作者：邹安全,曾峥
出版社：中国财富出版社
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物流设施布局与优化试读：
前言
为应对国际经济发展的影响，落实党的十九大精神、国务院“保增长、扩内需、调结构”的总体要求，促进物流业平稳较快发展，培育新的经济增长点，2009年3月，国务院印发了《物流业调整和振兴规划》（以下简称《规划》）。该《规划》的颁布表明，物流业在我国国民经济发展中占有重要的地位。《规划》的颁布不仅是促进物流业自身平稳较快发展和产业调整升级的需要，而且是服务和支撑其他产业的调整与发展、扩大消费和吸收就业的需要，对于促进产业结构调整、转变经济发展方式和增强国民经济竞争力具有重要意义。本书由作者结合物流工程教学实践经验编写而成，以物流为主线，在总体介绍物流工程的基本理论和分析方法的基础上，重点阐述了企业物流合理化、物流系统设计、设施规划设计、计算机辅助设施设计、物料搬运系统设计、库存控制、物流信息系统、企业物流仿真工程、企业物流预测、企业物流设施与设备、现代物流的发展趋势与特点等内容。融入了物流前沿理论和国内外最新实践的内容，并从工程技术角度入手兼顾物流、管理软件科学的内容，给出了一些具体实例。综合上述内容，本书有如下特点。（1）编写方法新颖，适用面广。本书依据企业物流系统设计、运营、管理等方面的需要，将物流技术与物流设施、设备、系统规划紧密结合，关注物流工程前沿发展，注重物流战略规划理论的发展与应用，使集成物流管理和供应链管理的思想、目标、价值能够通过工程方法得以实现。（2）从广义和狭义的角度分别对物流工程进行阐述，确定物流工程研究的内容范畴，突出教学与工程实践相结合；有些理论、案例直接来源于撰写者的工程实践，可用于指导国内企业物流系统规划与设计。（3）精简内容，与多媒体教学手段相结合，以深入浅出的方式进行表述，增加了教材的易读性。本书具有新颖的体系结构、求实的教学内容和真实的案例资源，既可以作为高等院校管理科学与工程一级学科各专业（工业工程专业、物流工程专业、项目管理专业、管理信息系统专业等）和物流管理专业的通用专业基础课或专业课教材，也可作为从事相关研究的教师、研究生、工程技术人员、各级物流管理人员以及企业工程技术和管理人员的参考书。本书在编写过程中，不仅借鉴了作者所参与的企业物流系统规划设计项目的实践经验，而且参考、吸收了国内外众多学者的研究成果和实际工作者的经验。在此，对本书撰写和完成过程中提供帮助的单位、个人、参考文献的作者等致以衷心的谢意。由于时间仓促、水平有限，本书不能涵盖物流的全部相关知识，有关物流设备以及物流系统优化方案的内容有所欠缺，错误在所难免，敬请各位专家、读者提出意见，以便逐步完善。作 者2018年5月1 绪论1.1 物流工程的产生及其发展1.1.1 物流的概念“物质是绝对运动的，又是相对静止的，静止是运动的特殊状态”，运动反映在现实中就是变化和流动，如信息流、资金流、人才流、物流。孙中山把中国的富强之经、治国之本阐述为“人尽其才，地尽其力，物尽其用，货畅其流”。而“货畅其流”正是今天的物流。物流是从第二次世界大战期间提出的军事后勤（Logistics）的概念演变而来的。“后勤”是指将物资生产、采购、运输、配给等活动作为一个整体进行统一布置，以求物资补给的费用更低、速度更快、服务更好。最初“物流”的含义是将产品从制造商送到用户过程的保管、输送（Physical Distribution，PD）。现代物流是指“Total Distribution”或者“Logistic”，其含义更为广阔，它包括“物”流和信息流，即物流包括从到达企业的原材料开始一直到把成品送到用户全过程“物”流的监测与控制。因而物流存在于生产、营销、流通、顾客服务的全过程。物流涉及国民经济的各行各业。流通的物质涉及国防、民生、工农业生产、教育所用的物质、处理与回收废弃物等。流通的工具涉及铁路、公路、水运、航空、邮政等各个运输行业和部门。在中国，对物流的认识受到日本和美国的巨大影响。20世纪80年代，随着中国的改革开放，引进了大量国外的先进技术和理念，物流的概念也从日本引入到中国。随着物流概念的国际化，物流的定义有了新发展，绝大多数国家采用了Logistics的概念。下面是几种物流的定义。1980年，美国后勤管理协会关于物流的定义是：“物流是有计划地对原料、半成品及成品由其生产地到消费地的高效流通活动。这种流通活动的内容包括为用户服务、需求预测、情报信息联络、物料搬运、订单处理、选址、采购、包装、运输、装卸、废物处理及仓储管理。”日本流通综合研究所关于物流的定义是：“物流是物资从供应地向需求者的物理性移动，是创造时间性、场所性价值的经济活动。”日本早稻田大学西泽修教授关于物流的定义是：“在物资流通中加进信息流通便称之为物流。”2001年4月，中国正式颁布了《物流术语》（GB/T 18354—2001）。《物流术语》（GB/T 18354—2001）中把物流概念表达为“物品从供应地向接收地实体流动的过程。根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机的结合”。从以上的几种物流的定义可以看出，物流的概念应包括下列内容。（1）物流的概念是随着社会经济、科学技术的发展而不断扩展的，其内涵也是不断延伸的。（2）物流涉及伴随“物”的移运过程中的运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能。