基于SLP的波紋管廠布置設(shè)計研究

詹昌春

(鄭州大學(xué) 建筑學(xué)院，鄭州 450001；天津大學(xué) 管理學(xué)院，天津 300072)

1 引言

設(shè)施規(guī)劃是工業(yè)工程學(xué)科中重要研究領(lǐng)域和分支之一。設(shè)施規(guī)劃中的工廠設(shè)計著重研究工廠總平面布置、車間布置及物料搬運等內(nèi)容，其目標(biāo)是通過對工廠各組成部分相互關(guān)系的分析，進行合理布置，得到高效運行的生產(chǎn)系統(tǒng)，獲得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益。系統(tǒng)化布置設(shè)計方法(SLP,System Layout Planning)提供了一種以作業(yè)單位的物流相互關(guān)系分析為主線的規(guī)劃設(shè)計方法，采用一套表達能力很強的圖例符號和簡明表格，通過一套條理清晰的設(shè)計程序進行工廠布置設(shè)計[1-2]。本文根據(jù)波紋管廠的產(chǎn)品組成、產(chǎn)品產(chǎn)量、工藝流程、輔助服務(wù)設(shè)施、時間約束等等各個方面信息對企業(yè)的設(shè)備、物料以及人員所需空間等進行合理分配布置和有效地組合,運用SLP方法來確定波紋管廠的各個部門的合理位置。

2 基本要素分析

2.1 產(chǎn)品簡介

波紋管廠主要生產(chǎn)各種型號的金屬波紋膨脹管，用于石化行業(yè)和城市供熱管線的連接，起到對管線各種變形的補償作用。該廠的主要產(chǎn)品有：軸向型膨脹節(jié)，鉸鏈型膨脹節(jié)和復(fù)式拉桿型膨脹節(jié)四種。每一種產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)為：

1.軸向型膨脹節(jié) 800套/年

2.外壓軸向型膨脹節(jié) 400套/年

3.鉸鏈型膨脹節(jié) 400套/年

4.復(fù)式拉桿型膨脹節(jié) 650套/年

2.2 產(chǎn)品-產(chǎn)量分析

企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種以及每種產(chǎn)品產(chǎn)量的高低決定了工廠的生產(chǎn)類型，從而影響設(shè)施內(nèi)作業(yè)單位的布置形式[3-5]。該波紋管廠幾種主要產(chǎn)品的產(chǎn)量分析見表1和圖1。

表1 產(chǎn)品-產(chǎn)量表

圖1 產(chǎn)品-產(chǎn)量圖

由圖1產(chǎn)品-產(chǎn)量圖可知，該廠的產(chǎn)品屬多品種，中、小批量生產(chǎn)。因此該廠的生產(chǎn)設(shè)備布置采取了按工藝專業(yè)化進行布置的方式，即按生產(chǎn)工藝的特點劃分生產(chǎn)單位，把同種類型的機器設(shè)備和同類人員布置在一個生產(chǎn)單位內(nèi)，如車床工段、銑床工段、刨床工段與磨床工段就是分別把車床、銑床、刨床和磨床各自集中布置在一個地方。這種布置形式設(shè)備利用率高﹑加工靈活﹑有利于適應(yīng)產(chǎn)品的變化。

2.3 作業(yè)單位的劃分

任何一個制造企業(yè)都是由多個車間、職能管理部門、倉儲部門及輔助服務(wù)部門組成的，通常把企業(yè)的各級組成部分統(tǒng)稱為作業(yè)單位。波紋管廠的各主要作業(yè)單位建筑物匯總見表2。

表2 作業(yè)單位建筑物匯總表

3 作業(yè)單位的相互關(guān)系分析

3.1 作業(yè)單位的物流相互關(guān)系分析

物流是由物體的空間間隔和時間間隔所引起的物品物料實體的物理性流動過程，包括物品物料再生產(chǎn)過程中各個生產(chǎn)階段之間的流動和從生產(chǎn)場所到消費場所之間的全部運動過程[5-8]。在本文中我們只研究生產(chǎn)物流。

將各作業(yè)單位對按物流強度大小排列，劃分各作業(yè)單位對的物流強度等級，從而繪制物流強度分析表如表3所示(注：未出現(xiàn)的作業(yè)單位對不存在固定的物流，因此物流強度等級為U級)。

表3 物流強度表

根據(jù)物流強度表可得該廠物流相關(guān)表見圖2。

圖2 作業(yè)單位物流相關(guān)表

3.2 作業(yè)單位的非物流相互關(guān)系分析

當(dāng)物流狀況對企業(yè)生產(chǎn)有重大影響時，物流分析就是工廠布置的重要依據(jù)，但是也不能忽視非物流因素的影響，尤其是當(dāng)物流對生產(chǎn)影響不大或沒有固定的物流時，工廠布置就不能依賴于物流分析，而應(yīng)當(dāng)考慮其他因素對各作業(yè)單位相互關(guān)系的影響。

這里非物流影響因素有：工藝過程、作業(yè)性質(zhì)相似、使用相同的設(shè)備、使用同一場所、使用相同的文件檔案、使用相同的公用設(shè)施、使用同一組人員、工作聯(lián)系頻繁程度、監(jiān)督和管理方便、噪聲、振動、煙塵、易燃易爆危險品的影響、服務(wù)的頻繁和緊急程度等。

