改進(jìn)SLP法在頭枕廠多層廠房布局中的應(yīng)用

[摘要]為提高系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)方法的適用性，以某頭枕廠設(shè)施規(guī)劃問題為例，分析了在制品體積對物料搬運(yùn)的影響，以及多層廠房對設(shè)施布置的影響，提出了基于體積修正系數(shù)和縱向空間布局的改進(jìn)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)方法。通過實(shí)踐應(yīng)用，驗(yàn)證了該方法的有效性。

[關(guān)鍵詞]系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)；多層廠房；設(shè)施規(guī)劃

[中圖分類號(hào)]F253.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005—152X（2017）03—0105—04

1引言

國內(nèi)外大量研究表明，在制造業(yè)系統(tǒng)中，一個(gè)合理的設(shè)施布局方案能夠降低總體運(yùn)營成本15%以上。為了持續(xù)降低企業(yè)總體運(yùn)營成本，企業(yè)越來越重視用科學(xué)的方法去規(guī)劃自己的生產(chǎn)系統(tǒng)。而系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)（Sys-tematic Layout Planning，SLP）是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的有效工廠設(shè)施布局技術(shù)方案。該方法分析產(chǎn)品、產(chǎn)量、工藝路徑、輔助設(shè)施、技術(shù)等信息，通過研究作業(yè)單位對間的物流量關(guān)系與非物流關(guān)系，確定各作業(yè)單位的位置關(guān)系，結(jié)合面積需求、廠房條件等約束，制定布局方案。但在具體工程實(shí)踐中，各類工廠的工藝技術(shù)、設(shè)備設(shè)施條件千差萬別，傳統(tǒng)SLP方法并不適用所有工廠布置問題。因此，有必要根據(jù)具體的工藝及工程特點(diǎn)，對SLP方法進(jìn)行改進(jìn)。

本文基于某頭枕廠設(shè)施規(guī)劃的實(shí)際問題，基于在制品物流特征，提出體積修正系數(shù)重新核定物流搬運(yùn)量。基于三層廠房的布置環(huán)境，提出縱向空間布置方案。在此基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)方法，并通過實(shí)例驗(yàn)證了方法的有效性。

2問題描述

某頭枕廠是一家專業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造汽車座椅頭枕的企業(yè)。頭枕產(chǎn)品主要由金屬支桿、塑料件、泡沫及面料四部分構(gòu)成，其生產(chǎn)主要?jiǎng)澐譃闄C(jī)加、注塑、發(fā)泡、縫紉、總裝五個(gè)車間類，具體加工工藝見表1。考慮質(zhì)檢、倉儲(chǔ)、試制等因素，將頭枕生產(chǎn)過程劃分了23個(gè)作業(yè)單位。基于工廠未來訂單數(shù)量，結(jié)合設(shè)備產(chǎn)能，規(guī)劃了各作業(yè)單位的實(shí)際需求面積，見表2。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，頭枕廠共需求生產(chǎn)建筑面積為22 650m²。在實(shí)際廠房建設(shè)中，還需考慮物流通道、維修通道、消防安全距離、廁所、員工園地等輔助設(shè)施面積，輔助面積一般為生產(chǎn)面積的30～40%，預(yù)期廠房建設(shè)面積為31 710m²。政府批準(zhǔn)用地為280 000m²，綠化率要求20%，企業(yè)結(jié)合園區(qū)道路狀況，規(guī)劃新建兩棟140m*50m三層廠房，以滿足生產(chǎn)需求。結(jié)合生產(chǎn)規(guī)劃可發(fā)現(xiàn)，頭枕廠各類生產(chǎn)設(shè)施需要布置在三層廠房中，傳統(tǒng)SLP方法不能解決該類問題，需結(jié)合具體生產(chǎn)工藝和廠房條件設(shè)計(jì)新的布置方法。

3面向頭枕廠廠房布局的改進(jìn)SLP方法

3.1物料體積修正改進(jìn)

通過對頭枕廠工藝的分析，生產(chǎn)物流搬運(yùn)的部件既有重量大體積小的金屬支桿，也有重量輕但體積大的泡沫半成品、塑料半成品。而傳統(tǒng)SLP方法僅考慮作業(yè)單位間的搬運(yùn)重量，在分析頭枕廠布局時(shí)需要考慮零部件的空間體積對單次物料運(yùn)輸?shù)淖畲髷?shù)量的限制，因此會(huì)增加搬運(yùn)次數(shù)。傳統(tǒng)SLP方法中，假設(shè)物流搬運(yùn)重量與物流成本正相關(guān)，而在頭枕廠生產(chǎn)過程中，物流成本不僅與重量相關(guān)還與體積相關(guān)。在零部件幾何尺寸對物流搬運(yùn)成本發(fā)生重要影響時(shí)，引人體積修正系數(shù)的概念，分析各作業(yè)單位的物流關(guān)系。

3.2縱向空間布局改進(jìn)

