物流工程學分析方法

1、物流工程與管理第3章 物流工程學分析方法本 章 內(nèi) 容3.1 生產(chǎn)物流系統(tǒng)分析方法3.2 系統(tǒng)布置設計方法3.3 EIQ分析方法7/25/202223.1 生產(chǎn)物流系統(tǒng)分析方法企業(yè)生產(chǎn)物流，指從原材料購進、車間生產(chǎn)、半成品與成品的周轉(zhuǎn)直至送到成品庫的物流全過程。7/25/202233.1.1 生產(chǎn)物流系統(tǒng)分析的基本概念1.物流工作量物流量是指一定時間內(nèi)通過兩物流點之間的物料數(shù)量。在一個給定的物流系統(tǒng)中，物料從幾何形狀到物化狀態(tài)都存在較大差別，搬運難易程度相差很大。因此在生產(chǎn)系統(tǒng)分析過程中，引入當量物流量概念，把系統(tǒng)中所有的物料通過修正、折算為一個統(tǒng)一量。7/25/202242.當量物流量當量物

2、流量是指物流運動過程中，一定時間內(nèi)按規(guī)定標準修正、折算的搬運和運輸量，并充分考慮物料在搬運或運輸過程中實際消耗的搬運和運輸能量等因素。如一臺載重量為5噸的叉車，在運送5噸的鑄件時，5噸鑄件的當量重量為5噸；而在運送2噸的物料時，2噸物料的當量重量仍為5噸。在實際系統(tǒng)中，所提及的物流量均指當量物流量。7/25/20225當量物流量的計算公式：f=nq式中：f 當量物流量，當量t/年、當量t/月、當量kg/h q 一個搬運單元的當量重量，當量t、當量kg n 單位時間內(nèi)流經(jīng)某一個區(qū)域或路徑的單元數(shù)，單元數(shù)/年（月）7/25/202263.瑪格數(shù)（Magnitude）瑪格數(shù)起源于美國，是一種不十分成

3、熟的當量物流量計算方法。它是為度量各種不同物料可運性而設計出來的一種度量單位，可以衡量物料搬運難易的特征。將兩點之間流動物料的瑪格數(shù)乘以單位時間內(nèi)運輸?shù)募?shù)，即可得到兩地點之間的物流量或物流強度。7/25/20227（1）瑪格數(shù)的定義可方便地拿在一只手中；相當密實；形狀緊湊并可堆碼；不易損傷；相當清潔、緊固和穩(wěn)定。一塊經(jīng)過粗加工的10立方英寸（約150立方厘米）大小的木塊，叫做一個瑪格。一包20支香煙1/2瑪格螺母7/16 3/16in1/50瑪格家用浴缸 36瑪格托盤荷載4 4ft堆放不高 38瑪格7/25/20228（2）瑪格數(shù)的計算方法計算物料體積，采用測量外輪廓尺寸計算方法，不要減去內(nèi)

4、部空穴或不規(guī)則的輪廓。按照物料幾何尺寸的大小，查閱瑪格曲線，得到瑪格數(shù)基本值A。確定修正參數(shù)B、C、D、E。 B：笨重程度或密實度 C：形狀 D：損傷可能性 E：狀況計算瑪格數(shù)：M=A+0.25A(B+C+D+E)7/25/202291001011/101/1001/1000基本值(瑪格)0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000外形尺寸in3外形尺寸的基本值因素A10in31瑪格7/25/202210平紙片或金屬板材體積龐大的鈑金制品實心鑄件、鍛件紙本、湯盆廢鐵屑拆散的瓦楞紙板箱書、茶杯鑄鐵干燥木板木塊加工成一定尺寸的木料木塊空心鑄件袋裝谷類、短棒油漆過的物品帶油切

5、屑臺式電話機電視顯象管模塊、實心鉛長鋼粱水晶、玻璃制高腳器皿成形管、木扶手椅瓶裝酸類、炸藥7/25/202211（3）瑪格數(shù)的局限性：因為每一種物流的運輸能力會部分地與搬運方法有關，而實際中，瑪格數(shù)對各種不同的物理、化學狀態(tài)的物料和搬運方法不能十分準確的來描述和度量，因而它是一種近似描述物流量的標準值。在一些特性相差不大的物料搬運中，瑪格數(shù)是比較適用的。但若想將現(xiàn)實中的所有物料都用瑪格數(shù)來度量，其誤差較大。也就是說，物流系統(tǒng)越大、越復雜，瑪格數(shù)的適用精度越低。7/25/2022124.物料活性系數(shù)物料搬運活性系數(shù)是一種度量物料搬運難易程度的指標，是物流分析的重要參數(shù)。一般將它分為5個等級。的等

