系統布置規劃理論在小型水利工程試驗室中的應用

李 超

（深圳市水務工程質量監督站,廣東深圳 518055）

系統布置規劃理論在小型水利工程試驗室中的應用

李 超

（深圳市水務工程質量監督站,廣東深圳 518055）

介紹了系統布置規劃理論,明確了小型水利工程試驗室的生產系統規劃設計特征是功能規劃設計的系統形式;應用系統布置規劃理論,改進了原來的平面規劃圖,把各相同或相近屬性的功能室或作業單元安排在一起形成中級規模模塊,并把這些中級模塊合理的安排在一起形成一個協調的緊湊的系統,從而達到提高試驗室運作效率的目的。

系統布置規劃理論;流程圖分析;關系圖分析

1 系統布置規劃理論

系統布置規劃理論（systematic layout planning,簡稱SLP）,是生產系統規劃與設計的經典方法之一,主要被應用于工藝規劃設計（功能規劃或叫車間規劃）的系統形式中;是通過物流的工藝流程圖分析（flow charts analysis）以及各部門、各模塊的關系圖分析（relationship charts analysis）相結合的方式,形象的識別各部門或功能模塊間關系的密切程度,并評估各種可能的規劃設計方案,最終求得使系統關系緊密的合理的規劃設計方案的技術方法,以期得到一個低消耗高產出的生產規劃系統。

2 小型水利工程試驗室的生產系統規劃設計特征分析

生產系統規劃設計包含定點規劃設計、工藝規劃設計（功能規劃或稱車間規劃）、產品規劃設計（裝配線規劃）和成組技術規劃設計四種基本的系統規劃形式。

工藝規劃設計即把相似的設備或功能組合放置在一個功能單元里,再合理的系統的安排各個功能單元,使功能單元結構緊湊的組成一個高效率低消耗的系統的規劃形式。

圖1 P-Q圖

通過圖 1分析（P是產品品種,Q為產品數量）,我們可以確認需要采用的生產工藝流程類型,進而確定采取什么樣的生產系統規劃設計方案。在下面的P-Q分析圖中,M區的產品生產數量大,品種少,適宜采用不間斷生產制造工藝流程或大規模的生產工藝流程,則適宜采用裝配線規劃的系統形式;J區的產品生產數量少,品種變化多,適宜采用項目工程生產工藝流程和單件小批量作業生產工藝流程,則分別適宜采用定點規劃設計和功能規劃設計的系統形式;在M和J之間的部分則是中度規模批量生產工藝流程,適宜采用幾種基本的系統規劃形式相結合的形式。

顯而易見,小型水利工程試驗室的生產試驗任務相對一條裝配線來說,生產產品數量很小,但生產的產品品種相對的多,主要采用單一品種小批量作業生產工藝流程,因而宜采用功能規劃設計的系統形式。

在實踐中也是這樣:大多數水利工程試驗室都是把相似的設備盡可能地放置在一個房間里,形成一個功能單元或作業單元,再把這些功能單元組合在一起形成一個系統,因而水利工程試驗室的生產系統規劃設計主要采用的是功能規劃設計的系統形式。

一個系統的優良程度,取決于這些功能單元如何組織,組織上的差異會導致不同水平的系統,系統水平的差異又形成工作效率的差異。基于小型水利工程試驗室功能規劃設計系統形式特征,本文應用SLP系統布置規劃理論探討得到一個使試驗室布置規劃更為緊密的合理的功能規劃性設計方案,以得到一個能降低生產浪費,提高生產效率的系統,從而得到幾點定性的小型水利工程試驗室系統布置規劃經驗。

3 試驗工藝流程圖分析

限于篇幅,這里僅以圖2水泥試驗流程為代表示例,來分析試驗進程,以反映各功能室之間的聯系情況。其余的常見試驗,諸如砂石常規試驗,抗滲試驗流程等,由于都要按照相關試驗標準完成SOP標準作業程序的操作,因此都有標準的操作流程。

圖2 水泥試驗流程圖

從圖2中,看到流程圖可以反應相關功能室之間的關系。烘箱室與水泥室和土工試驗室之間有頻繁且重要的聯系;此外,按照試驗規范的要求,進程中包含了很多的搬運、移動活動,以使為達到試驗規范要求,推進試驗進程而在不同的功能室中轉換。在物流活動中,移動、運輸的工作被視為價值不高的活動;在精益運營的思想下,過多的移動、轉移還被視為一種浪費,主張盡量減少不必要的移動。我們基于這些聯系情況進一步的作關系圖分析,評估各功能室之間聯系緊密程度的情況。

4 關系圖分析

考慮試驗規范規定下的各功能室之間相互依賴必要性的程度以及實際情況的需要,我們把試驗規范規定了的環節或要求定為絕對重要級別,諸如未到期的混凝土試塊一定要在標準養護室中養護到規定的時限才能進行抗壓試驗,那么養護室和壓力室之間的依賴關系就是絕對重要的級別,但是,如果當前平面規劃圖中兩功能室的距離不為相鄰,也就是系統結構不絕對緊湊的話,那么就要降低級別。在實踐中,烘箱室與養護室沒有關系,水泥室、抗滲室和土工室之間的樣品沒有直接往來的需要,諸如此類在實踐中沒有關系的功能室之間,無論它們間的距離遠近,它們各自之間都是不重要的關系。為量化需要,對不同密切程度關系賦予相應的權重,如表1所示。

