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【文章摘要】
通过运用工业工程和系统化的布置方法来研究某大学的校园功能分区和布局规划的问题，以此来优化校园的资源配置，提高校园设施的使用效率，节约设施建设的投资。并通过对校园人流数据的采集，运用flexsim软件对人流量最大的时刻进行仿真，从而发现不足，并提出相关改善方案。
【关键词】
校园设施规划；flexsim；仿真
0 引言
随着科学技术的发展，世界进入了一个知识经济的新时代，在新时代的挑战下，教育已成为国民经济和社会发展全局性、先导性、基础性的关键领域。推动经济增长和社会进步，在很大程度上都取决于教育事业发展的速度和质量。由于当代校园已呈现系统化、多元化的特点，因此如何科学地做好校园设施规划与设计，优化资源配置，节约建设投资，对国家和高校自身的可持续发展有着深远的意义和影响。
校园存在着两类流动，一类是物质性流动，即人流与车流；另一类是非物质性流动，即信息流。只有使物流与信息流相互之间畅通，少交叉或不交叉，减少迂回倒流，才能提高校园设施的使用效率，保证校园功能的实现。
本文利用flexsim软件进行仿真。flexsim是新一代离散事件系统仿真的有效工具。只需通过图形的拖动和必要的附加程序就可以快速建立系统的模型。
1 校园基本情况及数据采集
某大学的布局大体分为四个部分：教学区，学生生活区，体育运动区，集中绿化带。整体布局如图1所示。
对于校园而言，可以从已有的资料（比如课表）来收集数据，同时对相关的数据进行假定分析。由于建模对象是校园，所以有的数据只能从现有的数据进行假设和推断，一般来说，学校人流量最大的时候就是在上下课时。因此，对于数据的统计可以依据课表来完成。筛选出人流量最大的时间段，再通过仿真软件对这段时间内的人流量进行仿真，来提出一些校内设施的改善方案。
2 仿真模型的建立与运行结果分析
对于校园而言，在仿真的时候主要是对最重要的几处设施（教学楼，食堂，学生宿舍）之间的人员流动来进行分析。因此在建模的时候，我们可以选择一条较为主流的路线进行仿真，如：宿舍→食堂→教学楼。在本次模型建立过程中，货架(Rack)代表宿舍和教学楼，传送带(Conveyor)代表道路，处理器(Processor)用来设定人流从宿舍出来进入传送带的时间间隔。另，为了保证整个模型能够一直运行，在每个传送带前添加一个队列(Queue)，同时，如果队列中存在堆集，则说明队列下边的传送带发生了堵塞。设定完各实体参数（建模过程略），并运行模型，可以得到模型图如图2所示。
输出的报告如图3所示。
从输出的excel概况报告中得出以下信息:从队列方面来看,队列34、队列38、队列39、队列40、队列42和队列52（队列31和44为投入，不作为分析对象）的“stats contentavg”（统计容量平均值）不为0，说明这两个队列后面的传送上发生了堵塞。在“stats staytimeavg”（平均停留时间）一列中，队列42的值最大，说明其后面的传送带堵塞最为严重。在队列“stats input”（统计投入）一列中队列43的值最大，说明通过队列43后面的传送带的人流量最大。从传送带方面来看：在“stats content”一列，传送带28最大，说明当前在这条道路上的人流量最大。在“stats contentmax”一列中，传送带28的值最大，说明在这个时间段内传送带28在某一个时刻上面的人流量最大。在“stats input”和“stats output”两列都是传送带20最大，说明在传送带20上面的人流总量最大。在“blocked”（阻塞）一列，传送带26的值不为0，说明传送带26发生了堵塞。
从教室使用频率方面看，货架47（公共教学楼）的使用率最高，远远超过了其他几栋教学楼。相对的，设计楼、经管楼和信息楼的使用率较低，说明发生了教学楼使用率失衡的现象。模型道路方面的瓶颈为“conveyor23”“conveyor26”“conveyor27”“conveyor29”“conveyor30”，这些道路有堵塞和人流不均衡情况。
3 仿真结果的优化分析