新廠區(qū)規(guī)劃了三層廠房，需要在三維空間中考慮設(shè)施布置問題。傳統(tǒng)SLP方法中僅考慮平面布置即二維空間布置問題，在具體的布置過程中不僅要考慮作業(yè)單位間的相互關(guān)系，還需決策各作業(yè)單位處于哪個(gè)樓層。作業(yè)單位樓層選擇中，首先考慮各作業(yè)單位的加工條件要求，如沖壓工序不宜安排在二、三樓；其次考慮各作業(yè)單位同廠外物流間的關(guān)聯(lián)，如原料入廠、成品出廠等；最后考慮各作業(yè)單位間的物流關(guān)系。

3.3改進(jìn)SLP方法分析流程

根據(jù)前文兩方面的分析，將傳統(tǒng)SLP方法流程進(jìn)行修訂，如圖1所示。

改進(jìn)SLP方法在分析物流關(guān)系時(shí)采用考慮體積系數(shù)的物流量計(jì)算，并針對多層廠房布局制定了先確定關(guān)鍵作業(yè)單位樓層，再布局與之緊密聯(lián)系的作業(yè)單位的策略。在各作業(yè)單位均已確定樓層后，對各樓層布局進(jìn)行關(guān)聯(lián)線圖的分析與優(yōu)化，最后從整體優(yōu)化角度出發(fā)，設(shè)計(jì)、選擇布局方案。

4基于頭枕廠多層廠房布局的實(shí)例論證

4.1作業(yè)單位平面關(guān)系分析

基于傳統(tǒng)SLP法，分析各作業(yè)單位間的物流搬運(yùn)量。并考慮體積系數(shù)，計(jì)算各作業(yè)單位間的物流強(qiáng)度，按照物流強(qiáng)度降序，分別將各作業(yè)單位間的物流關(guān)系歸為AEIOU類別，A類關(guān)系占總關(guān)系數(shù)量的10%以內(nèi)，依次逐步增加各類別關(guān)系數(shù)量。具體結(jié)果見表3。

繪制物流相關(guān)圖，如圖2所示。考慮工藝流程、作業(yè)性質(zhì)相似性、使用相同設(shè)備、共用設(shè)施、管理監(jiān)督便利性、工作聯(lián)系頻繁程度、多能工使用和污染等因素，制定調(diào)查問卷，分析各作業(yè)單位間的非物流關(guān)系。根據(jù)打分情況，繪制非物流關(guān)系，如圖3所示。

根據(jù)工程師訪談及專家建議，將物流與非物流權(quán)重設(shè)置為1.5：1。AEIOU分值為4，3，2，1，0，繪制綜合關(guān)系，如圖5所示。

4.2作業(yè)單位縱向關(guān)系分析

根據(jù)工藝約束等非物流關(guān)系評價(jià)各作業(yè)單位在空間布置上的約束，制定問卷進(jìn)行打分，打分結(jié)構(gòu)仍以AEIOU形式表示，但此時(shí)不考慮數(shù)量關(guān)系，僅表示強(qiáng)度。并將企業(yè)外部的供應(yīng)商和顧客作為虛擬的作業(yè)單元其僅表示廠區(qū)外部物流的起點(diǎn)或目的地，沒有具體面積要求和實(shí)際功能，分析各作業(yè)單位與其的物流關(guān)系強(qiáng)度，并用AEIOU形式表示。根據(jù)工程師和專家建議，在考慮縱向布置關(guān)系時(shí)，物流和非物流權(quán)重比值為1：1.5。各作業(yè)單位的縱向布置權(quán)重分析見表4。

4.3三層廠房布置方案

按照改進(jìn)SLP方法，由表4數(shù)據(jù)可知，在具體工藝布局時(shí)應(yīng)優(yōu)先將金屬?zèng)_壓區(qū)、注塑車間和成品區(qū)排布在廠房的第一層，然后考慮圖4表示的各作業(yè)單位對關(guān)系強(qiáng)度，將同沖壓區(qū)、注塑車間和成品區(qū)關(guān)系緊密的來料區(qū)、注塑半成品區(qū)等作業(yè)單位布置在第一層。當(dāng)?shù)谝粚硬贾脻M后，將還未布置的作業(yè)單位按照表4給出的數(shù)值及圖4表示的相互間關(guān)系強(qiáng)度布置到第二層及第三層。最終形成的布局方案如圖5所示。

5結(jié)論

系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用實(shí)踐會(huì)遇到各類特殊問題。本文針對在頭枕生產(chǎn)過程中，在制品體積會(huì)影響搬運(yùn)頻次，以及頭枕廠的三層廠房結(jié)構(gòu)特殊性，對傳統(tǒng)SLP方法進(jìn)行改進(jìn)，提出了體積修正系數(shù)、作業(yè)單位縱向布局分析的概念，并通過實(shí)際案例分析，驗(yàn)證了改進(jìn)方法的有效性。