（3）物流是各种相关的管理科学、工程技术和信息技术的集成，单独重视某一方面而忽视其他方面不能充分发挥物流的作用。（4）物流是经济活动，因而它是从重视功能到重视成本（效率），进而变为重视服务（效果）。广义的现代物流系统如图1-1所示，其作业内容包括包装、装卸、搬运、储存、流通加工和信息管理等，涉及了从原材料→生产加工→最终顾客的所有过程。它由以下三个过程构成。图1-1 广义的现代物流系统（1）物资采购与管理（Purchase and Management），即完成从供应商采购的原材料经过初级处理送达制造中心（生产商），其中3PL为第三方物流。（2）物料流（Material Flow），即企业内部物流，其功能包括储存、搬运、等待或延时、加工或装配。（3）物资配送（Physical Distribution），即将产品送达用户，其功能包括配送、储存、拣选、销售等。当然图1-1中物料流也可以重复出现，即前面生产的产品作为后续的生产商的原材料。1.1.2 物流工程的产生物流工程起源于早期制造业的工厂设计。早在1776年，经济学者亚当·斯密（Adam Smith）就在其著作《国富论》中指出“专业分工”能提高生产率，通过设计一个生产过程，使劳动力得以有效地利用。18世纪末，美国发明家惠特雷（Whitley）将生产过程划分成几个工序，使每个工序形成简单操作的成批生产，并提出“零件的互换性”的概念，用了10年时间发明、设计、制造他提议的机器，并布置他的工厂。工业工程和科学管理的创始人之一吉尔布雷斯（Frank Bunker Gilbreth）1916年在《疲劳研究》中提出的动作分析以及后来的流程分析，已初步具有物流分析的雏形。所以可以说，自从有了工业生产，就产生了工厂设计和企业物流的问题。物流工程是指在物流管理中，从物流系统整体出发，把物流和信息流融为一体看作一个系统，把生产、流通和消费全过程看作一个整体，运用系统工程的理论和方法进行物流系统的规划、管理和控制，选择最优方案，以最低的物流费用、高的物流效率、好的顾客服务，达到提高社会经济效益和企业经济效益目的的综合性组织管理活动过程。本书主要介绍了企业物流工程理论，它运用系统工程的理论和方法，从整体上研究企业物流系统的规划、设计、优化及控制的理论与技术。物流工程新学科的形成过程如图1-2所示。图1-2 物流工程新学科的形成过程1.1.3 物流工程的发展自从18世纪产业革命以来，工厂规模越来越大，结构越来越复杂，仅靠个人工作经验、直观判断和手工绘制进行工厂布置，越来越难以满足生产的需要。从19世纪末到20世纪30年代，以泰勒（Taylor）为代表的工程师在总结前人经验和大量调查分析研究的基础上，提出了提高工作效率和生产设施效率的一些科学方法和原理。他指出，生产管理的重点是“人”，包括工作测定、动作研究等工人活动分析，这类分析被称为操作法工程。同时，泰勒也开始注意把“机”和“物”的管理提到一定的地位上来，例如，对工厂内部的物料搬运的管理，也就是对从原材料到制成产品的物流进行控制。另外，工厂布置就是将机器设备、运输通道场地进行合理的配置，缩短加工路线和运输路线，以缩短生产周期，这正是现代工厂设计所追求的最基本目标之一。操作法工程、物料搬运、工厂布置这三项活动被统称为“工厂设计”。其中，物料搬运和工厂布置被认为是工厂设计中最传统的任务。在20世纪50年代以前，工厂设计常用的方法有流程图分析、样片排列等，至今还有人将这些方法用于较小规模的工厂布置或现有厂房的改扩建中。20世纪50年代以来，随着工厂规模和复杂程度的明显增大以及其他学科的产生与运用，工业工程学科发生了巨大的变化，运筹学、系统工程、计算机科学、人机工程学的发展，对工业工程的发展产生了重要的影响，工业工程从只限于作业研究发展成了包括设施规划、物料搬运在内数十个分支的学科体系。从分析方法上看，工业工程也从简单的定性分析、流程分析转变为系统分析与定量分析。特别是工厂设计发展过程中，定性分析逐步被定量分析代替，系统工程的概念和系统分析方法的运用，使工厂设计发生了质的飞跃。缪瑟（R.Muther）的“系统布置设计”即SLP法就是最具代表性的系统设计方法。SLP法中把量的概念引入设计分析全过程，通过引入数量化的关系密级概念，建立工厂中各作业单位之间物流相互关系与非物流的作业相互关系图表，形成了布置设计工作的数学模型，使整个布置设计工作更加科学化，也极大地促进了计算机辅助布置设计技术的发展。随着数学规划理论的发展与计算机技术的应用，产生和发展了许多种计算机辅助布置设计算法与程序。早在20世纪50年代末至60年代初，出现了采用关于物料流动顺序和数量的各种分析方法，当时可以实现小规模的布置设计。随着二次分配问题（Quadratic Assignment Problem，QAP）模型的建立，即把n个设施分配到s个位置上，引起了人们对布置设计问题的研究兴趣，出现了大量新建型和改进型计算机布置设计程序，如著名的CRAFT和CORELAP。计算机设施相对定位技术（Computerized Relative Allocation of Facilities Technique，CRAFT），是以运输费用最小为目标函数，用位置变换方式探索最小费用时各单元位置。此方法从一现有初始平面布置方案出发，通过交换两两单元之间的相互位置，搜寻最小运输费用布置方案，因此称为“改进布置型算法”。