制造企业生产物流设施布置与评价研究

发布时间：2016-05-02 20:46

第 1 章  绪  论

1.1 研究背景及意义
对于任何一个国家而言，制造业是基础行业，它的发展水平决定了国家的经济发展水平。随着全球竞争程度的加剧，制造业企业的经营模式也发生了变化，由简单的企业模式发展为集团化、国际化的大型企业，企业生产设备投入加大，规模扩大。企业规模扩大的同时，也使得制造类企业面临的竞争压力更大，各种持续的、易变的全球性竞争随之而来，原来的设施、技术不再适应新的竞争环境和新的生产方式，更具柔性化的大批量定制型生产方式代替了原有的单一品种、单一样式的大规模生产，进一步优化了制造类企业的生产模式。中国是制造业的大国，在制造技术不断发展的背景下，我国制造类企业的生产水平和能力也得到了一定的提高，在一定程度上降低了企业的生产成本，但是，由于我国原有经济体制相对落后，企业管理机制和运行机制不完善，大部分制造类企业存在着很多问题。如选址不科学，布置不合理，物流部顺畅以及企业面积不适当等，造成了人力、物力、财力的浪费。阻碍制造类企业进一步发展的瓶颈之一主要是现有生产能力跟不上设施布置现状的发展，从而影响了我国制造业的健康发展。 近年来，为了适应市场的变化，也为了在激烈的竞争中取得胜利，很多制造类企业逐渐认识到设施布置设计及优化的重要性，并意识到实现物流合理化对设施布置设计及优化的重要作用。对制造业而言，物料在各个设施之间的流动是生产过程中必不可少的环节。实现高效的物流运作就相当于是降低了企业的生产成本，缩短了产品交货的时间，从而在一定程度上提高了企业的竞争力。科学的设计设施布置方案不仅是新的生产系统设计的重要内容，也是改良旧的生产系统的重要方面，因此，设计出科学的设备布置方案，对企业物流高效化的实现具有重要的作用，为企业赢得市场奠定重要基础。 
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1.2 国内外研究现状
国外相对较早的提出了设施布置设计的相关理论，形成了较为系统的知识体系。在设施布置优化设计方面，早在 1957 年研究学者 Koopmans 和 Beckman 在描述设施布置问题时采用二次指派问题(QAP)[1]，这也是第一次采用该方法来研究设施布置问题，从而建立了以最小化全部的物料储运费用为目标的优化模型；Kouvelis 和 Kim[2]采用分枝定界算法求解了自动制造系统的单向环网布局问题；在此基础上，Melley 等[3]也运用该方法有效解决了矩形区域内放置矩形块的布局设施优化问题。 l967 年，R.C Lee 和 J.M.Moore 从量化作业举位相互关系以确定个作业单位之间的关联程度的角度出发，提出了一种新的结构算法，名为系统布置设计算法(Computerized Relationship Layout Planning，简称 CORELAP)，它的目标是希望实现各部门之间最大的密切度，从而提高效率，而这种程序实质上就是通过计算机来实现的 SLP[5]。 1973 年，Kouvdis 和 Melle[6]同样运用分枝定界算法来解决资源约束项目的调度问题，并在此基础上进一步提出了更为有效的模型—QSP(Quadratic SetCovering Problem，二次布置占有问题)模型。该模型的方法是将需要布置的工作区面积分解为若干列小栅格，并将大物流引入同一工作区，实现工作区的连续、高效。 1985 年 Lawler[7]在研究对等性分配问题时，发现其研究结果等价于 QAP 模型，因此，Lawler 第一次将布局问题用线性整数规划来描述。 1978 年，在此后的学者如 Kaufinan 和 Broeckx[8]同样将布局问题以混合整数规划问题(MIP)的形式来表示，得出该模型与 QAP 也是基本等价的结论。 Tavares 通过研究，提出了在车间设施布局中含有约束条件的布局模型，并根据这些约束条件进行了启发式搜索，降低了各车间之间的物流费用。 而 Kouvelis et.al 指出，制造系统设计早期最亟待解决的关键问题之一就是生产设施的布置问题。
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第 2 章  设施布局的基本理论

