设施规划与物流设计课程中的三个流的讨论

□ 孙军华，王思棋

(上海理工大学 管理学院，上海 200093)

1 引言

《设施规划与物流设计》，简称为《设施规划与设计》，是工业工程专业的一门核心课程，主要研究两方面的内容，一是系统中布局的设计与优化，二是系统中搬运系统的设计与优化。对于任一生产、服务或信息系统来说，布局设计可以缩短系统内人流、物流和信息流的移动距离，搬运系统可以提升系统内物流、人流和信息流的移动速度。因此，《设施规划与物流设计》主要是从缩短各种流的移动距离和提升各种流的移动速度两个方面来提升系统的效率。

随着技术的发展和变革，现代服务产业和信息产业占比越来越重，《设施规划与物流设计》的知识同样可以应用到服务系统和信息系统中。由于工业工程源于制造业，目前出版的大部分《设施规划与物流设计》的教材仍以制造系统为例，讲授布局设计和搬运系统设计的知识，对于其在服务系统和信息系统的应用探讨得比较少。现有的教学改进研究中，马力坤等人设计了由理论和实践两部分构成的《设施规划与设计》课程体系，但是其课程实验项目和认识实习项目仍是以制造业和物流业为主要对象[1]。吕瑞峰结合其课程教学的经验，为《设施规划与物流分析》课程设计了一套操作沙盘，用来解决该课程理论与现实脱节的问题，但是该操作沙盘仍是以制造系统为例的[2]。王致民等讨论了《设施规划与物流分析》的案例教学，可是其案例也是以制造业为背景的[3]。

基于目前的教材和教育方式，学生会产生该课程的知识只用于制造系统的误解；或者是虽然已经掌握了该专业课程的知识，但是在面对一个服务系统或者信息系统时，缺少利用该课程知识解决实际问题的能力。因此，本文分析探讨制造系统、服务系统和信息系统中分别存在哪些人流、物流和信息流，尤其是针对目前教材中欠缺讨论的服务系统和信息系统，探讨系统中存在的流程，分析这些流程对系统效率的影响以及如何结合这些流程对系统布局和搬运系统进行设计。

2 设施规划与物流设计

《设施规划与物流设计》主要包括两个内容，即系统布局设计和搬运系统设计。

2.1 系统布局设计

布局设计是对系统要素的位置进行优化，布局设计的所有对象统称为作业单位。系统布局设计(SLP，System Layout Planning)是通过综合分析布局对象之间的物流、人流、信息流的流量和流向，确定作业单位之间相互关系的紧密程度，然后利用线图或者块状图的方法进行布局设计。系统布局设计的基本原则是，相互关系非常密切的两个作业单位在布局的时候要尽量相邻，相互关系一般密切的两个作业单位在布局的时候可以离的稍微近一点，而相互关系不密切的两个作业单位在布局的时候距离可以很远。在布局设计中还有相互关系负向密切的作业单位，这样的两个作业单位应当远离，譬如因为振动的原因，精密加工车间应远离粗加工车间。

由于生产系统和服务系统类型不同，其布置形式也会不同。常见的有三种布置原则，即产品布置原则、工艺布置原则和成组布置原则。对于不同的布置原则，可以采用不同的方法来分析统计作业单位之间流量的大小和方向。基于产品布置原则的系统可以利用工艺过程图来分析流程的顺序，这个顺序决定了设备的布置顺序。基于成组布置原则的系统可以采用多产品工艺工程图来表示出多个产品在一个成组系统中的流动顺序，然后通过油壶分析确定一个最佳的布置顺序作为布局的依据。基于工艺布置原则的系统可以采用从至表来整理统计各个设备或部门之间的流动量，然后以此作为布局的依据。由上述分析中可见，流程分析是布局设计的基础。

2.2 搬运系统设计

传统制造系统关注的是物料搬运的效率问题，因此缪瑟在提出系统布局设计模型后又提出了搬运系统设计(SHA，Systematic Handling Analysisi)模型。搬运系统设计模型是综合分析系统中要搬运的物料的特点以及这些物料的起至点，从而为其选择合适的搬运设备、容器和移动路线的系统分析方法。