6、級01234物料狀態(tài)堆在地面上集中、裝在容器內(nèi)墊起、可吊裝裝載、可近距離移動裝車移動的等級7/25/202213系數(shù)值越高，物料流動越容易，所要求的工位器具所消耗的費用水平越高，相應投資費用越高。系統(tǒng)設計時，不應機械地認為越高越好，要根據(jù)具體情況，充分考慮工藝要求和成本費用綜合考慮。還可繪制物料活性系數(shù)曲線，分析某一物流在系統(tǒng)中的平均機動性。7/25/2022143.1.2 生產(chǎn)物流系統(tǒng)分析方法生產(chǎn)物流系統(tǒng)分析是針對企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的環(huán)境、輸入輸出情況、物料性質(zhì)、流動路線、系統(tǒng)狀態(tài)、搬運設備與器具、庫存等進行全面、系統(tǒng)的調(diào)查與分析，找出問題，求得最佳系統(tǒng)設計方案。生產(chǎn)物流系統(tǒng)分析是設計、改造和

7、管理一個物料搬運系統(tǒng)所需分析思想、程序和方法的總和，是一個系統(tǒng)探索和綜合創(chuàng)造的過程，具有開發(fā)設計和改造創(chuàng)新雙重功能。其分析流程如圖1所示。 7/25/202215圖1 生產(chǎn)物流系統(tǒng)分析流程圖 7/25/2022161.外部銜接分析外部銜接是指對已確定系統(tǒng)邊界的物流系統(tǒng)，研究物料輸入與輸出系統(tǒng)的情況。包括物料輸入輸出工廠系統(tǒng)的方式（運輸車輛、裝載容器、路線入口等）、頻率以及輸入輸出系統(tǒng)的條件（如時間、道路以及工廠周圍環(huán)境）等的統(tǒng)計資料，必要時應以統(tǒng)計圖表表達。7/25/2022172.輸入因素P、Q、R、S、T影響布置設計最基本的因素：產(chǎn)品Prouducts、數(shù)量Quantity、生產(chǎn)路線Rou

8、ting、輔助服務部門Service、時間Timing。除以上五項基本因素外，還需收集和分析其他有關因素，包括城市規(guī)劃、外部協(xié)作條件、交通運輸條件、地質(zhì)水文條件、自然條件，以及關于職業(yè)安全和衛(wèi)生、消防、環(huán)境保護、建筑、道路、通道等方面的技術規(guī)范、規(guī)程和標準等。7/25/202218產(chǎn)品P：是指企業(yè)所生產(chǎn)的商品、原材料、加工的零件、成品或提供服務的項目，資料包括項目、種類、型號、零件號、材料等，該因素影響設施的組成及相互關系、設備類型、物料搬運的方式等。數(shù)量Q：是指所生產(chǎn)、供應或使用的商品量或服務的工作量，用件數(shù)、重量、體積或銷售價值表示，該因素影響著設施規(guī)模、設備數(shù)量、運輸量、建筑物面積等因素

9、。7/25/202219生產(chǎn)路線或工藝過程R：是指工藝過程設計的成果，可用設備表、工藝路線卡、工藝過程圖等表示，該因素影響各作業(yè)單位之間的關系、物料搬運路線、倉庫及堆放地的位置等。輔助服務部門S：是指公用、輔助、服務部門，包括工具、維修、動力、收貨、發(fā)運、鐵路專用線、衛(wèi)生站、更衣室、食堂、廁所等，這些是生產(chǎn)的支持系統(tǒng)。時間或時間安排T：是指在什么時候、用多長時間生產(chǎn)出產(chǎn)品，包括各工序的操作時間、更換批量的次數(shù)。根據(jù)這一因素可以得出設備的數(shù)量、需要的面積和人員，平衡各工序的生產(chǎn)能力。7/25/2022203.當量物流量計算及物料分類對收集到的資料、數(shù)據(jù)要進行適當?shù)姆治雠c處理才能使用。系統(tǒng)的物料很

10、多，需要根據(jù)其重要性（價值和數(shù)量）進行分類，一般采用A、B、C分類方法。分類步驟如下： （1）物料的當量物流量計算。 （2）繪制物流種類物流量PQ圖。其中P代表物料種類，Q代表物流量（當量物流量）。根據(jù)每一種物料及其對應點，畫出由直方圖表示的PQ圖。7/25/202221PQ圖ABP1CQP2Pn7/25/202222（3）對PQ圖進行A、B、C分類。A類物料占總品種數(shù)的5-10，物流量占70%以上；B類物料占總品種數(shù)的20左右，物流量占20左右；C類物料占總品種數(shù)的70以上，物流量僅占5-10。物流系統(tǒng)分析與設計以及管理可以按A、B、C分類進行，抓住重點。7/25/2022234.物流系統(tǒng)流

