基于SLP的生產運作與物流管理實驗室布局優化設計

王奕嬌， 孫小冬， 劉雨雨

(東北農業大學 工程學院， 哈爾濱 150030)

基于SLP的生產運作與物流管理實驗室布局優化設計

王奕嬌， 孫小冬， 劉雨雨

(東北農業大學 工程學院， 哈爾濱 150030)

在物流專業人才培養過程中，生產運作與物流管理實驗室為確保教學質量、提高學生實踐動手能力發揮著重要作用。通過對實驗室現狀調查分析，發現現有擺樣法布局在運行過程中存在一定弊端，故采用SLP方法對實驗室的總體布局進行重新規劃，以提高設備運行效率和空間利用率。通過劃分作業單元，由物品搬運數量確定各作業單元之間的物流關系以及非物流關系，繪制作業單元位置相關圖，得到三種合理的布局方案，利用層次分析法對方案進行評價，確定權重值最高的一種方案為優選方案。采用SLP方法對實驗室進行布局設計不僅能夠提高實驗課堂的教學效果，也為今后各類實驗室進行合理布局規劃提供參考。

實驗室； 系統布置設計(SLP)； 層次分析法

0 引 言

在物流專業人才培養過程中，生產運作與物流管理實驗室為確保教學質量、提高學生實踐動手能力發揮著重要作用[1]。生產運作與物流管理實驗室于2010年投入使用，占地面積150 m2，儀器設備總值70余萬元。實驗室集本領域先進的實驗條件和思想于一體，形成由生產裝配企業、倉儲配送中心、供應商、批發商、零售商等單位構成的實驗實訓系統。可以生產裝配企業為中心或倉儲配送為中心開設相關實驗課程，模擬完成企業生產經營過程以及物料搬運與運輸過程。通過實驗教學，使學生了解和掌握現實企業生產運營實況，為以后就業提供直接的訓練平臺。但通過學生實驗項目的完成情況發現，實驗室現有布局物流整體運作的高效性和協調性較差，且實驗項目無授課演示區域。基于實驗室現有條件，本文采用SLP方法對其布局進行改善。

1 布局原理概述

1.1 SLP方法簡介

系統布置設計(System Layout Planning，SLP)由Richard繆瑟于1961年提出，是一種條理性很強、物流分析與作業單元相互關系密切程度相結合求得合理布置的技術[2-3]。在分析作業單位之間物流關系以及相互密切程度的基礎上，合理安置各作業單位的位置，結合各個作業單位的實際面積形成面積相關圖，通過修正和調整，得到幾個合理的布置方案，最后進行評價選擇,得出優選方案，其基本流程如圖1所示[4]。

圖1 SLP流程圖

1.2 實驗室布局規劃原則

實驗室的布局是否合理將直接影響各項實驗流程的完成效果，根據本實驗室所開設的實驗項目內容，其布局規劃應遵循以下原則[5]：

(1)綜合性原則。實驗室要以培養學生的創新精神和綜合能力為根本目標，①以實驗室硬件為基礎，引導學生動手實踐，使學生在實驗中充分發揮主體作用；②形成開放的實驗教學環境，為學生的有效自主學習提供支持。

