浅论物流设计在工厂总平面布置中的重要性
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摘要：经过一段时间的物流讨论以后，工厂设计中物流理念的应用又逐步被工程设计者淡忘，在总平面布置中，人们似乎更加追寻构图的美观，忘记了满足工艺流程，获得最佳物流线路，是工厂总平面布置中的灵魂。
关键词：工厂设计，物流，物流系统，工厂总平面布置
世界经济一体化的步骤越来越快，中国的各行各业都在这个关键时刻，抓住机遇努力发展，为迎接世界同行的竞争作最后的冲刺，许多企业都在扩大生产规模，调整产业结构，尽可能多的占取市场份额，这种大的历史背景也为我们工程设计者提供了更多的市场，愈来愈多的新厂区、工业园区在规划建设中，这些建设在不久的将来将会对我们的国民经济起着巨大的作用，作为工程设计和规划者，我们应感到任务的艰巨。因为工程设计的周期、或许为了博得并不精通技术的业主的欢心，我们往往在工厂布置中过份追求构图的美观，甚至不惜将民用建筑的、城市设计的并不适合于工厂设计的东西强硬的搬到工厂设计中来，而忽视了满足工艺流程，获得最佳物流途径，才是我们工厂平面布置设计的灵魂和主题。
一．我们首先来看看什么是工厂设计？什么是工厂总平面布置设计？
从已有的一些资料只对工厂设计作过零星间接的描述，许多人只知道“工厂设计就是设计工厂”，就是设计厂房，布置设备，工厂总平面布置就是将厂内各建筑物布置在所划定的区域内，实际这些认识都无法准确概况工厂设计最新的含义。
西方国家对工厂设计的认识：近半个世纪以来，美国涌现出一大批工厂设计专家，发表了大批有关工厂设计方面的专著，可作为西方发达国家的代表。例如：Muther发表于70年代的三本著作影响最大，特别是《系统平面布置》，奠定了现代计算机布置的基础，成为世界通用的平面布置法。T ompkins是美国“新兴的技术巨人”著作颇多。Apple给工厂设计的定义为“为生产系统或服务系统进行分析、构思、设计，并付诸实施。设计通常表现为物资设施的一个平面布置或一种安排，用以优化人员流、物资流、信息流以及有效、经济、安全地实现企业的目标的措施间的相互关系”Apple的定义有点长，但却十分透彻地指出了工厂设计的实质及表现形式。德国的《工厂系统设计手册》指出“工厂设计应理解为对未来行动的一种思维上的超前步骤”，“工厂设计的任务是…..为工厂创造完成企业目标、社会功能和国民经济功能所需要的先决条件。工厂设计要保证生产工艺流程正确、经济，人员在良好的工作条件下进行工作”。
从以上我们可以看出，工厂设计是一个系统工程，工厂平面布置中物流贯穿整个过程。
目前国内外对工厂总平面布置的认识的出发点有稍微的差别，国内搞总图的多为学城市规划专业的或与之相关的专业，因此对环境和建筑空间的处理更加注重一些，而国外搞工厂总平面布置的首先是从工艺入手，从流程和物流分析开始。
但是国内对物流在工厂总平面布置中也是提到的，比如国内对工厂总平面布置有这样描述的：“工业建筑总平面设计是对厂区场地范围内的建筑物、构筑物、露天堆场、运输线路、管线、绿化、及美化设施等作全面合理的相互配置，并综合利用环境条件，创造符合工厂生产特性的统一的建筑群体。”从中我们可以看到“全面的合理的相互配置”，“符合工厂生产特性的”的词，何谓生产特性，是否可理解为工艺流程，物流线路。
无论是工厂设计或是工厂总平面布置设计的概念，无论是国外或是国内，物流都是其布置的核心及其依据。
二．那么我们又来看一看什么是物流？什么是工厂物流？什么是物流系统？为什么物流对工厂总平面布置很重要？
（1）物流
物流是指社会物质资料从生产一直到消费前的全部流通过程。包括包装、发货、保管、库存管理、流通加工、生产制造、运输、发送等各项活动。由此可以看出，物流贯穿于全部流通过程，是综合的系统的整体。
