時間：2023-08-06 09:02:55
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在靜止的或流動緩慢的水體中，如果磷的濃度過高，會造成水體的富營養化，其危害已眾所周知，水體的富營養化現象已成為人類所面臨的嚴重的水環境問題之一。國際上的經驗表明，城市污水磷含量約占流入地表水體總磷負荷的34%，因此降低城市污水中磷含量是防止水體富營養化的主要途徑之一。
磷有著不同于氮、硫的性質，無論它的氧化態還是還原態都不可能成為氣態而被排放到空氣中。因此，各種除磷方法，其實原理都是通過把污水中的磷轉化為固體物（或原固體物的一部分）而將磷除去。目前污水除磷主要有化學除磷和生物除磷兩大類方法，本文主要介紹各種化學除磷技術。
一、化學凝聚沉淀除磷技術
化學凝聚沉淀法是采用最早、使用最廣泛的一種除磷方法?；瘜W凝聚沉淀除磷的基本原理是通過投加化學藥劑形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過固液分離從污水中去除。磷的化學沉淀通常分為4個步驟：沉淀反應、凝聚作用、絮凝作用、固液分離。沉淀反應和凝聚過程在一個混合單元內進行，目的是使沉淀劑在污水中快速有效地混合。常用的沉淀劑主要有鈣鹽（石灰）、鋁鹽（硫酸鋁、聚合氯化鋁）、鐵鹽（氯化亞鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵）以及現在發展較快的無機有機復合型絮凝劑等。一般認為磷酸鹽沉淀是配位基參與競爭的電性中和沉淀。鈣鹽除磷是向含磷污水中投加石灰，由于形成氫氧根離子，污水pH值上升，與此同時，污水中的磷與石灰中的鈣產生反應，形成沉淀。該法實際上是水的軟化過程，所需的石灰投加量僅與污水的堿度有關，而與污水的含磷量無關。
鋁鹽除磷的原理一般認為是當鋁鹽分散于水中時，這些鋁的多核絡合物往往具有較高的正電荷和比表面積，能迅速吸附水體中帶負電荷的雜質，中和膠體電荷、壓縮雙電層及降低膠體電位，促進了膠體和懸浮物等快速脫穩、凝聚和沉淀，表現出良好的除磷效果。鋁鹽除磷處理適用pH為5.0-8.0，理想pH為5.8-6.9，最佳pH為6.3。鐵鹽除磷的投加量取決于溶解氧、pH值、生物酶、硫和碳酸鹽含量等。傳統的鐵鹽混凝劑有硫酸鐵、三氯化鐵、硫酸亞鐵等，新型的鐵鹽混凝劑主要有聚合硫酸鐵、聚氯硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵等，是近年來發展較快的水處理混凝劑。用聚合氯化鋁鐵混凝劑對城鎮生活污水進行處理，處理后磷含量低于0.5nag/L，達到生活污水國家一級排放標準。
采用鎂鹽作沉淀劑，處理含磷和氨氮的污水，可同時去除污水中的氨氮和磷酸鹽，生成可用作肥料的沉淀物一磷酸銨鎂，當ph值提高到10.5時，氮和磷的去除率分別可以達到83%和97%鎖磷劑是一種新型水體除磷固磷劑，其主要是由改性黏土和稀土鑭的化合物組成的混合物。改進生黏土的主要成份是氧化硅和氧化鋁為主的膨潤土，其中含有少量的氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵等。鎖磷劑的主要作用原理是，由鎖磷劑中的化學活性成分鑭化物與水體中的磷酸根反應，生成溶解度極低的難溶磷酸鑭沉淀，并附著在改性黏土顆粒載體上，而后隨黏土顆粒緩慢沉降到水體底部。由于其形成的難溶磷酸鹽性能十分穩定，因而可使所處理的磷長期固化在沉淀底泥中，不產生二次釋放污染。同時，這也有利于底泥的清理和回收利用“磁種-高梯度磁分離”。
二、結晶除磷技術
結晶法除磷是向已投加鈣鹽的含磷污水中添加一種結構和表面性質與難溶磷酸鹽相似的固體顆粒，破壞溶液的亞穩態，使磷酸鹽以實用的速度結晶沉淀，從而達到除磷目的。磷離子在水中與鈣離子發生反應生成各種形式的磷酸鈣，當存在上述離子污水的pH值呈堿性時，則以堿式磷酸鈣（羥基磷灰石）的形式存在。由于磷灰石的溶解度隨堿度的升高而降低，因此升高污水的PH值，使處于亞穩態的范圍內的磷離子與晶種接觸，在晶種表面產生磷灰石而析出，從而使污水中的磷濃度下降，達到除磷的目的。
影響結晶法除磷的主要因素為污水PH值、反應器的除碳酸效果及晶種的好壞。動態運行時，水力負荷是一個重要因素。對于生活污水的二級處理出水，利用曝氣吹脫二氧化碳。提高污水PH值至8左右，可防止結晶床的氧化鈣的結垢，并能使出水磷濃度達到一級處理出水標準。對于固定結晶床，磷去除率隨水力負荷的增加而下降，但在一定范圍內仍能保持較高的去除率。
三、吸附除磷技術
吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面積的固體物質對水中磷酸根離子的親和力來實現的污水除磷工藝。磷通過在吸附劑表面的物理吸附、離子交換或表面沉淀過程，實現磷從污水中的分離，并可進一步通過解吸處理回收磷資源。吸附法除磷工藝簡單，運行可靠，可以作為生物除磷法的補充，也可以作為單獨的除磷手段。除磷吸附劑一般分為天然吸附劑和合成吸附劑兩類。天然吸附劑有：粉煤灰、鋼渣、沸石、凹凸棒石、海泡石、活性氧化鋁等；另一類是合成吸附劑，合成除磷吸附劑擴大了吸附材料的選擇范圍，現在已有Al、Mg、Fe、Ca、Ti、za和la等多種金屬的氧化物及其鹽類作為選擇材料受到研究。
海泡石是一種多孔狀富鎂硅酸鹽黏土礦物，具有平行纖維隧道孔隙，其孔隙體積占纖維體積的二分之一上。將酸化后的海泡石通過熱處理制得的海泡石復合吸附劑，在pH值1～6之間對模擬污水中磷的去除率達到98%，對洗滌污水中磷的吸附容量大。
（二）LID優點
1．LID定義
LID是一種生態化的土地開發（或再開發）技術，它將雨水管理盡可能地模擬成自然狀態下的排放，其基本原理是通過小規模的、分散的源頭控制機制和設計技術，同屬綜合利用入滲、過濾、蒸發和蓄流等多項技術手段來減少徑流排水量，控制暴雨所帶來的徑流和污染問題。
2．LID與傳統的對比
相比于傳統的雨水管理技術，LID具有明顯的經濟及環境效益（表2）。
二、低沖擊開發( LID)技術的應用
（一）LID技術體系
LID技術體系（表2）包含兩種措施，即非結構性措施和結構性措施。其中，所謂結構性措施就是通過小型落地輔助設施將雨水回收利用起來，雨水管理系統主要包括：滲漏、過濾、存儲、收集、處理、存儲等手段。
1．雨水滯留系統
當徑流較大時，LID雨水滯留系統主要通過降低流速、延長匯集時間、延遲峰流量等技術措施來降低洪峰流量，通常以雨水花園、下凹綠地、生態草溝、綠色屋頂的形式存在。
2．雨水滲透系統
透水性路面（圖2）是通常采用透水性較好的材料，使得暴雨徑流能夠很快地滲入下一層的土壤中，從而減少雨水的流失以及河流污染問題。
滲透管渠：作為雨水滲透設施，對于材料和管徑坡度的進行十分嚴格的設設計，這樣可以提高滲透管內的流速，避免沉積物在管道內聚集，通過水體的自重來緩解其他設計和造價的供應。
滲透井：主要包括集水滲透井和滲透溢流井，前者指具有匯集雨水口和雨水下滲功能，后者除具有上述功能外，還具有向外溢流雨水的作用。
3．雨水貯存系統
屋面蓄水池：屋面蓄水系統的兩種存在形式：單體建筑物的分散式系統和小區的集中系統，流程包括集水區一輸水系統一過濾系統一儲存系統一配水系統，需要時還可與儲水池相連。
地面蓄水池：在已有的天然池塘的基礎上進行一些工程技術處理，形成地面蓄水池，也可以在現有地塊的基礎上，人工開鑿蓄水池。
地下蓄水池：可以在地表加入礫石材料，使雨水暫時儲存在礫石間，在減少降雨徑流的同時，還能通過自然滲透回補地下水，減少水體流失。
（二）LID技術應用與創新
1．LID園林景觀設計運用
LID作為一種生態化的全新理念，在環境景觀設計中表現的更為突出，在充分利用園林景觀的觀賞性的同時挖掘其隱藏的生態手段，例如雨水花園、屋頂花園、下凹式綠地、生態草溝、樹盒、過濾帶、蓄水池等多方面的LID技術措施，結合相應的景觀構筑物的設計，從每個環節中利用現有的資源體系，結合植物的自身的凈化特點與多樣性特征，使園林綠地在美觀的同時還具備保護城市水生態環境的功能。
2．LID建筑單體運用
單體建筑作為構成整個城市運作的實體單元，在對城市雨水進行管理的過程中，建筑的外表面（通常指屋頂及立面）是雨水的主要接受面。其中，建筑屋頂尤為重要，它是降雨過程中與雨水垂直交接的主要界面，可通過屋頂花園以及相關的儲存材料來達到收集雨水的作用。
同時，雨水在屋頂形成徑流的過程當中，溶解出屋頂中沉淀的許多污染物，使屋頂雨水成為了重要面源的污染源之一，在雨水管理過程中可將單棟建筑作為一個循環單元，進行雨水的回收利用。
3．LID城市居住區運用
通過對居住區進行場地的功能劃分、確定不同材料所具有的自然特點不同，有針對性地利用現有的資源，居住區作為人群聚集生活的主要場所，是大量單棟建筑的聚集地，對城市雨水的管理有著重要的影響作用（組圖3）。
在居住區的景觀規劃過程中，通過對居住區雨水生成的源頭以及住區徑流排放的路徑進行分析，結合居住區內部宜人的綠地景觀（包括建筑周邊綠化、宅間綠地、組團綠地、綜合綠地等），將雨洪管理景觀設施與居住區景觀設計整合于一體。
三、LID技術案例分析——深圳市光明新區示范區
（一）光明新區LID技術的具體運用
201 0年，深圳市光明新區被確立為低影響開發( LID)技術示范區，對于低沖擊技術的運用及綠色城市的營造有著重要的借鑒意義。
1．規劃先導
總體規劃層面基于“LID技術”及“海綿城市”設計理念，確立三方面的實踐項目：公共綠色建筑、市政排水道路及公園綠地項目。涉及公共建筑、市政道路、公園綠地、水系濕地、居住小區以及工業園區等層面的應用。
2．完善新區生態環境基礎_嚴格控制新區河道藍線以及水生系統修護
深圳市光明新區（約1 50平方公里）在原有生態保護線的調整優化基礎上（約83平方公里，超過全區面積的50%），劃定全區河道藍線（組圖5），全面保護區內山一水環境、濕地、低洼地等生態敏感區，嚴格控制建設用地規模。
3．技術示范項目引導
詳細規劃層面實施落地，照新區管委會所編制的《光明新區雨洪利用規劃》、《啟動區低沖擊開發詳細規劃》、《建設項目低沖擊開發雨水綜合利用規劃設計導則》等要求，規定了年徑流控制在70%、初期雨水污染總量削減控制不低于40%的強制指標，同時，細化具體的控制指標：當建筑面積超過2萬平方米，必須配套雨水綜合設施；對新建項目，在兩年一遇24小時降雨條件下的，不需增加雨水外排總量。對改建項目，不替換現有雨水管網基礎上，排水能力提高到三年一遇。項目類型細化落實公共建筑、市政道路、公園綠地、水系濕地、居住小區以及工業園區等層面的應用。
（二）光明新區LID技術運用的思考
低沖擊開發技術的應用能夠從技術上優化我們的生產生活環境，在規劃過程中主體從微觀的角度進行技術操作，從源頭上解決城市雨洪管理問題。
但是，低沖擊開發基于宏觀層面的量化分析較弱，缺乏相應的技術規范指導，實施政策不夠完善，技術的推廣缺乏政策支持，后期應充分借鑒、總結國內外實踐經驗，讓低沖擊技術被很好地運用到實際的規劃設計中。
四、結語
低沖擊開發模式作為一種生態化、景觀化、低成本的城市雨水管理體系，在城市未來的綠色發展中起著重要的作用。當前，在我國引入低沖擊開發理念是一次重大改革，該理念應廣泛運用到如今的建設當中，如景觀設計、市政規劃、建筑設計、環境規劃等相關學科，結合相應的地域文化特色，進行城市綠地、園林景觀、綠色居住、單體建筑、城市道路等不同類型以及規模的城市開發建設項目，成功地將雨水作為城市的生態之“源”、景觀之“源”，盡不是城市的廢水之“源”、污水之“源”。
參考文獻：
[1]高瑩，基于LID雨水管理的大學校園景觀設計[C]．第十屆國際綠色建筑與建筑節能大會論文集，大連：大連理工大學
[2]周軒淺談低沖擊開發(LID)技術在綠色建造中的探索與應用
[J]技術與應用，2 014：7
[3]張善峰．低影響開發——城市雨水問題解決的景觀學方法[J]．城鄉規劃·園林景觀，2012
[4]葉啟明．低沖擊開發(LID)模式應用探討[D]上海：同濟大學建筑與城市規劃學院，2012
1 臺州卷煙物流配送中心項目概況
臺州卷煙物流配送中心項目（下文簡稱項目）位于浙江省臺州灣循環經濟產業集聚區，現狀為一片空地。項目設計規模為卷煙分揀能力37萬箱/年，占地面積102畝，建設用地面積53361m2（折合約80畝）。其建設內容涵蓋聯合工房、生產管理及生活輔助用房、門衛及大門、圍墻以及配套室外管線、道路、綠化等。項目建設內容及其詳細情況見表1。
2 臺州卷煙物流配送中心項目低影響開發設計
2.1 項目低影響開發設計目標
臺州卷煙物流配送中心作為工業建筑項目，應首先滿足相關建筑設計規范，借鑒綠色建筑理念，根據總圖、豎向、給排水、景觀等因素綜合確定低影響開發措施的適建性；其次，臺州卷煙物流配送中心項目位于浙江省臺州灣循環經濟產業集聚區。該集聚區自2015年按照小雨不積水，大雨不內澇的要求開展海綿城市建設，要求所有入駐項目構建低影響開發雨水系統，且有控制目標：年徑流總量控制率達到75%（即單位面積用地控制徑流厚度為21mm）和建筑與小區雨水徑流污染物（以SS計）削減率50%；最終，臺州卷煙物流配送中心應在滿足上述要求和集聚區建設目標前提下，根據場地下墊層類型、區域地形及水文等情況，按照源頭減排中端控制末端調蓄的思路設計低影響開發設施，實現雨水徑流水量與水質的控制目標。
2.2 低影響開發設計思路
首先，在收集相關建筑設計規范、綠色建筑標準和浙江省臺州灣循環經濟產業集聚區對入園項目建設要求等資料的基礎上，綜合確定項目低影響開發設計目標；其次，根據區域水文循環系統長年統計資料、場地地形、項目建設內容等現狀數據，進行項目低影響開發措施的初步確定和布局；第三，對項目低影響開發措施進行定量評估，并與項目低影響開發設計目標進行對比，反復調整直至結果達到目標值；最終確定項目低影響開發措施的類型、布局和規模。項目低影響開發設計思路如圖1所示。
2.3 項目低影響開發設計方案
在上述研究基礎上，臺州卷煙物流配送中心項目的低影響開發設計措施包括透水鋪裝地面、下沉式綠地、景觀水池、雨水花園和雨水收集回用設施等（具體規模見表2）。
3 項目低影響開發設計措施效果評價
項目低影響開發設計措施包括透水鋪裝地面、下沉式綠地、景觀水池、雨水花園和雨水收集回用設施。筆者以滯蓄能力和年SS總量去除率兩項指標評價措施實施后的預期效果。
3.1 項目低影響開發設計措施滯蓄能力評價
項目為工業建筑類，建設用地面積53361m2，按照調蓄、滯留21mm降雨厚度計，項目未采取低影響開發措施情況下，其滯蓄能力為533610.021=1120.58m3。根據住建部《海綿城市建設技術指南》（試行），項目在采取低影響措施后，經計算其滯蓄能力為1148.73m31120.58m3，能夠滿足集聚區對入駐項目滯蓄能力指標要求。項目低影響開發設計措施滯蓄能力計算見表2。
3.2 項目低影響開發設計措施年SS總量去除率評價
