SLP在罐式集装箱维修清洗流程优化中的应用研究

内 容 摘 要

本文介绍了设施规划和物流分析的一些基本概念及相关理论知识，并且主要通过运用其中的系统布置设计（SLP）方法，对宁波远信物流有限公司的罐式集装箱清洗设施重新进行布置设计，使堆场的运行路线得到了一定的优化，企业收益增加。

本文先系统介绍了物料搬运计划（SHA）及系统布置设计（SLP）的相关概念，然后运用相关系统结合宁波远信物流有限公司的实际情况对其罐式集装箱的清洗流程中涉及的设施布置进行系统分析规划，通过一系列计算得出优于原先方案的方案，达到设计的目的。

关键词: 堆场、设施规划、物流分析、SLP

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ABSTRACT

This article describes some basic concepts and theoretical knowledge through analysing the planning and logistics facilities. And it mainly uses System Layout Planning(SLP) method to redesign and reset the cleaning-settings of tank containers in Ningbo Yuanxin Logistics Co., Ltd so that the operation of yard line has been optimized to a certain extent, meanwhile business receipts of the company has also increased.

This article first introduced the System Handling Analysis (SHA) and System Layout Planning (SLP) of the related concepts, and then use the relevant theory systems in Ningbo Yuanxin Logistics Co., Ltd to their tank cleaning process of the facilities involved in arrangements for analysis plan, through a series of calculations is better than the original program, designed the achieve.

KEY WORDS: Yard, Facilities Planning, Logistics Analysis ,SLP

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正文目录

第一章 引言 .............................................. 0

第一节 国内研究现状.............................................. 0 第二节 国外研究现状.............................................. 1

第二章 设施规划与物流系统分析的相关理论与方法 ............ 2

第一节 设施规划的概述............................................ 2 一、设施规划的定义.............................................. 2 二、设施规划的目标和原则........................................ 2 三、设施布置的基本形式和流动模式................................ 3 四、设施布置问题的类型.......................................... 3 第二节 系统布置设计（SLP）....................................... 3 一、系统布置设计（SLP）要素及阶段............................... 3 二、系统布置设计（SLP）的程序模式............................... 3

第三章 宁波远信物流有限公司简介 .......................... 5 第四章 远信物流现有的设施布置及分析 ...................... 6

第一节 远信物流现有的设施布置.................................... 6 第二节 远信物流罐式集装箱清洗操作流程............................ 7 一、 罐式集装箱清洗流程........................................ 7

第五章 远信物流的罐式集装箱清洗物流系统改进设计 .......... 8

第一节 远信物流的罐式集装箱清洗物流系统分析...................... 8 一、 物流系统分析的原则........................................ 8 二、远信物流罐式集装箱清洗物流系统分析内容...................... 8 第二节 远信物流罐式集装箱清流设施布置新方案..................... 10 一、 作业单位相互关系的决定因素及相互关系等级的划分........... 10 第三节 结果评价................................................. 16

第六章 发展与展望 ....................................... 17 参考文献 ................................................ 18 致 谢 ................................................. 22

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第一章 引言

第一节 国内研究现状

各种文献对设施规划与设计定义的表述不尽一致，但都把它定性为一个生产系统或服务系统进行全面的、系统的安排其对象是整个系统而不是其中的个别环节如某项工艺技术)这种安排是有目标的，就是要确定合理的投入，使设施得至优化的配置，支持整个系统实现有效的运营，获得期望的产出。要达到这个目的，必须考虑众多的因素，不仅要满足企业的要求，也要适应市场、社会和国民经济发展的需要。工业工程教材《设施规划与设计》中，根据上述特征，将设施规划与设计定义为：“设施规划与设计是为新建、扩建或改建的生产系统或服务系统，综合考虑相关因素，进行分析、构思、规划、论证、设计，做出全面安排，使资源得到合理配置，使系统能够得到有效运行，达到预期目标”。

