第2章 物流系统 规划与分析 1

本 章 主 要 内 容  生产系统与物流服务 现代生产过程、生产系统与物流的关系，企业物流系统。  生产物流系统分析基础 纲领设计、产品设计、工艺过程设计。  物料流动分析 重要概念：当量物流量、玛格数、物料活性系数。 物料流动分析内容和方法、从至表、物流相关图技术； *物流系统分析方法：SLP分析方法。  系统规划设计与可行性研究 工程设计概述、项目建议书、可行性研究。 2

2.1 生产系统与物流服务 企业的物流系统与生产系统在很大程度上是重复交叉的，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做“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。 3

人、物、设备、技术、产品、服务、资金、信息 2.1.1 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。 增值的变换活动 物理变换 化学变换 地点变换 时间变换 创造变化 输入 输出 人、物、设备、技术、产品、服务、资金、信息 新价值 附加价值 原价值 4

2.1.1 现代生产过程 广义与狭义之分 狭义：加工、装配等物理变换和反应、合成等化学变化的制造过程。 2.1.1 现代生产过程 广义与狭义之分 狭义：加工、装配等物理变换和反应、合成等化学变化的制造过程。 广义：供销、运输等时间变换、地点变换的服务过程。地点变换是将材料、零部件、产品等根据需求运送到指定地点，也就是通常所说的物流活动。 5

2.1.2 生产系统与物流的关系 生产物流是指伴随企业生产过程的物流活动。 2.1.2 生产系统与物流的关系 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。 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。 由于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，这就要求运用科学的技术手段，建立一个高效的、合理的、科学的生产系统设施布局。 6

2.1.3 企业物流系统 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。 2.1.3 企业物流系统 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。 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。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。 7

2.2 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。 2.2 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。 8

2.2 生产物流系统分析基础PPP 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？  9

2.2.1 纲领设计 P1 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。 10

1．生产纲领的内容 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。 (1)品种少、数量大的产品的生产规模 (2)品种多、数量小的产品的生产规模 从众多产品中选择出代表产品，则，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。 11

2．生产能力分析 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（设计产能）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。 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。 12

3．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。 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。 13

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2.2.2 产品设计 P2 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。 产品设计受产品功能、材料、美学的影响，也要考虑市场、销售、制造工艺、质量控制等因素。 对于确定的产品，规划设计人员要从产品设计人员那儿获得产品设计的资料，作为规划设计的重要输入。 15

2．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（Exploded Assembly Drawing） 零件图(Component Part Drawing) 产品结构文件（或称零件明细表或物料清单，BOM）等。 16

爆炸装配图（Exploded Assembly Drawing） 17

2.2.3 工艺过程设计 P3 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 2．工艺分析与选择 3．工艺流程分析 18

2.3 物料流动分析 物料流动分析（Material Flow Analysis，简称为物流分析）是确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度和数量。 当物料移动是工艺过程的主要部分时，物流分析就是工厂布置设计的核心工作，也是物料搬运分析的开始。 19

2.3 物料流动分析 两个最小和两个避免的原则： 两个最小原则：经过距离最小和物流成本最小。 两个避免原则：避免迂回和避免十字交叉。 物流分析有助于设计人员选择最有效的机器设备、设施、工作单元和部门的安排布局，同时还有助于改进生产过程。在物流分析时要验证工艺路线是否正确、合理，检查是否可以取消、合并、改变顺序或位置。 20

2.3.1 当量物流量 重要概念！！ 重要概念之一 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。 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。 21

2、玛格数（magnitude） 重要概念之二 一种较新的当量物流量计算方法 为度量各种不同物料可运性而设计的度量单位 概念： 一种较新的当量物流量计算方法 为度量各种不同物料可运性而设计的度量单位 可衡量物料搬运的难易程度 是一种近似描述物流量的标准值 局限性：物流系统越大，越复杂，精度越差

查阅玛格曲线（表2-1） （图2-11）确定基本值A 2、玛格数 计算方法及步骤 计算物料体积 确定玛格数基本值 确定修正系数 计算玛格数 V=L*W*H(英寸)3 查阅玛格曲线（表2-1） （图2-11）确定基本值A 据表2-2确定 M=A+1/4A*(B+C+D+E+F) 图 玛格数的计算步骤

重要概念之三: 3、物料活性系数α 概念 ：一种度量物料搬运难易程度的指标 ⑴ 等级

⑵ α的合理选择 ⑶ 活性系数曲线 考虑因素 工艺： 工艺流程要求 费用水平： 物料流动容易↑ Cost ↑ α ↑ Cost ↑ ⑵ α的合理选择 工艺： 工艺流程要求 费用水平： 物料流动容易↑ Cost ↑ α ↑ Cost ↑ 考虑因素 ⑶ 活性系数曲线 用于：分析某一物流在系统中的平均机动性 计算模型平均活性系数：