年SS總量去除率，即全年雨水徑流中SS的總量去除率。城市徑流污染物中SS往往與其他污染物指標具有一定的相關性。因此一般可采用SS作為徑流污染物控制指標，用于表征雨水徑流中污染物的削減率。
年SS總量去除率=年徑流總量控制率低影響開發設施對 SS的平均去除率。
根據美國流域保護中心（Center For Watershed Protection，CWP）的研究數據，本項目的低影響開發設施的污染物去除率分別?。和杆佈b地面取85%、景觀水池取70%、雨水花園取90%。
項目的年SS總量去除率
=0.75=0.630.5。
中圖分類號：G633.55 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0217-02
一、地理教學中的案例教學法
案例教學法也叫實例教學法或個案教學法，即在教師指導下，根據教學目標和內容的需要，采用實例組織學生進行學習、研究、鍛煉能力的方法。地理案例教學法強調借助自然界或社會生活中的實際材料來解釋地理事物的現象或規律，說明抽象的觀點。它能生動、貼切地反映地理事象的特性，幫助學生掌握地理知識，培養學生的地理實踐能力[1]。同時由于部分學生的學習不懂的知識遷移、不會知識遷移，對案例教學法往往表現出“只見案例現象，看不到案例背后所呈現的地理知識、技能”，而特殊描述到一般法則對提升案例教學的效率、質量有著其優越的思維借鑒。
二、地理教學中的特殊描述與一般法則
1、地理教學中的特殊描述與一般法則的含義
地理教學中的“一般法則”是指地理學的基本原理、規律、方法等內容，可以進一步的遷移轉化和指導后續學習[2]。它要具有科學性、普遍性、適用性和可遷移性的特點，可以是靜態的知識以及知識結構，也可以是動態的認知結構和認知過程。也就是說，地理教學中的“一般法則”可能是教學內容，也可能是教學內容背后反映出的共性規律與方法、認知思路、解題規律等[2]。
地理教學中的“特殊描述”是對“一般法則”更具體、更細化的描畫;更具個性的事物或特征[3]。它要具有獨特性、典型性、條理性和啟發性的特點，可以是針對某一特定時空范圍內地理規律、原理、方法、知識點等，也可以是教學視角和試題題目的具體描述[2]。
2、 地理一般法則與特殊描述的關系及其對特殊描述的選擇
從外在表象分析，“一般法則”所承載的是地理學的原理、方法，所呈現的是地理事物的基本核心;從實質上來講，是地理科學的外在表達，擁有原理、規則和一般真理的知識。而“特殊描述”從表象分析為具體的地理事物及其發生、發展的過程，且包括與其地理環境的關系;究其實質，是“一般法則”的客觀載體。二者在一定條件下相互轉化。
對于一般法則的特殊描述的選擇要具有典型性，以便于一般法則的歸納與概括。地理教學中的很多空間問題、區域問題都是以案析理的過程，這里的案就指是地理案例教學法中的特殊描述，理就是一般法則。所以在以案析理的過程中，最重要的就是所舉案例的典型性與代表性，也就是說地理教師在教學過程中所選擇的充當特殊描述的案例一定要能夠充分推理歸納出教學目標中所要呈現的一般法則，既要具有典型代表性，又要具有問題分析、推理、歸納的一般特征。
3、由特殊描述到一般法則的意義
地理學習并不是簡單知識的灌輸，而且重視學生能力的達成，在獲得地理知識的同時也獲得學習的能力。在近些年的高考試題中，要求機械答題步驟的題目數量已經逐漸在減少，高考題目越來越重視對學生能力的考察。所以，教師在教學過程中，傳授給學生的應該是一種分析問題、處理問題、解決問題的能力，讓學生獲得一種學習的能力。學生得知某一類知識的一般法則，就可以游刃有余的利用這些規律、原理或是方法靈活地解決相關類型的問題。
三、農業的區位選擇中由特殊描述到一般法則的“以案析理”
1、 農業的區位選擇中的特殊描述――“案例”
在進行農業的區位選擇一節內容的學習時，老師可以通過列舉若干個不同自然、人文條件的典型地區的農業生產情況，讓同學們組織歸納影響農業生產與發展的因素，從而得出農業區位選擇的代表性因素，即農業區位選擇的一般法則。例如，可以列舉以下分別帶有不同特殊性描述的實例來幫助總結農業的區位選擇因素。
案例一：新疆位于我國西北地區，屬于西北干旱和半干旱氣候區，這里的哈密瓜、葡萄等瓜果含糖量很高，原因是什么呢？我國北方地區飲食以面食為主，南方則以米食為主，這又是由于什么原因導致的呢？
案例二：千煙洲位于我國江西省泰和縣灌溪鎮，是一個典型的亞熱帶紅壤低山丘陵地區，這個地區采用的是“丘上林草丘間塘，緩坡溝谷魚果糧”的立體農業模式，這主要受什么因素影響？
案例三：賀蘭山以西是黃沙滾滾的騰格里沙漠，以東卻是有著“塞上江南”美譽的寧夏平原，該區年降水量不足300毫米，卻有30萬公頃良田。賀蘭山東西兩側截然不同的景觀的原因是什么？
案例四：福建安溪“鐵觀音”聞名世界，國外茶道研究者曾把茶種帶至當地栽培，但茶樹種植效果始終欠佳，其原因是什么？
案例五：近年來，我國城市郊區傳統農業生產比重不斷下降，城郊農業迅速發展，主要受什么因素影響？
案例六：美國農業就業人口800萬，占總就業人口的0.58%（總就業人口1.38億），美國從事農業生產的人口很少，為什么農產品產量卻很高？
案例七：荷蘭的鮮花出口占全球市場的60%，在24小時內，荷蘭的鮮花可以空運到世界上每一個角落，為什么荷蘭能做到用鮮花裝點了幾乎整個世界？
2、 由案例的特殊描述歸納一般法則
以上七個案例中都涉及到了農業生產的區位因素，每個地區的區位因素不同，其農業的生產和發展情況都不一樣。通過對以上各個案例的分析，我們就可以總結歸納出農業的區位選擇所對應的一般法則。
2.1氣候因素
新疆瓜果奇佳的主要原因是該區域干旱的氣候。。新疆地區位于溫帶大陸性氣候區，夏季熱量充足，氣候干旱，年降水量少，晴天較多，光照充足。充足的光照使得植物光合作用強烈。晝夜溫差大，使農作物白天光合作用制造大量有機物和糖分;夜晚溫度低，使農作物呼吸作用較弱，消耗較少的有機物和糖分。從而農作物糖分積累較多。
我國北方地區多屬溫帶季風氣候區，冬冷夏熱，年降水量多在800毫米以下，耕作以旱作生產為主，糧食作物以小麥為主。南方地區多屬亞熱帶季風、熱帶季風氣候，熱量條件優越，年降水豐富，年降水量多在800毫米以上，耕作以水田生產為主，糧食作物主要是水稻。南北方降水條件的不同，導致南水北旱種植制度、南米北面飲食習慣的差異。
2.2地形因素
地形條件不同導致農業生產類型不同。平原地區平坦開闊，土層深厚，土壤肥沃，宜發展耕作業;山地及緩坡地帶，地形坡度大，耕作不便，且不易水土保持，適宜發展畜牧業和果林業;山間溝谷地區，地形低洼，河、溏較多，宜發展漁業。山地垂直地形條件不同，使農業生產隨海拔變化而不同。
2.3水源因素
黃河流經賀蘭山以東的寧夏平原地區，為寧夏地區帶來了豐富的水源，可以解決寧夏地區的灌溉用水和生活用水。雖然寧夏平原降水較少，但由于得到了黃河充足的水源條件，加之充足的光照，使糧食生產數量很高。而賀蘭山以西的騰格里地區，本身降水較少，而又缺乏灌溉河流，終然是沙漠景觀。所以，水源條件是寧夏農業發展的一個優越的自然條件。
2.4土壤因素
土壤是作物生長的物質基礎，不同的土壤種類，適宜生長不同的作物。安溪鐵觀音茶園的土壤，以紅壤為主體，土層深厚肥沃，質地疏松，經過耕作已轉變為酸性沙壤土或黃泥沙土，土中氮、磷、鉀、硅，以及有機質含量十分豐富。再加上其地植被繁茂，枯枝落葉滿蓋土表，使土壤猶如覆蓋上一層海綿，有利于土壤的吸水供肥。所以鐵觀音到了非這種土壤養植的地區，產量和質量都不能達到一個好的效果。
2.5市場因素
市場的需求量最終決定了農業生產的類型和規模。當一個地區的農業生產所獲得的產品沒有一個固定、可以支撐其繼續生產的銷售渠道，那么這個地區的農業發展將得不到很好的持續。伴隨著我國城市化水平不斷提高，城郊地租不斷漲高，使高附加值的農業生產成為必須;城市人口不斷增多，肉蛋奶、花卉等市場需求量大幅增加。這種市場條件的改變使城郊農業快速發展。所以，在進行農業的區位選擇之前，要全面的考慮其市場因素，這樣才能使農業生產效益獲得最大，才不會造成農產品的滯銷和運輸成本的浪費。
2.6機械因素
機械化水平的高低會影響生產效率。美國的科技水平處于世界領先地位，其農業機械工業發達，農業機械化生產普及率高，當用機械種植、養護、收獲時，其工作效率會有很大的提高，也會帶來農產品產量的增加。
2.7交通、技術因素
當農產品的生產數量與質量能夠得到一定保證的同時，如何快捷、有效的將其他地區所需求的產品運輸到當地，也是農業經濟發展的一個影響因素。隨著交通水平和運輸技術的不斷發展，運輸的效率和質量不斷提高，農產品的損失率降到最低，其生產所獲得的經濟效益也在不斷提高。
四、結論
所以，由以上幾個特殊案例的歸納，影響農業區位選擇的因素可以概括為氣候、地形、水源、土壤、市場、機械、交通和技術幾個主要方面。通過以上描述，可以發現當一節地理教學內容適合使用多個實例的列舉來得出一個一般規律或原理性知識的時候，可以使用案例教學法實現其由特殊描述到一般法則的轉換，這樣有利于學生將分散的知識集中歸納，培養學生分析問題、解決問題的能力，同時也有效提升了學生遷移知識的能力。
參考文獻：
隨著社會建設和生活水平不斷提高，城市居民日益需要經常性的休閑健身活動來平衡身心，享受自然生態的環境，懂得養生和保持健康的體魄。建設生態城市已經為世人認可，并越來越成為城市發展的目標和方向。城市生態景觀設計是生態城市建設的重要組成部分，也是實現生態城市建設目標的途徑，因此，重新審視有十分重要的現實意義。
1 項目概況
項目位于南山區塘朗山片區，華僑城北側、龍珠片區東側、塘朗山南麓，其西側緊鄰南坪快速，屬于深圳地鐵7號線深云車輛段上蓋工程，項目總占地面積約10.5hm2。規劃區內采石場破壞地貌和植被，造成水土流失與視覺景觀污染。現狀采石場場地已平整，平整區場地寬約220m、長約430m、地面高程約75m。場坪高程根據地形及出入線爬坡條件確定為66.614m。段址基本呈不規則的長方形，寬約307m，長約905m，車輛段需開山建設，場地內拆遷工程較少?；厝姝h山，地勢起伏較大，東側為山體陡坡，峰高約為260m。深云車輛段場地盡可能利用已平整場地，但由于車輛段段址用地需求較大，部分場地需要開山建設。
2 深圳地鐵文體公園的景觀設計
2.1 生態規劃
利用生態景觀學的基本原理，構建生態基質――生態斑塊一生態廊道的基本生態景觀單元，利用BIM建立建筑模型，從而期望實現人與自然和諧共生，結合項目基地特點，提出“重新與山連接”的設計理念，最大化對現狀已遭破壞的基地進行生態恢復，并賦予其多種復合功能，發揮土地最大的使用價值。
2.2 方案構思
2.2.1 設計目標。設計以原生的自然、人與自然和諧共生的生態系統為依托，將公園場地與自然山體連接，延續山體的生態環境，將人的使用功能與山體的自然生態環境充分融合，從而實現生態上與山體形成連接，功能上與社會需求形成連接，體現該項目人與自然和諧共生的生態特色。從生態角度上看，該項目是城市的人與自然的生態環境之間的一個中轉站，社會功能上滿足了城市居民的需求，生態功能上承載了塘朗山的生態作用，因此，可以說是城市的綠色驛站，是人與自然互動的一個站點。
2.2.2 方案特色。設計以“融入自然，律動生命”作為主題，將體育運動融入到優美舒適的生態環境中，將人的運動與自然生物的活動融合一起，使文體公園成為城市居民與自然生物共享的一個綠色驛站，成為塘郎山郊野公園的自然健身房、城區的運動休閑帶。
①生態休閑：聯動車輛段及郊野公園，采用對環境友好的規劃及設計理念，融入生態環境，是天然氧吧中的休閑天堂。②地鐵文化：中國首創以地鐵文化為核心的主題公園，是沉淀地鐵文化，呈現地鐵歷史的平臺。③教育創新：項目的地鐵實訓區，將面向整個深圳市的地鐵專業人員和公眾進行培訓，是技術前沿的教育基地。④融合集約：積極探索生態建設與軌道交通設施建設的接駁點并將其融合，同時，通過對項目各功能塊的有機組合實現資源共享，是土地綜合開發利用的典范。⑤綠色節能建筑：該項目在建筑設計方面，將引進先進的生態節能技術，在雨水收集、自然通風、垂直綠化、太陽能利用等方面深入研究，努力打造一個節能環保、可持續發展的綠色生態建筑。
2.3 生態建設難點及應對
2.3.1 景觀生態系統缺乏連續性。所有的地鐵上蓋項目，都有一個共同的難點，即如何在混凝土蓋板上進行生態建設。上蓋項目基本都是與地面脫離，有別于普通住宅的地下車庫建設，后者是埋入地下，有一定的土層厚度在地表與自然地面連接，因此，對自然環境的連續性破壞較小。前者往往是高出地面，蓋板與地面存在高差，與自然地面無法直接連接，要融入周邊生態環境有一定難度，生態綠地的建設往往缺少系統連續性和完整性。
項目基地原本是塘朗山腳下的采石場，三面為塘朗山環繞，因此，有條件利用山體與地面的高差，將蓋板與山體自然連接，最大限度將蓋板上的綠地與山體綠地連接，使公園成為山體的一部分，這是本項目生態建設的基本出發點。
在公園綠地與自然山體連接的基礎上，項目注重利用塘朗山的生態資源。塘朗山自然資源豐富，據現場調查，屬國家重點保護的野生植物有7科7屬7種，其中有Ⅱ級保護的植物――桫欏和一級級保護植物――仙湖蘇鐵，眾多蝴蝶品種也是本區域重要景觀資源。因此，打造良好的生態環境，引入塘朗山的野生動植物，使公園成為塘朗山部分野生生物的棲息地，使公園成為塘朗山生態斑塊的一部分，是該公園建設的美好愿景，也是該公園建設的終極目標。
2.3.2 景觀綠地的覆土深度受限。上蓋綠地的另一個難點，是考慮建設成本投入，結構設計預留的綠地覆土深度往往不足，很難達到理想的種植深度要求，難以建設成多層次綠地生態群落。項目設計中預留覆土深度從0.6～1.2m不等，通過各專業的深入溝通協調，結合蓋板下柱間的跨度不同，對種植區、運動區、休息區、服務區等統籌規劃。柱間跨度小的區域，劃為種植區，提高荷載后建設成本提高較少，因此，預留覆土較深；柱間跨度大的區域，結構荷載越大，建設成本成倍增長，因此，劃為運動區或服務區等以減小覆土的荷載要求。此外，景觀設計中，在覆土不足的區域，充分利用梁柱位置，設置種植池提高覆土厚度，盡可能增加喬木種植數量。條件不足的區域，利用廊架種植攀援植物，形成立體綠化景觀，充分發揮其生態效益。
2.3.3 雨水利用受限。在現代的城市建設中，經常提到雨水利用，尤其是要求大部分雨水自然下滲減少地表徑流，提倡建設海綿城市等。而我們的上蓋綠地，雨水給蓋板所截斷，無法到達自然綠地中，因此，需要采用新的方式對雨水收集利用。項目在雨洪規劃設計時，采用了2個蓄水系統對雨水收集利用：一是在蓋板上設置景觀濕地，既解決了部分蓄水需要，又作為生態過濾池凈化雨水，同時還豐富了景觀綠地的生態功能。二是在蓋板下的地面設置地下蓄水池，將蓋板上溢流出來的雨水進行收集，然后用泵提升至景觀濕地中進行利用，或者直接作為綠化灌溉補水。
2.4 過程保障――車輛段生態文明施工
