物流中心设施规划理论探讨(doc 38页).doc

引引 言言 随着全球经济的持续发展 现代物流业作为具有广阔前景和增值功能的新兴复 合型产业越来越受到世界各国的重视 并在全球范围内获得迅速发展 目前 发达 国家的物流成本占 GDP 的比重一般在 10 左右 而我国约占 20 t21 物流成本过 高已经成为制约我国经济快速发展的一个重要瓶颈 因此加快发展物流产业 降低 流通总成本 无疑将成为我国新的经济增长点 本课题的背景项目是 XX 某钢铁物流中心的设施规划 研究的目的主要是探讨工 业工程中的 SLP Systematic Layout Planning 系统布置规划 方法和思想在钢铁 物流中心的规划中的应用 SLP 方法在工业工程领域用于工程布置 是一种条理性 很强的技术 在工厂平面布置设计领域获得极其广泛的运用 结合物流技术 研究 SLP 方法在物流中心平面布置设计的可行性 目的是将 SLP 技术应用于物流中心设 施规划 作为物流中心布局设计的理论基础 通过对物流中心的合理设计和布局规 划 实现以最低的投入建设满足目前和将来一定时期内需要的钢铁物流中心 并以 低的运作成本和高的运作效率来运作 1 1 物流中心设施规划理论研究物流中心设施规划理论研究 1 11 1 物流中心定义物流中心定义 物流中心是物流网络中的节点 更多地体现为道路运输系统的基础结构 也是 不同运输方式选择决策的抉择点和协作 协调的结合部 在形成以中心城市为核心 的经济圈或区域经济圈的体系中 物流中心有举足轻重的地位和作用 所以 中国 大范围的物流基础设施建设规划是由政府主管部门指导 组织制定的 物流网络 物流中心及基础设施的规划与筹资 融资 建设与运行密切相关 投资主体将向多元化方向发展 民营企业也将成为主体之一 此外 还涉及外国资 本投入物流基础建设的运作方式 1 21 2 物流中心设施规划的目标物流中心设施规划的目标 一个设施时一个有机的整体 由相互关联的子系统组成 因此必须以设施系统 自身的目标作为整个规划设计活动的中心 设施规划总的目标是使人力 财力 物 力和人流 物信息流得到最合理 最经济 最有效的配置和安排 即要确保规划的 企业能以最小的投入取最大的效益 不论是新设施的规划还是旧设施的在规划 典 型的目标是 1 有效地利用空间 设备 人员和能源 2 最大限度地减少物料搬运 3 简化作业流程 4 缩短生产周期 5 力求投资最低 6 为职工提供方便 舒适 安全和卫生的工作环境 上述目标互相之间往往存在冲突 必须要用恰当的指标对每一个方案进行综合 评价 达到总体目标的最大化 1 31 3 物流中心设施规划的原则物流中心设施规划的原则 为例达到上述目标 现代设施规划与设计应遵循如下原则 1 减少或消除不必要的作业 这是提高企业生产率和降低消耗的最有效方法 之一 只有在时间上缩短生产周期 空间上减少占地 物料上减少停留 搬运和库 存 才能保证投入的资金最少 生产成本最低 2 以流动的观点作为设施规划的出发点 并贯穿在规划设计的始终 因为生 产系统的有效运行依赖于人流 物流 信息流的合理化 3 运用系统的概念 用系统分析的方法求得系统的整体优化 4 重视人的因素 运用人机工程理论进行综合设计 并要考虑环境的条件 包括空间大小 通道配置 色彩 照明 温度 湿度 噪声等因素对人的工作效率 和身心健康的影响 5 设施规划设计师从宏观到微观 又从微观到宏观的反复迭代 并行设计的 过程 要先进行总体方案布置设计 在进行详细布置 而详细布置设计方案又要反 馈到总体布置方案中 对总体方案进行修正 总之 设施规划与设计就是要综合考虑各种相关因素 对生产系统或服务系 统进行分析 规划 设计 使系统资源得到合理的配置 1 41 4 物流中心设施规划的内容物流中心设施规划的内容 物流中心设施规划主要包括以下 5 个方面的内容 1 物流中心物流量的需求预测 准确的把握物流中心需求规模和结构 才能 保证规划的质量 2 物流中心作业功能的规划设计 主要是规划物流中心内部应具备的功能区 包括物流作业区域和周边辅助作业区域 对设施的规划设计必须既能满足物流中心 的作业要求 又能提高作业效率 降低作业成本 3 物流中心功能区空间需求设计 根据物流中心各作业的基本需求 确定各 功能区域以及通道等作业空间规划 以有限的空间资源完成最大的效益 4 物流中心功能区的平面布置规划设计 根据作业流程及功能区之间的相关 性 结合各区域作业空间大小 综合考虑完成物流功能区平面布置规划 5 物流设备的选用 根据物流中心的作业要求 对物流设备进行选取 用合 适的物流设备以及合理数量的物流设备来完成物流中心内部的作业需求 1 51 5 物流中心设施规划的流程物流中心设施规划的流程 物流中心设施规划的流程表如表 1 1 所示 表表 1 11 1 物流中心设施规划流程表物流中心设施规划流程表 阶段0 名称预规划确定方案总体规划详细规划规划实施规划后 成果确定目标分析并确 定位置及 其外部条 件 总体规划详细规划设施实施 计划 竣工试运 转 主要工作 内容 制定设施 要求预测 估算生产 能力及需 求 确定设施 要求生产 能力及需 求量 按规划要 求总体规 划及总布 置图 按规划要 求做详细 规划及详 细布置图 制定进度 表或网络 图 项目管理 施工 安装 试 车及总结 财务工作财务平衡财务再论 证 财务总概 算比较 财务详细 概算 