11、程分析步驟（1）繪制平面圖平面圖上各設施、設備、儲存地、固定運輸設備等用工業(yè)工程標準符號（國際通用標準）表明，并進行阿拉伯數(shù)字編碼。系統(tǒng)內(nèi)每個與物流作業(yè)有關的活動都用標準符號表達，經(jīng)過標定并編碼。 表示操作，既可以表示操作過程，也可以表示加工設備、生產(chǎn)部門等。 表示儲存，指儲存地、倉庫、工位儲存地等。 表示搬運或運輸?？?表示檢驗，包括加工過程檢驗和最終檢驗等。7/25/202224車間編碼平面圖 12345678910111213141516171819202122232425267/25/202225（2）繪制物流流程表根據(jù)平面圖，按照物料分類和當量物流量，任意一條物流路徑用編碼表示其物流

12、流程。將系統(tǒng)中所有物流流程用表的形式表達，則稱該表為物流流程表。7/25/202226某車間物流流程表 序號名稱物流流程物流量（t）1軸11481516171851.72軸2137161860.33軸3237161838.64軸426916141815.35齒輪1251016171847.66齒輪215101617188.47齒輪3261112131938齒輪42611171939.69齒輪5261117182210連桿25916171911.27/25/202227（3）繪制物流流程圖將各條物流的物流量大?。ㄓ脭?shù)字標注）與經(jīng)過的物流點繪制在編碼平面圖上，稱為物流圖。物流圖可以直觀形象地表達系

13、統(tǒng)的物流情況。7/25/202228某車間物流流程圖 784563 109141511121316172179.9轉(zhuǎn)運車1轉(zhuǎn)運車238.660.38.451.798.915.398.951.751.751.715.318118.950.81915.33361.6129.764.65658.826.511.298.9轉(zhuǎn)運車3轉(zhuǎn)運車47/25/202229（4）繪制相關圖將系統(tǒng)中所有物流部門與非物流部門均繪制在一張表達相互關系的圖上，便于分析。用英文字母A (Apparently Important)、E (Especially Important)、I (Important) 、O (Ordin

14、ary Important)、U (Unimportant)來表示兩個部門的密切關系程度。7/25/2022305.物流系統(tǒng)狀態(tài)分析（1）流量矩陣F根據(jù)系統(tǒng)流程圖，得到由系統(tǒng)中任意兩點間物流量構(gòu)成的關聯(lián)矩陣。7/25/202231（2）距離矩陣D根據(jù)編碼平面圖，得到由系統(tǒng)中任意兩點間距離構(gòu)成的關聯(lián)矩陣。由F、D就可以計算除系統(tǒng)的量距積和S（也稱系統(tǒng)搬運工作量）。7/25/202232（3）FD圖（即流量-距離圖）將每兩點間的物流按其流量大小和距離大小繪制在一直角坐標圖上。根據(jù)分析需要，按照確定的物流量和距離，將該圖劃分成若干部分，以發(fā)現(xiàn)不合理的物流。7/25/202233（4）搬運設備、容器統(tǒng)

15、計以表格形式記錄下任意方案中，在各設施、設備之間從事物料搬運的設備、裝載容器等的狀況，分析其合理與否，提出改進意見。7/25/2022346.可行方案的建立和調(diào)整根據(jù)上述分析，對于每個假設方案均可計算出量距積和S。系統(tǒng)搬運工作量S最小的方案，為最優(yōu)系統(tǒng)方案。7/25/202235方案一與方案二的物流系統(tǒng)狀態(tài)分析對比 7/25/2022367/25/2022377.多方案評價及選擇除了考慮物流部門的影響外，在平面設計中，還要考慮非物流部門，工藝上水平要求，管理、人員、工作條件、環(huán)境保護等多種因素，確定最后方案。因此最優(yōu)方案應通過評價確定。評價方法可以采用關聯(lián)矩陣、模糊評判或AHP（層次分析法）等

