設施規劃與物流設計課程中的三個流的討論

□ 孫軍華，王思棋

(上海理工大學 管理學院，上海 200093)

1 引言

《設施規劃與物流設計》，簡稱為《設施規劃與設計》，是工業工程專業的一門核心課程，主要研究兩方面的內容，一是系統中布局的設計與優化，二是系統中搬運系統的設計與優化。對于任一生產、服務或信息系統來說，布局設計可以縮短系統內人流、物流和信息流的移動距離，搬運系統可以提升系統內物流、人流和信息流的移動速度。因此，《設施規劃與物流設計》主要是從縮短各種流的移動距離和提升各種流的移動速度兩個方面來提升系統的效率。

隨著技術的發展和變革，現代服務產業和信息產業占比越來越重，《設施規劃與物流設計》的知識同樣可以應用到服務系統和信息系統中。由于工業工程源于制造業，目前出版的大部分《設施規劃與物流設計》的教材仍以制造系統為例，講授布局設計和搬運系統設計的知識，對于其在服務系統和信息系統的應用探討得比較少。現有的教學改進研究中，馬力坤等人設計了由理論和實踐兩部分構成的《設施規劃與設計》課程體系，但是其課程實驗項目和認識實習項目仍是以制造業和物流業為主要對象[1]。呂瑞峰結合其課程教學的經驗，為《設施規劃與物流分析》課程設計了一套操作沙盤，用來解決該課程理論與現實脫節的問題，但是該操作沙盤仍是以制造系統為例的[2]。王致民等討論了《設施規劃與物流分析》的案例教學，可是其案例也是以制造業為背景的[3]。

基于目前的教材和教育方式，學生會產生該課程的知識只用于制造系統的誤解；或者是雖然已經掌握了該專業課程的知識，但是在面對一個服務系統或者信息系統時，缺少利用該課程知識解決實際問題的能力。因此，本文分析探討制造系統、服務系統和信息系統中分別存在哪些人流、物流和信息流，尤其是針對目前教材中欠缺討論的服務系統和信息系統，探討系統中存在的流程，分析這些流程對系統效率的影響以及如何結合這些流程對系統布局和搬運系統進行設計。

2 設施規劃與物流設計

《設施規劃與物流設計》主要包括兩個內容，即系統布局設計和搬運系統設計。

2.1 系統布局設計

布局設計是對系統要素的位置進行優化，布局設計的所有對象統稱為作業單位。系統布局設計(SLP，System Layout Planning)是通過綜合分析布局對象之間的物流、人流、信息流的流量和流向，確定作業單位之間相互關系的緊密程度，然后利用線圖或者塊狀圖的方法進行布局設計。系統布局設計的基本原則是，相互關系非常密切的兩個作業單位在布局的時候要盡量相鄰，相互關系一般密切的兩個作業單位在布局的時候可以離的稍微近一點，而相互關系不密切的兩個作業單位在布局的時候距離可以很遠。在布局設計中還有相互關系負向密切的作業單位，這樣的兩個作業單位應當遠離，譬如因為振動的原因，精密加工車間應遠離粗加工車間。

由于生產系統和服務系統類型不同，其布置形式也會不同。常見的有三種布置原則，即產品布置原則、工藝布置原則和成組布置原則。對于不同的布置原則，可以采用不同的方法來分析統計作業單位之間流量的大小和方向。基于產品布置原則的系統可以利用工藝過程圖來分析流程的順序，這個順序決定了設備的布置順序。基于成組布置原則的系統可以采用多產品工藝工程圖來表示出多個產品在一個成組系統中的流動順序，然后通過油壺分析確定一個最佳的布置順序作為布局的依據。基于工藝布置原則的系統可以采用從至表來整理統計各個設備或部門之間的流動量，然后以此作為布局的依據。由上述分析中可見，流程分析是布局設計的基礎。

2.2 搬運系統設計

傳統制造系統關注的是物料搬運的效率問題，因此繆瑟在提出系統布局設計模型后又提出了搬運系統設計(SHA，Systematic Handling Analysisi)模型。搬運系統設計模型是綜合分析系統中要搬運的物料的特點以及這些物料的起至點，從而為其選擇合適的搬運設備、容器和移動路線的系統分析方法。

