物流系统规划与分析教学课程

设施规划与物流分析

第2章物流系统规划与分析

李军副教授，硕士生导师桂林电子科技大学管理学院工业工程系6/29/2024补充：工程的概念工程是指人类将自然科学知识、原理，应用于工业、农业及多种产业甚至社会科学领域中，为使物质、能源、信息、转换为另外一种对人类有用的物质、能量、信息，而有目的地使用各种技术的活动过程，在此过程中，应用分析、设计及实现转换的技术方法与实践经验，经过理论上的加工与概括，被称为工程学。工程的特点是它需要进行分析、设计。6/29/20242目的：要求掌握物流系统的概念、分析方法；了解现代生产过程的物流与生产系统的关系以及设计实现物流的关键所在；熟悉生产物流系统分析的具体过程；掌握物流系统分析的方法。教学目的和要求6/29/20243◆物流系统规划概述物流系统的概念、物流系统分析概述◆生产系统现代生产过程、生产系统与物流的关系，生出系统的设计实物流优化的关键◆服务物流系统分析基础◆生产物流系统分析基础纲领设计、产品设计、工艺过程设计◆物流系统的分析方法输入因素PQRST、当量物流量的计算及物料分类、流程分析、物流系统状态分析本章主要内容6/29/202442.1物流系统规划概述物流运作是十分复杂的，它伴随着企业生产和运作各个方面，企业必须对与物流相关的作业系统及活动进行必要的分析与规划，才能使物流系统有效运行。

6/29/202452.1.1物流系统的概念1、系统的概念系统是指“由相互作用和相互依赖的若干组成部分（要素）结合而成的，具有特定功能的有机整体”。系统具有以下特点：1)各个系统都具有一定的目的和功能。2)在系统中通常有多种要素存在。3)各要素之间，互相关联。系统是“为有效地达到某种目的的一种机制，也就是为了达成某一目的，把人力、物力、资金、信息等资源作为指令输人使系统产生某种结果”。系统工程是综合工程技术、应用数学、社会科学、管理科学、计算机科学和技术等学科的内容，为制定最优规划、实现最优管理的重要方法和工具。

6/29/202462、物流系统的定义物流系统是指在一定的时间和空间内，由所需位移的物资、包装设备、装卸搬运机械、运输工具、仓储设施、人员和通信联系等若干要素所构成的具有特定功能的有机整体。物流系统的目的是实现物流的空间和时间效用，在保证社会再生产顺利进行的前提条件下，实现各种物流环节的合理衔接，并取得最佳的经济效益。物流系统是社会经济系统的一个子系统或组成部分。物流系统具有规模宠大、结构复杂、目标众多等大系统所具有的特征。物流系统的构成有：人、财、物、设施（设备）、产品（任务）和信息。这些要素相互制约、相互依赖，组成一个为特定目标服务的有机整体，其功能取决于这六大要素的结构形式。物流系统可大可小，小的如制造企业内部的物流系统，大的如大型钢铁企业的物流系统，更大的如全国性或跨国专业性物流企业，分别是基于生产系统和服务系统的物流。6/29/202472.1.2物流系统分析概述物流活动及管理涉及到所有类型的组织和机构，包括政府、工厂、医院、学校、金融机构、批发商和零售商等等，这些社会组织单个各自构成一个微观系统，而全部加起来就构成宏观的社会系统。对物流活动的研究当然是从微观，也就是单个企业系统开始。企业系统再细分为生产系统和服务系统。企业的物流系统是与生产系统在很大程度上重复交叉的，而物流贯穿于企业生产全过程，很多时候物流系统就是生产系统。对制造性企业，生产系统的设计，撇开专业的技术设计，就是物流系统的设计；对服务性企业，人流、信息流在很多时候也可以当作“物”流来看，服务系统的设计在很大程度上也是物流系统的设计。因此，本书所讲的对物流系统的规划与布置也将围绕生产系统和服务系统来展开。实际上，现代的制造企业也不仅仅提供生产，也提供服务，甚至服务更重要，物流系统就从生产系统延伸到服务系统。6/29/202482.2生产系统在进行物流系统规划之前，先应对生产系统与物流的关系有一个明确的理解。2.2.1现代生产过程生产过程是指以人、物、设备、资金以及传递的信息为资源，生产出具有实用价值的产品，提高产品附加价值的变换过程。6/29/202492.2.2生产系统与物流的关系生产一直是人类社会最基本、最重要的活动。生产过程就是把原材料等生产要素变成有形财富或产品的过程。1．生产系统与物流的紧密关系生产系统包括工人、生产设备、物料搬运设备和其他辅助设备。生产系统的结构形成了工厂的静态空间结构——布置，它影响着生产过程。生产系统要完成由原材料到产品的转变过程，其目标在于使生产效率达到最高的程度，在转变过程中，原材料经过运输、储存、加工、装配形成产品，产品又经过储存、运输，最终到达用户手中，形成了生产过程的物流。6/29/2024102．现代生产物流特征生产物流是指伴随企业生产过程的物流活动。即按照工厂布局、产品生产过程和工艺流程的要求，实现原材料、配件、半成品等物料在工厂内部供应库与车间、车间与车间、工序与工序、车间与成品库之间流转的物流活动。对制造企业，可以说“工艺是龙头，物流是支柱。生产物流负担运输、储存、物料搬运等任务。物流系统是生产制造各环节组成的有机整体的纽带，又是生产过程维持延续的基础。生产制造系统规模不断扩大，生产的柔性化水平和自动化水平日益提高，要求生产物流也要相应地发展，使之与现代制造系统相适应。

