物流建模及选址后五章.docx

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1、5.3*企业物流的基本形式*U型：接收与发送处于工场的同一位置，利于物料搬运和JIT布置的物流形式。*O型：常见于物料搬运机器人服务的制造单元中。*S型：用于长的装配线布置中，如汽车装配线。5.4*物流分析的图表方法5.4.2*物流分析的图表方法*常用的：线图、多种产品工艺图、从至表、* 工艺流程表、物流布置筒图等。1.线图*：用节点代表各部门，其间发生的物流波动用直线或弧线连接。直线*：相邻部门间发生的物流。弧线*：不相邻部门间发生的物流。 上方弧线*：跳跃。 下方弧线*：回退。即采用不同的线形来区分不同的物流内容。5.4*物流分析的图表方法2.*多种产品工艺图：是将不同的产品分别裂成图表，

2、节点表示部门，直线表示正向物流，斜线表示回退。+产量如：p86 图4-9*优点：可表面产量；品种多时可直观显示个产品的物流情况（不杂）；物流路径效率的计算与线路相同。*缺点：产品多、工艺复杂时难以用该法寻找最佳的布置方案。但仍可帮助找产量大、物流复杂的产品作为主要分析对象。*适用：简单、定性的分析。 定量化的物流分析需从至表。5.4*物流分析的图表方法5.4.1*物流优化的目标*目标：物流成本要求移动次数，移动距离从物流路径上要避免回退及交叉现象。1*回退现象：两部门之间的波动与产品的主流方向相反。如：P84 图4-5注*：回退可通过布置的改变而避免，但不可能完全避免，如：次品的返修。2.*交

3、叉现象：物流的波动出现交叉。物流的交叉点易造成交通阻塞，使效率，成本，需通过布置的改变减少交叉点。需要进行设施布置优化，先需应用图表分析方法或物仿真技术进行物流分析。缺点*：该图只看到回退、频繁等信息，无定量信息。只能得到一定布置下 *物流路径的效率*（量）：100% 起始部门至终了部门间最短单位间隔和 起始部门至终了部门间实际的总单位间隔和 （唯一的定量信息） 如图4-7：A，B产品物流路径的效率=（3+3）/（5+3）*100%=75% 3.从至表*：（1）从至表*：表示不同部门之间物流流动的大小。该表为正方矩阵，其行（列）数为部门数量，行（列）中的部门按统一的顺序排列。aij为i到j部门

4、间物流流动的总量。（2）aij分析：由产品的工艺及产量信息分析得，如：从BOM表，工艺路线图、装配/操作工艺图表、操作顺序图等工艺文件中获得零部件流动信息；从产品预测中获得产品产量数据。 （求：部门间物料流动的量）（3）制从至表注意事项*：aij=0,即不考虑部门内的流动。（aij为部门间）*当量物流量 （*使进入从至表的物流量具有可比性）在一个给定的系统中，物料的几何形状、物化形态、表面形态、易损程度等都有很大的差别，简单用物料的重量作为物流量的计算单位并不合理，因而提出当量物流量的概念。*当量物流量：物料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。（计算尚无统一模式）一般采用重

5、量或物料搬运单元来计算，单位可以是货筐、托盘或箱子。如x：1000件；y：100件；y的重量是x的100则x、y的重量当量物流分别为1和10.若灵剑昂贵或易损，则可由风险及零件的价值表示。*主流方向与回退现象：*原则：尽可能选择物流量大的几个部门建立布置的主流方向。即决定从至表行（列）各部门的顺序。如：依图4-5顺序，回退物流处于下三角矩阵； 依图4-6顺序，无回退，为上Hessenberg矩阵。*注意：交换部门的顺序，会引起从至表矩阵的变化，但部门的物流量不变，即“aij”的值不变，但位置变了，相应地该值所对应部门间的距离也变了。 *物流费用=部门间的物流量*部门间距离最优设施布置方案，即为

