《設(shè)施規(guī)劃與物流分析》課程沙盤實驗教學(xué)探索

呂瑞峰

摘要：《設(shè)施規(guī)劃與物流分析》是物流工程和工業(yè)工程專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要用于工廠設(shè)計、物流園區(qū)設(shè)計、搬運系統(tǒng)設(shè)計、物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、倉儲中心設(shè)計等，實踐性很強。但是目前這門課程的教學(xué)基本還是采用課堂上教師講授、課后學(xué)生做作業(yè)的傳統(tǒng)方式，另外附加一項十年不變的課程設(shè)計，學(xué)生普遍反映：學(xué)完課程還是不能夠進行設(shè)計工作，理論和現(xiàn)實脫節(jié)嚴(yán)重。鑒于這種現(xiàn)象，筆者結(jié)合長期從事《設(shè)施規(guī)劃與物流分析》課程教學(xué)的經(jīng)驗，分析了《設(shè)施規(guī)劃與物流分析》課程的特點，設(shè)計了一套操作沙盤，并應(yīng)用到實際的教學(xué)工作中，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：設(shè)施規(guī)劃與物流分析；教學(xué)改革；沙盤

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）23-0261-02

一、引言

設(shè)施規(guī)劃是工業(yè)工程的一項重要內(nèi)容，涉及的對象包括工業(yè)企業(yè)、服務(wù)機構(gòu)、物流中心、物流園區(qū)等，其重要性不言而喻。在物流工程和工業(yè)工程等專業(yè)中，這門課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，受到師生的廣泛重視，其應(yīng)用前景十分廣闊，而且設(shè)施規(guī)劃與精益生產(chǎn)等先進的管理思想相配合，更可以發(fā)揮出巨大的經(jīng)濟和社會作用。

企業(yè)在改建、擴建或新建現(xiàn)有工廠或設(shè)施的時候都要用到設(shè)施規(guī)劃的知識，專業(yè)的設(shè)施規(guī)劃人員有著巨大的需求缺口。但是，根據(jù)物流工程和工業(yè)工程畢業(yè)生反饋：他們在面對設(shè)施規(guī)劃的實際問題的時候總有無所適從的感覺，很難將書本知識和實際問題結(jié)合在一起。正在學(xué)習(xí)這門課程的學(xué)生因為缺乏工廠經(jīng)驗，更是憑借自己想象的工廠情況來學(xué)習(xí)這門課程，除了會做習(xí)題外，對實際的設(shè)施規(guī)劃經(jīng)驗幾乎一無所知。

鑒于此，為了給學(xué)生進行設(shè)施規(guī)劃設(shè)計直觀的印象，設(shè)計一個可以手工模擬生產(chǎn)系統(tǒng)，并讓學(xué)生對設(shè)計進行布局，了解散亂布局和專業(yè)化布局的區(qū)別，體會設(shè)施布局的必要性，同時真正掌握生產(chǎn)系統(tǒng)布局的流程和方法。

二、模擬生產(chǎn)沙盤對象的設(shè)計

因為是在課堂上進行的小實驗，所以沙盤的設(shè)計應(yīng)該簡單、操作時間短。筆者設(shè)計了一個簡單的折紙飛機實驗。如圖1所示：

產(chǎn)品的具體要求有如下幾條：（1）機翼上一側(cè)印上中國或者美國的國旗；另一側(cè)印上飛機的編號001或者002；（2）尾翼要求彩色：有紅色、橙色、藍(lán)色、綠色四種顏色；（3）具體交貨的產(chǎn)品按照訂單要求進行生產(chǎn)。

三、產(chǎn)品的加工工藝

產(chǎn)品的工藝如下：

1.下料：原材料采用白色和紅、橙、藍(lán)、綠五種顏色的A4紙。每架飛機需要白色A4紙裁出以寬為邊長的正方形，每架飛機要求四張正方形，另外根據(jù)訂單要求，裁出一張彩色正方形。