在制造系统中，物料搬运设备的类型有输送机、起重机、搬运车辆等，随着自动化技术的应用，又出现了很多自动搬运设备和搬运系统，例如自动分拣机、自动机械手和自动搬运小车。这些物料搬运设备被广泛应用于工厂、港口、码头、物流中心、仓库等物流作业场所，为提升物料搬运的效率做出了极大的贡献。

2.3 流的重要作用

不管是传统的制造系统，还是现代的服务系统和信息系统，一个系统总有一个将输入转换为输出的动态转换过程，而人流、物流和信息流就会在这个过程中流动，布局设计的目的就是缩短流动的距离，即两个设备或者两个部门之间有较大的人、物或者信息的流动，就需要在布局设计的时候，将这两个设备或者部门尽量布置得足够近。搬运系统设计的目的就是通过配备恰当的物料搬运设备来提高流动的速度。

以往的教材和研究主要探讨的是制造系统中的物流及其对布局和搬运系统设计的影响，忽略了制造系统中人流和信息流的重要作用，同时也缺少对服务系统和信息系统中存在的主要流的探讨。因此，本文将着重分析制造系统、服务系统和信息系统中存在哪些流以及如何应用设施规划与物流设计的知识来提升这些流的效率。

3 不同系统中的三个流

3.1 制造系统

①制造系统中的物流。

生产系统中原材料入库、储存，然后搬运到生产车间，在各个工位之间流动加工，最后产品入库，等待出厂运输，这些都是物流的活动，属于生产企业内部的物流活动。

《设施规划与物流设计》这门课程从两个角度来提升生产企业的物流活动的效率。第一个角度是通过布局设计或者改进来减少物料搬运的距离，譬如让原料仓库靠近初加工车间，成品仓库靠近成品车间，或者让搬运频繁、搬运量大的两个设备靠近，移动距离的缩短就可以提升企业内部的搬运效率。第二个角度是进行搬运系统的设计或者改进，通过改变搬运路线的状况、配备恰当的搬运设备，来提升企业内部物料搬运的效率。

②制造系统中的人流。

在制造系统中，车间和餐厅、车间和停车场、办公楼和餐厅、办公楼和停车场之间都会存在较大的人流。在办公室内、餐厅内、不同的办公室和场所之间也会存在较大的人流。在对一个制造系统进行系统布局设计时，要同时考虑到作业单位之间的人流量和物流量，然后对整个工厂的车间、办公室、停车场和餐厅等对象进行布局设计，尽量缩短人流量较大的两个设施之间的移动距离。同样，在对办公室、餐厅就餐这样人流量较大的现场，也需要利用系统布局设计的方法，对办公室、餐厅内的设备的布局进行设计，从而优化现场的人流。当人流量较大，需要在楼层间移动时，还可以考虑配备扶梯或者垂直电梯来提高人流的效率。

③制造系统中的信息流。

在制造系统中，会有两个部门之间存在较多的信息沟通，譬如董事长办公室和秘书办公室，市场部门和销售部门。在餐厅这样的人流较大的场所中，人员需要在打菜、取餐具、餐桌、餐具回收等诸多作业单位之间流动。那么在布局设计时要保证这些信息沟通频繁的两个部门之间的距离足够近。

3.2 服务系统

①服务系统中的物流。

服务系统中也存在物流，譬如餐饮业后台原材料的储存和搬运，厨房中各种原材料要经过洗、切、炒、炖等加工流程，其物流分析的方法完全可借鉴上述制造系统。

②服务系统的人流。

在服务系统中，餐饮业、大型超市、游乐场、地铁站、火车站等都是人流量比较大的系统，特别是地铁站和火车站，人流成为这些系统布局的主要依据。在制造系统中，工位与工位之间，车间与车间之间的物流量是在产品设计的时候就可以确定并计算出来的。在服务系统中，不同作业单位之间的人流量则只能进行估算，然后根据估算的人流量，按照《设施规划与物流设计》的系统布局设计方法进行布局设计。在一个服务系统投入实施后，由于服务系统中人流的动态性和不均匀性，需要通过观测来统计不同作业单位之间实际的人流量，然后及时对系统布局进行调整。