从上述分析的仿真结果模型中可以看出，“conveyor23”是北区宿舍通向公共教学楼的道路，“conveyor26”是东区宿舍到公共教学楼的道路，“conveyor27”“conveyor29”“conveyor30”分别是北区宿舍到文理楼、设计楼和东区宿舍到文理楼、设计楼的道路。
可以有以下几种方法对道路的堵塞进行改善：首先，改变课程安排，依照就近原则，尽量让北区的在基础教学楼上课，东区的在文理和设计楼上课。从而减少人流在道路上的行走时间，避免一些迂回与交叉。其次，可以在一些空地或草坪上铺一些小道，起到一个分流的作用，从而达到平衡人流量，减少道路的堵塞。有必要的话，可以把已有的道路拓宽，使其能够容纳更多的人流。比如，对于“conveyor23”和“conveyor26”这两条道路的优化，可以采取道路适当拓宽的方法来实现。道路的拓宽在模型中可以通过加快传送带的速度来实现。
教学楼的使用率很不均衡，不仅造成了资源利用的不充分，还给出入教学楼的人流带来了阻塞和迂回。对于教学楼利用率的不平衡现象，可以通过对课程的重新排布来改善，尽量让住北区的学生在基础教学楼，经管、信息楼去上课，而东区的学生尽量多安排在文理楼和设计楼去上课，这样不仅对教学楼的使用率有所改善，还能避免学生在道路上的交叉与迂回（比如：北区有学生去文理楼和设计楼上课，东区有学生去基础教学楼上课，这样就形成了迂回）。根据上述情况可以将部分在文理楼上课的东区学生调到在设计楼上课。部分在基础教学楼上课的学生调到去经管楼和信息楼去上课。改善后教学楼使用率的对比如表1所示。
根据表1可以看出优化后的普通教学楼每栋的总体平均容量为（113.67+104+110+84.45）/4=103.03,教学楼的平均容量在总体平均容量上下波动范围不大，说明教学楼的使用率比较均衡，相对于优化前有了较大的改善。新模型的运行，验证了通过增加道路和拓宽道路对道路的堵塞有改善作用，对课程的调整也能使教学楼的使用率得到平衡。因此上述所提出的解决方案是合理的。
本文利用工业工程的设施平面布置理论来优化校园的功能分区与设施布置，并用flexsim软件进行仿真分析并提出相应的改善方案。对于企业厂区、连锁店、餐厅等各种领域的布置规划设计也有比较大的借鉴意义。
【参考文献】
[1]张晓萍.系统仿真软件Flexsim 3.0实用教程[M].北京：清华大学出版社，2008.
通过运用工业工程和系统化的布置方法来研究某大学的校园功能分区和布局规划的问题，以此来优化校园的资源配置，提高校园设施的使用效率，节约设施建设的投资。并通过对校园人流数据的采集，运用flexsim软件对人流量最大的时刻进行仿真，从而发现不足，并提出相关改善方案。
【关键词】
校园设施规划；flexsim；仿真
0 引言
随着科学技术的发展，世界进入了一个知识经济的新时代，在新时代的挑战下，教育已成为国民经济和社会发展全局性、先导性、基础性的关键领域。推动经济增长和社会进步，在很大程度上都取决于教育事业发展的速度和质量。由于当代校园已呈现系统化、多元化的特点，因此如何科学地做好校园设施规划与设计，优化资源配置，节约建设投资，对国家和高校自身的可持续发展有着深远的意义和影响。
校园存在着两类流动，一类是物质性流动，即人流与车流；另一类是非物质性流动，即信息流。只有使物流与信息流相互之间畅通，少交叉或不交叉，减少迂回倒流，才能提高校园设施的使用效率，保证校园功能的实现。
本文利用flexsim软件进行仿真。flexsim是新一代离散事件系统仿真的有效工具。只需通过图形的拖动和必要的附加程序就可以快速建立系统的模型。
1 校园基本情况及数据采集
某大学的布局大体分为四个部分：教学区，学生生活区，体育运动区，集中绿化带。整体布局如图1所示。
对于校园而言，可以从已有的资料（比如课表）来收集数据，同时对相关的数据进行假定分析。由于建模对象是校园，所以有的数据只能从现有的数据进行假设和推断，一般来说，学校人流量最大的时候就是在上下课时。因此，对于数据的统计可以依据课表来完成。筛选出人流量最大的时间段，再通过仿真软件对这段时间内的人流量进行仿真，来提出一些校内设施的改善方案。
2 仿真模型的建立与运行结果分析
