物流工程学分析方法

1、物流工程与管理第3章 物流工程学分析方法本 章 内 容3.1 生产物流系统分析方法3.2 系统布置设计方法3.3 EIQ分析方法7/25/202223.1 生产物流系统分析方法企业生产物流，指从原材料购进、车间生产、半成品与成品的周转直至送到成品库的物流全过程。7/25/202233.1.1 生产物流系统分析的基本概念1.物流工作量物流量是指一定时间内通过两物流点之间的物料数量。在一个给定的物流系统中，物料从几何形状到物化状态都存在较大差别，搬运难易程度相差很大。因此在生产系统分析过程中，引入当量物流量概念，把系统中所有的物料通过修正、折算为一个统一量。7/25/202242.当量物流量当量物

2、流量是指物流运动过程中，一定时间内按规定标准修正、折算的搬运和运输量，并充分考虑物料在搬运或运输过程中实际消耗的搬运和运输能量等因素。如一台载重量为5吨的叉车，在运送5吨的铸件时，5吨铸件的当量重量为5吨；而在运送2吨的物料时，2吨物料的当量重量仍为5吨。在实际系统中，所提及的物流量均指当量物流量。7/25/20225当量物流量的计算公式：f=nq式中：f 当量物流量，当量t/年、当量t/月、当量kg/h q 一个搬运单元的当量重量，当量t、当量kg n 单位时间内流经某一个区域或路径的单元数，单元数/年（月）7/25/202263.玛格数（Magnitude）玛格数起源于美国，是一种不十分成

3、熟的当量物流量计算方法。它是为度量各种不同物料可运性而设计出来的一种度量单位，可以衡量物料搬运难易的特征。将两点之间流动物料的玛格数乘以单位时间内运输的件数，即可得到两地点之间的物流量或物流强度。7/25/20227（1）玛格数的定义可方便地拿在一只手中；相当密实；形状紧凑并可堆码；不易损伤；相当清洁、紧固和稳定。一块经过粗加工的10立方英寸（约150立方厘米）大小的木块，叫做一个玛格。一包20支香烟1/2玛格螺母7/16 3/16in1/50玛格家用浴缸 36玛格托盘荷载4 4ft堆放不高 38玛格7/25/20228（2）玛格数的计算方法计算物料体积，采用测量外轮廓尺寸计算方法，不要减去内

4、部空穴或不规则的轮廓。按照物料几何尺寸的大小，查阅玛格曲线，得到玛格数基本值A。确定修正参数B、C、D、E。 B：笨重程度或密实度 C：形状 D：损伤可能性 E：状况计算玛格数：M=A+0.25A(B+C+D+E)7/25/202291001011/101/1001/1000基本值(玛格)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玛格7/25/202210平纸片或金属板材体积庞大的钣金制品实心铸件、锻件纸本、汤盆废铁屑拆散的瓦楞纸板箱书、茶杯铸铁干燥木板木块加工成一定尺寸的木料木块空心铸件袋装谷类、短棒油漆过的物品带油切

5、屑台式电话机电视显象管模块、实心铅长钢粱水晶、玻璃制高脚器皿成形管、木扶手椅瓶装酸类、炸药7/25/202211（3）玛格数的局限性：因为每一种物流的运输能力会部分地与搬运方法有关，而实际中，玛格数对各种不同的物理、化学状态的物料和搬运方法不能十分准确的来描述和度量，因而它是一种近似描述物流量的标准值。在一些特性相差不大的物料搬运中，玛格数是比较适用的。但若想将现实中的所有物料都用玛格数来度量，其误差较大。也就是说，物流系统越大、越复杂，玛格数的适用精度越低。7/25/2022124.物料活性系数物料搬运活性系数是一种度量物料搬运难易程度的指标，是物流分析的重要参数。一般将它分为5个等级。的等

6、级01234物料状态堆在地面上集中、装在容器内垫起、可吊装装载、可近距离移动装车移动的等级7/25/202213系数值越高，物料流动越容易，所要求的工位器具所消耗的费用水平越高，相应投资费用越高。系统设计时，不应机械地认为越高越好，要根据具体情况，充分考虑工艺要求和成本费用综合考虑。还可绘制物料活性系数曲线，分析某一物流在系统中的平均机动性。7/25/2022143.1.2 生产物流系统分析方法生产物流系统分析是针对企业生产物流系统的环境、输入输出情况、物料性质、流动路线、系统状态、搬运设备与器具、库存等进行全面、系统的调查与分析，找出问题，求得最佳系统设计方案。生产物流系统分析是设计、改造和