2.機頭、機翼、機身、尾翼的折疊成型：機頭、機翼、機身、尾翼生產(chǎn)的方法基本相同，其步驟如下：

第一步：對折。將正方形紙對折，如圖2所示。

第二步：向內(nèi)折角。將其中一角向內(nèi)折，使邊與對折痕跡重合對齊，其他各角也是如此，最后的樣子如圖3所示。

第三步：折大角。然后，再以對折折痕對基準(zhǔn)，將紙再次折疊，讓整個邊與折痕重疊，如圖4所示。

第四步：反折小角。再次，將折好的紙翻轉(zhuǎn)，將未折的部分沿著直線向下折疊。

第五步：部件完成。最后，再以中線折痕為準(zhǔn)，向內(nèi)折疊，使兩個邊對齊，如圖5所示。

第六步：準(zhǔn)備更多部件。一樣折疊其他的紙，每架飛機要有5個，其中4個白色，一個彩色。

3.尾翼的開口加工：從尾翼的尖端將尾翼剪開，剪開的長度為3厘米。

4.飛機的組裝：將四個三角作為機頭、機翼和機身，彩色的三角（已開口）作為機尾組裝在一起。

5.標(biāo)識：為了對產(chǎn)品進行個性化區(qū)分，要求在飛機的左右機翼上分別印上國旗和編號。國旗有兩種，中國國旗和美國國旗；編號有兩種，001和002。國旗和編號都用印章完成。

6.檢驗：檢驗員核對訂單信息與產(chǎn)品信息是否一致，如果一致，交付客戶；如果不一致，交給前道工序修改。

四、工序安排和實驗角色安排

整個沙盤操作過程包括訂單處理、下料、三角制作（5個）、尾翼加工、組裝、標(biāo)識、檢驗、發(fā)貨8個環(huán)節(jié)。

完成該試驗需要的角色包括：客戶（下訂單和收獲）、計劃員（負(fù)責(zé)訂單處理）、下料員（裁剪）、三角制作工、尾翼制作工、組裝工、標(biāo)識工、檢驗員、發(fā)貨員，還可以加入一個統(tǒng)計員，大概需要8-10個人可以完成一組實驗。

五、實驗所需物品

一組實驗所需的物品包括：A4打印紙（白色）60張；正方形彩色紙紅、黃、綠、藍(lán)各8張（其他四色也可以）；剪刀1把；直尺1把；國旗印章（中國國旗、美國國旗各1個）；數(shù)字印章（001、002各1個）；秒表1個；大白紙3張（給學(xué)生進行方案設(shè)計）。

六、實驗組織

本實驗可以在課堂上用2個學(xué)時的時間完成。如果一個班級有30人，可以組織1組或者3組實驗。如果組織1組實驗，其他學(xué)生觀摩實驗即可。生產(chǎn)在桌面上進行，將桌子拼成3—4米×0.8—1米的模式，生產(chǎn)的學(xué)生圍著桌子進行實驗，扮演客戶的學(xué)生游離在外。

實驗時間和實驗過程安排如下：

1.第一個學(xué)時45分鐘：前15分鐘由教師講解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝過程，以及作業(yè)規(guī)則。然后將物料和工具下發(fā)給小組成員。接著8分鐘，組織學(xué)生試生產(chǎn)，教師將試生產(chǎn)用的客戶樣訂單交給扮演客戶的學(xué)生，讓他下發(fā)給生產(chǎn)方。要求8分鐘內(nèi)至少交付3架合格品，客戶依據(jù)客戶樣訂單驗收產(chǎn)品，交付順序必須和訂單上的先后順序一致。

接下來15分鐘轉(zhuǎn)入自組織正式生產(chǎn)。教師將客戶訂單和客戶驗收記錄交給客戶，讓他下發(fā)給生產(chǎn)方。學(xué)生自己安排人員、自己組織生產(chǎn)方式、自己組織布局，必須按照訂單要求的交付時間交付正確的產(chǎn)品，晚交按照誤工處理。在生產(chǎn)進行到第5分鐘的時候，下達(dá)訂單變更通知，變更第10分鐘要交付2件產(chǎn)品。

自組織生產(chǎn)往往會出很多問題，典型的問題是：①幾乎都做不到準(zhǔn)時交付；②交付的產(chǎn)品與訂單要求的不一致；③人員忙閑不均、效率低下。

接下來引導(dǎo)學(xué)生思考為什么出現(xiàn)上述問題，重點講述產(chǎn)品產(chǎn)量分析（PQ分析）、工藝路線設(shè)計（R分析）、生產(chǎn)能力分析（T分析）、生產(chǎn)計劃的制定（T分析）等，講述在生產(chǎn)線設(shè)計時如何應(yīng)用所學(xué)的生產(chǎn)計劃知識、基礎(chǔ)工業(yè)工程知識、精益生產(chǎn)知識與設(shè)施規(guī)劃知識結(jié)合在一起，設(shè)計生產(chǎn)模式、布置生產(chǎn)單元、安排生產(chǎn)人員。此次講解時間約為7分鐘。