16、方法。7/25/2022383.2 系統(tǒng)布置設計方法3.2.1 系統(tǒng)布置設計概述設施布置是指在一個給定的設施范圍內(nèi)，對多個經(jīng)濟活動單元進行位置安排。所謂經(jīng)濟活動單元，是指需要占據(jù)空間的任何實體，也包括人。系統(tǒng)布置設計SLP(Systematic Layout Planning) 由Richard Muther提出，提出了作業(yè)單位相互關系密級表示法，使得布置設計由定性階段發(fā)展到定量階段。7/25/202239生產(chǎn)系統(tǒng)是由建筑物、機器設備、運輸通道等組成。服務系統(tǒng)也是由許多部門組成的，如物流中心往往由進貨區(qū)、儲存區(qū)、理貨區(qū)、出貨區(qū)等多個部門組成。各種系統(tǒng)內(nèi)各組成部分相互之間的位置關系又直接決定了系

17、統(tǒng)的運營效率，對系統(tǒng)的各組成部分進行位置布置是設施規(guī)劃與設計中的中心內(nèi)容。布置設計就是按產(chǎn)品或服務的特征、規(guī)模和工藝流程，通過對系統(tǒng)物流、人流、信息流進行分析，對建筑物、機器、設備、運輸通道和場地做出有機的組合與合理配置，達到系統(tǒng)內(nèi)部布置最優(yōu)化。 7/25/2022403.2.2 系統(tǒng)布置設計的階段和程序1.準備原始資料首先必須明確以下基本要素：產(chǎn)品、產(chǎn)量、生產(chǎn)工藝過程、輔助服務部門，以及時間安排等原始資料。同時對作業(yè)單位的劃分情況進行分析，通過分解和合并，得到最佳的作業(yè)單位劃分狀況。7/25/2022412.物流分析與作業(yè)單位相互關系分析對某些以生產(chǎn)流程為主的工廠，當物料移動是工藝過程的主要

18、部分時（如機械制造廠），物流分析是布置設計中最重要的方面。對某些輔助服務部門或某些物流量小的工廠，各作業(yè)單位之間的相互關系（非物流聯(lián)系）對布置設計就顯得更重要了。7/25/2022423.繪制作業(yè)單位位置相關圖根據(jù)物流相關表與作業(yè)單位相互關系表，考慮每對作業(yè)單位間相互關系等級的高低，決定兩作業(yè)單位相對位置的遠近，得出各作業(yè)單位之間的相對位置關系，從而得出作業(yè)單位相對位置圖。7/25/2022434.作業(yè)單位占地面積計算各作業(yè)單位所需占地面積與設備、人員、通道及輔助裝置等有關，計算出的面積應與可用面積相適應。5.繪制作業(yè)單位面積相關圖把各作業(yè)單位占地面積附加到作業(yè)單位位置相關圖上，就形成了作業(yè)單

19、位面積相關圖。7/25/2022446.修正作業(yè)單位面積相關圖對于作業(yè)單位面積相關圖，要進行調(diào)整與修正。修正因素包括物料搬運方式、操作方式、儲存周期等，同時還需要考慮實際限制條件，如成本、安全和員工傾向等。7.方案評價與擇優(yōu)針對得到的數(shù)個方案，進行技術、費用及其他因素評價，通過對各方案比較評價，選出或修正設計方案，得到布置方案圖。7/25/2022453.2.3 系統(tǒng)布置設計方法實例實例一：某機械廠的設施布置設計設有3種零件A、B、C，5個部門1-5。7/25/202246部門12345面積m22040406020表2 ：5個部門所需廠房面積如何布置？表1：零件A、B、C的工藝路徑及日產(chǎn)量（1

20、5分別表示5個部門）7/25/202247系統(tǒng)布置設計SLP步驟：4. 繪制空間相互關系布置圖1. 編制相互關系圖3. 繪制作業(yè)關系圖5. 評價布置方案6. 詳細布置圖2. 確定需用空間模型化與方案綜合系統(tǒng)識別和環(huán)境分析選擇與實施7/25/202248加工工藝從至表從至12345140501500200504015301500400050500007/25/202249物流強度7/25/202250物流強度分析表（由從至表得出）物流量等級劃分（用符號A、E、I、O、U表示）A：80100 噸 12E：6080噸 無I： 4060噸 24、25、45O：040噸 13、32U：0噸 14、15、

21、34、35 7/25/202251部門關系圖作業(yè)單位名稱2IUUIUOAUIO34517/25/202252關系表7/25/202253線性關系圖512437/25/202254空間關系圖51243部門12345面積m22040406020由表2知 ： 5個部門所需廠房面積如何改進？7/25/202255最終布置圖331224454面積 20 m27/25/202256實例二：叉車總裝廠SLP分析 1.原始資料收集（1）對叉車的構(gòu)成及各個組成部分的重量進行分析，為后續(xù)物流分析提供數(shù)據(jù)。（2）叉車生產(chǎn)工藝過程，可分為：零部件加工階段總裝階段試車階段成品儲存階段。（3）作業(yè)單位劃分?？蓜澐譃樯a(chǎn)車