2.4.1 施工現場封閉式管理，營造文明、安全、整潔、和諧、高效的施工現場工作環境。一是地鐵施工現場采用三期地鐵統一規劃的圍擋進行封閉施工，大門處設置門衛室，負責進出人員、車輛登記等。二是場內運輸道路按照城市道路標準鋪設瀝青路面，設置減速帶，豎立反光鏡，安裝限速、禁鳴等交通標識，路面漆上標準的交通標志線，沿線安裝路燈。配備灑水車，每天定時對場內道路及場區周圍市政道路進行灑水，組織專人對道路清掃維護，有效減少了施工揚塵。三是施工現場的強噪聲設備，設置在遠離居民區位置，依據調查民意后得出最佳的爆破時間，調整爆破方案。
2.4.2 南坪快速路上架鋼橋，“天塹變通途”，最大限度降低泥頭車對市區居民的干擾。車輛段土石方運輸工程量大，如何減少泥頭車穿行市區，最大限度地降低對市區居民的干擾，是施工單位項目部一直努力研究解決的難題。
一切，從庫斯科開始
庫斯科的歷史已經很久，已經分不出哪些是神話，哪些是史書。傳說在12世紀，第一代印加王被祖先太陽神派出來尋找大地的中心點，最終在這里找到中心，并建立城市。第九代王Pachacutec開始大規模地戰略擴張，疆土一度從現在的厄瓜多爾、哥倫比亞一直延伸的智利北部的沙漠地帶，達到了帝國鼎盛的時期。正是在這一時期，建造了以馬丘比丘最具代表的眾多神話般的山頂城堡。
1526年，西班牙人費朗西斯科·皮薩羅從中美洲的巴拿馬向南進發很快發現了印加帝國這片富庶的地方，返回西班牙后開始籌集人力和財力，于1532在厄瓜多爾登陸，很快挺進到印加帝國的心臟地帶，并且抓獲了第十二代印加王，殺害了幾千名手無寸鐵的土著居民。最終費朗西斯科下令處死了印加王，接著占領了庫斯科。實際上，在當時騎在馬背上，鎧甲護身，揮舞利劍和火槍的西班牙入侵者已是勢不可擋，最終印加帝國的臣民們撤退到了崇山峻嶺之中，雖然幾次試圖西班牙人的統治，但是弓箭長矛終究抵不過科技含量更高的武器，印加人都以失敗告終，從此他們不再有往日帝國的輝煌。幾百年過去了，從哥倫比亞到厄瓜多爾，從秘魯到玻利維亞，再到智利，在這片遼闊的曾經是印加人生活勞作的土地上，印加人至今依然是社會的底層，過著很貧苦的生活。
行走在庫斯科那一條條筆直又崎嶇的山城小路上，偶爾會有印加婦女抱著小羊駝從身邊走過，她們身穿艷麗的衣裙，頭頂上的方形或圓形帽子上，手工刺繡圖案十分艷麗。她們是住在庫斯科周邊大山里的印加人的后裔，來到這原本屬于她們的都城，回顧一下自己的祖先曾經馳騁南美洲大陸、輝煌一時的偉大帝國，看看那些早已被壓在天主教堂下面的巨大的皇宮城墻。而住在城里的印加人則早已不再穿著本民族的服裝，但是他們的屋脊正中都會有雙牛造型的“TORI”，中間是雄雞報曉，兩邊分別是梯子和長矛。他們依然還保留著印加人古老的符號，祈求上天給他們帶來吉祥和賜福。
從殘留的印加宮殿的遺址上不難看出，印加人當時的建造工藝還是相當高的。印加人認為不該從大地上切削石料，因此從周圍尋找分散的石塊來建造城市。他們深知每一塊石頭都來之不易，會盡最大可能利用其外形尺寸，但又不違背建筑力學的基本原理，而不是通常人為的開鑿切割成同一尺寸和形狀的石頭。印加人的石頭建筑連灰泥都沒有使用，完全靠精確的切割堆砌來完成，修成的墻上石塊間的縫隙還不到1毫米寬。在一處建筑的下面，你會看到一塊多達13條邊的巨石，就很好的證明了印加人在這方面的天賦。
如今，庫斯科，依然屹立在海拔3400米高高的安第斯山上，周邊被群山環繞。隨處可以看到印加建筑的巨大石塊壘起的敦厚墻壁，狹窄而又陡峭的街道上布滿了被經年磨得發亮的鵝卵石。但是，依坡而建的廣場上，不僅聚集著原著民印加人，更多的是西班牙征服者的后裔，以及多種族的混血人種。雖然城內有很多謳歌印加人的雕塑，大多表現他們怎樣形象高大，怎樣勇猛彪悍，甚至抓到西班牙士兵挖出心臟來吃的情景，也被雕塑在城市廣場，但是這些都改變不了歷史，也改變不了現實，印加人這一古老的民族，他們的文化、宗教、文字、語言、生活習性、甚至人種都已經消失或者在漸漸地消失之中。
我祝愿這一古老的民族能夠繁衍生息，盡量減少外來種族和文化對自己固有傳統文明的影響。
遺失的城市——馬丘比丘
在秘魯東南方向的崇山峻嶺之中，在三面環水的高山頂山，有一處神秘的遺址，印加帝國之城——馬丘比丘MACHU PICCHU。它是秘魯的標志，一個不可思議的帝國之城，至今還有眾多的謎團沒被揭開：為什么要建造這樣一座功能齊全的城市？印加人什么時候建造的？為什么要在這樣一個地勢十分險峻的地方建造？至今人們對它的認知還十分有限。印加人并未掌握文字的技巧而留下任何描述文字，至今沒人明白印加文明（公元前8000年）怎么能夠把重達20噸的巨石搬上馬丘比丘山頂。
但是這絲毫沒有妨礙人們對它的愛戀和探尋神秘的渴望。對于我和絕大多數來秘魯的游客，甚至是南美人自己來說，能看到“消失”的印加古城馬丘比丘都會是旅途中的重要時刻。它的歷史如此神秘，它高山之巔那驚人地理位置上的精美石匠工藝水平更是聞名世界。
乘上富麗堂皇的“印加火車”前往帝國之城。 “INCA TRIN”只有一節車頭兼做車廂，內壁畫有印加人的影像，真皮座椅，航空般的服務，為乘客提供飲料和點心。車廂寬大明亮的車窗和天窗，讓客人盡可能多的飽覽車外的雪山、森林、河川、印加遺址等美景。秘魯的火車是窄軌鐵路，車子沿著湍急的烏魯班巴河川，搖搖晃晃地緩慢行駛，中途幾次停車，火車司機跳下車去人工搬動道岔，大約一個半小時到達大山中的村子阿瓜斯·卡蓮特斯。它緊緊依偎在深深的峽谷之中，被高聳入云的大山和云霧環繞著。這里也是攀登馬丘比丘的必經之地，因此現在更多的人就叫它馬丘比丘村。
馬丘比丘，是秘魯一個著名的前哥倫布時期印加帝國的遺跡，距庫斯科130公里，整個遺址高聳在海拔2350—2430米的山脊上，俯瞰著烏魯班巴河谷，是世界七大奇跡之一。由于獨特的位置、地址特點和發現時間較晚（1911年），馬丘比丘成了印加帝國最為人所熟悉的標志。在1983年，馬丘比丘古神廟被聯合國教科文組織定為世界遺產，且為文化與自然雙重遺產。
我看見石砌的古老建筑物，
鑲嵌在青翠的安第斯高峰之間。
激流與風雨侵蝕了幾百年的城堡奔騰下泄。
在這崎嶇的高地，
在這輝煌的廢墟，
我尋到能續寫詩篇所必需的原則信念。
智利詩人、諾貝爾文學獎獲得者巴勃羅·聶魯達在他著名的《馬丘比丘之巔》中這樣的贊道。
大霧在群山中繚繞，一會兒云霧，一會兒雨。不遠萬里來到此地，讓我欣賞這帝國之城，更加增添幾分神秘的色彩，給我更多的遐想。
馬丘比丘分為兩部分。馬丘比丘上建有太陽神廟，而烏那比丘建有月亮神廟，分別聳立在兩個尖尖山頭，遙相呼應。兩山相距不遠，可要想從馬丘比丘爬到對面的烏那比丘，那可是要費一番辛苦。要從這個上頂下到半山腰，沿著光亮濕滑長滿青苔的印加小路一路手腳并用，走過一段山梁，立刻開始幾乎是60-70度的攀爬，很多地方只容一人側身攀登，很多地方沒石階。你的身邊，一邊是刀削樣直立的峭壁，一邊是萬丈深淵的峽谷，萬一失足，必成千古恨。在即將到達山頂的地方還必須要鉆過一處山洞，而且洞內只容得一人在泥水里匍匐通過。
從高高的烏那比丘上可以俯瞰馬丘比丘遺址全景，很是壯觀?！爸弊中蔚谋P山路就像羊腸一般掛在山坡山，高高的馬丘比丘被烏魯班巴河幾乎是360度環繞包圍著。一股股水汽團從谷底沿著陡峭的山坡向上升起，滾滾的云霧一會兒將對面的山峰遮擋，一會兒顯露一下馬丘比丘一角，好像是在故意捉弄前來參觀的人們，又好像告訴人們這里的神秘氛圍。
“的的喀喀”湖上漂浮的村莊
“的的喀喀”——好一個讓人歡快跳動的名字。
這美麗的高原湖泊，現在為玻利維亞和秘魯共享。但是，在兩國看到“的的喀喀”景色卻是各有千秋。如果你看過波利維亞境內的“的的喀喀”，再來看看秘魯的“的的喀喀”，你就會覺得同一湖泊，風光竟然大不相同。在玻利維亞，你看到的“的的喀喀”湖水是湛藍湛藍的，翠綠的孤島神奇地立在浩瀚的湖水中，雪山巍峨，白云朵朵，蜿蜒的印加小路、層次分明的梯田，一切都是那樣的自然而又純樸。
而在秘魯的普諾你看到的湖水是綠色的，大片的蘆葦生長在湖中。這里有世上獨一無二的，在湖水中漂浮著的人工 “島嶼”—ISLAS FLOTANTES漂浮島。湖里這些漂來漂去的“小島”并非真正的陸地，而是是古老的烏魯斯人（Uros）使用“的的喀喀”特有的TOTORA香蒲草堆積而成。
烏魯斯人是印第安阿依馬拉族的一支。作為一個小部落，古時候他們為了避開好斗的印加帝國的侵略而逃到了湖中。他們擇“蒲草和蘆葦”而居，既可隱蔽自己又可以在此生存。他們用湖里生長的香蒲草和蘆葦捆扎成巨大的漂浮島。由于厚厚的香蒲草堆鋪在一起，浮力很大，烏魯斯人就在上面用香蒲蓋起簡陋的小屋，常年居住在這種浮動小島上，以捕魚為生，甚至可以在上面種植蔬菜，飼養雞鴨等。每個漂浮島上可以住幾戶人家。他們祖祖輩輩生活在這香蒲草的世界中，保持著世代相傳的民族習慣。
烏魯斯人的主要交通工具也是一種用香蒲草捆扎起來名叫“淘淘拉”的小船，約有2米多長，可載4～5個人，也可以把兩只“淘淘拉”綁在一起，在湖中游弋。這種兩頭尖翹，輕巧靈便的草船類似古代埃及墓碑上所畫的月亮形莎草小船。草船航行在湖光山色之中，構成了秘魯“的的喀喀”湖上的獨特風貌。
烏魯斯人的“土地”是軟的忽悠忽悠的香蒲和蘆葦，走在上面又軟又有彈性，一步一陷，深一腳淺一腳，好似要陷到湖里一樣，很是要小心，一不留神就會走出“陸地”，跨界掉到深深的湖水里。他們的房子是香蒲草，門是香蒲草，床是香蒲草，桌子是香蒲草，船是香蒲草。實際上UROS人的生活已經牢牢地和TOTORA香蒲草交融在了一起?！暗孛妗鄙系南闫巡莞癄€后，UROS人就會將上面重新長出的香蒲草蘆葦割下來，一段一段交叉鋪上去，周而復始。每當大一點的游艇?？窟@種浮動的島嶼，整個島就像一片厚厚的海綿墊上下起伏。他們經常掛在口頭上的話就是“不知道什么時候就會漂到玻利維亞去了?！睘豸斔谷酥愠罚谄u不大的一方天地里，世世代代生活下去，將用葦草制物的手藝口口相授。
湖心有一處小島叫塔丘勒（ISLATAQUILE），風景絕佳，靛藍的湖水，天際翻滾的白云，疏密有致的作物，簡樸的石拱門。島上的人癡迷絨線編制，隨處可見正在織絨線的土著人，而且不論男女。 男人們都驕傲地戴著自己織的長絨線帽，五彩艷麗的看上去有點像睡帽一樣的帽子，是有講究的，它代表著男人婚否和社會地位。如果帽子是全紅的，那么就表示他已經結婚了，如果帽子是紅白二色的，那么就表示他還是單身。不同的花色代表不同的身份地位。
塔丘勒島上的女人有種出世的美，美得讓人心碎。她們穿著毛氈一樣厚厚的多層百褶裙，上衣繡著漂亮的花朵，長長的辮子稍上再系上幾個大大的毛茸茸的彩色圓球。她們從不用穿鞋子和襪子，行走在如詩如畫的小島上。
當你乘坐小艇行駛在縱橫交錯的水道里，置身于一望無際縹緲婆娑的香蒲草中，立即會被充滿夢幻般神秘色彩和意境俘獲。
TIPS
簽證：秘魯對中國公民簽證苛刻。除了要求申請者提供在職證明、收入證明、無犯罪記錄證明，而且還要經過公證和外交雙認證，并且必須通過旅行社遞交，不接受個人遞交簽證申請。
到達：中國沒有直達秘魯的飛機，需從北美或歐洲轉機，也可通過玻利維亞、智利、厄瓜多爾三國陸路入境。
礦床的形成及演化是地球物質運動的一種表現形式，礦體就是礦區內成礦元素相對集中的區域，其他元素則在礦體之中和周圍形成與成礦過程、成礦作用有關的變化，成礦地球化學研究的重要目的之一就是要揭示成礦作用中元素變化的時空規律。這是開展礦床（深部）成礦預測的重要基礎。
眾所周知，成礦相關元素在成礦作用過程中會在礦體及其形成比礦體范圍大得多的相對富集，通常將這種現象稱為地球化學原生（異常）暈，而將暈中元素的空間排列規律稱之為地球化學分帶，它包括水平分帶和垂直分帶。在深部成礦預測中，人們更關注礦體原生暈的垂向分帶特征，即原生暈垂（軸）向分帶序列，其中還分為頭暈、礦體暈和尾暈三部分。原生暈概念的提出對于促進成礦元素地球化學理論研究的深入及在礦床成礦預測中發揮著重要作用。然而，有關原生暈的討論主要集中在成礦及其相關元素的空間變化特征方面，而對成礦過程的長期性和多期性等問題考慮較少，亦即對成礦元素地球化學行為的時間效應關注不足。
李惠等在研究金礦原生暈軸向分帶時，基于中國金礦床普遍存在多階段疊加成礦的特點，并根據深部成礦預測的需要，提出了多期多階段疊加成暈，即原生疊加暈的概念，并建立了利用原生疊加暈開展深部成礦預測的一系列標志和準則。實際上就是在原先的空間軸向分帶基礎上引進了多階段的時間參數。這是對經典原生暈理解的一個突出貢獻和有意義的創新。原生疊加暈的提出對于單期多階段成礦作用造成的元素成暈特點及其規律研究提供了有力的工具，成功地解決了許多該類型礦床的深部預測問題。應該注意到，即使是具有很多成礦階段的單期成礦作用，其熱液體系都是一致的，同時同一體系中各階段疊加的性質也可能是不同的。紀宏金等正是注意到這一點在其對山東山城金礦開展成礦地球化學研究時，探討使用成礦疊加暈分帶序列分解的方法開展工作，進一步深化了原生疊加暈的研究。
越來越多的研究表明，礦床，特別是大型―超大型礦床的形成往往是長期多期成礦地質過程的疊加產物，宏上表現為成礦系統疊加，即形成復合成礦成系統。正如翟裕生院士所提出的成礦系統疊加及多成因礦床發育已構成中國區域成礦的重要特色。對于復合成礦系統而言，礦床的形成可能并不僅是單期多階段成礦疊加的問題，而是涉及到多個成礦期的疊加。即在同一空間域中，先期成礦系統被后期成礦系統所疊加，造成不同礦床類型的重疊和大型礦形成。不同的成礦期對應于不同成礦事件。由于不同成礦事件形成于特定的地質―構造環境，因此會涉及到不同的成礦體系。在這些不同體系中，成礦物質（礦質或流體）來源及其演化均具有各自的地球化學特點，顯然每一次成礦事件都會形成與其相對應的地球化學響應，不考慮多期疊加成礦事件的具體過程而針對礦床所建立的地球化學原生暈或疊加暈實際上是多成礦體系元素地球化學響應的綜合反映。這種原生暈或原生疊加暈難以再現多體系成礦過程的多期性和復雜性，因而在許多具體應用中會產生相關問題。顯然，如果不將這種復雜狀態下形成的元素地球化學響應根據成礦期（階段）的時間序列進行有效分解，便難以開展符合地質情況的成礦預測。為此我們引入成礦元素地球化學場時空結構的概念，其目的在于更全面地將時間因素引入原生暈研究，試圖通過對成礦地球化學場時―空結構的精細解析，全面再現成礦元素的地球化學過程，旨在為解決多源成礦體系條件下復合成礦系統中多期成礦疊加礦床深部成礦預測問題探索一條途徑。
所謂成礦（元素）地球化學場，是指成礦及其相關元素在成礦作用過程中于特定地區產生的時間分配和空間分布。因此，成礦地球化學場具有隨機性和結構性雙重屬性。成礦作用及其他各類地球化學過程都可理解為地球化學場空間結構隨時間的演化，即地球化學場的時－空結構。因此，地球化學場的時－空結構是成礦作用動力學研究的重要內容。在復合成礦系統中，多種地質－地球化學－成礦作用相互疊接，導致成礦地球化學場表現為復雜的疊加場，這使得地球化學場時空結構的統一性是復合成礦系統研究的核心與關鍵，而通過對地球化學場時空結構的精細解析來研究有關的地質體和地質過程乃是地球化學場研究的核心。
2 關于成礦多期性或成礦多期疊加的理解
