物流布置设计

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1、4.1 概述4.2 生产物流系统分析4.3 设施布置技术4.4 搬运系统分析第4章 物流设施布置设计1通过学习本章的内容，你应该掌握：通过学习本章的内容，你应该掌握：1、生产物流系统的特点2、当量物流量与物料活性系数的概念3、生产物流系统分析的过程4、系统布置设计的过程5、搬运系统分析的过程本章目标2 物流设施是物流系统的重要组成部分，其规划和布置设计的好坏将对物流系统运作效果产生重大影响。以工厂布置（Plant Layout）设计为例，它的好坏直接影响了整个企业的物流、人流、信息流的畅通，也影响了企业的生产能力、生产率、生产成本和生产安全。 据测算，工厂运营成本中的2050是与物料流动有关的

2、成本，良好的设施布置可以使这些成本减少30%，甚至更多。因此在美国，设施布置被认为是提高企业生产率的决定因素之一。 31设施布置设计的概念设施布置设计的概念就是通过对物流设施内部的物流、人流、信息流进行分析，对建筑物、机器、设备、运输通道和场地做出有机的组合与合理配置，以提高设备利用率、生产柔性和生产率，减少在制品、库存物品的搬运作业量。4.1 概述概述4在生产物流系统内，设施布置设计主要包括两方面的内容：工厂总体布置和车间布置。工厂总体布置设计主要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、办公室、露天作业场地等各种作业单位和运输线路、管线、绿化及美化设施的相互位置，同时

3、也应解决物料的流向和流程、厂内外运输的连接等。车间布置设计主要解决各工段、生产部门、储存设施、辅助服务部门、物流作业部门等作业单位及工作地、设备、通道、管线之间的相互位置，同时也要解决物料搬运的流程及方式。52. 生产设施布置设计的总体原则生产设施布置设计的总体原则（1 1）可行性原则：）可行性原则：必须满足生产工艺和生产过程的需要。（2 2）经济性原则：）经济性原则：减少物料搬运，减少设备投资，提高在制品的周转率，充分利用现有空间，有效发挥人力及设备的生产能力。（3 3）安全性原则：）安全性原则：维持良好的工作环境，确保操作人员舒适安全地工作。（4 4）柔性原则：）柔性原则：生产能力必须具备

4、较大变化空间，以适应多品、多批量的生产要求。63.物料流动的基本模式物料流动的基本模式 在对设施布置问题进行分析时，首先要对设施内物料的流动模式做出分析。物料流动模式有水平和竖直两种，在设施布置时，对于单层设施，只需考虑水平流动模式，但如果是多层设施，则还需考虑竖直模式，但总的来说，水平模式是最基本的。企业物流的基本流动模式有5种，如图4-1所示。7图4-1 物料流动的基本模式 84.设施布置的基本形式设施布置的基本形式（1）工艺原则布置）工艺原则布置（Process Layout） 又称功能或机群布置，是一种将同类设备或人员集中布置在一个地方的布置形式，适用于单件生产及多品种、小批量生产模式

5、，常见于单件小批加工车间、百货商店、综合医院、汽车维修和公共图书馆等场合。 在布置时，功能相似的机器装配在一起，同类型的工序在同一工作区完成，材料按工艺工程通过各工作区。该方式的机器设备利用率和生产柔性较高，设备投资相对较少；但是，相应地也存在物料搬运效率低下、生产周期长、单位产品成本高等缺点。9（2）产品原则布置）产品原则布置（Product Layout） 又称流水线、装配线或对象原则布置，是一种根据产品制造的步骤安排设备或工作过程的方式，适用于少品种、大批量的生产方式，常见于汽车装配线、食品加工和家具制造等场合。 在布置时，按产品加工、装配的工艺过程来配置设备、人员及物料。该方式易形成一

6、定的生产线，能最大限度地满足固定品种产品的生产过程对时间和空间的要求，生产效率高，单件产品成本低；但生产适应性即柔性差，对产品种类及产量变化、设备故障等情况的响应较差。10（3）固定工位布置）固定工位布置（Fixed Position Layout） 指加工或服务对象位置固定，而加工或服务设备围绕着该固定位置移动的一种布置方式，适用于单件、大型或重型设备的加工生产模式，常见于飞机制造厂、造船厂、建筑工地等场合。 该方式的物料移动较少、产品柔性高、可连续作业，但也存在人员设备移动距离大、工人技能要求高、工序空间和存储面积大等缺点。11（4）成组技术布置）成组技术布置（Group Layout）

7、又称混和原则布置，是一种介于产品原则和工艺原则之间的一种组合布置形式，适用于多品种、中小批量生产情形，多见于企业加工车间、装配车间等设施的布置。 在布置时，整个生产系统由数个成组制造单元构成，而将工件按其外形或工艺相似性进行编码分组，同组零件用相似的工艺过程进行加工。由于产品成组，该方式的设备利用率高，物流顺畅；但存在所需生产控制要求高、专用设备利用率低等缺点。12 由上所述，产品品种的多少、产量的高低直接决定了设备布置的形式。在选择设施设备布置形式时，一般应对产品产量关系进行分析，根据产品变化情况和产量两个主要指标来综合确定采用何种布置方式，如图4-2所示。图4-2 产品变化、产量和布置关系