在制造系統中，物料搬運設備的類型有輸送機、起重機、搬運車輛等，隨著自動化技術的應用，又出現了很多自動搬運設備和搬運系統，例如自動分揀機、自動機械手和自動搬運小車。這些物料搬運設備被廣泛應用于工廠、港口、碼頭、物流中心、倉庫等物流作業場所，為提升物料搬運的效率做出了極大的貢獻。

2.3 流的重要作用

不管是傳統的制造系統，還是現代的服務系統和信息系統，一個系統總有一個將輸入轉換為輸出的動態轉換過程，而人流、物流和信息流就會在這個過程中流動，布局設計的目的就是縮短流動的距離，即兩個設備或者兩個部門之間有較大的人、物或者信息的流動，就需要在布局設計的時候，將這兩個設備或者部門盡量布置得足夠近。搬運系統設計的目的就是通過配備恰當的物料搬運設備來提高流動的速度。

以往的教材和研究主要探討的是制造系統中的物流及其對布局和搬運系統設計的影響，忽略了制造系統中人流和信息流的重要作用，同時也缺少對服務系統和信息系統中存在的主要流的探討。因此，本文將著重分析制造系統、服務系統和信息系統中存在哪些流以及如何應用設施規劃與物流設計的知識來提升這些流的效率。

3 不同系統中的三個流

3.1 制造系統

①制造系統中的物流。

生產系統中原材料入庫、儲存，然后搬運到生產車間，在各個工位之間流動加工，最后產品入庫，等待出廠運輸，這些都是物流的活動，屬于生產企業內部的物流活動。

《設施規劃與物流設計》這門課程從兩個角度來提升生產企業的物流活動的效率。第一個角度是通過布局設計或者改進來減少物料搬運的距離，譬如讓原料倉庫靠近初加工車間，成品倉庫靠近成品車間，或者讓搬運頻繁、搬運量大的兩個設備靠近，移動距離的縮短就可以提升企業內部的搬運效率。第二個角度是進行搬運系統的設計或者改進，通過改變搬運路線的狀況、配備恰當的搬運設備，來提升企業內部物料搬運的效率。

②制造系統中的人流。

在制造系統中，車間和餐廳、車間和停車場、辦公樓和餐廳、辦公樓和停車場之間都會存在較大的人流。在辦公室內、餐廳內、不同的辦公室和場所之間也會存在較大的人流。在對一個制造系統進行系統布局設計時，要同時考慮到作業單位之間的人流量和物流量，然后對整個工廠的車間、辦公室、停車場和餐廳等對象進行布局設計，盡量縮短人流量較大的兩個設施之間的移動距離。同樣，在對辦公室、餐廳就餐這樣人流量較大的現場，也需要利用系統布局設計的方法，對辦公室、餐廳內的設備的布局進行設計，從而優化現場的人流。當人流量較大，需要在樓層間移動時，還可以考慮配備扶梯或者垂直電梯來提高人流的效率。

③制造系統中的信息流。

在制造系統中，會有兩個部門之間存在較多的信息溝通，譬如董事長辦公室和秘書辦公室，市場部門和銷售部門。在餐廳這樣的人流較大的場所中，人員需要在打菜、取餐具、餐桌、餐具回收等諸多作業單位之間流動。那么在布局設計時要保證這些信息溝通頻繁的兩個部門之間的距離足夠近。

3.2 服務系統

①服務系統中的物流。

服務系統中也存在物流，譬如餐飲業后臺原材料的儲存和搬運，廚房中各種原材料要經過洗、切、炒、燉等加工流程，其物流分析的方法完全可借鑒上述制造系統。

②服務系統的人流。

在服務系統中，餐飲業、大型超市、游樂場、地鐵站、火車站等都是人流量比較大的系統，特別是地鐵站和火車站，人流成為這些系統布局的主要依據。在制造系統中，工位與工位之間，車間與車間之間的物流量是在產品設計的時候就可以確定并計算出來的。在服務系統中，不同作業單位之間的人流量則只能進行估算，然后根據估算的人流量，按照《設施規劃與物流設計》的系統布局設計方法進行布局設計。在一個服務系統投入實施后，由于服務系統中人流的動態性和不均勻性，需要通過觀測來統計不同作業單位之間實際的人流量，然后及時對系統布局進行調整。

