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图1-3-2 E-Q曲线

以上均是针对生产企业来说的，而对于物流中心，同样可以根据处理货物的种类- - 数量关系确定恰当的设施布置形式。

(3)作业单位及作业活动分析。在对前述基础数据和背景资料分析的基础上，进而对现代企业主要的业务活动、作业的关联性及其大体作业流程进行分析，划分作业区域和作业单位。在此过程需注意作业区域之间可能存在的信息交换关系、组织协调关系、考虑操作安全和环境需要而保持的距离关系。在大多数企业中，各作业单位之间既有物流联系也有非物流联系，两作业单位之间的相互关系应包括物流关系与非物流关系，因此要将作业单位间的相互关系与非物流的相互关系进行合并，求出合成的相互关系- - 综合相互关系，然后由各作业单位间综合相互关系出发，实现各作业单位的合理布置。

（4）初步方案形成阶段。在这一阶段所采用的方法，和传统的SLP方法基本上是一致的。只是由上一步的部门综合关系图生成线型图，再将面积的约束及各种实际限制条件加入，采用试错法生成空间关系图，即生成初步布置方案X、Y、Z?

（5）方案评估和选择阶段。对上一步形成的数个方案，应用系统工程学，技术经济学，或者计算机仿真的方法，从社会、经济、技术等方面因素，对各方案进行的综合评价和方案评估，从中选择一到两个可选方案进行详细设计。

（6）详细布置设计阶段。对各作业区内部所使用的各种设施、设备器具、作业场所、车间通道等进行详细布置和安排。在此阶段建议重复使用综合关系法，因为从考虑问题、布置思路和处理方法等角度来看，各作业区内部的详细布置设计和各作业单位布置设计的方法几乎完全一样，只是工作的

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深度、设计的范围和细致程度不同，详细设计阶段考虑的问题更细致些，布置的内容更具体些。

（7）动线分析。在此之前均是空间的合理布置设计，故在对一到两个可选方案进行详细布置设计后，有必要对现代企业的物流动线和人行动线进行分析，即物料搬运系统分析，并对最优方案进行调整、反馈修正，使其物流动线和人行动线具有最大的合理性和流畅性，并使搬运方法和搬运手段合理化，以提高现代企业的运转效率。在这里可以运用系统搬运分析方法SHA（Systenatic Handling Analysis）进行动线分析。一般来说，选择车间内部流动模式的一个重要因素是车间入口和出口的位置。常常由于外部运输条件或原有布置的限制，需要按照给定的入、出口位置来规划流动模式。此外，流动模式还受生产工艺流程、生产线长度、场地、建筑物外形、物料搬运方式与设备、贮存要求等方面的影响。物流动线的主要型式有：直线型、U型、S 型、O 型、L 型等。实际流动模式常常是由五种基本流动模式组合而成的。新建企业时可以根据生产流程要求及各作业单位之间物流关系选择流动模式，进而确定建筑物的外形及尺寸。

（8）确定最佳布置方案。根据以上动线分析，确定最佳布置方案进行实施，在实施过程中再对布置方案进行调整和进一步完善。

2.3 国内外研究的现状

在系统设计方法被引入以前，人们使用经验设计法来解决设施布置问题。利用多年来在设计、建造和运行各种行业的工厂中所累积起来的经验、教训、数据和资料，人们在设计同类型的或相似的工业设施时将其作为参考。经验设计方法的要点在于寻找同类或相似工厂作为样板，但必须根据目标和实际的内外部因素设计多个可供选择的方案，利用经验数据或指标决定各部门面积，通过方案评估比较决定优选方案，最后绘制标准的总平面布置图和详细的车间布置设计图。因此，经验设计法是布局形式模仿现有同类工厂的布局，但也作局部或者小的改进；人员、设备、面积等均采用指标法加以估算，即从已建成的同类工厂中统计计算出生产单位产品或其他所需要的厂房面积、设备及人员等；然后在已确定的面积上对各部门或各种设备及设施，在参考样板厂的情况下进行布置。采用的手段是模仿、修改加定性分析。

在SLP这一系统化，流程化的方法被引入以来，被广泛的实践和证明，得到了学术界和企业界的公认。基于这一方法的多种演算方式也随之发展起来。多数的设施布置问题大多都是基于SLP开发的算法。传统的设施布局的