“设施规划”一词在我国尚未通行。在我国，类似的用词是“工程设计”，其内容、范畴和发展程度上有不少差距。8O年代初期，设施规划技术开始逐步引进我国，并在实践中有所应用近年来，随着工业工程专业在一些高校开设，设施规划人才的正规培养也有了好的开始，但要缩小与国外的差距还需要经过艰苦的努力。“整个工程灵魂”。然而在过去的实际工作中，仓促地、不周密地进行规划设计，造成企业选址不当、布置不善、物流不佳、生产费用高等例子，并不少见，浪费了资金，甚至长期亏损。设施规划或工程设计的地位和作用，要从全社会固定资产投资的规模来考察。

在我国，每年要投入巨额资金用于基本建设和技术改造，国外把我们中国形容为整个一个大工地。“九五”计划中，固定资产投资率按30％来把握，考虑价格因素，五年全社会固定资产投资规模将为13万亿元，也就是平均每年达到26000亿元。能不能用好这巨大的投资，投资决策正确与否是关键的因素，而规划设计也起着决定性的作用，因为每项建设工程无不要经过规划设计。这种决定性的作用，是指它的资源利用是否合理、工厂布置是否得当，工艺设备是否先进适用、能否取得好的投资效果，有着不可取代的作用。它不仅涉及建设过程的成效，而且涉及建成后能否实现企业的科学管理，能否发挥企业的经济效益和社会效益。所以在我国，工程设计被认为是 “整个工程灵魂”。然而在过去的实际工作中，仓促地、不周密地进行规划设计，造成企业选址不当、布置不善、物流不佳、生产费用高等例子，并不少见，浪费了资金，甚至长期亏损。

设施规划设计的作用不仅体现在新建的工程项目，更体现在已有企业的改造上。当前我国正致力于实现经济增长方式的改变，重要的一个方面是经济增长要从主要依靠扩大建设规模转变到主要依靠对现有企业进行技术改造、改组和扩建。据统计，1984年至1994年，我国技术改造投入1元，产出2元，创利税4～

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6角，投资只相当于同样规模基本建设的40％，而产出利税要比新建高一倍，建设周期要缩短一半时间。据国外统计，机械加工工厂的物料，在生产周期中用于加工的时间只占5％左右，而处于储存、搬运或生产线上等待的时间约占95％左右。在制造企业的总成本中，用于物料搬运的占20％~50％，而优良的的平面布置可以使物料搬运费用至少减少10％~30％。至于采用准时制生产方式(JIT)，更可以导致生产成本的降低，工厂需要的空问也可比常规制造厂减少40％~60％。邹家华说过，技术改造应该成为企业的自觉行为，厂长要有强烈的不断进行技术改造的意识，企业要坚持年年搞技术改造，这从客观上提供了发挥设施规划设计作用的广阔天地。

第二节 国外研究现状

第二次世界大战后，工业工程学科有了很大的发展，在方法上逐渐由定性向定量转变，在工作领域上也由重点在制造业扩大到其他工业和服务业，设计对象向非工业设施扩大，由此“工业布置设计”发展为“设施规划设计”。20世纪60年代以后有Richard Muther倡导的系统化设施布置规划（SLP）方法，由于采用理性化的推理方法和系统化的规划设计方法，使设施规划设计向前迈进一大步。但是这一方法的推理还比较粗略，系统化工作内容也比较繁琐。

随着计算机及其技术的飞速发展，20世纪80年代以来许多学者研究了各种设施布置的模型以及算法，推理更加细致合理，加上CAD技术使绘图工作也可以自动完成，出现了各种商品化的设施布置软件包，又使设施规划设计跃上一个新的台阶。

