1、建立設施佈置部門間距離模糊邏輯網路分析系統Establishes between the facility arrangement department to be awayfrom the fuzzy logic network analysis system喬國平 鄭祺耀王鼎凱 李翊維 劉士銘 林志恆 黎芸均 蔡宛玲 彭詩婷 黃梅如 蘇揚勝真理大學工業管理學系副教授真理大學工業管理學系Email:chiaoemail.au.edu.tw；aa910368email.au.edu.tw中文摘要人只要存在這地球上，不論是居住、生活、工作，都與週遭的環境息息相關。環境的佈置對於人們各種活動都影響
2、重大，好的佈置能讓工廠用最低成本達到最大的利益，能讓原本看似擁擠的房間變成寬敞明亮。我們運用對部門間環境、組織、產品、服務等之非量化資訊採用模糊邏輯(Fuzzy Logic) 之模糊推論法則，利用語意變數 (Linguistic Variables)得到部門間關聯(Link)並加以運算來求解設施佈置問題。又現今網際網路世界發達，網路的產生瞬間讓距離感覺已經不是問題，我們運用網路語言的編寫，建立一個網路計算系統。讓不論什麼人在什麼地方、什麼時間，只需要連上網際網路(Internet)，就能藉由這個網路計算系統求解設施佈置的問題。關鍵字: 模糊邏輯、語意變數、部門關聯、設施佈置AbstractTh
3、e person so long as has on this Earth, no matter is the housing, thelife, the work, all the environment which suffers with the week is closely linked. The environment arrangement all affects significantly, the good arrangement regarding people each kind of activity can let the factory with the most
4、low cost achieve the biggest benefit, can let originally look resembles the crowded room to turn spaciously is bright. We utilize to the department between the environment, the organization, the product, the service and so on the non-quantification information use the fuzzy logic the fuzzy deduction
5、principle, obtains between the department using the meaning variableto be connected and performs to operate solves the facilityarrangement question. Also the nowadays Internet world is developed, the network production instantaneous let be away from the feeling already was not a question, we utilize
6、d the network language the compilation, established a network computing system. Let no matter any person in any place, when,only does need to link accesses the net the border network, can the affiliation solve the facility arrangement by this network computing system the question.Keyword: The fuzzy