计算机关系平面布置法（Computerized Relationship Layout Planning，CORELAP），是按单元之间的关系密切程度，计算各单元的总接近度的方法构成平面布置图。20世纪70年代中后期，研究发现，布置问题属于NP问题（Non-Polynomiel），当问题规模较大时，即使是当今最快的计算机也需要人类无法接受的时间才能找到最优布置方案，据有关资料介绍，当单元数目为20个时，计算机将需要数万年才能求得。因此人们称这类问题为难解问题。正因为如此，研究人员在继续探索数学直接解法的同时，开始从多个角度寻找最优或近优的布置方案启发式解法。随着人工智能理论的应用，人们又开发出许多设施布置方案系统，如“设施布置专家系统（FADES）”“人工智能设施布置分析规划系统（IFLAPS）”“计算机辅助设施布置选择程序（CAFAS）”及将最优化与知识基相结合的“机床布置专家系统（KBML）”。进入20世纪90年代，人们又结合现代制造技术、柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）、计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）和现代管理技术准时制（Just In Time，JIT）等进行物料搬运和平面布置研究，物流系统的研究也扩大到从产品订货直至销售的全过程，充满生机和活力的物流业在全球范围内蓬勃发展。可以说，从1980年到现在，物流系统研究取得空前发展，规章制度的标志性变化、低成本计算机的可得性、信息技术革命、质量创新理念的推广，以及普遍接受的联盟等，所有这一切相结合，几乎每个物流领域都产生了崭新思想。1.1.4 物流工程在中国的发展情况中国自20世纪50年代开始进行工厂设计，一直沿用苏联的设计方法，即注重设备选择的定量运算，对设备的布置以及整个车间和厂区的布置则以定性布置为主。该方法在新中国成立初期起到了积极的作用。但是，随着科技的发展，新建或改建一个工厂若仍完全粗放型布局则越来越难适应经济发展的需要。20世纪80年代初，“物流”概念开始引入中国。1982年，美国物流专家理查·缪瑟来华讲授系统布置设计（System Layout Planning，SLP）、搬运系统分析（System Handling Analysis，SHA）、系统化工业设施规划（Systematic Planning of Industrial Facilities，SPIF）；1987年，日本物流专家河野力等在北京、西安等地举办国际物流技术培训班，系统地介绍了物流合理化技术和企业物流诊断技术。此后，物流工程研究在我国迅速发展，国际交流日益频繁，日本、美国、加拿大及中国香港、中国台湾等国家和地区的专家相继来访。20世纪90年代初，工业工程作为正式学科在我国出现，设施设计与物流技术更为人们所重视。目前，物流工程的重要性已逐步为社会所认同，被认为是国民经济中的一个重要组成部分。提高物流效率，降低物流成本，向用户提供优质服务，实现物流合理化、社会化、现代化，已成为广大企业的共识。例如，昆船与红河卷烟厂联合开发了辅料、配方、成品、备件4个自动化物流系统，于1999年11月1日正式验收，它是当时世界烟草行业最先投入运行且型式（推挽式、驶入式、侧辊式、牵引式）最多的激光导引系统、输运模式（高架式、驶入式、空中轨道式）最多样的系统、视觉识别移动式机器人辅料自动搭配系统；激光引导无人搬运车（LGV）轻巧灵活效率居国际领先；工业现场总线、数字视频、磁盘阵列等技术对物流现场实施多媒体监控，由数十万条程序集成的软件实现了对1135台物流单机和物流信息化的无缝集成。经过三年的可靠运行，红河自动化物流系统获2002年国家科技进步二等奖，这是企业物流项目首次获得此级别的奖励，标志着我国企业物流技术在部分领域实现了跨越式发展。1.2 物流工程在企业管理中的意义物流涉及信息、运输、存储、物料搬运和包装等的集成。经过物流，原材料流入企业制造设施中，再通过营销把产品送到顾客手中。美国为了支持物流，1994年在制造、批发、零售和存货等方面投资额超过8930亿美元。统计资料表明，对单个企业，根据业务类型、企业地理区域以及产品、材料和重量/价值比率，物流成本一般占销售额的35%～50%。由此可见，开展物流工程研究对优化企业管理、提高经济效益具有重要作用，以致国外许多企业称物流工程为创造效益的“第三源泉”。物流工程对企业管理的重要意义主要表现在以下几个方面。（1）可大幅度减少工作量，减少劳动力占用，减轻工人劳动强度。在机械制造企业中，一般从事搬运、储存的工作人员占全部工人的15%～20%，加工1t产品的平均搬运量为60t次以上。所以，合理规划、设计物流系统，对企业降低制造成本关系重大。（2）可大幅度缩短周期。过去，设计人员在设计生产系统时，往往只注意先进制造工艺对提高生产率、降低成本所起的良好作用，而对物流合理规划所起的作用重视不够，缺乏对整个物流系统的分析。经统计和分析，在工厂生产活动中，从原材料进厂到成品出厂，物料真正处于加工等纯工艺的时间只占生产周期的5%～10%，而90%～95%的时间都处于仓储和搬运状态。所以，减少物流时间，可缩短生产周期和交货期，加快资金周转，增强企业竞争能力。（3）可以加速企业资金周转。在我国企业中，流动资金所占比例很大，而一般工业企业在制品和库存物料占流动资金的75%左右，所以合理设计平面布置，优化物流系统，可以最大限度地减少物流量，降低流动资金占用，降低成本，缩短生产周期，提高企业效益。（4）可降低搬运/运输费用。