在討論基于成礦多期疊加礦床進行的成礦地球化學場時空結構精細解析之前，有必要對成礦多期疊加的含義做一完整理解。現在看來，絕大部分大型超大型礦床，特別是金礦床都是多種或多個成礦過程綜合作用的產物。人們習慣上用多期成礦疊加來說明這一問題。但是從現有發表的成果文獻看，“成礦作用疊加或成礦多期性”這同一個名詞表達出來的卻是多種含義。（1）表達的是同一成礦期多礦化階段的成礦疊加或者一個內生成礦期與表生期的成礦疊加。如果是前者，可能涉及只是同一期成礦作用內部的多階段活動歷史，而沒有涉及到多期成礦作用的問題。因此將這種疊加描述為多期成礦作用疊加是不確切的。后者中的表生作用對于內生礦床成礦而言，嚴格來說不能看成是一個成礦期。表生作用是對內生期已經形成的礦床的改造（次生富集）甚至破壞作用，屬于礦床形成后的改造與保存范疇的問題。盡管礦床形成后的保存與變化也是礦床學家應該倍加關注的問題之一，原則上這已經不屬于成礦疊加的范疇。因此我們也不贊成將這種情況描述為多期成礦疊加。（2）表達的是多種成礦作用參與，即所謂多成因疊加。一般情況下發生在同一成礦期的多成因疊加現象是極少見的，更多的是表現為不同期成礦作用參與。問題的核心在于不同成礦期的成礦作用是否真的形成了（具工業價值的）礦床（體）還是只是形成了其基礎？顯然，如果礦床（體）只是在最后一個成礦期的成礦作用中形成，此前的成礦作用只是形成了其基礎（如預富集）的話，在礦床（體）上就看不出多期疊加的直觀表現。在開展礦床成因研究時，通過礦床地質地球化學方法，可能示蹤出多種成礦作用的痕跡（如早期的變質作用導致礦質預富集à晚期的巖漿活動導致礦床形成）。在這種情況下，實際上是一個長期多個成礦作用參與成礦的過程，可能涉及到區域上的多個成礦系統，但并沒發生真正的成礦疊加現象，而只是繼承效應。（3）我們對多期成礦疊加的理解建立在對成礦事件的確定之上。將在一定的時空域內（通常與成礦系統的時空域相對應）形成了具經濟意義的礦床（體）一種或一組地質（成礦）作用過程稱之為一個成礦事件。它與成礦作用的區別在于前者形成了礦床（體）而后者不一定，有可能只是形成了礦質的預富集（遠沒有達到可以利用的礦床（體）程度）。可以看出，當某成礦作用形成了具經濟意義的礦床（體）時，就相當于發了一次成礦事件。因此，盡管在漫長的地質構造演化中，各種各樣的地質作用（變質、沉積、巖漿、構造、流體）等頻繁發生，其中也可不同程度地伴隨著成礦元素的地球化學行為，但真正能稱為成礦事件的卻相對要少得多。此外成礦事件是相對成礦元素而言的。即同一地質作用對于這種元素沒有形成礦床，不是一次成礦事件，但可能形成了其它元素的礦床，因此又可以稱之為成礦事件。一次成礦事件一般對應于一個相對完整獨立的成礦系統，當然成礦事件還具有其它多種屬性特征。只有當至少兩個不同地質時代的成礦事件共同作用于一個礦床（體）時，才能稱之為多期成礦疊加。
成礦多期疊加對成礦地球化學場時空結構具有重要影響，這正是開展地球化學原生暈研究時必須為什么要成礦多期疊加的關鍵所在。由于多期成礦的熱液體系不同，它們的成礦暈模式（如頭暈、礦體暈、尾元素組合）就可能不相同。對于成礦預測而言，判定標志就會不一樣。例如，對于主成礦元素au而言，元素ag或者pb在一種體系中可能作為頭暈元素出現，這時其異常（分帶位置或異常特征）可以作為深部預測的有效標志之一；而在另一體系中則可能作為礦體暈元素出現，這時就不宜將其作為預測的主要標志。當出現這兩種體系疊加同一條礦脈或礦體上時，如果僅用空間分帶來表達其地球化學場結構，就反映不了它們本身具有的細微意義。另一方面，雖然整個礦區存在著成礦的多期性，但對于具體的礦脈或礦體而言，多期多階段成礦疊加的強度、方式、位置也會不同，顯然針對不同的情況，其地球化學場結構就會有差異。
上面的討論是針對同種成礦元素多期成礦疊加的情況。由于成礦事件是相
對于成礦元素而言的，因此，我們還應該考慮到另外一種情況，即在同一成礦空間中發生的多期疊加作用形成了多種礦種（金和銀，或金銅，或金銀銅鉛等等）共生或伴生的礦床，也就是說，一期成礦作用形成了金礦體，而另一期成礦作用可能形成的是其他元素的礦體，或者僅僅形成礦化，二者在空間上同位疊加，顯然這種疊加作用的結果是形成了多金屬礦床（化），而沒有對早期成礦元素造成更加富集。可以認為，正如大型超大型單元素礦床大多是多期成礦疊加作用的產物一樣，許多多金屬共生或伴生的礦床也同樣是復合成礦系統多期成礦疊加的產物，特別是在地球化學性質上相差較遠的多個元素共（伴）生于同一礦區（體）時，更可能如此。對于這類礦床而言，在進行深部成礦預測時，開展其成礦元素地球化學場時空結構的精細解析工作就更加必要。總之，復合成礦系統地球化學場時空結構的精細解析是成礦地球化學理論研究與找礦勘探發展的共同要求。通過地球化學場時空結構的精細解析，可以解釋可能的礦種、揭示可能的成礦作用過程、縮小找礦靶區、確定礦床（體）剝蝕深度、現有礦床的深部預測和找礦前景。對深化礦床學理論認識和隱伏礦體找礦具有重要的理論意義和實用價值。
3 成礦元素地球化學場時空結構解析的研究思路
成礦地球化學時空結構的精細解析雖然主要針對復合成礦系統多期疊加礦床提出來，但它實際上對于所有礦床都可以應用。當礦床成礦不存在多期疊加時，其時間結構就表現在多階段的疊加上面，即原生疊加暈的范疇。這是由于多階段成礦只涉及到一個成礦熱液體系，每階段形成的頭、礦體、尾暈元素組合基本是相同的，相對于整個成礦期而言是一個自相似過程，因此對于成礦預測而言，對每個階段形成的時間結構進行離解并無實際意義。但當礦床研究確定成礦具有多期疊加性時，成礦地球化學場時空結構的精細解析便是必須開展的工作。這也就是說，開展成礦地球化學場時―空結構精細解析，首先應在合適的對象上進行，這要求對礦床地質特征以及成礦的基本問題，特別是成礦期成礦階段的確定等開展細致而深入的觀察與研究。否則建立起來的時空結構就失去了依托，地質意義不清?；谏鲜?，提出成礦地球化學場時空結構精細解析的研究思路是：選取由多期疊加成礦作用形成的典型（金）礦床為研究對象，合理部署野外（礦山）地質調查工作，基于翔實的野外第一手資料和實驗測試數據，綜合運用礦床地質學、礦物學、巖石學、元素地球化學和數理統計學等多種方法手段，以多期疊加成礦過程中元素地球化學行為差異的深入剖析為切入點，通過對成礦期成礦階段的精細劃分，對應的礦石礦物組合的準確厘定以及蝕變分帶演化、成礦流體性質等的系統研究，示蹤多期成礦疊加過程中元素的時空演化軌跡，提取不同成礦期次的元素地球化學場時空間結構信息，并建立相應的成礦元素地球化學場時間結構模型和空間結構模型。在此基礎上，進行復合成礦系統地球化學場時空結構的耦合研究，確立找礦預測準則，為礦山深、邊部及勘探和開發提供科學依據。
4 成礦地球化學場時空結構解析方法
根據上述研究思路，可以將成礦地球化學場時空結構解析分解為以下幾個步驟。
4.1 礦床地質研究
構建成礦地球化學場時空結構首先要開展礦床地質研究，其主要目的在于確定多期成礦作用疊加的強度、方式、位置和性質等，重點是討論不同成礦期次的礦化特征，如含礦熱液、礦物組合、礦化樣式及其疊加模式。這涉及到礦床地質學研究的各個方面，如礦脈、礦體和礦石的地質特征、礦物組合、圍巖蝕變特征、尤其是成礦期次的精細劃分，成礦地質－地球化學事件的確立及其間的對應關系等。這些研究是明確成礦元素地球化學統計規律及時空結構所蘊涵成礦地質意義的前提和基礎。
4.2 元素地球化學統計分析
以上述礦床地質研究為基礎，就可以通過地面、坑道和鉆孔全空間的系統現場取樣與相關的實驗室分析測試，開展具體礦脈（或礦體）元素地球化學的統計分析，揭示其中蘊涵的地質－地球化學－成礦作用信息。主要包括：（1）原始數據整體特征的研究。主要手段為聚類分析和因子分析，目的在于初步考察研究區成礦地球化學場的基本特征。（2）元素含量水平和組合特征的分析。元素組合特征和元素含量水平是對找礦勘探具有決定意義的特征參數，通過研究各組樣品中元素含量水平和組合特征，可以判定可能存在的礦種。
4.3 地球化學場時間結構分解
成礦地球化學場時間結構指的是不同成礦期從早階段到晚階段相關元素的活動規律。它主要包括成礦期成礦及相關元素組合、期內不同成礦階段元素的遷移、沉淀和富集規律等內容。顯然對于多期復雜疊加的礦床而言，除非各成礦期的礦化產物特點突出，易于鑒別并適于獨立開展研究，否則不同成礦期的元素特征只能從其總體中予以離解，我們將這一過程定義為成礦地球化學場時間結構分解。分解著重于成礦元素地球化學特征與成礦期次間對應關系的研究與剖析，通過研究不同成礦期次的元素組合特征與指示元素的關聯和區別，以闡釋成礦元素組合的地質－地球化學意義，揭示可能的成礦作用過程。
理論上，成礦元素地球化學場時間結構的分解應在成礦期次精細劃分的基礎上，分別采集相應成礦期（或成礦階段）的巖石地球化學樣品進行綜合分析。但是，對于具體的礦區或礦脈來說，由于不同期礦化產物的疊加和復合，在野外樣品采集過程中要準確對它們加以區分往往存在很多困難。為此，在實際應用中常常利用多元統計學的分析方法，如相關分析、聚類分析、因子分析或主成分分析等獲取成礦元素地球化學場時間結構的重要信息。
這里要特別提及有關地質上常用的因子分析方法。余金生、李裕偉[12]在《地質因子分析》一書中明確強調指出，因子分析可以從以下三個方面為地質工作者提供重大幫助：1、在不損失地質成因信息的前提下盡可能地壓縮原始數據；2、能將龐雜紛亂的地質數據按成因上的聯系進行歸納、整理、精煉和分類，理出幾條比較客觀的成因線索，指示成因推理方向，啟發人們思考相應的成因結論；3、分解復雜疊加的地質過程。這是因子分析在地質方面最為經典，同時也是最為巧妙的應用。因為地質現象往往都是多種成因過程的疊加產物，巖漿作用是如此，成礦作用更是如此。這種疊加不僅表現在時間上，也表現在空間上，各種過程相互干擾，互相掩蓋，使得每個具體過程的特征都面目不清，造成地質成因的復雜化。如何從這種紛繁復雜的地質過程中去識別每一個單一過程的本來面目是地質人員進行成因（包括成礦疊加）研究時最感棘手卻又必須解決的問題。因子分析就是從定量方面解決這一問題最為有效和巧妙的方法之一。此外，我們認為，通過因子分析，還可以從定量的數據方面去對地質成因的復雜過程（如多期成礦疊加等）的理論解釋提供最有力的證明。研究已經表明，通過這些統計分析，可以對復雜的成礦作用進行分解并在滿足需要的條件下為我們提供足夠的信息。很明顯，詳細而準確的成礦期成礦階段及其礦物共生組合研究既是開展成礦元素地球化學場結構解析的基礎，又是其解釋的依據，同時二者之間還可以提供相互映證。
4.4 地球化學場空間結構剖析
成礦地球化學場空間結構即以前所稱礦體原生地球化學暈。它表征的是與成礦相關元素組合在成礦作用過程中于礦體及其周圍空間形成的相對富集現象，對成礦地球化學場空間結構的探索是地球化學找礦領域重要的基礎性課題，到目前為止，它仍是礦床成礦預測，特別是深部預測最有效、最準確的方法之一。因而長期以來被視為提高找礦效果，增大找礦命中率的根本途徑。根據礦體原生地球化學暈的性質，成礦地球化學場空間結構主要包括兩方面的內容。
其一是建立成礦及其相關元素的地球化學分帶，即組分分帶特征。從勘查地球化學需要出發，人們在開展成礦地球化學場空間結構研究的過程中，與原生暈研究一樣，主要著眼于最佳控礦地球化學標志的垂向或軸向分帶研究工作，通過垂向分帶特征的研究，并結合其礦體之間的關系，確定礦體前緣暈、礦體暈和尾暈元素組合，探尋它們在垂向上的變化規律，闡明其地質找礦明確意義，從中挖掘深部礦體的定位信息。
其二確定不同元素在礦體周圍的含量分帶，即濃度分帶特征。濃度分帶特征是表示相應元素富集強度的重要
標志。對于成礦元素而言，當其濃集到一定程度時便構成礦體，由礦體向外一般呈漸變方式逐次降低，形成濃度帶。而對于其他成礦相關元素而言，情況往往要復雜得多。首先是這些元素含量盡管（大大）高于背景值，但即使是其濃集中心也多不夠成礦體；其次，這些元素濃度的變化并不同主成礦元素完全一致，即主成礦元素含量高的位置，其他相關元素中，有的含量同步增高，但有的卻不一定也是最高，相反會可能偏低。主成礦元素和相關元素含量變化間的這種空間結構具有一定的規律性，這正是礦體前緣暈、礦體暈、尾暈劃分的重要基礎。正是因為存在著這樣的差異和規律性，才使得通過元素分帶的特征預測礦體成礦為可能。當前，成礦元素地球化學場空間結構的構建著重于原生暈軸向分帶序列的研究。顯然，原生暈的軸向分帶序列是針對各個具體礦脈或礦體建立的。類似地，還可以通過脈體在礦區內的分布特征以及同一標高礦脈的元素分布規律，總結出不同水平上的水平分帶序列。這些分帶序列是地球化學場空間結構的重要組成部分，對于整個礦區內深、邊部隱伏礦脈的預測有重要意義。與時間結構不同，不同脈體間的空間序列往往由于其成礦作用過程的不同而存在不同程度的差異。
對于薄脈型礦體（脈），元素地球化學場的空間結構是在礦脈（體）縱投影圖上建立的，它雖然高度概括地表達了元素在該脈（礦）體上的分布規律，但對成礦元素在脈（礦）體不同部位（如勘探線）的局部變化有所壓抑。已有研究表明（李惠等，1998），這種方法完全滿足規模（主要指走向延長）不是特別大的礦脈（體）的深部預測要求，對于較長的脈體宜分段開展工作，特別需要時也可對感興趣地段按勘探線建立元素分帶加以配合。對厚大且不規則礦脈（體）則應按聯合剖面的形式進行，有條件時可以按一定間隔選擇盡可能多的勘探線剖面進行取樣，開展剖面原生暈分帶研究，以利于更好的預測深部成礦前景。
4.5 成礦元素地球化學場時空結構的成因意義
成礦元素地球化學場時空結構不僅是深部成礦預測的重要手段，它同時還能反映一定的成因信息。因為由不同成礦作用形成的礦床，具有與其相對應的特征標型元素組合，體現出成礦作用與元素組合之間的專屬性關系，盡管這種關系非常復雜并具交叉，既同主要成礦元素的種類，又同成礦作用的類型有關。大量的研究表明，在內生金成礦作用過程中，與基性、超基性巖漿活動有關的特征元素主要有cr、ni、co、v、ti、pt、fe等；與中酸入巖漿活動有關的特征元素包括：w、sn、mo、bi、li、be、nb、ta、fe、cu、pb、zn等，同樣與中酸性巖漿活動有關，但表現為淺成火山熱液成礦的則具有富集低溫元素，如se、te、as、sb、hg、ba、b、ag、au等特點。源于地幔的熱液成礦體系在具有與基性-超基性巖漿巖相關的元素組合同時，則可能還富集k、na、li等堿質元素以及u、ree等稀有元素。上述討論表明，成礦地球化學場時空結構的成因意義主要通過元素組合關系加以表現，因此，對于單一成礦期成礦作用而言，時間結構和空間結構反映的成因意義是一致的。而對于多期成礦疊加的成礦作用而言，就主要體現在時間結構方面，因為空間結構是多期成礦疊加信息的綜合反映。由于元素組合關系的復雜性和多解性，在用元素組合反映成因信息時，應分析盡可能多的元素。
5 成礦地球化學場時空結構耦合與深部成礦預測
5.1 元素地球化學時空結構形成機理
