基于SLP的A企业生产物流系统布局规划与仿真研究物流管理专业.docx
《基于SLP的A企业生产物流系统布局规划与仿真研究物流管理专业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于SLP的A企业生产物流系统布局规划与仿真研究物流管理专业.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于SLP的A企业生产物流系统布局规划与仿真研究物流管理专业
基于SLP的A企业生产物流系统布局规划与仿真研究
【摘要】随着经济全球化、市场需求多样化、市场快速响应化越来越明显，企业的生产物流系统布局规划制约企业的生产效率也越来越明显了。
本文主要以A制造企业为例，针对其生产特点对其生产物流系统进行科学性、系统性的布局规划。
具体内容如下：
本文首先对系统布局规划法及Flexsim仿真软件进行介绍，并且针对该企业的生产物流系统所收集到的数据分析其现状，然后运用SLP法对其生产物流的作业单元进行物流关系及非物流关系分析，在此基础上结合该企业的实际情况进行改善和重新布局。
最后通过Flexsim仿真技术对新旧的方案进行生产模拟和对比，以确保方案可靠和有效，能够使A制造公司的物料搬运顺畅，避免无效运输，缩短搬运距离，缩短生产周期，提高企业内部物流的运作效率和降低企业内部物流成本。
【关键词】生产物流系统；布局规划；SLP法；系统仿真
ResearchonlayoutplanningandSimulationofproductionlogisticssystemofenterpriseAbasedonSystematicLayoutPlanning
[Abstract]Withtheeconomicglobalization,thediversificationofmarketdemandandtherapidresponseofmarket,thelayoutofproductionlogisticssystemrestrictstheproductionefficiencyofenterprisesmoreandmoreobviously.Inthispaper,amanufacturingenterpriseistakenasanexampletomakeascientificandsystematiclayoutplanforitsproductionlogisticssystem.Thedetailsareasfollows:
ThispaperfirstintroducesthesystemlayoutplanningmethodandFlexsimsimulationsoftware,andanalyzesthecurrentsituationofthedatacollectedbytheproductionlogisticssystemoftheenterprise,thenusesSystematicLayoutPlanningmethodtoanalyzethelogisticsrelationshipandnonlogisticsrelationshipofitsproductionlogisticsoperationunits,onthisbasis,combinedwiththeactualsituationoftheenterprisetoimproveandrelayout.Finally,throughFlexsimsimulationtechnology,thenewandoldschemesaresimulatedandcomparedtoensurethattheschemeisreliableandeffective,whichcanmakethematerialhandlingofmanufacturingcompanyasmooth,avoidinvalidtransportation,shortenthehandlingdistance,shortentheproductioncycle,improvetheoperationefficiencyoftheinternallogisticsandreducetheinternallogisticscostoftheenterprise.
[Keywords]ProductionlogisticssystemLayoutplanningSystematicLayoutPlanningSystemsimulation
