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物料搬运系统设计模型SLP一、SLP的产生和概述设施平面布置在设施规划设计中占有重要地位，历来是倍受重视的领域。以工厂布置为例，工厂平面布置的好坏直接影响整个系统的物流、信息流、生产能力、生产效率、生产成本以及生产安全。优劣不同的工厂布置，在施工费用上可能相差无几，但对生产运营的影响会有很大不同。优良的设施布置可以节省物料搬运费用，缩短生产周期，加快流动资金周转。因此优良的设施布置是提高生产系统效益的重要源泉和手段，是改善生产系统整体功能、实现现代化管理和先进生产方式的前提和基础。最初的设施平面布置设计主要是凭经验和感觉。但到了50年代，布置设计从传统的只涉及较小系统发展到大而复杂的系统设计，凭经验已难以胜任。于是，在综合各学科发展的基础上，在平面布置设计中运用起系统工程的概念和系统分析的方法。其中最典型的是RichardMuther（缪瑟）在1961年提出的极具代表性的系统布置设计（SystematicLayoutPlanning，SLP）理论。SLP是一种条理性很强、物流分析与作业单位关系密切程度分析相结合、求得合理布置的技术，因此在平面布置设计领域获得极其广泛的运用，特别是在工厂设计领域。该方法提出了作业单位相互关系的密级表示法，使工厂总平面设计由定性阶段发展到定量阶段。国内在80年代以后引进了这一理论，应用于工厂平面布置领域，收效非常显著。在SLP方法中，Richard.Muther（缪瑟）将研究工厂布置问题的依据和切入点归纳为五个基本要素：P产品；Q产量；R生产路线；S辅助部门；T时间安排。前两个基本要素是一切其他特征或条件的基础。在上述各要素充分调查研究并取得全面、准确的各项原始数据的基础上，通过绘制各种表格和图形，有条理地细致分析和计算，才能最终求得工程布置的最佳方案。SLP的基本出发点就是用量化的作业单位相互关系密级来评定各部门之间的相关程度，因此采用系统布置设计法来进行平面布置的首要工作是对各作业单位之间的相互关系做出分析，包括定量的物流相互关系及定性的非物流相互关系。(1)把定性的相关系眯起程度由高到低分别用A，E，I，O，U，X字母及相应的4，3，2，1，0，-1分值表示。将物流与非物流相互关系进行综合，得到作业单位与其他各作业单位的综合关系密切程度并分别求出各作业单位的总的关系密切程度一一综合接近程度，其中为作业单位总数。汇总所有作业的综合接近程度，得到作业单元综合关系表。),,2,1(ijnjjiijCRniTCRniijiCRTCR1（2）根据相互关系表中作业单位之间相互关系密切程度，决定各作业单位之间距离的远近。再根据作业单元综合关系表中各作业单元的综合接近程度安排各作业单位的位置，先将TCR(i)，最高的作业单位布置在中心位里，然后布里与该部门相互关系为A级的部门、再后是E级部门……依次布置所有部门，最终得到一张根据相互关系密切程度布置的作业单元位置相关图。（3）将各作业单元实际占地面积与作业单元位置相关图结合起来，形成作业单位面积相关图，通过作业单位面积相关图的修正和调整，得到数个可行的布置方案。（4）采用加权因素对各备选方案进行评价择优，并对每个评价因素进行量化，得分最多的布置方案就是最佳布置方案。二、SLP规划步骤概述SLP方法设计平面布置时主要包括作业区域的布置、辅助活动区域的布置和置入修正区域面积三大部分的布置设计，步骤如图1所示：图1SLP方法规划物流园区平面布置的步骤第1步，确定基本要素。搜集资料，确定系统布置设计的5个基本要素，即P（物流对象）、Q（物流量）、R（物流作业路线）、s（辅助服务部门）、T（物流作业技术水平）。第2步，作业流程分析。利用作业流程分析图将不同性质的作业加以分类，整理统计各作业阶段的储运单位及作业数量，标出各作业所在区域，即可得知各项物流作业的物流量大小及分布。基于作业流程分析，可进行作业区域设置，对各作业区所完成作业项目进行详细分析，测算其能力，估算各作业区面积。