某鋼材物流中心設(shè)施規(guī)劃與設(shè)置

1、某鋼材物流中心設(shè)施規(guī)劃與設(shè)置摘要:隨著全球經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)代物流業(yè)作為具有廣闊前景和增值功能的新興復(fù)合型產(chǎn)業(yè)越來越受到世界各國的重視，并在全球范圍內(nèi)獲得迅速發(fā)展。目前，發(fā)達(dá)國家的物流成本占GDP 的比重一般在 10左右，而我國約占 20t21，物流成本過高已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的一個重要瓶頸，因此加快發(fā)展物流產(chǎn)業(yè)，降低流通總成本，無疑將成為我國新的經(jīng)濟(jì)增長點。本課題的背景項目是 XX 某鋼鐵物流中心的設(shè)施規(guī)劃。研究的目的主要是探討工業(yè)工程中的 SLP(Systematic Layout Planning，系統(tǒng)布置規(guī)劃)方法和思想在鋼鐵物流中心的規(guī)劃中的應(yīng)用。SLP 方法在工業(yè)工程領(lǐng)域用

2、于工程布置，是一種條理性很強的技術(shù)，在工廠平面布置設(shè)計領(lǐng)域獲得極其廣泛的運用。結(jié)合物流技術(shù)，研究SLP 方法在物流中心平面布置設(shè)計的可行性，目的是將SLP 技術(shù)應(yīng)用于物流中心設(shè)施規(guī)劃，作為物流中心布局設(shè)計的理論基礎(chǔ)。通過對物流中心的合理設(shè)計和布局規(guī)劃，實現(xiàn)以最低的投入建設(shè)滿足目前和將來一定時期內(nèi)需要的鋼鐵物流中心，并以低的運作成本和高的運作效率來運作。關(guān)鍵詞：物流中心；設(shè)施規(guī)劃；SLP；1 物流中心設(shè)施規(guī)劃理論研究1.1 物流中心定義物流中心是物流網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，更多地體現(xiàn)為道路運輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，也是不同運輸方式選擇決策的抉擇點和協(xié)作、協(xié)調(diào)的結(jié)合部。在形成以中心城市為核心的經(jīng)濟(jì)圈或區(qū)域經(jīng)濟(jì)圈的

3、體系中，物流中心有舉足輕重的地位和作用；1.2 物流中心設(shè)施規(guī)劃的目標(biāo)設(shè)施規(guī)劃總的目標(biāo)是使人力、財力、物力和人流、物信息流得到最合理、最經(jīng)濟(jì)、最有效的配置和安排，即要確保規(guī)劃的企業(yè)能以最小的投入取最大的效益。不論是新設(shè)施的規(guī)劃還是舊設(shè)施的在規(guī)劃，典型的目標(biāo)是：（1） 有效地利用空間、設(shè)備、人員和能源；（2） 最大限度地減少物料搬運；（3） 簡化作業(yè)流程；（4） 縮短生產(chǎn)周期；（5） 力求投資最低；（6） 為職工提供方便、舒適、安全和衛(wèi)生的工作環(huán)境。上述目標(biāo)互相之間往往存在沖突，必須要用恰當(dāng)?shù)闹笜?biāo)對每一個方案進(jìn)行綜合評價，達(dá)到總體目標(biāo)的最大化。1.3 物流中心設(shè)施規(guī)劃的原則（1） 減少或消除不必