6、最小物流费用对应的布置方案。即*目标： （最早的计算机化布置程序CRAFT的布置思想）用新的距离乘不 的物流量*方法：交换部门的位置 最小的物流费用优化的设施布置方案。*矩阵的秩：用矩阵的秩代替物流费用来比较方案的优劣。即选择矩阵的秩较小的布置为优选方案。*矩阵的秩： 其中： dijaij距主对角线的距离（或aji）； fij部门i，j之间的物流量。 *目标：选择矩阵的秩较小的布置为优选方案。*物流从至表的具体制定过程：i.由零件的工艺卡确定其加工中所经过的部门；ii.由产品的产量预测及BOM表确定零件数；iii.据具体情况转换成当量物流量；iv.将任两部门间的所有当量物流量相加形成物流从至表

7、。例：P89 线图；多种产品工艺图；从至表。*5.5非物流因素分析技术 作业单位相互关系分析*即关系图分析法：关系图分析法在受物流因素或非物流因素影响的设施布置中都非常有用，如：车间、服务设施或办公室的布置设计。1.*相关程度评分等级：一般在一个设施内除了生产单位外，还有其他单位，它们需要有良好的流程安排，如：物料流程，信息流程，人员流程等。活动关系图可为这些部门找出最有效率的布局方式，以符合各单位间所要求的重要关系。在关系图方法中，将部门间所有的关系分为6个等级，即A、E、I、O、U、X，其含义*分别为：A：绝对重要；E：特别重要；I：重要；O：一般重要；U：不重要；X：禁止，不要接近。2.

8、*制作活动关系的步骤：（注：若整个作业区只有生产作业，而无辅助劳务活动时，几乎不需非物流因素关系图，只单纯作物流因素关系图。） 确定包含哪些作业或部门单位； 列示包含哪些主要作业（先将作业群组化）；（注：将类似相关的作业群组化，避免作业数太大。） 设立活动相关性等级（依知识、计算、讨论等）； 评估每对活动的相关性，确定等级； 填入确定相关性的理由。4.*工艺流程表：该表是采用物流标准符号来表示每一个工艺过程。将某种产品整个加工工艺中的各种物料搬运全部列在一起，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。*物流标准符号：（这些符号是由F.M.Gilbreth于1920年所设定

9、的，至今仍采用之）例：P91加工工艺流程程序图（次数统计有误）从分析结果看，停滞过程的次数和时间比例较高，重点考虑*第5章 企业物流分析*本章小结*作业单位相互关系分析：重点掌握 根据物流因素和非物流因素绘制*作业（部门）关系图。 *设施布置的基本形式：工艺布置、产品布置、成组布置及固定位置布置。*设施布置的目标：设施间物料搬运费用最小。*企业物流的基本形式：直线型、L型、U型、O型、S型*物流分析的图表方法：线图、多种产品工艺图、*从至表、工艺流程表、物流布置筒图等。 6.1 *系统化设施布置方法SLP6.1.1 * 经典的SLP方法*在SLP方法中，可将研究设施布置问题的依据和切入点归纳为

10、五个基本要素，即：P产品（材料或货物类别）；Q数量（产品）；R生产路线（工艺过程顺序或货物处理次序）；S辅助部门（辅助设施，如服务部门或设施）；T时间（时间安排）。 （解决布置问题的“钥匙”）其中：P和Q是一切其他特征或条件的基础。1.*问题：对一个待布置区域（某一物流节点）内各作业单位（或设施），根据其作业流程等定量地确定它们之间相互关系的等级，并系统地布置各设施的相对位置，以及对设施布置方案的质量惊醒定量评估。2.*SLP法的设计原理（步骤）： 建立作业单位相互关系图：对各作业单位之间的相互关系作出分析，包括物流和非物流的相互关系； 绘制作业单位位置相关图和面积相关图（空间关系图）：据关系