随着二次分配问题（QAP, Quadratic Assignment Problem）模型的建立即把n个设施分配到S的位置上，引起了人们对设施布置设计问题的研究兴趣，出现了大量新建模型和改进型计算机布置设计程序，如著名的CRAFT和CORELAP。CRAFT即计算机设施相对定位技术（Computerized Relative Allocation Of Facilities Technique）是以运输费用最小为目标函数，用位置变换方式探索最小费用时各单元的位置，此方法从一现有初始平面布置方案出发，通过交换两两单元之间的相互位置，搜寻最小运输费用布置方案，因此称为“改进布置型”算法。CORELAP即计算机关系平面布置法（Computerized Relationship Layout Planning）是按单元之间关系密切程度，计算各单元的总接近度的方法构成平面布置图。20世纪70年代中后期，研究发现，布置问题属于NP问题（Non-Polynomial），当问题规模较大时，即使是当今最快的计算机也需要人类无法接受的时间才能找到最优的布置方案。据有关资料介绍，当单元数目为20个时，计算机将需要数万年才能求得。因此，人们称这类问题为难解问题。正因为如此，研究人员在继续探索数学直接解法的同时，开始从多角度寻找最优或近优的布置方案启发式解法。随着人工智能理论的应用，人们又开发出许多设施布置专家系统，如“设施布置专

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家系统(FADES)”、“人工智能设施布置分析规划系统（IFLAPS）”、“计算机辅助设施布置选择程序（CAFLAS）”及将最优化与知识相结合的“机床布置专家系统（KBML）”。

第二章 设施规划与物流系统分析的相关理论与方法

第一节 设施规划的概述

一、设施规划的定义

设施规划与设计是为新建、扩建或改建的生产系统或服务系统，综合考虑相关因素，进行分析、构思、规划、论证、设计，做出全面安排，使资源得到合理配置，使系统能够得到有效运行，达到预期目标。

二、设施规划的目标和原则

设施规划是有目标的活动，不论是新设施的规划还是旧设施的再规划必需有本身的目标作为整个规划活动的中心总的目标是使人力、财力、物力和人流、物流、信息流得到合理、经济、有效的配置和安排。典型的具体目标是：

1.简化加工过程；

2.有效地利用人员、设备、空间和能源； 3.最大限度地减少物料搬运： 4.缩短生产周期； 5.力求投资最低；

6.为职工提供方便、舒适、安全和职业卫生的条件。

这些目标实际上不可能都达到最佳，有时甚至相互矛盾，要用恰当的指标对每一个方案进行综合评价，达到总体目标最佳。

为了达到上述目标，现代设施规划重视下一些原则：

1.减少或消除不必要的作业，在时间上缩短生产周期，空间上减少占用量，物料上减少停留、搬运和库存，保证投入资金最少、生产成本最低

2.以流动的观点作为出发点，并贯穿在规划设计的始终，因为企业的有效运行依赖于人流、物流、信息流的合理化。

3.运用系统的概念、系统分析的方法求得系统的整体优化。同时也要注意把定量分析、定性分析和个人经验结合起来。

4.重视人的因素。工作地的设计，实际上是人—机—环境的设计，要考虑环境因素对人的工作效率和身心健康的影响。

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5.规划设计要从宏观(总体方案)到微观(每个子系统)，又从微观到宏观，反复评价、修正。

三、设施布置的基本形式和流动模式

设施布置的基本形式中工艺与则布置、产品原则布置、定位布置、U形布置等的介绍。

不论是一个设施的总体布置(如工厂总平面布置)，一个部门内部的布置(如车间布置)，还是一个工作单元的布置；不论是采用产品原则布置、工艺原则布置还是成组技术布置，都要考虑物料、人员的流动模式。基本的5种流动模式。

四、设施布置问题的类型

设施布置问题不仅是新建制造或服务系统，还有现有系统的扩建、联合、修改的问题。根据统计资料，即使是建成的制造工厂，每2～3年就需要改变设施布置一次。设施布置问题通常可分为：服务系统布置问题；制造系统布置问题；仓库布置问题和非传统布置问题四类。

第二节 系统布置设计（SLP）

一、系统布置设计（SLP）要素及阶段

系统布置设计是一种逻辑性强、条理清楚的布置设计方法，分为确定位置、总体区划、详细布置及安装四个阶段，在总体区划和详细位置两个阶段采用相同的SLP设计程序。

二、系统布置设计（SLP）的程序模式

系统布置设计（SLP）的程序模式如图2－1

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原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位 1、物流 2、作业单位相互关系 3、相互关系图解 4、所需面积 5、可用面积 6、面积相关图解 7、修正因素 8、实际条件限制 方案X 方案Y 方案Z 9、评价 选出最佳布置方案