8、图 13 上述设计原则涉及面较广，有时会存在相互矛盾的情况，应结合实际情况，加以综合考虑。虽然布置的方法越来越科学，但目前还不存在能解决一切问题的方法，和家庭布置一样，设施布置应该结合具体的条件来进行。145. 解决布置问题的解决布置问题的“钥匙钥匙” 要做好设施布置设计，需要考虑很多因素。按照美国设施规划设计专家理查德缪瑟的观点，影响布置设计的最基本要素有5个，抓住这些基本要素就等于抓住了解决布置问题的“钥匙”，如图4-3所示。图4-3 解决布置问题的“钥匙” 15（1）产品）产品P（Product，材料或服务），材料或服务） 指待布置系统所生产的商品、原材料、加工或处理的零件、成品或提供服

9、务的项目等，由生产纲领（工厂的和车间的）和产品设计提供，可用项目、种类、型号、零件号、材料、产品特征等来表示。产品这一要素影响着设施的组成及其各作业单位间相互关系、生产设备的类型、物料搬运的方式等方面。16（2）数量）数量Q（Quantity，产量），产量） 指所生产、供应或使用的商品量或服务的工作量，由生产纲领和产品设计提供，可用件数、重量、体积或销售的价值表示。 数量这一要素影响着设施规模、设备数量、运输量、建筑物面积等因素。17（3）生产路线）生产路线R（Routing，工艺过程顺序），工艺过程顺序） 指工艺过程、设备、工序和它们的先后顺序，为工艺过程设计的成果，可用工艺路线卡、工艺过程

10、图、设备表等表示。它影响着各作业单位之间的关系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等方面。18（4）辅助服务）辅助服务S（Services，辅助服务部门），辅助服务部门） 指公用的、附属的及有关的作业单位或职能部门，包括工具、维修、动力、收货、发运、铁路专用路线、办公室、更衣室、食堂、厕所等，由有关专业设计人员提供。这些部门是生产的支持系统，在某种意义上加强了生产力，在布置设计中必须设置这些部门才能有效地工作。某些情况下，辅助服务部门的总面积大于生产部门所占的面积。19（5）时间）时间T（Time，时间安排），时间安排） 指在什么时候、用多长时间生产出产品，包括各工序的操作时间、更换批量的次数。

11、 在工艺过程设计中，根据时间因素可以求出设备的数量、需要的面积和人员，并平衡各工序的生产能力。206. 生产工厂生产工厂总体总体设施设施布置设计布置设计注意事项注意事项 （1）满足生产要求，符合工艺流程，尽量减少物流量，同时重视各部门之间的关系密切程度。（2）适应工厂内外运输要求，线路应短捷顺直，要与工厂内部运输方式相适应，并根据选定的运输方式、运输设备和技术要求等，合理地确定运输线路及与之有关的部门的位置。21（3）合理用地，充分利用地形、地貌、地质条件。企业在建设中，在确保生产和安全的前提下，应尽量合理节约用地，并适当预留发展用地。（4）充分考虑建筑群体的空间组织和造型，以及建筑施工的便利

12、条件。（5）充分注意防火、防爆、防损与防噪声等安全生产问题。充分利用当地自然条件，减少环境污染。227. 生产生产车间布置设车间布置设计注意事项注意事项 （1）根据生产要求，确定设备布置形式。根据车间的生产纲领，分析产品产量关系，确定生产类型是大量、成批还是单件生产，由此决定车间设备布置形式是采用流水线形式、机群式还是成组单元式。（2）满足工艺流程要求。车间布置应保证工艺流程顺畅、物料搬运方便，减少或避免往返交叉等物流现象。（3）选择适当的建筑形式。根据工艺流程要求及产品特点，配备适当等级的起重运输设备，进一步确定建筑物高度、跨度及外形。23（4）实行定置管理，确保工作环境整洁、安全。除了要对

13、主要生产设备安排适当位置外，还需对其他所有组成部分包括在制品暂存地、废料存放地、工人工作地、通道、辅助部门，如办公室、生活卫生设施等安排合理的位置，确保工作环境整洁及生产安全。（5）应注意采光、照明、通风、采暖、防尘、防噪，并使布置具备适当的柔性，以适应生产的变化。248.当量物流量当量物流量 在一个给定的物流系统中，物料从几何形状到物化状态差别很大，其可运性或搬运的难易程度相差也很大，简单地用重量作为物流量计算单位并不合理。例如：一吨重的桌子、椅子和一吨重的煤、木材、钢材，可运性就不一样。一台电冰箱不算太重，但它比同样重量的木材就难运多了。因此，在物流系统分析和规划设计过程中，必须找出一个标

14、准，把系统中所有的物料通过修正、折算为一个统一量，即当量物流量，才能进行比较、分析和统计运算。259.玛格数玛格数Mag （Magnitude ）（1）定义）定义“玛格”（Mag）是“数量大小”（Magnitude）的简称，它是为度量各种不同物料的“可运性”而创造出来的一种单位，起源于美国。一个玛格等于一件物品：可以方便地拿在一只手中；相当密实；结构紧凑，有一些可堆积的性质；不易受损坏；相当清洁、坚固和稳定。“1马格”的典型例子：一块经过粗加工的10立方英寸(约150立方厘米)大小，或稍大于222英寸(555厘米)的木块，约有两包香烟大小。26（2）计算方法步骤）计算方法步骤 计算步骤为：“计