2.1  设施的概念
设施布局中的“设施”是指生产或者服务系统运行的有形的资产及其相关的辅助设施，根据不同的角度，现将不同的设施进行分类。根据设施的移动状态，可以分为动态设施和静态设施。其中，动态设施是指位置可移动设施，如部分运输设备、小型生产设备等；静态设施是指受条件所限不能移动的设施，如大型生产设备、厂房和仓库等[22]。 按照资产的所有权，可以分为自有设施和公有设施。其中，自有设施是指改生产或者服务企业自己拥有所有权的设施，如购买的生产设备、运输设备、厂房设备及物流设备等；公有设施是指非自身拥有，而是由第三方机构或政府部门提供的，供企业有偿或无偿使用的设施，如仓储中心、配送中心等。 按照实物形态，可以分为机器设备、实体建筑和物品物料三个方面。机器设备是指涉及企业生产经营过程中的设施，分为主要生产设备、辅助设备和搬运设备等；实体建筑是指企业的外围设施，也就是厂房、仓库、办公大楼等；物品物料主要是用于生产的原材料和生产出的半成品及产成品，物品物料主要是由于大量存储的形式和进出控制方式等影响设施的布局结构。 
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2.2  设施布局的研究范围
设施布局的研究范围较广，内容涉及各个行业各个经济活动单元，各个需要占据空间的实体，也包括人。对制造类行业来说，主要体现在厂址选择、厂区平面布置和物料搬运等研究方面[23]。 设施规划主要是指设施的自身设计问题和设施的位置选择两个方面，其中设施的自身设计包括设施布局设计和搬运系统设计，如图 2-2 所示：   根据影响工厂位置的因素特点，分为定性的非成本因素和定量的成本因素。定性的非成本因素主要是指不可控的客观因素，包括企业所在地的地理环境、国家政策法规及科技发展水平等；定量的成本因素是指可以量化计算的因素，，包括原材料成本、运输成本、土地成本、建筑成本以及动力能源和劳动力资源成本等。 设施布局设计在确定的设施位置基础上，合理安排企业内的各种设施的摆放位置，尽可能的减少物料的搬运距离、缩短搬运的时间，保障物流、人流的顺畅有序，降低生产成本。在制造企业中，设施布局设计包括工厂布局和车间布局。 设施布局主要包括工厂布局和车间布局。工厂布局需要根据各设施之间的相互关系和设备占据空间大小，对生产车间、办公大楼、相关服务部门以及道路走向等进行科学布局。车间布局则主要考虑产品的生产流程和产品的流量等方面。 
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第 3 章  系统布置设计（SLP） ......... 13 
3.1 SLP  概述 ........ 13 
3.2  系统布置设计的基本要素和步骤........ 13 
3.2.1 系统布置设计的基本要素........... 13 
3.2.2 系统布置设计的基本步骤........... 16 
3.3 SLP 的实施 ..... 17 
3.3.1  物流分析...... 17 
3.3.2  非物流关系分析.......... 18 
3.3.3  综合相互关系分析...... 19 
3.3.4  作业单元位置的确定.......... 19 
3.4  本章小结........ 19 
第 4 章  设施布置应用案例........ 20 
4.1  车间概况........ 20 
4.2  车间 SLP 分析 ....... 20 
4.3  车间布置设计方案........ 26 
4.4 本章小结......... 26 
第 5 章  企业生产物流设施布置综合评价........ 27 
5.1  直觉模糊法.... 27 
5.2  构建综合评价指标体系........ 30 
5.3  基于直觉模糊相似度的生产物流设施布置综合评价........ 30 
5.4  生产物流设施布置综合评价........ 40 
5.5 本章小结......... 43 

第 5 章  企业生产物流设施布置综合评价 

5.1  直觉模糊法 

直觉模糊集评价一种比较先进的分析方法，处理模糊信息的能力也更强。直觉模糊集在处理模糊性和不确定性方面更具实用性和灵活性[31]。所以本文采用此方法对企业生产制造物流系统进行评价。 辅助服务 S 就是旨在为保证生产正常运行而开展的辅助服务性活动、建立设施以及所提供的人员服务。辅助服务厂区 S 指的是其他营业单位除物流业务单位，包括管理，运营部门协助生活服务部门的功能。这些工作单位主要为物流服务，贸易展览等功能提供支持和保障，物流业务在一定程度上对效率的影响，对整个厂区的布局设计布局有很大的影响应充分重视。时间要素是指在什么时候、用多少时间生产出产品，包括每个工序的所需的操作时间、产品的生产时间。在整个工艺过程设计中，根据时间因素来确定生产所需设备的情况、作业安排情况和操作人员情况，平衡工艺流程中各个工序的生产时间。

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结论

车间设施布局设计能够直接影响企业的生产经营成本，进而影响企业的效益。科学合理的设施布局能够使企业在残酷的市场竞争中保持较好的竞争优势。本文在研究设施布局相关理论的基础上，分析了生产车间的布局特点，提出了基于 SLP 法的设施布局优化方法并将此方法应用与解决某摩托车生产车间设施布局优化问题；设置评价指标体系，运用直觉模糊集综合评价方法对物流设施布局进行评价分析，为布局决策提供科学依据。 本文的研究工作取得的主要成果如下： （1）分析了物流设施布置的基本原理，综合考虑了物料搬运费用、作业单位间搬运工作量和物料搬运距离的影响，并综合分析了车间布局的约束条件。 （2）提出了 SLP 的设施布局优化方法，并将其应用于车间设施布置优化中。对 SLP 法的理论进行了详细的分析，针对该方法的优缺点，构建了基于 SLP 法的生产车间设施布局优化方法，并论述了其解决车间布局问题的运行步骤。 （3）将以上研究成果应用于某摩托车生产车间的设施布局优化中，通过使用 SLP 方法，验证了该方法在设施布局优化问题中的有效性。 （4）根据系统方法分析设施布置评价问题，找到了这一评价问题所涉及的决策目标、根本目标、评价属性等。根据分析结果建立了制造业企业的生产车间设施布置评价目标及对应属性构架； （5）根据对评价属性的分类，运用直觉模糊评价方法对制造业生产物流系统布置进行评价。
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参考文献(略)

本文编号：41298