6/29/2024112.2.3生产系统的设计生产物流重点是进行合理仓库布局，确定合理的库存量，配置设备与人员，建立搬运作业流程、储存制度和适当的搬运路线，正确选定储存、搬运项目的信息搜集、汇总、统计、使用方法，实现“适时、适量、高效、低耗”的生产目标。对于工序间物流储存与搬运这两个物流环节而言，首先要研究合理性原则，然后才是具体形式的选择问题。合理性要求在生产系统设计过程中要综合考虑到各方面的要求，生产系统的设计要考虑“物流路径”合理化问题，而与生产物流优化直接密切相关的内容主要体现在车间设施布置、生产流程设计、工艺过程设计等环节上。因此，围绕生产物流优化为中心思想进行设计，有利于物流顺畅，生产高效的目标。6/29/202412生产系统的设施布置是影响生产物流合理性最为重要的因素之一，这就要求建立一个高效的、合理的、科学的生产系统设施布局。对于企业内部的物流，优化的途径主要通过合理地平面布置，优化物流路径及合理配置装卸、运输机械，提高物流质量以及改善生产节奏，尽可能降低库存，加快物流速度来实现。工业企业总体布置和各种生产设施、辅助设施的合理配置是企业物流合理化的前提。优良的平面布置可以使物料搬运费用至少减少10%~30%，通过全系统的物流强度计算和物流系统定量分析，优化企业总体布置，合理配置各种生产设施、辅助设施，避免或减少物流迂回、交叉以及无效的往复运输、倒运，避免物流输送过程混乱、线路过长等，达到物流短捷、顺畅。企业内部的物流成本是企业挖潜增效的“第三利润源泉”，而有效的企业物流系统规划和工厂布置则是实现这一目标的必要基础。2.2.3生产系统的设计6/29/2024132.3服务物流系统企业的生产系统只是完成了产品的形质效用，要将产品送到消费者手中，实现产品的空间、时间和拥有效用，还要考虑销售和物流活动，企业物流中，除了生产物流，还有采购供应物流和销售物流，以及反向物流和废弃物物流，如图所示。

6/29/202414生产物流系统以外的这些物流活动的系统通称为服务物流系统，它不仅存在于制造企业中，也存在于大多数服务性企业中。一个优秀的制造企业不能只提供生产，还要提供服务，甚至服务更重要，企业物流系统已经从生产系统延伸到服务系统。服务物流系统，涵盖企业物流系统中除生产物流系统外的内容，包括采购供应物流系统和销售物流系统。从规划设计角度来说，这两部分相同点和联系很多，不应割裂开来。服务物流系统内常见的形态有仓库、配送中心和零售店等，它们的规划与分析与生产系统有相同也有不同，我们将在第4章和第7章详细介绍。甚至作为服务系统常见的办公室来说，人流、信息流在很多时候也可以当作“物”流来看，从而可以应用生产物流系统的设计方法。