15、算物料体积确定玛格数基本值确定修正参数确定玛格数”。 计算物料体积计算物料体积：在计算时，要采用外部轮廓尺寸，不要减去内部空心或不规则的轮廓。 27图4-4 玛格曲线图（物品大小的基本值A） 确定玛格数基本值：查玛格曲线图4-4和玛格数基本数值表4-1 ，得到玛格数基本值A。28表4-1 典型物品及其对应的基本值29 确定修正参数：查修正因素及修正参数值表4-2 ，按松密程度或密度(B)、形状(C)、损伤危险性(D)、情况(E)和价值因素(F)五个参数来修正，得到修正参数。 30表4-2 修正因素及修正参数值数值 B 松密程度或密度 C 形状* D 损伤危险性 E 情况 F 价值因素-3十分扁

16、平并且可以叠置或可以套叠（平纸张或金属板材） 指每一物品的价格等级，此处未详细列出。因为在一个工厂内，它通常不会导致运输能力的变动，而且搬运的小心程度已体现在“损伤危险性”这一因素内。但是，如果你的情况仍需考虑一个“价值”修正值，请自行设立其零点和尺度。-2非常轻或空的（体积庞大的钣金制品）易于叠置或套叠（纸簿、汤碗）不易受任何损坏（废铁屑） -1轻和庞大的（拆散的瓦楞纸板箱）较易叠置或略可套叠（书、茶杯）实际上不易受损坏或受损极小（坚实的铸件）0比较密实的（干燥的木块）基本上是方形，并具有一些可叠置性质（木块）略易受损坏（加工成一定尺寸的木材料）清洁、牢固、稳定的（木块）+1相当重和密室的（

17、空心铸件）长的圆的或有些不规则形状的（袋装谷类，短棒）易受挤压、破裂、擦伤等损坏（油漆过的物品）有油的、脆弱的、不稳定的或难于搬运的（带油切屑）+2重及密实的（实心铸件、锻件）很长、球状或形状不规则的（桌上电话机）很容易受一些或容易受许多损坏（电视显像管）表面有油脂、热的、很脆弱或滞留的很难搬运的+3非常重和密实的（模块、实心铅）特别长的、弯曲的或形状高度不规则的（长刚梁）极易受一些损坏或易受非常多的损坏（水晶玻璃、高脚器皿）（发粘的胶面）+4特别长及弯曲的或形状格外不规则的（弯管、木扶座椅）极易受到非常多的损坏（瓶装酸类，炸药）（熔化的钢）注：注：*“扁平”和可 “叠套”的物品通常以叠置的形

18、式搬运。当衡量上述六个因素时，须以一叠或一套而不是每个单件作为单位。31 确定玛格数：按下式计算得到玛格数。式中：A基本值； B密度修正系数；C形状修正系数；D损伤危险程度修正系数；E状态(化学状态、物理状态)修正系数；F价值因素，如不考虑价值，则F=0。 上述公式有1个变量，5个参数，而且影响因素太多太复杂，因而玛格数未能在实际中达到广泛应用，但这种概念代表一种很好的思路，有待今后实践的突破。32（3 3）玛格数算例）玛格数算例 一个四屉文件柜，由冲压和焊接而成，但未油漆，并且没有抽屉，试计算其玛格数。 首先，从玛格曲线图中查得基本值A30。再从修正因素表中查得修正值B为-2级，C为+1级，

19、D、E、F均为0，带入玛格数计算公式，可得：在实际工作中，多取为整数23。3310.物料的活性系数物料的活性系数 物料活性系数是指用来度量物料搬运难易程度的指标，又叫物流机动性指标。一般将分为5个等级，如表4-3所示。的等级的等级物料状态物料状态0堆在地面上1集中，装在容器内2垫起，可吊装3装载，可近距离移动4装在车上或接上悬链表4-3 物料活性系数分级34 作为一种度量物料搬运难易程度的指标，还可用于分析某一物流在系统中的平均机动性。物流的平均活性系数按式4-1计算。 与（投资）费用的关系如图4-5所示，正相关关系。 （4-1） 图4-5 与（投资）费用的关系35图4-6 物流活性系数曲线

20、将某一物流按流程及各段的活性绘制在坐标图上，即得到该物流的活性系数曲线，如图4-6所示 。36图4-7 物料搬运活性系数示意图物料的存放状态和活性系数如图4-7 所示。37表4-4 物料搬运活性系数确定原则表物品状态作业说明作业种类还需的作业数物料活性系数集中搬起升起运走散放于地上集中、搬起、升起、运走要要要要40集装于箱中搬起、升起、运走（已集中）否要要要31托盘上升起、运走（已搬起）否否要要22车中运走（不用升起）否否否要13运动中不要（保持运动）否否否否043810.作业单位作业单位（Activity） 它是设施布置时对不同工作区和存在物的基本区划。任何一个企业都是由多个生产车间、职能管

21、理部门、仓储部门及其他辅助服务部门组成的，通常把企业的各级组成统称为“作业单位”。每一个作业单位又可以细分成更小一级的作业单位，如生产车间可细分成数个工段，每个工段又是由多个加工中心或生产单元构成，那么生产单元就是更小一级的作业单位。39 该术语可以是某个厂区的一个建筑物、一个车间、一个重要出入口，也可以是一个车间的一台机器、一个办公室、一个部门。作业单位可大可小、可分可合，究竟怎么划分，要看规划设计工作所处的阶段或层次。对于现有设施，可以使用原有组成部分的名称划分作业单位或进行新的分合。对于新的项目，规划设计人员要逐个确定所有的作业单位，这对于布置设计的顺利进行十分必要。 40 4.2.1