（2）工厂物流
工厂物流系指工厂从原材料进厂，经过储存、加工、制造、装配、包装、直至成品出厂生产过程中的物料（包括原料、材料、半成品、配套件、成品）在仓库之间、车间之间、工序之间每个环节的流转、移动和储存（含停滞、等待），它贯穿于整个生产过程的始终，形成一个有机的整体，称为工厂物流。
这里应该说明一点，这里所说的工厂物流是一个不很全面的概念，它没有体现工厂物流的全部，实际上应该仅仅是生产物流，而工厂完整的供应链，工厂和社会物流的综合，应该包括：供应物流、生产物流、销售物流，国外跨国公司几乎都建立了自己的完整供应链系统，而国内大型企业正在逐步开始这方面的探讨，有些集团已初步建立。
生产物流交织在生产工艺流程之中，西方国家企业的生产厂长主管物流，主管生产物流系统的运行、组织和合理性。
（3）物流系统
物流系统是指在一定的时间和空间里，对其所从事的物流活动和过程，以系统的观点，系统工程的理论和方法，进行分析研究，使持续不断流转的物料实体占用最少的时间和空间。把物流活动的诸多环节联系起来，使各子系统的合理性又能符合整个系统的合理性，最终达到工厂物流系统的合理化。
从以上物流概念中可以看出，物流活动与工艺流程是同步的，工艺流程从物流的连续性、时间性、稳步性和有序性等方面进行控制。如果工厂总平面布置不合理，使工厂物流大的流向迂回、倒流以及过远运输等不良现象，对工厂所造成的损失将是巨大的、深远的。
三．让我们再来看一看理查德.缪舍的平面布置方法，从中我们是否可以找到有关物流与总平面布置的一些关系。
理查德。缪瑟先生是工厂布置方面国际公认的权威人士，其所著名著《系统布置设计》（Systematic Layout Planning 简称S.LP）是物流系统合理化的基本分析技术，从物流定量分析与各车间、作业区的密切关系结合，求得合理的系统布置，是使物流移动距离和时间最小，往返、迂回最少的可靠技术。
（一）SLP分为四个阶段：
1．第一阶段---确定位置
指要进行布置的工厂（工业园）厂址或设施的位置，也可以是老厂改、扩建的位置。
2．第二阶段---总体区划
指在要进行的地区确定一个总体布置。
3．第三阶段---详细布置
确定每一台具体机器及设备的位置，包括建筑及公用设施。
4．第四阶段---实施
每一项布置设计都要经过以上四个方面，而对于我们设计院来讲，最重要的还是第二和第三阶段。
（二）SLP的程序模式
从上图中我们可以看出，各个单体之间相互关系除了非物流因素如：消防间距、震动干扰、采光间距等以外，把它们联系在一起的就是物流关系，尤其是在运输量很大的机械加工厂，更是如此。根据单体与单体之间的物流关系，结合非物流关系，综合起来进行总平面布置，然后进行方案论证及评价，是上图在总图中运用的具体做法。
物流量大而距离远，说明这个平面布置不合理，从中可以看出物流在平面布置中的重要性，有时甚至是唯一性。
关于理查德。缪瑟有关物流与平面系统布置的理论与图表还很多，这里就不一一论述了，我们可从他关于工厂设计中的核心理论中，是用物流将工厂平面设计联系成一个有机主体，并且使原来只能定性分析的东西，可用计算机定量分析了。
四．简述物流在工厂总平面布置中重要性的具体体现
人和物的流动是社会和经营中最重要的活动,是我们在规划布置设计中考虑的最重要的两个流线。而工厂设计中，物流因素比人流因素往往更加重要和突出，是我们在规划过程中应重要考虑的因素，它的重要性往往体现在以下几个方面：
（一）物流顺畅是工厂正常生产的必要条件
工厂最重要的活动是生产活动，工厂设计最起码的条件是要满足生产，如果一个工厂无法满足生产，或生产混乱影响到生产，那么这个设计肯定是失败的。物料流动往往是贯穿整个生产过程，无论是大到一个城市，小到一个工厂都是如此。如果生产过程中物流出现了问题就会影响到生产，严重时甚至会造成生产的瘫痪。这方面例子很多，生产过程中也会常常碰到。因此物流顺畅是工厂正常生产的必要条件。
