某钢材物流中心设施规划与设置

1、某钢材物流中心设施规划与设置摘要: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 20t21，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

2、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。关键词：物流中心；设施规划；SLP；1 物流中心设施规划理论研究1.1 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

3、体系中，物流中心有举足轻重的地位和作用；1.2 物流中心设施规划的目标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。1.3 物流中心设施规划的原则（1） 减少或消除不必

4、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

5、方案布置设计，在进行详细布置.1.4 物流中心设施规划的方法（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

6、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。2 钢材物流中心设施规划实例研究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

7、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 2.1 所示：图 2.1订单发生统计图2.1 钢材物流中心功能区域分析2.1.1 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

8、，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2.2 所示。图 2.2钢材物流中心作业流程图2.1.2 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

9、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。2.2 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

10、预测可知，其五年后的入库量如图 4.3 所示。图 2.3XX 钢材物流中心 5 年后年入库量（单位：万吨）2.3 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 2.4 所示：图 2.4钢材物流中心物流流向图（单位：吨）物流强度汇总表如表 2.1 所示：表 2.1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1（1-2）进货区室外钢卷23332（2-9）室外钢卷出货区23333（1-4）进货

11、区板材16674（4-9）板材出货区16675（1-6）进货区室内钢卷10006（6-7）室内钢卷加工区10007（1-3）进货区线材6678（5-9）型材出货区6679（1-5）进货区型材30010（3-7）线材加工区11311（7-8）加工区成品区11312（8-9）成品区出货区113/11973（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

12、路线比例或承担的物流量比例来确定，表 2.2 的物流强度分析表序号作业单位对物流强度等级11-2A22-9A31-4E44-9E51-6I66-7I71-3I85-9O91-5O103-7O117-8O128-9O（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4.3 所示。表 2.3原始物流相关表至1234567891011从进室线板型室加成出服停货外材材材内工品货务车区钢卷钢卷区区区区场1进货区AIEOIUUUUU2室外钢卷AUUUUUUAUU3线材IUUUUOUUUU4板材EUUUUUUE

13、UU5型材OUUUUUUOUU6室内钢卷IUUUUIUUUU7加工区UUOUUIOUUU8成品区UUUUUUOOUU9出货区UAUUUUUOUU10服务区UUUUUUUUUU11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.图 2.5作业单位物流相关图2.4 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

14、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。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

15、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2.3 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。一般取A4，E3，I2，Ol，U0，X作业-1，得出量化以后的综合接近程度排序表如表2.3 所示。表 2.3钢材物流中心综合接近程度排序表单位代号12345678910111AIEOIUUUOO2AOOOUUUAOO3IOOOUOUOOO4EOOOUUUEOO5OOOOUUUIOO6IUUUUEUUOO7UUOUUEIUOO8UUUUUUIIOO9UAOEIUUIOO10OOOOOOOOOO11OOOOOOOOOO综合接近14

16、139118786141010程度排序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 t Mn =T m2-1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（

17、这里按每天工作9 小时计算）按照一年工作 300 天，根据表 2-1 中数据可以得到：M=6167，m=50，u=3，t=0.25，T=9， 将其代入公式 2-1 得到： n = 3 0.25 6167 = 109 50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

18、所需要的面积为1500 。3） 仓储区（采用比率趋势法估）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，不同种类的钢材单位面积堆放量可以从表2.4 得到。表 2.4 钢材平均额定堆放量钢材种类额定堆放量（吨/ m 2 ）线材2型材2.5钢板2钢卷3钢材成品3线材区面积：ShfA=线材 线材线材2-2其中： S线材 -平均每天仓储量f线材 -线材额定堆放量h -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）年仓储转运量dS=线线材356 m2-3d线 -线材平均存放时间m -安全系数S

19、= 200000 7线材356 0.7=f= 2h0.7m0.7d线材；线= 0.7A代入（公式 2-2）可得线材同理：=200000 7 356 0.7 0.7 2= 4000m 2A=钢卷室外钢卷区面积型材SSh f钢卷钢卷700000 6= 365 0.7 0.7 3 = 8000m2150000 7A型材型材区面积= h f=型材板材S365 0.7 0.7 2.5500000 7= 2200m2A板材板材区面积= h f=板材365 0.7 0.7 2= 10000m2室内钢卷区面积A室内钢卷Shf=室内钢卷室内钢卷300000 6= 365 0.7 0.7 3 = 3400m24）

20、 流通加工区采用计算法估算流通加工区面积=加工设备面积+操作空间设备功能数量能力占地面积钢筋调直切断机拉直切断1100 万吨/年7.5 0.5意大利FIMI1850 横切机横切剪切29 万吨/年27 11组意大利FIMI1850 纵切机纵切剪切26.5 万吨/年24 16组年加工 30 万吨钢卷，4 万吨线材，拟需要的设备配置如表2.5 所示。表 2.5 钢材物流中心加工设备需求加工设备面积按所购买设备实际占地面积取值，因此加工设备面积=（27 11+24 16） 2+7.5 0.5=2000 m2按照加工设备面积操作活动空间面积 2：1 的比例代入以上数据估算，可算出流通加工面积为 3000

21、 m 2 。5） 成品区A= 年加工量ds平均存放天数成品365f m成品额定堆放量d平均存放天数-成品平均存放天数，这里取 2 天s -材料利用率，这里取 0.95f成品-成品额定堆放量将其代入代入上述公式可得：A= 年加工量ds平均存放天数= 340000 2 0.95= 1600m2成品365f m成品额定堆放量365 3 0.7 0.76） 车辆调度维护区，主要包括进出物流中心的装载车辆的暂时停放区域以及物流中心内部装载叉车的停放场所，这里采用估算法，估计区域为1000 。7） 出货区，这里假设每天的进货出货量大小一样，所以可以采用与进货区同样的面积大小。因此，根据以上对钢材物流中心空

22、间需求的规划，我们可以得出整个物流中心所需面积为模块类别进出货模块服务模块仓储模块流通加工模块作业项目面积（单位）进货区600出货区600综合管理服务区1500车辆调度区1000室外钢卷区8000室内钢卷区3400线材区4000型材区2200板材区10000剪切加工区3000成品区1600总计3590035900 ，详细的面积需求如表 2.6 所示。表 2.6 区域面积表分析表 2.6 年后该钢材物流中心总计需要 35900 ，根据实际调研，该物流中心现有场地近50000 ，因此可以得出结论，该物流中心现有的土地规模完全能够满足5 年内的土地需求情况。（3） 面积相关图依据综合接近程度排序表和区域面积表设计位置相关图如下：2.5 钢材物流中心通道规划（比例1：2 单位：m） 图 2.6 U 型动线布置对通道进行规划设计时应当符合以下的一些基本原则：（1） 流量经济：人和物的移动形成最佳的作业动线；（2） 空间经济：最小的空间占用率；（3） 直线原则：通道应以直线为原则；（4） 设计的顺序：先确定出入货位置及设计主通道和作业