圖3 當前簡化的平面規劃關系圖

表1 圖示權重評分表

上圖3為當前簡化的平面規劃關系示意圖。單從距離上約定,最小的方形對角線上的兩個功能室和隔一個功能室距離的兩個功能室之間是很重要的級別;第二大的長方形對角線上的兩個功能室和隔了兩個功能室距離的兩個功能室之間是重要的級別;最大的長方形對角線上的兩個功能室之間是一般級別的關系。例如按照規范要求,未到期的抗滲混凝土試塊一定要在標準養護室中養護到規定的時限才能進行耐久性試驗,那么養護室和抗滲室之間的關系本應屬于絕對重要的級別,然而由于在當前簡化的平面規劃圖中養護室和抗滲室之間的系統結構不絕對緊湊,因而關系就只能變成很重要的級別。

此外,還約定各功能室和垃圾池之間的最高關系僅為很重要,結合平面圖距離上的約定,如果平面規劃圖中結構不緊湊的話,它們間的關系就又相應的降低級別。例如,水泥室和垃圾池之間的關系就由最高的很重要的級別相應的降為一般的級別;抗滲室與垃圾池的距離最遠,本應是很重要的關系相應的降為不重要的關系;養護室與土工室的距離雖很緊湊,然而在本試驗室的實踐中偶有原狀土土樣需要放入養護室,因而它們之間設定為不能確認的關系。另外,雖然烘箱室與樣品室的關系緊湊,但考慮到樣品室中只有砂子試樣需要首先送到烘箱室中進行烘干備樣工作,此外的石子、水泥等其他試樣則不需要用烘箱備樣的實際情況,我們把兩室間的關系約定為很重要的級別。根據以上分析和約定,結合圖示權重評分表,得到下面的表2“當前的平面規劃圖關系權重表”。經過權重計算,當前的系統布置規劃的權重分值為30分。

表2 當前的平面規劃圖關系權重表

5 嘗試改進的關系圖分析

根據第三部分關于試驗工藝流程圖的分析,我們應當把養護室和壓力室、養護室和抗滲室,水泥室和烘箱室,土工室和烘箱室、水泥室和壓力室之間放置得足夠緊湊,這樣才能在滿足試驗規范要求的同時,減小移動的總距離,從總量上減少因移動而產生的不必要的浪費,提高試驗效率。同時還應當把壓力室和垃圾池、樣品室和垃圾池放得足夠緊湊,以滿足實際操作中的需要,壓力室幾乎每天都會有完成了壓力試驗后廢棄的混凝土試塊需要放到垃圾池中,樣品室每隔一定周期,就會有大量完成了試驗后作為留樣被留下的試樣需要轉移到垃圾池中,因而要滿足實際需要,把它們安排得足夠緊湊才便于工作。

圖4 建議簡化的平面規劃關系圖

表3 建議的平面規劃圖關系權重表

從表2的平面規劃圖關系權重表的分析中,我們看到養護室和垃圾池、水泥室和抗滲室、樣品室和養護室、烘箱室和養護室、土工室和抗滲室等之間無論是從試驗規范要求上,還是從實際操作的需要中,都是沒有太多聯系的功能室,之間是不太重要的關系,因而無論怎樣安排,它們之間的關系都是不太重要的關系,對系統的效率沒有太大的影響。按照以上這些分析,我們把當前簡化的平面規劃關系圖改進成建議的簡化平面規劃關系圖,如圖4所示。

根據建議的簡化平面規劃關系圖和圖示權重評分表,得到下面的表3“建議的平面規劃圖關系權重表”。經過該表的評分,得到改進的系統布置規劃的權重分值為128。

6 結 論

從分值上,可以看出建議的簡化平面規劃關系圖比當前簡化的平面規劃關系圖優越,物流效率也會因為結構緊湊而得到提高。建議的簡化平面規劃圖把關系為絕對重要的功能室邊靠邊的放置在了一起,把關系為很重要的功能室至少角靠角或僅隔一個功能室的距離進行了安排,如此使得系統結構緊湊起來。

對小型水利工程試驗室來說,它的特征表現為,把同一或相近屬性的功能模塊盡可能的安排在一起,形成一個中級規模的模塊,再由中級模塊組合在一起形成更大的系統模塊,而不是像當前簡化的平面規劃關系圖那樣,破壞了中級模塊的結構,使模塊之間相互影響,使系統發生不協調。

這里,同屬于混凝土類的壓力室、水泥室、抗滲室及養護室被放在一起形成中級規模的混凝土試驗模塊,同屬于巖土類的土工室和烘箱室被放在一塊形成中級規模的巖土試驗模塊,這兩個中級模塊同時平行的放置形成協調的系統。原先的系統打破了兩個中級模塊的平行結構,產生了混凝土類的水泥室與巖土類的土工室對烘箱室的爭奪,因而是不太合理的。

綜上所述,要應用SLP理論使試驗室的功能布置合理,系統結構緊湊,效率得到提高,就應當在符合技術規范要求的基礎上,把各分項小功能模塊按照相同或相近的屬性進行分類安排,形成一個中級規模的模塊,再把這些中級規模的模塊合理的安排在一起,使各中級模塊形成一個協調的緊湊的大系統。

[1]Richard M.nd John D.W.,Simplified Systematic Layout Planning（3rd edn）[M].Sao Paulo:M anagement&Industrial Research Publications,1994

[2]Slack N.,Chambers S.,etc.Operations Management（2nd edn）[M].Beccles:Financial Times,1998

[3]Chase R.B.等著,任建標等譯,運營管理（原書第11版）[M].北京:機械工業出版社,2007

[4]李軍.物流系統工程-設施布置設計.[DB/OL].http://ocw.guet.edu.cn/dept5/wlxt/index.html#,2009-11-11/2010-08-20

F207

B

1008-1305（2011）01-0031-04

10.3969/j.issn.1008-1305.2011.01.011

李超 （1981年-）,男,碩士,從事水務工程檢測工作。

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