要成功實現成礦元素地球化學場結構的有效耦合，必須先了解其形成機理。正如前述，成礦地球化學場時間結構主要同成礦作用的性質有關。而空間結構的形成則主要同元素的地球化學習性及其活動的空間狀態關聯，并同其演化經歷，也就是成礦過程（時間）密切聯系。
前人大量原生暈地球化學軸向分帶的研究成果已經證明，對于由簡單成礦作用（單成因少成礦階段，例如不多于3個，形成的完整礦體來說，元素的軸向地球化學分帶一般遵從相對低溫活潑元素會比其它元素運行的距離更遠從而構成前緣暈，成礦及與其密切相伴的元素構成礦體暈，而相對高溫元素構成尾部暈的規律。李惠等通過對58個典型金礦床原生暈軸向分帶序列的概率統計，得出了中國金礦床原生暈綜合軸向(垂直)分帶序列，從上往下是：
b-as-hg-f-sb-baèpb-ag-au-zn-cuèw-bi-mo-mn-ni-cd-co-v-ti
前緣及上部 礦體中部 礦體下部及尾暈
李惠等（1999）同時指出，這一規律會因礦床類型、規模等不同而有變化，其中有些元素（如w、ba、pb、ag等）位置變化還會很大，這種同一元素位置上的變化實際是多期多階段成礦疊加的一種表現。此外，該分帶序列表現的是一個完整礦體（所謂完整礦體是指礦體頭部（暈）未被剝蝕，礦體尾部正常尖滅）的垂向分帶特征?？梢詮某傻V過程的角度解釋這規律的形成機制。理論上，高溫元素應該先從熱流體中沉淀，因在成礦早階段會形成高溫礦物組合，如果具有礦物分帶現象，它們應該出現在礦脈靠近脈壁部分（即邊部），一般不會離開脈（礦）體而沉淀到很遠的距離；而低溫元素則隨著溫度的降低而在最后階段沉淀，因此它們的礦物組合應該在脈體中央出現，另外，它們可以離開脈體，通過交代蝕變等作用，于脈（礦）體周圍或更遠的圍巖中形成蝕變礦物分帶。主成礦元素的沉淀時間則界于前二者之間。因此對于某一期熱液成礦作用而言，可以想象這樣的礦物（元素）沉淀過程：當含有不同礦質和伴生元素的高溫熱流體從地下深部進入合適的容礦空間時，隨著溫壓條件度等的變化，高溫礦物（元素）組合，如果能夠形成的話，先在容礦空間的邊部、邊部圍巖及相對下部開始沉淀，由此形成尾部相對富集的尾暈。當圍巖的參透性或連通性好時，它們也可以在圍巖中形成不同類型的蝕變。熱液繼續向前運移，含主要成礦元素的礦物組合隨之大規模形成，基本上填滿了所有容礦空間，形成礦體，即形成礦體暈元素。最后，低溫礦物（元素）組合在礦體的前部以及它們所能到達的各種空間內發生分散沉淀，形成時限范圍大，但強度低的前緣暈或暈。由此可以看出，元素空間的分帶規律雖然是一種統計結果，但顯然還是受到了元素在熱液活動過程中地球化學習性的制約，是元素在成礦過程中時空耦合的結果。這一機制是我們下面將要進行地球化學場時空結構耦合的基本原理。
5.2 成礦元素地球化學時空結構耦合原則和方法
5.2.1 成礦元素地球化學場時空耦合的原則
根據成礦元素地球化學場時空結構的形成機理，在開展其耦合時應遵循如下原則：
1、空間結構服從時間結構的原則：建立地球化學場時間結構的目的就在于對多期成礦疊加綜合效應的空間結構進行離解，使表征成礦地球化學場空間結構的元素分帶更具針對性意義。因此，在進行時空結構有耦合時應遵從空間結構服從時間結構的原則。例如確定了元素hg是銀成礦期的主要伴生元素，而不是金成礦期的主要伴生元素，實際上它對金礦化體而言指示意義就不明確，或者可能根本沒有指標意義。但在綜合的元素地球化學分帶中，結合其地球化學習性，它可能歸屬為反映深部存在礦化的前緣暈元素，而得出錯誤的預測結果。
2、空間結構的完整性原則：用以進行深部成礦預測的成礦地球化學場空間結構應該完整，即反映礦體頭部（前緣）暈、礦體暈和尾暈的元素組合必須齊全并且是真實地通過完整礦體的地球化學工作建立起來的。否則它可能只是反映了礦化過程中的局部現象，從而造成頭、尾暈元素組合模糊，或只能借鑒一般的規律進行確定。事實上既使是在同一成礦地質環境由同一成礦事件形成的礦體，其變化性也是存在的。顯然這種局部的反映或一般性的規律只能起到參考意義。
3、時空結構與建立（預測）對象對應的原則：一般地說，成礦地球化學場空間結構主要同成礦事件的性質有關，但同一成礦事件作用于不同的對象時，會因其他因素的控制而發生某些局變化，同一組成的含礦熱流體當與不類型的圍巖作用時，由于水巖反應的局部差異，也會形成的原生暈的變
化，如有些元素在此處會得到富集，而另一些元素就不能發生可識別的富集，這樣，最終會影響到成礦地球化學場時空結構?？臻g結構方面更容易受到局部成礦地質環境的影響。所以時空結構的建立必須與其作用的對象對應起來，時空耦合也應與建立的對象時空狀態綜合對比分析進行。既使在同一礦區范圍內，在這個礦體上建立起來的時空結構可能對于其他的礦體就不完全適用。4、理論服從實際的原則：通過礦體元素地球化學方法建立起來的時空結構本質上是遵從有關地球化學、成礦（規律）學、地質統計學等理論的。但在實際工作中，建立起來的時空結構有時并不能運用相關的理論進行完整的解釋，甚至會存在某種矛盾之處。這實際上是由地質、成礦作用的復雜性決定的，原因在于我們不能完全了解成礦的環境、狀態及其完整過程。在這種情況下，應遵從理論服從實際的原則，而不能從理論推導出發對工作結果進行隨意地變更，讓它更適合某種理論要求。
5.2.2 成礦元素地球化學場時空耦合的方法
在遵從上述原則的基礎上，成礦地球化學場時空結構耦合的一般工作內容和方法是：
1、以時間結構為依據，從所建立的空間結構中離解出單一成礦期或成礦階段的空間結構；
2、根據礦體的產出特征，針對不同成礦期形成的時間結構，并結合元素地球化學習性以及前人經驗總結，從中離解出同一成礦期內形成的前緣暈、礦體暈或尾暈元素組合；
3、根據空間結構中的濃度分帶特征，分別說明前緣暈、礦體暈和尾暈元素組合的成礦預測意義；
4、根據時空結構的耦合結果，制訂深部礦體預測的具體流程。
5.3 基于成礦地球化學場時空結構的深部成礦預測
通過成礦地球化學場時空結構的耦合而將元素空間分帶按成礦期進行解體之后，以此為依據開展的成礦預測工作同傳統的原生（疊加）暈方法基本是一致的。主要的差別在于，對于同種元素（如au）多期成礦疊加而言，首先考慮是否存在同一成礦期內的多階段疊加，參與預測的元素是該成礦期的相關元素組合。上述耦合結構果中各成礦期內特征或稱特有的元素是關鍵元素，兩成礦期共有元素是輔助元素。其次考慮是否存不同成礦期的成礦疊加，參與預測的元素則是前期相關基礎上再考慮疊加期的有關元素空間結構特征。對于不同礦種（如金銀等）的元素且分別是兩期礦化的產物時，預測時應針對礦種并按相應成礦期內的元素組合，特別是特征元素組合進行。即開展金礦體預測時，就考慮金成礦期的元素組合，預測銀礦體（如果形成了銀礦體）時，應依據銀礦化期的元素組合進行。其他類推。
5.3.1 多期成礦疊加的主要樣式
由于多期成礦疊加十分復雜，因此在具體預測過程中，首先應明確礦區多期成礦的疊加樣式。通常情況下，兩期礦化的疊加可能有如下樣式（a、b分別表示兩個成礦期）（圖1）。
圖1 兩期成礦疊加時的礦化疊加主要樣式
aa或bb式疊加(ⅰ)：為同一成礦期形成的礦（化）體，一般表現為該礦化期內的多階段疊加。元素地球化學場的時空結構特點是：時間結構總體相同，但元素（或礦物）組合視不同階段而有變化；空間結構總體相似，前緣暈、礦體暈、尾暈元素組合相同；但元素排序視不同階段的疊加情況而有變化。對于具體礦脈，又可分為串珠式（尖滅再現）（ⅰ-1）和串珠側列式（尖滅側現）（ⅰ-2）、頭尾相接（ⅰ-3）式和頭尾重疊側列式（ⅰ-4）、同位，即完全在同一位置疊加，常構成角礫狀礦石（ⅰ-5）和并置（或平行）（ⅰ-6）疊加式等礦化疊加式。在aa或bb式礦化的情況下，時空結構的成礦預測意義在于確定礦化是哪一期成礦的產物而選用相應的空間結構開展成礦預測。
ab或ba式疊加（ⅱ）：為兩期礦化疊加形成的礦體，多數表現為各期礦化中不同階段程度不同的疊加，每期成礦各階段都出現且均重要的情況是極少見的。其元素成礦地球化學場時空結構呈現復雜的模式，每期成礦具有自身的成礦元素組合，因此其頭暈、礦體暈、尾暈元素也會不一致，根據疊加方式不同具有不同特點。它同樣也可劃分為6個子式。在這種情況下，應用上述的方法，利用成礦地球化學時空結構進行成礦預測。
aba或bab式疊加（ⅲ）：aa或/和ab（ba）式的之間不同組合方式，情況特別復雜。一般將其簡化為ab或ba式加以討論。
5.3.2 多期成礦疊加礦體的深部預測準則
在確定了主要疊加樣式基礎上，再將多期成礦分解為各個單一成礦期后分別進行預測工作，最后再考慮疊加效應。而對于單一成礦期的多階段疊加成礦預測而言，李惠等（1998）對其預測準則進行了全面闡述。根據我們的工作成果，現將其主要內容補充說明如下：
a、有礦準則：指地表或近地表區域，這時由于勘探或采礦深度有限，還無法或難以建立垂向空間分帶，因此依據地表元素的異常確定。當主成礦元素異常較低，而前緣暈元素異常較強時，指示其一定深度范圍內有礦。
b、無礦準則：在無空間分帶時，當主成礦元素無異?；虍惓：艿?，而尾暈元素異常較強且無前緣暈元素異常疊加時，指示其深部無礦；在有空間分帶時，呈則應正向分帶。
c、礦體延深準則：正向分帶或在此基礎上，下部出現前緣暈元素的情況下（混合分帶），當礦體中礦體暈元素很強，且無尾暈異常出現或其很低時，或同時出現前緣暈元素異常時，表示礦體有一定或較大延深。
d、礦體尖滅準則：正向分帶或在此基礎上，下部無前緣暈元素的情況下，當礦體中礦體暈元素較強，同時尾暈元素異常也較強時，礦體向下一定深度內即將尖滅。
e、深部盲礦準則：又稱反分帶準則，指前緣暈元素空間分帶及其異常出現在礦體下部或尾部，且當前礦體即將或已尖滅，表明深部有盲礦體存在。
在實際工作中的預測工作都表為上述各準則的綜合運用，在多期成礦疊加情況下更是如此。顯然，在成礦地球化學場時空結構確定之后，具體的成礦預測工作則相對簡單。
5.3.3 多期成礦疊加礦床的地質-地球化學模型
在開展具體的成礦預測工作之前，應根據上述各方面的的研究成果，并結合礦床地質地球化學特征等，建立適合于并應用于研究對象的地質-地球化學模型。這種模型應是礦床地質特征和成礦地球化學場時空結構解析成果的高度概括和綜合，并同時是礦床深部成礦預測的重要基礎。一般情況下，礦床的地質-地球化學模型主要反映如下具體內容。
1、礦體（脈）的空間產狀特征；
2、礦體（脈）的蝕變空間分帶和元素成礦暈特征；
3、不同成礦期成礦元素地球化學的時空結構特征；
4、不同成礦期成礦元素地球化學的時空結構耦合特征；
圖2即是多期成礦疊加礦床的地質-地球化學模型的一個實例。它是
圖2山東大尹格莊金礦區兩期成礦疊加地質-地球化學場時空結構深部預測模型（說明見正文）
在對山東大尹格莊金礦床地質特征的研究和成礦地球化學場時空結構的精細解析基礎上，建立的該礦床基于成礦地球化學場時空結構的深部成礦預測模型。研究表明，該礦床至少存在兩個成礦期的成礦疊加。早期為金成礦期，形成了大尹格莊金礦床的主體，晚期為銀成礦期，在早期礦化體之上不同程度和方式地又疊加了銀礦化，但沒有形成銀的獨立礦體，同時銀成礦期金礦化作用也不強。該模型完整地反映了礦床多期疊加由此形成的成礦地球化學場的時空結構。它由如下幾部分組成。左邊部分表示金成礦期形成的地質-地球化學特征，右邊部分表示銀成礦期形成的地質-地球化學特征，中間部分反映二者成礦的疊加情況。各部分中不同深度的色調區分別表示各成礦期前緣暈、礦體暈和尾暈異常相對于礦（化）體發育的位置和強度（用面積示意），其中銀礦化期礦體暈用點線表示并未真正形成有經濟意義的礦體，而暈的元素組合則反映在其上部的表格中。“？”表示相關的異常（圖中為前緣暈）疊加是否存在，這是開展深部成礦預測工作的關鍵之一。礦脈上部的異常表示相關元素可能在地表形成的異常情況，根據它的發育特征可以對近地表部分的盲礦體展開預測工作。
顯然還可對每一個成礦期內的多階段疊加情況建立更為具體的模型，以協助深部預測的開展，其基本原理與上述是一致的。上述的模型充分體現了成礦地球化學場時空結構精細解析為深部成礦預測服務的宗旨，并與深部成礦預測的準則是吻合的。近幾年，我們運用成礦地球化學場時空結構解析分別在云南大坪、山東大尹格莊等大型金礦床開展深部成礦預測工作，均取得了良好的找礦效果。
（作者單位：武警黃金地質研究所）
工作實踐
廊坊市
規劃區工程地質問題宮進忠 李衛東 師淑娟 王 建
廊坊市位于環渤海經濟圈的核心地帶，素有“京津走廊上的明珠”之稱，其城市規劃區位于東經116°31′―116°48′，北緯39°27′―39°37′，總面積約355km2，包括市區、開發區、尖塔鎮、北史家務鄉的全部和萬莊鎮、舊州鎮及北旺鄉的大部，總人口45萬。20__年實現國民生產總值528.5億元。
調查區位于中朝準地臺華北平原沉降帶北緣，冀陷內的廊坊―固安凹餡之東北部。該區自第三紀以來新構造運動的格局是：西北部太行山、燕山地區強烈隆升，東南部河北平原持續下降，形成了北北東向凹陷與隆起相間的復合型斷陷盆地，堆積了巨厚的上第三系（2280―4800米）和第四系（500―600米）沉積物。
按地層巖性特征可將第四系劃分為四個含水組，分別對應于全新統（底界20―30米）、上更新統（80―150米）、中更新統（340―360米）和下更新統（500―520米）。據最新成果，淺層地下水位埋深從市區的1.3米到郊區的22米，形成反漏斗；深層地下水埋深從市區的72米到郊區的25米，形成降落漏斗。
工程地質問題是指工程建筑與地質環境（由工程地質條件具體表征）相互作用；相互矛盾而引起的，對建筑本身的順利施工和正常運行或對周圍環境可能產生不良影響的地質現象。
本區主要的不良工程地質現象有飽和砂土地震液化、軟弱土層、流土和管涌等。
1. 飽和砂土地震液化
密實的砂土和粉土具有較高的強度和較低的壓縮性，是良好的建筑物地基，但被地下水飽和的松散砂土和粉土，不僅強度低，而且水穩定性很差，當其受到外力震動時，顆粒間趨于緊密，孔隙水壓力增大，有效應力減小。當有效應力趨于零時，砂土的抗剪強度消失，從而引起地面沉陷、斜坡失穩或地基失效的現象，常伴隨有噴水冒砂。
砂土液化在地震時可大規模發生并造成嚴重危害，1966年邢臺和1976年唐山地震中，有些建筑物的破壞就是由砂土液化造成的。
發生砂土液化必須具備砂土、飽和、震動三個條件，影響液化的主要因素有：①砂土的粒度成分，顆粒細小、均勻級配的砂土、粉砂、細砂及含少量粘親水膠體物質的砂易于產生液化；②砂的密度，疏松的砂易液化，密實的砂抗液化；③上覆土層厚度：有效覆蓋壓力愈大，愈不容易液化；④液化歷史：發生過液化又重新被壓密的砂土，較易重新液化；⑤地面震動：動強度（地震震級）愈高，歷時愈長，液化破壞愈嚴重，液化影響的深度愈大，波及范圍也愈廣。
1.1 工程勘查資料
據地礦廊坊地質工程勘察所等單位多年來巖土工程勘查資料，利用標準貫入試驗及土工測試結果，本區判別出砂土液化的鉆孔主要分布于萬莊商貿、康順里、第三小學、同樂小區、明珠圖書城、恒基家園、市供銷社、管道醫院、煤炭四部、運通家園、寶隆商貿、第一中學、華苑小區、安次物資和國際花園等地段。