11、图中的相互关系等级决定设施间距离的远近并安排相应的位置位置相关图；结合各设施的实际占地面积空间关系图； 通过空间关系图的修正和调整，得若干个可行的布置方案； 量化各因素，用加权系数法建立方案质量评估的数量指标，并用该指标对各方案进行评价，得分最多的布置方案就是最佳布置方案。3.*空间关系图： （2）试错法 *用试错法由关系图生成空间关系图的步骤：（多次“试错”） 将A、E级关系的部门放进布置图中，同级别的关系用相同长度的线段表示。调整使E级关系的线段长度为A级关系的2倍。 按同样的规划布置1级关系。 若部门较多，线段混乱，可以不必画出0级关系。但X关系必须画出。 调整各部门的位置，以满足关系的

12、稀疏程度。 将各部门的面积表示进布置图中，生成空间关系图。 经过评价、修改，获得最终布置。6.2 *计算机化布置方法（4种布置算法）*计算机化布置方法的分类： 构建型：CORELAP，ALDEP; 改进型：CRAFT,MULTIPLE; 基于物流从至表：CRAFT,MULTIPLE; （依信息基础分） 基于关系图：ALDEP,CORELAP; 单层布置方法：CRAFT,CORELAP; (单层或多层) 多层布置方法：CRAFT,CORELAP: 整个方法基本都可分成3步*：选择（确定布置顺序矢量）、放置（如何放）、评估（布置结果评估）。 6.2.1 *CRAFT布局算法*改进型、基于物流从至表

13、、单层布置算法。 （Buffa等人1964年提出）1.*问题： 设一个物流节点由n个设施组成，一直各设施间的货物流量矩阵Q（从至表），试对一个初始布置方案P0进行适当的调整，使物流节点内的总搬运费用最少。注：*该法对P0给出了一种使总搬运费用减少的调整方法，并保证调整后的方案仍是可行的。调整的方法是将若干个满足一定条件的设施进行交换。2.*设施交换条件： 具有公共边或面积相等。 这种交换条件不是可行交换的必要条件，它是为了使相交换的设施的位置互换后不致引起其他设施位置的变化。交换方式：两两交换，或3设施交换。最大交换次数n(n-1)/23.*目标函数：其中： qij设施间的物流量； dij设施

14、间的距离，一般采用设施中心间的折线距离； cij设施间单位距离运输成本。4.*CRAFT算法：输入：设施数n，物流量矩阵Q=（qij）， 单位距离成本矩阵C=（cij），初始布置方案P0输出：布置方案p，总搬运成本Z*步骤： 将规划区域按要求划分成若干面积相等的方形小单元，满足每个设施至少包含一个单元，且每个单元只在一个设施之中； 计算P0中各设施中心间的折线距离dij和目标函数值Z0； 列出P0所有的满足交换条件的设施交换方案，进行逐个交换，选择目标函数最小的布置作为交换结果，记为P，对应的目标函数值为Z； 若ZZ0，则令Z0=Z,P0=P,转。否则，令Z=Z0，P=P0，停止。 6.2.2

15、CORELAP布置算法*构造型、基于关系图的单层布置方法 （计算机化关系布置方法）1.问题*：设一个物流节点由n个设施组成，已知各设施的作业面积需求及相互间关系等级。需确定一个设施布置方案，使各设施的总关系程度达到最优。2.算法思路*： 算法的出发点是设施之间的关系图，布置的目标是实现设施之间最大的密切度。 算法*：首先按一定规划生成一个（确定）设施顺序矢量，依该矢量的顺序逐个将设施加入到区域中去，并尽量（选择）使新加入的设施与原有的设施在相对位置上保证关系最密切。布置方案完成后，对其质量指标（计算）进行评估。3.*布置质量指标：为对布置方案进行优化，需定义一个反映关于设施间密切度的数量指标。

16、先量化两个设施间的关系程度：其中：rij设施间的关系值，dij同上。注：*不同方案的比较，总得分越小的方案越优。4.*布置设施顺序的确定 *布置顺序原则;(选择方法)选择TCR最大的设施作为最优进入布置的设施。若最大的TCR值有多个设施，即出现“结”，则选择面积最大的设施解“结”；若依然解不开，则随机选取；选择与第一个设施具有最高级别关系（A级）的设施作为第二个进入布置的设施。依次选择E级、I级、；如果在同一关系级别中出现多个设施（“结”），选择这些设施中TCR最大的设施先布置（解“结”），若TCR最大值有多个设施，则选择面积最大的设施解“结”，若依然解不开，则随机选取。选择与第一二部门为AA