4、要的作業(yè)，這是提高企業(yè)生產(chǎn)率和降低消耗的最有效方法之一。只有 在時間上縮短生產(chǎn)周期，空間上減少占地，物料上減少停留、搬運和庫存，才能保證投入的資金最少、生產(chǎn)成本最低。（2） 以流動的觀點作為設(shè)施規(guī)劃的出發(fā)點，并貫穿在規(guī)劃設(shè)計的始終。因為生產(chǎn)系統(tǒng)的有效運行依賴于人流、物流、信息流的合理化。（3） 運用系統(tǒng)的概念。用系統(tǒng)分析的方法求得系統(tǒng)的整體優(yōu)化。（4） 重視人的因素，運用人機工程理論進(jìn)行綜合設(shè)計，并要考慮環(huán)境的條件，包括空間大小、通道配置、色彩、照明、溫度、濕度、噪聲等因素對人的工作效率和身心健康的影響。（5） 設(shè)施規(guī)劃設(shè)計師從宏觀到微觀，又從微觀到宏觀的反復(fù)迭代、并行設(shè)計的過程。要先進(jìn)行總體

5、方案布置設(shè)計，在進(jìn)行詳細(xì)布置.1.4 物流中心設(shè)施規(guī)劃的方法（1） 擺樣法。利用二維平面比例模擬方法，按一定比例制成的樣片在同一比例的平面圖上 表示設(shè)施系統(tǒng)的組成、設(shè)施、機器或活動，通過相關(guān)的分析，調(diào)整樣片位置可得較好的布置方案。適用于較簡單的布局設(shè)計。（2） 數(shù)學(xué)模型法。運用運籌學(xué)、系統(tǒng)工程中的模型優(yōu)化技術(shù)（如：線性規(guī)劃、隨即規(guī)劃、 多目標(biāo)規(guī)劃、運輸問題、排隊論等）研究最優(yōu)布局方案，為工業(yè)工程師提供數(shù)學(xué)模型，以提高系統(tǒng)布置的精確性和效率。但是用數(shù)學(xué)模型解決布局問題有兩大困難，一是當(dāng)問題的條件過于復(fù)雜時，簡化的數(shù)學(xué)模型很難得到符合實際要求的準(zhǔn)確結(jié)果；二是布局設(shè)計最終希望得到布局圖，但是用數(shù)學(xué)模

6、型得不到。利用數(shù)學(xué)模型和CAD 相結(jié)合的系統(tǒng)布局軟件是解決問題的一種好方法。（3） 圖解法。產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 50 年代，有螺線規(guī)劃法、簡化布置規(guī)劃法及運輸形成圖等。優(yōu)點是將擺樣法與數(shù)學(xué)模型結(jié)合起來，但在實踐中較少應(yīng)用。（4） 系統(tǒng)布置設(shè)計SLP 法。此方法最初由RichardMuther 在 1961 年提出，提出了作業(yè)單元相互關(guān)系的密級表示法，形成了一種以大量的圖表分析為手段，以物流費用最小為目標(biāo)，物流關(guān)系分析與非物流關(guān)系分析相結(jié)合，求得合理的設(shè)施布置的設(shè)計技術(shù)。2 鋼材物流中心設(shè)施規(guī)劃實例研究鋼材物流中心的訂單大多來自于整個經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)的大型制造企業(yè)，這些企業(yè)一般都是采取 JIT 制造，訂

7、單發(fā)生的高峰期一般是在上午 9 點左右，下午 14 點左右（基本符合制造企業(yè)上下午開工的時間）。訂單發(fā)生的統(tǒng)計如圖 2.1 所示：圖 2.1訂單發(fā)生統(tǒng)計圖2.1 鋼材物流中心功能區(qū)域分析2.1.1 工藝流程分析鋼材物流中心采購的鋼材產(chǎn)品運至中心后，在倉儲區(qū)經(jīng)貨物檢后入庫存儲（對檢驗不合格產(chǎn)品進(jìn)行退貨處理），根據(jù)客戶的訂單要求經(jīng)揀貨作業(yè)后對不需要剪切加工的一部分直接送至倉儲區(qū)，物流中心的作業(yè)本質(zhì)主要是由一連串“存”與“取”的動作所組合而成，且這一連串的存與取大都發(fā)生在保管儲存區(qū)域，這里主要是采用龍門吊或者是行吊對鋼材進(jìn)行“存”與“取”的動作。對需要剪切加工的一部分送至流通加工區(qū)按要求進(jìn)行流通加工

