?設(shè)施規(guī)劃與物流分析?管工系曾敏剛1第一章設(shè)施規(guī)劃與物流分析的緒論第二章物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與場址選擇第三章設(shè)施布置設(shè)計第四章系統(tǒng)化布置與物流分析方法第五章計算機(jī)輔助設(shè)施布置第六章物料搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計第七章物料搬運(yùn)設(shè)備的選擇第八章物流分析案例?設(shè)施規(guī)劃與物流分析?目錄2計算機(jī)輔助設(shè)施布置－授課內(nèi)容最優(yōu)算法〔最優(yōu)化理論〕次優(yōu)算法窮舉法面向新建型系統(tǒng)布置程序面向改進(jìn)型系統(tǒng)布置程序3FD－設(shè)施布置方法一覽表布置方法和技術(shù)年代主要特點(diǎn)和使用條件流程圖、樣片排列等經(jīng)驗判斷方法50年代直觀、簡便、易行關(guān)于設(shè)施間物料流動順序和數(shù)量的各種數(shù)學(xué)分析方法。如屬于最優(yōu)化及其搜索算法的二次分派算法（QAP，1957）及相應(yīng)的計算機(jī)軟件CRAFT（1964）和CORELAP（1967）50年代中期到60年代初、中期適用于設(shè)施數(shù)目不太多的情況系統(tǒng)布置規(guī)劃方法（SLP）60年代至今該方法屬于系統(tǒng)仿真技術(shù)，要求把影響布置的因素盡可能量化，在離散狀態(tài)下組合尋優(yōu)。適用于設(shè)施數(shù)目不超過15個的情況。其突出特點(diǎn)是具有方法論意義人－機(jī)交互式?jīng)Q策支持方法80年代至今按決策者意圖靠計算機(jī)系統(tǒng)支持決策，能進(jìn)行預(yù)測判斷；借助于模糊集理論，采用圖論方法等設(shè)計數(shù)據(jù)集成和設(shè)計模型集成的理想實(shí)驗環(huán)境方法（綜合決策環(huán)境方法）90年代至今(1911年MCG-INES)是對純粹計算機(jī)程序支持的改進(jìn)方法4布置的定量分析5螺旋法路程圖法關(guān)系圖法〔SLP〕6計算機(jī)輔助設(shè)施布置－研究對象設(shè)施位置問題——廠址選擇設(shè)施布置問題——廠區(qū)規(guī)劃7設(shè)施位置問題位置問題——廠址選擇：新建一家工廠時，如何在有限的數(shù)個可選地點(diǎn)選擇一個最正確廠址，其目標(biāo)往往是原材料和產(chǎn)品運(yùn)輸費(fèi)、建設(shè)費(fèi)用以及生產(chǎn)費(fèi)用最小。求解方法：運(yùn)輸問題解法重心法最優(yōu)化解法〔圖論〕等。8設(shè)施布置問題最優(yōu)算法〔最優(yōu)化理論〕次優(yōu)算法窮舉法面向新建型系統(tǒng)布置程序面向改進(jìn)型系統(tǒng)布置程序9設(shè)施布置問題－最優(yōu)算法二次分配問題模型〔QAP,QuadraticAssignmentproblem〕二次分配問題是如何布置m個設(shè)備給n個地點(diǎn)，使得布置方案的物料搬運(yùn)費(fèi)最小。目標(biāo)函數(shù)：一般以物料搬運(yùn)費(fèi)用最低。10單行機(jī)床布局問題數(shù)學(xué)模型舉例：設(shè)一生產(chǎn)線為單行布局，共有n臺機(jī)床，設(shè)機(jī)床分別為ti，i＝1，2，…n。ti布局位置坐標(biāo)為xi，沿布局方向上的長度尺寸為li。在一個生產(chǎn)周期內(nèi)，工件在機(jī)床ti與tj之間的往返搬運(yùn)次數(shù)為fij，單位距離搬運(yùn)費(fèi)用為Cij，且機(jī)床ti和之tj間的最小間距為dij，如下圖。xjli

xiljdij11單行機(jī)床布局問題數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù)：一般以物料搬運(yùn)費(fèi)用最低。約束條件為：機(jī)床互不干預(yù)，即1〕|xi－xi|≥dij＋〔li＋li〕/22〕xi≥0，i＝1，2，…n12多行機(jī)床布局問題數(shù)學(xué)模型舉例：設(shè)一生產(chǎn)線為多行布局，共有m臺機(jī)床，可以布置區(qū)域有n個地點(diǎn)。13設(shè)施布置問題－次優(yōu)算法14設(shè)施布置問題－窮舉法次優(yōu)算法－窮舉法又稱枚舉法，適于在給定設(shè)施布置地點(diǎn)組的場合。步驟：列出所有布置方案，通過比較布置方案目標(biāo)函數(shù)值的大小，找出其中的一個或幾個最優(yōu)布置方案。15窮舉法舉例舉例：等面積設(shè)備布置問題。如圖有A、B、C、D四個地點(diǎn)，分別用P1,