17、、AE、AI、A*的排列顺序选择第三部门，解“结”的方法同。依次选择直至结束。 在布置中，设施的形状尽可能设计成正方形。5.*相对位置的确定： 放置原则：在所有可布置的位置中，选择使进入布置图的设施与前面进入的相邻设施的关系值的和NCR最大的那个位置。 （NCR:Neighbor Closeness Rating） 6.2.3*ALDEP布置算法*构建型基于关系图的多层布置方法 （自动化布置设计程序） *与CORELAP法相似：构建型、基于关系图、也是每次选择一个设施加入布置图，按一定规则寻找其适合的位置，并对方案进行评估。 *不同：CORELAP为单层；ALDEP为多层；设施的选择次序；位置

18、的确定法；方案评估的指标。1.*问题：设一个物流节点由n个设施组成，已知各设施的作业面积需求及各设施间的关系等级。需确定一个设施布置方案，使各相邻设施的关系值总和达到最大。 （与CORELAP的区别是优化的目标不同。）2.*布置质量指标：*评估思想：寻求相邻设施的关系总和最大的布置为最后布置方案。 为强调相邻设施的相互关系，在将关系等级转换成关系值时，拉大了不同等级间数值的差距。 3.*布置设施顺序的确定随机选取一个设施为第一个布置设施； （为优化布置结果，扩大布置范围）随后的选择方法是根据与第一个设施的关系进行排队，直到排到设定的最低关系密切度TCR。 （TCR：Threshold Clos

19、eness Rating） 如：若取TCR=E，则只选择与先布置设施具有A、E关系的设施进入布置排列。对于与先布置设施均匀为A或E的布置设施，则随机选择进入布置。4.*设施位置的确定：如p105，图5-12，其中，设定的宽度即“扫描”宽度。 6.2.4 *MultiPLE布置算法*改进型、基于从至表的多层设施布置方法 （与Craft类似）*MultiPLE与Craft：相同：改进型，基于从至表，基于距离的目标函数（搬运成本），距离采用中心间折线距离，采用两部门交换，每次迭代中选择布置成本下降最大的方案。（最速下降法）区别：对P0进行调整的方法不同，部门交换不局限于两相邻部门间，它通过空间填充曲

20、线SFC实现。SFC曲线：P106，空间填充曲线，如Hilbert曲线。*步骤： 将规划区域按要求划分成若干面积相等的方形小单元，满足每个设施至少包含一个单元，且每个单元只在一个设施之中； 根据P0生产SFC，得到P0的布置顺序矢量； 计算P0中各设施中心间的折线距离dij和目标函数值Z0； 选择任意两个设施进行逐个交换，生成新的布置顺序矢量，选择最小的布置作为这一轮的交换结果，记为P和Z； 若Z1/9，b6/11.设：为货架单位长度，为货架安慰长度；则*仓库实长=（ax=x），*仓库实宽=（by+y）（仓库的长=ax+x单位长度，仓库的宽=by+y单位长度）*求解：注意：实际上x，y应取不小

21、于和的最小整数。在数论中，设为一般实数，不超过的最大整数即为，而=-称为的分数部分。如：2.3=2，-3.5=-4，所以*当解得结果为非整数时，取：2.*直接堆放方式（4）*直接堆放的尺寸：问题：已知货堆长度（通道宽度）、堆放层数和每堆的总数；去顶物品堆的宽度（深），以便最大程度利用空间？Kind提出一个简单公式得出一个近似的最佳深度，但要满足一下前提条件：1 物品摆放满足任意摆放规则；P1632 补充立即完成，且只有在库存完全耗尽的时候进行；3 物品按先进先出顺序周转；4 物品平均提取；5 空的货位可立即使用。*建立模型：设Q每堆物品总数；通道宽度（货堆长度）；z货堆分层丨；d货堆深度（宽度