22、4.2.1 生产物流系统分析的生产物流系统分析的生产物流系统分析的生产物流系统分析的图例符号图例符号图例符号图例符号流程及面积类型符号流程及面积类型符号 在生产物流系统中，任何物料在其加工或移动时，有五种基本形态：操作：处于成形，处理、装配，拆卸等操作过程中。运输：处于移动或运输中。检验： 处于计数、试验、校验或检验中。停滞：等待其它操作完成。储存：处于储存中。4.2 生产物流系统分析生产物流系统分析41 在设施规划与设计时，常用一系列的图例符号来表示物料的流动或存储状态，目的是为了便于记录、表示和评定，主要包括流程面积或等级评价两个方面。（1）表示流程或面积的类型，如表4-5所示。（2）表示

23、数量或评定等级的相对重要性，如表4-6所示。其中，流程类型的图例符号采用美国机械工程学会（ASME）制定标准中的流程图例符号，颜色和阴影采用国际物料管理协会（IMMS）的标准。在使用图例符号时，设施规划设计人员可有很大的选择余地，在具体项目中可以选择最合适的图例符号、颜色和阴影。42表4-5 流程及面积类型符号*采用ASME标准；*采用IMMS标准。43 4.2.2 4.2.2 生产物流系统分析的生产物流系统分析的生产物流系统分析的生产物流系统分析的图表技术图表技术图表技术图表技术1.物流路径图物流路径图用圆圈节点代表各个部门，用直线或弧线连接各个部门间发生的物流流动，可直观地分析物流强弱。弧

24、线用来表示不相邻部门间发生的物流，上方的弧线表示跳跃，下方的弧线表示回退，采用不同的线形来区分不同的物流内容,如图4-8所示。图4-8 物流路径图44 物流路径图是在工厂布局图上制作的。该图的用途：可指出由某些因素引起的问题，如交叉交通、回运和途经距离。物流路径交叉的情形，不符合要求，在设施布置中应尽量避免；回运指物料运回的情况，为了提高效率，应尽量减少；途经距离越短，消耗的成本越少，因此应尽可能减少途经距离。45 2. 工艺过程图工艺过程图在大批量生产中，产品品种很少，用标准符号绘制的工艺过程图可直观地反映出生产的详细情况，如图4-9所示。此时，进行物流分析只需在工艺过程图上注明各道工序之间

25、的物流量，就可以清楚地表现出工厂生产过程中的物料搬运情况。对于某些规模较小的工厂，无论产量如何，只要产品比较单一，都可以用工艺过程图进行物流分析。46图4-9 工艺过程图473. 多种产品多种产品工艺过程表工艺过程表 在产品品种较多且批量较大的情况下，如为10种左右，将各产品的生产工艺流程汇总在一张表上，就形成了多种产品工艺过程表，如表4-7所示。在这张表上，各产品工艺路线并列给出，可以反映出各个产品的物流途径。为了在布置上达到物料顺序移动、尽可能减少倒流，通过调整图表上的工序，使彼此之间有最大物流量的工序尽量靠近，直到获得最佳的顺序。48表表4-7 4-7 多种产品工艺过程表多种产品工艺过程

26、表494. 从至表从至表 当产品品种很多、产量很小，且零件、物料数量又很大时，可以用一张方阵图表来表示各作业单位之间物料的移动方向和物流量。表中，方阵的行表示物料移动的源，称为从；列表示物料移动的目的地，称为至；行列交叉点标明由源到目的地的物流量（作业单位产品运量，如表4-8） ，或者作业单位之间的距离，称为距离从至表 。50表4-8多种产品多种产品从至表（产品运量） 51 运用从至表可以一目了然地进行各作业单位之间的物流状况分析。 当物料沿着作业单位排列顺序正向移动时，即没有倒流物流现象时，从至表中只有上三角方阵有数据。当存在倒流现象时，倒流物流量出现在从至表中的下三角方阵中。此时，从至表中

27、任何两个作业单位之间的总物流量等于正向物流量与逆向（倒流）物流量之和。 产品运量从至表和距离从至表中相应格子中的数据相乘，称为物流强度，即由产品运量从至表和距离从至表可以画出物流强度从至表，并据此进行物流强度的等级划分，进而作出物流相关图。52 产品运量从至表的画法是：在从至表上横行和竖列的标题栏内，按同样顺序列出全部作业单位，分别用字母代表产品或零件，数字代表物流总量，将每个产品或零件在两个作业单位之间移动，填入两个作业单位横行和竖列相交的方格内。从至表的左上角到右下角，画一条对角线，零件前进记在右上方，退回记在左下方。535.平面图（编码平面图） 平面图上各种设施、设备、存储地、固定运输设

