物流中心功能区布局方法 毕业论文文档格式.docx

1、近年来，我国物流产业蓬勃发展，特别是经过近二十年的发展，已成为我国经济发展的重要影响因素和众多地方的新兴支柱产业。各地纷纷兴建物流中心，以期通过资源整合和规模效应进一步发展物流产业，而现在国内物流中心布局规划仍处于探索阶段，尚未形成统一的方法，这就需要我们进一步研究和探索。物流中心功能的有效实现取决于合理规划和设计物流中心的内部布局，而功能区的布局是首要解决的问题。运用恰当的方法来实现各功能区的最优布局是物流中心规划建设的基础，也是进一步进行各功能区内部布局设计的前提。关键词 ：物流中心；功能区；布局方法第一章 论绪11选题背景近年来，我国的物流产业发展迅速，特别是经过近二十年的发展，物流已成

2、为我国经济发展的重要影响因素和众多地方的新兴支柱产业。现代物流发展在中国正日益引起社会各方的关注，各地纷纷兴建物流中心，以期通过资源整合和规模效应，进一步发展物流产业。物流中心是集物流、商流、信息流和资金流于一体的综合节点，合理地规划和建设物流中心，对于减少物流系统给社会发展带来的负面影响，改善交通和生态环境，培育和促进第三方物流的发展等方面都将起到重要作用。物流中心功能的有效实现取决于物流中心的内部布局的科学合理性，而功能区的布局是首要解决的问题。借鉴发达国家走过的道路和经验，我国从1992年开始了物流中心的试点工作，原国内贸易部印发了关于商品物流（配送）中心发展建设的意见，标志着中国的物流

3、中心建设正式起步。当今，众多城市己着手编制现代物流产业规划，并已积极规划建设现代物流中心。而现在国内物流中心布局规划仍处于探索阶段，尚未形成统一的方法，这就需要我们进一步研究和探索。目前，国内外专家学者从宏观方面对物流中心的布局规划建设进行了较为深入的研究，取得了很多研究成果，但从微观方面对物流中心内部布局规划设计的研究相对较薄弱，且研究方式单一，导致各地、各部门在对物流中心内部进行规划设计时缺乏理论基础，造成规划建设中主观因素影响较重，没有统一的规范和标准。我国物流业起步较晚，没有更多的相关实践经验可供借鉴，与发达国家相比，在物流中心内部的布局设计、设施规划等方面存在较大差距，在现实中不乏依

4、据主观经验进行布局规划现象的存在。由于物流中心的建设耗资巨大，存在一定的投资风险，为了保证建设具有科学性和合理性，满足客户需要的服务水平和规划物流中心的具体客观限制条件，同时尽可能降低建设与运作成本，提高作业效率，我们有必要对物流中心的布局规划问题作进一步的研究，从而为各地区物流中心的规划建设起到一定的指导和借鉴作用。12国内外研究现状121国外研究状况最初传统的功能区设施布局设计主要是凭经验，通过丰富的布置经验，完成对早期工业化时代的工厂设施布置和平面设计工作，后来逐步形成了一些先进的设计方法。1961年美国的理查德缪瑟运用系统工程的概念和系统分析的方法，提出了具有代表性的系统布置设计法SL

5、P（Systematic Layout Planning），。用作业单位相互关系的等级表示法，使设施布置问题由定性阶段发展到定量阶段【1】【2】。德国弗劳恩霍夫物流研究院（Fraunhofer IML）在众多的国际性物流中心规划项目实践中总结出了基于需求驱动、竞争驱动和最佳实践驱动的MSFLB（Market Study,Strategic Positioning，Function Design，Layout Design，Business Plan）五个步骤构成的物流中心规划流程【3】。20世纪60年代以来，以Lee RC，MooreJM等为代表的设施规划与设计学者们，把计算机技术引入平面布置

6、及其优化的问题研究中晗1。随后，产生了许多用高级语言编成的平面布置程序，如CRAFT,CORELAP,ALDEP,COFAD，MULTIPLE等程序，形成计算机辅助设施布置（Computer Aided FacilitiesDesign，CAFD）方法。通过利用计算机的强大功能，解决设施布置的复杂任务，为物流系统的设施新建和重新布置提供强有力的支持和帮助，节省了大量人力和财力【2】【4】【5】【14】【15】。JCagan（1998）详细阐述了布局问题求解的非线形方法、遗传算法的不足以及模拟退火算法的优越性。CPapahristodoulou（1999）提出设施布置问题的二元线性模型，将简单的