6/29/2024152.4生产物流系统分析基础不管是生产系统还是服务系统，它们的规划分析都必须有基本的信息和数据。规划设计人员、小组或团队要作大量的调查研究，要进行有效的物流分析，必须了解企业分散在不同部门，如营销部门、产品开发设计部门、制造部门、工艺部门等之中的各种产品、产量、工艺、路线等信息。比如说了解企业的生产纲领文件、产品结构文件(BillofMaterials,BOM)、工艺路线图(RouteChart)、装配程序图(AssemblyChart)和工艺过程图(OperationsProcessChart)、流程图(PrecedenceDiagrams)等。本节将通过一个小型工具箱的设计、工艺分析、物流分析直到投人生产的整个过程，介绍分析和获取物流基本信息的各种方法。

6/29/202416在形成一个新的设施规划前，下面这5个问题是必须要考虑清楚的：1)生产什么？2)产品如何生产？3)什么时候生产？4)每种产品生产多少？5)生产该产品的周期是多长？

这5个问题分别由纲领设计(ProgramDesign)、产品设计(ProductDesign)、工艺过程设计(ProcessDesign)来回答，并提供有关资料。6/29/2024172.4.1纲领设计纲领设计要规定产品方案、生产数量、建设规模，由可行性研究人员根据市场预测和企业战略规划提出，决策层批准。纲领设计对场址选择、工厂布置等都有直接影响，设施规划人员必须积极参与。有时，纲领设计要在对原有设施条件分析的基础之上进行就更需要设施规划人员的紧密配合。6/29/2024181．生产纲领的内容对于工业项目，纲领设计的任务是确定企业的生产纲领。生产纲领指的是在规定时期内（如年）制造的主要产品的品种、规格及数量。生产纲领决定着企业的专业方向、生产性质、规模等级、工厂组成和工艺技术要求。产品的生产纲领即产品的生产规模，亦就是产品的年产量一般要从众多的产品中选定设计的代表产品。选定代表产品主要考虑三个因素：代表产品与被代表产品应是同类产品，基本结构应尽可能相似。选定的代表产品应是该工业设施建成后数量较多的产品。同类产品中如果年产量相差不多时，应选中等尺寸者为代表产品。选定代表产品后需将被代表产品的数量折合为代表产品的当量数，以作为设计的依据。总生产纲领即为代表产品年产量加上被代表产品的折合年产量之和。

6/29/2024192．生产能力分析生产纲领是对设计生产能力作出的规定目标。在确定生产纲领时要对生产能力进行分析。生产系统的生产能力是指生产性的固定资产在一定时期内所能生产一定种类产品或服务的最大数量。设计生产能力是指一个新的生产系统，根据既定产品和工艺过程的特点和要求建设的厂房、建筑物、生产设备、运输装置等固定资产形成的综合生产能力。生产系统建成以后，经过一段时间的调试和试生产，进入稳定的运行期间，应该达到生产纲领规定的年产量。纲领设计应该在确定产品选型、市场调查和需求预测的基础上，分析经济规模的界限，确定最合理的生产规模。在确定最适宜的生产规模的同时，还应研究这种生产规模的可行性。6/29/2024203．生产纲领与生产类型正确划分企业的生产类型对选择合理的生产组织形式、生产方式、管理方式，都有重要意义。按生产的成批性划分生产类型，是制造工业的工厂设计必须涉及的问题。而生产类型的划分既然取决于企业的产品品种、产量，也就取决于企业的生产纲领。按生产的成批性划分，有三种基本类型：(1)大量生产。(2)成批生产。(3)单件生产。6/29/2024212.4.2产品设计产品设计过程详细说明了产品的结构、尺寸、材料和包装等信息，产品设计是工艺过程设计的前提，而工艺过程设计是“龙头”。1．产品设计的任务产品设计的内容：决定要生产什么产品，和每种要生产产品的详细设计。为使规划设计建立在可靠的基础之上，在设施规划工作开始之前必须结束产品设计。在进行设施规划和布置时，要求根据产品加工工艺的柔性来重视布置和设施规划的柔性。生产所需要的设备、外部的经济因素、现有的人力和物力资源、所面临的竞争、设备更新的快慢等问题都应该以假定的生产目标，在进行设施布置前确定下来。6/29/2024222．产品设计信息对于一个设施规划来说，详细的操作说明书、图示说明、产品原型的说明都是十分重要的信息。这些信息包括：爆炸装配图（ExplodedAssemblyDrawing）零件图(ComponentPartDrawing)零件明细表（PartsList）物料清单（产品结构文件，BOM）等。