8、，這里主要是通過吊車進(jìn)行起吊作業(yè)和叉車進(jìn)行運輸作業(yè)來完成的，之后由叉車將加工好的產(chǎn)品送至成品區(qū)，然后在成品區(qū)集貨配載后發(fā)貨。根據(jù)以上的描述，鋼材物流中心的基本作業(yè)流程圖如圖2.2 所示。圖 2.2鋼材物流中心作業(yè)流程圖2.1.2 功能區(qū)域規(guī)劃通過鋼材物流中心的功能分析，可以將鋼鐵物流中心用地規(guī)劃為7 個功能明確、緊密協(xié)調(diào)的功能設(shè)施區(qū)域，即進(jìn)貨區(qū)、綜合管理服務(wù)區(qū)、倉儲區(qū)、流通加工區(qū)、車輛調(diào)度維護(hù)管理區(qū)、出貨區(qū)。（1） 進(jìn)貨檢驗區(qū)：提供從貨物到達(dá)到入庫所要進(jìn)行的相關(guān)作業(yè)，包括車輛到達(dá)、驗收退貨等操作的場所。（2） 管理服務(wù)區(qū)：為管理人員提供辦公的場所，處理客戶進(jìn)出貨訂單，輔助完成進(jìn)出貨作業(yè)設(shè)置的職

9、能部門；（3） 倉儲區(qū)：為在室內(nèi)、室外存儲的鋼材產(chǎn)品提供搬運、裝卸與存儲提供場所，同時在這些區(qū)域內(nèi)同時實現(xiàn)集貨配貨的功能；（4） 流通加工區(qū)：為鋼材流通加工包括對鋼材進(jìn)行的開平、橫切、縱剪、分條、沖片、模具、沖壓、拼焊等內(nèi)容提供作業(yè)平臺的場所；（5） 成品區(qū)：鋼材剪切加工后堆放存儲的場所，對即將出貨的成品捆扎包裝：（6） 車輛調(diào)度維護(hù)區(qū)：物流中心作業(yè)車輛停放的場所，同時也是為司機、調(diào)度員等物流中心員工提供休息、活動場所：（7） 出貸區(qū)：提供貨物出庫所要進(jìn)行的相關(guān)作業(yè)，包括車輛出庫、驗收等操作的場所，與進(jìn)貨區(qū)類似。2.2 鋼材物流中心功能區(qū)域空間規(guī)劃對 XX 鋼材物流中心未來五年的物流能力需求的

10、預(yù)測可知，其五年后的入庫量如圖 4.3 所示。圖 2.3XX 鋼材物流中心 5 年后年入庫量（單位：萬噸）2.3 物流相關(guān)性分析（1） 物流分析在采用SLP 法進(jìn)行工廠布置時，不必關(guān)心各作業(yè)單位對之間具體的物流強度，而是通過劃分等級的方法來研究物流狀況，在此基礎(chǔ)上，引入物流相關(guān)表，以簡潔明了的形式表示工廠總體物流狀況。鋼材物流中心物流的流向如圖 2.4 所示：圖 2.4鋼材物流中心物流流向圖（單位：噸）物流強度匯總表如表 2.1 所示：表 2.1各作業(yè)單位對按物流強度大小排序序號（作業(yè)單位對）作業(yè)單位對物流強度1（1-2）進(jìn)貨區(qū)室外鋼卷23332（2-9）室外鋼卷出貨區(qū)23333（1-4）進(jìn)貨