7、二元线性模型应用于小型医院设施布局，布置五个功能模块，这个模型具有灵活性和实用性特点。很多学者提出了用遗传算法解决布局问题【6】【7】【8】【9】【10】：例如TDunker（2002）提出设施布置问题的遗传基因进化算法，使用一种新方法编码各部门相对位置，提出改良的突变和交叉算子，并应用于大型设施布置。KyuYeul Leea（2005）提出具有内墙和通道的多层设施布置问题的改进遗传算法。通过选择、交叉、倒置、变异等基因操作，实现设施布置问题解决方案，其中设施、通道、电梯等相互关系被描述成邻接图，以图论理论中Dijkstra算法计算两设施之间的最短路径和距离等。ICasfillo（2003）对

8、设施布置嵌入链式算法进行研究，模拟大量点系统的图型模式，节点为各个设施布置点，边为布置点间的链，通过获得最小的系统费用为最佳布置方式【5】。Andr6 RSAmaral（2006）针对单线型设施布局问题提出了一种新的混合整数线性规划模型【11】。Alessandro Tugnoli等学者（2008）在设施布置中的安全评价方面作出了一些研究【12】。JaydeepBalakrishnan等学者在动态设施布局问题上做了进一步的探讨【13】。此外，还有其他学者对布局问题进行了研究见文献。122国内研究现状我国设施布局研究起步较晚，20世纪80年代初期，我国在工业领域引进设施规划与设计技术，并在实践中

9、有所应用。1990年开始，我国一些高校设置了工业工程专业，正规培养设施规划与设计人才。1996年我国公布了全国性行业规范JBJ9-1996机械工厂总平面及运输设计规范作为指导性文件，总结我国国内经验，对总平面布置设计有重要的参考价值【16】。目前，国内系统论述设施规划与设计的教材或专著不多。随着人们对布置问题本身及其求解理论和方法等认识的逐步深入，国内学者逐渐运用现代设计方法和技术，从不同的角度对设施布置设计问题进行研究。季江民、徐宗元等（1997）提出了不等面积设施布局的收敛算法。即“控制收敛”方法，对原有布置进行迭代改进，通过用放大设施数倍的包络块来代替原来的设施进行初始布置，通过循环优化

10、使设施的大小逐渐缩小到实际大小而终止【17】。黄国萍、陈定方（1999）对于基于功能的空间布置设计理论和方法进行了研究提出三个求解层次：基于功能的空间布置概念设计层、基于功能的布置装配几何建模层和基于功能的数学建模的详细设计层。张伟仁（2000）应用SLP法进行石墨电极厂总平面布置设计的过程及基本要素分析、物流分析、作业单位之间非物流相互关系分析和总平面布置。姚冠新、刘正刚（2001）提出设施布置问题的非线性目标规划模型及其遗传算法，将设施布置问题建模为新的非线性目标规划模型，并采用了一种新的遗传算法进行求解心。许高峰、林强对基于拉式系统的物流中心设施布置与优化进行了研究心。叶慕静、周根贵（2

11、005）将遗传算法应用于系统布置设计中，以系统布置设计的理论综合相互关系与实际综合相互关系之间的误差最小为目标，求解具体的平面布置方案。琚科昌、王转（2006）在系统分析流程型制造企业物流设施布局模式基础上，将SLP系统布置设计思想应用于企业物流设施布置决策中，提出了基于SLP思想的流程型制造企业物流设施布置分析方法，最后阐述了该方法在某大型流程型制造企业物流设施整合配送中心建设布局决策中的应用。朱伏平、杨柳（2007）提出了在传统总搬运成本最小模型的情况下，增加影响生产流程平衡的约束条件来建立新的目标函数，从而更好地实现总体生产能力最大利用、生产总费用最低的目标。孙军华，李林（2008）探讨

12、了将SLP方法应用于大型超市的总体布局设计等。 123总结综合国内外对设施布局和物流中心布局规划研究现状，可以看出国外对设施布局问题的研究时间相对较长且比较成熟，研究的重点是布局问题模型和算法的建立、改进以及利用计算机的强大功能解决设施布局的复杂任务。国内起步较晚，对布局理论、方法在实际布局中的应用和布局模型算法问题进行了有益的探索，而针对物流中心功能区布局规划问题的研究不够深入。物流中心与一般的生产制造企业或工厂车间在功能组织和业务流程等方面存在差异，而目前对物流中心布局规划研究一般是在现有的布局理论或方法（特别是SLP布局法）上进行的。SLP是经过实践检验的比较好的布局规划方法，但考虑物流