第3步，物流分析。该过程是SLP的核心，对物流路线和物流量进行分析，目的是尽量减少物流量和缩短物流距离，以提高运作效率、降低运作成本。用物流强度和物流相关表来表示各功能区域间的物流关系强弱，绘出物流相关图。第4步，活动相关性分析。对物流活动区域及与物流无关的管理或辅助性的区域进行的业务活动相关性分析，确定各区域之间的密切程度。第5步，初步方案。根据物流相关性和非物流相关性确定布置方案，考虑修正条件（物料搬运方法、建筑特征、道路、厂区绿化、场地环境等）和实际约束条件（给定面积、建设成本、现有条件、政策法规等）形成几个布置方案。第6步，评价与选择。对几个布置方案进行全面评价，选择最佳布置方案。由图1的SLP方法规划系统平面布置的步骤可以看出，SLP方法的分析阶段除了规划前的资料搜集、统计、分析外，还包括物流作业区域的布置和辅助活动区域的布置，这个阶段是SLP方法的核心。物流作业区域布置规划过程应首先确定系统联外道路的路型、进出口方位及区内配置型式；然后再确定系统作业区域空间范围、大小及长宽比例的基础上，决定系统内由进货到出货的主要物流路线型式；最后按物流相关表和物流路线配置各区域位置，先将面积较大且长宽比例不易变动的区域先置入建筑平面内，如仓储区等作业区；再按物流相关强度的大小安排其它区域的布置。系统的辅助活动区域包括行政管理部门、交通服务设施、社会服务设施等，规划布置时，先选择与各部门活动相关性最高的部门区域先行置入区内，再按活动相关性，将与已置入区域关系重要程度按从高到低依次置入区内。第二阶段的寻优过程就是要确定各种布置组合，修正区域面积，以提出几种布置方案。根据物流相关性和活动相关性，探讨各种可能的区域布置组合，拟定出几个系统布置方案，以备选优。然后再将各区域的面积置入各区相对位置，并作适当调整，减少区域重叠或空隙，即可得到面积相关配置图。最后经由调整部分作业区域的面积或长宽比例后，即得到作业区域配置图。当各区域配置的面积无法完全置入总面积内时，就必须修改部分区域的面积或其长与宽的比例。如果修改的幅度太大，超过了设备规划所需面积的最低界限，就必须进行设备规划的变更，以适应固定的总面积。最后的选择过程是个评价、对比、评优的过程，可以通过定性与定量相结合的方法选择出最终布置方案。三、SLP基本要素分析通常物流分析的方法由物流对象P和物流量Q决定，因此物流分析也被称为“P-Q分析”。在进行物流分析时，基本要素中物流对象P、物流量Q、物流作业路线R是物流分析的基础，而作业单元相互关系分析是以物流对象P、物流量Q、辅助服务部门s为分析基础。物流作业技术水平T则对物流分析和作业单元分析都有一定的影响。（l）物流对象P（Produetion）工厂设计中，产品P指规划设计的对象所生产的产品、原材料、加工的零部件或提供服务的项目，包括原材料、进厂物料、工序间储备、产品、辅助材料、废品、废料、切屑、包装材料等。因为产品设计所要求的材料、工艺要求等方面决定了产品生产的加工工序和物流，因此P要素影响着设施的组成及其相互关系、设备的类型、物料搬运的方式等。（2）物流量Q（Quantity）工厂设计中，产量Q指生产、供应或使用的材料或产品的数量或服务的工作量。这一要素影响设施规模、设备数量、运输量、建筑面积等。而产量Q的大小反应了生产（服务）类型。不同的生产类型对材料供应、设备布置、成品物流等的要求是不相同的，因此产量Q也会对布置结果产生重大影响。通常物流量Q的获得是在实际数据的基础上，通过物流量预测技术来预测一定时期后的物流量。物流量预测技术很多，可以分为三类：定性法、历史映射法和因果法。每一类方法对长期和短期预测的相对准确性不同，定量分析的复杂程度不同。表1列出了常用预测技术的简要说明。表1常用的预测技术（3）物流作业路线R（Routing）工厂设计中，生产路线或工艺过程R指根据所生产的产品品种、数量等设计出的工艺流程、物流路线、工序顺序等，同时也是在制品物流的路线。