国外统计资料表明，在制造业中，总经营费用的20%～50%是物料搬运/运输费用，而优良的物流系统设计，可以使费用减少10%～30%。在工业发达的国家，除了营销、减少原材料的能源消耗外，已把改善物料搬运看作是节省开支，以获取利润的“第三源泉”。（5）提高产品质量。产品在搬运、储存过程中，因搬运方法不当，造成磕、碰、伤，从而影响产品质量的现象非常严重，而企业的管理者往往忽视此问题。例如，湖北某汽车制造厂传动轴厂的统计资料表明，机床加工能力可保证质量合格率为98%，而运到装配线上后的合格零件仅剩60%，搬运中损坏35%以上。加强工位器具研制和运输过程管理后，零件到达装配线的合格率达95%以上，质量得到大幅度提高。（6）可有效提高企业整体素质。物流贯穿于企业生产的全过程，各个部门都有不可分割的联系。所以，采用新工艺、新设备，往往能缩短物流过程，从而改善物流系统。（7）保证文明生产、安全生产。上海某拖拉机制造厂的统计资料表明，直接与搬运有关的工伤事故达30%以上。所以，物流系统合理化有利于改善环境和生产组织管理，提高安全生产水平。（8）提高物流管理水平，实现生产管理现代化。当今人类已进入电子信息时代，计算机的广泛应用以及自动化、柔性化的管理是提高企业竞争能力的关键。运用信息、网络技术将企业内部物流与ERP（企业资源计划）、CRM（客户关系管理）、SCM（软件配置管理）、EC（电子商务）等有机、实时、无缝集成，调动全球全国资源，减少库存占用，实现销售信息、生产计划、物流管理、采购供应的企业内外物流过程、供应链管理的信息化集成管理，尽可能实现物流过程的全方位、多角度、全过程的跟踪、管理和优化，使企业物流能更准确、快速、有效地为企业精益管理、提质降耗、降低库存、节约资金、快速反应、提高效益服务。只有提高物流管理系统的现代化管理水平，才能实现生产管理现代化。世界上各个发达国家的高水平生产系统往往都配有高水平的设施设计以及物流系统的自动化、柔性化、信息化条件作保障。1.3 企业物流工程的研究内容及任务1.3.1 企业物流工程的研究内容企业物流工程的研究内容是企业物流系统，它所要研究的主要内容是企业物流系统中的两类问题：一是设施规划与设计；二是物料搬运系统设计。1.设施规划与设计设施规划与设计根据系统（工厂、学校、医院、办公楼、商店等）完成其所具备的功能（提供产品或服务），对系统各项设施（如设备、土地、建筑物、公用工程）、人员、投资等进行系统的规划和设计。近年来，设施规划与设计发展得很快，已成为一个重要的独立科研方向和技术体系，被认为是物流科学管理的开端。系统管理的蓝图，如资源利用、设施布置、设备选用等各种设想都体现在设施规划与设计中，设施规划与设计对系统能否取得预想的经济效益和社会效益起着决定性的作用。对于社会物流系统，设施规划与设计是指在一定区域范围内（国际或国内物流）物资流通设施的布点网络问题，如石油输送的中间油库、炼油厂、管线布点等的最优方案，远距离大规模生产协作网的各场址选择等；而对于企业物流系统，设施规划与设计的核心内容是工厂、车间内部的设计与平面布置、设备的布局，以求物流路线系统的合理化，通过改变和调整平面布置调整物流，来达到提高整个生产系统经济效益的目的。当设施规划与设计应用于工厂等工业部门时，也可称为工业设施规划与设计，它主要包括布置设计、建筑设施、公用工程设计和信息系统设计等。2.物料搬运系统设计物料搬运系统设计是对物料搬运的设备、路线、运量、搬运方法以及储存场地等做出合理安排，具体包括以下内容。（1）搬运（运输）与储存的控制与管理。在给定的物流布点设备布置条件下，根据物流搬运（运输）和储存的要求（往往是工艺要求），用管理手段控制物流，使生产系统以最低的成本、最快捷的速度及完好无缺的流动过程，达到规划设计中提出的效益目标。研究内容涉及：①生产批量最佳化研究；②工位储备与仓库储存研究；③在制品管理；④搬运车辆的计划与组织方法；⑤信息流的组织方法，信息流对物流的作用问题等。（2）搬运（运输）设备、容器、包装的设计与管理。通过改进搬运设备、改进流动器具而提高物流效益、产品质量等，如社会物流中的集装箱、罐、散料包装，工厂企业中的工位器具、料箱、料架以及搬运设备的选择与管理等。其内容包括：①仓库及仓库搬运设备的研究；②各种搬运车辆和设备的研究；③流动和搬运器具的研究等。1.3.2 企业物流工程的任务企业物流工程主要运用工程技术方法，包括管理科学、工业工程、系统工程和信息技术等方法，从不同物流系统的范畴中（包括系统功能、结构和技术等方面），进行从整个大系统到具体子系统的规划设计，具体任务包括以下两个方面。（1）规划管理。主要内容包括：①系统分析，找出问题，提出改进方案；②系统规划及优化设计，取得最佳方案及效益目标；③系统控制与管理，得到达成效益目标的方法、技术和手段。（2）运行管理。①容器、器具的设计与管理，如工位器具、料架、料箱、滑道、滚道、集装容器、简易小车等；②搬运与运输工具的设计与管理，如手推车、小拉车、电瓶车、吊车、天车、汽车、火车、轮船、飞机等。本章小结物流工程（Logistics Engineering）是以物流系统为研究对象，研究物流系统的规划设计与资源优化配置、物流运作过程的计划与控制以及经营管理的工程领域。现代物流作为一门新兴的综合性边缘科学，在发达国家已有较早、较全面的研究，并形成了一系列的理论和方法，在指导其物流产业的发展中发挥了重要作用。我国现代物流业尚处在起步发展阶段，与发达国家相比有较大的差距。