(2)系統性原則。實驗室的布局要以各實驗項目的運行整體性、系統性為原則，使學生對各項實驗流程有完整的認知過程。

(3)便利性原則。學生不僅要以教師操作演示的形式被動參與實驗，更能夠主動進行實踐操作，更深入了解、掌握實驗內容，物流實驗室的布局規劃應該能夠保障操作的順利開展。

(4)講授與互動性原則。在系統軟件演示講解過程中，實驗室應能保證教師講授以及與學生進行交流互動的空間。

(5)安全性原則。布局規劃要確保安全為第一要素，應考慮實驗室的設備運行情況和用電安全，保障進出物流實驗室人員的安全。

2 實驗室現狀分析

2.1 實驗室現有布局

實驗室硬件設備包括全自動化立體倉庫系統、生產流水線系統、人工輔助分揀系統及拆零配送系統、輸送及搬運系統等，形成了由生產裝配企業、倉儲配送中心、供應商、批發商、零售商等單位構成的實驗實訓系統。另外還配有服務器、計算機、激光打印機、數碼投影儀等輔助教學設備。實驗室的軟件分別安裝在辦公區內的管理計算機上，包括有物流連鎖公司(總部、配送、配銷、超市)軟件系統、供應商系統、生產計劃和生產管理軟件系統、電子標簽倉庫控制系統等，能夠輔助相應硬件設備完成物流作業，物流實驗室現有平面布局如圖2所示。

圖2 物流實驗室現有平面布局圖

2.2 現有布局存在不足

現有物流實驗室并沒有按照實驗項目及設備運行情況進行前期規劃，因此整體布局尚不合理，現對存在問題總結如下：①辦公與操作區域分區不明顯；②AGV小車的行走路線過長且空載率高；③演示各軟件系統的觀看空間不足；④倉儲區、揀貨區以及流水生產線連接不夠緊密；⑤進出口設置過少，不利于實驗室的安全；⑥設備運行率低，分組實驗效果不好；⑦自動化立體倉庫入庫部分未實現自動化運輸。

3 SLP法總體布局設計

3.1 作業單元劃分

基于物流實驗室實驗項目流程特點，將其分為物流功能區和非物流功能區共7個作業單元，見圖3。

圖3 物流實驗室功能區劃分明細

3.2 物流分析

根據一學年度內，完成實驗項目所統計出的物品搬運數量，劃分各作業單元的物流強度等級并繪制物流強度匯總表，見表1。沒有固定物流出現的作業單位之間的物流強度等級定義為U級，繪制作業單元物流相關圖，如圖4所示。

表1 物流強度匯總表

3.3 非物流分析

物流實驗室不同于一般的實際生產制造企業，除物流因素外，更應該注重操作的安全性、授課演示的方便性以及空間的寬敞度等因素[6]。作業單位間的非

圖4 作業單元物流相關圖

物流相互關系的密切程度等級劃分為A、E、I、O、U、X6個等級，分析實驗室實際運行情況，繪制作業單元的非物流關系相關圖，如圖5所示[7-8]。

圖5 作業單元非物流相關圖

3.4 綜合關系分析

實驗室要在一定程度上體現物流的重要性，同時還要兼顧授課使用的便利性、安全性等因素。為了確定各作業單元之間綜合關系密切程度，按物流相互關系與非物流相互關系1∶1進行加權計算，取A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=-1，形成作業單元綜合相互關系圖，如圖6所示。

圖6 綜合相關圖

3.5 作業單位位置及規劃方案

根據各作業單元間綜合相互關系密切程度高低，由近及遠安排它們的相對位置[9]。另外，在布置時應根據綜合相互關系級別高低按順序先后來確定不同級別作業單元的位置，同一級別的作業單元按綜合接近程度的分值高低順序來進行布置，繪制出的作業單位位置相關圖如圖7所示[10]。

圖7 作業單元位置相關圖

綜合以上步驟，并且考慮到實驗室現有實際條件的限制，繪制出規劃后的3種平面布局方案見圖8。

a.方案1

b.方案2

c.方案3

3.6 方案評價

運用層次分析法對3種規劃方案的各影響因素，不論是定性的還是定量的都進行等級劃分，每一等級都賦予一個分值來表示該因素對布置方案的影響程度，通過計算布置方案的評分值評定方案的優劣[11-12]。本文對物流實驗室的布局規劃的影響因素進行綜合評定后，確立了包括授課演示、搬運作業、空間規劃、安全維護4個方面的準則層Ⅰ和包括作業流程協調、物流效率等11個指標的準則層Ⅱ，建立布局方案的評價指標體系如圖9所示。

