文献综述

一、论文研究背景及意义

企业的设施布局是在已经确定的空间范围内，对各个单元进行合理的位置安排。它研究的是如何按照原则，对构成工厂的车间、库房、办公室等设施以及保证企业正常生产为企业输送物料的交通运输线路、工程管线等运输设施，对其平面位置进行合理布置，以达到最优的设计目标如物流成本最低、设备利用率最高等^[1]。设计良好的布局能加快物料处理的效率，减少了在制品的停留时间,显著提高企业的生产效率。

由于各种原因，设施布局过去在国内是被忽视的一个领域，我国企业的生产系统大部分都没有经过科学合理的设计和规划，即使进行过设计也多采用的是传统设计方法，从投入使用后就基本没有进行过再布置，从而很多企业都存在着设备布置不合理、物流不畅、面积利用不高、无法满足现代企业生产的要求。事实上，设备布局设计是制造系统设计的重要组成部分，设备布局是否合理对整个制造系统的总体功效起着非常重要的影响。其中，对已有的生产车间布局再优化在设施规划与设计和解决生产效率、效果问题上都占据主导地位，车间布局优化更是能够充分利用人力资源，提高设备利用率，实现安全高效的生产活动^[3]。

二、国外设施规划综述

生产制造系统中设施规划的创立及发展脉络贯穿于工业工程发展实践中，联系工业工程的发展史，设施规划主要经历了以下几个发展阶段：

（1）上世纪初至30年代是该学科的萌动初创期，以泰勒的科学管理方法和福特发明流水线生产方法为标志。人们开始认识到工厂设计和物流规划管理对工厂效益的重要意义，但对工厂设计的研究还局限于”工作研究”。该时期的设施规划还主要凭借设计者经验和感觉。

（2）上世纪40年代至60年代是设施规划学科的快速发展时期。对工厂设计的研究已由”工作研究”拓展至物料搬运方法与工厂布置的研究，即探求工厂内所有设施的相对排列方法,设施规划成为研究对象更为广泛的、具有独立的学科方向和技术体系的学科。这个时期的设施布置问题没有模型化，大多根据产品的工艺路线特点来设计布局，其中最具代表性的方法是美国的理查德#183;缪瑟提出的系统化设施布置方法（SLP）#8212;#8212;即根据企业的经营目标，在已确定的空间场所内，将人员、设备和物料所需的空间作适当分配和有效组合的过程，它是一个复杂的组合优化问题^[2]。该理论将设施布局分为若干相互联系的步骤，分析单元之间的物流关系和非物流关系，再根据强度等级设计出多个可行方案，并最终选择出满意方案^[5]。但 SLP理论存在着不足，主要体现在设计过程受人的主观经验影响较大，演算流程繁琐工作量大等。为克服以上不足，研究者进行了定量数学模型研究，如Koopmans和 Beckman针对离散布局问题将设施布局问题描述为二次分配问题，并建立了 QAP模型^[5]。从而工厂布局设计从定性阶段发展到了定量阶段。

（3）70年代后，随着计算机在生产和管理领域中的应用，标志着设施规划进入了其现代发展阶段。柔性制造系统、无人工厂开始出现，而成组技术的出现解决了多品种、小批量生产带来的问题。设施规划的研究已拓展至交通运输、城市规划、区域开发、建筑学、市政工程等多个领域。如何在设施规划中充分发挥人的积极性成为当前突出的问题。首先，设施规划与设计学者应用计算机技术对平面布置及其优化问题进行了较为系统的研究,产生许多利用高级语言写成的平面布置程序，如用于新建设施的CORELAP、ALDEP程序和用于改建布置的COFAD、CRAFT程序，形成了计算机辅助设施布置(CAL)方法，计算机辅助设施规划与设计也应运而生^[4]。然后，随着计算机仿真学和图形学的发展，出现了三维布局和仿真软件来进行车间设施规划与设计，如Teconomatix、EM-Plant等。这些商用软件使车间设施规划开始向智能化方向发展,辅助设计人员科学的规划设计，以获得良好的效果^[4-15]。同时计算智能类算法方法也是不断发展，它最早是借鉴仿生学思想,基于生物体系的生物进化、细胞免疫、神经细胞网络等机制，用数学语言抽象描述的计算方法。计算智能包括进化算法如遗传算法、免疫算法、蚁群算法和粒子群算法、人工神经网络、模糊系统等^[14]。进化算法在求解组合优化问题时所表现出的智能性、通用性、效果较好,因此在复杂布局设计领域得到了广泛的应用。此外，虚拟现实技术的发展也为计算智能类算法的使用提供了有利的工具。计算智能类算法是目前布局问题求解方法研究的一个重要方法。

三、国内设施规划综述

我国在上世纪60年代开始进行工厂设计时，是沿用前苏联的设计方法，以经验设计的方法为主，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是以定性布置为主。这种方法在当时是起到了积极的作用。但是，随着科学技术的发展，对经济发展有了更高的要求，新建或改建一个工厂仍然按照这种粗放型布局模式己经越来越不适应我国经济发展的实际需要。从而80年代以后，我国引进日本的物流管理方法和以理查德#8226;缪瑟为代表的系统布置规划与物料搬运技术，促进了我国设施规划和物流技术的发展。在90年代初，工业工程作为正式的学科已在中国出现并不断发展，设施规划与物流技术更被人们所重视,许多高校和研究所就制造系统设备建模、模型求解方法和仿真实现等方面展开研究。目前，我国的设计规划部门也在学习国外先进理论，应用物流技术，以定量的方法来得出最佳方案,再进行综合比较，对工厂进行布置设计，从而提高了工厂车间的空间和平面利用率，提高了企业的竞争实力。

参考文献：

[1]张寒.生产车间布局的优化设计与案例分析[J].科技创新与应用,2015(05):48.

[2]董鹏,张易涛,唐正康,段愿,吴楣,尹晓天,姬红亮.制造业半成品备料区布局与物流优化的研究[J].成组技术与生产现代化,2013,30(01):5-12 44.