筹集投资投资 2 2 国内外物流中心设施规划的方法及研究现状国内外物流中心设施规划的方法及研究现状 2 12 1 国内外物流中心设施规划的方法国内外物流中心设施规划的方法 平面布置问题就是在一定的诸如物料搬运费用最小目标下的各分区空间位置的 设计问题 一般要经过两个步骤 先是分块布置 然后是完成细节设计 分块布置 确定了各分区的形状和相对位置 细节设计则要确定各分区所用的主要设备和附属 设施与装置等的相对位置 细节设计常常是与具体系统相关联的 因此 目前多数 研究都集中在分块布置的优化方法上 物流设施布置方法源于工厂布局设计 伴随工厂布局设计研究地不断深入 物 流设施布局也参照性地选择了一些方法 有工程图表法 流程图法 现代数理上的 优化法 近似法等 如 SLP 法 CORELAP 法 ALDEP 法 CRAFT 法和 MultiPLE 法等 1 摆样法 利用二维平面比例模拟方法 按一定比例制成的样片在同一比例 的平面图上表示设施系统的组成 设施 机器或活动 通过相关的分析 调整样片 位置可得较好的布置方案 适用于较简单的布局设计 2 数学模型法 运用运筹学 系统工程中的模型优化技术 如 线性规划 随即规划 多目标规划 运输问题 排队论等 研究最优布局方案 为工业工程师 提供数学模型 以提高系统布置的精确性和效率 但是用数学模型解决布局问题有 两大困难 一是当问题的条件过于复杂时 简化的数学模型很难得到符合实际要求 的准确结果 二是布局设计最终希望得到布局图 但是用数学模型得不到 利用数 学模型和 CAD 相结合的系统布局软件是解决问题的一种好方法 3 图解法 产生于 20 世纪 50 年代 有螺线规划法 简化布置规划法及运输 形成图等 优点是将摆样法与数学模型结合起来 但在实践中较少应用 4 系统布置设计 SLP 法 此方法最初由 RichardMuther 在 1961 年提出 提 出了作业单元相互关系的密级表示法 形成了一种以大量的图表分析为手段 以物 流费用最小为目标 物流关系分析与非物流关系分析相结合 求得合理的设施布置 的设计技术 5 自动布置设计程序 AutomatedLayout Design Program ALDEP 法 ALDEP 基于凑合法的布置设计的算法 工作原理是按照物流系统作业单元之间的密 切程度等级进行平面布置 ALDEP 是一个构造程序 等于从一张空白的设计纸开始 从所有作业单元中 随机挑选第一个作业单元到空白的设计图中 然后根据密切程 度作业单元 先摆放密切程度高的作业单元 然后再选择密切程度稍低的作业单元 摆放 直到所有作业单元都摆放完毕为止 6 计算机化关系布置规划 ComputerizedRelationship Layout Planning CORELAP 法 CORELAP 优化算法和 ALDEP 法一样 也是根据作业单元间 的密切程度来选择和摆放作业单元 CORELAP 用长方形的作业单元构造布置 根据 对作业单元密切程度的权重赋值 从非常重要到不重要分别赋值 6 到 l 用以计算 个作业单元总密切程度等级 TCR TCR 表示一个作业单元与另一个作业单元之间的彼 此可接受性 CORELAP 也是从一张白纸开始 先将 TCR 最大值的作业单元 A 放在纸 上 然后扫描各作业单元密切程度表 将与 A 有密切关系的作业单元再放在边上 接着再选择其它有密切关系的作业单元摆放 直到应该摆放的作业单元都摆放完毕 与 ALDEP 方法不同的是 CORELAP 使用了摆放等级和边界长度参数 前者根据准备 放上去的新作业单元和已在图上的将分享共同边界的相邻作业单元的权重等级之和 来决定选择何者 7 定量布置程序 CRAFT 法 CRAFT 和基于密切程度等级的 ALDEP 和 CORELAP 相反 CRAFT 使用物流信息或从制表上累加而得出的作业单元物 流强度 CRAFT 被称为定量布置程序 而前两个方法被称为定性布置程序 CRAFT 是一种改进 程序 接受一项初始布置设计并用顺序方式成对交换作业单元的位置 试图做出改 进 几个设计方案相互比较时 CRAFT 用物品搬移或运输成本作为评价标准 这个 成本用移动距离的线性函数来表示 8 多层仓库定量布置程序 MultiPLE 法 MultiPLE 是 CRAFT 的改进型 它可以用于多层楼房设施布置设计 也可以用于单层仓库设计 它与 CRAFT 一样 MultiPLE 使用物流量信息 目标函数和搜索程序 用优化程序产生改进的布置方案 MultiPLE 允许任何作业单元位置作双向交换 主要特征是采用空间填充曲线 用于 构造布置以及用以表示作业单元布置的空问 9 最大可平面图布置设计 Maximalplanar Graph 法 这是一个基于图论 的平面设计方法 像 ALDEP 和 CORELAP 一样 图论算法也用不同的密切程度等级的 作业单元关系来产生布置方案 同时它也是一种布置设计的构造型算法 算法的目 标是在令人满意的毗邻最大化的条件下生成布置 在输入作业单元关系和作业单元 要求的空间后 图论方法的设计过程是 首先将最高级的作业单元关系 密切程度 放在一个位置上 其次是所有作业单元连接的图构造成树状图 即没有闭环的图 称之为最大生成树 然后将其余有较高密切程度等级的作业单元继续安放到图上 直到再也不能做出新的边为止 除非要做非平面的三维图 这意味着每条边加上去 