第章设施布置技术及应用

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1、第四章第四章第四章第四章 设施布置技术及应用设施布置技术及应用设施布置技术及应用设施布置技术及应用基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2 2本本 章章 主主 要要 内内 容容n系统布置设计SLPSLP基本要素与程序模式、SLP相关图技术、平面布置方案的确定。n其他布置方法与布置设计关系表法、图论法、工作地布置、机器布置与二次分配问题。n服务设施布置与设计办公室布置、零售店布置、医院布置、餐厅与厨房布置。n布置模型与算法算法分类、CORELAP、CRAFT、布置算法小结。n布置设计软件与仿真基础 计算机辅助设施设计的发展、典型软件介绍、系统仿真概述 本 章 主 要 内 容系统布置设计SLPS

2、LP基本要素与程序模式、SLP相关图技术、平面布置方案的确定。其他布置方法与布置设计关系表法、图论法、工作地布置、机器布置与二次分配问题。服务设施布置与设计办公室布置、零售店布置、医院布置、餐厅与厨房布置。布置模型与算法算法分类、CORELAP、CRAFT、布置算法小结。布置设计软件与仿真基础 计算机辅助设施设计的发展、典型软件介绍、系统仿真概述 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划4 44.1 4.1 4.1 4.1 系统布置设计（系统布置设计（系统布置设计（系统布置设计（SLP)SLP)SLP)SLP)n n设施布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题。人们设施布置的方法和技

3、术，一直是工业工程领域不断探索的问题。人们研究出了许多手工设计、数学分析和图解技术。研究出了许多手工设计、数学分析和图解技术。n n19601960年代以来，又发展了计算机辅助设施设计技术。在众多的布置方年代以来，又发展了计算机辅助设施设计技术。在众多的布置方法中，物流处于重要地位，把寻求最佳物流作为解决布置问题的主要法中，物流处于重要地位，把寻求最佳物流作为解决布置问题的主要目标。目标。n n19611961年理查德年理查德 缪瑟提出的缪瑟提出的系统布置设计系统布置设计SLPSLP，在世界范围内设施布，在世界范围内设施布置都有较大影响，应用十分普遍。置都有较大影响，应用十分普遍。n nSLP

4、SLP是一种是一种条理性很强条理性很强，不仅适合各种规模或种类的工厂的新建、扩，不仅适合各种规模或种类的工厂的新建、扩建或改建中对设施或设备的布置或调整，也适合制造业中对办公室、建或改建中对设施或设备的布置或调整，也适合制造业中对办公室、实验室、仓库等的布置设计，同时，也可用于医院、商店对服务业的实验室、仓库等的布置设计，同时，也可用于医院、商店对服务业的布置设计。布置设计。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划5 5n nSLPSLP方法有方法有5 5个基本要素个基本要素个基本要素个基本要素，抓住这些就是解决布置问题的，抓住这些就是解决布置问题的“ “钥匙钥匙” ”。5 5个基本要素是个

5、基本要素是P P、QQ、R R、S S、T T，即：，即：n nP P(Product)产品和物料，包括其变化和特性；产品和物料，包括其变化和特性；（生产系统组成，设备（生产系统组成，设备类型，物料搬运方式）类型，物料搬运方式）nQ(Quantity) 每种物品的数量；每种物品的数量；（影响规模，设备数量，运输量，建（影响规模，设备数量，运输量，建筑大小）筑大小）nR(Route)生产路线（工艺过程顺序）；生产路线（工艺过程顺序）；（影响各作业单位之间的关系，（影响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）物料搬运路线，仓库及堆放地的位置）nS(Supporting Servic

6、e)辅助部门（包括服务部门）；辅助部门（包括服务部门）；nT(Time)时间（时间安排）。时间（时间安排）。 （根据时间可求出设备数量，需要的面积（根据时间可求出设备数量，需要的面积和人员）和人员）n n上述上述P, QP, Q两个基本要素是一切其他特征或条件的两个基本要素是一切其他特征或条件的基础基础。只。只有在上述各要素充分调查研究并取得有在上述各要素充分调查研究并取得全面全面、准确准确的各项原的各项原始始数据数据的基础上，通过绘制各种的基础上，通过绘制各种表格表格、数学数学和和图形模型图形模型，有条理地细致分析和计算，才能最终求得工程布置的最佳有条理地细致分析和计算，才能最终求得工程布置

7、的最佳方案。方案。 q4.1.1 SLP4.1.1 SLP基本要素与程序模式基本要素与程序模式基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划解决布置问题的钥匙什什么么S为为辅助服务部门辅助服务部门用什么来支持生产用什么来支持生产T时间时间时间安排时间安排产品何时生产？产品何时生产？P产品产品材料材料生产什么？生产什么？Q数量数量产量产量每项产品要制造多少？每项产品要制造多少？R生产路线生产路线工艺过程工艺过程怎样进行生产？怎样进行生产？基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划7 7n n整个系统布置设计被划分为4个阶段个阶段：确定位置确定位置总体区划总体区划详细布置详细布置实施实施n n四个阶段均按

8、顺序进行，其中第一阶段和第四阶段不属于布置设计工作，第二和第第二和第三阶段是布置设计的主要工作三阶段是布置设计的主要工作。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划9 9系统布置设计SLP程序模式 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划P-QP-Q产品产量分析产品产量分析nI区区 为为单一或少品种大批量产品单一或少品种大批量产品，宜采用流水生产线的大生产方，宜采用流水生产线的大生产方式和式和按产品原则布置按产品原则布置nIV区区 表示表示多品种小批量或单件生产多品种小批量或单件生产，宜采用，宜采用工艺原则工艺原则布置布置nII和和III区区 的产品的产品

9、品种和批量均中等品种和批量均中等，宜采用，宜采用成组技术布置成组技术布置产品品种数目产品品种数目P产产量量QIIIIIIIVP-Q分析决定采用何种分析决定采用何种设施布置形式设施布置形式也是也是划分作业单位划分作业单位的基的基础础基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划1111q4.1.2 4.1.2 4.1.2 4.1.2 物流分析物流分析物流分析物流分析 Flow AnalysisFlow AnalysisFlow AnalysisFlow Analysisn n当物料移动是工艺过程的主要部分时，当物料移动是工艺过程的主要部分时，物流分析物流分析就是工厂布置设计的核心工作，也是物料搬运分就

10、是工厂布置设计的核心工作，也是物料搬运分析的开始，它对应布置设计问题析的开始，它对应布置设计问题“ “钥匙钥匙” ”的第三的第三个字母个字母R R（路线）（路线）（路线）（路线）。n n零部件物流是该部件在工厂内移动时零部件物流是该部件在工厂内移动时所走过的路所走过的路线线，物流分析不仅要考虑每个零部件在工厂内的，物流分析不仅要考虑每个零部件在工厂内的路线，还要遵循两个最小和两个避免的原则：路线，还要遵循两个最小和两个避免的原则：n两个最小原则两个最小原则： 经过距离最小和物流成本最小。经过距离最小和物流成本最小。n两个避免原则两个避免原则： 避免迂回和避免十字交叉。避免迂回和避免十字交叉。基

11、础工业工程基础工业工程设施规划设施规划1212n n物流分析有助于设计人员选择最有效的机器设备、设施、物流分析有助于设计人员选择最有效的机器设备、设施、工作单元和部门的安排布局。工作单元和部门的安排布局。n n在物流分析时要在物流分析时要验证工艺路线是否正确、合理验证工艺路线是否正确、合理验证工艺路线是否正确、合理验证工艺路线是否正确、合理，检查是否，检查是否可以取消、合并、改变顺序、位置或人员和改进细节。可以取消、合并、改变顺序、位置或人员和改进细节。n n因此正确合理的设施布置不仅能提高因此正确合理的设施布置不仅能提高生产效率生产效率和和工作效率工作效率，也是节约物流费用从而降低产品或服务

12、成本的重大措施。也是节约物流费用从而降低产品或服务成本的重大措施。n n除了物料和设施外，分析操作人员工作时在设施内走动时除了物料和设施外，分析操作人员工作时在设施内走动时的路线也是很重要的。的路线也是很重要的。人员流动分析人员流动分析人员流动分析人员流动分析用来安排工厂内所必用来安排工厂内所必不可少的服务设施，以方便职员的工作。不可少的服务设施，以方便职员的工作。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划1313uu（1 1 1 1） 物流分析的内容与方法物流分析的内容与方法物流分析的内容与方法物流分析的内容与方法n物流分析包括确定确定物料在生产过程中每个必要的工序之间物料在生产过程中每个必

13、要的工序之间移动的最有效移动的最有效顺序顺序及其移动的及其移动的强度强度和和数量。数量。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划1414n n针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法：针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法：A A 工艺过程图工艺过程图(Process Chart)。在大批量生产中，产品。在大批量生产中，产品品种很少品种很少，用标准符号绘制的工艺过程图直观地反映，用标准符号绘制的工艺过程图直观地反映出工厂生产的详细情况，此时，进行物流分析只需在出工厂生产的详细情况，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的物流量，就可以清工艺过程图上注明各道工序之间的物流

