消防部门对工厂罚款20,000元是否合理，需结合具体违法情形和地方性法规综合判断，但存在合理性空间。以下从法律框架、处罚依据、程序合法性三个维度展开分析：

一、法律框架：工厂对员工行为负有管理责任

根据《中华人民共和国消防法》第十六条，工厂作为单位主体，需履行“保障疏散通道、安全出口、消防车通道畅通，保证防火防烟分区、防火间距符合消防技术标准”等消防安全职责。员工在车间抽烟的行为，若工厂未尽到以下管理义务，可能被认定为“单位消防安全违法”：

1. 未制定禁烟制度：未在车间等易燃易爆场所明确禁止吸烟；
2. 未设置警示标识：未在危险区域设置“禁止烟火”等明显标志；
3. 未采取防范措施：如未配备灭火器、未隔离易燃物等；
4. 未及时制止：发现员工抽烟后未立即纠正或放任不管。

若工厂存在上述管理疏漏，消防部门可依据《消防法》第六十条对单位处罚，罚款范围为5,000元至50,000元。因此，20,000元罚款在此幅度内，具备合法性基础。

二、处罚依据：需明确“违法事实”与“责任主体”

消防部门处罚需满足两个核心条件：

1. 违法事实成立：需证明员工抽烟行为直接威胁消防安全（如车间存在易燃物、未隔离火源等）；
2. 单位责任关联：需证明工厂未履行管理职责（如无禁烟制度、未培训员工等）。

若消防部门仅以“员工抽烟”为由处罚工厂，而未证明工厂管理失职，则处罚可能缺乏依据。此时工厂可申请行政复议或提起行政诉讼，要求撤销处罚。

三、程序合法性：处罚需符合法定流程

根据《行政处罚法》，消防部门处罚需履行以下程序：

1. 立案调查：现场检查、询问当事人、收集证据；
2. 告知权利：向工厂说明违法事实、处罚依据及陈述申辩权；
3. 听取申辩：工厂可提出异议或提供证据（如已制定禁烟制度、员工系初次违规等）；
4. 作出决定：出具《行政处罚决定书》，载明罚款金额、缴纳方式及救济途径。

若消防部门未履行上述程序（如未告知申辩权、未出具决定书），工厂可主张程序违法，要求撤销处罚。

实务建议：工厂如何应对？

1. 核实处罚依据：要求消防部门出具《行政处罚决定书》，明确违法条款和证据；
2. 自查管理漏洞：检查禁烟制度、警示标识、防范措施是否到位；
3. 协商或申诉：若认为处罚过重或依据不足，可与消防部门沟通或申请复议；
4. 整改预防：完善消防管理制度，加强员工培训，避免再次违规。

若您需要进一步分析处罚决定书内容或制定申诉策略，可直接向我提供具体材料，我将结合地方性法规为您详细解答。