时不会切割已在图上的各边 这种图称为最大可平面图 在最大可平面图上用各顶 点连在一起的方式 将各作业单元连接在一起 由于各作业单元都是具体的面积与 形状的 所以进一步要将图论中的图转换为双重图 其中各作业单元已表示成为块 状形式 最后 将包含各作业单元需要的空间的双重图变成最终的布置设计块状平 面图 以上各种方法中 RichardMuther 提出的系统布置设计 SLP 方法 使平面布 置设计从定性阶段发展到了定量阶段 LEE 等提出的 CORELAP 优化算法 在已知物 流设施作业面积需求和设施间关系等级的基础上 使设施之间的密切度最大 ALDEP 法与 CORELAP 法相似 只是在具体指标的选择和优先性上有所不同 BUFFA 等人提 出的 CRAFT 法是在已知物流设施问的货物流量的基础上 对已有布局进行调整 使 物流结点内的搬运费用最小的方法 MultiPLE 法是对 CRAFT 法的改进 只是调整方 法不同 2 22 2 国内外物流中心设施规划研究现状国内外物流中心设施规划研究现状 1 国内研究现状 20 世纪 80 年代初期 我国在工业领域引进设施规划与设 计技术 并在实践中有所应用 1900 年开始 我国一些高校设置了工业工程专业 正规培养设施规划与设计人才 1996 年我国公布了全国性行业规范 JBJ9 1996 机 械工厂总平面及运输设计规范 作为指导性文件 总结我国国内经验 对总平面布 置设计有重要的参考价值 目前 国内系统掌握并能运用设施规划的学者数量相对较少 尽管如此 人们 对布置问题本身及其求解理论和方法等认识的逐步深入 国内学者逐渐运用现代设 计方法和技术 从不同的角度对设施布置设计问题进行研究 季江民 徐宗元等 1997 提出了不等面积设施布局的收敛算法 即 控制收 敛 方法 对原有布置进行迭代改进 通过用放大设施数倍的包络块来代替原来的 设施进行初始布置 通过循环优化使设施的大小逐渐缩 d N 实际大小而终止 黄国 萍 陈定方 1999 对于基于功能的空间布置设计理论和方法进行了研究提出三个 求解层次 基于功能的空间布置概念设计层 基于功能的布置装配几何建模层和基 于功能的数学建模的详细设计层 张伟仁 2000 应用 SLP 方法进行石墨电极厂总 平面布置设计的过程及基本要素分析 物流分析 作业单位之间非物流相互关系分 析 总平面布置 姚冠新 刘正刚 2001 提出设施布置问题的非线性目标规划模 型及其遗传算法 将设施布置问题建模为新的非线性目标规划模型 并采用了一种 新的遗传算法进行求解 叶慕静 周根贵 2005 将遗传算法应用于系统布置设计 中 以系统布置设计的理论综合相互关系与实际综合相互关系之间的误差最小为目 标 求解具体的平面布置方案 2 国外研究现状 J Cgana 1998 详细阐述了布局问题求解的非线形方法 遗传算法的不足以及模拟退火算法的优越性 C Papahristodouolou 1999 提出 设施布置问题的纯二元线性模型 将简单的二元线性模型应用于小型医院设施布置 布置五个功能模块 这个模型具有灵活性和实用性特点 T Dunker 2002 提出设 施布置问题的遗传基因进化算法 使用一种新方法编码各部门相对位置 提出改良 的突变和交叉算子 并应用于大型设施布置 I Castlio 2003 对设施布置嵌入 链式算法进行研究 模拟大量点系统的图型模式 节点为各个设施布置点 边为布 置点间的链 通过获得最小的系统费用为最佳布置方式 Kyu Yeul Leea 2005 提出具有内墙和通道的多层设施布置问题的改进遗传算法 通过选择 交叉 倒置 变异等基因操作实现设施布置问题解决方案 其中设施 通道 电梯等相互关系被 描述成邻接图 以图论理论中 Dijkstra 算法计算两设施之间的最短路径和距离 3 3 钢材物流中心功能分析钢材物流中心功能分析 3 13 1 钢材物流中心定义钢材物流中心定义 根据以上物流中心的定义 结合钢材物流中心的主要业务及业务特点 可将钢 材配物流中心理解为从事钢材配送 集货 加工 分货 拣选 配货 和组织对用 户的送货 以高水平实现销售和供应服务现代化的钢材流通设施 它是钢材供应链 中的一个非常重要的环节 其主要功能包括仓储 倒装 装卸搬运 拣选配货 钢 材维护 展示 销售 流通加工 运送及信息管理 3 23 2 钢材物流中心功能特点钢材物流中心功能特点 钢材物流中心的功能是钢材配送中心能够提供的各种物流服务的总称 钢材物 流中心作为一种专业化的物流组织 其功能设定主要取决客户的需求 对于钢材客 户来说 钢材成品的交货期和质量是两个关键的因素 因此 总结钢材物流中心的 功能特点主要有以下三个方面 1 产品特点 首先 根据第 3 章中对于基础资料的分析可以知道 钢材物流 中心的存储加工对象产品的种类变化小 但规格较多 其次 钢材属耐用品 对于 耐用品顾客购买的动机一般是产品的质量 且钢材配送中心主要面向的客户是汽车 和家电生产厂家 产品专用性强 对产品加工精度要求较高 不能将不合格品发给 客户 同时 客户对于钢材的种类需求比较固定 且重点客户的需求量很大 2 设备及加工对象的特点 首先由于对产品加工精度 质量要求很高 因此 对于钢材剪切 加工设备也有 三高要求 即剪切线技术装备水平高 产品加工精 度高 加工专业化程度高 一般都从国外引进全套工艺设备 以保证剪切及加工的 质量 3 快速响应的特点 