1绪论
1.1研究背景及意义
随着2011年12月《工业转型升级规划（2011-2015年）》的提出，我国开始对产业进行转型升级，加快转变经济的发展方式，着力提升自主创新能力，推动经济更高效、更加公平、更可持续性发展。
紧接着，我国为了实现制造强国目标于2015年5月19日发布了《中国制造2025》第一个十年行动纲领。
基于国家战略的推动与互联网技术的冲击，我国制造业不得不改变原有的生产模式、销售模式和供给模式等，同时市场需求更加多元化，市场快速响应化，工业技术柔性化，我国的制造业想要可持续发展下去，就必须通过产业转型升级，做出符合当前形势的改变。
对于制造企业而言，企业若想在市场中拥有本企业的核心竞争力，则在产品类型、产品质量、产品价格、产品服务上与同类企业不断竞争，做出本企业特有的核心竞争力，就需要在各个方面进行改变，当然在生产环节上也不例外了。
在生产环节中，同行业的制造业间特点也各不相同，主要区别于它们的生产工艺、生产设备、生产布局、员工特点等。
在这些因素中，企业最容易进行改善和优化的是生产设备与生产布局这两种因素。
企业通过改善和优化生产设备和生产的布局能够提高空间、设备、人员和能源使用效率、能够最大限度地减少物料的搬运、简化作业流程、缩短生产周期、减少生产成本、提高生产效率、做到市场快速响应化、生产柔性化等。
1.2研究
样本6
目的
第一，本研究是通过科学的设施布局优化方法改善A制造企业目前的设施设备布局存在的问题，在实际的工业面积和不增加新建工场的情况下改善现有的生产布局。
以达到使物料搬运顺畅，避免无效运输，缩短搬运距离，缩短生产周期，提高企业内部物流的运作效率和降低企业内部物流成本。
第二，本研究是运用系统布局规划法即SLP法来对A公司生产物流系统的布局进行科学分析，使得各车间之间的布局更加合理化，能够使企业内部物流运作更加的有据可循、更加直观、效率更高。
同时可以给工人提供一个安全舒适的工作环境，让员工能够积极主动的投入到工作当中。
第三，本研究是运用Flexsim仿真技术来对A制造企业的生产环节进行模拟的，能够模拟出利用SLP法布局设计的弊端，能够最大限度降低研究结果与实际生产需求不符合的风险，能够使得A制造企业的生产布局更加的合理化，更加的科学化。
1.3国内外现状和发展趋势
企业生产物流系统布局规划对制造企业的生产及提高支撑企业核心竞争力尤为重要，同时也是企业生产过程中得以连续的重要条件，好的企业生产物流系统布局规划能够为企业带来巨大的收益，有利于提高企业整体的综合素质。
现对国内外学者有关企业生产物流系统布局规划的研究成果进行整理，加以综述。
1.3.1国外企业生产物流系统布局规划研究现状
从国外目前的研究成果来看，生产物流系统布局规划的研究与应用持续了60年左右，这方面一直是西方工业国家的重点研究方向，所以他们在这方面已经取得了一些不错的研究成果，同时他们的研究理论和研究方法也多种多样。
在上世纪中叶以后，系统工程学、运筹学、计算机科学、统计科学的发展使得车间生产系统的设施布局有了重大的飞跃。
美国学者理查德.缪瑟（RichardMuther）[1][2]在1961年提出了极具有代表性的系统布局规划（systematiclayoutplanning）理论，简称SLP法。
后来，由于计算机科学技术的发展，前人J.M.摩尔]等代表借助计算机技术对SLP法进行相应的改进，帮助人们解决了复杂的设施布局，节省大量的人力。
在20世纪90年代，在SLP法的基础上，缪瑟[3]针对比较常见的空间布局设计方案，提出了简化的SSLP法，与SLP法相比它在工作的过程方面更加简捷。
在2000年,SeyedehSaberehHosseini[4]在前人设施布局规划研究的基础上增加了两个因素：
产品的生产周期和产品生产率，认为时间效益经常比单纯的最小物流成本大。
2005年，Milena,flessas[5]运用SLP法对餐饮业进行研究，根据餐饮业实际调查的情况及餐饮的特定程序进行系统的、合理的布置。
2017年，FahadM,NaqviSAA[6]运用精益生产法（LeanProduction）以及SLP法对某制造企业进行生产系统布局的优化，并且与企业的个案为例比较得出两种浪费最小的方案，研究结果表明，布局优化对企业的生产节能方面具有更好的改善和提高生产效率的功能。
从这些研究成果看来，众多的西方学者大多数都是在SLP法的理论基础上对企业的生产物流系统进行合理科学的布局规划的，同时又结合其他科学的方法来达到企业的生产系统布局更加具有可靠性、科学性、合理性及精确性等。