14、量，就可以清楚地表现出工厂生产过程中的物料搬运情况。楚地表现出工厂生产过程中的物料搬运情况。B B 多产品工艺过程表多产品工艺过程表(Multi-column Process Chart)。在在多品种多品种且且批量较大批量较大的情况下，如产品品种为的情况下，如产品品种为1010种种左左右，将各产品的生产工艺流程汇总在一张表上，就形右，将各产品的生产工艺流程汇总在一张表上，就形成了成了多种产品工艺过程表多种产品工艺过程表，在这张表上各产品工艺路，在这张表上各产品工艺路线并列绘出，可以反映出各个产品的物流途径。线并列绘出，可以反映出各个产品的物流途径。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划151

15、5C C 成组方法成组方法(Group Technology)。当产品品种达到当产品品种达到数十种数十种时，若生产类型为中小批量生产，进行物流时，若生产类型为中小批量生产，进行物流分析时，就有必要采用成组方法，即按产品结构与分析时，就有必要采用成组方法，即按产品结构与工艺过程的相似性进行归类分组，然后对每一类产工艺过程的相似性进行归类分组，然后对每一类产品采用品采用工艺过程图工艺过程图进行物流分析；或采用进行物流分析；或采用多产品工多产品工艺过程表艺过程表表示各组产品的生产工艺过程，再做进一表示各组产品的生产工艺过程，再做进一步的物流分析。步的物流分析。D 从至表从至表(From-to Cha

16、rt)。当产品。当产品品种很多品种很多，产量产量很小很小且零件、且零件、物料数量又很大物料数量又很大时，可以用一个时，可以用一个矩阵矩阵图表图表来表示各作业单位之间的物料移动来表示各作业单位之间的物料移动方向和物流方向和物流量量。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划 工艺过程图工艺过程图(Operation Process Chart) 工工艺艺过过程程图图就就是是把把工工艺艺路路线线卡卡和和装装配配程程序序图图汇汇总总到到一一起起而而形形成成的的一一种种流流程图。程图。 绘绘制制过过程程先先在在图图的的右右上上部部从从第第一一个个装装配配作作业业的的主主要要组组件件开开始始，在在垂垂直直

17、线线上上按工艺路线卡的作业顺序用圆圈表示加工和装配，用正方形表示检验按工艺路线卡的作业顺序用圆圈表示加工和装配，用正方形表示检验 其其它它零零部部件件，如如果果自自制制，分分别别用用垂垂直直线线画画出出其其作作业业顺顺序序，如如果果外外购购，则则分分别用别用水平线水平线进入装配作业。进入装配作业。物料形态表示符号物料形态表示符号 符号符号 行动类别行动类别 主要结果主要结果 操作操作 生产或完成生产或完成 运输运输 移动移动 检验检验 鉴定鉴定 停滞停滞 干扰干扰 储存储存 保存保存 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划工艺过程图 由此可知，由此可知，12之间的物之间的物流强度为流强度为9

18、t基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划1919uu（2 2 2 2）从至表）从至表）从至表）从至表n n从至表是矩阵式的，通常用来表示建筑物之间、从至表是矩阵式的，通常用来表示建筑物之间、部门之间或机器之间的物流量，它部门之间或机器之间的物流量，它适用于多产品适用于多产品适用于多产品适用于多产品或多零件时的情况或多零件时的情况或多零件时的情况或多零件时的情况。n n如果计入作业单位之间的如果计入作业单位之间的距离距离，还可以表示作业，还可以表示作业单位之间的物料搬运总量，即单位之间的物料搬运总量，即物流强度物流强度。n n从至表的画法是从至表的画法是

19、从至表的画法是从至表的画法是：在从至表上横行和竖列的标题：在从至表上横行和竖列的标题栏内，按栏内，按同样顺序同样顺序列出全部作业单位，将每个产列出全部作业单位，将每个产品或零件在两个作业单位之间的移动，分别用品或零件在两个作业单位之间的移动，分别用字字母母代表产品或零件，代表产品或零件，数字数字代表搬运总量，填入两代表搬运总量，填入两个作业单位横行和竖列相交的方格内。个作业单位横行和竖列相交的方格内。n n从表的左上角到右下角，画一条对角线，零件从表的左上角到右下角，画一条对角线，零件前前进进记在记在右上方右上方，退回退回记在记在左下方左下方。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2020

20、例例例例n n设有三个产品设有三个产品A A、B B、C C，制造它们涉及到的，制造它们涉及到的8 8个作个作业单位，分别是原料、锯床、车床、钻床、铣床、业单位，分别是原料、锯床、车床、钻床、铣床、检验、包装和成品，以检验、包装和成品，以1818代替。三个产品的工代替。三个产品的工艺线路和每天运量如下表所示艺线路和每天运量如下表所示产品号产品号每天搬运托盘数每天搬运托盘数工艺路线工艺路线A12563546788B14356783C123456785基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2121 To123456781.原料原料2.锯床锯床3.车床车床4.钻床钻床5.铣床铣床6.检验检验7.包

21、装包装8.成品成品8From2036443018101228362210181624102230818303826384612208 各作业单位各作业单位距离距离见下表，试作出物流分析。见下表，试作出物流分析。 （注（注意因为两向距离一致，故左下角表数据省略。）意因为两向距离一致，故左下角表数据省略。）距离从至表距离从至表距离从至表距离从至表基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2222解：先按工艺线路画出产品运量从至表解：先按工艺线路画出产品运量从至表解：先按工艺线路画出产品运量从至表解：先按工艺线路画出产品运量从至表 To123456781.原料2.锯床3.车床4.钻床5.铣床6.检验7

22、.包装8.成品A8C5A8A8A8A8A8A8A8A8B3B3B3AB11B3AB11B3AB11B3AB11AC13FromC5C5C5C5ABC16C5ABC16C5ABC16产品号产品号每天搬运托盘数每天搬运托盘数工艺路线工艺路线A12563546788B14356783C12345678512基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2323n n有了距离从至表和产品运量从至表，以相应格有了距离从至表和产品运量从至表，以相应格子的运量乘以距离便得物流强度，见下表。子的运量乘以距离便得物流强度，见下表。 To123456781.原料2.锯床3.车床4.钻床5.铣床6.检验7.包装8.成品F

23、rom10806028810480 26418840 144802524166419248128合计212348344232128合计20160480272592 560 192 1288AC13104物流强度从至表物流强度从至表物流强度从至表物流强度从至表基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2424uu（3 3 3 3） 物流相关图物流相关图物流相关图物流相关图n算出物流强度表之后，先分级，再做物流相关图。n从表中按路线将物流强度从大到小列出，见下图，再将同一作业单位对的物流强度合并，如表中，34的80和43的48合并得3-4为128，54的64和45的40合并得5-4为104，并后，重

24、排大小。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2626n n再按作业单位对的强度划分等级，物流强度等级再按作业单位对的强度划分等级，物流强度等级划分采用著名的划分采用著名的A A、E E、I I、OO、U U等级，等级，AEIOAEIO比例比例如下图，如下图，U U级比例只给无物流的作业单位对级比例只给无物流的作业单位对, ,有物有物流的作业单位对一般不考虑。流的作业单位对一般不考虑。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2828物流相关图，其中物流相关图，其中U U级关系没标出级关系没标出 基础工业工程基础

25、工业工程设施规划设施规划2929SLPSLPSLPSLP相关图技术相关图技术相关图技术相关图技术n n相关图是缪瑟首先使用的，它能直观地表示出各作业单位两两之间的关系密切程度，而这正是布置的依据。n n因为企业内作业单位之间关系影响因素较多，所以除了进行物流分析之外，还要有非物流分析。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3030q4.1.34.1.34.1.34.1.3 非物流分析非物流分析非物流分析非物流分析 物流分析所得到的是定量的相互关系，但是各作业单位之间还存在着其他的关系。例如以下就是非物流因素为主的情况：n诸如电子和精密机械的工厂，宝石工厂，用管道运输的工厂，需要运输的物料很少

26、，物流相对来说不重要。n辅助设施与生产部门之间常常没有物流关系，但必须考虑它们之间的密切关系，像维修间、工具室、更衣室、休息室与生产区都有一定的密切关系。n在纯服务性设施中，例如办公室、维修间内，常常没有真正的固定的物流，常用信息流或人流当作“物流”。n在某些情况下，工艺过程也不是布置设计的唯一依据在某些情况下，工艺过程也不是布置设计的唯一依据。例如重大零部件的搬运要考虑运入运出的条件，不能按工艺过程布置；有的工序属于产生污染或有危害的作业，需要远离精密加工和装配区域，也不能考虑工艺顺序。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3131n n因此，在分析作业单位相互关系时，除了物流关系外，还

27、要考虑非物流的相互关系考虑非物流的相互关系。n n它们一般不能用定量的方法得到，而要用一些定性的方法。这时相关图每个菱形格子不但要表示两两之间的密切程度等级密切程度等级(Closeness Rating)，还要加上评级的理由评级的理由。n n定性给出密切程度等级时，包括A、E、I、O、U和X六种，其比例一般按下表确定。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3232作业单位相互关系等级作业单位相互关系等级基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3333左图所示的作业单位非物流相关图是某左图所示的作业单位非物流相关图是某左图所示的作业单位非物流相关图是某左图所示的作业单位非物流相关图是某叉车厂