7、logic, the meaning variable, the department are connected,the facility arrangement壹、緒論1.1 研究動機 設施佈置是生產管理系統中重要的一環。任何生產活動最初是從設施規劃問題展開的。一般人認為設施規劃是實體建築完成後，在廠房或建築內所作的佈置規劃，此種看法並非整體的設施規劃。不管是新廠設立、舊廠遷址或是改善生產效率都是包含在設施規劃中。加上現代設備更新快速且往往成本很高，所以在選擇方法上就必須謹慎一點。因設廠後之佈置會受空間限制，往往無法配合實際需要。有時為求勉強適應，在佈置上會有些投機取巧，因而減低工廠功能。
8、設施規劃決定如何將製造設備以最有效的方法來生產產品。所以良好的設施規劃除了既定的建廠目標和生廠項目以外，還有對使用機器設備、動力系統、人力分配、法令等皆須考慮。廠房的設計不僅是短期的機械設備如何擺設,同時亦要考慮未來新機器的增購,相關部門的設立等情況發生時,廠房面積是否足夠的延展性以應付所需並做適當調整,需要多方面探討已得較完善的設施配置。1.2 研究目的我們的專題報告目的是針對廠房原有的機器設備進行設施佈置，先收集部門面積再將機器單元分組並分析其產品生產途程依機器面積將廠房分為數各區塊，再將模糊邏輯應用於設備及部門間並計算出理想的模式，而運用模糊邏輯則比較口語話較能接近人性關係，此後我們建立
9、一套網路系統來表示並詢問專家意見，再計算出理想的擺設位址，比較兩者符合程度將模糊邏輯於設施佈置的問題運用PHP 程式設計設計出架構出一個或多個可爲企業、公司量身設計的網站，至於要運用這個網路系統，使用者只需要輸入基本的參數就可以在任何地點和時間來進行佈置，所以不只是可以用在工廠的佈置方面，就連一個小房間的擺設也能使用。例如在設施規劃的問題上，機器的擺放，經由模糊理論的公式運算出怎樣改善的設置擺放會使機器的生產效率達到最佳，部門與部門之間的活動會較流暢，將這些計算出的數據輸入，就可以將改善前與改善後的廠房機器擺放圖或者工廠公司部門的相關位置以動態的圖形方式呈現在網頁上。1.3 研究流程我們專題小
10、組首先研究並確認其研究議題、蒐集並探討相關文獻、尋找案例工廠與工廠資料蒐集、擬定研究架構、接下來分為兩個小組進行(第一組學習 PHP 並熟悉其模式內容及 PHP設計與編寫,第二組進行論文研讀及案例工廠資料蒐集)、實例測試與分析、網路介面設計與美化、結論和建議等。1.研究議題、確認研究議題：先與指導老師討論、確認方向，並找相關的著作、期刊、論文等，評估議題之可行性，以確定題目。2.蒐集並探討相關文獻：確定題目後，依其範圍，利用管道收集資料，例如國圖書館、網路等資訊，蒐集的資料以設施規劃與模糊理論資料和國內外對模糊理論之相關研究報告為主，將所得之相關資料經閱讀後，加以分析、統整。3.尋找案例工廠與
11、工廠資料蒐集 : 本組在確定主題後，尋找到一家較符合本組研究主題的模具製造公司，並實地查訪與收集相關資料。 4.擬定研究架構：藉由收集的資料來探討和結合題目，形成研究問題，再擬出 研究架構。5.分組進行其研究架構 : 第一組負責本論文中的核心架構，學習 PHP 的主要網路介面程式並進行其本論文的主要架構，運用其模糊定理與設施規劃 等概念，將其理論應用於 PHP 內，第二小組負責其本論文應用的基本概念與文獻，翻譯兩篇重要的國外文獻，兩篇論文作者分別為 J.Grobelny8與 Raoot9以及增加幾個案例工廠並蒐集完整的相關資料以便進行測試。6.實例測試與分析 : 將實力帶入其 PHP 程式中進
12、行測試，並更正其系統所出現的問題。7.網路介面設計與美化：當主要架構完成後，開始進行其網頁介面的美化工作。8.結論和建議：完成資料分析後，編制表格和圖表，以確實的數據表現分析結果，並歸納出結論，並針對結論提出建議，給予工廠和勞工作為評估。貳、文獻探討2.1 設施佈置佈置規劃(Layout planing)或設施設計 (Facilities design) 乃是生產管理系統運作之初，配合所生產的產品的製造程序及物料流程的需要、安排機器設備、人員、物料及辦公室所佔空間的相關位置，使產品的生產能自原料進入至成品完成出廠的過程中以最迅速最大效率進行。“設施佈置”問題是製造管理上重要的課題，因為一個好的