1.3.2国内企业生产物流系统布局规划的研究现状
相比国外的研究历史来看，我国的企业生产物流系统布局规划的研究起步相对较晚，但与国外相同的特点就是大部分的研究依然是在SLP法的基础上结合计算机科学、统计学、运筹学及其它生产管理方法来对企业内部的生产物流系统进行布局规划的。
在20世纪80年代，SLP方法传入中国并且才开始成为工厂布局设计的主流方法，同时还有摆样法、图解法及数学模型法等。
叶波[7]运用SLP理论结合企业的实际生产情况对企业的生产车间和生产流程进行优化，以提高生产效率适应客户需求，满足生产产能为目标，提升企业的生产效率。
在2019年，温鹏飞[8]运用SLP方法分析制造公司的生产车间布局情况，然后结合层次分析法和遗传算法求解进一步优化布局模型，以降低公司的运营成本以及提高生产效率。
向杭[9]先利用系统布局规划法对工厂的布局进行分析改善，然后使用层次分析评价方法选出最优的方案并且通过Flexsim仿真的方法对改善的方案进行仿真，提高企业的生产效率及车间的利用率。
吴越强[10]运用SLP法和遗传算法对其设施进行布局规划与设计，最后通过Extendsim仿真软件对布局优化的方案进行仿真优化，确保研究成果具有可行性，合理性，科学性。
毛燕薇[11]运用SLP法分析各车间、各工序之间的物流关系及非物流关系，并且以Arena作为仿真工具对厂区进行合理的空间布局规划，最后得出在最理想的状态下能够大大企业的产量。
陈宇庭[12]首先运用模糊时间预测方法预测未来五年铝锅生产的需求，目的是用拟定的生产线设计满足产能的目标。
他利用价值流程图来对生产线进行分析和改善，最后用SIMIO仿真软件来对布局方案进行仿真分析和优化，以确保能够满足产能的需求。
王昀睿[13]只是单单运用SLP法来对生产车间进行布局规划，没有运用到其他的科学理论方法对其进行研究。
彭飞[14]等人提出结合系统布局规划法与仿真技术来对车间的新旧生产线进行重新布局，以提高生产效率，减少不必要的生产环节。
潘丽颖[15]首先也是先对制造企业的生产物流现状进行分析，然后运用SLP系统布局理论和Flexsim仿真软件对其进行优化和改善，然后与原布局进行对比。
从国内外的研究文献看来，大部分的学者都是以最具有代表性的SLP系统布局规划法结合其他的系统理论及计算机技术来对生产物流系统进行改善和优化，这就更加的显示出系统布局规划法在工业及其它行业的布局当中是很重要的理论。
1.4企业生产物流系统布局规划研究发展趋势
从我国2011年12月发布《工业转型升级规划（2011-2015年）》起，在这五年里国内学者对物流系统布局规划研究程度都接近是持平的状态，知网上每年的发表数量都在30篇左右。
从表1-1的数据看来，在2015年5月，国家发布了《中国制造2025》制造业的十年战略计划后，国内的学者对物流系统布局规划的研究程度开始降低了，一方面的原因是自2011年到2015年时较多的制造企业已经转型成功了，另一方面的原因是在近几年来较多的制造企业没有转型成功而倒闭了。
下表1-1是中国知网近五年对物流系统布局规划的研究文献统计。
表1-1近五年有关物流系统布局规划的研究文献统计
检索词
每年文献量/篇数
2015年
2016年
2017年
2018年
2019年
物流系统布局规划
26
31
26
17
14
基于SLP的物流系统布局规划
6
18
8
12
9
基于SLP的生产物流系统布局规划
5
5
0
1
3
基于SLP的生产物流系统布局规划与仿真
2
2
0
1
0
生产车间布局优化
19
22
23
14
12
但是目前，随着人工智能AI技术的发展以及5G时代的到来，很多转型成功的企业在未来为了应对市场多元化和需求快速响应化的趋势，传统的工艺和生产设备都会逐渐被人工智能AI技术所代替。
因此，智能工厂的改造与实施成为制造业推进智能化的重要手段，运用合理的方法和科学的理论对于规划和改进智能工厂是至关重要的，所以在未来更多的企业会重视生产物流系统的空间布局规划，以提高生产车间的利用率，提高生产效率。
1.5研究内容及研究思路
1.5.1研究内容
本论文的研究对象是A制造公司的生产物流系统。
首先通过研究大量的文献资料等总结出本文的研究背景、研究内容及研究思路等。
然后，通过研究该企业生产物流系统所收集到的数据分析出其生产物流系统的现状，接着运用用SLP法对A制造公司的生产物流系统进行分析，在此基础上结合A制造公司的实际情况进行改善和重新布局。
最后通过Flexsim仿真技术对新旧的方案进行生产模拟和对比，以确保方案可靠和有效，能够提高A制造公司生产物流系统的运作效率。