11、區(qū)板材16674（4-9）板材出貨區(qū)16675（1-6）進(jìn)貨區(qū)室內(nèi)鋼卷10006（6-7）室內(nèi)鋼卷加工區(qū)10007（1-3）進(jìn)貨區(qū)線材6678（5-9）型材出貨區(qū)6679（1-5）進(jìn)貨區(qū)型材30010（3-7）線材加工區(qū)11311（7-8）加工區(qū)成品區(qū)11312（8-9）成品區(qū)出貨區(qū)113/11973（2） 物流強度等級由于直接分析大量物流數(shù)據(jù)比較困難且沒有必要，SLP 中將物流強度轉(zhuǎn)化好、成五個等級， 分別用符號A、E、I、O、U 來表示，其物流強度逐漸減小，對應(yīng)著超高物流強度、特高物流強度、較大物流強度、一般物流強度和可忽略搬運五種物流強度。作業(yè)單位對或稱為物流路線的物流強 度等級應(yīng)按物流

12、路線比例或承擔(dān)的物流量比例來確定，表 2.2 的物流強度分析表序號作業(yè)單位對物流強度等級11-2A22-9A31-4E44-9E51-6I66-7I71-3I85-9O91-5O103-7O117-8O128-9O（3） 物流相關(guān)表為了能簡單明了地表示所有作業(yè)單位之間的物流相互關(guān)系，仿照從至表結(jié)構(gòu)，構(gòu)造一種作業(yè)單位之間物流相互關(guān)系表，稱之為原始物流相關(guān)表，如表4.3 所示。表 2.3原始物流相關(guān)表至1234567891011從進(jìn)室線板型室加成出服停貨外材材材內(nèi)工品貨務(wù)車區(qū)鋼卷鋼卷區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)場1進(jìn)貨區(qū)AIEOIUUUUU2室外鋼卷AUUUUUUAUU3線材IUUUUOUUUU4板材EUUUUUUE

13、UU5型材OUUUUUUOUU6室內(nèi)鋼卷IUUUUIUUUU7加工區(qū)UUOUUIOUUU8成品區(qū)UUUUUUOOUU9出貨區(qū)UAUUUUUOUU10服務(wù)區(qū)UUUUUUUUUU11停車場UUUUUUUUUU在這個表中不區(qū)分物料移動的其實與終止作業(yè)單位，在行與列的相交方格中填入行作業(yè)單位與 列作業(yè)單位間的物流強度等級，因為行作業(yè)單位與列作業(yè)單位排列順序相同，所以得到的是右上三角矩陣表格與左下三角矩陣表格對稱的方陣表格，除掉多余的左下三角矩陣表格，將右上三角矩陣變形，就得到了SLP 中著名的物流相關(guān)表.圖 2.5作業(yè)單位物流相關(guān)圖2.4 鋼材物流中心區(qū)域布置（1） 作業(yè)單位位置相關(guān)圖1）作業(yè)單位綜合

14、接近程度計算在SLP 中，工廠總平面布置并不直接去考慮各作業(yè)單位的建筑物占地面積及其外形幾何形伏， 而是從各作業(yè)單位間相互關(guān)系密切程度出發(fā)安排各作業(yè)單位之間的相對位置，關(guān)系密級高的作業(yè) 單位之間距離近，關(guān)系密級低的作業(yè)單位之間距離遠(yuǎn)，由此形成作業(yè)單位位置相關(guān)圖。當(dāng)作業(yè)單位數(shù)量較多時，作業(yè)單位之間相互關(guān)系數(shù)目就非常多，為作業(yè)單位數(shù)量的平方量級， 因此即使只考慮A 級關(guān)系也有可能同時出現(xiàn)很多個，這就給如何入手繪制作業(yè)單位位置相關(guān)圖帶來了困難。為了解決這個問題。我們引人綜合接近程度的概念。綜合接近程度高的作業(yè)單位與其 他作業(yè)單位相互關(guān)系總體上是比較密切的，即與大多數(shù)作業(yè)單位都比較接近，當(dāng)然，這個作業(yè)