快速响应决定了钢材物流中心能否及时满足顾客需求的 能力 体现了配送系统的信息现代化水平 快速响应能力的提高可充分提高钢材配 送中心基本建设投资的效益 减少货物的过度储存 及时了解不同商品的销售 实 时调整库存策略 更快的向市场供应适销的产品 增强企业的竞争优势 对钢铁物流中心的平面布置设计 必须要达到如下目标 1 符合运作工艺的需要 尽量使物流中心内钢材流动顺畅 避免工序间的往 返或路径交叉 消除无谓停滞 使运作时间最短 2 物料搬运费用最少 钢材的进 出以及加工的搬运路线短捷 3 保持装卸加工设备的柔性 使之适应未来需求的变化 工艺和设备的更新 及生产能力扩大的需要 做到对需求的快速响应 4 适应组织结构的合理化和管理的方便 使有密切关系或性质相近的设施在 一个区域内或靠近布置 甚至合并在一起 5 最有效地利用空间 使场地利用达到适当的建筑占用系数 使建筑物内部 设备占用空间和单位制成品的占用空间小 6 为职工提供方便 安全 舒适的工作环境 使之合乎生理 心理的要求 为提高生产效率和保证职工身心健康创造条件 3 33 3 钢材物流中心物流服务功能分析钢材物流中心物流服务功能分析 钢材物流中心作为一种专业化的钢铁物流组织 不仅需要具备一般的物流服务 功能 还应该具备适合于钢铁行业需要的增值功能 因此 比较合理地对钢材物流 中心的服务功能进行分析 是物流中心作业流程规划 作业区域功能规划 设施规 划等工作的基础 是物流中心内部规划设计的重要环节 总体上来说现代化的钢材 物流中心一般具备以下功能 1 运输功能 钢材物流中心必须有强大的运输功能与之相配套 可以自己拥有或租赁一定规 模的运输工具 负责为客户选择满足其需要的运输方式 然后具体组织运输作业 在规定的时间内将商品运抵目的地 并达到安全 迅速 价廉的要求 2 储存功能 储存功能是物流中心的基本功能 但客户需要的不是在物流中心储存商品 而 是要通过储存保证市场分销活动的开展 同时尽可能降低库存占压的资金 减少储 存成本 保障客户利益 因此需要钢材配送中心通过建立大容量的仓储服务区和合 理的货物储位管理 为供需双方 包括各大钢厂 钢材经销商以及终端用户 1 提供 仓储及其管理服务 采用商品条形码及其自动识别技术 建立数码仓库应用系统 在信息共享的基础上 与钢厂和终端用户的库存管理系统进行协同管理并提供供应 商管理库存 vMI 服务 3 装卸搬运功能 这是为了加快商品在物流中心的流通速度所必须具备的功能 包括对运输 储 存 包装 流通加工等进行的衔接活动 以及在商品储存过程中为进行检验 维护 保养所进行的装卸活动 4 剪切加工功能 钢材物流中心的增值服务大多数来自于剪切加工功能 该功能通常为了方便与 固定的制造商或分销商进行长期合作 根据用户所需钢材的规格 品种 数量进行 资源的组合备库 集中下料和合理套裁 再送达客户手中的作业方式 一般包括对 钢材进行的开平 横切 纵剪 分条 冲片 模具 冲压 拼焊等内容 5 配送功能 配送功能是物流中心的核心功能之一 要求按照客户的需求 对商品进行 门 到门 的配送服务 它所起的作用是在经过干线运输之后 完成商品对于客户的最终 送达 这个功能是整个实体物流服务环节中的重要一环 6 物流信息处理功能 信息处理功能是物流管理的重要手段 也是物流业发展的基础 由于物流中心 是物流信息非常集中的地方 其物流信息系统应该注重将各个物流环节的作业所产 生的物流信息进行实时采集 分析 传递 并向客户提供各种作业明细信息 及咨 询信息 包括订单委托系统 库存货物管理系统 发货管理系统 统计分析管理系 统 费用结算系统和信息传送系统等 除此以外 基于信息系统和电子商务平台 为钢材供应方提供市场供求信息和库存信息查询功能 为钢材需求方提供钢材行业 研究 行业动态 历史数据 技术指标 政策法规 市场动态 钢材供应等网络资 讯服务和订单执行情况 货物跟踪等信息服务也是物流信息系统的主要功能 7 包装功能 对钢材进行捆扎 量重 方便操作人员在配送时装车 运输和卸货 由于包装 环节不需额外投资 对终端用户提供的包装服务 成本低 工期短 收益大 4 4 钢材物流中心设施规划实例研究钢材物流中心设施规划实例研究 本论文以 XX 钢材物流有限公司提供的资料和数据为具体研究对象 科学地运用 物流中心规划的方法和步骤 为钢材物流中心的设施规划提供可靠的参考数据 1 钢材商品特性分析 XX 钢材物流中心的钢材产品主要有钢卷 钢板 型钢和线材四大类 钢卷主要 有冷轧钢卷 热轧钢卷 锌卷以及硅钢卷 钢板主要是中厚板和中板 型钢主要是 大型型钢和中小型钢 热轧 是以板坯为原料 经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢 它的强度 不是很高 但是塑性 可焊性较好 外观颜色不亮 容易腐蚀 因价格较便宜 多 数企业为了降低成本 所以比较常用 冷轧 是用热轧钢卷为原料 经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧 其成品为轧硬 卷 它的强度很高 但韧性 可焊性稍差 表面光亮 不容易腐蚀 为了防止生锈 出厂的时候表面都涂有一层保护油 热轧的没有 型钢品种很多 总体上来说是一种具有一定截面形状和尺寸的实心长条钢材 按其断面形状不同又分简单和复杂断面两种 