7、管理一个物料搬运系统所需分析思想、程序和方法的总和，是一个系统探索和综合创造的过程，具有开发设计和改造创新双重功能。其分析流程如图1所示。 7/25/202215图1 生产物流系统分析流程图 7/25/2022161.外部衔接分析外部衔接是指对已确定系统边界的物流系统，研究物料输入与输出系统的情况。包括物料输入输出工厂系统的方式（运输车辆、装载容器、路线入口等）、频率以及输入输出系统的条件（如时间、道路以及工厂周围环境）等的统计资料，必要时应以统计图表表达。7/25/2022172.输入因素P、Q、R、S、T影响布置设计最基本的因素：产品Prouducts、数量Quantity、生产路线Rou

8、ting、辅助服务部门Service、时间Timing。除以上五项基本因素外，还需收集和分析其他有关因素，包括城市规划、外部协作条件、交通运输条件、地质水文条件、自然条件，以及关于职业安全和卫生、消防、环境保护、建筑、道路、通道等方面的技术规范、规程和标准等。7/25/202218产品P：是指企业所生产的商品、原材料、加工的零件、成品或提供服务的项目，资料包括项目、种类、型号、零件号、材料等，该因素影响设施的组成及相互关系、设备类型、物料搬运的方式等。数量Q：是指所生产、供应或使用的商品量或服务的工作量，用件数、重量、体积或销售价值表示，该因素影响着设施规模、设备数量、运输量、建筑物面积等因素

9、。7/25/202219生产路线或工艺过程R：是指工艺过程设计的成果，可用设备表、工艺路线卡、工艺过程图等表示，该因素影响各作业单位之间的关系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等。辅助服务部门S：是指公用、辅助、服务部门，包括工具、维修、动力、收货、发运、铁路专用线、卫生站、更衣室、食堂、厕所等，这些是生产的支持系统。时间或时间安排T：是指在什么时候、用多长时间生产出产品，包括各工序的操作时间、更换批量的次数。根据这一因素可以得出设备的数量、需要的面积和人员，平衡各工序的生产能力。7/25/2022203.当量物流量计算及物料分类对收集到的资料、数据要进行适当的分析与处理才能使用。系统的物料很

10、多，需要根据其重要性（价值和数量）进行分类，一般采用A、B、C分类方法。分类步骤如下： （1）物料的当量物流量计算。 （2）绘制物流种类物流量PQ图。其中P代表物料种类，Q代表物流量（当量物流量）。根据每一种物料及其对应点，画出由直方图表示的PQ图。7/25/202221PQ图ABP1CQP2Pn7/25/202222（3）对PQ图进行A、B、C分类。A类物料占总品种数的5-10，物流量占70%以上；B类物料占总品种数的20左右，物流量占20左右；C类物料占总品种数的70以上，物流量仅占5-10。物流系统分析与设计以及管理可以按A、B、C分类进行，抓住重点。7/25/2022234.物流系统流

11、程分析步骤（1）绘制平面图平面图上各设施、设备、储存地、固定运输设备等用工业工程标准符号（国际通用标准）表明，并进行阿拉伯数字编码。系统内每个与物流作业有关的活动都用标准符号表达，经过标定并编码。 表示操作，既可以表示操作过程，也可以表示加工设备、生产部门等。 表示储存，指储存地、仓库、工位储存地等。 表示搬运或运输。口 表示检验，包括加工过程检验和最终检验等。7/25/202224车间编码平面图 12345678910111213141516171819202122232425267/25/202225（2）绘制物流流程表根据平面图，按照物料分类和当量物流量，任意一条物流路径用编码表示其物流

12、流程。将系统中所有物流流程用表的形式表达，则称该表为物流流程表。7/25/202226某车间物流流程表 序号名称物流流程物流量（t）1轴11481516171851.72轴2137161860.33轴3237161838.64轴426916141815.35齿轮1251016171847.66齿轮215101617188.47齿轮3261112131938齿轮42611171939.69齿轮5261117182210连杆25916171911.27/25/202227（3）绘制物流流程图将各条物流的物流量大小（用数字标注）与经过的物流点绘制在编码平面图上，称为物流图。物流图可以直观形象地表达系

13、统的物流情况。7/25/202228某车间物流流程图 784563 109141511121316172179.9转运车1转运车238.660.38.451.798.915.398.951.751.751.715.318118.950.81915.33361.6129.764.65658.826.511.298.9转运车3转运车47/25/202229（4）绘制相关图将系统中所有物流部门与非物流部门均绘制在一张表达相互关系的图上，便于分析。用英文字母A (Apparently Important)、E (Especially Important)、I (Important) 、O (Ordin