從上述資料可見，本區液化場地水位埋深1.0－4.5米，液化指數0.52－12.05，多數小于5.0，為輕微至中等液化，少數為嚴重液化；層位分布上可劃分為兩層，一是黃色粉土、粉砂，層厚1－4米，底層埋深3－5米，n＝6.3－10.5擊，fk＝90－120kpa，屬歧口組（q4q）；二是灰色細中砂：層厚3－10米，底層埋深8－15米，n＝20.3－22.4擊，fk＝200－240kpa，屬高灣組（q4g）。
1.2 分布規律
綜合分析區內液化場地的巖相古地理和水文地質資料，可以得出下列規律性認識。
（1）空間上呈條帶狀展布：其中歧口組液化層呈西北向，與近代無定河及渾河河道有關；高灣組液化層呈南北向，與中世紀漯河河道有關。
（2）快速堆積成因：液化場地15米深度內很少或無泥炭和螺殼伴生，表明其快速堆積的沖洪積巖相古地理特征。
（3）水文地質條件：液化帶淺層地下水涌水量較高，為7.5－5.0m3/h?m（其余地區5.0－2.5m3/h?m），水化學類型hco3－camg、hco3-namg為主，礦化度小于1.0g/l。
（4）水文地球化學異常：液化帶淺層地下水ph值7.4－8.6（平均7.42），色度10－20（背景??5），渾濁度15－30（背景3），mn 450－600μg/ l（平均228μg/l），cu 16－28μg/ l（平均14.3μg/l），zn 9－160μg/ l（平均8.75μg/ l），cr 10-40μg/ l（平均5.19μg/ l）較高，而mg2+23－65μg/ l（平均92.4μg/ l）則較低，反映了偏堿性的氧化環境。
1.3 實地驗證
在某一地質環境內已建成的任何建筑物都應被看作為一項重要的原型試驗，研究該建筑物是否適應這樣的地質環境，往往可以得到很多用勘探、測試手段所難以得到的在理論和實踐上都極有價值的資料。通過這種研究可劃分出穩定性不同的地段，了解使建筑物受到損害的各種工程地質作用的發展情況，判明工程地質評價的正確性等。對現存建筑物的野外實地調查，研究其興建后所產生的工程地質現象，是工程地質調查所特有的工作內容。
據建筑物的結構特性、所處的地質環境、出現的變形現象，結合長期觀察資料，可分析建筑物變形的原因。
系統的地質環境調查表明，沿上述砂土液化帶，發現大量墻體傾斜和房屋建筑開裂現象。
（1）墻體傾斜現象：多沿京山鐵路兩側分布，如萬莊至采育公路鉆前大隊段、華北石油小學、采四發熱門診對面、裕華里小區電力宿舍、河北物勘院、第二小學、小廊坊光輝里、桑園東街47號民居、和平路南端大成飯店、安慶里西25號以北（第一中學東）圍墻，傾斜70―80°，長50―100m，并伴有開裂腐蝕，有的岌岌可危，靠樹木或房屋支撐。
（2）房屋建筑開裂現象：多達數十處，裂縫寬1―5cm，長數米，如中信賓館三層樓、長途汽車站主樓臺階、十二層的管道局員工公寓（建設中發生傾斜）、第一中學教學樓及門衛、開發區祥云城辦公樓等。
調查中還發現，在砂土液化帶這一不良地質環境上，發生破壞的建筑物類型多為民用的簡易建筑，那些經過適當的地基固化處理的高等級建筑破壞現象較少見。
2 軟土地基
軟土是美國農業部1975年土壤分類方案中的一個土綱，發育于半濕潤和半干旱的溫暖至寒冷氣候條件下，在靜水或緩慢的流水環境中沉積，經生物化學作用形成的飽和粘性土，主要包括淤泥、泥炭等。因含大量清水的膠體顆粒，具有海綿狀結構，呈軟塑狀態；其天然含水量大，一般需利用換填、夯實、壓密、排水、膠結、加筋及熱學等方法進行加固，用以改良地基土的力學性質。
軟土在我國濱海平原、河口三角洲、湖泊洼地及山間谷地廣泛分布。
在15米巖土地基最小承載力等值線圖上，沿李洼村―萬莊、古縣―西小區―麥洼、樓莊―苗場及王寨―桑園辛莊一帶，即兩期古河道西南側出現承載力小于100kpa的帶狀區域，在其范圍內的工程勘察鉆孔中多有軟土層發育。上述工程地質層符合含水量大于等于液限ω≥ωl、空隙比e??1.0，壓縮性高a1-2≥0.5 mpa―1，承載力低于100 kpa的軟土定義標準。
軟土具有觸變性、流變形、高壓縮性、低強度、低透水性和不均勻性，易造成建筑物的不均勻沉降、側向滑移、邊坡不穩等，給工程建設造成危害。
3. 流土和管涌
地下水的幾種不良地質作用包括滲流破壞、基坑突涌和凍脹等。它們以形成的過程論稱為作用，以影響及后果論稱為現象。
滲流破壞系指土體在地下水滲流的作用下其顆粒發生移動，或顆粒成分及土的結構發生改變的現象。它與地下水的動力水密切相關。地下水在滲流的過程中對土體格架的作用力叫做動水力，單位為kn/m3。
理論上說，土粒處于懸浮狀態，它將隨滲流水一起流動，這就是滲流破壞產生的原因。
地基滲流破壞的形式主要有管涌和流砂（土），及介于兩者之間的過渡型。
（1）管涌 在滲流水的作用下，地基土中細小顆粒被沖走，土的空隙被擴大，逐漸形成管狀滲流通道，從而掏空地基，促使地基破壞。
自然界中，在一定條件下同樣會發生上述滲流破壞作用，通常稱為潛蝕，有機械和化學兩種形式。機械潛蝕是指滲流的機械力將土細粒沖走而形成洞穴；化學潛蝕是指流水溶解土中易溶鹽或膠結物使土體變得松散，土粒被水沖走而形成洞穴。這兩種作用一般是同時存在的。
（2）流砂（土） 在自下而上的滲透水流作用下，土體某一范圍內的細顆粒同時被浮動、沸騰、沖走。這種現象多發生在顆粒較細、級配均勻的細粉砂中，故稱為流砂。但這種現象在粘性土中亦有發生，也稱流土。流砂（土）能造成大量的土體流動，致使地基破壞、地表塌陷，常給基礎施工帶來很大困難。
滲流破壞不僅能在建筑物基坑開挖中發生，而且能在有地下水滲出的邊坡或地面出現。管涌破壞通常有一個發展過程，而流砂（土）破壞亦是突然發生的[2]。
本區廣泛分布的粉砂、粉土為中軟土地基，在地下水埋藏較淺地區和龍河、鳳河、排水干渠等水巖作用強烈地段管涌和流土現象導致的災害相當普遍。茲舉幾例如下：
（1）瞿各莊村北斗渠邊深裂縫：在50m寬、60m長、4m深的人工取土坑西緣，經雨水下滲潛蝕沖刷，形成10－20cm寬、10－20m長，外寬內窄的垂直裂縫，引發邊坡塌陷。
（2）廊大引渠武警圍墻走滑拆離：因跨越廊大引渠邊坡，導致墻體走滑、拆離成為兩截，形成50－70cm的寬大裂縫，可容行人通過。
（3）河北物勘院門臉簡易房開裂：因北鄰洗車坑槽，地基不均沉降，導致3cm寬、1m長的開裂。
（4）龍河左堤北昌水文站（火化廠北）房屋開裂：因堤壩水土流失，地基不均勻沉降，導致磚體結構房屋傾斜開裂。
（5）石油管道局教育培訓樓地基不均勻沉降導致變形破壞：1995年初，距該樓南約30m建宿舍樓，施工地基開挖面積3000m2，在地基周圍布降水孔29眼（未進行隔水處理），3、4月降水深度為9m，以后保持水位降深6m左右。宿舍樓施工后，培訓樓主樓中部及東部墻體即出現裂縫數條，裂縫呈垂直狀，橫穿主樓體。沉降觀測表明，主樓中部和西部沉降量明顯大于東部，副樓沉降量又小于主樓?？梢姡鼗痪鶆虺两凳菢求w產生裂縫的原因所在。造成地基不均勻沉降的因素有：①橫跨古河道邊緣，巖性及厚度變化較大；②地下水位大幅度驟降。
（6）市水務局辦公室樓因附近開挖基坑而開裂：20__年春季開始，因修建地下通道工程，在該樓西側2m左右開挖建筑基坑并人工降低水位，導致地基承載力降低，引發樓體開裂成為危樓，辦公人員全部撤離，施工暫停，雙方糾紛，上達市政府調解。
（7）郊區快速路、京山鐵路立交橋基坑管涌流土：因開挖至地下水潛水面以下，基坑的側壁滲水流砂，涓涓細流成為小溪，源源不斷，沖刷成為溝槽，積水成河，堆沙成灘。
（8）九干渠北旺鄉政府圍墻遭流土破壞：因排水管沖刷，地基沉降，導致墻體開裂呈凸字形。
KEYWORDS: simulation technology、production line、Flexsim、optimize
正文目錄
第一章 引言 1
第一節 研究背景與現狀 1
第二節 選題的意義 2
第二章 生產線概論 3
第一節 生產線的基本理念 3
一、生產線的概念 3
二、流水式生產線的概念 3
第二節 生產瓶頸 4
一、生產線上的約束 4
二、節拍和瓶頸 4
第三節 生產線評價指標 5
一、生產線最終產量 5
二、操作器的利用率 5
第四節 生產線物流系統仿真方法的優勢 6
一、傳統生產線物流分析方法 6
二、仿真方法的優勢 6
第三章 仿真技術的發展和應用 7
第一節 仿真技術的發展歷史及其特點 7
一、仿真技術的發展歷史 7
二.仿真技術的特點 7
第二節 仿真技術在生產系統中的應用與分類 8
一.仿真技術的應用 8
二.仿真技術的分類 9
第三節 物流相關仿真軟件介紹 10
一、AUTOMOD 10
二、ARENA 10
三、EXTEND 11
四、FLEXSIM 11
第四章 生產線仿真建模 13
第一節 生產線仿真的基本過程 13
一 明確仿真目的 13
二 收集數據 14
三 建立系統的物理模型 14
四 建立系統的邏輯模型 14
五 模型確認 14
六 仿真模型運行 14
七 模型運行結果分析 14
第二節 模型介紹 15
一、圣奧沙發流水線簡介 15
二、沙發制造部工藝流程圖 15
三、模型實體 16
第三節 模型運行及其結果 23
一、仿真模型 23
二、仿真結果 25
第四節 結果分析以及模型改造 31
一、結果分析 31
二、模型改造 32
三、模型改進后的分析 38
第五章 結論與展望 39
參考文獻 40
致 謝 42
第一章 引言
第一節 研究背景與現狀
近年來，隨著國內外市場競爭的激烈，我國加入WTO，企業面臨巨大的挑戰。物流的現代化越來越受到人們的關注。傳統物流是一個流通與制造過程的附屬品，其基本任務僅僅是完成商品流通或制造過程中物料的物理位置的轉移，以確保流通或生產過程的正常運行，因此，物流的各個功能環節長期以來是相互分散和孤立的?，F代流通與生產過程則是更加注重整體的效益。物流作為一個多因素、多目標的復雜系統，追求其整體的優化是一個復雜的系統分析問題?，F代物流越來越多的強調物流的系統化合綜合化，現代物流和傳統物流的本質區別逐漸顯現出來。正式由于現代物流的這一特點，尤其需要運用系統分析的方法對其進行分析研究。
生產線即產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產活動所構成的路線。生產線需要接收和處理大量的產品設計、加工、制造資源等信息，合理調度加工零件。傳統的經驗分析和人工調度不能適應復雜系統和現代管理的要求。過去，一個企業有十幾輛、幾十輛車負責產成品的運輸。車輛的調度完全依靠管理人員、調度人員的已有經驗。今后，企業物流逐步走向社會化。企業要降低成本，縮短供貨期，對物流提出了更高的要求。不僅僅滿足于車輛的調配，更需要合理選擇運輸路線、合理配載和返程貨物搭載等。而且，由于生產的逐漸多樣化，服務的客戶化，不再有一成不變的計劃生產，市場不斷變化的生產和供貨，需要管理人員動態調整計劃。人工的、經驗式的管理必須用科學的控制管理方式代替。系統仿真正是適應了物流系統的復雜化、物流目標的多樣化的發展需要。 人們在研究一個較為復雜的系統時，通?？梢圆捎脙煞N辦法:一種是直接在實際系統上進行研究;另一種就是在系統的模型上進行研究。在實際系統上研究固然有其真實可信的有點，但是很多情況下是不合適甚至不可行的。這主要有以下幾方面的原因:
(1)、需要考慮安全性。在研究重要的，涉及人身安全或設備安全的系統時，不允許在實際系統上進行試驗，例如宇航系統，核能系統，航空系統等。
(2)、系統具有不可逆性。有很多系統是不可逆的，例如已經發生的災害，生態系統等。
(3)、投資風險過大。一些重大的工程項目，重大設備系統很復雜，投資巨大，不允許在實際系統上進行破壞性的實驗。
(4)、研究時間過長。多數情況下，在實際系統上研究問題往往需要較長的時間。例如研究復雜的生態系統一般需要數十年;研究一個交通運輸系統也至少需要數天甚至數月。
(5)、真實的系統尚未建成。如果希望在系統規劃設計階段評價方案的優劣，顯然無法在真實系統上進行。
出于以上主要原因，利用模型來研究系統不僅是必要的甚至在某些情況下是唯一可行的方法。
第二節 選題的意義
生產物流系統是企業物流系統的子系統，同時也是制造系統的重要組成部分。生產物流系統的優化不但可以提高企業生產中物流的順暢程度、提高生產效率，還可以降低物料搬運成本；進而提高企業的成本、質量、交貨期等各項系統性能指標。由于生產系統的復雜性、動態性和隨機性，數學解析方法無法對整個生產系統的諸多特征進行建模，也就無法準確地進行投產方案的計算和優化。而系統仿真以相似論、計算機科學、概率論、數理統計和時間序列分析等為理論基礎，能夠真實地仿真隨即時間，實時模擬生產系統的動態特性[1]，再現或預測所需的生產系統特征。
而Flexsim是一套系統仿真模型設計、制作與分析工具軟件。它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數據處理技術為一體，專門面向制造、物流等領域。運用Flexsim系列仿真軟件，可在計算機內建立研究對象的系統三位模型，然后對模型進行各種系統分析和工程驗證，最終獲得優化設計或改造方案。
本文以圣奧有限公司沙發生產線為例，通過仿 真軟件Flexsim建立生產線仿真模型，進行物流和調度仿真，瓶頸設備和故障分析與生產線能力評估，為生產線規劃與布局及生產調度計劃制定提供可靠的科學依據。而用仿真軟件做生產線優化還可以可以減少成本，三維效果好，最重要的是仿真優化結果明顯。第二章 生產線概論
第一節 生產線的基本理念
一、生產線的概念
產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產活動所構成的路線。狹義的生產線是按對象原則組織起來的，完成產品工藝過程的一種生產組織形式，即按產品專業化原則，配備生產某種產品（零、部件）所需要的各種設備和各工種的工人，負責完成某種產品（零、部件）的全部制造工作，對相同的勞動對象進行不同工藝的加工。
生產線的主要產品或多數產品的工藝路線和工序勞動量比例，決定了一條生產線上擁有為完成某幾種產品的加工任務所必需的機器設備，機器設備的排列和工作地的布置等。生產線具有較大的靈活性，能適應多品種生產的需要；在不能采用流水生產的條件下，組織生產線是一種比較先進的生產組織形式；在產品品種規格較為復雜，零部件數目較多，每種產品產量不多，機器設備不足的企業里，采用生產線能取得良好的經濟效益。
二、流水式生產線的概念
流水線是指勞動對象按照一定的工藝路線，順序的通過各個工作地，并按照統一的生產速度(節拍)完成工藝作業連續的、重復的生產過程。
流水生產方式是把高度的對象專業化生產和勞動對象的平行移動方式有機結合起來的一種先進的生產組織方式。
單品種流水生產線又稱不變流水線，指流水線上只固定生產一種制品。要求制品的數量足夠大，以保證流水線上的設備有足夠的復合。