13、中心的实际情况，笔者认为有必要结合物流中心具体特性对目前使用的系统布置设计法进行改进，以期更好地指导物流中心的布局规划建设。13论文主要研究内容l、物流中心功能区布局理论研究总结分析物流中心功能区布局规划的目标、原则和布局方法，重点对目前在设施布局问题中应用的典型数学模型进行归纳总结。2、系统布置设计法（SLP）介绍分析从原理入手，给出了系统布置法（SLP）在物流中心布局中与在工厂设施布局中所涉及的基本要素的联系与区别，重点介绍SLP的实施流程，简要归纳分析了目前SLP在物流中心布局规划中现状及存在问题。3、改进SLP法应用于物流中心布局规划分析物流中心功能区布局与中心内外交通系统的关系，考虑

14、物流中心内外交通及其他因素对原SLP法改进，制定改进的SLP法实施流程，并建立物流中心功能区布局规划数学模型。4、案例分析用改进的SLP方法对某一具体的铁路物流中心功能区进行布局规划，采用栅格法对布局区进行处理，简化布局模型的求解难度。第2章 物流中心功能区布局理论研究21物流中心功能区布局的目标与原则211物流中心功能区布局规划的目标物流中心功能区布局直接影响物流中心的物流运作效率和组织管理，合理的规划布局应满足以下几个方面1、满足物流中心作业工艺流程的要求，使物资流动顺畅；2、优化功能区布局，使运输线路短捷顺畅，降低物流成本，尽量避免往返运输；3、合理有效利用土地，降低投资成本，衔接周边交

15、通设施：4、方便各功能单元的业务联系，便于中心组织管理；5、满足柔性要求，使之适应服务需求的变化；6、重视人的因素，为职工提供方便、舒适、安全和卫生的工作环境，使之合乎生理、心理的要求，为提高生产效率和保证员工身心健康创造条件；7、减少环境污染，营造和谐发展环境。212物流中心功能区布局规划应遵循的原则为了满足物流中心功能区布局规划的目的，我们对布局中应遵循以下原则总结如下【1】【2】【4】1、近距离原则在条件允许的情况下，使人员、物资在中心内移动的距离最短，以最少的运输与搬运量，使物资在各功能区间流动，以最快的速度、最小的代价到达用户的手中，并满足客户的要求。提高整个物流中心效率和中心整体运

16、作的有序性。2、布局优化原则在物流中心布局规划时，应尽量使彼此之间物资流量大、关系密切的功能区靠近，而物流量小、关系不密切的功能区与设施布置得远一些。同时尽量避免物资运输的迂回和倒流，迂回和倒流现象会严重影响物流中心的整体效率与效益，甚至会影响物流中心环境。将迂回和倒流减少到最低程度，使整个物流中心的功能区布局达到整体最优。3、系统优化原则由于现代物流中心功能拓展，物流中心的功能远远超出了传统的仓储、运输等基本功能，随着商务、展示等联系的加强，在进行物流中心功能设计时应对物流中心进行准确的功能定位，合理考虑各种物流与非物流关系对物流中心功能布局的影响，从而确定合适的比例进行功能布局设计，优化整

17、个物流中心的效率。4、柔性化原则物流中心的布局建设应随物流量和进出物流中心的物资种类以及社会经济形势的发展变化而做出相应的调整改变。随着社会经济的发展，物流中心物资的流量及种类会发生变化，原布局规划的局限性就会显露出来，因而，物流中心功能布局应该留有发展的空间和适应于变化的设计。5、便于管理原则物流中心的功能布局要有利于货畅其流，有利于生产和管理，有利于各环节的协调配合，使物流中心的整体功能得到充分的发挥并获得最好的经济效益。完善物流增值配套功能，加强与海关、检疫等监管部门的协作，完善通关环境等。22布局规划方法介绍平面布局问题就是在一定的目标下（诸如物料搬运费用最小等）对各功能分区空间位置的

18、布局规划问题。一般要经过两个步骤，先是分块布置，然后是完成细节设计。分块布置确定了各分区的形状和相对位置，细节设计则要确定各分区所用的主要设备和附属设施与装置等的相对位置。细节设计常常是与具体系统相关的，因此，目前多数研究都集中在分块布置的优化方法上。物流设施布置方法源于工厂车间布局设计，伴随布局设计研究地不断深入，物流设施布局也参照性地选择了一些方法，有工程图表法、流程图法，现代数理上的优化法、近似法等，如SLP法、CORELAP法、ALDEP法、CRAFT法和MultiPLE法等【4】，主要可以概括为以下几个大类：1、传统图解的方式（1）摆样法。利用二维平面ELffJJ模拟方法，按一定比例