2.3.2 物料流动分析的内容和方法 物料流动分析包括确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度和数量。 针对不同的生产类型，应采用不同的物料流动分析方法。在物流分析时，应根据具体情况选择恰当的分析方法。 ⑴工艺流程图。 ⑵多产品工艺过程表。 ⑶成组技术。 ⑷从至表。 使用最多的是工艺流程图和从至表 29

2.3.3 物料流动分析方法—从至表 从至表是矩阵式的，也称为流量矩阵，通常用来表示建筑物之间、部门之间或机器之间的物流量，它适用于多产品或多零件时的情况。 如果计入作业单位之间的距离，还可以表示作业单位之间的物料搬运总量，即物流强度。 30

例2-2 设有三个产品A、B、C，制造它们涉及到的8个作业单位，分别是原料、锯床、车床、钻床、铣床、检验、包装和成品，以1~8代替。三个产品的工艺线路和每天运量如下表所示 产品号 工艺路线 每天搬运托盘数 A 1256354678 8 B 1435678 3 C 12345678 5 31

1 2 3 4 5 6 7 8 各作业单位距离见下表，试作出物流分析。 （注意因为两向距离一致，故左下角表数据省略。） 距离从至表 8 20 From To 1 2 3 4 5 6 7 8 1.原料 8 20 36 44 30 18 10 2.锯床 12 28 36 22 10 18 3.车床 16 24 10 22 30 4.钻床 8 18 30 38 5.铣床 26 38 46 6.检验 12 20 7.包装 8 8.成品 32

解：先按工艺线路画出产品运量从至表 1 2 3 4 5 6 7 8 AC13 C5 A8 B3 C5 A8 C5 A8 B3 AB11 B3 To From 1 2 3 4 5 6 7 8 1.原料 AC13 C5 A8 B3 2.锯床 C5 A8 3.车床 C5 A8 B3 AB11 4.钻床 B3 C5 A8 5.铣床 A8 ABC16 AB11 C5 A8 B3 6.检验 A8 ABC16 B3 A8 C5 AB11 7.包装 ABC16 C5 A8 AB11 B3 8.成品 产品号 工艺路线 每天搬运托盘数 A 1256354678 12 8 B 1435678 3 C 12345678 5 33

1 2 3 4 5 6 7 8 有了距离从至表和产品运量从至表，以相应格子的运量乘以距离便得物流强度，见下表。 物流强度从至表 8 104 From To 1 2 3 4 5 6 7 8 合计 1.原料 8 AC13 104 108 212 2.锯床 60 288 348 3.车床 80 264 344 4.钻床 48 40 144 232 5.铣床 64 416 480 6.检验 80 192 272 7.包装 128 128 8.成品 合计 104 188 252 592 560 192 128 2016 34

2.3.4物料流动分析结果—物流相关图 例题2-2算出物流强度表之后，先分级，再做物流相关图。 从表中按路线将物流强度从大到小列出，见下图，再将同一作业单位对的物流强度合并，如表中，3→4的80和4→3的48合并得3-4为128，5→4的64和4→5的40合并得5-4为104，合并后，重排大小。 35

36

再按作业单位对的强度划分等级，物流强度等级划分采用著名的A、E、I、O、U等级，AEIO比例如下图，U级比例只给无物流的作业单位对,有物流的作业单位对一般不考虑。 37

物流相关图，其中U级关系没标出 38

物流工程 第五讲 主讲教师：孙宝凤　　　　　　　　　　　　　　　　学时：48

2.3.5 物流系统的分析方法 重要方法----SLP方法

运输方式运输频率运输时间运输入口车 道车辆情况工位区 2.3.5 物流系统的分析方法 确定系统边界 运输方式运输频率运输时间运输入口车 道车辆情况工位区 物流系统 外部衔接分析 任 务 边界 输入 输出

2.3.5 物流系统的分析方法 第一步: 原始资料调研(物流系统环境分析) 定量数据基础 P. Products Q. Quantity 2.3.5 物流系统的分析方法 第一步: 原始资料调研(物流系统环境分析) 定量数据基础 P. Products Q. Quantity R. Routing S. Service T. Timing 系统调研收集资料数据 表格数据库 输入因素 作业单位确定