服務系統的一個特點是人流量不均勻，會存在人流量的高峰期和低谷期，因此系統布局需要有一定的柔性，來解決高峰期的高人流量的問題。以地鐵站為例，上下班的時間段是人流量的高峰期，而且現在很多地鐵站都是換乘站，除了有進站的人流、出站的人流，還有在站內轉乘的人流，進出的乘客以及方向相反的換乘的乘客往往會形成交流，如果不能將方向相反的乘客的人流通道隔離開，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，通過隔離欄隔離出兩條通道，將不同走向的人流分開是非常必要且有效的措施。人流量大的服務系統中還會采用各種電動扶梯和垂直電梯來提升人流速度，疏導人流堵塞。

③服務系統的信息流。

在服務系統中也存在著大量需要信息溝通的地方，如果一些重要信息不能及時恰當地傳遞給顧客，就會影響顧客的決策，進而導致人流的堵塞。譬如，地鐵站的乘客會尋找換乘通道和換乘方向以及判斷左右兩邊的地鐵方向，此時，乘客如果沒有及時定位到指示信息，就會站在原地，造成人流的停滯和堵塞。因此，在有乘客需要從地下走上來，去尋找換乘通道的時候，在樓梯頂端的地面上貼上換乘方向的標識，就能便于乘客第一時間發現。乘客在去地下乘坐地鐵的時候，可以在地面上或者在下行樓梯和電梯的下行方向的前方，設置信息指示牌，說明左右兩邊地鐵的開往方向，這樣乘客在下行的過程中就能夠判斷出自己乘坐左邊還是右邊的地鐵，避免了眾多乘客因為不知道乘坐方向而擁堵在樓梯或者電梯的下端位置。

在超市里，特別是大型超市里，顧客需要根據超市提供的指示信息先定位需要的商品所在的貨架，然后在貨架上再定位具體的商品。因此，超市在每排貨架上要有清晰明確的商品分類信息，譬如鮮牛奶、酸奶、豆制品等。然后在較長的貨架通道中最好也在恰當的位置提供分類信息，便于顧客快速定位到商品所在的貨架區域，譬如調味品貨架可以再細分為醬油、生抽、醋、料酒等類別，防止顧客在各種外觀相似的瓶瓶罐罐前失去判斷。否則在節假日人流高峰的時候，就會在一些銷量大的商品貨架前出現大量的人群聚集。

3.3 信息系統

信息產業通常包括出版業、電影和錄音業、廣播電視和通信業、信息服務和數據處理服務行業。這些產業的共同特征是要為顧客提供紙面的或者電子的圖文及聲音信息，如何有效地將這些信息展示在紙面或者電子屏幕上，也是一個布局設計的問題，信息系統的布局設計的主要依據是信息流。

譬如，隨著智能手機的普及，人們開始使用各種APP在手機上進行購物、購票、讀書、交友聊天、打車等活動，很多原來不會操作電腦的老年人也開始使用手機進行各種活動。用戶在手機APP的眾多頁面上進行交互操作就是一個信息溝通的過程。以購物APP為例，常見的頁面有首頁、搜索結果頁面、商品詳情頁面、購物車頁面、結算頁面等。用戶需要在相應的頁面瀏覽信息、輸入或者修改一部分信息、點擊返回或者確認鍵，這樣一步一步完成一項購物任務。用戶在每一個頁面上都有一個信息決策流程，即信息流，那么網頁的設計就應該考慮這個信息流，進行合理的布局，便于用戶定位到他需要的信息，順利地完成操作任務。

對于大部分老年人來說，面對信息量較大、功能鍵較多的頁面，往往不知道如何操作。所以APP頁面的各種圖文、功能鍵的合理布局可以幫助用戶快速定位到重要的信息及功能鍵，從而減少用戶打開APP后思路卡殼或者被迫退出系統的問題。

4 總結

本研究探討了制造系統、服務系統和信息系統中存在的物流、人流和信息流，以及如何通過系統布局設計和搬運系統設計，減少這些流的移動距離，提升這些流的移動速度。一個系統中的三個流并不是獨立考慮的，要綜合考慮三個流，進行布局設計和搬運系統設計。研究結果為《設施規劃與物流設計》課程的理論教學和實踐教學提供了新的思路，并且有助于擴展學生的專業知識的應用范圍。