（二）物流顺畅是工业生产集聚效应的重要保证
把同类企业、产业链条关联密切的厂房在工厂内聚集起来，才能使工业发展组团规模化、土地使用集约化、资源利用效能化、产业配套系列化，从整体上实现技术进步、资源利用、效益提高、机制创新等方面质的飞跃，实现工业的集聚效应，这本身是走新型工业化道路的重要体现，也是走科学发展观道路的重要途径。物流运输因素是把这些企业集结在一起的重要因素，达到集聚效应的重要保证。据有关资料，一个合理的工厂规划 可使交通运输线缩短20%-40%。大大提高了生产效率，和节约了时间，达到集聚效应的目的。
（三）物流顺畅可大大节约生产成本
据有关资料显示，在国民生产总值中，流通、物流所占的比例达到20%，就业人口的比例约占50%。在我们购买的商品的价格中，物流费用约有10%。从此也可看出物流对生产生活的重要性 。
在工厂中物流成本所占整个生产成本一般情况下会更高，当然根据不同的产业产品物流成本有所不同，据统计大都在20%以上。一个好的物流流线设计将会大大节省成本，反之则会大大提高产品成本。
这里举一个笔者曾经设计的工程：中国石油宝鸡钢管有限公司螺旋钢管制造项目，该项目是西气东输的一个配套工程，为西气东输工程提供高质量燃气输送管道，年产钢管50万吨以上，外部物流运输主要以铁路运输为主，内部规划布置重点要考虑钢管的物流运输方式和线路，这是整个设计的关键，如果解决不好，将会大大增加物流成本和影响生产效率。厂方技术人员和某设计单位技术人员，通过分析生产流程和现在生产方式，结合地形及铁路条件，做了一个布置方案,简化后流程如下图3.1，建设方组织专家经过多轮讨论，觉得流程不太好，在现有生产布局上没有太大改进，经过多次调整，但始终调不出合理的方案，没有找到问题的原因。折腾一年后，该项目从别的设计单位转到我们手上。
通过分析，简要地说原方案生产线路走了一个“S”形，物流线路加长，另外要经历两次汽车倒运，而且还要经过两次起吊搬运，增加了运输次数和搬运中钢管的损伤，大大增加了生产成本。结合铁路引入条件和物流分析，将布置平面布置方案调整成新的方案，简化如图3.2所示，物流线路走直线形，缩短了运输线路，减少了汽车运输，减少了两次起吊搬运。由于物流量很大，仅这两项就为建设方每年节省物流运输费用上千万元，同时还提高了生产速度，减少了部分人力成本。
笔者在多年的工作实践中，遇到的案例很多，尤其是生产环节极其紧密的时候，在规划大型工业园的时，物流对其成本影响同样是巨大的，只是平时很少去分析和研究罢了，或因为资料的欠缺无法进行分析，这里就不一一举例了。
可以说物流对工厂总平面布置是很重要的一个因素，绝大部分的工业项目将以物料流程――主要由路线决定的，但有时也需根据非物流因素进行调整。这些非物流因素如：污染、生产中的相互干扰、安全等，必须与物流的重要性相比较，并按实际情况加以权衡调整,得出布置方案。
五．总结语
工厂总平面布置是工厂设计平面布置（含总图、工艺等）中一个重要环节，物流是否合理是贯穿及衡量总平面布置是否可行的一个重要依据，要真正体现工厂设计工艺是龙头，物流是支柱。但随着科技的进步，社会的前进，物流在工厂设计中的意义和操作方式也在不断的变化，如现在大型企业和集团纷纷建立工业园、产业园等，在附近设立物流中心，统一管理全厂物流系统，如笔者规划设计的在建中的潍柴工业园，宗申工业园，规划中的云内工业园等，这些大型企业的物流中心也是从日本、美国等发达工业国家借鉴的作法，在操作中如结合中国的实践，将对企业的经营及发展带来巨大的推动作用。作为工程设计人员，只有不断学习和更新自己的知识才有可能跟上时代前进的步伐。
注：本章论文的所有图表及公式以PDF形式查看