P2,

P3,

P4，表示，在四個地點(diǎn)布置四臺機(jī)床，分別用t1,

t2,

t3,

t4表示。假設(shè)四臺機(jī)床的占地面積相等，可以布置在任一地點(diǎn)上。ABCD16ABCD加工工藝從至表0123P41012P32101P23210P1P4P3P2P1從至地點(diǎn)對之間的物料搬運(yùn)距離07010100P47003020P31030050P210020500P1P4P3P2P1從至地點(diǎn)對之間的物料搬運(yùn)量17窮舉法的計算過程列出所有24個布置方案例如，排列t1,t2,t3,t4搬運(yùn)本錢為510t1t2t3t418窮舉法的計算過程t2t1t4t3列出所有24個布置方案例如，排列t1,t2,t3,t4搬運(yùn)本錢為510通過比較布置方案目標(biāo)函數(shù)值的大小，找出其中最優(yōu)布置方案。搬運(yùn)本錢為370。t3t4t1t219設(shè)施布置問題－面向新建型系統(tǒng)布置程序根據(jù)某種規(guī)那么，逐一對所有設(shè)施的位置做出安排，最終得出較好的布置方案的算法。改進(jìn)生成樹算法CORELAP程序20設(shè)施布置問題－改進(jìn)生成樹算法步驟適用于求解單行機(jī)床布局問題1〕求得單位距離物料搬運(yùn)費(fèi)用矩陣F；2〕從矩陣F中查找fij最大值，即計算fi*j*相鄰布置，記為{ti，tj}3)繼續(xù)計算最大值fp*q*=max{fi*k，fj*l}假設(shè)p*=i*，那么將機(jī)床tq*與機(jī)床ti*相鄰布置，記為{tq*，ti，tj}；否那么，p*=j*，那么將機(jī)床tq*與機(jī)床tj*相鄰布置，記為{ti，tj，tq*}從矩陣F中消去p*行p*列；4)重復(fù)上述步驟，直至所有機(jī)床布置完畢。21改進(jìn)生成樹算法舉例舉例：某一生產(chǎn)線由6臺機(jī)床組成，各機(jī)床間物料搬運(yùn)量fij及單位距離搬運(yùn)本錢Cij以及各機(jī)床間間隔矩陣dij分別如下：從至機(jī)床123456機(jī)床1040802162902400721224283807201441942112140211256224412103169028912310各機(jī)床間物料搬運(yùn)量fij22單位距離搬運(yùn)本錢Cij從至機(jī)床123456機(jī)床104464524025233420533465505854235046533840各機(jī)床間間隔矩陣dij從至機(jī)床123456機(jī)床10111212101111311011141110315211302611112023改進(jìn)生成樹算法求解過程從至機(jī)床123456機(jī)床101603201262484502160014460488433201440701232741266070010596524848123105012464508427961240首先由搬運(yùn)量fij及單位距離搬運(yùn)本錢Cij求出單位距離物料搬運(yùn)矩陣F，如下表：24改進(jìn)生成樹算法求解過程步驟i*j*p*q

*fi*

j*

/fp*q

*布局消去行/列1）16450t1t62）1613320t3t1t613）3632144t2t3t1t634）2665124t2t3t1t6t565）5554105t2t3t1t6t5t45利用單位距離物料搬運(yùn)矩陣F，經(jīng)過數(shù)次布置，得出機(jī)床排列次序，如以下圖：fp*q*=max{fi*k，fj*l}25設(shè)施布置問題－CORELAP程序CORELAP程序?qū)嶋H上就是計算機(jī)化的SLP。步驟：1〕根本要素分析；2〕相互關(guān)系分析；3)計算綜合接近程度TCRij；4)作業(yè)單位排序；5)位置布置，計算各位置分?jǐn)?shù)，將作業(yè)單位布置在位置分?jǐn)?shù)最高的位置上。26示例一：機(jī)械廠的作業(yè)單位建筑物匯總表舉例：某機(jī)械廠由11個作業(yè)單位組成，利用CORELAP程序方法，對該廠進(jìn)行平面布置。27建立作業(yè)單位綜合相互關(guān)系表〔例如〕28

1、計算綜合接近程度：將作業(yè)單位綜合相互關(guān)系表變換成類似于從至表一樣的三角矩陣，然后量化關(guān)系等級。例如：機(jī)械廠綜合接近程度排序表CORELAP的計算過程29設(shè)施布置問題－面向改進(jìn)型系統(tǒng)布置程序CRAFT30CRAFT舉例舉例：等面積設(shè)備布置問題。如圖有A、B、C、D四個地點(diǎn)，分別用P1,

P2,

P3,

P4，表示，在四個地點(diǎn)布置四臺機(jī)床，分別用t1,

t2,

t3,

t4表示。假設(shè)四臺機(jī)床的占地面積相等，可以布置在任一地點(diǎn)上。ABCD31ABCD加工工藝從至表0123P41012P32101P23210P1P4P3P2P1從至地點(diǎn)對之間的物料搬運(yùn)距離07010100P47003020P31030050P210020500P1P4P3P2P1從至地點(diǎn)對之間的物料搬運(yùn)量32CRAFT計算過程1成對地交換設(shè)備的布置地點(diǎn)，來改善初始布置方案。迭代次數(shù)ij布置方案搬運(yùn)費(fèi)用優(yōu)選方案112t2t1t3t44303t3t2t1t44504t4t2t3t160023t1t3t2t46004t1t4t3t241034t1t2t4t3450

33CRAFT計算過程2迭代次數(shù)ij布置方案搬運(yùn)費(fèi)用優(yōu)選方案212t4t1t3t24203t3t4t1t23704t2t4t3t151023t1t3t4t25104t1t2t3t451034t1t4t2t3440

34CRAFT計算過程3迭代次數(shù)ij布置方案搬運(yùn)費(fèi)用優(yōu)選方案312t4t3t2t14303t4t3t1t24104t2t4t1t346023t3t1t4t24604t3t2t1t445034t3t4t2t145035計算機(jī)輔助設(shè)施布置建模的

假設(shè)不合理設(shè)備之間的流量