1.5.2研究思路
第一，通过阅读国内外的文献资料等来研究本文的研究背景和研究意义，提出本文的研究目的，再次通过阅读国内外的研究文献总结出国内外的研究现状和研究取得的成果，最后确定本文的研究内容和研究思路。
第二，对生产物流系统实地调研所收集到的数据和信息进行整理与分析，分析目前A制造公司的生产现状，为下一步打下基础。
第三，运用SLP法的基本思路对A制造公司的生产物流系统的布局进行分析，提出可行的优化方案。
第四，在第三步的基础上，利用Flexsim仿真软件对原生产系统和新布局方案进行仿真分析对比，确保新方案能够提高生产物流系统的运作效率和降低企业内部的物流成本。
第五，总结全文，提出展望。
2
相关理论基础
2.1生产物流
2.1.1生产物流概念
物流，中华人民共和国国家标准《物流术语》中将物流定义为“物品从供应地向接收地的实体流动过程。
根据实际需要，将运输、储存、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。
”生产物流是指在企业生产活动的过程中物料的流动，一般是指原材料、半成品等根据特定的生产工艺路线从一个作业单元流入至另一个作业单元，最后变成制品销售出库及废品的全物流活动过程。
如图2-1所示。
图2-1生产物流系统图
2.1.2生产物流的影响因素
生产物流系统的好坏体现在企业的生产效率当中，好的生产物流系统能够帮助节省人力，降低生产成本，提高产量。
影响生产物流的生产效率的因素有很多，从本文的角度分析，其中车间工艺布局是最主要的影响因素。
企业的车间工艺布局一般根据生产工序来进行规划，做到整条线生产，避免作业单元之间交叉、功能区划分错综复杂，将生产车间的空间利用率最大化。
车间工艺布局又直接对作业路线进行影响，作业路线又直接对生产物流系统的运作效率影响。
好的车间工艺布局能够使得物料的运输路线合理化，搬运距离减少，作业人员行走距离减少，避免迂回运输，从而提高生产效率。
2.2系统布局规划法（SLP法）
SLP法是20世纪60年代美国理查德·缪瑟通过研究和归纳大批工业企业的布置设计实践经验提出的以作业区域间物流和非物流之间联系为衡量方法的作业布局方式。
工业领域最先运用了SLP法进行规划，其中在进行设施布局问题的依据和切入要素为产品Ｐ、产量Ｑ、生产路线Ｒ、辅助服务部门Ｓ和生产时间安排Ｔ，其中Ｐ、Ｑ是首要影响因子。
下图2-2是SLP法的步骤。
图2-2SLP法的步骤图
1、确定位置。
2、总体区别，主要是根据布局位置内的物流模式及工序来对各个作业单元进行相互关系分析，画出相互关系图并加以分析。
3、详细布置。
在第二步的基础上对设施设备进行详细布置。
4、实施。
在上面四个步骤中，其中最重要的就是“总体区别”这个步骤了，总体区别是SLP法的核心部分，它主要是通过对作业单元之间的物流关系及非物流关系进行分析，然后对这两种关系进行整合得出各个作业单元相互关系的重要程度，为对其进行详细布置作出重要的理论基础。
2.3物流系统仿真
物流系统仿真是指对对象系统的运行能力进行整体性、系统性的评估，采用模型来代替真实系统的方法，通过输入从实际系统中获得的数据从而记录和评估系统的动态。
物流系统仿真首先是对实际系统进行调研，设立目标，获取对象系统的各个单元的数据及根据工序来确定仿真模型，然后在Flexsim仿真软件上建立模型，然后输入收集到的数据来运行仿真系统，发现分析模型中是否出现不符合实际的部分并进行调整，最后输出仿真的数据进行分析。
3
基于SLP法的车间布局规划
3.1A制造公司生产车间现状
A公司成立于2003年，生产部占地面积约1100平方米，位于广州市，主要是生产多品种的小型塑料制品，如眼镜盒、海绵、蛋糕用品等。
A公司有一个办公区，一个零部件生产车间，一个原材料加工车间，一个产品加工车间，一个产品生产车间，以及三个仓库。
其车间位置布局关系如图3-1所示。
图3-1车间位置布局关系图
3.2SLP分析
A公司采用按订单生产的生产方式，生产的产品种类较多。
在调查的过程中发现，A公司生产不同的产品，主要是通过对注塑机器更换不同的零部件来实现生产不同的产品，但是产品的工艺路线主要分为两条。
所以从中可以得出A公司的生产物流系统的物流对象不定，作业时间安排不定，所以需要尽可能的得到大批量的数据来减少误差。
因此，在使用SLP法对A制造公司生产物流系统作业布局进行分析时，所以其切入的要素主要为物流量Q和作业路线R。
下面主要是从R和Q来对生产物流系统的布局规划进行分析。
3.2.1A公司物流作业路线状况