13、佈置方案不但可以提昇製造系統整體的績效、增加製程的流暢性，更是決定生產成本高低的重要關鍵。設施佈置又可稱作設施規劃， “設施規劃”是一門複雜、應用範圍廣泛且涉及數門專業學科。例如在工程專業領域中，土木工程、電子工程、工業工程與機械工程人員皆與設施規劃有密切關係。在設施規劃的發展過程中以系統化設施規劃（Systematic Layout Planning,SLP）發展最為完善，SLP 是由 Muther(1961)首先發表，他認為工廠佈置的精神在於產品、數量、途程安排、輔助服務及時間；而佈置的本體則是由部門間之關聯性（Relationships） 、空間（Space ）與調整（Adjustmen
14、t ）三者構成，將工廠的設施規劃分成四階段：廠址選擇階段，全盤佈置階段，細部佈置階段及實施設施階段。作業關聯在設施規劃程序中，提供許多決策的基礎，所考慮的基本關聯有：1.組織關聯（organizational relationships）：受控制幅度和從屬關係影響。2.流程關聯（flow relationships）：包括物料、人員、設備、資訊和金錢。3.管制關聯（control relationships）：包括集中式對分散式的物料管制，即時對分批的存貨管制，現場管制及自動化與整合的程度。4.環境關聯（environmental relationships）：包括安全顧慮和溫度、噪音、煙霧、
15、溼度和灰塵。5.其他異於上述的程序關聯（process relationships）：如樓面荷重、水質處理的需求、化學處理和特殊服務。參考林立千(2005)的設施規劃與物流中心設計一書，可知當規劃群體中各活動間相互關係時，活動關係圖可作活動關聯性分析。此可以幫助我們安排個別部門、辦公室等設施佈置的適當位置，找出最有效率的佈置方式以符合各單位間所要求的重要關係。學者 James M. Apple(1999)提及設施規劃的過程，應先取得及分析基本資料，再依此設計生產過程並計劃物料流程型態與考量一般物料搬運計劃，而後可計算設備需求。計算中，因素比較為最常用的方法，即為對選擇因素給予一數值或權重，依此
16、權衡基礎可以建立出一套調查的結果。學者 Tompkins(1997)指出一個有效的設施佈置不但能提升整體的生產力，還能降低總成本10 %到 30%，因此有效的設施佈置將成為我們重要學習的一環，然而設施規劃裡乃是不斷的演進從最早期的 Muther(1961) 60 年代圖解技巧到 70 年代系統化圖解及最佳化解與啟發式演算法到今日以研發出多種方法。其中建立多目標設施佈置的模式乃是先對布置問題加以定義，然後探討定量因子跟定性因子，其中利用模糊理論整合專家意見跟量化定性分子：在匯集專家意見及利用分析層級程序法，確立因子權重，最後建立多目標函數並用模擬退火法尋求最佳解。參考呂昌儒(1996)的碩士論文
17、中，提供了對設施佈置問題運用的實例、方法及數學模式。如在呂昌儒(1996)的論文中，探討多目標、多樓層的建構型設施規劃問題，在多目標模式的建構上，利用了模糊集合理論之語意變數來建立質化因子，以形成一個既考慮設施間實際相鄰距離，又不忽略設施間的相關性之多目標模式。最後使用空間填滿曲線來放置機器，完成整個設施規劃問題之研究。參考喬國平博士(2003)指導的畢業專題，讓我們對於文獻蒐集、實施步驟、模式整合都有莫大的幫助，包括案例工廠資料蒐集的內容準則、設施佈置的依據、模糊邏輯的模式抉擇，使得我們的研究過程能更加順利。2.2 模糊理論方面模糊理論實際上是模糊集合、模糊關係、模糊邏輯、模糊控制、模糊量測