对于校园而言，在仿真的时候主要是对最重要的几处设施（教学楼，食堂，学生宿舍）之间的人员流动来进行分析。因此在建模的时候，我们可以选择一条较为主流的路线进行仿真，如：宿舍→食堂→教学楼。在本次模型建立过程中，货架(Rack)代表宿舍和教学楼，传送带(Conveyor)代表道路，处理器(Processor)用来设定人流从宿舍出来进入传送带的时间间隔。另，为了保证整个模型能够一直运行，在每个传送带前添加一个队列(Queue)，同时，如果队列中存在堆集，则说明队列下边的传送带发生了堵塞。设定完各实体参数（建模过程略），并运行模型，可以得到模型图如图2所示。
输出的报告如图3所示。
从输出的excel概况报告中得出以下信息:从队列方面来看,队列34、队列38、队列39、队列40、队列42和队列52（队列31和44为投入，不作为分析对象）的“stats contentavg”（统计容量平均值）不为0，说明这两个队列后面的传送上发生了堵塞。在“stats staytimeavg”（平均停留时间）一列中，队列42的值最大，说明其后面的传送带堵塞最为严重。在队列“stats input”（统计投入）一列中队列43的值最大，说明通过队列43后面的传送带的人流量最大。从传送带方面来看：在“stats content”一列，传送带28最大，说明当前在这条道路上的人流量最大。在“stats contentmax”一列中，传送带28的值最大，说明在这个时间段内传送带28在某一个时刻上面的人流量最大。在“stats input”和“stats output”两列都是传送带20最大，说明在传送带20上面的人流总量最大。在“blocked”（阻塞）一列，传送带26的值不为0，说明传送带26发生了堵塞。
从教室使用频率方面看，货架47（公共教学楼）的使用率最高，远远超过了其他几栋教学楼。相对的，设计楼、经管楼和信息楼的使用率较低，说明发生了教学楼使用率失衡的现象。模型道路方面的瓶颈为“conveyor23”“conveyor26”“conveyor27”“conveyor29”“conveyor30”，这些道路有堵塞和人流不均衡情况。
3 仿真结果的优化分析
从上述分析的仿真结果模型中可以看出，“conveyor23”是北区宿舍通向公共教学楼的道路，“conveyor26”是东区宿舍到公共教学楼的道路，“conveyor27”“conveyor29”“conveyor30”分别是北区宿舍到文理楼、设计楼和东区宿舍到文理楼、设计楼的道路。
可以有以下几种方法对道路的堵塞进行改善：首先，改变课程安排，依照就近原则，尽量让北区的在基础教学楼上课，东区的在文理和设计楼上课。从而减少人流在道路上的行走时间，避免一些迂回与交叉。其次，可以在一些空地或草坪上铺一些小道，起到一个分流的作用，从而达到平衡人流量，减少道路的堵塞。有必要的话，可以把已有的道路拓宽，使其能够容纳更多的人流。比如，对于“conveyor23”和“conveyor26”这两条道路的优化，可以采取道路适当拓宽的方法来实现。道路的拓宽在模型中可以通过加快传送带的速度来实现。
教学楼的使用率很不均衡，不仅造成了资源利用的不充分，还给出入教学楼的人流带来了阻塞和迂回。对于教学楼利用率的不平衡现象，可以通过对课程的重新排布来改善，尽量让住北区的学生在基础教学楼，经管、信息楼去上课，而东区的学生尽量多安排在文理楼和设计楼去上课，这样不仅对教学楼的使用率有所改善，还能避免学生在道路上的交叉与迂回（比如：北区有学生去文理楼和设计楼上课，东区有学生去基础教学楼上课，这样就形成了迂回）。根据上述情况可以将部分在文理楼上课的东区学生调到在设计楼上课。部分在基础教学楼上课的学生调到去经管楼和信息楼去上课。改善后教学楼使用率的对比如表1所示。
根据表1可以看出优化后的普通教学楼每栋的总体平均容量为（113.67+104+110+84.45）/4=103.03,教学楼的平均容量在总体平均容量上下波动范围不大，说明教学楼的使用率比较均衡，相对于优化前有了较大的改善。新模型的运行，验证了通过增加道路和拓宽道路对道路的堵塞有改善作用，对课程的调整也能使教学楼的使用率得到平衡。因此上述所提出的解决方案是合理的。
本文利用工业工程的设施平面布置理论来优化校园的功能分区与设施布置，并用flexsim软件进行仿真分析并提出相应的改善方案。对于企业厂区、连锁店、餐厅等各种领域的布置规划设计也有比较大的借鉴意义。
【参考文献】
[1]张晓萍.系统仿真软件Flexsim 3.0实用教程[M].北京：清华大学出版社，2008.