2.3.3 物流系统的分析方法 ♪产品特性（材料等）、种类、数量、价值、当量物流量等。 2.3.3 物流系统的分析方法 P. Products 重点: ♪产品特性（材料等）、种类、数量、价值、当量物流量等。 ♪产品这一要素影响着生产系统的组成及其各作业单位间相互关系、生产设备的类型、物料搬运方式等方面。 例：当量物流量计算 物料分类（ABC分类法） ⑴当量物流量计算 f=n q ⑵绘制P—Q直方图

2.3.5 物流系统的分析方法 ⑶ 分类 重要性 占品种数比例 P% 物流量比例 Q% A 5%—10% >70% B 20% C 2.3.5 物流系统的分析方法 P—物料种类 Q—（当量）物流量 ⑶ 分类 重要性 占品种数比例 P% 物流量比例 Q% A 5%—10% >70% B 20% C 70% 比例

Q. Quantity 产量Q由生产纲领和产品设计方案决定，其计算单位应该反映出生产过程的重复性，如件数、重量或体积等。 产量Q这一要素影响着生产系统的规模、设备的数量、运输量、建筑物面积大小等。 产品品种的多少、产量Q的高低直接决定了设备布置的形式，下图直观反映了产品—产量与设备布置形式的关系。

Q M区产品：适于采用大量生产类型 J区产品：适于单件小批生产类型 M-J区产品：成批生产类型

R. Routing R实现加工过程：加工工艺路线，生产流程，各工件加工路线，物流路线。 R可以用工艺过程表(卡)、工艺过程图、设备表等表示。 R影响着各作业单位之间的联系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等方面。

工艺过程图举例

S. Service 范围：除生产车间以外的所有作业单位统称为辅助服务部门S，包括工具、维修、动力、收货、发运、铁路专用路线、办公室、食堂等。 作用：生产支持系统部分。在某种意义上加强了生产能力。 有时，辅助服务部门的占地总面积接近甚至大于生产车间所占面积，所以布置设计时应给予足够的重视。

Balance all times of procedure. Verify worker amount. T. Timing T物料流动时间。 指在什么时候、用多少时间生产出产品，包括各工序的操作时间、更换批量的次数。 在工艺过程设计中，根据时间因素，确定生产所需各类设备的数量、占地面积的大小和操作人员数量，来平衡各工序的生产时间。 Scheduling How much time to make one product? How much time to complete one working procedure? Balance all times of procedure. Verify worker amount.

2.3.5 物流系统的分析方法 第二步:流程分析 平面图 物流流程分析 流程图 物流图 相关图 1.标明IE符号 2.编码 2.3.5 物流系统的分析方法 第二步:流程分析 平面图 1.标明IE符号 2.编码 1.表示物流流程路线—流程图 2.物流流程表 1.物流路线宽度— 物流量大小 2.依托编码平面图 1.表达物流部门与非物流部门相互关系2.密切度参数 物流流程分析 流程图 物流图 相关图

检验 操作:如加工 搬运/运输 储存

流程表 流程图 序号 零件名称 物流流程 物流量（ t ） 1 轴1 1-4-8-15-16-17-18 51.7 2 轴2 1-3-7-16-18 60.3 3 轴3 2-3-7-16-18 38.6 4 轴4 2-6-9-16-14-18 15.3 5 齿轮1 2-5-10-16-17-18 47.6 6 齿轮2 1-5-10-16-17-18 8.4 7 齿轮3 2-6-11-12-13-19 8 齿轮4 2-6-11-17-19 39.6 9 齿轮5 2-6-11-17-18 22 10 连杆 2-5-9-16-17-19 11.2

流程图要素： 1.物料分类 2.当量物流量 1毛坯件=1单位物流量 3.不受平面图限制

！！作业单位关系等级表示方式

Apparently Important Especially Important 密切度 Important 车间各部门相关图 Apparently Important Especially Important Important Ordinary Important Unimportant 密切度 等级

密切度参数TRij的计算 设 任意两个作业单位分别为Ai和Aj(i≠i)； 其量化的物流相互关系等级为MRij； 量化的非物流的相互关系密切程度等级为NRij； 则 Ai与Aj之间综合相互关系密切程度数量值 TRij=m·MRij十n·Nrij

举例：物流相关表

相关图绘制过程 1．进行物流分析，求得作业单位物流相关表； 2．确定作业单位间非物流相互关系影响因素及等级，求得作业单位相互关系表； 3．确定物流与非物流相互关系的相对重要性。一般说来，物流与非物流的相互关系的相对重要性的比值m：n不应超过1：3～3：l。 当比值小于1：3时，说明物流对生产的影响非常小，工厂布置时只需考虑非物流的相互关系； 当比值大于3：1时，说明物流关系占主导地位，工厂布置时只需考虑物流相互关系的影响。 实际工作中，根据物流与非物流相互关系的相对重要性取m：n＝3：1，2：1，1：1，1：2，1：3，我们把m：n称为加权值。

