摘 要

当今世界科技发展迅速，互联网应用广泛，消费者需求逐渐趋于多样化，市场环境时刻发生变化，企业间的竞争日益激烈。传统的大批量生产模式已不再适应当前的市场环境，为了在竞争中占据有利地位，企业需要提高其生产效率、降低生产成本、将工作重心向满足多样化需求进行转变以响应消费者以及市场的需求变化。而设施规划则是最先需要考虑的问题，一个好的规划设计方案不会增加前期投入成本却能帮助企业在后运营中获得巨大经济效益。由于环境的变化，传统的布局设计方法在应用过程中会出现各种问题，对其进行改善以达到更好的效果。本文以某手机零件制造企业新建厂区为研究对象，将SLP法与遗传算法相结合，构建数学模型进行求解得出布局设计方案。

关键词：设施规划; 布局设计; 遗传算法; 数学模型

Abstract

With the rapid development of science and technology in today's world and the wide application of the Internet, consumer demand is gradually becoming diversified. The market environment is constantly changing and the competition among enterprises is increasingly fierce. The traditional mass production mode is no longer suitable for the current market environment. In order to occupy an advantageous position in the competition, enterprises need to improve their production efficiency, reduce production costs and shift their focus to meet diversified demands in response to changes in consumer and market demands. However, facility planning is the first issue to be considered. A good planning and design scheme will not increase the input cost in the early stage, but can help enterprises to obtain huge economic benefits in the post-operation. Due to the change of environment, there will be various problems in the application process of the traditional layout design method. This paper takes the newly built factory of a mobile phone parts manufacturing enterprise as the research object, combines SLP method and genetic algorithm, builds a mathematical model to solve and get the layout design scheme.

Key Words: Facilities planning; Layout design; Genetic algorithm; Mathematical model

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.2研究现状 1

1.3研究方法 3

1.4研究内容 3

第2章 设施规划理论与方法 4

2.1设施规划概述 4

2.2设施规划内容 4

2.3设施规划的原则 4

2.4设施布置的基本类型 5

2.5设施规划的方法 5

2.5.1 SLP在当前环境中存在的问题 6

2.5.2对SLP的改进 7

第3章 对M公司现状分析 8

3.1企业生产模式分析 8

3.2产品分析 8

3.3厂房结构 10

3.4作业单元尺寸 11

第4章 基于SLP法的M公司厂房布局设计 12

4.1物流相关性分析 12

4.2 非物流相关性分析 14

4.3综合相互关系分析 16

4.4总体区域布置 17

4.5应用遗传算法对厂房布局求解 18

4.5.1遗传算法概述 18

4.5.2作业单位布局数学模型 18

4.5.3编码 19

4.5.4 初始种群 20

4.5.5适应度函数 20

4.5.6遗传算子操作 20

4.5.7算法优化结果 21

总结与展望 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

当今，世界处于科技信息爆炸的时代。 科学技术的高速发展大大提高了产品的生产能力，互联网的应用拉近了顾客与企业间的距离，消费者可与企业进行实时的沟通、反馈与建议。消费者逐渐变得不再满足于大众化，企业的竞争重心也开始从满足消费者的基本需求，向满足消费者的个性化需求转变。 企业为应对市场需求的变化开始采用多品种小批量的生产方式，但是其存在着一些亟待解决的问题如物流成本高、生产率低等，而设施规划在解决这些问题的过程中发挥着至关重要的作用。

设施规划需要综合考虑企业经营目标和生产纲领等因素，对生产全过程进行分析，在限定空间场地内，将人员、设备、物料进行有效组合并分配至合适的位置得到最有布局， 以便获得最大的生产经济效益。 合理的设施布局能解决工厂中物流路线交叉，设施及劳动力分配不合理等问题，使企业在低成本条件下提高其生产率。

本文以某手机零件制造厂为研究对象，将SLP法与遗传算法相结合起来，对其新厂区进行布局设计，合理布置各个作业单元的位置，构建出较为经济的生产布局方案，这对该工厂后期的生产运作活动具有深远意义。