钢板类是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材 按厚度不同分薄板 厚度 25mm 三种 钢带包括在钢板类内 线材按其断面形状属型钢 实际上已成独立钢类 直径 5 4ram 的热轧圆钢和 10mm 以下的螺纹钢 通称线材 线材是用量很大的钢材品种之一 从总体上来说钢材产品的种类变化小 但规格较多 每次进出物流量比较大 其次 钢材属耐用品 对于耐用品顾客购买的动机一般是产品的质量 且钢材配送 中心主要面向的客户是汽车和家电生产厂家 产品专用性强 对产品加工精度要求 较高 不能将不合格品发给客户 2 钢材物流中心订单特性 钢材物流中心的订单大多来自于整个经济圈内的大型制造企业 这些企业一般 都是采取 JIT 制造 订单发生的高峰期一般是在上午 9 点左右 下午 14 点左右 基 本符合制造企业上下午开工的时间 订单发生的统计如图 4 1 所示 图图 4 14 1 订单发生统计图订单发生统计图 4 14 1 钢材物流中心功能区域分析钢材物流中心功能区域分析 4 1 14 1 1 工艺流程分析工艺流程分析 钢材物流中心采购的钢材产品运至中心后 在仓储区经货物检后入库存储 对 检验不合格产品进行退货处理 根据客户的订单要求经拣货作业后对不需要剪切加 工的一部分直接送至仓储区 物流中心的作业本质主要是由一连串 存 与 取 的动作所组合而成 且这一连串的存与取大都发生在保管储存区域 这里主要是采 用龙门吊或者是行吊对钢材进行 存 与 取 的动作 对需要剪切加工的一部分 送至流通加工区按要求进行流通加工 这里主要是通过吊车进行起吊作业和叉车进 行运输作业来完成的 之后由叉车将加工好的产品送至成品区 然后在成品区集货 配载后发货 根据以上的描述 钢材物流中心的基本作业流程图如图 4 2 所示 图图 4 24 2 钢材物流中心作业流程图钢材物流中心作业流程图 4 1 24 1 2 功能区域规划功能区域规划 通过钢材物流中心的功能分析 可以将钢铁物流中心用地规划为 7 个功能明确 紧密协调的功能设施区域 即进货区 综合管理服务区 仓储区 流通加工区 车 辆调度维护管理区 出货区 1 进货检验区 提供从货物到达到入库所要进行的相关作业 包括车辆到达 验收退货等操作的场所 2 管理服务区 为管理人员提供办公的场所 处理客户进出货订单 辅助完 成进出货作业设置的职能部门 3 仓储区 为在室内 室外存储的钢材产品提供搬运 装卸与存储提供场所 同时在这些区域内同时实现集货配货的功能 4 流通加工区 为钢材流通加工包括对钢材进行的开平 横切 纵剪 分条 冲片 模具 冲压 拼焊等内容提供作业平台的场所 5 成品区 钢材剪切加工后堆放存储的场所 对即将出货的成品捆扎包装 6 车辆调度维护区 物流中心作业车辆停放的场所 同时也是为司机 调度 员等物流中心员工提供休息 活动场所 7 出贷区 提供货物出库所要进行的相关作业 包括车辆出库 验收等操作 的场所 与进货区类似 4 24 2 钢材物流中心功能区域空间规划钢材物流中心功能区域空间规划 对 XX 钢材物流中心未来五年的物流能力需求的预测可知 其五年后的入库量如 图 4 3 所示 图图 4 34 3 XXXX 钢材物流中心钢材物流中心 5 5 年后年入库量 单位 万吨 年后年入库量 单位 万吨 4 34 3 钢材物流中心功能区域相关性分析钢材物流中心功能区域相关性分析 本文主要是按照 SLP 法的规划思想 考虑到各区域之间的相关性既要受非物流 因素的制约 同时也受物流因素的影响 所谓非物流因素 是指除物流因素以外的 其他因素 如社会因素 地理因素等 大多来自有关人员的经验和看法 4 3 14 3 1 物流相关性分析物流相关性分析 1 物流分析 在采用 SLP 法进行工厂布置时 不必关心各作业单位对之间具体的物流强度 而是通过划分等级的方法来研究物流状况 在此基础上 引入物流相关表 以简洁 明了的形式表示工厂总体物流状况 钢材物流中心物流的流向如图 4 4 所示 图图 4 44 4 钢材物流中心物流流向图 单位 吨 钢材物流中心物流流向图 单位 吨 物流从至表如图 4 5 所示 图图 4 54 5 物流从至表 单位 万吨 物流从至表 单位 万吨 物流强度汇总表如表 4 1 所示 表表 4 14 1 物流强度汇总表物流强度汇总表 序号 作业单位对 作业单位对物流强度物流强度 1 1 2 进货区 室外钢卷 23332333 2 1 3 进货区 线材 667667 3 1 4 进货区 板材 16671667 4 1 5 进货区 型材 300300 5 1 6 进货区 室内钢卷 10001000 6 2 9 室外钢卷 出货区 23332333 7 3 7 线材 加工区 113113 8 4 9 板材 出货区 16671667 9 5 9 型材 出货区 667667 10 6 7 室内钢卷 加工区 10001000 11 7 8 加工区 成品区 113113 1212 8 98 9 成品区成品区 出货区出货区 113 11973113 11973 将表 4 1 中各作业单位对按物流强度大小排序绘制成表 4 2 表表 4 24 2 各作业单位对按物流强度大小排序各作业单位对按物流强度大小排序 序号 作业单位对 作业单位对物流强度物流强度 1 1 2 进货区 室外钢卷 23332333 2 2 9 室外钢卷 出货区 