22、間、倉儲部門、輔助服務部門、職能管理部門四大部分，并可以進一步具體劃分為14個作業(yè)單位。7/25/202257表3-1 作業(yè)單位工作性質(zhì)符號 7/25/2022582.物流分析與作業(yè)單位相互關系分析將物流強度劃分為五個等級，分別用符號A、E、I、O、U來表示，其物流強度由大到小，作出叉車總裝廠的作業(yè)單位物流相關表。同時對作業(yè)單位非物流相互關系進行分析，相互關系密切程度用符號A、E、I、O、U、X來表示，作出叉車總裝廠作業(yè)單位非物流相互關系，見圖31。通過對作業(yè)單位物流相關程度和非物流相互關系進行加權(quán)綜合分析，得出作業(yè)單位綜合關系表，見圖32。7/25/202259圖3-1 作業(yè)單位非物流相互關

23、系圖 圖3-2 作業(yè)單位綜合相互關系圖 7/25/2022603. 繪制作業(yè)單位位置相關圖根據(jù)作業(yè)單位綜合關系表，按照各作業(yè)單位綜合接近程度，確定各作業(yè)單位靠近中心與否。所謂某一作業(yè)單位綜合接近程度，等于該作業(yè)單位與其他所有作業(yè)單位之間量化后的關系密級的總和。在作業(yè)單位位置圖中，采用號碼來表示作業(yè)單位，用表3-2所示符號來表示作業(yè)單位的工作性質(zhì)與功能，作業(yè)單位之間的相互關系用相互之間的不同連線來表示。7/25/202261表3-2 作業(yè)單位關系等級表示方式 7/25/202262在叉車總裝廠中，作業(yè)單位8綜合接近程度分值最高，布置在位置相關圖的中心位置，之后逐步將所有作業(yè)單位表示出來。具體過程

24、見圖3-3和最后結(jié)果圖3-4。 7/25/202263圖3-3 作業(yè)單位位置相關圖繪制步驟 7/25/202264圖3-4 作業(yè)單位位置相關圖 7/25/2022654.繪制作業(yè)單位面積相關圖選擇適當?shù)睦L圖比例，將作業(yè)單位位置相關圖放大到坐標紙上，按綜合接近程度分值大小順序，由大到小依次把各作業(yè)單位布置到圖上，經(jīng)過數(shù)次的調(diào)整與重繪，得出叉車總裝廠作業(yè)單位面積相關圖，如圖3-5所示。 7/25/202266圖3-5 作業(yè)單位面積相關圖 7/25/2022675.調(diào)整作業(yè)單位面積相關圖調(diào)整的因素包括修正因素和條件限制因素。修正因素有：物料搬運方法；建筑特征；道路；公用管線布置；廠區(qū)綠化布置；場地條

25、件與環(huán)境等。限制因素有：給定廠區(qū)的面積；建設成本費用；廠區(qū)現(xiàn)有條件（建筑物）的利用；政策法規(guī)等。根據(jù)以上因素調(diào)整方案，繪制出叉車總裝廠三種布置方案圖，如圖3-6、3-7、3-8所示。7/25/202268圖3-6 叉車總裝廠總平面布置圖（方案一）7/25/202269圖3-7 叉車總裝廠總平面布置圖（方案二）7/25/202270圖3-8 叉車總裝廠總平面布置圖（方案三）7/25/2022716.方案評價與優(yōu)選方案一：該方案中油漆車間10與試車車間11及成品庫12的距離偏大。方案二：該方案將試車車間及成品庫放在廠區(qū)北部，與其他倉庫接近，遠離辦公樓。由于各種倉庫均布置在這個區(qū)域，通過工廠主干道路直接與社會公路相連，運輸非常方便。但這個方案只設立了一個廠門，人流、物流都交匯在這里，所以該方案不是最佳方案。方案三：該案在方案2基礎上將辦公樓分為兩個部分，設立另外的主干道路及廠門。因此，可以規(guī)定北部廠門承擔主要物流任務，南部廠門承擔人流任務。此外，在非人流高峰期，兩個門都可以通行運輸車輛，使得廠內(nèi)外運輸更加合理。所以該方案是最佳方案。 7/25/2022723.3