本章主要从物流的基本理论入手，通过介绍物流与物流工程的概念、范畴、功能要素以及物流发展的过程，引申出物流工程产生的背景及发展趋势，揭示了物流工程学习的意义和研究内容。通过本章的学习，读者可对物流工程的基本内容与不同物流系统的工程应用及相关的物流管理的具体方面有一个初步的认识，明确物流工程在现阶段全球经济与全球物流多元化的发展过程中的地位和作用。2 企业物流系统2.1 企业物流系统概述2.1.1 企业物流系统的构成一个生产企业，从原材料的采购到其进厂开始，经过一道道工序加工成半成品，然后装配成产品，运至成品库或运至客户，自始至终都离不开物料的流动。这种流动在企业内部的物料（包括半成品或在制品）按照一定的工艺流程要求，借助一定的搬运手段和工具，从一个单位（如供货单位或车间、工位）流入另一个单位，从而形成了企业生产物流。在流动过程中，原材料等本身被加工的同时产生的一些废料、余料，直到生产加工终结再流向生产成品仓库。企业中存在的物流网络整体称为企业物流系统。企业的物流过程由三个阶段构成，即原材料从社会“流”入企业，企业生产过程中物料在时间和空间上流转，产品从企业“流”给客户，如图2-1所示。图2-1 企业的物流过程根据时间与顺序，可将企业物流划分为以下四部分，其水平结构如图2-2所示。第一部分，供应物流：包括原材料等一切生产资料的采购、进货、运输、存储、库存管理和用料管理。第二部分，生产物流：包括生产计划与控制、厂内运输（搬运）、在制品存储与管理等活动。第三部分，销售物流：包括产成品的库存管理、存储、发货、运输、订货处理与顾客服务等活动。第四部分，回收、废弃物物流：包括废旧物资、边角余料等的回收利用以及各种废弃物（废料、废气、废水等）的处理。图2-3为企业物流系统的垂直结构。物流系统通过管理层、控制层和作业层三个层次的协调配合，实现其总体功能。图2-2 企业物流系统的水平结构图2-3 企业物流系统的垂直结构管理层：对整个物流系统进行计划、实施和控制，主要内容有物流系统战略规划、系统控制和成绩评定，目的是形成有效的反馈约束和激励机制。控制层：其任务是控制物料流动过程，主要包括订货处理与客户服务、原材料库存计划与控制、生产计划与控制、用料管理和采购等。作业层：完成物料的时间转移和空间转移，主要包括发货与进货运输、厂内运输、包装、保管、流通加工等。2.1.2 企业物流与生产工艺流程的关系图2-4所示为生产过程中的物流示意。从图2-4中可以看出，任何一个企业，物料自始至终都在不停地流动，包括原材料、备品配件的输入、把输入转换为产出的中间在制品流转作业以及产品输出。因此，企业物流应按照生产工艺流程组织，应与生产同步，但其范围又超出生产过程。即其向上延伸至原材料供应，向下延伸至产成品外销，中间包括半成品、在制品和成品库存等环节。图2-4 生产过程中的物流示意2.1.3 企业物流系统与企业生产系统企业物流系统与企业生产系统密切相关，主要表现在：①从整个企业作为一个系统的角度看，物流是现代化生产的重要组成部分；②从企业各个组成部分的角度看，企业中的各车间、工序等都是企业物流系统网络中的节点；③从企业生产系统的具体活动看，生产过程包含物流活动，生产活动自始至终都伴随着物流活动。下面分别介绍企业生产系统的类型与组成以及企业物流系统的类型。1.企业生产系统的类型与组成企业生产系统有三种基本类型：大量生产、成批生产和单件生产。这三种生产系统的基本组成形式有以下两种。一种是按工艺路线组成车间，即以产品的工艺过程图为依据，根据零部件加工生产线的区段划分组成车间。通过该生产系统可以清楚地看出产品各种零部件的加工顺序及装配关系。另一种是按工艺职能组成车间，它以不同零件所具有的相同加工工艺特性为依据，将具有相同工艺职能的设备、工具或设施集中在一起组成车间，如机加工车间、制造车间、装配车间等，再由职能车间组成工厂。每个车间的通用性都很强，可以适应产品的类型和品种的不断更新。此外，某些生产系统按以上两种基本形式的混合而组成车间。2.企业物流系统的类型企业物流与企业生产类型、方式密切相关，因此，企业物流系统的类型也与企业生产系统的类型密切相关。企业物流系统类型划分的主要依据是其生产物流的形态。如果简单地从空间结构形式上分类，企业物流系统可分为以下四种类型。（1）直列型多阶段系统，又称单一型。即指物料按直线型安排的流程依次前进，在最终阶段制成产品而构成的形式。（2）合流型多阶段系统，又称收敛型。即指物料分别在平行安排的单一或多道连续的生产阶段流动，并在适当阶段一个接一个地进行合成，从而制成最终产品。合流型多阶段系统适用于以组装流水线为主体的装配工厂。（3）分支型多阶段系统，又称发散型。系统中的加工阶段呈发散状态，物料在某一阶段加工后，制成多种中间制品或产品。中间制品在后续阶段中又分别成为多种中间制品或产品，最后制成多种产品。（4）复合型阶段系统，又称综合型。从原料到成品要经过许多阶段，系统中生产阶段有的呈发散状态，有的呈收敛状态，是上述两种形式的综合。2.2 企业物流合理化概述企业物流合理化，即根据物流系统中各职能因素之间的相互联系、相互制约、相互影响的关系，把物料的运输、包装、存储、装卸、加工、配送等流通活动和与之相关联的物流信息作为一个系统构造、组织和管理，以使整个物流过程最优化，从而以较低的物流成本实现既定的客户服务水平（包括质量、数量、时间、地点、价格等）。实现上述企业物流的合理化，必须以物流组织结构合理化为基础，制定科学有效的物流组织体系。由此可见，企业物流合理化，即为实现物流组织结构合理化以及建立在此基础上的物流管理合理化和物流技术合理化的统一。