23332333 3 1 4 进货区 板材 16671667 4 4 9 板材 出货区 16671667 5 1 6 进货区 室内钢卷 10001000 6 6 7 室内钢卷 加工区 10001000 7 1 3 进货区 线材 667667 8 5 9 型材 出货区 667667 9 1 5 进货区 型材 300300 10 3 7 线材 加工区 113113 11 7 8 加工区 成品区 113113 1212 8 98 9 成品区成品区 出货区出货区 113 11973113 11973 2 物流强度等级 由于直接分析大量物流数据比较困难且没有必要 SLP 中将物流强度转化好 成五个等级 分别用符号 A E I O U 来表示 其物流强度逐渐减小 对应着超 高物流强度 特高物流强度 较大物流强度 一般物流强度和可忽略搬运五种物流 强度 作业单位对或称为物流路线的物流强度等级应按物流路线比例或承担的物流 量比例来确定 可参考表 4 3 来划分 表表 4 34 3 物流强度等级比例划分表物流强度等级比例划分表 物流强度等级物流强度等级符号符号物流路线比例物流路线比例 承担的物流量比例承担的物流量比例 超高物流强度 A1040 特高物流强度 E2030 较大物流强度 I3020 一般物流强度 O4010 可忽略搬运 U 参考表 4 3 物流强度等级比例划分表 可将表 4 2 所表示的物流强度排序绘制 成表 4 4 的物流强度分析表 表表 4 44 4 的物流强度分析表的物流强度分析表 序号序号作业单位对作业单位对物流强度等级物流强度等级 11 2A 22 9A 31 4E 44 9E 51 6I 66 7I 71 3I 85 9O 91 5O 103 7O 117 8O 128 9O 3 物流相关表 为了能简单明了地表示所有作业单位之间的物流相互关系 仿照从至表结构 构造一种作业单位之间物流相互关系表 称之为原始物流相关表 如表 4 5 所示 表表 4 54 5 原始物流相关表原始物流相关表 至 1234567891011 从进 货 区 室 外 钢 卷 线 材 板 材 型 材 室 内 钢 卷 加 工 区 成 品 区 出 货 区 服 务 区 停 车 场 1 进货区 A AI IE EO OI IUUUUU 2 室外钢卷 A AUUUUUUA AUU 3 线材 I IUUUUO OUUUU 4 板材 E EUUUUUUE EUU 5 型材 O OUUUUUUO OUU 6 室内钢卷 I IUUUUI IUUUU 7 加工区 UUO OUUI IO OUUU 8 成品区 UUUUUUO OO OUU 9 出货区 UA AUUUUUO OUU 10 服务区 UUUUUUUUUU 11 停车场 UUUUUUUUUU 在这个表中不区分物料移动的其实与终止作业单位 在行与列的相交方格中填 入行作业单位与列作业单位间的物流强度等级 因为行作业单位与列作业单位排列 顺序相同 所以得到的是右上三角矩阵表格与左下三角矩阵表格对称的方阵表格 除掉多余的左下三角矩阵表格 将右上三角矩阵变形 就得到了 SLP 中著名的物流 相关表 见图 4 6 进行工厂布置时 从物流系统优化的角度讲 物流相关表中物 流强度等级高的作业单位之间的距离应尽量缩小 即彼此相互接近 而物流强度等 级低的作业单位之间的距离可以适当加大 图图 4 64 6 作业单位物流相关图作业单位物流相关图 4 3 24 3 2 非物流相关性分析非物流相关性分析 在制造业的企业或工厂中 当物流状况对生产有重大影响时 物流分析就是工 厂布置的重要依据 但是也不能忽视非物流因素的影响 尤其是当物流对生产影响 不大或没有固定的物流时 工厂布置就不能仅依赖于物流分析 而应考虑非物流因 素对设施布置的影响 不同的企业 作业单位的设置是不一样的 作业单位间的相互关系的影响因素 也是不一样的 作业单位间相互关系密切程度的典型影响因素一般可以考虑以下方 面 1 物流 2 工艺流程 3 作业性质相似 4 使用相同的设备 5 使用同一场所 6 使用相同的文件档案 7 使用相同的公用设施 8 使用同一组人员 9 工作联系频繁程度 10 监督和管理方便 11 噪声 振动 烟尘 易燃易爆危险品的影响 12 服务的频繁和紧急程度 据缪瑟在 SLP 中建议 每个项目中重点考虑的因素不应超过 8 10 个 确定了作业单位相互关系密切程度的影响因素以后 就可以给出各作业单位间 的关系密切程度等级 在 SLP 中作业单位间相互关系密切程度等级划分为 A E I O U X 其含义及比例如表 4 6 所示 表表 4 64 6 作业单位间相互关系等级作业单位间相互关系等级 符号含 义说 明比 例 A绝对重要2 5 E特别重要3 10 I重要5 15 O一般密切程度10 25 U不重要45 80 X负的密切程度不希望接近 酌情而 定 以钢材物流中心为例 选择如表 4 7 所示作业单位相互关系影响因素 在此基 础上建立如图 4 7 所示非物流的各作业单位相互关系图 表表 4 74 7 作业单位相互关系影响因素作业单位相互关系影响因素 编码关系等级的理由 1工作流程的连续性 2生产服务 3物料搬运 4管理方便 5安全与污染 6共用设备及辅助动力源 7振动 8人员联系 图图 4 74 7 非物流作业单位相互关系图非物流作业单位相互关系图 4 3 34 3 3 综合相关性分析综合相关性分析 