图2－1 系统布置设计程序图

其中，第一阶段：外部衔接，确定位置。

第二阶段：总体搬运方案与总体区划设计。 第三阶段：详细搬运方案与详细布置设计。 第四阶段：实施、施工安装及生产。

第一和第四阶段不属于物料搬运分析设计人员的任务，所以SHA主要完成第二、第三两个阶段的工作。SHA的原始数据仍是P、Q、R、S、T。整个分析设计工作从物料分类开始，包括物料的物理特性、数量、时间安排及特殊管理要求等。此后开始移动分析和移动图表制作，确定各种物料在移动路线上从起点到终点的移动强度及性质，在分析的基础上作出距离-物流量图。以后再选择物料搬运方法，就是将移动系统、搬运设备、运输单元或容器进行综合、汇总形成初步搬运规划。由于不同的设计人员对物料搬运方法理解会有所不同，因此要经过讨论对全部有关的修正因素和限制条件进行调整，修改初步搬运规划，通过计算得出需要的搬运设备及数量，就可以得出几个合理可行的初步方案，经过评审，得到最终选定的物料搬运方案。

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第三章 宁波远信物流有限公司简介

宁波远信物流有限公司成立于2007年11月26日，注册资本5300万元人民币。位于宁波大榭开发区威尔路19号，与大榭招商国际集装箱码头一墙之隔。

专业从事集装箱堆存、集装箱修理、集装箱(ISO TANK)清洗、集装箱运输、仓储、拆装箱作业、重箱堆存等有关配套服务。是宁波出入境检验检疫局指定进出口货物查验场站。

公司总占地面积117038平方米，查验专用场地30000平方米，堆场面积50000平方米，修箱场地2000平方米，其中全天候修箱车间840平方米，全天候洗箱车间250平方米，仓库面积4500平方米，冷藏箱场地2000平方米，可同时提供12个冷藏箱制冷。

公司硬件设施齐全，拥有堆高机2台，3吨叉车6台，重箱龙门吊2台，100吨地磅一台。公司内设局域网，业务部门有专业的集装箱计算机管理系统，能迅速、准确的提供有关货物物流信息。配有全球眼监控系统，对整个场站实行24小时监控。

公司下设查验部、仓储部、罐式集装箱部、财务和行政部四个部门。

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第四章 远信物流现有的设施布置及分析

第一节 远信物流现有的设施布置

远信现有场地布置

公司总占地面积117038平方米，查验专用场地30000平方米，堆场面积50000平方米，修箱场地2000平方米，其中全天候修箱车间840平方米，全天候洗箱车间250平方米，仓库面积4500平方米，冷藏箱场地2000平方米。

图4－1 远信现有场地布置图

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第二节 远信物流罐式集装箱清洗操作流程

一、 罐式集装箱清洗流程

接单并填写罐式集装箱检验记录表

堆场罐式集装箱部把当日要进行清洗的罐式集装箱监管申请书交于检验人员，根据该申请书上的内容填写罐式集装箱检验记录表，以便在检验过程中做记录。

以下用图片说明罐式集装箱的清洗流程：（图见附件图4－2到图4－17） (一) 检验人员对箱体及箱号进行核对

(二) 检验并确定箱体完整/破损情况，确定维修项目。 (三) 确认箱号正确无误，工作人员开始箱体外部清洗

(四) 外部清洗完毕，开启阀门，拆卸零部件并对其进行清洗，以防二次污染 (五) 关闭阀门，分别用冷热水进行内部清洗，前后为三次 (六) 内部清洗结束，对最后一道水进行取样

(七) 待箱体自然冷却后，通过热风扇对内部烘干；烘干结束，工作人员穿上无菌服进入箱中检查有无残留杂质

(八) 所有清洗环节结束，对罐式集装箱施加封识

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第五章 远信物流的罐式集装箱清洗物流系统改进设计 第一节 远信物流的罐式集装箱清洗物流系统分析