4．量化物流强度等级和非物流的密切程度等级。 5．计算量化的所有作业单位之间综合相互关系。计算密切度参数 6．综合相互关系等级划分。将物流与非物流相互关系进行合并时，应该注意X级关系密级的处理，任何一级物流相互关系等级与X级非物流相互关系等级合并时都不应超过O级。对于某些极不希望靠近的作业单位之间的相互关系可以定为XX级，即绝对不能相互接近。 7．经过调整，建立综合相互关系表。

2.3.5 物流系统的分析方法 ** 物流系统状态定量分析 1.据流程图G，获得 2.关联矩阵 1.据编码平面图获得 物流系统状态分析 2.3.5 物流系统的分析方法 ** 物流系统状态定量分析 1.据流程图G，获得 2.关联矩阵 流量矩阵 1.据编码平面图获得 2.距离矩阵 3.系统搬运工作量 物流系统状态分析 距离矩阵D 1.平面布置调整依据 2.发现不合理物流 流量距离图F-D图 设备及容器统计

某车间F-D图

2.3.5 物流系统的分析方法 可行方案的建立与调整 ⑴单个可行方案的建立，基于F-D图的确定。因为F-D图是平面布置调整的依据 2.3.5 物流系统的分析方法 可行方案的建立与调整 ⑴单个可行方案的建立，基于F-D图的确定。因为F-D图是平面布置调整的依据 因而 D D’ 则 S S’ 若 S>S’ 则新的方案物流设计优于原方案

2.3.5 物流系统的分析方法 ⑵ 多方案选择（l个，k为最优） 原则1：最小系统搬运工作量方案最优 原则2：最小搬运费用方案

2.3.5 物流系统的分析方法 Cs 系统搬运费用 Cij0 两物流点间单位搬运费用（若已知） 2.3.5 物流系统的分析方法 Cs 系统搬运费用 Cij0 两物流点间单位搬运费用（若已知） 原则1 与 原则2 取向：Cij0已知，使用原则2 Cij0未知，使用原则1

2.3.5 物流系统的分析方法 ⑶多方案评价及选择 ⑴⑵考虑的是物流因素 还需考虑非物流因素 评价方法 进行评价 确定 关联矩阵法 2.3.5 物流系统的分析方法 ⑶多方案评价及选择 确定 ⑴⑵考虑的是物流因素 还需考虑非物流因素 进行评价 关联矩阵法 Fuzzy模糊评判法 AHP层次分析法 评价方法

2.4 系统规划设计与可行性研究 系统规划设计需要经过系统分析、系统设计、方案评价和方案实施与维护等阶段。经过系统分析与设计将企业意向变为具体要实施的工程项目。 71

2.4.1 工程设计概述 设计任务书中阐明拟建工程项目的意义和目的，明确规定工程项目的建设规模、产品方案、车间组成、原材料及燃料供应、产品销售、主要协作关系、综合利用、环境保护、厂址范围、建设进度、建设投资以及设计分工等内容。 工程设计一般分为初步设计和施工图设计两个设计阶段。 72

2.4.2 项目建议书 项目建议书从总体上、宏观上对项目做出初步选择，主要是分析建设的必要性、条件是否具备，是否值得投入资金、人力和物力，这是初步的可行性研究。 项目建议书主要内容有： ⑴项目的必要性和依据； ⑵产品方案、拟建规模和建设地点的初步设想； ⑶资源情况、建设条件、协作关系、工艺与设备的初步分析； ⑷投资估算和资金筹措设想； ⑸进度安排； ⑹经济效果和社会效益的初步估计。 73

2.4.3 可行性研究 可行性研究（Feasibility Study）也称技术经济论证，它是指工程项目投资之前在深入细致的调查研究和科学预测的基础之上，综合论证项目（方案）的技术先进性和适用性、经济合理性和有利性以及建设的可行性，从而为项目投资决策提供科学依据的一种论证方法。 74

可研三阶段：机会研究、初步可行性研究、详细可行性研究 。 可行性研究报告内容要求： 1）总论、2）需求预测和拟建规模、3）资源、原材料、燃料及公用设施情况、4）建厂条件和厂址方案、5）设计方案、6）环境保护、7）企业组织、劳动定员和人员培训、8）实施进度与建议、9）投资估算和资金筹措、10）社会及经济效果评价。 可行性研究报告完成以后，由决策部门组织或委托有资格的设计院、工程咨询公司、科研院所或有关专家进行评估。 评估报告为项目最终审批决策提供科学依据。 75