圖9 布局方案評價指標體系

由授課教師、實驗員在學生反饋的基礎上對各指標進行打分，目標層對準則層Ⅰ的判斷矩陣見表2，準則層Ⅰ對準則層Ⅱ的判斷矩陣見表3，由Matlab編程求得3種方案的總分，評價結果見表4[13]。

表2 目標層對準則層Ⅰ的判斷矩陣

表3 準則層Ⅰ對準則層Ⅱ的判斷矩陣

(b) 準則層Ⅰ對搬運作業的判斷矩陣

(c) 準則層Ⅰ對空間規劃的判斷矩陣

(d) 準則層Ⅰ對安全維護的判斷矩陣

由計算結果可知方案1的最終權重值最高，為3種方案中最合理的布局方式。

表4 綜合重要度

4 結 語

由于采用SLP方法對物流實驗室的總體布局重新規劃,并通過劃分作業單元,確定各作業單元間的物流以及非物流關系,繪制了3種作業單元位置相關圖,利用層次分析法對該3種方案進行評價,確定了權重值最高的方案1為優選方案。該方案優點如下:

(1) 增加觀看演示區。辦公區域主要進行系統的操作演示，原有區域相對狹小且容納人數有限。規劃后的辦公區域空間大大增加，方便老師演示操作和學生觀看。

(2) AGV小車的行走距離有所減少。AGV小車的行走主要供學生觀看，規劃前AGV小車的行走距離過長，浪費時間和空間。改善后的行走路線，可以增加其他區域空間利用率。

(3) 倉儲區、揀貨區以及流程生產線聯系緊密。運用SLP法對實驗室進行布局設計，將理論知識運用到實際，符合物流實驗室的教學要求和建設要求，體現了物流配送中心規劃設計的規范性[14-15]。

(4) 辦公區與操作區分區明顯。將辦公區與各操作區分隔開后，實驗室的布局更加條理。

(5) 增加出入口，便于全方位的深入了解實驗室。兩個出入口可以讓學生從不同的角度觀察實驗內容、更能夠有效疏散人員，有利于應對突發事件[16]。

基于SLP法提出的布局規劃方案對實驗室基本的區域劃分已經確定，沒有閑置空間可以利用，若日后物流實驗室購置新的設備仍需要重新進行規劃布置，可擴展性有待進一步提高。

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·名人名言·

教育者應當深刻了解正在成長的人的心靈,只有在自己整個教育生涯中不斷地研究學生的心理,加深自己的心理學知識,才能夠成為教育工作的真正的能手。

——蘇霍姆林斯基

Layout Planning Optimal Design of Operations and Logistics Management Laboratory Based on SLP

WANGYi-jiao,SUNXiao-dong,LIUYu-yu

(Engineering College, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Operations and Logistics Management Laboratory plays an important role in ensuring the educational quality and the improvement of students’ practical abilities in the process of logistics professional personnel training in the Northeast Agricultural University. Through analyzing and investigating the status of the laboratory, it was found that the existing layout using Pendulum-like method had some disadvantages in running operation. Therefore, SLP method was used to re-plan the general layout in the laboratory to improve operating efficiency and space utilization. It divided the operation units, determined the logistics relationship and non-logistics relationship based on the number of moving items and drawn logistics relationship table and position relationship diagram. Then, three kinds of layout planning solutions were gotten. Finally, Analytic Hierarchy Process method was adopted to evaluate three kinds of solutions to determine the weight value of the highest solution which was treated as the optimal solution. Using SLP method for laboratory layout planning not only improved teaching effect in experiment courses, but also provided a reference for future various laboratories in rational layout planning.

laboratories; system layout planning(SLP); analytic hierarchy process(AHP)

2016-04-10

王奕嬌(1982-)，女，黑龍江哈爾濱人，碩士，工程師，研究方向：農業機械化生產與管理、物流工程與管理。

Tel.：13029999393；E-mail：jiaojiao9393@sohu.com

G 482.0

A

1006-7167(2017)01-0254-05