保溫杯企業布局優化

摘 要：本文針對傳統系統布置設計（Systematic Layout Planning，SLP）的一些缺陷，提出便于手工計算的改進型SLP法，并對保溫杯企業設備布局進行分析及優化，幫助保溫杯企業降低成本。

關鍵詞：系統布置設計 物流關聯程度 非物流關聯程度 啟發式算法

中圖分類號：F2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0156-02

保溫杯行業是一個市場競爭激烈，但是產品結構創新困難的產業。為了能進一步增加企業的競爭力，必須從提高生產效率和降低生產成本兩個方面進行深入研究，幫助企業獲得競爭優勢。本文在對保溫杯企業的實際情況進行收集和分析后，從設備布局這個角度出發，對保溫杯企業進行了深入的研究，幫助企業優化生產布局。

1 設備布局

設備布局是當前工業設計中的一個重要項目。它是指在一個給定的設施范圍內，對多個經濟活動單元進行位置安排[1]。設備布局共有四種類型：（1）工藝導向布局；（2）產品導向布局；（3）固定位置布局；（4）混合布局[2]。這四種布局各有優缺點，在做企業布局設計時，需要針對企業實際情況，選擇最合適的方法。

針對保溫杯市場的特點，保溫杯企業必須能夠快速調整自己的產線，在較短時間內生產出具有自己特色的產品，因此工藝導向布局是比較適合保溫杯企業的。

2 SLP（Systematic Layout Planning）方法

系統設施規劃布置方法SLP（systematic layout planning）是一種經典的設備布局方法，由美國的繆瑟（Muther）和海爾斯（Hales）提出[3]。該方法以生產企業的生產流程和物流量為基礎，通過對作業單位物流與非物流的相互關系分析，制作出一套表達力極強的圖例符號和簡明表格，并基于這些條理清晰的信息對企業的設備進行布置設計[4]。

SLP方法最大的優點就是通過量化分析物流和非物流關系，使數據非常清晰易懂，極大方便了手工操作，幫助企業能快速的對企業設施進行合理的布置。但是傳統SLP法也存在一定的缺陷，如未考慮產品對利潤的貢獻，運輸難度及廠房出入口設置等問題，因此為了能更加適應保溫杯企業的分析，本文會對傳統的SLP法進行進一步的優化。

3 改進的SLP算法

3.1 在進行部門間物流分析時，加入運輸難度和產品對利潤貢獻的分析

針對傳統SLP不考慮運輸難度和利潤貢獻的情況，本文通過設置一定的權數來考量這些因素。

考慮運輸難度的物流計算公式為：

考慮產品對公司利潤貢獻的物流計算公式為：

3.2 出入口固定情況分析

大部分的企業在進行布局安排前，廠房的出入口就已經確定了，因此本文會把出入口分別設定為一個不占工廠面積的單位進行布局分析

3.3 使用excel對物流和非物流關系進行同一量級的量化

為了使數據分析更加客觀和具有對比性，本文會把物流和非物流關系都量化到0～100這個量級，對物流關聯程度的計算公式為：

作業單位間物流關聯程度=作業單位間綜合運輸量/Max（所有單位間綜合月運輸量）×100

對于非物流關系，本文會在分析時直接量化到0～100這一量級。

3.4 各部門間綜合關系分析

在對保溫杯企業進行深入研究和分析后，我們發現保溫杯企業物流和非物流關系一般為7∶3，因此本文在后面的保溫杯企業分析時，會以這個比例來計算最終的綜合關聯程度。計算公式為：

綜合關聯程度=作業單位間物流關聯程度×70%+非物流關聯程度×30%

3.5 基于啟發式算法的設備布置

在分析好各部門間的綜合關系后，本文首先會基于各個部門所需面積把整個廠房劃分為多個單元格，然后使用啟發式算法進行布局，啟發式算法有以下幾步驟。

第一步：列出所有單位之間的綜合關聯程度。

第二步：以入口作為整個布局的開始，首先找出和入口關系最密切的第一個作業單位，按照這個作業單位需要的單元格數，在已經劃分好的長方形的廠房中放置該作業單位（臨近入口S）。

第三步：找出和入口及第一個確定的作業單位關系最密切的第二個作業單位，然后在長方形的廠房中放置第二個作業單位，如果第二個作業單位和第一個作業單位的關聯程度高于第二個作業單位和入口的關聯程度，則第二個作業單位要臨近第一個作業單位，反之，則第二個作業單位要臨近入口，然后基于入口和已確定的作業單位和其他單位的密切程度來確認第三個作業單位，在第三個作業單位確認后，再次掃描和已經放置的作業單位關系最密切的單位。這樣不斷的安排下去，最終把所有的作業單位都安排進這個長方形的廠房。在安排中還需要注意兩個點：（1）當一個作業單位已經被安排后，不管它與后面未安排得作業單位有多高的關系都不會再次安排；（2）當和作業單位關系最密切的單位是出口時，要按照出口的實際位置作出相應的調整，保證整個設備的布局是實際和合理的。