14、ary Important)、U (Unimportant)来表示两个部门的密切关系程度。7/25/2022305.物流系统状态分析（1）流量矩阵F根据系统流程图，得到由系统中任意两点间物流量构成的关联矩阵。7/25/202231（2）距离矩阵D根据编码平面图，得到由系统中任意两点间距离构成的关联矩阵。由F、D就可以计算除系统的量距积和S（也称系统搬运工作量）。7/25/202232（3）FD图（即流量-距离图）将每两点间的物流按其流量大小和距离大小绘制在一直角坐标图上。根据分析需要，按照确定的物流量和距离，将该图划分成若干部分，以发现不合理的物流。7/25/202233（4）搬运设备、容器统

15、计以表格形式记录下任意方案中，在各设施、设备之间从事物料搬运的设备、装载容器等的状况，分析其合理与否，提出改进意见。7/25/2022346.可行方案的建立和调整根据上述分析，对于每个假设方案均可计算出量距积和S。系统搬运工作量S最小的方案，为最优系统方案。7/25/202235方案一与方案二的物流系统状态分析对比 7/25/2022367/25/2022377.多方案评价及选择除了考虑物流部门的影响外，在平面设计中，还要考虑非物流部门，工艺上水平要求，管理、人员、工作条件、环境保护等多种因素，确定最后方案。因此最优方案应通过评价确定。评价方法可以采用关联矩阵、模糊评判或AHP（层次分析法）等

16、方法。7/25/2022383.2 系统布置设计方法3.2.1 系统布置设计概述设施布置是指在一个给定的设施范围内，对多个经济活动单元进行位置安排。所谓经济活动单元，是指需要占据空间的任何实体，也包括人。系统布置设计SLP(Systematic Layout Planning) 由Richard Muther提出，提出了作业单位相互关系密级表示法，使得布置设计由定性阶段发展到定量阶段。7/25/202239生产系统是由建筑物、机器设备、运输通道等组成。服务系统也是由许多部门组成的，如物流中心往往由进货区、储存区、理货区、出货区等多个部门组成。各种系统内各组成部分相互之间的位置关系又直接决定了系

17、统的运营效率，对系统的各组成部分进行位置布置是设施规划与设计中的中心内容。布置设计就是按产品或服务的特征、规模和工艺流程，通过对系统物流、人流、信息流进行分析，对建筑物、机器、设备、运输通道和场地做出有机的组合与合理配置，达到系统内部布置最优化。 7/25/2022403.2.2 系统布置设计的阶段和程序1.准备原始资料首先必须明确以下基本要素：产品、产量、生产工艺过程、辅助服务部门，以及时间安排等原始资料。同时对作业单位的划分情况进行分析，通过分解和合并，得到最佳的作业单位划分状况。7/25/2022412.物流分析与作业单位相互关系分析对某些以生产流程为主的工厂，当物料移动是工艺过程的主要

18、部分时（如机械制造厂），物流分析是布置设计中最重要的方面。对某些辅助服务部门或某些物流量小的工厂，各作业单位之间的相互关系（非物流联系）对布置设计就显得更重要了。7/25/2022423.绘制作业单位位置相关图根据物流相关表与作业单位相互关系表，考虑每对作业单位间相互关系等级的高低，决定两作业单位相对位置的远近，得出各作业单位之间的相对位置关系，从而得出作业单位相对位置图。7/25/2022434.作业单位占地面积计算各作业单位所需占地面积与设备、人员、通道及辅助装置等有关，计算出的面积应与可用面积相适应。5.绘制作业单位面积相关图把各作业单位占地面积附加到作业单位位置相关图上，就形成了作业单

19、位面积相关图。7/25/2022446.修正作业单位面积相关图对于作业单位面积相关图，要进行调整与修正。修正因素包括物料搬运方式、操作方式、储存周期等，同时还需要考虑实际限制条件，如成本、安全和员工倾向等。7.方案评价与择优针对得到的数个方案，进行技术、费用及其他因素评价，通过对各方案比较评价，选出或修正设计方案，得到布置方案图。7/25/2022453.2.3 系统布置设计方法实例实例一：某机械厂的设施布置设计设有3种零件A、B、C，5个部门1-5。7/25/202246部门12345面积m22040406020表2 ：5个部门所需厂房面积如何布置？表1：零件A、B、C的工艺路径及日产量（1