2.2.1 企业物流合理化的意义1.企业物流是生产过程得以连续进行的必要条件如前所述，企业在为社会生产某种产品时，必然有若干加工程序，这些加工厂设备（如机床）或加工点（如车间）在各自的生产空间内成孤岛状分布，如各台机床被安装在车间的一定位置上，各个车间被建在工厂范围内某个区域等。原材料在各加工厂点之间按照工艺流程不停地流转，逐渐被加工成半成品、成品，这种物料的流转形成了生产物流。从社会得到原材料和输出产成品，以及供应物流和销售物流，这些都是企业物流的组成部分。所以，企业物流的稳定和连续是生产过程得以继续进行的必要条件。没有物流就没有生产活动，工厂的加工设备和设施也变得毫无价值，如同废墟，可以说物流是企业的生命线。2.企业物流的改善可以带来巨大的经济效益物流，近年来被誉为“企业的第三利润源泉”，是“企业脚下的金矿”。确实有许多企业从这一领域得到了可观的效益。减少流动资金和加快资金周转是企业最关心的经济指标之一。根据我国一些机械工厂的统计，工厂的流动资金有74.9%被原材料、在制品等占用，即物料占工厂流动资金的3/4，如果减少工厂物资库存的1/3，则可减少流动资金25%。又根据某资料统计，在机械加工工厂中，原材料从进厂开始，经过加工成半成品、成品，直至出厂为止，整个生产周期中用于加工的时间只占5%，而处于仓库储存、搬运或在生产线上等待的时间占95%，即有95%的时间处于物流系统中。因此，加快原材料周转、改善物流系统，对提高物流资金周转速度起着决定作用，比提高加工效率更为重要。3.改善物流系统可以有效地提高企业整体素质由于物流系统贯穿于企业“产、供、销”全过程，遍布企业的各个角落，与各部门都有不可分割的联系，因而对物流系统进行改善，较之任何局部改进和革新都更有全局性意义。2.2.2 企业物流合理化的原则企业物流合理化原则是指物流系统分析、设计、控制与管理所应遵循的原则，是评价一个物流系统方案或物流系统过程优劣的基准。企业物流合理化原则是建立在使物流系统低成本、高效率运行的基础上的，现将主要原则分述如下。1.近距离原则在条件允许的情况下，使物料流动距离最短，以减少运输与搬运量。运输与搬运只会增加系统成本，而不会增加产品价值。日本、美国的企业的工厂常设计成几万平方米或几十万平方米的联合厂房，就是遵循了这个原则。2.优先原则在进行物流系统规划设计时，尽量使彼此之间物流量大的设施布置得近一些，而物流量小的设施与设备可布置得稍远些。3.避免迂回和倒流原则迂回和倒流的现象严重影响了生产系统的效率和效益，必须使其减少到最低限度，尤其是系统中的关键物流。4.在制品库存最少原则在制品既是生产过程的必需物，同时又是一种“浪费”。以拉动式“看板管理”为基础的准时化（JIT）生产管理，可以将库存降低到最低限度，实现零库存生产。5.集装单元和标准化搬运原则物流搬运过程中使用的各种托盘、料箱、料架等工位器具，要符合集装单元和标准化原则，以提高搬运效率、物料活性系数、搬运质量、系统机械化和自动化水平。因此，一个企业中工位器具、物料装载容器和物流设备的状况反映了物流系统的效益水平，也反映了该企业的基础管理水平。6.简化搬运作业、减少搬运环节原则物料的搬运不仅应有科学的设备、容器，还有科学的操作方法，使搬运作业尽量简化，环节尽量减少，以此提高系统物流的可靠性。7.重力利用原则在物流系统中，使用重力方式进行物料搬运是最经济的手段，且方便有效，利用高度差，采用滑板、滑道等方法可节约能源。但对于重力搬运必须有很好的控制措施，以防造成产品、零件、物料的磕碰和对人员造成伤害以及损坏设备。8.合理提高物料的活性系数物料的活性系数是度量物料流动难易程度的指标，在条件允许的情况下，应尽量提高，但不可强求，否则会增加资金耗费。9.合理提高搬运机械化水平搬运机械化水平的提高，可提高搬运质量和效率，但要根据物流量、搬运距离和资金条件等因素，合理选择机械搬运设备。一般来说，在物流量小且搬运距离短的情况下，选择简单搬运设备；在物流量小、搬运距离长的情况下，选择简单运输设备；在物流量大、搬运距离短的情况下，选择复杂搬运设备；在物流量大、搬运距离长的情况下，选择复杂运输设备。10.人机工程原则物料搬运的目的应事先确定好，使物料搬运一步到位，避免二次搬运和装卸。同时，搬运设备、装卸设备及工位器具的安全设计和布置应满足人机工程要求，在各个操作环节上使操作者最省力、安全、高效，以减轻疲劳。11.自动化原则计算机管理是物流信息控制的重要手段，也是物流系统现代化的基本标志。在条件可能的情况下，应尽早、尽量采用计算机辅助管理，实现自动化，并注意与其他信息系统的集成开发。12.系统化原则物流系统是生产与管理系统的子系统，因而其结构、功能、目标应与管理目标一致。所以，既要重视单一物流环节的合理化，也要重视物流系统的合理化；既要解决个别物流环节的机械化、省力化、标准化，又要解决物流的整体化和系统化；在降低物流成本的同时使用户满意。物流系统的改善，需要加强自接受订货开始，直至产品送达客户的整个生产消费全过程的物流管理。13.柔性化原则产品结构、生产规模、工艺条件的变化或管理结构的变更，都会引起物流系统结构包括平面布置的变化。因此，发达国家工业企业的厂房多是遵循柔性化原则采用组合式设备，从而使设备安装有利于变动和调整。14.环境要求原则物流系统的设计应符合可持续发展战略的思想和绿色制造的要求，不应只为追求物流系统的功能而损失或破坏环境，应使其能与自然、社会等环境很好地协调，并且不对居住环境造成危害。