19、制成的样片在同一比例的平面图上表示设施系统的组成、设施、机器或活动，通过相关的分析，调整样片位置可得较好的布置方案。这种布局方法人为因素较大，适用于较简单的布局设计。（2）图解法。产生于20世纪50年代，有螺线规划法、简化布置规划法及运输形成图等。优点是将摆样法与数学模型结合起来，但在实践中较少应用。2、数学模型法运用运筹学、系统工程中的模型优化技术（如：线性规划、随机规划、多目标规划、运输问题、排队论等）研究最优布局方案，通过数学模型提高系统布置的精确性和效率。但是用数学模型解决布局问题有两大困难：一是当问题的条件过复杂时，数学模型很难得到符合实际要求的准确结果；二是布局设计最终希望得到布局

20、图，但是用数学模型得不到。利用数学模型和CAD相结合的系统布局软件是解决问题的一种好方法。3、计算机辅助设计（1）自动布置设计程序（Automated Layout Design Program，ALDEP）法。ALDEP基于凑合法的布置设计的算法。工作原理是按照物流系统作业单元之间的密切程度等级进行平面布置。ALDEP是一个构造程序，等于从一张空白的设计纸开始，从所有作业单元中，随机挑选第一个作业单元到空白的设计图中，然后根据密切程度作业单元。先摆放密切程度高的作业单元，然后再选择密切程度稍低的作业单元摆放，直到所有作业单元都摆放完毕为止。（2）计算机化关系布局规划（Computerized

21、 Relationship Layoutplanning，CORELAP）法。CORELAP优化算法和ALDEP法一样，也是根据作业单元间的密切程度来选择和摆放作业单元。CORELAP用长方形的作业单元构造布局。根据对作业单元密切程度的权重赋值，用以计算每个作业单元总密切程度等级TCR，TCR表示一个作业单元与另一个作业单元之间的彼此可接受性。CORELAP也是从一张自纸开始，先将TCR最大值的作业单元A放在纸上，然后扫描各作业单元密切程度表，将与A有密切关系的作业单元再放在边上，接着再选择其它有密切关系的作业单元摆放，直到应该摆放的作业单元都摆放完毕。与ALDEP方法不同的是，CORELAP

22、使用了摆放等级和边界长度参数，前者根据准备放上去的新作业单元和已在图上的将分享共同边界的相邻作业单元的权重等级之和来决定选择何者。（3）定量布局程序（CRAFT）法，CRAFT和基于密切程度等级的ALDEP和CORELAP法相反，CRAFT使用物流信息或从制表上累加而得出的作业单元物流强度。CRAFT被称为定量布置程序，而前两个方法被称为定性布置程序。CRAFT是一种改进程序，接受一项初始布置设计并用顺序方式成对交换作业单元的位置，试图做出改进。几个设计方案相互比较时，CRAFT用物品搬移或运输成本作为评价标准，这个成本用移动距离的线性函数来表示。（4）多层设施定量布置程序（MultiPLE）

23、法。MultiPLE是CRAFT的改进型。它可以用于多层楼房设施布置设计，也可以用于单层设施设计。它与CRAFT一样，MultiPL使用物流量信息、目标函数和搜索程序，用优化程序产生改进的布置方案。MultiPLE允许任何作业单元位置作双向交换，主要特征是采用空间填充曲线，用于构造布置以及用以表示作业单元布置的空间。4、系统布局规划设计法SLP此方法最初由Richard Muther在1961年提出，其提出的作业单元相互关系的密级表示法，形成了一种以大量的图表分析为手段，以物流费用最小为目标，物流关系分析与非物流关系分析相结合，求得合理的设施布置方案。以上各种方法中，Richard Muthe

24、r提出的系统布置设计（SLP）方法使平面布置设计从定性阶段发展到了定量阶段。LEE等提出的CORELAP优化算法，在已知物流设施作业面积需求和设施间关系等级的基础上，使设施之间的密切度最大；ALDEP法与CORELAP法相似，只是在具体指标的选择和优先性上有所不同；Buffa等人提出的CRAFT法是在已知物流设施间的货物流量的基础上，对已有布局进行调整，使物流结点内的搬运费用最小的方法；MultiPLE法是对CRAFT法的改进，只是调整方法不同。23布局规划典型数学模型总结布局问题经过长时间的探索研究形成了一些具有代表性的数学模型，参考国内外文献总结如下【6】【14】231平行式与单行布局模型