下課后，讓學(xué)生討論改善方案，思考下一輪如何改變生產(chǎn)方式，能夠做得更好。

2.第二課時開始，10分鐘讓學(xué)生設(shè)計新的布局和制造方案。發(fā)秒表給學(xué)生，讓學(xué)生進行秒表測時，重新安排人員，盡量讓產(chǎn)線平衡。

然后10分鐘讓學(xué)生講解設(shè)計的方案（或者進行第二輪生產(chǎn)，讓學(xué)生驗證其方案的實施效果）。如果采用生產(chǎn)的方式驗證，其操作方法與第一輪相同。

第三輪生產(chǎn)15分鐘，采用教師設(shè)計好的布局方式和信息傳遞方式進行生產(chǎn)。這種設(shè)計是建立在工時測定、價值流程分析和設(shè)計的基礎(chǔ)上的，教師可以將測時結(jié)果提前呈現(xiàn)出來。

在測時的基礎(chǔ)上，考慮生產(chǎn)的工藝和作業(yè)順序，設(shè)計價值流圖，如圖6所示。

根據(jù)價值流圖設(shè)計精益布局，超市采用類雙箱制的模式，因為相鄰兩個工位能夠看得見，例如三角超市，標(biāo)準(zhǔn)最大在制品量為8個，上游采用補貨生產(chǎn)，下游取走一個，上游生產(chǎn)一個。據(jù)此，布局方案如圖7所示：

按照精益布局方式進行布局，并按照精益方式進行生產(chǎn)，采用拉式生產(chǎn)方式，改善的效果會非常明顯。之前學(xué)生自組織生產(chǎn)15分鐘能夠交付5—7架，而且會出現(xiàn)交付的產(chǎn)品和訂單要求不一致。精益布局方式組織生產(chǎn)，15分鐘可以交付15—18件，效率提高200%左右。

最后10分鐘，老師講解精益布局生產(chǎn)線設(shè)計的要點：①根據(jù)訂單和外部要求，以及有效生產(chǎn)時間計算生產(chǎn)節(jié)拍。②根據(jù)人數(shù)和測時結(jié)果進行線平衡設(shè)計，并進行工位劃分。③設(shè)計每個工位的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)順序、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時間。④根據(jù)精益原則設(shè)計信息傳遞方式。⑤設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)在制品量。⑥設(shè)計價值流圖。⑦根據(jù)價值流圖進行布局設(shè)計。⑧組織生產(chǎn)或者模擬組織生產(chǎn)驗證布局的合理性。

七、結(jié)論

本文所述的教學(xué)方式通過兩年的實踐驗證，可以得到如下結(jié)論：（1）進行實驗教學(xué)學(xué)生的參與度和積極性都很高，學(xué)生首先對不同生產(chǎn)方式、不同布局方式、不同的生產(chǎn)效果產(chǎn)生感性認(rèn)識，然后在上升到理論高度進行分析總結(jié)，這種方式的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于僅僅采用理論教學(xué)的方式；（2）開展該試驗教學(xué)，有利于學(xué)生區(qū)分“亂流”布局和“整流”布局不同，從根本上改變了學(xué)生一遇到布局問題就下意識采用SLP法的問題，從而讓學(xué)生對設(shè)施布局理解得更深刻；（3）采用折紙飛機的方式組織課堂實驗非常方便：實驗材料和工具簡單便宜，組織方便，采用教室里現(xiàn)有的桌椅板凳當(dāng)作實驗場地即可。而且不用轉(zhuǎn)移場地，不用去實驗室，時間安排方便，采用正常上課的2個課時即可完成；（4）折紙飛機實驗靈活性強，教師可以根據(jù)需要增加或者減少實驗環(huán)節(jié)，根據(jù)學(xué)生的知識水平靈活調(diào)整需要講解的內(nèi)容。

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