2.2.3 实现企业物流合理化的途径通过企业选址、设施设计、生产管理和销售等各个环节的改善，实现企业物流合理化。1.选址阶段选址包括厂房定位、仓库布点、企业内部布局等，选址的决策结果对物流合理化有至关重要的作用。对于厂房定位，德国经济学家阿尔弗雷德·韦伯（Alfred Weber）指出，当工业在制造过程中“增重”时，应在消费点建立设施；而当制造过程“失重”时，必须在接近原材料产地建立设施；如果制造过程中既不“增重”也不“失重”，则可以在中间的地方选择工厂位置。仓库的数量和地理位置由客户、制造点和产品等因素确定。2.设施设计阶段（1）合理配置各种生产设施。工厂的整体布局，各种生产设施的合理配置，是企业物流合理化的前提，其目的是减少物流迂回、交叉以及无效往复，避免往复运输、物料运输中的混乱、线路过长等。（2）合理配置和使用物流设施。物流机械的自动化水平直接反映了物流系统的能力水平。物流机械化的配置应主要考虑以下条件：①根据物料形态、特性、搬运工艺要求和环境条件等，选择适当类别与规格的物流机械，且应注意系统配套；②机械化与自动化水平应根据企业综合效益的需要而确定；③物料的单元化、集装化与机械配置有密切关系；④谨慎吊起重物，注意采用水平运输方式；⑤采用集装单元和适当运输设备，使运输手段合理化。（3）系统设施应具有柔性。物流系统的各项设施，在产品的品种、数量发生变化后，应能在最小投入费用下，适应新的生产要求。3.生产管理阶段首先，争取企业各个部门的理解和支持，在管理上达到协调一致；其次，按物流结构实现供应物流、生产物流、销售物流的合理化，从而使整个物流系统达到最优。具体措施如下。（1）均衡生产。企业生产合理化的关键在于生产的均衡化和物流的准时化。生产企业各工序应努力在规定的时间，将规定数量的零件送到规定的地点，保证准时化生产和物流合理化。（2）适当库存。尽可能降低库存，适时供应加工装配所需的零件，尽可能减少零件库存量，以加快企业资金周转，降低物流成本，缩短物流周期。（3）合理运输。设计合理的搬运次数和运输量，尽量缩小搬运距离，避免无效运输，使运输合理化。使用集装箱和托盘，使装卸机械化。（4）计算机化。广泛应用计算机进行物流系统的设计、规划、模拟和管理，以及物流过程的全电脑控制，建立完善的物流信息系统。（5）职工主人化。组织职工小组活动，建立企业与职工之间的信任关系。无论工厂的平面布置多么出色，设备多么现代化，但最终使其运转的都是人，只有加强职工的责任心，并落实在日常操作上，物流合理化才能真正实现。（6）连续改善。连续改善的范围涉及企业的方方面面，其核心思想是不求一次大跨度的提高，而是通过小步骤、持续不断的改造和革新，取得连续的效益积累。4.销售阶段（1）“商物分离”。建立物流基地（如物流中心、批发中心、配送中心等），从而改善企业功能，优化物流系统，提高物流效率。（2）增加从工厂直接发货的数量。（3）减少输送次数。（4）提高车辆满载率。（5）实现计划输送。（6）开展联合运输。（7）选择适当的输送手段。物流合理化是企业生产实现高质量、低成本、优质服务的重要前提，同时也是缩短产品交货周期的基础。日本企业因为成功地使用物流合理化技术优化生产系统，使企业的管理水平和竞争力得到了很大提高。中国制造企业应很好地借鉴和采用这一技术，努力改进和提高物流系统水平，力争在激烈的国际市场竞争中取得主动。2.3 企业物流系统设计2.3.1 企业物流系统分析所谓系统分析是指从系统的整体利益出发，根据系统的目标要求使用科学的分析工具和计算方法，对系统目标、功能、环境、费用和效益进行充分调研、收集、比较、分析和数据处理，并建立若干拟订方案（被选方案）和必要的模型，进行系统仿真实验，比较分析和评价实验结果等，将取得的综合资料供决策者使用。系统分析方法要求的不是从局部出发去研究复杂的、多层次、运动着的事物，而是把构成这类事物的各项因素，如实地看成一个整体，看成在一定的时间和空间范围内不断运动着的系统，把它的各组成部分（或环节）有机地联系起来进行分析，不仅是定性的，而且主要是定量地确定它们之间的相互关系，从而明确目标，选择最优的对策。系统分析的目的是为了设计（或改进）最合理的、最优化的系统。通过系统分析拟订方案的费用、效益、功能和可靠性等技术经济指标，为决策者提供依据。企业物流系统分析的一般原则如下。（1）整个系统的实现是至关重要的，要素存在的价值仅由它们提高整个系统工作绩效的程度而定。（2）要素并不要求个体上达到最佳或最优化的，设计重点在于组成系统的各要素之间的综合关系。（3）各要素作为一个结合系统而联系在一起，可望产生的最终效果大于通过个体部件表现的效果。企业物流系统分析的步骤如下。1.资料收集这是企业物流系统分析的重要一步。很明显，分析的正确性离不开数据的精确性。必须完全掌握产品、现有设施、顾客和竞争对手四个方面的审查。（1）产品的审查。产品的审查是指对现有生产线和新产品趋向进行透彻的分析，对每种产品必须掌握以下几方面的信息。①年销售量。②季节性。③包装状况。④运输和仓库信息。⑤现有制造或装配设施状况。⑥投入的原材料状况。⑦产品制造的畅通性。⑧仓储地点。⑨可利用的运输方。⑩区域销售量。（2）现有设施的审查。现有设施的审查包括以下几个方面。①生产地点和生产能力。②储存仓库和配送中心的地点和能力。③订货处理职能部门的地点。④运输方式的利用等。（3）顾客的审查。以现有顾客的特征为焦点的潜在顾客也是分析的对象。下面几个信息必须掌握。①现有顾客和潜在顾客的位置。②各顾客所需的产品。