在大多数工厂中 各作业单位之间既有物流联系也有非物流的联系 两作业单 位之间的相互关系应包括物流关系与非物流关系 因此在 SLP 中要将作业单位间物 流的相互关系与非物流的相互关系进行合并 求出合成的相互关系一一综合相互关 系 然后由各作业单位间综合相互关系出发实现各作业单位的合理布置 下面说明 作业单位综合相互关系表的建立步骤 1 确定物流与非物流相互关系的相对重要性 一般说来 物流与非物流的相 互关系的相对重要性的比值 m n 不应超过 1 3 3 1 之间 当比值小于 1 3 时 说明物流对生产的影响非常小 工厂布置时只需考虑非物流的相互关系 当比值大 于 3 1 时 说明物流关系占主导地位 工厂布置时只需考虑物流相互关系的影响 实际工作中 根据物流与非物流相互关系的相对重要性取 m n 3 1 2 1 1 1 1 2 1 3 我们把 m n 称为加权值 2 量化物流强度等级和非物流的密切程度等级 对于图 4 10 及图 4 13 一 般取 A 4 E 3 I 2 O l U 0 X 1 得出量化以后的物流相关表及非物 流相互关系表 3 计算量化的所有作业单位之间综合相互关系 具体方法如下 设任意两个作业单位分别为 Ai 和 Aj 其量化的物流相互关系等级为 MRij 量 化的非物流的相互关系密切程度等级为 NRij 则作业单位入 Ai 和 Aj 之间综合相互 关系密切程度数量值 TRij m MRij n NRij 4 综合相互关系等级划分 TRij 是一个量值 需要经过等级划分 才能建 立出与物流相关表相似的符号化的作业单位综合相互关系表 综合相互关系的等级 划分为 A E I O U X 各级别 TRij 值逐渐递减 且各级别对应的作业单位对 数应符合一定的比例 表 4 8 给出了综合相互关系等级及划分比例 表表 4 84 8 综合相互关系等级与划分比例综合相互关系等级与划分比例 关系等级符号作业单位对比例 绝对必要靠近A1 3 特别重要靠近E2 5 重要I3 8 一般O5 15 不重要U20 85 不希望靠近X0 10 需要说明的是 将物流与非物流相互关系进行合并时 应该注意 X 级关系密级 的处理 任何一级物流相互关系等级与 X 级非物流相互关系等级合并时都不应超过 O 级 5 经过调整 建立综合相互关系图 6 建立作业单位综合相互关系图例 由图 4 6 和表 4 7 给出的钢材物流中心作业单位物流相关图与作业单位非物流 相互关系图显示出两图并不一致 为了确定备作业单位之间综合相互关系密切程度 需要将两表进行合并 1 加权值选取 加权值大小反映工厂布置时考虑方面的侧重点 对于钢材物 流中心来说 物流影响明显大于其他因素的影晌 因此取加权值 m n 3 1 2 综合相互关系计算 根据各作业单位对之间物流与非物流关系等级高低进 行量化及加权求和 求出综合相互关系如表 4 9 所示 表表 4 94 9 钢材物流中心作业单位综合相互关系计算表钢材物流中心作业单位综合相互关系计算表 关系密切程度 物流关系 加权值 3 非物流关系 加权值 1 综合关系 序号 作业单 位对 等级分值等级分值分值等级 11 2A12E315A 21 3I6I 28I 31 4E9E312E 41 5O3O14O 51 6I6I28I 61 7U0U00U 71 8U0U00U 81 9U0U00U 91 10U0A44O 101 11U0E33O 112 3U0I22O 122 4U0I22O 132 5U0O11O 142 6U0U00U 152 7U0U00U 162 8U0U00U 172 9A12O113A 182 10U0I22O 192 11U0O11O 203 4U0I22O 213 5U0E33O 223 6U0U00U 233 7O3O14O 243 8U0U00U 253 9U0I22O 263 10U0I22O 273 11U0O11O 284 5U0O11O 294 6U0U00U 304 7U0U00U 314 8U0U00U 324 9E9I211E 334 10U0I22O 344 11U0I22O 355 6U0U00U 关系密切程度 物流关系 加权值 3 非物流关系 加权值 1 序号 作业单位对 等级分值等级分值 综合关系 物流关系 加权值 3 365 7U0U00U 375 8U0U00U 385 9O3E36I 395 10U0I22O 405 11U0I22O 416 7I6E39E 426 8U0U00U 436 9U0U00U 446 10U0I22O 456 11U0I22O 467 8O3I25I 477 9U0U00U 487 10U0I22O 497 11U0I22O 508 9O3E36I 518 10U0E33O 528 11U0I22O 539 10U0A44O 549 11U0E33O 5510 11U0O11O 3 划分关系密级 应该注意 综合相互关系应该是合理的 应该是作业单位 之间物流的相互关系与非物流的相互关系的综合体现 不应该与前两种相互关系相 矛盾 得出钢材物流中心综合相互关系等级划分比例如表 4 10 所示 表表 4 104 10 钢材物流中心综合相互关系等级划分比例钢材物流中心综合相互关系等级划分比例 总 分关 系 等 级作业单位对数百分比 13 15 A23 6 9 12 E35 