一、 物流系统分析的原则

一个物流系统由许多要素组成，要素之间相互作用，物流系统与环境互相影响，这些问题涉及面广又错综复杂。因此进行物流系统分析，必须处理好外部条件与内部条件、当前利益与长远利益、子系统与整个系统、定量分析与定性分析等相结合的关系。这些是物流系统分析应当遵守的原则。

二、远信物流罐式集装箱清洗物流系统分析内容

编制作业单位汇总表

表5-1作业单位汇总表 序号 1 作业单位名称 办公室 用途 接收清洗维修服务订单，传达操作指示，监督管理清洗操作，出据CCIC检验合格报告 2 3 4 5 罐式集装箱查验平台 罐式集装箱清洗区 仓库/罐式集装箱维修 罐式集装箱堆场 对罐式集装箱的破损及需要维修处进行鉴定 罐式集装箱清洗，检验 罐式集装箱维修，零配件存放 罐式集装箱堆存 备注

(一) 工艺流程的分析 工艺流程图5－1如下

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图5－1 工艺流程图

图中工序1是进入公司大门，工序2是暂时堆存后查验，若箱体没有需要修复的破损，则于工序3清洗后直接检验并堆存，若箱体需要修复，则在工序3清洗后进入工序4修理。

检验人员对箱体及箱号进行核对?确认箱号正确无误，工作人员开始箱体外部清洗?外部清洗完毕，开启阀门，拆卸零部件并对其进行清洗，以防二次污染?关闭阀门，分别用冷热水进行内部清洗，前后为三次?内部清洗结束，对最后一道水进行取样?待箱体自然冷却后，通过热风扇对内部烘干；烘干结束，工作人员穿上无菌服进入箱中检查有无残留杂质?所有清洗环节结束，对罐式集装箱施加封识。

其中各设施使用的先后顺序为：办公楼?查验平台?罐式集装箱清洗区?罐式集装箱修理仓库?堆场。 (二)

结合设施之间的距离及物流量分析其物流强度如下：

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其中罐式集装箱空箱的质量为3750KG,以4T计算，物流当量即为4，物流强度即为物流量与距离的乘积，乘积越大即物流强度越大。

第二节 远信物流罐式集装箱清流设施布置新方案

通过物流分析，作业单位位置相关图等，作出设计。

一、 作业单位相互关系的决定因素及相互关系等级的划分

在SLP中，产品P、产量Q、工艺过程R、辅助服务部门S及时间安排T是影响工厂布置的基础要素，P、Q、和R是物流分析的基础，P、Q和S则是作业单位相互关系分析的基础，同时T对物流分析与作业单位相互关系都有影响。

其中作业单位之间的相互关系影响因素有：物流、工艺流程、作业性质、使用设备、使用场所、使用公共设施、使用同一组人员、工作联系的频繁程度、监督和管理方便、噪声、振动、烟尘、危险品及服务频繁和紧急程度。 由以上的相互关系影响程度，得到如下SLP非物流相关表： SLP非物流相关表

表5－2 SLP非物流相关表

结合各设施之间的物流关系，可得如下SLP物流相关表： SLP物流相关表

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表5－3 SLP物流相关表

相互等级关系及划分比例

表5－4 相互等级关系表 符号 含义 A E I O U X 绝对必要 特别重要 重要 一般 不重要 不希望 比例％ 1-3 2-5 3-6 5-15 20-85 酌情而定

根据实际情况得物流与非物流相互关系的相对重要性比值为M:N＝1：1 量化物流强度等级和非物流的密切程度等级，取A=4,E=3,I=2,O=1,U=0,X=-1 综合相互关系等级与划分。

若物流相互关系等级为MRij，非物流的相互关系密切程度等级为NRij,则任意两个作业单位人与人之间的综合相互关系密切程度TRij为： TRij=mMRij+nNRij