6/29/202423爆炸装配图（ExplodedAssemblyDrawing）6/29/2024242.4.3工艺过程设计工艺过程设计决定产品将怎样生产，零件是自制还是外购，采用什么工艺和设备，需要多长时间，是工厂物流系统设计和工厂布置的重要依据。1．自制或外购决策，要综合考虑经济、市场、工艺、采购、运输、人力资源等因素。2．工艺分析与选择CAPP、工艺路线卡3．工艺流程分析，主要是分析把原材料变成成品的加工装配流程

6/29/202425工具箱装配程序图流程图例符号6/29/2024262.5.1输入因素P、Q、R、S、TSLP中，P、Q、R、S及T作为布置设计工作的基本出发点，并称为解决布置问题的钥匙。1)P—Products指系统物料的种类。2)Q—Quantity指数量。3)R—Routing指路线，包括工艺路线、生产流程、各工件的加工路线以及形成的物流路线。4)S—Service指辅助生产与服务过程的部门。5)T—Timing指物料流动的时间。6/29/2024272.5.2当量物流量的计算及物料分类当比较不同性质的物料搬运状况时，各种物料的物流强度大小应酌情考虑物料搬运的困难程度，采用当量物流量和玛格数等来计量。1．当量物流量物流强度也称物流量，是指一定时间内通过两个物流节点间的物料数量。在一个给定的物流系统中，物料从几何形状到物化状态都有很大差别，其可运性或搬运的难易程序相差很大，简单地用重量作为物流量计算单位并不合理。必须有一个标准，才能进行比较、分析和运算。当量物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。这种修正与折算充分考虑了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。

6/29/2024282．玛格数(Magnitude)玛格数来源于美国，是一种不太成熟的当量物流量计算方法，用来衡量物料搬运难易程度。一个玛格数的物料是：可以方便地拿在一只手中；相当密实；结构紧凑，具有可堆垛性；不易受损坏；相当清洁、坚固和稳定。1Mag=一块经过粗加工的10in3大小的木块。应用玛格数时，需将系统中所有的物料换算成玛格数。玛格数基本值还要按松密程度或密度（B）、形状（C）、损伤危险性（D）、情况（E）和价值因素（F）等参数来修正有五种，这些参数取值一般在0~4之间。最后玛格数的计算公式为： M=A+A(B+C+D+E+F)/4。6/29/2024293．当量物流量计算及物料分析图根据其重要性（价值和数量）进行分类，一般采用ABC分类，分类步骤如下：1)物料的当量物流量计算。2)绘制P-Q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Pi(i=1,2,…,n)及其对应点Qi，即可画出由直方图表示的P-Q图。3)进行ABC分类。A类物料:总品种数的5~10%，物流量占70%以上；B类物料:总品种数的20%左右，物流量占20%左右；C类物料:总品种数的70%以上，其物流量仅占5~10%左右。物流系统分析与设计以及管理的重点也按ABC分类进行。如此可以抓住重点，有利于分析与设计的进行。必要时，可忽略C类物料。6/29/2024302.5.3流程分析1．流程程序图和工艺流程图在工艺过程图的基础上可绘制流程程序图和工艺流程图，流程程序图除了用操作(○)符号和储存(▽)符号外，还增加了搬运、储存、停滞三种符号，并加注搬运距离；工艺流程图将某种产品整个加工工艺中的各种物料流程全部列在一起，分析统计各项活动的次数比例、时间比例，以寻求提高物流效率的关键。

6/29/202431流程分析还可以按比例缩小绘制在工厂简图或车间平面布置图上，用线段长短表示距离，以线条和符号来表示流程程序图上的所有动作，即以图示方式表明流程的实际流通线路。它常与流程程序图配合使用，它是程序分析中最直观、最简单也是最有用的分析方法之一，简称线路图或线路。流程线路图主要用于物流“搬运”和“移动”路线的分析，研究从工作站或设备的布置上缩短搬运距离。