服务系统的一个特点是人流量不均匀，会存在人流量的高峰期和低谷期，因此系统布局需要有一定的柔性，来解决高峰期的高人流量的问题。以地铁站为例，上下班的时间段是人流量的高峰期，而且现在很多地铁站都是换乘站，除了有进站的人流、出站的人流，还有在站内转乘的人流，进出的乘客以及方向相反的换乘的乘客往往会形成交流，如果不能将方向相反的乘客的人流通道隔离开，很容易在上下班高峰造成人流的堵塞。所以在人流量的高峰期以及容易交叉堵塞的地方，通过隔离栏隔离出两条通道，将不同走向的人流分开是非常必要且有效的措施。人流量大的服务系统中还会采用各种电动扶梯和垂直电梯来提升人流速度，疏导人流堵塞。

③服务系统的信息流。

在服务系统中也存在着大量需要信息沟通的地方，如果一些重要信息不能及时恰当地传递给顾客，就会影响顾客的决策，进而导致人流的堵塞。譬如，地铁站的乘客会寻找换乘通道和换乘方向以及判断左右两边的地铁方向，此时，乘客如果没有及时定位到指示信息，就会站在原地，造成人流的停滞和堵塞。因此，在有乘客需要从地下走上来，去寻找换乘通道的时候，在楼梯顶端的地面上贴上换乘方向的标识，就能便于乘客第一时间发现。乘客在去地下乘坐地铁的时候，可以在地面上或者在下行楼梯和电梯的下行方向的前方，设置信息指示牌，说明左右两边地铁的开往方向，这样乘客在下行的过程中就能够判断出自己乘坐左边还是右边的地铁，避免了众多乘客因为不知道乘坐方向而拥堵在楼梯或者电梯的下端位置。

在超市里，特别是大型超市里，顾客需要根据超市提供的指示信息先定位需要的商品所在的货架，然后在货架上再定位具体的商品。因此，超市在每排货架上要有清晰明确的商品分类信息，譬如鲜牛奶、酸奶、豆制品等。然后在较长的货架通道中最好也在恰当的位置提供分类信息，便于顾客快速定位到商品所在的货架区域，譬如调味品货架可以再细分为酱油、生抽、醋、料酒等类别，防止顾客在各种外观相似的瓶瓶罐罐前失去判断。否则在节假日人流高峰的时候，就会在一些销量大的商品货架前出现大量的人群聚集。

3.3 信息系统

信息产业通常包括出版业、电影和录音业、广播电视和通信业、信息服务和数据处理服务行业。这些产业的共同特征是要为顾客提供纸面的或者电子的图文及声音信息，如何有效地将这些信息展示在纸面或者电子屏幕上，也是一个布局设计的问题，信息系统的布局设计的主要依据是信息流。

譬如，随着智能手机的普及，人们开始使用各种APP在手机上进行购物、购票、读书、交友聊天、打车等活动，很多原来不会操作电脑的老年人也开始使用手机进行各种活动。用户在手机APP的众多页面上进行交互操作就是一个信息沟通的过程。以购物APP为例，常见的页面有首页、搜索结果页面、商品详情页面、购物车页面、结算页面等。用户需要在相应的页面浏览信息、输入或者修改一部分信息、点击返回或者确认键，这样一步一步完成一项购物任务。用户在每一个页面上都有一个信息决策流程，即信息流，那么网页的设计就应该考虑这个信息流，进行合理的布局，便于用户定位到他需要的信息，顺利地完成操作任务。

对于大部分老年人来说，面对信息量较大、功能键较多的页面，往往不知道如何操作。所以APP页面的各种图文、功能键的合理布局可以帮助用户快速定位到重要的信息及功能键，从而减少用户打开APP后思路卡壳或者被迫退出系统的问题。

4 总结

本研究探讨了制造系统、服务系统和信息系统中存在的物流、人流和信息流，以及如何通过系统布局设计和搬运系统设计，减少这些流的移动距离，提升这些流的移动速度。一个系统中的三个流并不是独立考虑的，要综合考虑三个流，进行布局设计和搬运系统设计。研究结果为《设施规划与物流设计》课程的理论教学和实践教学提供了新的思路，并且有助于扩展学生的专业知识的应用范围。