22、）则： （该式由Kind与1975年提出）例题：设Q、和z分别是60，,.7和3，则 与其他宽度计算结果相比，d的值是最优解，该公式简单，但一些影响因素被忽略，如物品不是平均提取而是不定量提取的影响、或堆放时是否考虑将同类堆放在附近等。（1）*直接堆放条件：物品不易损坏，包装足够承受2-3层的压力，如饮料、计算机等；（2）*直接堆放方式：将物品按层次从底部直接堆放。 适用：周转较快的物品。（仓储时间断不必用货架等。）（3）*直接堆放效率：当层数过多，或宽度过大时，堆放效率不高。 *蜂窝损失：由于无效利用存储空间而使存储区域能力损失的百分比。 *蜂窝损失空间：存储位置中没有被占据的区域。 当存储

23、位置仅部分的堆积了物料，就出现了蜂窝损失。如：由于仓库侧存取先入先出原则，当物品周转速率不快或者每次S/R量不足一个货堆时，空出的位置不能被其他物品所利用而出现空间损失，即为蜂窝损失。8.2.5*存储原则1*五种仓库物品存储原则（1） 随机存储原则：将运入的物品放到任意可放的位置。随机存储和提取原则在实际中不是真正随机的，操作人员倾向于优先使用最近的空间。（2） 分类存储原则：将存储空间划分成若干个区域，每个区域存放特定的物品。*讨论：在相同的S/R数量和频率下，使用随机存储原则还是使用分类存储原则占用的存储面积少？当需存取的物品数量较大时，使用哪个原则存储效率更高？（3）*CIO原则： 按物

24、品COI值得递减顺序安排存储位置，COI值越高的物品，越靠近I/O口布置。所以物品的单次S/R量大存储空间要求较少的物品放在I/O口附近。（4）*分级存储原则：根据ABC原则将物品分为A,B,C三类，A类物品最靠近I/O口放置，B类其次，以此类推。（P149库存ABC管理方法）ABC分类：80%的S/R活动是关于20%的物品的（A类）；15%的S/R活动是关于30%物品的（B类）；55d%的S/R活动和50%的物品相关。（P165）*如：运动会，班级团队总分的ABC分级。注：速记存储原则和分类原则是两种极端原则，而COI原则和分级原则是某种程度上的折衷。（5）*混合存储原则：根据经验。直觉来操

25、。*如：随机存储原则中，某存储空间存储不同的物品，但物品的摆放按COI原则。（如：你们的抽屉）*混合存储原则的优点：提高单位时间的S/R次数，提高S/R设备利用率。2.*三种常用原则下的仓库布置模型：（1）*分类原则布置*问题：A仓库有p个I/O，可容纳n个单位空间的物品，可供m种物品的存取，对于第i种物品，需要Si单位空间。建立仓库布置模型，以降低总体运输费用。*理想的情况：当时，可假设第m种物品占据个剩余空间，从而假设等式成立。而当时，则问题无法解决。（2）*特定条件下的COI原则布置*问题：每种货物以同样的比例进出I/O口点，且移动货物的单位距离的费用与I/O点无关。*建立数学模型：*定

26、义：Pk物品通过第k个I/O点进出仓库的比例，k=1,2，p；（注：Pk对任何一种货物都成立，因为所有的货物都以相同的比例使用I/O点） fi物品i进出仓库的频率；Ci单位物品i移动单位距离的费用。（以fi，Ci代替fik，Cik）8.3*仓库操作存取与提取系统8.3.2*仓库提取系统分析1*订单提取方法（最基本的）（1）*顺序提取：一次顺序提取完一个订单上的货物。针对大订单，提取时操作者需穿越整个仓库。（2）*区域提取：各区域操作员值提取所负责区域的订单。针对小订单，提取时操作员被限制在制定区域内*本章小结*仓库的功能：存储货物、运输中转、响应顾客需求 *仓库尺寸设计：掌握货架方式存储物品时