多對象流水生產有兩種基本形式。一種是可變流水線，其特點是在計劃期內，按照一定的間隔期，成批輪番生產多種產品;在間隔期內，只生產一種產品;在完成規定的批量后，轉生產另一種產品。另一種是混合流水線，其特點是:在同一時間內，流水線上混合生產多種產品。按固定的混合產品組組織生產，即將不同的產品按固定的比例和生產順序編程產品組。一個組一個組地在流水線上進行生產。
第二節 生產瓶頸
一、生產線上的約束
生產線的生產過程是一個按照生產工藝安排的有序過程。因此，可完成生產作業要素受到一定程度上的限制。例如，在安裝儀器或者設備外殼前需要裝上電動機。進行生產線平衡時，除了考慮優先約束之外還應考慮非生產工藝的約束：
(1)區域約束。它時與生產工位布置有關的限制，分為正區域約束和負區域約束。正區域約束是指某些確定的作業要素應該彼此就近設置;負區域約束是指作業要素之間相互干涉，在位置上不應靠近的限制條件。
(2)位置約束。在大型的生產線上，如汽車的裝配線上，由于產品比作業人員可完成的裝配作業空間大，不能完成其周邊的裝配作業，產品裝配作業受到空間的限制。
二、節拍和瓶頸
流程的“節拍 ”（Cycle time）是指連續完成相同的兩個產品（或兩次服務，或兩批產品）之間的間隔時間。換句話說，即指完成一個產品所需的平均時間。節拍通常只是用于定義一個流程中某一具體工序或環節的單位產出時間。如果產品必須是成批制作的，則節拍指兩批產品之間的間隔時間。在流程設計中，如果預先給定了一個流程每天（或其它單位時間段）必須的產出，首先需要考慮的是流程的節拍。
而通常把一個流程中生產節拍最慢的環節叫做“瓶頸”（Bottleneck）。流程中存在的瓶頸不僅限制了一個流程的產出速度，而且影響了其它環節生產能力的發揮。更廣義地講，所謂瓶頸是指整個流程中制約產出的各種因素。例如，在有些情況下，可能利用的人力不足、原材料不能及時到位、某環節設備發生故障、信息流阻滯等，都有可能成為瓶頸。正如“瓶頸”的字面含義，一個瓶子瓶口大小決定著液體從中流出的速度，生產運作流程中的瓶頸則制約著整個流程的產出速度。瓶頸還有可能“漂移”，取決于在特定時間段內生產的產品或使用的人力和設備。因此在流程設計中和日后的日常生產運作中都需要引起足夠的重視， 注意生產線平衡的持續改善。
與節拍和瓶頸相關聯的另一個概念是流程中的“空閑時間”（idle time）?？臻e時間是指工作時間內沒有執行有效工作任務的那段時間，可以指設備或人的時間。當一個流程中各個工序的節拍不一致時，瓶頸工序以外的其它工序就會產生空閑時間。這就需要對生產工藝進行平衡。制造業的生產線多半是在進行了細分之后的多工序流水化連續作業生產線，此時由于分工作業，簡化了作業難度，使作業熟練度容易提高，從而提高了作業效率。然而經過了這樣的作業細分化之后，各工序的作業時間在理論上，現實上都不能完全相同，這就勢必存在工序間節拍不一致出現瓶頸的現象。除了造成的無謂的工時損失外，還造成大量的工序堆積即存滯品發生，嚴重的還會造成生產的中止。
為了解決以上問題就必須對各工序的作業時間平均化，同時對作業進行標準化，以使生產線能順暢活動。“生產線工藝平衡”即是對生產的全部工序進行平均化，調整各作業負荷，以使各作業時間盡可能相近。是生產流程設計與作業標準化必須考慮的最重要的問題。生產線工藝平衡的目的是通過平衡生產線使用現場更加容易理解“一個流”的必要性及“小單元生產”（Cell production）的編制方法，它是一切新理論新方法的基礎。
第三節 生產線評價指標
在生產線平衡中，通常可以使用生產線最終產量、工作時間、利用率、空閑率、阻塞率等幾個指標來比較和評價生產線平衡的結果，而本文中主要用到生產線最終產量和操作器利用率這兩個指標。
一、生產線最終產量
生產線的評價指標之一為該條生產線最終的產量。一般而言，最終產量越多越好，本文中模型改進前后對比的評價指標之一就是生產線的最終產量。不過，現實生活中，企業還是要考慮到生產成本問題。如果生產成本投入很大，相對而言，最終產量增加不多，那么就不一定值得投入更多的生產成本的。
二、操作器的利用率
生產線中機器的利用率也是一個很重要的生產線評價指標，一般利用率較高的生產線比較好。試想，如果一條生產線上的機器大多時間都處于空閑或等待之類的 非處理狀態，那就說明這條生產線的利用率不高，存在很大的浪費。本文中模型的第二個評價指標就是機器的利用率，通過模型改造，使得生產線上的各個機器的利用率有大大的提高，充分的使用了其生產能力，沒有造成浪費。
第四節 生產線物流系統仿真方法的優勢
一、傳統生產線物流分析方法
傳統對企業的生產流程的優化，主要集中在生產流程、生產節拍和工藝流程方面的優化，且主要由工藝員根據企業現有的規模，建立實體模型，通過改變其中幾個瓶頸設備來達到優化的目的。這種優化在很大程度上來說，沒有相關理論為指導，多是從生產實際中總結出的一些經驗中得出的，常常是局部的優化，可以說只是些修修補補，并不能從根本上解決企業整體存在的問題。針對企業優化問題，目前用的較多的傳統生產線物流分析方法是對所研究系統建立起相關數學模型，通過數學工具對系統進行優化。
而對生產線進行分析的數學方法包括有運籌學、系統工程等學科。其內容包含有排隊論、目標規劃法、模糊綜合評判法、層次分析法、關系矩陣法等等。不過類似于這些方法，計算量過大，而且有些時候不一定能得出結果，所以存在一定的弊端。隨著生產系統越來越復雜，越來越多采用仿真方法。
二、仿真方法的優勢
對于比較復雜的工藝流程，僅用數學方法往往不能發現工藝流程中的瓶頸，因而也無法為系統優化提供依據。因此，需要通過仿真技術的應用，對工藝流程建立仿真模型、設置參數，來實現工藝流程的仿真，從而找到瓶頸，再通過優化方法消除流程中的瓶頸。因為對物流系統的仿真能將制造廠內生產的實際情況逼真的再現出來，并結合虛擬制造、虛擬物流的思想，通過對各種模型設備的工作時間、利用率、空閑率、阻塞率等的分析，找出制約整個系統物流的瓶頸因素，再通過改變相關制約因素來達到系統整體的最優，這不僅有效的解決了傳統的數學模型優化不能真實、具體、全面地反映系統運作情況的缺陷，又巧妙的回避了大量不必要的計算，操作起來十分經濟方便。
仿真技術綜合集成了計算機、網絡技術、圖形圖像技術、多媒體、軟件工程、信息處理、自動控制的多個高新科技領域的知識，是以相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行實驗研究的一門綜合性技術?？捎行У慕鉀Q這種多因素、多目標、多層次的系統優化問題。
第三章 仿真技術的發展和應用
第一節 真技術的發展歷史及其特點
一、仿真技術的發展歷史
系統仿真是建立在系統理論、控制理論、相似理論、數理統計、信息技術和計算機技術等理論基礎之上，以計算機和其他專用物理效應設備為工具，利用系統模型對真實或假想的系統進行試驗，并借助于專家經驗知識、統計數據和系統資料對實驗結果進行分析研究，做出決策的一門綜合性和實驗性的學科。
早在幾千年前，我們的先人就懂得了系統仿真的基本原理。中國象棋就是用于仿真古代戰爭的游戲;軍事沙盤用來仿真兩軍對戰的戰略;建筑中用木模研究實際建筑物的結構與承載性能等。知道20世紀40年代，馮。諾依曼正式提出了系統仿真的概念，隨后1952年美國成立了仿真學會，1963年出版了仿真領域最具權威性的學術刊物《SIMULATION》后，系統仿真之間變成了一門獨立的學科。
二、仿真技術的特點
系統仿真技術是模型(物理的、數學的或非數學的)的建立、驗證和實驗運行技術?，F代仿真技術的特點可以歸納為以下幾點:
(1)、系統仿真技術是一門通用的支撐性的技術。在決策者們面對一些重大的，棘手的問題時， 能以其他方法無法代替的特殊功能， 為其提供關鍵性的見解和創新的觀點
(2)、系統仿真技術學科的發展具有相對的獨立性， 同時又與光、機、電、聲， 特別是信息等眾多專業技術領域的發展互為促進。因此系統仿真技術具有學科面廣、綜合性強、應用領域寬、無破壞性、可多次重復、安全、經濟、可控、不受氣候條件和場地空間的限制等獨特優點， 這是其他技術無法比擬的。
(3)、系統仿真技術的發展與應用緊密相關。應用需求倩影、系統帶技術、技術促系統、系統服務于應用，這是一個辯證的關系。應用需求是推動系統仿真技術發展的原動力， 系統仿真技術應用效益不但與其技術水平的高低有關， 還與應用領域的發展密切相關。大量實例證明， 系統仿真技術的有效應用必須依托于先進的仿真系統， 只有服務于應用的仿真系統向前發展了， 才能帶動系統仿真技術的發展。
(4)、系統仿真技術應用正向全系統、系統全生命周期、系統全方位管理發展， 這些都給予仿真技術的發展。
第二節 仿真技術在生產系統中的應用與分類
一、仿真技術的應用
仿真在生產中的應用，主要依賴于生產力發展水平的提高。對簡單的生產過程和系統， 以人工操作為主的生產，仿真顯示不出其突出的優點。然而，隨著生產自動化水平不斷提高， 生產系統越來越復雜。生產節奏越來越快，生產管理者對生產改進的每一決策，都需謹慎考慮。措施不當，往往需付出高昂的代價。而正是由于系統的復雜性、快節奏和柔性，要想預測每一種決策給系統帶來的后果。已是人的大腦無法勝任的了。仿真技術正是彌補了這一不足，成為現代生產系統的有用工具，成為生產管理人員的得力助手。仿真在制造業中的應用，主要有以下幾方面：
1．生產系統的規劃設計
在一個新的生產系統建立時，往往要對該生產系統的方案設計進行評價。除了其它的系統設計與評價方法外，仿真是最常用的一種方法。對新系統建立模型，動態運行此模型，從而找到系統方案存在的問題。多次修改參數與運行，可以尋求一個較優的設計方案。
2．物料的管理
復雜、快節奏的生產系統。物料的管理往往是十分復雜的。不同的物料管理策略，會產生不同的效果。策略得當，可以保證生產系統均衡的生產，保證物料適時、適量的供應。反之，會造成生產物流的失調，或出現積壓浪費，或出現供料不足。通過物料管理策略仿真， 可以確定出最恰當的物料管理方案。
3．生產系統的協調
多工序、多設備的復雜生產線。各加工工序生產節奏一般是不協調的。這種不協調會嚴重影響生產系統整體效率。協調各工序的生產節拍，充分發揮所有生產設備和人力資源的潛力， 力求系統生產的總體高效率，是生產中最常見的難題。仿真可以幫助人們迅速 找到生產的瓶頸，通過采取相應措旖，消除瓶頸，協調生產。
4．生產計劃摸擬
企業、公司在制訂計劃時，為了預測計劃下達后的效果，一般都采用定量分析的方法，通過分析來評價計劃的合理性。仿真是定量分析方法中應用最廣泛的。
5．生產成本分析
仿真可以模擬生產的動態過程。如果將成本作為一個基本變量，生產過程的模擬可以得到生產成本的統計性能。改變參數，多次仿真可以尋求降低成本提高生產率的較優方案。
生產線作為生產系統的重要組成部分，仿真技術在其中的應用同樣十分廣闊，從原料管理，工具管理，生產設備規劃，控制生產吞吐等。
二、仿真技術的分類
系統仿真可以有很多種分類方法。
①．按模型的類型可以分為連續系統仿真、離散事件系統仿真、連續/離散混合系統仿真和定性系統仿真;
②．按仿真的實現方法和手段及模型的種類，可以分為物理仿真和數學仿真;
③．根據人和設備的真實程度，可以分為實況仿真、虛擬仿真和構造仿真等;
連續系統仿真和離散時間系統仿真是根據系統狀態變化的不同而進行分類的。連續系統仿真是指系統狀態隨時間連續變化的系統的方針;離散事件系統仿真則是指系統狀態值在一些時間點上發生變化的系統的方針。在系統仿真技術的發展歷史中，連續系統仿真較早得到發展和成熟的應用。最為成熟的領域包括自動控制，電力系統，宇航，航空等。離散事件系統仿真是隨著管理科學的不斷發展和先進制造系統的發展而逐漸被重視和發展起來的。目前，在交通運輸管理，誠實規劃設計，庫存控制，制造物流等領域都開展了離散事件系統仿真的理論和應用研究。
物理仿真是建立系統的物理模型。最早的仿真起源于物理仿真，例如航空飛行用空洞實驗研究氣流對飛機飛行的影響。數字仿真則是通過建立系統的數學模型進行研究。數學仿真又分為模擬仿真和數字仿真。數字仿真就是建立系統的數字模型。由于數字仿真依賴于計算機，并需要處理大量數據，要求能快速計算，因此數字仿真是隨著計算機的發展而形成和不斷成熟起來的。隨著計算機的發展，數字仿真的研究和應用在系統仿真中占有越來越大的比重。
國外工業發達國家系統仿真技術的應用非常普遍。20世紀90年代初，美國提出了22項國家關鍵技術，系統仿真技術被列為16項;美國國防部提出了21項國防關鍵技術，系統仿真技術被列為第6項。美國已經嚴格規定所有重要的武器研究，必須進行仿真實驗后才可投入正式生產和使用。
根據20世紀80年代末的統計，比人企業運用系統工程解決管理和決策問題時，采用系統仿真方法的已經超過80%。英國制造業也普遍采用系統仿真方法解決無聊控制、人力配置、調度評估、投資策略以及均衡生產等問題。根據國外應用統計，運用系統仿真油畫系統設計規劃可減少投資約30%，在庫存控制方面科減少庫存約15%。
第三節 物流相關仿真軟件介紹
一、AutoMod
AutoMod仿真軟件是由美國Brooks Automation公司出品，目前最新版本是11.2。 其研發基地位于猶他州的鹽湖城，于上世紀80年代開始研發，目前已成為國際上產品較成熟、應用較廣泛的仿真軟件之一。 AutoMod的應用覆及汽車、家電、造船、化工、煙草、圖書等制造業領域，軍事、核工業等國防領域，以及郵政通信、港口、航空、倉儲、配送、物料操作等物流及其他服務行業和領域。AutoMod是一款比較成熟的離散事件系統仿真軟件，可完成對制造系統、倉儲系統、物料處理、企業內部物流、港口、車站、空港、配送中心，以及控制系統等的仿真分析、評價和優化設計等。
二、Arena
Arena是美國System Modeling公司于1993年開始就基于仿真語言SIMAN
及可視化環境CINEMA研制開發的可視化交互級城市商業化仿真軟件，為不同需求的用戶開發有多種產品類型。
作為通用的可視化仿真環境，Arena的應用范圍十分廣泛，集合覆蓋了可視化仿真的所有領域。在物流領域，Arena的應用涉及從供應商到客戶的整個供應鏈，包括供應商管理、庫存管理、制造過程、分銷物流、商務過程以及客戶服務等。在制造過程仿真應用中，Arena常用來進行四個方面的仿真分析:①生產過程中的工藝過程計劃、設備布置等;②生產管理中的生產計劃、庫存管理(如庫存規劃、庫存控制機制)等;③制造過程的經濟性、風險性分析，降低成本或輔助企業投資決策等;④各種先進制造模式如虛擬組織與敏捷供應鏈管理的可視化仿真等。
三、Extend
Extend系統仿真軟件是由美國Imagine That公司開發的通用仿真平臺。Extend目前有連續、離散、工業和套裝四個版本的商業產品。Extend提供了自成一體的集成環境，為不同層次的用戶提供了多種工具，并且Extend的模塊可以很容易地搭建并組合在一起，大大方便了建模。Extend在眾多行業得到企業、學校和政府的廣泛認可。其應用領域包括通訊、制造、服務、衛生、物流和軍事等行業。