3.6 評估和確定最終方案

在得到初步的設計方案后，需要進一步分析限制條件和評估初步方案，并最終確認最終方案。

4 利用改進的SLP方法優化保溫杯企業布局

下面我們就會使用前面介紹的改進的SLP法對某保溫杯企業布局進行優化。

4.1 保溫企業資料收集

4.1.1 產品信息收集和分析

該保溫杯企業的產品可以分為四類。

（1）塑料單層產品：該類產品在企業中訂單數量最大，但是由于結構簡單，附加值不高，對利潤的貢獻也不大。組件和產品的運輸方式比較簡單。

（2）塑料保溫產品：該類產品在企業中占有較大的比例，由于該類產品具有保溫作用，對利潤的貢獻比單層塑料產品大，運輸難度也要稍大一點。

（3）不銹鋼單層產品：不銹鋼單層產品在企業中占有比較小的比例，訂單數量是最小的，但其對利潤的貢獻率要大于塑料產品，運輸難度也比塑料產品大。

（4）不銹鋼真空保溫產品：這類產品是企業中生產工藝最復雜的一類產品，訂單量大于不銹鋼單層產品，但是小于塑料產品，由于其較高的附加值，對利潤的貢獻比較大，運輸難度也是最大的。

按照產品的這些情況，在進一步收集企業各部門之間的運輸情況和生產情況后，我們得到表1。

4.1.2 企業部門資料收集。

按照前文所述，保溫杯企業是一個工藝布局為導向的企業。企業的部門都是基于工藝來劃分的。本文研究的保溫杯企業共分為11個部門，如表2所示。

為了方便后期布局處理，本文會按照表2中所示的面積，把整個長方形廠房劃分為20個單元格。各個部門按照其面積占用對應的單元格。

在完成保溫杯企業的資料收集后，本文接下來會按照改進的SLP法來分析和優化工廠布局

4.2 保溫杯企業各部門間綜合關系分析和布局設計

第一步：把廠房固定的出入口假設為單獨的兩個部門S和E（這兩個部門不占任何面積）。

第二步：依據3.1中的公式和各類產品的工藝流程分析各部門之間的物流關系。

第三步：利用excel工具按照3.3中的公式把物流關聯程度量化到0～100這一量級。

第四步：從工序，人員，管理，溝通和環境五個方面對各部門之間的非物流關系進行分析，并且按照0，20，40，60，80，100這個六個檔次進行量化。

第五步：依據物流及非物流關聯程度表，按照前面3.4提到的7∶3的比例，利用公式：綜合關聯程度=作業單位間物流關聯程度×70%+作業單位間非物流關聯程度×30%，計算各部門之間的關聯程度。

第六步：依據各部門之間的綜合關系，按照啟發式算法分析得表3。

第七步，依據上表3和表2中各部門的面積情況，進行布局安排。

在進行初步放置后，我們總共得到了7個方案，但是考慮到電解拋光部門是一個高污染的部門，不能放置在廠房的內部，而最終的裝配車間需要遠離斷料，沖壓和整形車間，最終我們得到了下面的布局方案（如表4）。

5 評估優化方案

在保溫杯企業中，各部門之間的物流成本是對總成本影響最大的一個因素，因此本文將以這個作為評估優化結果的依據。在對原有布局和優化后的布局進行比對和分析后，我們發現產品組件運輸總距離從536 m降低到482 m，企業物流成本總共降低了10%。

6 結語

本文基于改進的系統布置設計方法，對保溫杯企業的物流和非物流關系進行了深入的分析，并且利用啟發式算法，進行布局優化，最后通過對運輸總距離的分析，評估了優化方案，確定了其有效性。該方法不僅可以使用在保溫杯企業，也可對其他行業具有普遍的借鑒意義。

參考文獻

[1]齊二石.物流工程[M].北京：中國科技出版社，2001.

[2]Ying-Chi Ho Machine layout with a linear single-row flow path in an automated manufacturing system[J].Journal of Manufacturing System，1998，17（1）：9-1.

[3]S.G.Ponnambalam，V.Ramkumar A Genetic Algorithm for the Design of a Single-Row Layout in Automated Manufacturing System.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2001，18：512-519.

[4]王家善.設施規劃與設計[M].北京：機械工業出版社，1999.