28、的例子，这里共有叉车厂的例子，这里共有叉车厂的例子，这里共有叉车厂的例子，这里共有14141414个作业单位，个作业单位，个作业单位，个作业单位，两两关系共有两两关系共有两两关系共有两两关系共有n*(n-1)/2 =14*(14-n*(n-1)/2 =14*(14-n*(n-1)/2 =14*(14-n*(n-1)/2 =14*(14-1)/2=911)/2=911)/2=911)/2=91个，则个，则个，则个，则A A A A级约有级约有级约有级约有25252525个，图中为个，图中为个，图中为个，图中为3 3 3 3个。确定作业单位密切程度等级的主要个。确定作业单位密切程度等级的主要个。确

29、定作业单位密切程度等级的主要个。确定作业单位密切程度等级的主要影响因素，也就是评级理由，在相关图影响因素，也就是评级理由，在相关图影响因素，也就是评级理由，在相关图影响因素，也就是评级理由，在相关图中一般以代码表示，并在右下角列出表中一般以代码表示，并在右下角列出表中一般以代码表示，并在右下角列出表中一般以代码表示，并在右下角列出表格。格。格。格。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3434图中所示的作业单位非物流相关图是某叉车厂的例子，这里共有14个作业单位，两两关系共有n*(n-1)/2 =14*(14-1)/2=91个，则A级约有25个，图中为3个。确定作业单位密切程度等级的主要影

30、响因素，也就是评级理由，在相关图中一般以代码表示，并在右下角列出表格。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3535这些理由一般不要超过这些理由一般不要超过810810条。条。常见理由常见理由常见理由常见理由如：如：n n工作流程工作流程n n作业性质相似作业性质相似n n使用相同设备、设施或同一场地使用相同设备、设施或同一场地n n使用相同文件使用相同文件n n使用一套人员使用一套人员n n联系频繁程度联系频繁程度n n监督和管理监督和管理n n噪声、振动、烟尘、易燃、易爆等噪声、振动、烟尘、易燃、易爆等基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3636n非物流关系评级主要由上述理由确定。

31、nA级一般只用于部门间有密切的工艺联系或使用级一般只用于部门间有密切的工艺联系或使用相同的设备或场所相同的设备或场所，如钢材库和下料区、最后检查和包装、清理和油漆等。大量的人员流动也可定为A。n如果对如果对A有些把握不准，就可定为有些把握不准，就可定为E，如两个作业单位间人员流动量大但并不是每时如此，再如方便和安全要求、搬运物料要求和服务频繁和紧急等。nU是最多的是最多的，当两个作业单位间不需要相关或无干扰时采用。nX同同A一样重要，但方向相反一样重要，但方向相反，是不需要密切靠近的。例如油漆间就不能和焊接间相邻。一般噪音、烟尘、发热、致冷和气味都是列X的理由。基础工业工程基础工业工程设施规划

32、设施规划3737因为这种评级是因为这种评级是定性定性定性定性的，必须遵循以下的方法和步的，必须遵循以下的方法和步骤：骤：n n由设施布置人员由设施布置人员初步决定初步决定各作业单位间的关系，各作业单位间的关系，并经并经集体讨论集体讨论，充分，充分阐明理由阐明理由并作出分析。并作出分析。n n访问相关图中所列作业单位的主管或上级，进行访问相关图中所列作业单位的主管或上级，进行充分的充分的调查研究调查研究。n n决定密切程度的标准，并逐项把这些标准列在相决定密切程度的标准，并逐项把这些标准列在相关图的理由表中。关图的理由表中。n n对每一对作业单位确定密切程度等级和理由。对每一对作业单位确定密切程

33、度等级和理由。n n应允许任何人对相关图提意见，允许应允许任何人对相关图提意见，允许多次评审、多次评审、讨论和修改讨论和修改。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3838q4.1.4 4.1.4 4.1.4 4.1.4 综合相关图综合相关图综合相关图综合相关图n n综合考虑综合考虑物流物流和和非物流非物流关系时，要确定两种关系关系时，要确定两种关系的的相对重要性相对重要性相对重要性相对重要性。这一重要性用比值。这一重要性用比值mm: :n n来表示，一来表示，一般不应超过般不应超过1:33:11:33:1。n n如果比值大于如果比值大于3:13:1，意味着物流关系占主导地位，意味着物流关

34、系占主导地位，设施布置只考虑物流即可；设施布置只考虑物流即可；n n当比值小于当比值小于1:31:3时，说明物流的影响很小，只考虑时，说明物流的影响很小，只考虑非物流关系即可。非物流关系即可。n n实际情况下，根据两者的相对重要性，比值可为实际情况下，根据两者的相对重要性，比值可为3:13:1，2:12:1，1:11:1，1:21:2，1:31:3。n n有了此比值和两个相关图，就要将相关图中各密有了此比值和两个相关图，就要将相关图中各密切程度等级予以量化。切程度等级予以量化。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3939n n然后用以下公式计算两作业单位然后用以下公式计算两作业单位i i

35、和和j j之间的相关密之间的相关密切程度切程度CRCRij ij CRCRij ij = =mMRmMRij ij+ +nNRnNRij ijn n其中其中MRMRij ij和和NRNRij ij分别是分别是物流相互关系等级物流相互关系等级和和非物流非物流相互关系等级相互关系等级。n n然后就可以按的值再来划分综合等级。然后就可以按的值再来划分综合等级。n n这里要注意这里要注意X X级的处理。级的处理。任何一级物流强度与任何一级物流强度与任何一级物流强度与任何一级物流强度与X X级级级级的非物流关系综合时，不应超过的非物流关系综合时，不应超过的非物流关系综合时，不应超过的非物流关系综合时，不

36、应超过OO级。级。级。级。n n对于一些绝对不能靠近的作业单位，相互关系可对于一些绝对不能靠近的作业单位，相互关系可定为定为XXXX级。最后，再根据经验和实际约束情况，级。最后，再根据经验和实际约束情况，来适当调整综合相关图。来适当调整综合相关图。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划4040基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划424.1.5 4.1.5 平面布置方案的确定平面布置方案的确定 n按SLP程序，得到作业单位综合相关图之后，就可以求出位置相关图，给定面积需求还可进一步得到面积相关图，以此设计出各种平面布置方案。基础工业工程基础工业工程设

37、施规划设施规划4343n n明确了各相关的作业单位以及各单位之间的物流明确了各相关的作业单位以及各单位之间的物流和非物流相互关系后，就可以按一定的规则和方和非物流相互关系后，就可以按一定的规则和方法，设计出各种平面布置方案。法，设计出各种平面布置方案。n n这些方法根据作业单位划分的大小，可用于工厂这些方法根据作业单位划分的大小，可用于工厂总平面布置、车间布置和服务设施布置等。总平面布置、车间布置和服务设施布置等。n n平面布置方法主要是平面布置方法主要是缪瑟的线型图法和和Tompkins的关系表法，其它方法还有螺旋法等，下面主要，其它方法还有螺旋法等，下面主要介绍前两种方法。介绍前两种方法。

38、 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划44（1 1） 位置相关图位置相关图线形图法线形图法n缪瑟提出的SLP中采用了线形图来“试错”生成平面布置图。n它的方法是用4条平行线段表示两作业单位间的A级关系；三条平行线表示E级关系；两条I级；一条O级；U级不连线；X级用折线表示。n首先将A、E级关系的作业单位放进布置图中，同一级别的用同一长度的线段表示，A级线段最短，取一个单位，E级的长度为A级的两倍，依次类推。n随后，按同样的规则布置I级关系。若作业单位较多，线段混乱，可以不画O级关系，但X级必须画出。n调整各部门的位置，以满足关系的亲疏程度。n最后，将各个部门的面积放入布置图中，生成空间关系

39、图。经过评价、修改，便获得最终布置。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划45基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划46n先将AEIOUX关系量化为数值（参见表4-16），得14个作业单位的综合接近程度和按分值的排序， 作业单位代号1234567891011121314综合接近程度1771118731321104137714排序3127211145181361094n分值越高，说明该作业单位越应靠近布置分值越高，说明该作业单位越应靠近布置图的中心位置，越低则越往边缘。作业单图的中心位置，越低则越往边缘。作业单位可按标准的作业符号来区分其性质。布位可按标准的作业符号来区分其性质。布置步骤如

40、下：置步骤如下： 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划47n先考虑有A级关系的各作业单位对8-11，4-5和11-12。将分值最大的作业单位8置于中心位置，与其成A关系的11与之相邻，关系用一单位距离四条线画出，见图 (a)。n再取分值次高的作业单位4，它与8和11分别有I和O的关系，故4用3单位长双线与8连接，用4单位长单线与11相连接，见图 (b)。n处理与4有A级关系的5，而5与8和11均是U级关系不予以考虑，在4旁布置5，见图 (c)。n再看已布置上图的11，与之有A级关系有是12，也用4线1距离布入。12与4，58均为U级关系，也不予考虑，见图 (d)。基础工业工程基础工业工程设