物流作业路线是指物料的流动路线，即指物料从起始作业单元流至最后作业单元的流动路线。
物流作业路线主要是由生产系统的物料的作业工序来决定的，同时也决定了各个作业单元之间的主要关系，是物流相关性分析的主要依据。
物流作业路线的总长往往是受生产物流系统的作业布局及运营模式影响，所以我们在分析物流系统布局时应该遵循以下两个基本原则：
第一，清晰划分各作业单元的功能，避免人、物流交叉；第二，保证物流流通顺畅，减少搬运的距离。
根据实地调查发现，A公司的物流作业单元间的物流作业路线如3-2所示。
线路1
线路2
图3-2A公司的物流作业路线
线路1主要是生产塑料制品的作业路线。
首先是原材料进入收货区进入仓库2，A公司根据订单的生产需求，然后通知原材料加工车间进行碎料、调色和配料，最后流入到产品生产车间进行生产成成品，部分原材料是不需要经过原材料生产车间直接进入产品生产车间进行生产。
大部分成品最后会暂存在产品生产车间的暂存区，然后直接流通至发货区进行装车发货，小部分的会再次经过产品加工车间进行人工加工，流入至暂存区仓库3，最后流通至发货区进行发货。
产品生产车间产品的可回收废料会再次流至原材料加工车间进行碎料接着二次利用，产品生产车间的耗材是直接从仓库2流入到产品生产车间进行生产。
图3-3是线路1的生产作业工序。
图3-3线路1的作业工序图
线路2主要是零部件生产的作业路线。
A制造公司一部分产品零部件是由第三方提供进行生产，一部分由公司本身进行生产。
零部件生产车间作为A公司产品生产的辅助部门，其布局和设计也同样重要。
图3-4是线路2的生产作业工序图，其中在线切割机下一步的工序是根据机器是否空闲或者需要而确定流入哪一台机器的工序，所以机器选择的顺序是不定的。
图3-4线路2的生产作业工序
3.2.2物流关系分析
物流关系分析主要通过对研究对象的作业单元之间是否存在物流活动进行分析，其中主要是通过各个作业单元之间的物流量来对其进行研究。
根据收集的各个作业单元间的物流量对其物流关系的重要程度进行划分，为综合相互关系程度提供重要的依据。
由于调查对象作业单元之间的布局此时是确定的，即作业单元之间的距离此时是已知的。
根据SLP法的步骤，我们一般采用作业单元之间的的物流量来衡量它们之间的物流强度，即物流关系程度的强弱。
根据A公司生产物流系统实际调查得各个作业单元之间的输入与输出通常以“袋”、“箱”和“捆”为单位，现假设企业各个作业单元之间流动的每袋、每箱和每捆物品都以一个物流量来进行计算，所以以“个”为单位根据工序路线的实际情况绘制出A公司十天内的物流量的物流从至表，如表3-1所示。
表3-1物流从至表单位：
个
接货区发货区
仓库2
原材料加工车间
产品生产车间
产品加工车间
仓库3
办公区
零部件生产车间
仓库1
接货区发货区
883
153
仓库2
630
原材料加工车间
570
53
产品生产车间
130
554
45
8
6
产品加工车间
395
仓库3
230
办公区
零部件生产车间
2
仓库1
2
从物流从至表中可以看出A公司在十天内的任意两个单元之间的物流量，通常它们之间的物流关系程度的强弱是以物流量来衡量，所以我们需要确定各个单元之间物流强度的等级。
根据对以往相关文献的研究可知,SLP中有A（absolutelyimportant）、E（extremelyimportant）、I（important）、O（ordinaryimportant）、U（unimportant）5个强度等级[16]。
A表示超高物流强度，E表示特高物流强度，I表示较大物流强度，O表示一般物流强度和U表示可忽略搬运五个等级。
各个物流强度等级的比例及承担的物流量的比例如表3-2所示。
表3-2各物流强度等级比例及承担的物流量的比例表
物流强度等级
符号
物流强度等级比例（%）
承担物流量的比例（%）
超高物流强度
A
10
40
特高物流强度
E
20
30
较大物流强度
I
30
20
一般物流强度
O
40
10
可忽略
U
-
-
结合表3-1和表3-2对各个作业单元的物流强度进行评级，各作业单元物流强度评级表如表3-3所示。
表3-3各作业单元物流强度评级表
序号
From
To
物流量
物流强度
1
产品生产车间
接货区发货区
883
A
2
接货区发货区
仓库2
630
E
3
原材料加工车间
产品生产车间
652
E
4
仓库2
原材料加工车间
570
E
5
产品生产车间
产品加工车间
395
I
6
产品加工车间
仓库3
230
I
7
仓库3
接货区发货区
升级会员 