当作业单位的数目为N时，总的作业单位对数可由以下得出： P=N(N-1)/2=5*4/2=10

综合相互关系等级与划分比例

将物流与非物流相互关系进行合并

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表5－5 关系密切程度综合表 综合关系 分值 等级 0 -1 -1 0 5 0 2 8 6 3 U X X U E U I A E I 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 关系密切程度 作业 单位对 物流关系（加权值：1） 非物流关系（加权值：1） 等级 分值 等级 分值 1-2 1-3 1-4 1-5 2-3 2-4 2-5 3-4 3-5 4-5 U U U U I U U A E E 0 0 0 0 2 0 0 4 3 3 U X X U E U I A E U 0 -1 -1 0 3 0 2 4 3 0 通过把上表归类总结，得出SLP作业单位综合相互关系表：

SLP作业单位综合相互关系表

表5－6 SLP作业单位综合相互关系表

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作业单位代号 1 2 3 4 5 综合接近程度 排序 1 U/0 X/-1 X/-1 U/0 -2 5 表5－7 SLP综合接近程度排序表 2 U/0 E/3 U/0 I/2 5 4 3 X/-1 E/3 A/4 E/3 9 1 4 X/-1 U/0 A/4 I/2 5 3 5 U/0 I/2 E/3 I/2 7 2 绘制作业关系相关图

图5－2作业关系相关图

由上图可得3和4，即罐式集装箱清洗区和仓库/罐式集装箱维修的关系极为密切，应尽量缩短距离，其次是2-3，3-5.再次是2-5，4-5。1与3，4均为负相关，需要远离。于是得到以下的改进图： 改进后的设施布置图

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图5－3改进后的设施布置图

物流量－距离表（fijdij） 方案A

表5-8方案A 物流－距离表（fijdij） 至 从 1 1 2 3 4 5 30/100 0/200 0/80 0/200 2 30/100 0/100 0/100 3 14/200 16/80 4 14/216 5

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方案B

至 从 1

表5-9方案B 物流－距离表（fijdij） 1 2 3 4 5 30/100 0/200 0/80 0/200 2 30/100 0/100 0/100 3 14/100 16/80 4 14/20 5 由以上数据可分别计算出两方案的优劣 方案A中总的物流强度 C=13104 方案B中总的物流强度C＝8960 方案A

图5－4方案A物流当量－距离图

方案B

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图5－5方案B物流当量－距离图

第三节 结果评价

各条路线上物料搬运费用与fijdij成正比，则总的物料搬运费用 C fijdij

假设不同作业单位之间的物料搬运相互独立。为了使总的搬运费用最少，则fij大时，dij尽可能小，反之亦然，即F

也就是说一个良好的布置方案的各作业单位之间的物料搬运量与搬运路程成双曲形曲线函数关系，从而能客观的评价布置方案的优劣。由第三节的数据可得，从总的物流强度和物料搬运费用比较可得，方案B明显优于方案A，从物料搬运量与搬运路程的图来看，虽然图B略优于图A，但依旧不符合理想状态下的双曲线函数图形。即两个方案均未达到最优。从理论上分析两者依旧有改进的空间，但从现实考虑，现有的建筑物均已经建成，无法改动，唯一能做的就是改变现有建筑物的用途来优化，尽可能大的降低成本。

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第六章 发展与展望

通过对宁波远信物流有限公司的新布置，使该系统内部布置得到优化，在时间上清洗周期缩短，物料上停留、搬运量减少，清洗成本也有所降低。即从根本上提高了该公司的服务质量和降低了消耗，企业收益增加。

为实现社会经济的可持续发展，人们必须用系统的观点、系统的方法来对物流系统的各组成部分不断修改、完善，即重新规划设计物流系统，方能使物流活动按照人们社顶的目标有序进行，达到系统整体的最优化。设施规划与物流分析作为工业工程专业的一门主修课程，随着工业工程学科的发展，研究开发对象的范围也将进一步扩大，其系统的优化设计对社会财富创造具有十分重要的意义。设施规划正向着现代化的方向发展。

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【参考文献】

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