5 5 8 I59 1 1 4 O2850 9 0U1730 9 合 计 55100 4 建立作业单位综合相互关系图 如图 4 8 所示 图图 4 84 8 作业单位综合相互关系图作业单位综合相互关系图 4 44 4 钢材物流中心功能区域布置规划钢材物流中心功能区域布置规划 4 4 14 4 1 钢材物流中心区域布置钢材物流中心区域布置 1 作业单位位置相关图 1 作业单位综合接近程度计算 在 SLP 中 工厂总平面布置并不直接去考虑各作业单位的建筑物占地面积及其 外形几何形伏 而是从各作业单位间相互关系密切程度出发安排各作业单位之间的 相对位置 关系密级高的作业单位之间距离近 关系密级低的作业单位之间距离远 由此形成作业单位位置相关图 当作业单位数量较多时 作业单位之间相互关系数目就非常多 为作业单位数 量的平方量级 因此即使只考虑 A 级关系也有可能同时出现很多个 这就给如何入 手绘制作业单位位置相关图带来了困难 为了解决这个问题 我们引人综合接近程 度的概念 所谓某一作业单位综合接近程度等于该作业单位与其他所有作业单位之 间量化后的关系密级分值的总和 这个值的高低 反映了该作业单位在布置图上是 应该处于中心位置还是应该处于边缘位置 也就是说 综合接近程度高的作业单位 与其他作业单位相互关系总体上是比较密切的 即与大多数作业单位都比较接近 当然 这个作业单位就应该处于布置图的中央位置 反之 这个作业单位就应该处 于布置图的边缘 表 4 11 就是电瓶叉车厂作业单位综合接近程度计算结果 量化物流强度等级和非物流的密切程度等级 对于图 4 8 一般取 A 4 E 3 I 2 O l U 0 X 1 得出量化以后的综合接近程度排序表如表 4 11 所示 表表 4 114 11 钢材物流中心综合接近程度排序表钢材物流中心综合接近程度排序表 作业 单位 代号 1234567891011 1AIEOIUUUOO 2AOOOUUUAOO 3IOOOUOUOOO 4EOOOUUUEOO 5OOOOUUUIOO 6IUUUUEUUOO 7UUOUUEIUOO 8UUUUUUIIOO 9UAOEIUUIOO 10OOOOOOOOOO 11OOOOOOOOOO 综合 接近 程度 14139118786141010 排序 1374810911256 2 对钢材物流中心各大功能区域的空间需求估算 1 进货检验区 由于进货的检验是物流中心的主要作业 因此进货区的设计成为物流中心内部 规划的关键决策之一 为使进 出货作业达到安全高效的目的 在对进出货区进行 规划时必须遵循以下原则 进出货区的位置能使车辆快速安全地进出物流中心 不产生交叉会车 车位数应保证车辆在规定时间内完成货物检验任务 考虑到在峰值作业的可能性 同时还要考虑到进出货物时发生的退货现象 基于以上的原则 下面来对进货区进行规划 进货区的车位数 u tM n Tm 其中 n 车位数 t 每台车的平均验货时间 通常验货时间取 15 分钟 u 峰值系数 取 3 M 每天的平均进货量 m 没车平均装载量 平均每车装载量 50 吨 T 每天工作时间 这里按每天工作 9 小时计算 按照一年工作 300 天 根据表 5 1 中数据可以得到 M 6167 m 50 u 3 t 0 25 T 9 将其代入公式 5 1 得到 3 0 25 6167 10 9 50 n 由此可知 在高峰期大概需要 lO 个左右的站台 由于钢材装载车辆属于特大型 车种 估计每辆车的占地面积约为 60 因此进货区面积约为 600 2 综合管理服务区 目前该物流中心工作人数为 50 人 通过预计的钢材配送 中心的年吞吐能力 该物流中心 5 年后的吞吐量为现在的 3 倍 估算出生产和管理 人员的人数约为 150 人 按照平均每人占地面积为 lOre2 计算 该物流中心管理服 务区所需要的面积为 1500 3 仓储区 采用比率趋势法估 仓储区包括线材仓储区 型材仓储区 板材仓 储区 室外钢卷仓储区 室内钢卷仓储区 在进行仓储区规划的时候 主要是根据 仓储区的储运量 可知日常存货的数量 除此之外 在进行仓储区作业面积规划时 还必须事先了解货物的尺寸 堆放方式 采用不同的储存方式 货物所需要的仓储 作业面积是不一样的 钢材物流中心货物的储存方式主要是地面堆码 因此这里需 要考虑的就是单位面积的堆放量 不同种类的钢材单位面积堆放量可以从表 4 12 得 到 表表 4 124 12 钢材平均额定堆放量钢材平均额定堆放量 钢材种类线材型材钢板钢卷钢材成品 额定堆放量 吨 2 m 22 5233 线材区面积 公式 1 S A 线材 线材 线材 其中 平均每天仓储量 S线材 线材额定堆放量 线材 面积利用率 考虑到通道的面积人工作业 车辆行走 车辆回转 公式 2 d S 356 线 线材 年仓储转运量 线材平均存放时间 d线 安全系数 7 S 356 0 7 线材 200000 2 线材 0 7 0 7 d0 7 线 代入 公式 1 公式 1 可得 2 7 A4000m 356 0 7 0 7 2 线材 200000 同理 室外钢卷区面积 2 S6 A8000m 365 0 7 0 7 3 钢卷 钢卷 钢卷 700000 型材区面积 2 S 7 A2200m 365 0 7 0 7 2 5 型材 型材 型材 150000 板材区面积 2 S 7 A10000m 365 0