③订货时间。④顾客服务的重要性。⑤顾客要求的特殊服务等。顾客审查为系统分析提供关键素材，必须重视。（4）竞争对手的审查。这是对企业销售所处的竞争环境的描述，包括竞争对手订货传递方式、订货处理的速度和精度、运输工具的速度和可靠性等。2.企业物流系统分析的工具企业物流系统分析的工具有以下几种。（1）因果分析法。（2）排列图法。（3）相关分析法。（4）投入产出分析法。3.企业物流系统分析应用的范围企业物流系统分析贯穿于从系统构思、技术开发到制造安装、运输的全过程，其重点应放在系统发展规划和系统设计上。企业物流系统分析应用范围如下。（1）制定企业物流系统规划方案。（2）生产力布局：厂址选择、库址选择、物资供应网点的设置、交通运输网络设置等。（3）工厂内的合理布置，如工艺流程规划，即企业内部物流合理化问题。（4）库存管理，应用生产批量等进行生产作业控制。（5）成本（费用）控制等。2.3.2 企业物流系统分析的内容企业物流系统主要由厂内运输、装卸搬运、厂内储存、产品包装和物流信息传递等环节组成。厂内运输和装卸搬运的作用是实现企业物流的空间效益；储存是完成企业物流的时间效益，而包装是为了更好地促进物料的运输和储存而进行的功能活动；物流信息传递作为一种特殊功能贯穿于企业物流活动的全过程。企业物流系统分析就是将上述各环节视为一个整体加以分析研究。1.厂内运输厂内运输（Transportation）的任务是将物资进行空间移动，通过运输能解决物资生产地点和需要地点之间的空间距离问题。厂内运输有两方面的作用：一是承担企业物流和社会物流的衔接任务，把工厂所需的原材料、燃料、备件、生产设备等其他物资运进厂内，同时把工厂的产品及时向社会输出；二是承担工厂内部距离较远的各单位、部门之间的物料输送业务。厂内运输的科学规划是平面布置的重要内容。厂内运输通道往往既是工厂区域划分的界限，同时也是厂内的主要道路。因此运输通道的布置必须与整个工厂的工艺流程、车间或设施的区域划分紧密结合，同时考虑与外界运输路线的衔接条件。2.装卸搬运装卸搬运（Materials Handling）是指在同一场所范围内进行，以改变物资的存放状态和空间位置为主要内容和目的的活动，通常包括装上、卸下、移送、拣选、分类、垛堆、入库、出库等作业。装卸搬运与运输、储存活动有密切关系。装卸搬运的作业形式复杂，作业对象多种多样。通常的装卸搬运机械有各类起重机械、带式及辊式输送机、叉车、电瓶车等。托盘集装化和叉车的配合使用，是提高搬运作业效率的有效手段之一。3.厂内储存厂内储存（Storage）是为保证生产的连续性和解决生产环节间的不平衡性、不同步性而设置的一定数量的物资储备，它从物流时间上调整缓冲这种不平衡，以确保企业生产均衡有序地进行。若储存过多，则物资积压，占用较多的流动资金；若储存过少，则供不应求，出现生产间断。只有合理储存，才能有效地提高企业物流的时间效益。一般企业里物料储存形式主要有三种：原材料储存、在制品储存和成品储存。4.产品包装产品包装（Packing）是企业生产不可缺少的环节，是生产过程的最后一道工序。产品只有经过包装，才能保证在流通和消费过程中的数量和质量。进行产品包装设计时，必须考虑产品包装对运输、装卸、搬运和储存业务的便捷和有效展开，才能降低成本，减少物流时间和费用，不断提高企业物流的整体效益。5.物流信息信息是指能够反映事物内涵的知识、资料、消息、情报、图像、数据、文件、语言、声音等，是事物的内容、形式及其发展变化的反映。物流活动中必要的信息称为物流信息（Logistical Information）。企业物流信息分为两类：一类是伴随物流过程，反映生产及物流状态的信息；另一类是市场的反馈信息。物流为单向，而信息流为双向。2.3.3 物流系统分析的方法1.基本概念1）当量物流量物流量是指一定时间内通过两物流点间的物料数量。在一个给定的物流系统中，物料从几何形状到物化状态都有很大的差别，其可运行性或搬运的难易程度相差很大，简单地用重量作为物流量计算单位不合理。因此，在系统分析、规划、设计过程中，必须找到一个标准，把系统中所有的物料通过修正、折算为一个统一量，即当量物流量，才能进行比较、分析和运算。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。例如，一台载重量为10t的汽车，当其运输10t锻件时，10t锻件的当量重量为10t；而其运输2t组合件时，则2t组合件的当量重量也为10t。实际系统中，所提及的物流量均指当量物流量。当量物流量的计算公式为：f=nq式中：f——当量物流量，如当量t/年、当量t/月、当量kg/小时等；q——一个搬运单元的当量重量，如当量t、当量kg等；n——单位时间内流经某一区域路径的单元数，如单元数/年（月等）。目前，当量物流量的计算尚无统一标准，一般根据现场情况和实践经验确定。例如，一个火车车皮的载重量为60t，装载12个汽车驾驶室，则每个驾驶室的当量物流量为5当量t。再如，企业中一个标准料箱载重量是2t，装载了100个中间轴，则每个中间轴的当量物流量为20当量kg。当量物流量是物流技术中未能很好解决的问题，有待于今后进一步研究。2）玛格数玛格数（Magnitude）起源于美国，是一种不十分成熟的当量物流量的计算方法，是为度量各种不同物料可运性而设定的一种度量单位，可以衡量物料搬运难易的特征。试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]