28、备等要用工业工程（IE）标准符号标明，并且进行阿拉伯数字编码。其中1和2与18和19是该车间物流输入与输出的地点，其他是加工、储存和检验操作。图4-10 某车间编码平面图546.物流流程表物流流程表 得到经过IE符号表达并编码的编码平面图后，根据物流分类和当量物流量，任意一条物流路径均可用编码表示其物流流程线路。如果将系统中所有物流流程用表的形式表达，则称该表为物流流程表，如表4-9所示。 表4-9 物流流程表物流流程表557.物流流程图物流流程图 如果将表中的各条物流流程绘制在一张图上，则该图即为所研究如果将表中的各条物流流程绘制在一张图上，则该图即为所研究系统的系统的物流流程图物流流程图，

29、如图，如图4-114-11所示。物流流程图可表示从收货、储藏、所示。物流流程图可表示从收货、储藏、各部件生产、预装配、总装、打包到仓库及运输每个环节所经的所有各部件生产、预装配、总装、打包到仓库及运输每个环节所经的所有路线。该图的画法不受平面图的限制，任意物流的起点和终点间的物路线。该图的画法不受平面图的限制，任意物流的起点和终点间的物流量大小取决于两点间的所有物流量流量大小取决于两点间的所有物流量( (当量物流量当量物流量) )之和。之和。图4-11 物流流程图 568、物流图、物流图 按照表4-10所示的表示方法，将各条物流路线的物流量大小(用物流图线的粗细表示)和经过的物流节点，绘制在编

30、码平面图上，称为物流图。该图可形象地表达系统的物流状况，设计人员可清楚的看出哪条物流线路合理，哪条不合理，有利于分析与设计。57图4-12 某车间的物流图589.物流相关图（综合相关图）物流相关图（综合相关图） 又称又称相关分析图相关分析图，由物流强度相关图与非物流相关图叠，由物流强度相关图与非物流相关图叠加而成，见图加而成，见图4 41313。它将系统中所有物流部门与非物流。它将系统中所有物流部门与非物流部门均绘制在一张表达相互关系的图上，以便分析设计。部门均绘制在一张表达相互关系的图上，以便分析设计。 物流强度物流强度等级划分按著名的等级划分按著名的A A、E E、I I、O O、U U等

31、级，含义分等级，含义分别为别为A A（绝对重要，（绝对重要，Apparently ImportantApparently Important）、）、E(E(特别重要，特别重要， Especially Important)Especially Important)、I(I(重要，重要，Important)Important)、O(O(一般，一般，Ordinary Important)Ordinary Important)、U(U(不重要，不重要，Unimportant)Unimportant)。一般，。一般，A A占总作业单位的占总作业单位的1010， E E占总作业单位的占总作业单位的2020

32、， I I占总作业占总作业单位的单位的3030,O,O占总作业单位的占总作业单位的4040， U U级代表那些无物流级代表那些无物流量的作业单位对。量的作业单位对。 作业单位的作业单位的非物流关系非物流关系一般用定性为的方法得到，其等一般用定性为的方法得到，其等级划分为级划分为A A、E E、I I、O O、U U、X6X6个等级，其相关图需要等级和等个等级，其相关图需要等级和等级理由同时表达，如表级理由同时表达，如表4 41111和和4 41212所示所示 。 59图413 物流相关图字母密切程度A绝对重要E特别重要I重要O一般U不重要X不要靠近编码理由1使用同一站台2物流3服务4方便5库存

33、控制6联系7零件流动8清洁 表4-11 密切程度的等级 表4-12 确定密切程度等级的理由60 在图中，每一个菱形框表示相应的两个作业单位之间的关系，上半部分用字母表示密切程度的等级，下半部分用数字表示确定非物流关系密切程度等级的理由，当密切程度的等级为O、U 时，不列出具体理由。密切程度只表示了部门之间的相对密切程度，并无绝对标准。6110.流量矩阵流量矩阵F 根据流程图，对应可以得到一个关联矩阵Ffijnn，其中fij表示从i点到点j(i，j1，2，n)的物流量，n为系统平面图编码的数量。当i到j点无物流量关系时，则fij0 6211.距离矩阵距离矩阵D 根据编码平面图，对应可得到矩阵Dd

34、ij nn ，距离单位可用米、千米表示。 6312.流量距离图流量距离图 (F-D图图) 将每两点之间的物流状况，按流量和距离大小绘制在一直角坐标图上，得到F-D图（如图414 ）。根据分析的需要，可将该图划分为若干部分，以发现不合理的物流，如将图中划分为I、III、IV四个部分，从图中可以看出，IV部分的物流不合理，因为其物流量大且距离远。 另外，F-D图清楚地反映出布置方案物流状况的优劣，可作为平面布置调整的依据，经过调整，当IV区无物流量时，该方案才为可行方案。64图414某车间的FD图图6513.系统搬运总量系统搬运总量 由F、D可以计算出系统的量距积和S，也称系统搬运总量，公式如下：

35、 S的单位为：当量tm或当量tkm。为了方便，有时“当量”两字可省略。664.2.3生产物流系统分析的模式（流程） 生产物流系统分析，是针对物流系统的环境、输入输出情况、物料性质、流动线路、系统状态、搬运设备与器具、库存等方面进行全面、系统的调查与分析，找出问题，求得最佳设计方案的过程，具有开发设计和改造创新双重功能。进行物流系统分析所采用的一般模式如下图4-15所示。67图4-15 物流系统分析模式681.外部衔接分析外部衔接分析 是对边界已确定的物流系统，进行物料输入与输出情况的研究，包括物料输入输出系统的方式(运输车辆、装载容器、线路出入口等)、频率以及条件(如时间、道路及环境)等。 6