41、施规划设施规划48n现在考虑有E级关系的，也从8开始，布置方法类同A级的。再后来是I级的。并要注意X级的要尽量远离。最后得到的布置线形图如下。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划（2 2） 面积相关图面积相关图 n面积相关图主要考虑两个问题：一是将作业单位面积需求汇总，根据场地的要求，确定建筑的基本形状二是在此形状上按各作业单位的面积需求进行分配，结合上面位置相关图，作出块状布置图（Block Layout）。n在面积相关图的基础上可以得到布置方案 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划ExampleCodeReason 1 Flow of material 2 Ease of supe

42、rvision 3 Common personnel 4 Contact Necessary 5 ConveniencesRatingDefinition A Absolutely Necessary E Especially Important I Important O Ordinary Closeness OK U Unimportant X Undesirable1. Offices2. Foreman3. Conference Room4. Parcel Post5. Parts Shipment6. Repair and Service Parts7. Service Areas8

43、. Receiving9. Testing10. General StorageO4 I5UUUE3UUE3E5O4UO4UUE 3A 1O 3 I 2UUU I4UU I 2UUUUU I 2UUA 1UO 2U I 1U I 2UU I 2UREL chart:基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划Example (Cont.)10587964231Activity RelationshipDiagram基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划Example (Cont.)2(125)Space RelationshipDiagram3(125)1(1000)4(350)6(75)9(5

44、00)10(1750)5(500)8(200)7(575)基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.2 其他布置方法其他布置方法nSLP比较繁琐，尤其是作业单位多的时候。n但它采用线段使各作业单位摆放有一定的距离，较适合分离厂房的工厂总平面布置。nSLP法的一大贡献是提供了相关图和从至表，尤其是相关图为平面布置打好了基础n平面布置方法除了缪瑟的线形图法，还有关系表法、图论法和螺旋法等，下面主要介绍前两种方法 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划546.2.1 6.2.1 关系表法关系表法 上述线形图法要不断试错，定量性不强，初学者往往要面临多次失败后才能摸索掌握。在此基础之上后来发展了关

45、系表技术，逻辑条理较强，它的主要步骤如下：n先将相关图转化为关系工作表 (Relationship worksheet)n将每个作业单位制作出一个相同面积的拼块，得到拼块图(Dimensionless block diagram)n在拼块图上作流程分析(Flow Analysis)。n将拼块图转化为面积图基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划55n下面结合某小型工具箱制造厂的例子讲述这种方法。已知该厂各作业单位相关图已确定如图所示，试作出它的布置。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划561 1关系工作表关系工作表n关系工作表是对相关图的进一步总结，它每行列出一个作业单位，AEIOUX各

46、成一列，将与之形成AEIOUX各级关系的其他单位分列在各列之中，如一列中有多种关系，以逗号隔开。完成的关系表如下页所示，其中最重要的是A、E和X列。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划57作业单位AEIOUX1. 制造2, 63, 109, 11, 13, 144, 5, 127,82. 焊接1, 365,9,10,12,134,7,8,11,143. 油漆2, 4169, 12, 135,7,8,10,11,144. 组装3, 76, 89,12,13,141, 52, 10, 115. 收货区6141,2,4,9,12,133,7,10,1186. 暂存区1, 542,3,1498,

47、10,11,12,1377. 仓库4, 8141,2,3,5,9,10,11,12,1368. 发货区74149,12,131,2,3,6,10,1159. 休息室1213,141,42,3,5,6,8,10,11710.维修1112,93,4,5,6,7,8,12,13,1411.工具室1019,142,3,4,5,6,7,8,12,1312.更衣室91341,2,3,5,86,7,10,11,1413.餐厅9,12,141,42,3,5,86,7,10,11基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划582 2无面积拼块图n对每一个作业单位作一个同样大小的方块，称为无面积拼块。n在拼块上，将作

48、业单位代号写在正中央，名称写在代号上面，“X=”写在代号下面；四个角分别放置与之成A、E、I、O级关系的，U级关系不用考虑。做成的拼块如下所示。 xls 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划59n完成全部拼块后，可以裁下来进行布置摆放。n摆放时，先找出关系最重要的，即A最多的，若A级数量相同，再比较E的。将此块先放于中央位置，本例为1。再看1块的A角（左上）和E角（右上）。n摆放规则是：A级关系要边靠边放，E级关系至少角靠角，X级关系不能靠边也不能靠角。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划60n本例先将2和6两块与1块靠边摆放，如图 (a)所示。n完成1块的A级后，再看E级关系，本例将

49、3块和10块与1块角靠角，见图 (b)。n注意因为I和O对摆放关无多大用处，故在摆放图中省略。在(b) 中注意A级关系的边靠边和E级关系的角靠角n接下来考察新加入的块，即2，6，3，10的A级和E级关系，这里先将5摆在6左边。4则摆在3的右边，同样7摆4的右边如此类推，直到摆完为止。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划61n因为A级关系边靠边，在完全空时有四种选择，所以最后的布置图有多种方案，如下四种。n这种类似摆积木的方法，虽然也得到多种方案，但总的来说，比线形图方法试错的次数要少得多，而且不存在线条的长短问题，更容易操作。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划62 对这些方案，我们

50、可以作一个好坏评级。方法是：n如果A级的没有靠近，则罚2分；X级的边靠边也罚2分；A级的只角靠角，为1分；X级角靠角，E级没有角靠角也罚1分。n因此上述(a)方案的罚分是2分，是因为4 和6的E级关系没有角靠角而罚的；(b)也是罚2分，同样是4和6 的E级关系没满足；(c)因为将5和8两个X级关系摆在一起，而罚了4分，总罚分为8分；(d)的罚分则为10分。n可见(a)、(b)两方案较好。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划633 3物流流程分析n在完成的拼块图上可以进行物流流程分析。n从本例来看，有一个明确的物流流程，即收货(5)原料库(6)制造(1)焊接(2)油漆(3)装配(4)成品库

51、(7)发货(8)。n我们可以在完成的拼块图中标出这一流程，如下页图所示。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划64n注意(a)、(b)两方案均是收发不在同一方的，若考虑收发可以在同一边，(c)方案也不错。而(d)方案没有流畅的流程，在此舍去。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划654 4 面积图面积图面积图主要考虑两个问题：n各作业单位的面积需求n一是将前面分析各作业单位面积需求汇总，根据场地的要求，确定建筑的基本形状；n二是在此形状上按各作业单位的面积需求进行分配，结合上面布置图，作出有面积的块状布置图（Block Layout）。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划66n仍以上

52、述工具箱厂为例，已知各作业单位的面积需求如下表所示。 代号名称面积单元格数代号 名称面积单元格数1制造30098发货区3612焊接10539休息室3613油漆280810维修3614组装90311工具室3615收货区60212更衣室2016暂存区42113餐厅6027仓库3901114办公室1906n可以算出，总需求为可以算出，总需求为1681平方米，圆整为平方米，圆整为1800平方米，按长宽比为平方米，按长宽比为1:2得厂房尺寸为得厂房尺寸为3060米。以米。以66=36平方米为基本单元格，则总共平方米为基本单元格，则总共有有50个单元格，各作业单位圆整后的单元格数如表中个单元格，各作业单位

53、圆整后的单元格数如表中“单元格数单元格数”列。列。n这样，面积块状布置就是在此这样，面积块状布置就是在此50个格子上分配各作业单位。个格子上分配各作业单位。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划67n以前面图(a)的拼块图为基础，可以得到不同的格子布置图，如下图所示。这里尽量保持各单位的完整性和物流流程的畅通。当然得到的图形还显粗糙，需要进一步的调整与修正。 n需要的面积常常受到实际可能或其他因素的限制，因此需要的面积常常受到实际可能或其他因素的限制，因此必须对所需面积进行适当调整，使之可行，即既符合建必须对所需面积进行适当调整，使之可行，即既符合建筑物的整体外形，又符合各作业单位面积的需

54、要。压缩筑物的整体外形，又符合各作业单位面积的需要。压缩一些不必要的面积，也可进行新的组合。一些不必要的面积，也可进行新的组合。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划68n如上例，最后考虑到9、12、13和14四区域与生产制造的关系不是特别密切，建筑和使用要求也不一样，便将它们从厂房中另列出来，安排在紧靠厂房的办公房中，修正后的块状布置图如下。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划696.2.2 6.2.2 详细布置设计详细布置设计得到块状布置图还不是设施布置工作的完结，我们还要进一步细化，安排工厂的设施和设备。在这一过程中，还要对布置进行进一步的修正和调整，一般会得到几个方案。在工具

55、箱厂的例子中，各车间的具体情况如下：n制造车间包括将钢板先剪切成带状，再剪切成各零件毛坯，然后再折弯成相应的的形状和冲孔，该车间因有大块钢板搬运，故安排桥式起重机（天车），它直通收货区大门。n焊接车间为流水线布置，工位为双列相对直线式布置。各工位依次将箱体、箱盖和隔盘用自动点焊机焊接起来，工件放入吊式集装器具，由单轨悬挂式传送带输送。n焊接后进入油漆车间，经过清洗、干燥、上漆、烘烤等工序，由单轨悬挂式传送带运送。n接着进入装配车间，箱盖要铆装提手和上锁扣，箱体要铆装下锁扣。然后上折页，最后是产品包装，下线。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划70n评价确定了最优方案后，最后的详细布置图如图