15、單 位就應(yīng)該處于布置圖的中央位置，反之，這個作業(yè)單位就應(yīng)該處于布置圖的邊緣。表2.3 就是電瓶叉車廠作業(yè)單位綜合接近程度計算結(jié)果。量化物流強度等級和非物流的密切程度等級。一般取A4，E3，I2，Ol，U0，X作業(yè)-1，得出量化以后的綜合接近程度排序表如表2.3 所示。表 2.3鋼材物流中心綜合接近程度排序表單位代號12345678910111AIEOIUUUOO2AOOOUUUAOO3IOOOUOUOOO4EOOOUUUEOO5OOOOUUUIOO6IUUUUEUUOO7UUOUUEIUOO8UUUUUUIIOO9UAOEIUUIOO10OOOOOOOOOO11OOOOOOOOOO綜合接近14

16、139118786141010程度排序1374810911256（2） 對鋼材物流中心各大功能區(qū)域的空間需求估算1） 進(jìn)貨檢驗區(qū)在對進(jìn)出貨區(qū)進(jìn)行規(guī)劃時必須遵循以下原則：進(jìn)出貨區(qū)的位置能使車輛快速安全地進(jìn)出物流中心，不產(chǎn)生交叉會車；車位數(shù)應(yīng)保證車輛在規(guī)定時間內(nèi)完成貨物檢驗任務(wù)；考慮到在峰值作業(yè)的可能性；同時還要考慮到進(jìn)出貨物時發(fā)生的退貨現(xiàn)象?；谝陨系脑瓌t，下面來對進(jìn)貨區(qū)進(jìn)行規(guī)劃。進(jìn)貨區(qū)的車位數(shù)：u t Mn =T m2-1其中：n-車位數(shù)t-每臺車的平均驗貨時間（通常驗貨時間取15 分鐘） u-峰值系數(shù)（取 3）M-每天的平均進(jìn)貨量m-沒車平均裝載量（平均每車裝載量50 噸）T-每天工作時間（

17、這里按每天工作9 小時計算）按照一年工作 300 天，根據(jù)表 2-1 中數(shù)據(jù)可以得到：M=6167，m=50，u=3，t=0.25，T=9， 將其代入公式 2-1 得到： n = 3 0.25 6167 = 109 50由此可知，在高峰期大概需要lO 個左右的站臺，由于鋼材裝載車輛屬于特大型車種，估計每輛車的占地面積約為 60 ，因此進(jìn)貨區(qū)面積約為 600 。2） 綜合管理服務(wù)區(qū)，目前該物流中心工作人數(shù)為50 人，通過預(yù)計的鋼材配送中心的年吞吐能力，該物流中心5 年后的吞吐量為現(xiàn)在的 3 倍，估算出生產(chǎn)和管理人員的人數(shù)約為150 人，按照平均每人占地面積為lOre2 計算。該物流中心管理服務(wù)區(qū)

18、所需要的面積為1500 。3） 倉儲區(qū)（采用比率趨勢法估）在進(jìn)行倉儲區(qū)規(guī)劃的時候，主要是根據(jù)倉儲區(qū)的儲運量， 可知日常存貨的數(shù)量，除此之外，在進(jìn)行倉儲區(qū)作業(yè)面積規(guī)劃時，還必須事先了解貨物的尺寸、堆放方式，不同種類的鋼材單位面積堆放量可以從表2.4 得到。表 2.4 鋼材平均額定堆放量鋼材種類額定堆放量（噸/ m 2 ）線材2型材2.5鋼板2鋼卷3鋼材成品3線材區(qū)面積：ShfA=線材 線材線材2-2其中： S線材 -平均每天倉儲量f線材 -線材額定堆放量h -面積利用率（考慮到通道的面積人工作業(yè)、車輛行走、車輛回轉(zhuǎn)）年倉儲轉(zhuǎn)運量dS=線線材356 m2-3d線 -線材平均存放時間m -安全系數(shù)S