36、92.输入因素分析输入因素分析 P P（ProductProduct） 产品或材料或服务产品或材料或服务 Q Q（QuantityQuantity） 数量或产量数量或产量 R R（routeroute） 生产路线或工艺过程生产路线或工艺过程 S S （serviceservice） 辅助服务部门辅助服务部门 T T （TimeTime） 时间或时间安排时间或时间安排 P P、Q Q、R R、S S、T T五个基本要素是解决布置问题的五个基本要素是解决布置问题的钥匙钥匙。70 3.物料分类物料分类 及 PQ分析分析 物料的当量物流量计算 绘制P-Q图 其中P代表物料种类，Q代表物流量（当量物流量

37、)。根据每一种物料Pi(i1，2，n)及其对应点Qi，即可画出由直方图表示的P-Q图，如图4-16所示。 图4-16 P-Q图 71 对于种类繁多的物料，首先进行适当的分析与处理。如采用ABC分类法(ABC分类法又称帕累托Pareto分类法，它通过对企业的各种存货进行分类，按照其价值大小分别加以控制。意大利社会学家帕累托研究社会财富分布时，发现社会财富的80掌握在5的人手中，后来人们发现这种现象也存在于其它领域中，在物资管理上，往往10的品种却占了7080的资金，只要管理好了这些少数品种，便可掌握了问题的关键。)将物料进行分类。分类后，设计人员可以抓住重点，有利于分析与设计的进行。724.物流

38、流程分析物流流程分析 物流流程分析方法主要有四种：编码平面图、物流流程图、物流图和物流相关图。5.物流系统状态分析物流系统状态分析 物流系统状态分析方法也有四种：流量矩阵、距离矩阵、 F-D图和设备和容器统计表（以表格形式记录下任意方案中各设施、设备之间从事物料搬运的设备、装载容器等的状况，分析其合理与否，提出改进意见。 ）。736.可行方案的建立及调整可行方案的建立及调整 根据上述分析，可得到多个方案，计算出每个方案的量-距积和S。根据F-D图调整系统中设施或设备所在的位置，则可得到新的距离矩阵，重新计算量-距积和。 上式中，（1）式表示工艺路线未发生变化即F阵没有变化的情形，（2）式表示改

39、变了工艺方法、F阵变化了的情形。74 因此，只要 阵变化为 ，则必有 变成 。如果 ，新的物流设计方案就优于原方案。当然调整时要根据生产系统的条件与环境来进行，不能任意调整。如果在条件允许的范围内，进行了 次调整，就可以得到 个方案，显然在这些方案中搬运量最小的方案即为最优的，即如果任意两物流点间的搬运费用可以得到，并设为 ，则系统搬运费用也可计算出来对于 个方案，可得到最小搬运费用方案 通过对多个方案的量距积和进行比较和调整，来得到多个可行性方案。757.多个方案的评价及选择多个方案的评价及选择 上述步骤确定的方案 ，并不一定是最优布置设计方案，因为往往有好几个 或 值与 或 相差无几。在设

40、施布置设计时，还要考虑非物流部门、工艺水平要求及管理人员、工作条件和环境保护等多种因素，以确定最后方案。一般通过一定的评价方法来确定最优方案，如可采用关联矩阵、层次分析法或模糊综合评判等评价方法来确定最优方案。764.3 系统布置设计（系统布置设计（SLP） 物流设施布置的方法和技术一直是设施规划与设计领域不断探索的问题，自工业革命以来研究出了许多手工设计、数学分析和图解技术。20世纪60年代以来，又发展了计算机辅助工厂布置。最初的设施布置设计主要是凭经验和感觉，到了近代，布置设计从传统的只涉及较小系统发展到大而复杂的系统设计，凭经验已难以胜任。于是，在综合各学科发展的基础上，布置设计开始运用

41、系统工程的概念和系统分析的方法。在众多的布置方法中，以1961年理查德缪瑟提出的系统布置设计SLP（System Layout Planning）最为著名。 该方法条理性、逻辑性强，应用普遍，广泛应用于生产物流系统、商贸流通和交通运输行业等的设施布置和设计中，它不仅适用于办公室、医院、商店等服务业的布置，还适用于制造工厂、实验室、仓库、物流中心、交通枢纽与港站的现有设施调整和新址规划等的布置设计。 SLP主要包括：阶段结构、程序模式、步骤及一套图例符号等内容。774.3.1 阶段结构阶段结构 SLP “布置设计四阶段”，如图4-17所示。 （1）阶段I确定位置：即确定所要进行布置区域的位置。无

42、论是工厂的总体布置，还是车间的布置，都必须先确定所要布置的相应位置。图4-17 系统布置设计的阶段结构 （2）阶段II总体区划：即在布置的区域内确定一个总体布局。要把基本物流模式和区域划分结合起来进行布置，同时确定各个作业单位、部门或区域的大小、外形及相互关系。78 （3）阶段详细布置：详细布置一般是指一个作业单位内部的机器及设备布置。在详细布置阶段，要根据每台设备、生产单元及公用、服务单元的相互关系，确定出各自的位置。 （4）阶段施工安装：在完成详细布置设计，并经上级批准可以进行施工设计，绘制大量的详细安装图，编制安装计划，按计划进行机器设备及辅助装置的安装施工工作。79 4.3.2 程序模