56、所示，主体为7524米的大厂房，旁边是办公及辅助设施。其中物料运输主体采用单轨悬挂式输送机构成一个循环式回路，将各车间串接起来了。 dwg基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n需要说明的是，这种将各车间全部安排在一起的联合厂房是当今厂房设计布置的一个趋势，它可以节约占地面积、节省工程费用、方便生产管理，方便物流和物料搬运，可以集中供水、气、汽和采暖、通风等，而且还有较大的调整余地。例如大众公司（下页图）就采用联合大厂房，厂房之间平行布置、紧密排列且距离很近，门与门相对，节省生产占地，缩短物流且使物流顺畅。联合厂房的详细内容在第9章介绍。 n总之，块状布置图只是设施布置工作在部门级布置的初步

57、成果，我们还要细化到更小的作业单位，安排工厂的设施和机器设备，作出详细布置。n详细布置在工厂里也称为车间布置，车间布置又分为车间总体布置和工作地（工作站）布置。前者就是要确定车间级作业单位内部的组成单位（工段、班组等），实际上仍为块状布置，仍可用前面介绍的方法；后者确定工作地、机床设备之间的相互位置。详细布置主要是工作地布置和机器布置。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划72基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划736.2.3 6.2.3 工作地布置工作地布置Layout of Layout of workplaceworkplacen在实际布置中，除了考虑设施具体情况的要求外，还要考

58、虑生产过程中现场工作地的要求。n我们首先要了解工作现场布置的原则。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划1 1工作现场布置的几项原则工作现场布置的几项原则 n工具、物料定位放置，使作业者形成习惯，减少寻找时间；n运用各种方法使物料自动到达工作者身边；n使用频率高的工具、物料应放在作业者面前或身边；n尽量利用自动回位的方法消除放回时间；n工具、物料按最佳次序排列；n照明适当，视觉舒适；n工作台和坐椅的高度要适宜，应使作业人员感到方便舒适；n有噪声、粉尘、污水、高温等的工作点应予以隔离。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划752 2工作地的空间和技术需求工作地的空间和技术需求n1）工作地的

59、设备空间： 设备本身所占空间； 机器行程空间； 日常维护空间； 大修服务空间。2）工作地的物料区：）工作地的物料区： 来料的接收和存储；来料的接收和存储； 在制品的接收和存储；在制品的接收和存储； 待发料的存储和发送；待发料的存储和发送； 废料和切屑的存储与发送；废料和切屑的存储与发送； 工模夹具和维修保养用物工模夹具和维修保养用物料。料。3）人员空间需求：）人员空间需求： 操作者；操作者； 物料搬运；物料搬运； 操作者进出。操作者进出。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n工作地空间考虑原则： 工作地的设计应当使得操作者取放物料时尽量不行走或进行长距离或不方便的伸臂动作； 工作地的设计应

60、当使得操作者的工作有效果又有效率； 工作地的设计应当尽量使得操作者安全、舒适、生产率高； 工作地的设计应当尽量减少身体损伤和疲劳，包括视力疲劳。n除了操作者和物料搬运的空间需求外，还要有操作者进出的空间。行走通过静止物体时最小需要0.76m的通道；如果是在静止物体和运转的机床间通过，至少需要0.91m宽的通道；而在两台运转的机床之间行走，至少需要1.07m宽的通道。n设施规划人员应当模拟操作者进行各种必需的活动。这种模拟将保证分配足够的空间，并可以显著提高总体运作水平。n在工作地布置中一定要考虑流动，不要形成孤岛。孤岛是作业人员常被孤零零地分隔作业，无法进行相互间的帮助。容易产生空手等待的浪费

61、、半成品在库的浪费、搬运的浪费，无法实现“少人化”生产。不考虑人和机器的平衡就推进自动化，这是造成孤岛的原因。只有做好作业间的组合，实施能够互相支援的流动作业分配，才能达到“少人化”的目标。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划773 3工作地布置存在的问题及解决方法工作地布置存在的问题及解决方法工作地是否经常存在下列现象：n作业台很大，实际使用只需要一小部分，其余堆满了原材料、半成品及工夹具；n作业台只有一层，利用了平面空间，未利用立体空间，员工在一个很大的范围内拿取所需物品，既不方便又浪费时间；n物流箱、盒设计不合理，要么太大要么太小；n工作地放了很多私人物品；n材料、车辆、空箱、卡板

62、、手推车到处都是，碍手碍脚。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划78在物品放置以前，要明确以下事项：n现在的工作是超额完成还是落后了？n在规定的场所有无错放的物品呢？n最近要生产什么，使用哪些零部件呢？根据以上情况，要做到：n放置场所要设在生产线附近，若物料用完，作业者马上就可以发现；n为了便于管理，零部件要分类放置；n坚持先入先出FIFO的原则；n实施定置管理，明确零部件的放置场所、数量、状态。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划79n通过规定物品的放置方法，可以把握生产的异常状态，从而进行改善。可以按下表的原则来掌握。 项目规定内容 场所 规定物品的放置场所，并进行定置、定量管

63、理 放置方法和标识 根据放置场所的现物标识、最大量标识、最小量标识，就可以知道物品的有无、生产的进度，以及接下来应该加工什么等情况。 包装形态 从物流的角度考虑取放、数量确认的难度和节省空间 管理 场所、种类、名称、最大量、最小量等明确，便于推进全员情报共享化，正常和异常也一目了然。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划80定置管理与定置管理与5S/6S5S/6Sn除对主要生产设备安排适当位置外，还需要对其他部分，包括在制品暂存地、废品废料存放地、检验试验用地、工人工作地、通道、办公室、生活卫生设施辅助部门等安排合理的位置，确保工作环境整洁和生产安全n5S：厂房环境维持的5个步骤 1. 整

64、理 (Seiri) 将现场里需要与不需要的东西，区别出来。并将后者处理掉。2. 整顿 (Seiton) 将整理后需要的东西，安排成为有秩序的状态。3. 清扫 (Seiso) 保持机器及工作环境的干净。4. 清洁 (Seiketsu) 延伸干净的概念至自己本身，并且持续执行上述3个步骤。5. 素养 (Shitsuke) 以设立目标的方式，来建立自律以及养成从事5S的习惯。6. 安全(Security)基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划81基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划824 4改善工作地布置的方法改善工作地布置的方法1) 避免物料的外包装进入工作地。n如果物料的外包装进入工作地，

65、就很容易产生灰尘和垃圾，如同在垃圾场生产，怎么可能生产出高质量和高价值的产品？n到处都是空箱、纸皮或发泡袋，占据了很大的地方，还要不时回收，导致物流不畅。n并且外包装产生了新的回收和搬运工作，所以我们要避免物料的外包装进入工作地。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划832) 设计并选用合适的盒、架、棚等储运物品，保证空间的充分利用。n盒、架、棚等储运物品应根据使用状况设计大小和款式，尽量做到刚刚合适；n从人体工学（人因工程学）的角度出发，设置扇形的作业范围，并充分利用立体空间；n类似物料、不良品隔离摆放，防止错用；n做好标识及防护措施，便于正确放置和查找。 基础工业工程基础工业工程设施规

66、划设施规划n工作地布置基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.2.4 6.2.4 机器布置与二次分配问题机器布置与二次分配问题 n流水线中机器都是按流动顺序布置的，这里讨论的机器布置主要是工艺原则布置中的离散机器布置问题， n如机械修理加工厂（Job Shop或Machine Shop）中的机器布置。n根据机械加工机器设备的种类和各工序间的联系，机器的平面布置形式有：纵向排列适用于长机床的布置横向排列适用于短机床及其他中型设备的布置斜向排列操作方便，切削不易伤人，动力线路短。n总的来说，不管如何排列，机床间距一般不应小于1m，机床与墙的距离不小于0.7m。n机器设备的垂直方向布置，要考虑人

67、体身高尺寸，太高太低都不好。机器的造型尺寸及操纵器的布置，要便于操作。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n尽管机器布置是千变万化的，但实质可以分为单行布置和多行布置两类。n单行布置实际上就是单设施一维选址问题。n多行布置问题可以建立多种数学模型，如图论模型MIP模型二次集合覆盖模型二次分配模型。n其中最著名的就是1957年提出的二次分配问题（Quadratic Assignment Problem，QAP）的模型。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划nQAP问题要确定机器的布置位置使得总的物流成本（定义为相应物流量与距离乘积的总和）最小，其数学模型为 nfik为机器i到机器k的物流