生产路线R影响着各作业单元之间的关系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等，是工厂进行规划和布置的依据，可以用设备表、工艺路线卡、工艺过程图等表示。（4）辅助服务部门s（Supportingserviee）辅助服务部门S在工厂中，指保证生产正常运行的辅助服务性活动、设施以及服务的人员。包括道路、生活设施、消防设施、照明、采暖通风、办公室、生产管理，质量控制及废物处理等；它是生产的支持系统，从某种意义上来说对生产系统的正常运行起着举足轻重的作用。（5）物流作业技术T（Technique）在工厂中，T是指时间或时间安排（Time），指在什么时候、用多长的时间生产出产品，包括作业、工序、流动、周转等标准时间。这些因素决定着设备的数量、需要的面积和入员、工序的平衡安排等。在物流活动中，物流技术T是指物流活动中所采用的自然科学与社会科学方面的理论、方法，以及设施、设备、装置与工艺的总称。物流技术是与实现物流活动全过程紧密相关的，物流技术的高低直接关系到物流活动各项功能的完善和有效的实现。包括硬技术和软技术两个方面（详见表2）。表2物流技术分类表四、SLP的实施（l）物流关系分析物流关系是指社会物质资料从生产一直到消费前的全部流通过程，可根据各区域之间的物料流量编制起讫表，从物料流量大小，可以看出各区域之间的关系程度，反应各区域之间的物流关系。物流关系分析在工厂布置设计中即工艺流程分析，包括确定物料在每个工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度和数量。有效的工艺流程是指物料在工艺过程内按顺序一直不断地向前移动直至完成，中间没有过多的迂回或倒流。通常SLP方法的物流分析由物流对象P和物流量Q决定，因此物流分析也被称为“P-Q分析”，主要有以下几种方法：l）物流过程图当物流对象P的种类很少而物流量Q又很大时，可以通过用标准符号绘制的物流过程图直观的反映出物流园区作业的详细情况。物流分析只需在物流过程图上注明各作业单元之间的物流量就可以表明整个物流园区物流作业过程中的物料搬运情况。对于规模较小的物流园区或物流中心，无论物流量如何，只要物流对象种类比较单一，就可以通过物流过程图来进行物流分析。表3物流过程表示符号2）多物流对象物流过程表当物流对象的种类比较多、物流量比较大时，可以将各类物流对象的物流作业流程汇总在一张表上，形成多物流对象物流过程表。在这张表上，各类物流对象的作业流程并列列出，可以反映出各个物流产品的物流途径。3）成组方法当物流对象数量比较多、物流量属于中小规模时，可以采用成组方法将物流对象按照性质相似或作业流程的相似性进行归类分组，然后对于每一类对象采用物流过程图进行物流分析，或者采用多物流对象物流过程表表示各组对象的物流作业过程，再做进一步的物流分析。4）从至表当物流对象种类很多、物流量比较大时，可以用一张方阵图表示各物流作业单元之间的物流方向和物流量。用表中方阵的行表示单元间物流的源头，称为从；列表示单元间物流的目的地，称为至；行列交叉点表示源头到目的地的物流量。通过物流分析，既可以确定各作业单元之间的相互关系，也可以通过各线路上一定周期内的物流量即物流强度来确定两作业单元之间的密切程度。由于直接分析大量的物流数据比较困难，因此可以将物流强度按等级划分。SLP中将物流强度划分成五个等级，等级具体描述见表4。在划分物流强度等级时，应采用相同的计量单位统计各作业单元对之间的物流总量（包括正反两个方向的物流量），将各作业单元对按物流强度大小排序，根据数据划分出物流强度等级。作业单元间即物流线路上的物流强度可按照物流线路比承担的物流量的比例来确定。表4物流强度等级符号比例表为了简单明了的反应所有作业单元之间的物流相互关系，可以利用作业单元物流相关表来表示，即在一个方阵表的行、列中列出所有的物流作业单元并不考虑物流作业的起始与终止，在行与列相交的方格中填入行物流作业单元与列物流作业单元的物流强度等级，得到原始物流相关表，如表5所示。表5原始物流相关表由于原始物流