43、式程序模式 SLP是一个条理性很强的方法，理查德缪瑟将其实施程序归纳为如图4-18所示的模式。 图4-18 SLP程序模式示意图 图中，P、Q、R、S和T为基本原始资料。在SLP中，先要对原始资料进行分析，为实际布置设计做准备，主要是进行产品产量（P-Q分析），同时还要结合其他原始资料进行。在准备工作中，还要把布置中的各个作业单位表示出来。80 模式中的方框1，主要是作业单位物流分析，在以流程为主的工业设施中，它是布置设计的最重要方面。按照物料移动的顺序和强度进行布置设计，可以得到一个通过各个作业单位的物流相关图。 模式中的方框2，主要是作业单位非物流相互关系分析。主要对众多公共、辅助服务部门

44、之间的非物流关系进行分析，与物流相互关系有同等的重要性。81 模式中的方框3，同时综合考虑各个作业单位之间的物流和非物流的相互关系，并将两者结合起来，构成一个“物流和作业单位相关图解”。其中，各个作业单位、部门或工作区都指的仅仅是它们在位置上的相互关系。 模式中的方框4，“所需面积”，它是从工艺所要求的机器、设备及辅助服务设施中分析得来，但必须与方框5“可用面积”相适应。82 然后，把每个作业单位所允许采用的面积附在作业单位相关图表上，形成一个如方框6所示的“面积相关图解”。 当综合起来各种修正因素（方框7）和限制条件（方框8）进行调整后，就形成了有实际意义的多个方案。通过对各个方案的分析比较

45、（方框9），评定出最优方案。 SLP一般以三个基础为依据，（1）相互关系；（2）面积；（3）调整。834.3.3 程序步骤程序步骤1.产品-产量分析 一般来说，P-Q分析分为两个步骤：将各种产品、材料或有关生产项目分组归类；统计或计算每一组或类的产品的数量。在分析时，可将P-Q的关系绘制成P-Q图（曲线），如图4-19所示，P-Q分析的目的是要依据什么样的生产方式，从而采用何种方式（产品、工艺、成组、固定）进行布置。 从图上可以看出，M区的产品数量大而品种少，适宜于采用大量生产方式，按产品原则布置；J区的产品数量少，品种多，属于单件小批生产方式，应该按工艺原则布置；而介于M区和J区之间的产品，

46、则适宜于采用上述两种相结合的成组原则布置生产。图4-19 生产系统的P-Q分析曲线842.物流关系分析物流关系分析 当物料移动是工艺过程的主要部分时，物流分析就成为布置设计的核心工作。物流分析包括确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度或数量。随着产品的产量和品种的不同，物流分析的方法也有所不同，通过P-Q曲线可以看出应当采用那种分析方法。 对于一种或少量标准化产品，采用“工艺过程图”或类似的流程图表；对于数种产品或物品，如果不包括装配和拆卸，可采用“多种产品工艺过程表”；对于许多产品或物品，可将它们组成合理的组或选择代表产品、项目，并按上述方法进行分析；对于大量、

47、多样化的产品或物品，采用“从至表”。85 为了能够清晰表达所有作业之间物流的相互关系，仿照从至表的结构，构造出一种作业单位之间物流的相互关系表，称之为原始物流相关表，如表4-13所示。舍掉多余的左下三角矩阵表格，将右上三角阵变形，就得到了SLP中著名的物流相关表，如表4-14所示 。863.非物流关系分析非物流关系分析 当物流状况对企业的生产有较大影响时，物流分析就是设施布置的重要依据，但是当物流对生产影响不大或没有固定的物流时，设施布置就不能依赖于物流分析，需要进行作业单位间的非物流关系分析。 在分析作业单位相互关系时要区别对待，当没有辅助部门即不要考虑非物流因素时，只需物流分析就可以确定相

48、互关系；当没有重大物流时，就没必要进行物流分析；大部分的情况是把生产作业单位和辅助服务部门的物流和非物流分析结合在一起，生成“综合相互关系表”来考虑。87（1）作业单位相互关系的决定因素及相关等级的划分 作业单位间相互关系的影响因素与企业的性质有很大关系，一般来说，确定相互关系的理由不能超过810个，在SPL中作业单位间相互关系密切程度等级划分为A、E、I、O、U、X6个等级 。88图4-20 某厂作业单位非物流相关图（2）作业单位间相互关系表 在评价作业单位间相互关系时，首先应制定出一套“基准相互关系”，其他作业单位之间的相互关系通过比照“基准相互关系”来确定。 确定了各作业单位间相互关系密

49、切程度以后，采用与物流相关表相同的形式，建立作业单位间非物流相互关系表，表中的每一个菱形框填入相应的两个作业单位之间的相互关系密切程度等级，上半部用密切程度等级符号表示密切程度，下半部用数字表示密切程度等级的理由。如图4-20所示。89图4-21 某厂作业单位综合相关图（3）作业单位间综合相互关系分析 在大多数情形下，各作业单位之间既有物流关系也有非物流联系，因此作业单位之间的相互关系应包括这两个方面的内容。 一般，按照下列步骤得到作业单位综合相互关系图：进行物流分析；进行非物流相互关系分析；确定物流与非物流相互关系的相对重要性；量化物流强度等级和非物流的密切程度等级；计算量化的作业单位综合相