68、量， djl为从位置j到l的距离，n为机器的总数或位置总数，xij =1为将机器i布置到位置j，否则为0。nQAP问题为非线性规划，求解很困难，小规模问题可以采用分支定界法；大规模问题只能用启发式算法，如最速下降法、消除法、交换法等，但它们只能找到近优解，通常不是最优解。现在，对于大规模问题常采用模拟退火算法和遗传算法来求解。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划886.3 服务设施布置与设计服务设施布置与设计 n服务不同于生产的主要特点是不生产有形产品，但服务有可能提供有形的产品，或者涉及到物品。n总的来说，服务系统主要涉及的是人员、信息和商品的流动，服务设施的布置主要有三种，即办公室布

69、置、零售店布置和仓库布置。n一般地，办公室布置主要考虑信息和人员的流动，零售店布置则考虑人员和商品的流动；仓库布置则是物料的流动。n本章我们介绍前两种服务设施的布置，仓库布置将在第7章再详细讨论。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划896.3.1 6.3.1 办公室布置n办公室布置与工厂布置最大的区别是信息的重要性，办公室布置强调信息流和纸面文件处理流程，并考虑到人员的需要。n办公室里的工作人员、他们的工作内容、每个部门的人员组成和各部门的相互关系是必须考虑的，组织机构图是分析各部门和人员相互关系的良好工具n办公室布置的另一个特点是灵活性。组织的人员变动和机构变化都会带来办公室布置的变化

70、，幸好办公室再布置比工厂要容易得多。n现代办公的可移动的、模块化家具非常适应这种需要。n模块式布置：便于交流，一定的私密性；节省空间，灵活组合；外观统一、漂亮。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划90n信息社会下，更多信息倾向于电子方式，甚至出现了在家上班的SOHO（Small Office, Home Office）方式，但办公室布置的分析还是要求基于信息的，要分析常规信息和电子信息，分析办公需求和影响工作人员效率的因素。n相关图还是最有用的方法之一，我们可以考虑信息流和人员流得到不同的相关图，再根据具体情况，得到综合相关图，以此作为办公室布局的依据。比如无面积拼块图在这里应用更好，因

71、为各办公室差别不是很大。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划91n在我国，普通办公室每人使用面积不应小于3m2，单间办公室净面积不宜小于10 m2。n专用办公室中，设计绘图室，每人使用面积不应小于5m2；研究工作室，每人使用面积不应小于4m2。n会议室根据需要可分设大、中、小会议室，中、小会议室可分散布置。小会议室使用面积宜为30 m2左右，中会议室使用面积宜为60 m2左右；中、小会议室每人使用面积：有会议桌的不应小于1.8 m2，无会议桌的不应小于0.8 m2。n如果采用模块化布置，可以节省不少面积，而且通过有效利用高度空间，可在办公室面积不扩大的情况下，提高空间利用率。n但一个单位

72、办公室布置究竟采用模块化布置还是单独办公室布置，还要根据具体情况来定。n可能会是两种情况的混合，如一些重要的职位采用单独办公室式布置，有些部门则采用模块化布置。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划946.3.2 6.3.2 零售店布置n零售店布置(layout for retailers)是指店内展示商品的安排方法，它不仅仅是各商品的摆放位置，还要考虑展示能吸引顾客，包含很多艺术的因素。n例如商店应当通过橱窗展示吸引顾客进入商店里面，通过商品的合理分区、摆放和展示，让顾客易于找到它所要的商品，此外，商店布置还

73、应让顾客经过走道时，能看到冲动性购买的商品。n限于本书范围，这里主要介绍零售店布置的一些主要方法和原则，不涉及到艺术的因素。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划95n只要是一个有点规模的商店，其内总有一些位置是“黄金铺面”，顾客的交通路线就是毛利最高的商品摆放的最佳位置。n冲动性购买的商品和方便货物应当摆放在店的前部；n顾客要仔细挑选的商品及特殊商品自然会吸引到识解货的人，不应放在黄金位置。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划96n零售店布置应充分了解顾客的购买习性。n如果顾客进店来买特定的商品，并趋向于直接走向这些商品，那么可在路途中布置一些附属的商品。n观察顾客行为有助于确定热

74、销商品和滞销商品。n经过客流量、灯光、通道、展示位置、声音、招牌和颜色等多因素的综合考虑，店主就可以找到最好的商店布置。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划97零售店主要有三种布置形式，即：n网格式(Grid layout)n自由式(Freestyle layout)n精品店式(Boutique layout)。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划98n网格式以矩阵网格方式安排柜台，通道都是平行的。n大多数超市和相当数量的折扣店都采用网格型布置，因为它适合自选购物方式，容易控制客流量。n网格式布置能有效利用销售空间，创造整洁的环境，并能简化购物活动。 基础工业工程基础工业工程设施规

75、划设施规划99网格式布置网格式布置基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划100n自由式与网格式有很大的不同，它采用不同形状和大小的柜台（货架）展示。n自由式的主要优点是有一个轻松、友好的购物气氛，能够鼓励顾客更长时间的逗留和购买，并增加顾客冲动性购买的机会。n但是自由式布置的空间利用率不高，而且规划不好还可能会产生安全问题。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划101n精品店式布置将商店划分为一系列相对独立的购物区，每一区域都有自己的主题，就像在一个大店里布置一系列专买店一样。n精品店式能为顾客提供一个独特的购物环境，有些小的百货商店就采用这种布置，可以展现独特的形象。 基础工业工程基础

76、工业工程设施规划设施规划102自由式布置自由式布置 精品店式布置精品店式布置 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划103n商店应尽可能地将商品展示得吸引人。n最好的效果是，顾客的眼睛一看到展示，就知道该店出售商品的类型。n公开展示主打商品就可创建一个吸引人的销售区域。而将互补的商品一起展示，就能促进销售。n空间充裕的展示为商品提供了一个开放的视线，并能减少店内失窃的发生。公开、宽敞的形象比混乱拥挤的外观要好得多。n另外展示高度也很重要，因为顾客不会购买他们看不到或够不着的商品，尤其是在超市。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划104楼层区位价值楼层区位价值 n很明显，商店内的空间的各

77、部分在创造销售收入上并不相同，我们可以用空间价值来区分。一般楼层区位价值如图 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划105通道区位价值通道区位价值 n通道的布置对吸引顾客也有很大影响，沿主通道摆放的商品一般销量会更高，其客流量一般分布如图。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划106空间价值空间价值n空间价值也依赖于与商店入口的相对位置。一般来说，距离越远，价值越低。另外统计规律表明：大多数顾客进店后，先向右转，再反时针移动，而且约只有1/4的顾客会逛过超过一半的店面。典型商店布置的平面空间价值如图。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划107n零售店布置总的目标是单位面积的获利能力最大

78、化。n明白了商店的空间价值后就会正确地布置商品，放在高价值区的商品应当产生足够的销售量，以匹配其位置。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划108超市的布置示意图，普通的商品按网格式布置，食品中间区域采用自由超市的布置示意图，普通的商品按网格式布置，食品中间区域采用自由式布置，而奶类、面包、蔬菜和水果则采用精品店专区布置。式布置，而奶类、面包、蔬菜和水果则采用精品店专区布置。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.3.3 6.3.3 其他布置其他布置 n服务设施的内涵相当广泛，但总的来说采用功能布置（工艺原则布置）更普遍。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划1 1医院布置医院布置

79、 n现代综合医院的功能相当复杂，主要有三大类流动：人流又可分为医生人流、护士人流、病人流及陪伴探视人流和工作人流。物流可分为洁净物流和污染物流，药品和医疗用品的流动要与医疗垃圾和污染物流严格分开。信息流主要是医疗信息的传输系统，借助计算机网络这一流动可以得到很好解决，并为物流、人流提供管理和支撑功能。n同工厂布置的层次类似，医院布置可分为总体布置、部门科室布置和详细布置。n在医院总体布置中，首先要确定影响功能布置的主要流动综合医院总体规划设计中起决定作用的是人流，因为人员的流量最大、流程最复杂、频率最高，对功能设置起决定作用。总体规划设计时，应当以人流设计为主，物流设计次之，信息流在进行部门设

80、计时考虑。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n综合医院在总体上分为医疗区、后勤服务区和行政管理区，其中医疗区又分为门急诊部、治疗区、住院区，是医院职能的主要区域，并且是人流量最大的部分.功能设计与布局应当是门急诊位于院区的最前端，住院部位于后端，治疗部分位于中间。后勤服务区对于医疗区的支持主要体现在物流方面，其中，医疗用品（对于治疗部分）和药品是主要物流，因而应当以它们为主安排功能布局。行政管理区与前面各部门的关系体现在信息流方面，现在用计算机网络系统容易解决。 n医院科室布置中患者的流动分析也是重点。其实病人身体不适才看病，最需要的就是移动距离和移动时间最短，最怕的就是挂号、候诊、检

81、查、交费、取药这一流程中的前跑后等！n在医院详细布置中手术部是另一个重点。随着现代医疗科技的高速发展，各种新技术的应用，现代手术部越来越朝综合、多专业集成方向发展。手术部设计布置时，不但要有多方面的专家参与，其内部组成、流程布局、设施设备的配置、使用和管理、空间定位和（内、外）整体的各种联系都应统筹兼顾，使人流、物流、信息流顺畅、便捷。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划单个手术室的详细布置以手术台为中心，采用固定式布置单个手术室的详细布置以手术台为中心，采用固定式布置 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规