20、5分别表示5个部门）7/25/202247系统布置设计SLP步骤：4. 绘制空间相互关系布置图1. 编制相互关系图3. 绘制作业关系图5. 评价布置方案6. 详细布置图2. 确定需用空间模型化与方案综合系统识别和环境分析选择与实施7/25/202248加工工艺从至表从至12345140501500200504015301500400050500007/25/202249物流强度7/25/202250物流强度分析表（由从至表得出）物流量等级划分（用符号A、E、I、O、U表示）A：80100 吨 12E：6080吨 无I： 4060吨 24、25、45O：040吨 13、32U：0吨 14、15、

21、34、35 7/25/202251部门关系图作业单位名称2IUUIUOAUIO34517/25/202252关系表7/25/202253线性关系图512437/25/202254空间关系图51243部门12345面积m22040406020由表2知 ： 5个部门所需厂房面积如何改进？7/25/202255最终布置图331224454面积 20 m27/25/202256实例二：叉车总装厂SLP分析 1.原始资料收集（1）对叉车的构成及各个组成部分的重量进行分析，为后续物流分析提供数据。（2）叉车生产工艺过程，可分为：零部件加工阶段总装阶段试车阶段成品储存阶段。（3）作业单位划分。可划分为生产车

22、间、仓储部门、辅助服务部门、职能管理部门四大部分，并可以进一步具体划分为14个作业单位。7/25/202257表3-1 作业单位工作性质符号 7/25/2022582.物流分析与作业单位相互关系分析将物流强度划分为五个等级，分别用符号A、E、I、O、U来表示，其物流强度由大到小，作出叉车总装厂的作业单位物流相关表。同时对作业单位非物流相互关系进行分析，相互关系密切程度用符号A、E、I、O、U、X来表示，作出叉车总装厂作业单位非物流相互关系，见图31。通过对作业单位物流相关程度和非物流相互关系进行加权综合分析，得出作业单位综合关系表，见图32。7/25/202259图3-1 作业单位非物流相互关

23、系图 图3-2 作业单位综合相互关系图 7/25/2022603. 绘制作业单位位置相关图根据作业单位综合关系表，按照各作业单位综合接近程度，确定各作业单位靠近中心与否。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的总和。在作业单位位置图中，采用号码来表示作业单位，用表3-2所示符号来表示作业单位的工作性质与功能，作业单位之间的相互关系用相互之间的不同连线来表示。7/25/202261表3-2 作业单位关系等级表示方式 7/25/202262在叉车总装厂中，作业单位8综合接近程度分值最高，布置在位置相关图的中心位置，之后逐步将所有作业单位表示出来。具体过程

24、见图3-3和最后结果图3-4。 7/25/202263图3-3 作业单位位置相关图绘制步骤 7/25/202264图3-4 作业单位位置相关图 7/25/2022654.绘制作业单位面积相关图选择适当的绘图比例，将作业单位位置相关图放大到坐标纸上，按综合接近程度分值大小顺序，由大到小依次把各作业单位布置到图上，经过数次的调整与重绘，得出叉车总装厂作业单位面积相关图，如图3-5所示。 7/25/202266图3-5 作业单位面积相关图 7/25/2022675.调整作业单位面积相关图调整的因素包括修正因素和条件限制因素。修正因素有：物料搬运方法；建筑特征；道路；公用管线布置；厂区绿化布置；场地条

25、件与环境等。限制因素有：给定厂区的面积；建设成本费用；厂区现有条件（建筑物）的利用；政策法规等。根据以上因素调整方案，绘制出叉车总装厂三种布置方案图，如图3-6、3-7、3-8所示。7/25/202268图3-6 叉车总装厂总平面布置图（方案一）7/25/202269图3-7 叉车总装厂总平面布置图（方案二）7/25/202270图3-8 叉车总装厂总平面布置图（方案三）7/25/2022716.方案评价与优选方案一：该方案中油漆车间10与试车车间11及成品库12的距离偏大。方案二：该方案将试车车间及成品库放在厂区北部，与其他仓库接近，远离办公楼。由于各种仓库均布置在这个区域，通过工厂主干道路直接与社会公路相连，运输非常方便。但这个方案只设立了一个厂门，人流、物流都交汇在这里，所以该方案不是最佳方案。方案三：该案在方案2基础上将办公楼分为两个部分，设立另外的主干道路及厂门。因此，可以规定北部厂门承担主要物流任务，南部厂门承担人流任务。此外，在非人流高峰期，两个门都可以通行运输车辆，使得厂内外运输更加合理。所以该方案是最佳方案。 7/25/2022723.3