Extend提供了輸入建模、運行仿真模型、數據分析等基本功能。Extend提供了模塊化的建模功能，用戶可以采用軟件提供的基本模塊，或者自己建立的模塊搭建模型。此外，Extend包含了以個基于消息傳遞的仿真引擎，提供迅速的模型運行機制和靈活建模機制。Extend采用2D的建模與仿真顯示功能，建立的模型和方針運行都顯示二維的畫面。Extend的方針運行支持及時的參數修改，能夠及時看到修改參數后的運行情況。Extend也停工了專門的StatFit數據你和功能，輔助用戶進行各種類型的輸入數據的處理和分析。
四、Flexsim
Flexsim是一款通用離散仿真軟件，被用來對若干不同行業不同系統進行建模和仿真。據粗略估計，大約500個Fortune企業中的一般為Flexsim的客戶，包括General Mills， Daimler Chrysler， FedEx等一些著名企業。
Flexsim是一套系統仿真模型設計、制作與分析工具軟件。它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數據處理技術為一體，專門面向制造、物流等領域。運用Flexsim系列仿真軟件，可在計算機內建立研究對象的系統三位模型，然后對模型進行各種系統分析和工程驗證，最終獲得優化設計或改造方案。
Flexsim是新一代離散時間系統仿真的有效工具。面向對象的建模方式使得建模過程更為快捷，只需通過圖形的拖動和必要的附加程序就可以快速的建立起系統的模型。軟件提供了豐富的物理單元，如處理器、操作員、堆垛機、貨架等，大大方便了用戶的建模。所建立的物理仿真模 型可以用三維動畫方式表現出來。
目前，Flexsim軟件已經在物流及生產制造領域里成功的進行了多種系統的建模與仿真分析，如配送中心的揀選仿真、倉儲出入庫仿真、產品庫分揀仿真、生產物流系統仿真、高速公路交通仿真、集裝箱碼頭仿真、機場仿真、城市應急系統仿真等。
以下是運用Flexsim成功解決的一些問題：
• 提高設備的利用率
• 減小等待時間和排隊長度
• 有效分配資源
• 消除缺貨問題
• 把故障的負面影響減至最低
• 把廢棄物的負面影響減至最低
• 研究可替換的投資概念
• 決定零件經過的時間
• 研究降低成本計劃
• 建立最優批量和工件排序
• 解決物料發送問題
• 研究設備預置時間和改換工具的影響
• 優化貨物和服務的優先次序與分派邏輯
• 在系統全部行為和相關作業中訓練操作人員
• 展示新的工具設計和性能
• 管理日常運作決策
Flexsim采用面向對象技術，并具有3D顯示功能。建?？旖莘奖愫惋@示能力強是Flexsim仿真軟件的重要特點。該軟件提供了原始數據擬合、輸入建模、圖形化的模型構建、虛擬現實顯示、運行模型進行仿真實驗、對結果進行優化、生成3D動畫影像文件等的功能，也提供了與其他工具軟件的方便接口。第四章 生產線仿真建模
第一節 生產線仿真的基本過程
生產線仿真的基本流程如圖4-1:
圖4-1 生產線仿真基本流程
一、明確仿真目的
建立生產線仿真首先要明確仿真的目的，這樣才能避免對仿真過程中不必要細節的糾纏，突出問題的重點。
二、收集數據
數據收集包括收集與系統輸入輸出有關的數據以及反應系統各部分之間關系的數據:包括各個生產線的相互關系、生產時間、準備時間、加工零件路徑關系等。這是保證以后Flexsim生產線模型能真正反映真實生產線模型的必要條件。
三、建立系統的物理模型
由Flexsim 中提供的各類資源來模擬生產線設備及產品。
四、建立系統的邏輯模型
通過connect 屬性連接各實體， 以及對各實體參數的設置及編程， 實現一定產品加工順序及不同品種的生產順序。
五、模型確認
確認是確定模型是否正確代表實際系統，把模型及其特性與現實的系統及其特性比較的全過程。對模型的確認工作往往是通過對模型的矯正來完成，比較模型和實際系統的特性是一個迭代的過程。這個過程重復進行直到認為模型準確為止。
六、仿真模型運行
仿真運行就是將系統的仿真模型放在計算機上運行。在運行過程中了解模型對各種不同的輸入數據以及不同的仿真機制輸出響應的情況。
七、模型運行結果分析
對仿真結果分析是確定仿真實驗中所獲得的數據是否合理和充分，是否滿足系統的目標要求，同時將仿真結果整理成報告，確定比較系統不同方案的準則、實驗結果、數據的評價標準和問題可能的解，為系統方案的最終決策提供輔助支持。
第二節 模型介紹
一、圣奧沙發流水線簡介
本模型以圣奧集團有限公司旗下的沙發流水線為實體模型。圣奧現有各類沙發共33款，其中6款為外購產品，25款為自行研發生產，淘汰2款。主要產品類別有: 厚重、氣派沙發系列；高層主管(皮質) 穩重、時尚、簡約沙發系列；各階層(皮質及仿皮)貴賓、休閑沙發系列:訪客、會客(布藝及皮質)。
二、沙發制造部工藝流程圖
圖4-2 沙發制造工藝流程圖
該生產線的流程為圖4-2所示。主要步驟有來料檢驗、材料入庫、開料、釘架、打帶、裁綿、裁剪、車縫、噴膠貼綿、成型安裝、包裝。而開料、釘架和打帶是對板材進行處理的。裁綿和車縫是對皮料進行處理的。而各流程的先后順序以及組合方式就如圖4-2所示。
三、模型實體
表4-1 模型實體介紹
模型元素 系統元素 備注
Flowitem 原料 默認生成原料
Processor
機器 進行不同的參數定義以表征不同機器組中的機器
Queue 暫存區 暫時存放貨物的區域
Conveyor 傳送帶 用來傳送被加工對象
Source 原材料庫 原材料的始發處
Sink 成品庫 原料加工后的最終去向
(一)加工工藝及設備:
開料------根據產品、設計、工藝技術要求畫板、用開料鋸、帶鋸將板材鋸成所需求規格形狀(數量、品質)，機械設備及工具:帶鋸機、推臺鋸、橫截鋸、壓刨機。
開綿------根據設計技術、樣板要求，用電剪將海綿簡稱所需求規格的產品部件，機械設備及工具:電剪
裁剪------根據技術設計要求，用裁剪工具將皮料和面料裁成所需規格的產品部件，機械設備及工具:電剪，剪刀
車縫------根據設計技術要求，對各型號的產品進行縫合，機械設備及工具:縫紉機、鎖邊機、雙針機
釘架------根據工藝技術要求，對已開好的料進行拼接，機械設備及工具:馬釘槍、直釘槍
貼綿------根據設計技術要求，對已釘好的沙發架加貼海綿、造型
成型------對已貼好綿的沙發進行們皮和組裝，對沙發進行初步的成型
安裝------根據工藝要求對需要組裝的產品進行安裝固定以達到工藝要求
包裝------根據工藝要求對檢驗合格的產品進行包裝以達到工藝需求。
(二)模型假定:
由于工序較多，所以我將生產線中對板材的操作步驟(開料-釘架-打帶)合并為一個過程，簡稱為板材操作，假定存在一板材處理器，能完成此三個程序。同理，將對皮料進行操作的步驟(剪裁-車縫)合并為一個過程，簡稱為皮料處理器。由于貼綿過程只有一道，所以就不需要合并。此外，圣奧沙發生產流水線上是一個流程一個人負責的。所以因為我把對板材的處理合并為一個流程，所以設定有1個操作員操作該流程。同理可得，裁綿區1人操作，皮料處理區1人操作。綜上，整條沙發生產線所需的操作員共有6人。
表4-2 車間生產線機器與操作人員明細表
機器名稱 數量 操作人員數
板材處理器 1 1
裁綿器 1 1
皮料處理器 1 1
噴膠器 1 1
成型安裝器 1 1
包裝器 1 1
沙發生產線首先從原料倉庫取材料。由于生產線流程中有來料檢驗這一步驟，我假設原材料的產品合格率為99%，即只有1%的產品，由發生器隨機發送。而與發生器連接的第一個暫存區是存放合格品的，第二個暫存區是存放不合格品的，進入生產線的原材料是由第一個暫存區發出的，因此就不存在有出現有次品進入生產線的問題。板材處理的總時間為各步驟的總和(即開料時間+釘架時間+打帶時間)為702s。裁綿時間為78s，皮料處理時間(即裁剪時間+車縫時間)為367s。當板材和綿料都處理完畢后，以1:1的比例進 行噴膠貼綿操作，該過程處理時間為345s。完成后，與處理完畢的皮料進行成型安裝，需要時間380s。最后進行成品包裝，需時256s。當上述步驟都完成后，將成品入庫。
模型的布局如圖4-3:
圖4-3 模型布局圖
圖4-4 模型透視圖
(三)運行時間:
假定沙發生產線是一周7天都工作，每天工作時間為24個小時，采用班組輪換制度進行運作?？傆嬕淮畏抡鏁r間為168小時(7*24=168)，即604800s(168*60*60=604800s)。
(四)參數設置:
1.發生器source的參數設置為服從正態分布，均值為50，方差為2。
2.操作器處理時間服從常數分布。
3.除了裝載廢品的暫存區最大容量為1000，其他暫存區最大容量均為100。
4.由于有來料檢驗環節，我假定來自原料倉庫的材料合格率為99%，所以在發生器的臨時實體流分頁中的送往端進行設定。如圖4-5:
圖4-5 發生器參數設置圖
5.設定第一臺合成器操作之后實體顏色改為黃色，自定義顏色為(R=255，G=255，B=0)。
6.第一臺合成器設置:
圖4-6 合成器一設置圖
圖4-7合成器一參數設置圖
7.第二臺合成器處理過后顏色設置為白色，即(R=255，G=255，B=255)。
圖4-8 合成器二參數設置圖
第三節 模型運行及其結果
一、仿真模型
由于本文的模型是以一周為一個模型周期的，因此我們用到Flexsim實驗控制器的這個功能，實驗控制器的參數設定如圖4-9:
圖4-9 實驗控制器設置圖
運行中的模型截圖4-10。
圖4-10 運行中的模型立體圖
仿真結束時間為604813.30s。
圖4-11 運行中的模型俯視圖
該模型場景運行五次之后，觀察的最終產量為860。如圖4-12:
圖4-12 最終產量圖
二、仿真結果
(一)板材處理器:
由于在該生產線仿真模型中，我們假設的原料供應是得到充分保證的。如圖4-13所示，板材處理器基本上處于滿負荷狀態，即一直在進行操作。
圖4-13 板材處理器狀態圖
(二)裁綿器:
從圖4-14可以看出裁綿器有大量空閑，空閑率超過50%。
圖4-14 裁綿器狀態圖
(三)皮料處理器:
皮料處理器利用率也不高，大部分時間還是處于空閑狀態。
圖4-15 皮料處理器狀態圖
(四)噴膠貼綿器:
噴膠貼綿器的工作效率也不高，處理率只有近50%，大部分時間都是在收集。有前面幾個操作器的狀態可知，由于板材操作器的工作時間過長，導致裁綿器已經工作完成而它還沒有操作完成。此外，噴膠貼綿器又是要由板材操作器和裁綿器都工作完后才能將處理過后的材料進行合成，所以它大部分時間都在等待經板材操作器處理過后的材料。
圖4-16 噴膠貼綿器狀態圖
(五)成型安裝器:
成型安裝器的狀態和上一個噴膠貼綿器狀態相差不多，原因也相似。由于皮料處理器工作時間相對不是特別長，且工序只有一道，而噴膠貼綿器以及之前的操作不僅操作時間久，而且工序也有兩道，所以成型安裝器這里大部分時間都在等待噴膠處理過后的材料。皮料處理過后的材料也得閑置著，等待著進行合并。
圖4-17 成型安裝器狀態圖
(六)包裝器:
由于成型安裝器那里大部分時間都在等待，所以會造成包裝器大部分時間都是空閑的，只有等待成型安裝器安裝完成之后才能進行操作，所以利用率不高，空閑率過高。
圖4-18包裝器狀態圖
第四節 結果分析以及模型改造
一、結果分析
由上述狀態圖可以看出，由于板材操作器的處理時間相對于裁綿器和皮料處理器的時間過長，所以導致同一層次的裁綿器和皮料處理器的空閑時間太大，操作率不高。而且，由于板材操作器的處理時間過長，導致噴膠貼綿器的大部分時間都在等待它操作完成。連鎖反應，最后的成型安裝器大部分時間久在等噴膠貼綿器操作結束。這樣以來，最后的包裝器大多時間都是空閑的。只有前一步驟的成型包裝器完成了之后它才運作。
因此，這條生產線的生產瓶頸就在板材操作器那里。由于生產時間過長，導致整條生產線的利用率不高。其他操作器空閑率過大，利用率很低，而且合成器的大部分時間都是在等待。因此，本文的模型改造主要對板材操作器進行改造的。
下圖就可以看出裁綿器后的暫存區十分擁堵。
圖4-19運行中的模型圖
二、模型改造
針對上述的結果分析，本文對模型進行以下改造:
(一)由于板材操作器是生產瓶頸，所以在模型中增加一臺同類型操作器。此外進行技術革新，使其操作時間簡短，改造后每臺機器的操作時間為300s。
(二)在皮料處理器之后使用一跳傳送帶，并設定速度為1m/s。這樣就使得皮料處理完成之后不會馬上擁堵到暫存區。
模型改造后的立體圖如下:
圖4-20改造后的模型立體圖
改造后的模型運行中的圖:
圖4-21改造后的模型運行圖
模型運行結果中各操作器的狀態:
板材操作器1:
圖4-22改造后的板材操作器一的狀態圖
板材操作器2:
圖4-23改造后的板材操作器二的狀態圖
裁棉器:
圖4-24改造后的裁綿作器的狀態圖
皮料處理器:
圖4-25改造后的皮料器的狀態圖
噴膠貼綿器器:
圖4-26改造后的合成器一的狀態圖
成型安裝器:
圖4-27改造后的合成器二的狀態圖
包裝器:
圖4-28改造后的包裝器的狀態圖
最終產量:
圖4-29改造后的最終產量圖
三、 模型改進后的分析
從上面的狀態圖中可以發現，各操作器的操作率有明顯提高，并且最終產量提高了將近一倍。原先一次仿真結果產量為860。增加一臺板材處理器之后仿真后的產量為1586，產量增加了84.4%。這個結果十分理想。因此，在設備和人員方面增加投入，換來產量的飛速增長是很值得的。
改造前后的產量比較:
圖4-30改造前的最終產量圖
圖4-31改造后的最終產量圖
第五章 結論與展望
通過對中國圣奧有限公司的沙發制造車間的生產線調查，運用Flexsim軟件進行該生產線的模擬仿真，并設置參數，從最終的仿真結果中發現該生產線的不足。如板材處理器的生產瓶頸，經過仔細分析，最終在板材處理該環節上提高其生產能力，即增加一臺板材處理器，分擔部分原材料，并且進行技術革新，使得單板材處理環節的處理時間有所剪斷。改造后的模型運行結果十分理想，不僅各個操作器的忙閑率有所提高，處理率增加了，空閑率降低了，最明顯的改進結果就是其最終產量，由原先的860增加到1586，將近增加了一倍，表明使用仿真軟件能夠用方便的找出瓶頸，并且可以明顯的對比改造前后的結果。
實體制造企業的生產線是一個十分復雜的系統，其決 策變量十分多，并且一般不是單一目標的系統，而是個多目標的系統。此外，會有很多不定性因素，所以單純的數學方法很難對其進行準確分析并且找出不足。因而對生產線的建模和仿真是必不可少的。Flexsim的特點就是三位可視化效果好，操作也比較簡便，實體類型豐富，數據選擇也比較齊全，對于生產線仿真十分適合。
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致 謝