50、互关系；划分综合相互关系等级；根据经验和实际约束情况，适当调整并建立综合相关图。904.作业单位位置相关图解作业单位位置相关图解 在作业单位综合相互关系表完成以后，即可用图例、符号、数字、颜色表示各个作业单位之间的相互关系，绘制作业单位位置相关图。绘制作业单位位置相关图的过程是一个逐步求精的过程，一般按下列步骤进行： 从作业单位综合相互关系表出发，求出各作业单位的综合接近程度，并按其高低将作业单位排序。 按图幅大小，选择单位距离长度，并规定关系密级为A级的作业单位对之间距离为一个单位距离长度，E级为两个单位距离长度，以此类推。 91 从作业单位综合相互关系表中，取出关系密级为A级的作业单位对，

51、并将所涉及到的作业单位按综合接近程度分数高低排序，得到作业单位序列Ak1，Ak2，Akn。其中，下标为综合接近程度排序序号，且有：k1k2kn。 将综合接近程度分数最高的作业单位Ak1布置在布置图的中心位置。 按Ak2，Ak3，Akn顺序依次把这些作业单位布置到图中，布置时，应随时检查待布置作业单位与图中已布置的作业单位之间的关系密级，选择适当位置进行布置，出现矛盾时，应修改原有布置。用不同的连线类型表示图上各作业单位之间的关系密级。92图4-22 作业单位位置相关图示意图 按E、I、O、U、X、XX关系密级顺序，选择当前处理的关系密级F。 从作业单位综合相互关系表中，取出当前处理的关系密级F

52、涉及到的作业单位对，并将所涉及的作业单位按综合接近程度分数高低排序，得到作业单位序列Ak1，Ak2，Akn。93 检查Ak1，Ak2，Akn是否已在布置图中出现。若出现，则要进一步查看作业单位位置是否合理，若不合理，则需要修改原有布置，然后从序列中筛除已出现的作业单位，得到需要布置的作业单位序列Ak1，Ak2，Akn。 按Ak1，Ak2，Akn顺序依次把作业单位布置到图中。布置时，应随时检查待布置作业单位与图中已布置的作业单位之间的关系密级，选择适当的位置进行布置，出现矛盾时，应修改原有布置。 若F为XX，则布置完毕，得到了作业单位位置相关图，否则使F为下一个关系密级，重复步骤。945.作业单

53、位面积相关图解作业单位面积相关图解 图4-23 作业单位的面积相关图 确定面积的方法有：1）计算法。2）概略布置法3）趋势预测法4）转换法。 绘制作业单位面积相关图的一般步骤如下：选择适当的绘图比例 将作业单位位置相关图放大到坐标纸上 按综合接近程度分数大小顺序，由大到小依次把各作业单位布置到图上 经过数次调整与重绘，得到作业单位面积相关图。956.修正因素修正因素 作业单位面积相关图是直接从位置相关图演化而来的，只能代表一种理想的、理论的布置方案，必须通过调整修改才能得到可行的布置方案。进行调整和修正必须考虑以下因素：厂址条件或周围情况，如地面坡度、主导风向、朝向、道路出入口等。搬运方法，如

54、与外部运输的联系、搬运方案、搬运设备所占空间等。仓库设施，要根据面积相关图重新检查仓库设施的面积。建筑特征，如门窗形式、建筑立面、柱网、地面负荷等。人员方面的要求，如工厂出入口的分布、更衣室、休息室的位置等。公用及辅助部门要求，考虑公用管线、维修部门所需面积。967.实际条件限制实际条件限制 在考虑布置时，常遇到一些对设计有约束作用的修正因素，称为实际条件限制。例如，现有建筑、现有的搬运方法、不易变动的管理方法等限制了理想布置的实现。企业政策、建筑规范、社会对废料处理的规定、资金不足等也是影响布置的重要条件。在处理这些修正因素时，有时会产生重新安排面积的考虑。例如，在布置中希望设置一条高度同步

55、化的自动输送带系统，但实际条件可能使它阻断了车道，因此需要考虑舍弃这种方案。 通过考虑多方面因素的影响和限制，形成众多的布置方案，抛弃所有不切实际的想法，保留25个可行方案供选择，采用规范的图例符号，将布置方案绘制成总平面布置图。978.方案评价和选择方案评价和选择 对已经取得的数个可行方案进行评价，选择出最佳方案，作为最终的设施布置方案。常用的布置方案的评价方法有：（1）加权因素法 把布置设计的目标分解成若干个因素，并对每个因素的相对重要性评定一个优先级(加权值)。然后，分别就每个因素评价各个方案的相对优劣等级，最后加权求和，求出各方案的得分，得分最高的方案就是最佳方案。98（2）费用对比法 费用对比法一般是在各个方案都已证明是合理、可行的情况下，从经济角度对方案进行比较择优。 分析评价时，可以着重对布置方案的物流费用、基建费用等方面进行综合评价，费用最低的方案就是最佳方案。对于一个全新的项目布置方案，一般需要进行总费用对比。对于原有布置调整的方案，常可对只有差别的部分进行对比。99作业与思考1、生产物流系统的特点有哪些？2、什么是当量物流，什么是物料活性系数？3、生产物流系统的输入因素有哪些？4、如何利用ABC分类法对物料进行分类？5、如何绘制相关图？6、系统布置设计的实施步骤100