物流系统规划与设计6-设施布置方法

2020/6/171物流系统规划与设计华南师范大学经管学院李金华[e-mail]物流系统规划与设计22020/6/17设施布置方法一、系统化设施布置方法——SLP二、计算机布置方法物流系统规划与设计32020/6/17一、系统化设施布置方法——SLP1、经典的SLP方法SLP（SystematicLayoutPlanning，系统布置设计）法提出了作业单位相互关系的等级表示法，使设施布置由定性阶段发展到定量阶段。物流系统规划与设计42020/6/17SLP的五个基本要素在SLP方法中，Muther将研究工程布置问题的依据和切入点，归纳为5个基本要素，抓住这些就是解决布置问题的“钥匙”。（1）P产品（材料）：产品型号、系列、规格；（2）Q数量（产量）：产量和年生产量；（3）R生产路线：工艺路线卡、装配表、加工工艺过程表等工艺文件；（4）S辅助部门：指支持生产运行的工厂各辅助部门，如工具领取与维修部门、动力部门、各公用设施管理部门等；（5）T时间（时间安排）：指产品的生产周期、投产的批量与批次、各种操作时间定额标准。P、Q两个基本要素是一切其他特征或条件的基础。物流系统规划与设计52020/6/17SLP的四个阶段①确定位置。位置可以是新址，也可以是原址，或者是一个厂房，或者是一个仓库。②总体区划。要决定布置范围内的基本物流模式，要标明每个主要作业区、作业单元、车间、工场的大小和相互关系。③详细布置。包括每台设备或每项设施的位置。④实施。四个阶段按顺序进行，其中1、4阶段不属于真实的布置设计工作，而第2、3阶段即总体区划和详细布置则是布置设计的主要内容。物流系统规划与设计62020/6/17采用SLP法进行平面布置首先是对各作业单位之间的相互关系作出分析，包括物流和非物流的相互关系，经过综合得到作业单位相互关系表；然后相互关系表中作业单位之间相互关系的密切程度，决定各作业单位之间距离的远近，安排各作业单位的位置，绘制作业单位位置相关图，将各作业单位实际占地面积与作业单位位置相关图结合起来，形成作业单位面积相关图；通过作业单位面积相关图的修正和调整，得到数个可行的布置方案；最后采用加权因素对各方案进行评价择优，并对每个因素进行量化，得分最多的布置方案就是最佳布置方案。物流系统规划与设计72020/6/17物流系统规划与设计82020/6/17图5-1中的信息采集分析、物流分析及作业关系分析是系统布置的基础，该部分已在上一章中进行了介绍，本章重点放在如何由相互关系图产生空间关系图。Muther提出的SLP中用线型图来“试错”生成空间关系图。物流系统规划与设计92020/6/17例1设有3种零件A、B、C，其工艺路线及日产量如表5-1所示（1~5为5个部门）。物流系统规划与设计102020/6/17解：首先，对上述5个部门进行物流分析，以质量作为当量物流量，构建从至表如表5-3所示。物流系统规划与设计112020/6/17其次，按照图5-2所示的物流量划分标准，将部门间的物流量转化为关系代码，生成部门关系如图5-3所示。物流系统规划与设计122020/6/17由图5-3，采用试错法，初步生成线型图如图5-4所示，再将面积的约束加入，生成如图5-5所示的空间关系图。物流系统规划与设计132020/6/172、关系表技术经典的SLP中，由关系图生成空间关系图中，采用试错法完成。这一点对于初学者往往需要经过多次的尝试，而且定量性不强。Tompkins介绍了一种关系表（RelationshipDiagramming）的方法，布置可以按照一定的逻辑关系进行。物流系统规划与设计142020/6/17关系表技术步骤①转化物流与作业单位相互关系图为关系表。②选择A级关系最多的部门作为第一部门优先进入布置。③选择与第一部门具有A级关系的部门作为第二部门进入布置。④按照与第一二部门为AA、AE、AI、A*的排列顺序选择第三部门。⑤依次选择直至结束。⑥根据面积进行实际面积的布置。物流系统规划与设计152020/6/17以例1为例求解：首先由关系图5-3列出关系表5-4物流系统规划与设计162020/6/17按部门具有关系的重要程度，确定布置顺序为2—1—4—5—3。进而根据其相互关系确定空间大致位向，分别如图5-6a~e所示。最后，选择单位面积，确定各部门的单位面积数目，按照各单位的面积数目确定初步布置并调整生成最后布置。本例中，选择20m2作为单位面积，各部门相应的单位面积数如表5-5所示。确定初步布置如图5-6f，进一步调整为图5~6g，即最后布置效果。物流系统规划与设计172020/6/17物流系统规划与设计182020/6/17二、计算机布置方法1、CRAFT（改进型）CRAFT（ComputerizedRelativeAllocationofFacilitiesTechnique）是Buffa等人于1964年提出的。这是一种改进型的算法，需要用户提供初始布置方案。CRAFT的基本方法——部门互换在CRAFT中，选择具有公共边或相等面积的部门进行交换，其他无公共边或面积不相等的部门不能交换。这样做的目的是为了使相交部门的位置互换不致引起其他部门位置的变化。这种交换通常是以两两交换的方式进行的，也可以采用3部门交换的交换方式，交换的最大次数是小于n(n-1)/2，n是部门的数目。