82、划2 2餐厅与厨房布置餐厅与厨房布置 n餐厅的平面布置、设备设施的安装和装修都应遵循“功能设计”的原则，满足企业定位与营利、顾客、作业服务、员工和餐饮文化等多方面的需求。n任何一个餐厅在设计之初，都要考虑到所面向的顾客群体和投资的规模，做好项目投资预算，以此确定价格水平和座位数，进而决定前厅、吧台、餐区、厨房、库房、职工生活区等部门的面积和比例。这相当于SLP中的P，Q分析。n餐厅设计中物流分析要考虑四大流顾客、物料、员工和信息流，要促进它们的交叉互动和协调统一。顾客流是顾客从停车、进门、等候、入座，就餐、结账、出门到离去，形成主要流程； 前台物料流是物料从购入、储存、取用、加工、上桌、清理到

83、垃圾处理的整个流程； 后台员工流是员工从上班、更衣、工作、下班、出门到回家的流程；信息流是就餐、点菜、加工等信息从传入、收集、分析、传递、决策、指挥到存储的整个流程。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n餐厅作业服务的需求体现在布置模块上主要是前台的餐区、后台的厨房和服务辅助空间。餐厅作为服务设施当然要满足顾客的需求。餐厅设计的时候，就要根据客人的每一项活动，根据行为科学，合理地布置和设计设施设备及装修。 n食料购入之后，要进行验收、储存、粗加工、细加工、清洗、备料、配料、烹调、装盘、配器、传递、展示、上台、服务、清理等一系列复杂、细致的操作，才能提供给客人。厨房设计不但要有满足上述作业

84、流程的合理布置，还要考虑作业人员的人因要求和食品的物理化学要求，如柜门的高低，开关的位置，厨房的温度，灶台的亮度，冷、热之间的关系，会不会交叉污染，许许多多方面都需要进行科学的功能设计。 n中西餐的差别、快餐与正餐的区别基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划餐餐厅厅与与厨厨房房布布置置基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划精益厨房布置精益厨房布置基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n快餐店厨房布置119基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.4 布置模型与算法布置模型与算法 n计算机软硬件技术的迅速发展给布置带来了很大的进步，有了计算机，ALDEP，CORELAP，CRAFT及Mu

85、ltiPLE等布置模型与方法大有用武之地。n这些方法可以分为两大类：构造型是由物流从至表、相关图信息出发，生成一个全新布置图，如CORELAP，ALDEP改进型则是对已有布置的改进，寻找一种更好的布置图，如CRAFT，MultiPLE。n此外，还可以按照这些布置方法所依据的输入信息来分，有的基于物流从至表，如CRAFT，MultiPLE；有的基于相关图，如ALDEP，CORELAP；甚至兼而有之的，如BLOCPLAN。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.4.1 6.4.1 算法分类算法分类 n按其目标函数来分类。布置有两种基本目标：流量与距离乘积的和最小，是“基于距离”的目标，类似于

86、经典的二次分配问题（QAP）的目标在输入数据为从至表时尤其如此，如CRAFT；相邻程度值最大, 是“基于密切程度”的目标，更适合于相关图，如CORELAP和ALDEP。 n按布置图形表现方式进一步划分为:离散型表现方式允许计算机以矩阵形式存储和处理布置数据，用得更多。它以格子大小确定了布置的总体分辨率，每个部门的面积要四舍五入到最接近的整格子数。格子越小则分辨率越好，部门的形状也更灵活。 连续型表现方式没有格子结构，虽然它在理论上比离散型更灵活，但在计算机上难以实现。现有计算机布置算法仅在厂房和部门形状均为矩形时才采用连续型表现方式。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.4.2 COR

87、ELAP6.4.2 CORELAPnCORELAP（Computerized Relationship Layout Planning）是1967年提出的一种构造算法，n它以作业单位之间的相关图REL为基础n布置的目标是实现作业单位之间最大密切度，可以说是SLP的计算机化。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划nCORELAP用矩形的作业单位构造布置，n根据对作业单位密切程度的权重赋值，即A=6, E=5, I=4, O=3, U=2, X=1。n对每一作业单位所有的关系值求和，得到作业单位总密切程度等级TCR(Total Closeness Rating)。n选择TCR最大的部门作为最先进

88、入布置的作业单位。若最大TCR值有多个作业单位，取面积最大的，若还有相同，任取一个。n第二个作业单位选择与第一个有A级关系的，依次选E级、I级。n如果在同一关系级中有多个作业单位，选择TCR值最大的。在布置中作业单位形状尽可能设计为正方形。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n确定了布置顺序后，开始向布置图中放置。n放置原则是保证进入布置图的作业单位与前面进入的相邻作业单位的关系值的和NCR (Neighbor Closeness Rating) 最大。在图中作业单位1有3种放置方法。其中放置在1a，则与3、4相邻，NCR1a=CR13+CR14，NCR1b=CR14，NCR1c=CR13

89、，故选择1a位置。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n例如以图所示的相关图说明CORELAP的原理。15个作业单位面积分别是20、40、40、60和20。先求出TCR表，如下所示。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n再根据TCR值和面积确定布置顺序。n表中作业单位2的TCR值最高，故先布置它。n随后布置与1有A级关系的2，对作业单位2，4和5均为I级关系，但4面积更大故先布置4，再布置与2有O级关系的，故布置顺序为21453。n接下来，由各部门面积确定最终平面布置，布置过程如图所示。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划对布置图的评估方法是：任意两个作业单位之间对布置图的评估方

90、法是：任意两个作业单位之间关系值两作业单位之间的最短直线距离的积的总关系值两作业单位之间的最短直线距离的积的总和最低的为最优。和最低的为最优。n应该注意的是，由于用的是确定性方法，CORELAP只产生一个最终布置方案。但可改变关系值，例如设定A=200, E=100, I=50, O =10, U=0和X=-200得到新的方案。n评估布置方案如表10-2所示，其中2个作业单位间的距离为到达公共边最少需要的距离。不同方案的比较，以总得分最小为最优。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.4.3 CRAFT6.4.3 CRAFTnCRAFT(Computerized Relative All

91、ocation of Facilities Technique)法是Buffa等人1964年提出的一个以各部门间物料搬运费用逐步减少为优化原则的程序。n和基于密切程度等级的ALDEP和CORELAP相反，CRAFT使用物流信息或从至表上累加的作业单位物流强度(TTD)或物料搬运总费用。n为此，有时也称CRAFT为定量布置程序，而称ALDEP和CORELAP为定性布置程序。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n通过对现有各部门的平面布置，将某两个部门两两相互交换位置，计算交换后的物料搬运总费用，并进行比较，取总费用最小的布置为优化候选方案，再考虑其它具体条件的各种限制，选择一个可行的优化方案

92、。n在与其他设计方案比较决定某一布置设计是较好的方案时，CRAFT用物流费用作为评价标准，此成本用移动距离的线性函数来表达。n所以，好的布置物流总费用较低，最优布置则可能是物流总费用最低的。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划nCRAFT的算法以美国德克斯大学运筹学组Paul A. Jensen教授所编CRAFT方法的Excel加载宏程序为例。n以本章作业14题为基础的包括7个作业单位D1D7的布置设计初始数据，因为原题未考虑成本，故成本从至表各项单位距离成本均取1。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n这里每个部门的矩心(centriod) 均以算出，它们的距离以矩心的直角(re

93、ctilinear)距离来计算n初始布置为系统自动给出，其中51760为总成本，即先由直角距离乘相应运量后得到物流强度，再乘以各自单位距离成本，得每一作业单位对的搬运费用，最后全部加起来。n在给定上述初始布置后，CRAFT的解题过程是，用作业单位之间成对交换的方法来设法改进设计，视成对交换的结果是否有更好的布置设计出现，即使总费用最小。n然而CRAFT的这种两两交换只能在相邻的作业单位之间或两等面积单位间进行。图10-8是5和6交换后的效果。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.4.4 6.4.4 布置算法小结布置算法小结 nALDEP和CORELAP是早期使用的布置算法，优化技术原始，

94、能力有限，故实用价值不大。但用来说明原理。n其他算法还有MCRAFT，BLOCKPLAN，LOGIC，SABLE，MSLP，SPACECRAFT等和图论法，图论算法被目前流行的布置设计商品软件包Factory Program所采用。n总之，这些模型和算法可以帮助布置分析人员开发或改进布置，同时提供目标判据，简化对该过程中出现的不同布置方案的评价。n尽管计算机布置算法还不能取代人的经验和判断，因而无法得到布置的定性特征，但是计算机布置算法可以显著提高布置规划人员的生产率和最终方案的质量，n计算机布置算法对假设分析也很有效，这种分析是改变输入数据或布置本身来观察结果的变化。 基础工业工程基础工业工