18、等理論的泛稱。它是用於具有不確定性、不明確性的事物上，模糊邏輯的特性跟一般邏輯中不是真就是假的情況不一樣的。Zadeh(1965) 在 1965 年提出模糊集合理論(fuzzy set theory)，模糊集合是一個允許有模糊程度存在的理論。電腦需要精確的數據才能夠做運算與推理，然而在真實世界中，人類的思維與表達過程是非常模糊的。模糊理論除了純粹的理論之外還可以結合於研究其他的科學。而應用於設施佈置上面，使用隸屬函數訂出模糊集合來表示出設施佈置中不明確的因素，之後專家以模糊邏輯方式給予評分，再做出適當的改善。Zadeh(1965) 在 1965 年提出模糊集合理論(fuzzy set theo
19、ry)，模糊集合是一個允許有模糊程度存在的理論。電腦需要精確的數據才能夠做運算與推理，然而在真實世界中，人類的思維與表達過程是非常模糊的。例如， 不錯、還好、不太好等，這些詞都是人類日常用語中常有的模糊語句。而模糊理論就是能夠對於答案有程度上的表現，適合表達人類的知識。因此，模糊理論的發展，搭起了人類思維模式與電腦運算之間的橋樑。參應用模糊邏輯於設施佈置3.1 資料需求（1）部門名稱、數量與面積：經過實地測量，因各部門皆有原物料或成品的暫存區，我們給予適當的寬放空間，一起加入各部門機器所需面積於其中。（2）專家對部門間相互關係之意見：專家意見是用來將部門間的關係加以整合以求得部門的放置順序。（
20、3）部門間之距離：本例是以部門重心為測量點，測量部門間的距離。3.2 部門間相互關係與部門放置根據 Tomkins 和 White（1984）認為流程關係（flow relationships） 、控制關係（control relationships ） 、程序和服務關係（process and service relationships） 、組織和從屬關係（organizational and personnel relationships ）以及環境關係（environmental relationships ）是設施佈置問題中最重要且基本的關係，且在從事設施佈置的過程中應被考慮進去的因素
21、，而Raoot 18 將這些重要的的關係統整成生產關聯(Production-link) 、服務關聯(Service-link) 、組織關聯(Organization-link) 和環境關聯(Environment-link)，令其為語意變數，這些語意變數就可用來獲得部門間基本關係的資訊。生產關聯為部門間原物料及在製品流動狀況和流量大小的關係，我們將其分為五個等級：非常低、低、中等、高、非常高等；服務關聯意指部門間有沒有相互合作的情形，例如共用人員、共用資訊等；組織關聯可由組織架構圖看出，會受到部門間控制範圍的大小、公告關係等影響；而環境關聯則是指部門相互間的危險性，包含溫度、噪音、煙霧、溼度
22、和粉末、灰塵等考量。這些變數值的多寡是視其關聯重要性的高低而訂定，例如生產關聯相對於服務關聯的重要性為高，故給予生產關聯五個變數值多於服務關聯的三個變數值，給予的變數值越多產生的隸屬函數圖形越陡，反之，變數值越少隸屬函數圖形則越平緩；此外，為了得知部門間的距離遠近，產生另一語意變數，距離（Distance） ，並給予五個變數值：非常遠、遠、接近、近、非常近。部門相互關係建立後，接著根據不同關聯性建立關聯與距離之模糊推論法則，此即為專家系統之規則庫（Rule-base） ，法則如下：Rule（1）If Production-link=Very High, Then Distance=Very C
23、lose Rule（2）If Service-link=Essential, Then Distance=Close Rule（3）If Organizational-link=Direct, Then Distance=Neat By Rule（4）If Environmental-link=Very Hazardous Then Distance=Very Far3.3 專家意見整合以下列公式來整合四位專家意見。(3-1) ( , is, XBxLSupBiLConlki,jlkjjilk 其中 個 語 意 變 數 值關 聯 之 第 兩 個 部 門 間 之 關 聯 評 比個 專 家 對第