1.2研究现状

近几年，国内外大学和研究机构对设施规划问题进行了大量深入研究，取得了一定成效。目前，布局规划的方法主要可以分为以下几类：

1.SLP法：SLP法以工厂的五个基本要素：产品、产量、生产路线、辅助部门和时间为切入口。综合分析各作业单元间的物流相关性与非物流相关性，进行合理布局。SLP法已被证明是一种行之有效的工具，它 对区域布局规划具有显著的指导和引导作用，在各种场所得到广泛应用如医院、超市、工厂、物流中心等。徐留常在《基于 SLP法的物流中心规划研究》中以 SLP法为基础，分析了物流对象、物流量、物流作业路线等基本要素，对物流作业单位关系和非物流作业单位关系进行评估计分，并采用加权法得到二者的综合关系排序。最后，结合实际情况和现有方案对比得出结论对某物流中心进行布局规划。 ^[1]苗旺在《基于 SLP方法的水产加工车间布局研究》中利用 SLP法将人员、设备、物料等要素根据各自空间需求要求做出恰当组合和配比来解决某食品加工车间存在的人流物流流线延长、加工流线交叉和加工区域重叠等问题，从而减少人力、空间成本，为企业带来更大的经济效益。^[2]李佳峰在《基于 SLP法的铁路物流中心平面布局——以定州铁路物流中心为例》中利用 SLP法对定州铁路物流中心进行功能区划分及规模确定、外部交通分析、功能区综合关系分析，以各功能区、出入口之间的相互综合关系度最大化为目标进行求解，得出理论最优的平面布局图，最后结合实际情况对其进行调整得最终结果。 ^[3]徐天琦在《基于 SLP的某阀门生产车间布局优化研究》中对某阀门生产企业的作业单位进行划分，在分析其物流关系和非物流关系的基础上，得出两套可行的设施规划方案。然后通过加权因素法对两套可行方案进行计算分析， 最终选出厂区扩建产品布局的优化方案。^[4]邵燕霞在《基于服务流程的高校图书馆设施规划研究》中将 SLP方法运用于高校图书馆的多层设施布置， 使读者、图书、馆员三要素合理流动，互不干扰。 ^[5]

2.改进SLP法：当今世界科技讯速发展，消费者需求快速转变，现代制造企业需要迅速顺应市场变化、响应客户需求并准时提供足量的优质产品。此时，传统 SLP法在应用于现代制造企业时出现了许多问题。^[6]设计人员在绘制作业单位位置相关图和面积相关图时，需要不断地手工调整和修正原有方案来满足相应条件。因此，最终得到的方案会受到设计人员主观经验、自身知识及能力等因素的影响，导致最终设计方案 缺乏科学性和合理性。随着研究的深入和计算机技术的应用，目前已研究出多种计算机辅助布置设计的算法和程序，以及改进的SLP法。 以下是学者提出的改进的SLP方法。张扬在《基于 SLP和 Flexsim的车间布局优化研究》中对车间布局及存在问题进行分析， 利用 SLP法设计出三个改进方案， 并用 Flexsim软件对已得方案进行仿真建模比较三种方案的阻塞率( blocked)、空闲率( idle)、加工时间率( processing)， 选出最终改善方案。^[7]李文君在《 SLP结合 Flexsim动态仿真对车间总体布局及物流线路的优化》中根据 X公司的生产模式，采用物流合理化原则，对车间布局进行优化，并利用 Flexsim仿真软件对优化前后的车间物流路线进行仿真模拟与验证，优化车间布局，缩短了运输距离。^[8]赵峰，王泽在《基于改进的 SLP和 AHP法在超市布局中的应用研究》中将传统SLP法与动线分析相结合分析超市的人员和货物的移动路线并优化，避免货物和人员的流动发生阻断、迂回、绕行和相互干扰等现象进行布局规划。 ^[9]李猛、张在房在《基于 MATLAB的 SLP评价与择优模型在 SGEG集团搬迁项目中的应用》中在 使用 SLP法进行布局优化时按照项目决策制定的整体条件及要求借用 Matlab软件来求解得出最佳方案^[10]