95、程设施规划设施规划6.5 布置设计软件与仿真布置设计软件与仿真 n以计算机布置算法为基础进一步发展就可形成专门的布置设计软件，或者说形成计算机辅助设施设计（Computer Aided Facilities Design，CAFD）技术。n现在各种计算机辅助设计技术开始应用于设施设计的各个领域和各个阶段，从学术研究部门到从事设施设计的工程实践部门，无不以计算机技术发展作为推动设施规划与设计的主导技术，CAFD的应用越来越广 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.5.1 6.5.1 计算机辅助设施设计的发展计算机辅助设施设计的发展n设施规划与设计是项复杂的工作，要考虑众多的复杂因素，计算机

96、辅助设计规划或计算机辅助设施布置是必然的发展方向。n20世纪70年代以来，推出了一些计算机辅助工厂布置程序，较著名的有CRAFT（位置配置法）、CORELAP（相互关系法）、ALDEP（自动设计法）、PLANET(分析评价法)等。n经过一二十年的发展，CAFD软件发展成两类，纯粹进行设施规划与设计的软件，如FactoryCAD、FactoryPLAN、STORM和SPIRAL等，可以方便用来进行计算机辅助设施规划与设计。在规划设计的基础之上还包含仿真和性能分析的系统，如 FactoryFlow、FactoryOPT、ARENA、ProModel等，尤其是FactoryPrograms族软件在国

97、际上应用较普遍基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划n20世纪末到21世纪初，FMS 、CIMS 、JIT等出现了“数字化工厂”的概念，Delmia Solution和eMPower之类的数字化工厂软件，n不仅能完成设施规划设计和仿真评价，而且还包括制造规划、控制和供应链等功能，能与企业的产品数据管理（PDM）和企业资源计划（ERP）相连接 n“设施规划与设计不仅是一门科学，更是一门艺术”。因此计算机无论怎样发展和应用得多么广泛，只能是辅助进行规划设计的工具，不可能代替人脑的创造性劳动。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.5.2 6.5.2 典型软件介绍典型软件介绍n当前的设施布置软

98、件主要有FactoryCAD、FactoryPLAN、STORM和SPIRAL这类辅助设计软件，而FactoryFLOW、FactoryOPT、ARENA和ProModel等软件除辅助设计功能外，还有仿真和性能分析功能。n特别是Factory Program族软件在国际上使用较普遍。n目前国内也有一些基于AutoCAD开发的CAFL程序。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划1 1Factory ProgramFactory Program工厂布置和物料工厂布置和物料搬运系统设计软件搬运系统设计软件n美国Cimtechnologies公司（EAI公司子公司）的产品，广泛认同，效果不错。n包

99、括FactoryCAD、FactoryPLAN、FactoryFLOW和FactoryOPT四个模块，各模块主要功能如下：FactoryCAD是基于AutoCAD开发的专门用于工业和制造设施规划设计的绘图软件，用户可以从软件的工具库中直接调出设施布置常用的图元、图块和设备等，并可将自建的图块加入库中。专门的工具栏，如“工业”、“机床”、“搬运”和“传送带”等工具栏，只要单击工具栏上的一个按钮就可在图面上自动生成一个该工具，画图效率大大提高。“动画”功能，如用物料搬运设施时，动画指令跟踪设备运动路径，并能保证移动时四周有足够的间隙。三维绘图功能，并有方便的二维转三维功能。其他三个模块都是在Fac

100、toryCAD环境所建立的布置图上进行操作。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划FactoryFLOWFactoryFLOWn最早的商品化布置程序之一，可以将生产及物料搬运数据与实际设施图及物流路径集成在一起综合考虑分析n设计人员以立体的形式看到并处理布置中的空间问题。n该软件综合了大量的数据，如产品和零件文件、产量、零件物流路径、距离、物料搬运数据和固定及可变成本等。n可以确定关键路径、潜在瓶颈和生产物流效率等。n可以方便地改变这些数据以比较不同方案。这种分析便于设计人员取消无用步骤、缩短物料搬运距离来提高产出率、减少在制品库存和确定搬运要求等。nFactoryPLAN是基于作业单位密

101、切程度来进行布置设计和分析的程序，同强大的设计功能相比，它主要是一个规划工具，用于分析和优化布置，尤其是分析不同作业单位的相互关系，并可对不同布置方案作出定量评价。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划nFactoryOPT是与FactoryPLAN配套使用的软件，主要用于确定作业单位中心的优化位置，从而优化工厂布置。n它可以自动创建块状布置图，用户可以从多达324种不同变量组合中选择合适的变量来处理布置算法。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2 2数字化工厂软件数字化工厂软件n数字化工厂是一个集成的计算机环境，能对整个工厂企业和企业的生产线进行设计和仿真。数字化工厂比设施布置设计

102、的内涵更加丰富，利用它工业工程师可以计划和优化一个完整的制造厂，可以评估制造新设计产品的可行性，可以设计和动态仿真显示一个自动的或手动的制造系统，并且能用虚拟加工模型为机器人和其他机床产生和修改程序。n数字化工厂软件给传统的方法带来了革命。对加速新产品的开发，降低工程和制造成本，减少生产时间，提高生产力和产品质量起了极有意义的作用。nTecnomatix Technologies公司和Delmia公司是数字化工厂领域的先驱和领导者 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划nTecnomatix的数字化工厂软件eMPower中的eM-Plant生产线及物流仿真工具。neM-Plant又称为SIM

103、PLE+，是用C+实现的关于生产、物流和工程的仿真软件（Simulation in Production、Logistics and Engineering & its implementation in C+），它是面向对象的、图形化的、集成的建模和仿真工具，系统结构和实施都满足面向对象的要求。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划6.5.3 系统仿真概述系统仿真概述n现代的设施布置软件都有仿真功能。n仿真（Simulation）就是通过建立实际系统模型并利用所建模型对实际系统进行实验研究的过程。n从普遍意义上讲，仿真技术是应用于系统的，就是说系统是仿真的研究对象，而系统模型化又是进行仿真

104、的核心和必要前提。n系统仿真所需要的模型主要还是数学模型，数学模型可分为静态模型或动态模型，也可分为连续系统模型或离散系统模型，离散系统模型还可分为离散时间模型或离散事件模型。n一般生产系统和物流系统的仿真采用的模型为离散系统模型。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划1. 1. 系统仿真概念n系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机技术等理论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假设的系统进行试验，并借助于专家的经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进行分析研究，进而做出决策的一门综合的试验性学科。n从广义而言，系统仿真的方法适用于任何领域，

105、无论是工程系统（机械、化工、电力、电子等）还是非工程系统（交通、管理、经济、政治等）。系统仿真根据模型不同，可以分为物理仿真、数学仿真和物理数学仿真（半实物仿真）；根据计算机的类别，可以分为模拟仿真、数字仿真和混合仿真；根据系统的特性，可以分为连续系统仿真、离散时间系统（采样系统）仿真和离散事件系统仿真；根据仿真时钟与实际时钟的关系，可以分为实时仿真、欠实时仿真和超实时仿真等。基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划2 2系统仿真的一般步骤1）调研系统，设立目标。对系统进行尽可能详细的描述，明确仿真的目标和系统涉及的范围。2）收集仿真数据，建立模型。根据仿真目标，对系统进行选择和整理。为保证所

106、建模型符合真实系统，应对模型进行反复检查与修改，直到模型完全正确为止。3）编制仿真程序。4）运行仿真模型。5）输出结果分析。采用统计学的方法，对仿真结果进行统计分析。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划3 3系统仿真模型的基本要素系统仿真模型的基本要素 实体（Entities）：组成系统的物理单元。 属性（Attributes）：实体共有的属性，但可以通过其值的不同来区分不同的实体。 变量（Variables）：反映系统属性的信息。 资源（Resources）：实体获得服务所需要的资源。 队列（Queues）：实体等待服务而形成队列。 事件（Events）：引起系统变化的行为，包括实体的

107、到达、离开、仿真的结束等。 仿真时钟（Simulation Clock）：表示仿真时间变化的时钟，从一个事件的发生时刻直接推进到下一个事件的发生时刻。 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划4. 4. 系统仿真软件系统仿真软件1通用仿真软件nGPSS/H和GPSS/WORLD、SLAM-II。nSIMSCRIPT II.5/SIMGRAPHICS是一种类自然语言的仿真系统2仿真环境nARENA是面向制造系统的虚拟交互仿真（Virtual Interactive Simulation, VIS），nSIMPLE+是面向对象的图形化仿真环境。nGPMS（General Purpose User-

108、defined Modeling System），全称为通用用户定义（仿真）建模系统。3可视仿真系统 nSIMFACTORY可对工厂整体生产过程进行VIS仿真 基础工业工程基础工业工程设施规划设施规划5. 5. 仿真的优缺点仿真的优缺点n优点：弹性和直观性仿真可以在动态和随机环境中，各参数相互作用下，给研究人员提供一个清晰而明确的结果。仿真的基本概念很容易被理解。仿真模型对管理层和顾客来说更容易作出判断。n仿真主要的缺点是开发某些比较复杂的模型既费时又花费昂贵。规划模型、大型的制造工厂或各种作业和服务的仿真都要花上数年的时间来开发。仿真也不一定反映全部重要的事实。有些仿真不会产生解决问题的优化方案，而只是为模型的分析提供结果。