24、的 一 致 性數 值個 專 家 的 評 比 對 語 意 變第 l:ji,: 1Lki,ji,jlB(3-2)jilknlkCE,ji,l : : 的 評 比部 門 關 聯 語 意 變 數 值個 專 家 對第 個 專 家 之 權 重第 評 比 關 聯 之 語 意 變 數 值 整 合 意 見部 門 關 聯 語 意 變 數 值 的個 專 家 對 li,jkli,ji,jli,j= jiC,1Maxji,C：整合用的語意變數值一致性的公式其目的在求得專家意見和語意變數值一致的程度值，公式 3-2 則是將各專家一致性數值乘上其權重並相加，再選其最大值相對應之語意值，即為四位專家的整合意見。專家意見整合步
25、驟如下： 步驟一：取得專家對各部門評比的關聯語意變數值，與其關聯之隸屬函數值利用式 31作一致性運算。步驟二：根據步驟一將一致性運算所得之真值乘上專家權重再予以相加總，選取具有最大值相對應的語意變數值，即為專家意見之整合3.4 部門間距離形式的獲得當兩個部門間的專家意見整合完成之後，即可得出兩兩部門之間的相互關聯，這時便可透過此關聯以及部門放置的法則來決定這兩部門放置時距離的遠近。步驟一(p 值) ：將整合之專家綜合意見與對應的部門放置法則關聯之假設條件與其距離語意數值作一致性運算，取最大數值得假設真值。步驟二(q 值) ：根據各部門放置法則，將結論條件距離語意值和距離之隸屬函數做一致性運算以
26、求得結論真值。步驟三(O 值) ：其計算式為 min( 1 , 1- p + q)，將步驟一和步驟二之 p 值、q 值代入，選取當中最大值即為程度上最高滿意度。若發生平手（Tie ）情況時，就邏輯上的觀點以最靠近法則結論條件之距離語意值為主。肆 建立網路計算系統4.1 動態網路語言的選擇目前網路網頁所使用的編寫語言有許多種，從以前最基本的 HTML 語言到現在的ASP、PHP 等語言，網路進步的速度可以說是非常快，想當初我們只能讀著網頁上顯示的資訊，到現在我們可以把自己的照片、留言放到網站上，可以說是一日千里。從許多種網路語言中，我們選擇 PHP 語法，是因為它有以下的特性：1. 它可支援多種
27、作業平台，無論是個人在家使用的 Windows95 或者是高負載的 UNIX，它都可以順利的運作。 2. 自由軟體的特性，使用上不會有道德及法律上的困擾，並可自行加入使用者所需的功能。 3. PHP 更新速度快，比起微軟數年才更新一次的 ASP 而言，數周就更新一版是 PHP 獨特的地方。 4. 可以輕易的和現成的網頁整合而且修改的成本低，又可提供互動式的交談功能。 5. 豐富的功能，從結構化的特性、資料庫處理、網路介面使用、到安全編碼機制.等等，幾乎完整地包含了所有網站所需的功能。 (3-3)6. 系統轉移速度快，只需少許修正，就可以將整個網站從 Windows95 移到 UNIX 上面。7
28、. PHP 可以編譯成具有與許多資料庫相連接的函數，MySQL 是現在絕佳的組合。你還可以自己編寫外圍的函數取間接存取資料庫。4.2 網路計算系統的設計與架構由於網站是給每個網路使用者能方便運用的地方，所以簡單、清晰、容易辨別是我們設計的主軸，讓使用者不會因為畫面太雜亂繁複而眼花撩亂降低了使用的意願，進而更降低了網站的功效。首先我們先設計出網路計算系統的架構，充分運用 PHP 和 MySQL 來達到我們應用模糊邏輯於設施佈置的目的，決定網頁大致上的功能架構之後，接著編製詳細的程式語言流程。每個步驟、每個流程要由幾個什麼類型的網路語言來呈現及管理，也運用流程架構圖來表示如下圖I n d e x
29、. h t mL o g i n . h t mC h e c k . h t mI n d e x , p h pI n d e x 1 . p h pI n d e x 2 . p h pA c t 1 . p h pA c t 2 . p h pI n d e x 3 . h t mR i g h t 1 . p h p R i g h t 2 . p h p R i g h t 3 . p h p R i g h t 4 . p h pR i g h t 4 s a v e . p h pR i g h t 3 s a v e . p h pR i g h t 2 s a v e .