25、在这种布局形式下，功能区或布局设施与干道或其他交通枢纽平行布局，使布局区与道路和港区（或交通枢纽）充分贴近，以充分利用交通基础设施资源。它是一种单行式的布局模式，物流动线为直线。模型假设：布局块为矩形，为布局方便将非标准矩形的近似看作矩形，布局块排列在一条直线上。图2-1单行布局中各变量与参数示意图定义：n布局块数量；c。布局块f和之间单位物资移动单位距离的费用成本；厶布局块i和歹之间的往返频率；Xi布局块f中心和参考线之间的水平距离；石，布局块中心和参考线之间的水平距离；h：布局块f的水平边长度；h，布局块，的水平边长度；d。布局块f和在水平位置的最小距离；总布局平面的横向长度。目标函数式（

26、2-1）表示布局块之间物流总成本最小；约束条件式（2-2）确保了布局块之间不存在重叠；式（23）保证布局块位于总布局区域边界之内。24本章小结本章主要对现有布局规划理论或方法进行梳理分析，首先总结概括了物流中心布局规划的目标和原则；在此基础上对布局问题用到的方法进行了简要整理介绍；重点对目前在布局问题中应用的典型数学模型作出归纳总结，详尽给出了模型的目标函数和约束条件，并对各个模型的适用条件、建模的思路、特点等进行了分析。第三章 结论物流中心对于实现物流企业集聚、整合利用现有物流资源、促进物流技术装备等级和服务质量提高，改善物流投资环境、推动第三方物流企业成长等具有重要作用。因此加快物流中心的

27、规划和建设可以被视为加快现代化物流发展的突破口，日益成为促进物流业乃至地区经济整体发展的重要问题目前我国物流中心功能区的布局规划理论方法体系不够完善，布局规划实践缺乏有力的理论指导，成为当前物流中心规划建设工作存在诸多问题的根本原因。SLP法是布局规划中应用相当广泛的布局方法，它起源于工业工程中的工厂车间设施布局，物流中心与一般的生产制造企业或工厂车间在功能组织和业务流程等方面存在差异，在物流中心功能区布局中直接使用SLP法就会显得不太妥当，需进行一定的改进以期更好地为物流中心功能区布局规划服务。1、论文所做的工作（1）对物流中心功能区布局理论作了较为详细的研究，丰富了物流中心规划设计理论总结

28、概括了物流中心布局规划的目标、原则和布局方法，重点研究了目前在布局问题中应用的典型数学模型，详尽给出了模型的目标函数和约束条件，并对各个模型的适用条件、建模的思路、特点等进行了分析。（2）物流园区功能布局的系统布置设计方法（SLP）研究及改进结合物流中心功能布局的特点，并考虑物流中心功能布局与中心内外道路交通的关系，对SLP方法进行改进，提出物流中心功能区的改进SLP布局规划流程。在分析了物流中心的物资种类、数量和物流工艺的基础上对物流中心功能区划分设置；结合物流中心规划区周边的交通等因素选择确定物流中心出入口设置位置及中心内部物流交通主动线；将出入口、主动线、既有交通设施作为虚拟功能区与其他

29、功能区一起进行相互关系分析量化，建立详细的数学布局模型。设计了案例分析，在案例中采用了启发式算法和栅格法对布局问题进行了求解。2、展望由于作者的能力和时间有限，问题研究的深度还远不够，还有许多问题值得在以后的工作与学习中继续研究。总结起来主要有以下几个方面：（1）物流中心规划设计理论有待进一步研究。论文根据功能区综合关系进行布局，在物流关系的量化方面不够精确，这一点需要在以后的研究中进一步深入。物流中心出入口和中心内部主动线的选择确定，从定量分析角度需进一步加强。（2）物流中心布局方案的评价研究。论文内容主要从布局方法的角度进行考虑，在方案评价时只做简单评价，在以后的研究中应结合规划的其他因素

30、综合考虑评价，建立详细的评价指标体系。（3）物流中心内部交通组织设计。物流中心内交通组织设计是物流中心布局规划中另一十分重要的任务，仅有功能区布局还不够，还必须对物流中心内部交通进行科学合理的组织设计，只有这样才能达到货畅其流，发挥物流中心的最大效能。参考文献1 林立千设施规划与物流中心设计M北京：清华大学出版社，20032 孙焰现代物流管理技术M上海：同济大学出版社，20043 房殿军德国物流园区的规划方法及其在中国的实践C第三次全国城市物流园区（基地、中心）交流研讨会暨第十次中国物流专家论坛代表手册中国山东潍坊2006，21304 程国全，柴继峰物流设施规划与设计M北京：中国物资出版社，20035 唐小明物流节点设施布置设计方法研究D长安大学硕士学位论文20066 KLMar,YSWong and FTSChanGenetic algorithm for facilities layoutproblemsJComputer Integrated Manufacturing Systems1 998，1l（卜2）：113-1277 Gomez A，Fernandez QI，De la Fuente Garcia D，etalUsing g