27、尺寸的设计方法 *物品存储原则：随机存储原则、分类存储原则、COI原则、分级存储原则、混合存储原则 *分类原则布置 *特定条件下的COI原则布置 *随机存储原则布置第九章9.2线路优化模型*9.2.1*点点间运输最短路径求解方法*最短路径问题的应用：各种管道铺设，线路安排，厂区布局，旅游，道路修筑，道路选择。*最短路径问题常分为两类：（P186四类，可合并）（1） 从起点到其他各点的最短路径；（2） 所有任意两点间的最短路径。*连通图：任何两点间至少有一条链连接。*连通图的最短路径问题：求两点间长度最短的路程。 长度：路径上各边的权值之和。 权值：如费用、影响等。1.*最短路径问题的描述： 设

28、有一n个节点和m条弧的连通图G（Vn，Em），图中每条弧（i，j）都有一个权重Cij，则最短路径问题为：在G（Vn，Em）中找到一条从节点v1到节点vn总权重最小的路径。2.*建模： 设存在连通图G（Vn，Em），权重C=(Cij)，i=1,2，.n；j=1,2，m 目标函数：（L（A）为总费用）其中AEm，A为从v1到vn的一条路径。*建模：s.t（目的是问题得到合理的、正确的解）；（1）两点之间的弧线距离为整数（现有算法不需）；（2）在连通图中，从任一端点vi到其他所有的断点vj都有直接的路程，如存在不直接相连的断点，则可设cij=，表示vi，vj间不吭能作为一个备选方案；（3）cij0；

29、（4）连通图是有方向性的 *3.求解主要算法：*Dijkstra算法、逐次逼近算法、Floyd算法等。（1）*Dijkstra算法基本思路： 在G（Vn，Em）中，求解从节点v1到vn的最短路径时，先求出从v1出发的一条最短路径，再参照它求出一条次短路径，依次类推，知道v1到vn的最短李静求出为止。（vn为v1以外的任一节点时相同）*Djkisrtra算法的依据： *定理：如果序列式从v1到vn的最短路径，则子序列也必然是从v1到vn-1的最短路径。（2）*Dikjstra算法中的标号：*标号：在Dikjstra算法中用来标记各节点的属性的符号。对于每一个节点vj，都富裕一个标号，标号分为T标

30、号和S标号两种：*T标号：表示从v1到vj的最短路权的上界，称为临时标号；*S标号：表示从v1到vj的最短路权，称为固定标号。*注：已得到S标号的点不再改变，算法的每一步把某一点的T标号给位S标号，直至vn变为S标号。（3） Dijkstra算法中的标号*：根据标记确定节点vj的标号属性和标记过程的不同，有两种不同的Dijkstra算法：*标号设定算法：（属迭代算法）*思路：在每一步迭代中用试探性标号标记所欲的试探点，通过一系列的试探寻找该步中的最短路权，并将每一次迭代中得到的满意的试探标号设置为永久标号。*适用：只适用于求解非负网络中的最短路径问题。（4） 标号设定Dijkstra算法的基本

31、步骤： *设S为永久标号顶点集，T为临时标号顶点集：*初始时，令S=v1，然后从T中选取到v1路权最小的vj加入S即对vj加上一个永久的标号，满足（vj或与v1相连，或与S中最短路权顶点相连）其中：*重复，直到vn被加入到S中。根据对每个节点的标记，可得到从v1到vn所需完成的行程（最小路权值）。对计算过程的逆向观察，就可得到最短路径*例2：解：直观简化解法：*Dijkstra最短路表解法：（注意：lk（vj）的公式要熟，cij值可填入，但复杂。故cij可从图获得，即用表加图的形式。）说明：上图易求最短距离，加下标可标记最短路径，即加上一个代表上级节点的下表。V1到v7的最短路径为：v1，v2，v3，v4，v5，v6，v7V1到v7的最短距离为：133.*求解：表上作业法；改进方案用闭回路法对初始条件解进行优化。*闭回路法步骤： 1*计算初始条件解运输方案下的总运输成本： 2*在运输表上选择一个空格，填上大于0的数，并在表上寻找一个闭回路，在闭