物流系统规划与设计192020/6/17CRAFT的评估标准CRAFT的评估标准是物料搬运费用（物流量×距离×单位距离成本）。每一轮交换中，选择搬运成本节省最多的布置作为交换结果。重复这种交换，起码到交换位置不能引起移动成本的进一步降低为止。距离的计算采用部门中心间的折线距离。物流系统规划与设计202020/6/17例（同例一）：图5-7为初始布置方案。表5-6为物流从至表。由初始布置方案得到的距离表如表5-7所示。为了便于计算，这里距离为单位距离数，由图5-7知，单位距离=4.4m。单位距离成本设为为1。表5-7为距离表，表5-8为搬运费用表。物流系统规划与设计212020/6/17解：（1）计算初始搬运费：由表5-6～表5-8可知初始布置的总搬运费用为460。物流系统规划与设计222020/6/17物流系统规划与设计232020/6/17（2）开始交换。首先选择可以进行交换的部门分别是1-2，1-3，1-5，2-3，2-4，2-5，3-5，4-5。交换1-2，则布置图如图5-8所示，距离表变为如表5-9所示，搬运费用表变为如表5-10所示。总的搬运费用变为475；费用增加15，故取消该布置。继续下一个交换，1-3交换，直到找到最小搬运费用的一种布置，结束本轮交换。物流系统规划与设计242020/6/17物流系统规划与设计252020/6/17（3）第一轮交换结束后，确定出首轮布置图。针对这一布置图，再次进行具有公共边及面积相等的部门的交换，直到搬运费用不再降低为止。CRAFT的改进CRAFT是应用较为广泛的一种设施规划方法，因此，得到了不断地完善、改进。1963年，Hillier发展了可以进行非相邻单元交换的方法；1982年，Johnson发展了可以考虑多层车间及非线性物料搬运成本的SRACECRAFT。物流系统规划与设计262020/6/172、CORELAP（构建型）CORELAP（ComputerizedRelationshipLayoutPlanning），是LeeR.C.和MooreJ.M.于1967年提出的一种构建型算法。这种算法的出发点是部门之间的关系图（Relation-Chart），布置的目标是实现部门之间最大的密切度。CORELAP的求解过程物流系统规划与设计272020/6/17（1）CORELAP的选择方法，即布置顺序矢量的产生方法，是根据各部门所有关系的总和来确定的。首先将关系图中的每一个关系代码，按照表5-11所示的对应关系数值化；再对每个部门所有关系值求和，即得到关系总和TCR（TotalClosenessRating）；选择TCR最大的部门作为最先进入布置的部门。若最大的TCR值有多个部门，即出现“结”，则选择面积最大的部门解“结”。若依然解不开，则随机选取；物流系统规划与设计282020/6/17第二个部门选择与第一个部门具有最高级别关系（A级）的部门，依次选择E级、I级……。如果在同一关系级别中出现多个部门（“结”），选择这些部门中TCR最大的部门先布置（解“结”）。在布置中，部门的形状尽可能设计成正方形。（2）生成了布置矢量后，开始向布置图中放置。放置原则是保证进入布置图的部门与前面进入的相邻部门的关系值的和NCR（NeighborClosenessRating）最大。在图5-9中部门1有3种放置方法。放置在位置1a，则与3、4相邻，NCR1a=CR13+CR14、NCR1b=CR14、NCR1c=CR13，所以应该选择位置1a进入布置图。物流系统规划与设计292020/6/17（3）对布置图的评估方法任意两部门间的关系值×该两部门间的最短直线距离的总和。根据该和值可以比较不同方案的优劣。物流系统规划与设计302020/6/17例（同例一）：物流系统规划与设计312020/6/17解：求TCR，如表5-12所示。从表5-12中可以看到，部门2的总和最高，所以首先布置该部门。其他部门中，部门1与2具有A级关系，所以随后布置部门1。部门4、部门5与部门2同属I级关系，且TCR值相等，但部门4的面积大，所以先4后5，最后布置与部门2个有O级关系的3部门。这样，布置顺序矢量为21453。物流系统规划与设计322020/6/17根据各部门面积确定最终布置。根据例1的面积，如表5-2所示，即可生成最终布置图，如图5-11所示。物流系统规划与设计332020/6/17评估布置方案布置方案的得分见表5-13所示，其中2个单元间的距离为到达公共边最少需要的直线距离。不同方案的比较，总得分越小的方案越优。物流系统规划与设计342020/6/17案例：某抵押公司的办公室布置规划四个阶段：1、公司运作分析2、规划3、位置选择4、设计与布置物流系统规划与设计352020/6/17规划阶段（1）对当前的空间利用率进行检查：对组织中每个部门进行例行检查来得到当前空间的详细清单；（2）决定空间方案：决定不同部门的员工所需要的空间；（3）确定部门之间的相互作用：从数量和重要性上确定部门和辅助部门之间的相互作用，得到关系表；（4）进行特殊考虑设置与布置阶段利用关系表和空间需求表，画出活动关系图、面积关系图和初步的布置。物流系统规划与设计362020/6/17习题物流系统规划与设计372020/6/17物流系统规划与设计382020/6/17