这样的情况下设施被称为固定的模块。这些作者也认为一个设施也能通过它的面积来固定，它的长宽比：ai=Li/Wi，上限为aiu，下限为ail因此ailaiaiu，Meller et al。 （1999）也引用这样
10、的观点。如果ai=ail=aiu，这就与固定形状的模型一样的了（Chwif et al， 1998）。图 3.13.3原材料处理系统一个材料处理系统保证了材料运送到适当的位置。物料搬运设备有传送机（皮带、滚筒、轮）自动导引小车（AGV），机械人等。（El-Baz， 2004），Tompkins等（1996）认为生产成本的20%50%都是由零件的搬运处理产生的，合理的布置处理设备可以使成本下降10%30%。在安排材料处理系统时，问题在于安排道路沿线的材料处理设施。设计取决于这两个方面的考虑：设施的布置和搬运设备的选择。材料处理设备的种类确定，决定了机械的布局方式（Devise & Pierrev
11、al， 2000； Heragu & Kusiak， 1988）。 Co，Wu， & Reisman （1989）同时指出设施布置也影响了处理设备的选择。同时解决这两个问题存在困难，要根据这两个问题的难度来确定解决的顺序（Hassan， 1994）。根据原材料的搬运方式来确定的主要布置方式有图3.2所示的几种；单排布局，多列布局，循环布局和开放领域的布局（Yang， Peters， & Tu， 2005）。图3.2当设施必须沿着直线布置时采用单列设施布置法，（Djellab & Gourgand， 2001； Ficko， Brezocnick，& Balic，2004； Kim， Kim，&
12、 Bobbie，1996； Kumar， Hadjinicola， & Lin， 1995）。在单列布置中我们可以考虑许多的基本形状，如：直线，半圆，和U形等（Hassan，1994）。循环布局用于处理将m个设施分派到1，2，、，m个位置，在区域内形成一个封闭网络的情况，在网络中物料将沿着一个方向移动（Chaieb， 2002； Cheng & Gen， 1998； Cheng， Gen，& Tosawa， 1996； Nearchou，2006； Potts & hitehead， 2001）。循环布置将物料进出点合并在一起，换句话说就是物料进出循环的场所在同一个地方。这个位置是1和m之间的
13、一个特殊的位置。多行布局涉及几排设施（Hassan， 1994），物料在同一行或不同行之间流动（Chen， Wang， & Chen， 2001； Ficko et al， 2004； Kim et al， 1996）。开放布局中设施布置的位置将不再受单行布置或循环布置那样的限制（Yang et al， 2005）。3.4、多层次布置现在当要在市区兴建厂房是，一般都有土地供应不足，价格昂贵的问题。由于可用的横向空间受到限制，需要研究使用垂直方向上的空间。这样，几个楼层上的设施的位置会相互相关相互联系如图3.3所示。这个图显示零件可以在给定的楼层水平移动（水平流方向），同时也有从一个楼层到另一个
14、楼层的非水平的流动（垂直流方向）。垂直运动的部件需要运输设备:电梯。在这种情况下，我们将设施在楼层间和同一层水平方向上的一系列布局问题称为多层楼房布局问题（Kochhar & Heragu， 1998）。图 3.3Johnson （1982）首次提出了多楼层布局的问题，他处理的是在一个多楼层中明确设施相对位置的问题，后来，其他的研究人员重点研究了从一层到另一层的垂直移动问题（Bozer，Meller，& Erlebacher， 1994； Meller & Bozer，1996， 1997）。电梯的使用常常能反应物料搬运系统的情况， （Lee，Roh，& Jeong， 2005）。电梯的数量和
15、位置是确定的（Lee et al，2005）或者通过优化之后能确定的（Matsuzaki，Takashi，& Yoshimoto，1999）。每个电梯的容量是有限的（Matsuzaki et al，1999），楼层数可能是已知的（Lee et al，2005），或者可以根据每层中设施的尺寸和数量来确定（Patsiatzis & Papageorgiou，2002）。3.5、回流和旁路回流和旁路（如图3.4所示）是两个可能发生在流水线布置中的两个特别的物流，它将影响产品的流动。回流是物流的一部分，是产品从一个设施流回到流水线上安排在这一设施之前的某个设施（Braglia，1996； Kouvel
16、is & Chiang， 1992； Zhou，1998），这种流动的数量要尽可能的少。Zhou（1998）把这个问题叫做生产线形成问题（PLFP），它要考虑机械的顺序（部分或全部）也使得回流的总重量最小，同时需要考虑机械本身的限制。图 3.4旁路发生在当零件需要绕过某些流水线上的设施向前流动时（Chen et al， 2001）。Hassan （1994）注意到当前在处理回流最小问题时已经有很多的方式了，但是在现有文献中针对解决旁路问题的建议几乎没有。3.6、进出点物料进出设施的位置常常是需要确定的，叫做Pick-up和Drop-off（P/D）点。尽管他们有可能在不同的地方（Kim & Kim，2000），一些研究人员还是将他们可能的位子确定也减小问题的复杂性（Das，1993；Rajasekharan， Peters， & Yang， 1998；Welgama & Gibson，1993