19、= 200000 7線材356 0.7=f= 2h0.7m0.7d線材；線= 0.7A代入（公式 2-2）可得線材同理：=200000 7 356 0.7 0.7 2= 4000m 2A=鋼卷室外鋼卷區(qū)面積型材SSh f鋼卷鋼卷700000 6= 365 0.7 0.7 3 = 8000m2150000 7A型材型材區(qū)面積= h f=型材板材S365 0.7 0.7 2.5500000 7= 2200m2A板材板材區(qū)面積= h f=板材365 0.7 0.7 2= 10000m2室內(nèi)鋼卷區(qū)面積A室內(nèi)鋼卷Shf=室內(nèi)鋼卷室內(nèi)鋼卷300000 6= 365 0.7 0.7 3 = 3400m24）

20、 流通加工區(qū)采用計算法估算流通加工區(qū)面積=加工設(shè)備面積+操作空間設(shè)備功能數(shù)量能力占地面積鋼筋調(diào)直切斷機拉直切斷1100 萬噸/年7.5 0.5意大利FIMI1850 橫切機橫切剪切29 萬噸/年27 11組意大利FIMI1850 縱切機縱切剪切26.5 萬噸/年24 16組年加工 30 萬噸鋼卷，4 萬噸線材，擬需要的設(shè)備配置如表2.5 所示。表 2.5 鋼材物流中心加工設(shè)備需求加工設(shè)備面積按所購買設(shè)備實際占地面積取值，因此加工設(shè)備面積=（27 11+24 16） 2+7.5 0.5=2000 m2按照加工設(shè)備面積操作活動空間面積 2：1 的比例代入以上數(shù)據(jù)估算，可算出流通加工面積為 3000

21、 m 2 。5） 成品區(qū)A= 年加工量ds平均存放天數(shù)成品365f m成品額定堆放量d平均存放天數(shù)-成品平均存放天數(shù)，這里取 2 天s -材料利用率，這里取 0.95f成品-成品額定堆放量將其代入代入上述公式可得：A= 年加工量ds平均存放天數(shù)= 340000 2 0.95= 1600m2成品365f m成品額定堆放量365 3 0.7 0.76） 車輛調(diào)度維護(hù)區(qū)，主要包括進(jìn)出物流中心的裝載車輛的暫時停放區(qū)域以及物流中心內(nèi)部裝載叉車的停放場所，這里采用估算法，估計區(qū)域為1000 。7） 出貨區(qū)，這里假設(shè)每天的進(jìn)貨出貨量大小一樣，所以可以采用與進(jìn)貨區(qū)同樣的面積大小。因此，根據(jù)以上對鋼材物流中心空

22、間需求的規(guī)劃，我們可以得出整個物流中心所需面積為模塊類別進(jìn)出貨模塊服務(wù)模塊倉儲模塊流通加工模塊作業(yè)項目面積（單位）進(jìn)貨區(qū)600出貨區(qū)600綜合管理服務(wù)區(qū)1500車輛調(diào)度區(qū)1000室外鋼卷區(qū)8000室內(nèi)鋼卷區(qū)3400線材區(qū)4000型材區(qū)2200板材區(qū)10000剪切加工區(qū)3000成品區(qū)1600總計3590035900 ，詳細(xì)的面積需求如表 2.6 所示。表 2.6 區(qū)域面積表分析表 2.6 年后該鋼材物流中心總計需要 35900 ，根據(jù)實際調(diào)研，該物流中心現(xiàn)有場地近50000 ，因此可以得出結(jié)論，該物流中心現(xiàn)有的土地規(guī)模完全能夠滿足5 年內(nèi)的土地需求情況。（3） 面積相關(guān)圖依據(jù)綜合接近程度排序表和區(qū)域面積表設(shè)計位置相關(guān)圖如下：2.5 鋼材物流中心通道規(guī)劃（比例1：2 單位：m） 圖 2.6 U 型動線布置對通道進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)當(dāng)符合以下的一些基本原則：（1） 流量經(jīng)濟(jì)：人和物的移動形成最佳的作業(yè)動線；（2） 空間經(jīng)濟(jì)：最小的空間占用率；（3） 直線原則：通道應(yīng)以直線為原則；（4） 設(shè)計的順序：先確定出入貨位置及設(shè)計主通道和作業(yè)