根據(jù)前述波紋管廠的情況，結(jié)合各作業(yè)單位間的特點和上述非物流影響因素，制定作業(yè)單位非物流相互關(guān)系等級理由見表4。

表4 作業(yè)單位相互關(guān)系等級理由表

根據(jù)波紋管廠作業(yè)單位非物流關(guān)系影響因素，建立非物流相互關(guān)系表見圖3。

圖3 作業(yè)單位非物流相互關(guān)系表

3.3 作業(yè)單位綜合相互關(guān)系分析

由于各作業(yè)單位之間既有物流聯(lián)系也有非物流聯(lián)系，兩作業(yè)之間的相互關(guān)系應(yīng)包括物流相互關(guān)系與非物流相互關(guān)系，因此，SLP中要將作業(yè)單位間的物流相互關(guān)系與非物流相互關(guān)系進行合并，求出合成的相互關(guān)系即作業(yè)單位的綜合相互關(guān)系。然后，由各個作業(yè)單位之間的綜合相互關(guān)系出發(fā)，求得各作業(yè)單位的合理布置[8-10]。

將物流與非物流相互關(guān)系進行合并時，應(yīng)注意X 級關(guān)系的處理：任何一級物流相互關(guān)系與 X 級非物流相互關(guān)系合并時都不應(yīng)超過 O 級，建立綜合相互關(guān)系表如圖4所示。

圖4 作業(yè)單位綜合相互關(guān)系表

計算量化的作業(yè)單位綜合相互關(guān)系等級值：設(shè)兩作業(yè)單位分別為Ai和Aj(i≠j)，其量化的物流相互關(guān)系等級為MRij，量化的非物流相互關(guān)系等級為NRij，則作業(yè)單位Ai和Aj之間的綜合相互關(guān)系數(shù)量值為：TRij=m·MRij+n·NRij，即為物流與非物流等級值乘以權(quán)重再相加[1]。量化后作業(yè)單位綜合相互關(guān)系等級見表5。

4 作業(yè)單位位置相關(guān)圖及平面布置圖的繪制

在SLP中，布置設(shè)計并不直接考慮各作業(yè)單位的占地面積和幾何形狀，而是從作業(yè)單位間相互關(guān)系密切程度出發(fā)，安排各個作業(yè)單位之間的相對位置。關(guān)系密切等級高的作業(yè)單位之間距離近，關(guān)系等級低的作業(yè)單位之間距離遠，由此形成作業(yè)單位的位置相關(guān)圖如圖5所示。

表5 量化后的綜合相互關(guān)系等級值

綜合接近程度高的作業(yè)單位與其它各個作業(yè)單位的相互關(guān)系總體是比較密切的，應(yīng)該處于布置圖的中間位置，且應(yīng)優(yōu)先布置；反之，這個作業(yè)單位就應(yīng)該處于布置圖的邊緣[11]。

設(shè)定相互關(guān)系等級為A級的作業(yè)單位對之間距離為一個單位距離長度，E級為兩個單位距離長度，以此類推，U級的不劃線，X級的用虛線表示。

圖5 作業(yè)單位的位置相關(guān)圖

由作業(yè)單位的位置相關(guān)圖，再結(jié)合表2所示的作業(yè)單位建筑物面積，同時考慮波紋管廠可行的布置方案需要考慮修正因素與實際條件限制因素兩方面，得到波紋管廠的布置圖如圖6所示。

在這里需要考慮的修正因素主要是搬運路線,在位置相關(guān)圖上，只是反映作業(yè)單位之間的直線距離，而由于道路位置、建筑物的規(guī)范形式的限制，實際搬運系統(tǒng)并不能按直線距離進行。

物料搬運路線系統(tǒng)一般分為以下三種基本形式：

(1)直接型搬運路線系統(tǒng)：各種物料能各自從起點直接移動到終點。

(2)渠道型搬運路線系統(tǒng)：物料在預(yù)定路線上移動，與來自不同地點的其他物料一起運到同一終點。

(3)中心型搬運路線系統(tǒng)：各物料從起點移動到中心分揀處，然后再運到終點。

前述修正因素是布置設(shè)計中應(yīng)考慮的事項，此外還存在一些對布置設(shè)計方案有約束作用的其他因素，包括給定廠區(qū)的面積、建設(shè)成本費用、廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)施的利用、政策法規(guī)等。這些因素統(tǒng)稱為實際條件限制因素。

因此在位置相關(guān)圖的基礎(chǔ)上考慮修正因素與實際制約因素就得到波紋管廠總平面布置圖,如圖6所示。

圖6 波紋管廠總平面布置圖

5 結(jié)束語

本文采用系統(tǒng)化布置設(shè)計(SLP)分析波紋管廠工藝的生產(chǎn)流程。提供一種以分析作業(yè)單位的物流相關(guān)關(guān)系和非物流相關(guān)關(guān)系，同時考慮波紋管廠的生產(chǎn)車間、輔助服務(wù)部門、倉儲部門的布置設(shè)計分析，得出波紋管廠的物流相關(guān)關(guān)系表、非物流相關(guān)關(guān)系表、綜合相互關(guān)系表、作業(yè)單位位置相關(guān)圖等，通過分析最終得到波紋管廠的可行布置方案。

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