30、p h pR i g h t 1 s a v e . p h pL i n kI n d e x 3 . h t m專題首頁為登入頁 ， 輸入帳號 、 密碼審核帳號和密碼為選單頁 ， 可選擇新增 、 觀看 、 清除資料輸入部門數量 、 專家人數 、 總面積輸入部門名稱 、 長 、寬 ， 專家名稱 、 權重暫存資料生產關聯 服務關聯 組織關聯 環境關聯存檔存檔 存檔 存檔資料表處理顯示出各部門關聯計算結果網路計算系統語法架構圖4.3 網路計算系統的使用與效能使用者在使用網路計算系統時，所接收到的畫面是非常簡單而清楚的，若是繁雜的畫面或是不方便的操作方式，是會降低使用者的興趣，進而降低使用效率使得
31、此網路計算系統價值也降低。在首頁，大致上介紹這個網站的目的，如圖網路計算系統首頁在次頁，使用者登入一組帳號和密碼，登入後可以對資料做新增、刪除以及更改，如圖網路計算系統登入頁網路計算系統選單頁下一頁，使用者在這填入想要佈置的場所的名稱跟總面積、填寫的專家人數，如圖網路計算系統基本資料頁接下來，使用者在此頁填入各部門的名稱以及部門的長、寬，還有專家們的姓名以及每位專家所占的權重，如圖網路計算系統名稱輸入頁之後來到了主要畫面，畫面左邊分成產品關聯、服務關聯、環境關聯以及組織關聯四個選項。當點選其中一個選項時，畫面右邊就會出現部門間其關聯的各專家的問卷調查，如圖網路計算系統關聯問卷頁伍 結論與未來展
32、望5.1 結論設施佈置是生產管理系統中重要的一環，以往設廠時常因空間上的限制，往往無法配合實際需求，所以減低了工廠功能。因此本研究為此設計了一套問卷，而本問卷是應用於模糊理論將傳統的設施規劃加以擴充，其中考慮到部門間主要的四種影響設施規劃的因子：即生產、服務、組織、環境四關聯語意變數來加以設計的，在經各廠的專家加以評比，以得其工廠的模糊理論理論問卷，然後將其問卷加以評比，以得其兩部門間的相互關西即放置的遠近，讓各工廠作一個比較。5.2 未來展望在未來我們希望能在問卷上加以擴充，把問卷各專家評比帶入 Root(1991)中的隸屬函數表經公式計算的最大值的相對語意變數值，將其經過模糊理論的計算來產
33、生對部門間放置的先後次序，再配合工廠初始放置圖加以擺放，在與原先工廠擺放的佈置比較其優劣，以證明本研究確實有其存在的價值。參考文獻1 http:/php.wilson.gs/bible ，民國 94 年2 呂昌儒，應用模糊理論求解多目標設施規劃問題，私立元智工學院工業工程研究所，碩士學位論文，民國 85 年3 林立千，設施規劃與物流中心設計，智勝，民國 94 年4 喬國平博士指導 真理大學畢業專題報告 應用模糊理論於設施佈置問題之研究以自行車零件工廠為例 民國 92 年 5 謝豐州，應用模糊理論於設施規劃問題之研究，私立中原大學工業工程研究 所，碩士學位論文，民國 82 年6 簡文璋，探討質化
34、與量化因子在晶圓廠設施佈置之研究，私立中圓大學工業工程研究所，碩士學位論文，民國 89 年7張子明，應用模糊多準則決策於企業研發資源分配之研究，私立南台科技大學工業管理研究所，碩士學位論文，民國 93 年8 Jerezy Grobelny,”On one possibleFuzzyapproach to facilityies layout problems,International Journal of Production Research,1987,25(8),pp.1123-11419 Raoot,A.D.and A.Rakshit,”AFuzzyApproach to Facili
35、ties Layout Planning,”International Journal of Production Research,1991,pp.835-85710 Muther，R.System Layout Planning ，Industrial Education Institute，Boston，1961 11 Tompkins、 White、Bozer、Frazelle、Tanchoco 、Trevino, FacilitiesPlanning,Wiley,1996.12 Klir,G.J and Yuan,B “Fuzzy Sets and Fuzzy Logic”,Prentice-Hall,199513 James M. Apple，設施規劃 (工廠佈置與物料搬運)，前程，民國 88 年14 Zadeh，L.A.”Fuzzy Set”，Information and Control 8(2)，1965，P338-35315 TOMPKINS/BOZER/FRAZELLE/TANCHOCO/TREVINO 著 游文清/邵柏林/ 賈棟忠 譯 設施規劃第二版 滄海 民國 86 年