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目标是使生产活动中的运输成本最小，将机器、部门和生产单元的运输状况以从至表的方式来进行量化。通常使用物料在不同部门问的运输量、运输距离来衡量各部门相邻的重要程度。而相邻生产单元的中心直线距离往往被作为衡量距离的点。美国的伊利诺斯州立大学对车间布局进行了研究，将车间的设备分为几个单元，建立相关图(它是一个根据相邻设备之间物流的重要程度而分为几个等级的列表)，按照理查德的SLP方法来确定车间布局的步骤，利用启发式算法将所建立的关系表进行优化，最终通过计算机程序自动得到一个合理的布局，并且能够给出相应的评价体系。

计算机辅助设施布置技术(CRAFT- Computerized Relative Allocation of Facilities Technique)产生于20世纪70年代。这种技术的基本思想是，为简化起见，假定当物料需要跨越一个车间时，成本加倍；当物料跨越两个车间时，成本为原来的3倍，以此类推。从车间的这些输入和最初布置方案开始，计算机辅助设施布置技术试图用布置方案的总物流成本来衡量方案的优劣，并不断改进。

车间之间的物流成本=物流量车间中心的直线距离单位距离运输成本 计算机辅助设施布置技术以迭代的方式不断交换两个车间的位置来改进布置，直到所得布置方案的物流成本不能再降低为止。也就是说，计算机辅助设施布置技术要不断计算两个车间位置交换后对总成本的影响；如果总成本降低，则交换位置，而这个过程是通过相应的CRAFT计算机辅助软件来进行。SPACECRAF、CORELAP、ALDEP和COFAC是计算机辅助设计和规划技术中的另外几种专家系统，但都未在排列备选计划的优先次序时考虑到专门知识，他们的程序中没有人类设计者所具备的创造性。利用CRAFT进行设施规划，该方法的主要特点有：采用启发式算法，当移动两个部门能够使得物流费用减少时，则交换这两个部门；不保证有最优解：起始状态(Initial Layout)会决定最终的布局；部门数目越多，运算次数和时间越长。如对于10个部门的运算次数将达到lO的阶乘；以划分的小格作为每个部门的面积基础，经常会导致奇怪的布局形状。

国内针对车间布局的研究已经展开，目前有上海交通大学，同济大学，华中理工大学等，所做的研究工作也主要是集中在算法的研究上，从而对布局进行优化，同济大学提出面向敏捷制造的车间布局形式，详述了新型模式的车间布局，并且阐明基于新模式下的车间布局需要不断变化和调整，在其整个生命周期中，不清楚生产数据的情况下，利用模糊生产数据的方式进行车间布局，并提出基于敏捷制造的分布式布局的思想。上海交通大学则根据精益生产的哲理应用于车间的平面布局之中。提出了生产线车间布局的数学

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模型和结构模型，并根据设备的特点提出车间设备的分类方法，提出了基于设备分类的定序算法和定位算法。

3 企业概况及问题

3.1 徐州污水处理厂概况

徐州污水处理厂是淮河流域建成的第一家城市污水处理厂，主要负责处理徐州市奎河流域排放的生活污水和工业废水。该厂建于1994年，处理规模为10万；1997年～1998年完成二期扩建，污水厂总设计规模达到晴天16.5万，雨天30万；2002年，徐州市政府出资对奎河污水处理厂进行技术改造，出水水质提高到GB18918-2002中的一级B标准，其中≤70mg/L。2003年底，奎河污水厂采用TOT（移交-经营-移交）方式转为市场化运营，由安徽国祯环保节能科技股份有限公司托管运行，经营权限为30年。

公司地处徐州市南郊姚庄，持有国家环保部（原国家环保总局）颁发的环境污染治理设施运营资格证书（国环运营证1506生活污水甲级、国环运营证2583工业废水甲级），并通过环境管理体系、职业健康安全管理体系、质量管理体系认证。公司自2004年4月运营以来，自觉接受政府部门的监督管理，出水水质水量、安全生产、在线监测、污水处理等指标符合监管要求，努力改善了淮河的水体环境，为徐州市的环境建设做出了重要贡献。

3.2 徐州市奎河污水处理厂提标改造工程概况

根据环评有关要求，奎河污水处理厂出水CODCr、NH3-N应执行GB18918-2002中的一级A标准，其余指标应执行GB18918-2002中的一级B标准。现有处理设施难以确保污水处理稳定达标排放，因此需进行提标改造。

2009年12月上海市政工程设计研究总院编制完成了《徐州奎河污水处理厂提标改造工程可行性研究报告》。2010年1月，江苏省发改委组织有关专家对本可研究报告进行了审查论证。徐州奎河污水处理厂提标改造工程项目总投资6964.19万元，其中工程费用5625.35万元。本提标改造项目主要工程内容包括：

（1）恢复初沉池功能，晴天运行2座，雨天运行4座； （2）拆除现状污泥堆棚1座和堆肥车间1座；