基于SLP的裝配車間設(shè)施布局優(yōu)化設(shè)計(jì)

白俊峰， 羅東東

（長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012）

0 引 言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工廠的生產(chǎn)活動(dòng)中，從原材料進(jìn)廠到成品出廠，物料真正處于加工檢驗(yàn)的時(shí)間只占生產(chǎn)周期的5%～10%，而其余時(shí)間都處于停滯和搬運(yùn)狀態(tài)［1］。在制造業(yè)中，總經(jīng)營費(fèi)用的20%～50%是物料搬運(yùn)費(fèi)用，而優(yōu)良的工廠平面布置可使這一費(fèi)用至少減少10%～30%［2－3］。然而，許多以離散制造為主的中小型企業(yè)往往忽略了物料搬運(yùn)在生產(chǎn)物流的重要性。

設(shè)施布置目的是要將企業(yè)內(nèi)的各種物質(zhì)設(shè)施進(jìn)行合理安排，使它們組合成一定的空間形式，從而有效地為企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作服務(wù)，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效果。系統(tǒng)化布置設(shè)計(jì)方法提供了一種以物流設(shè)施的物流相互關(guān)系分析為主的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，采用一套表達(dá)能力很強(qiáng)的圖例符號(hào)和簡(jiǎn)明表格，通過一套條理清晰的設(shè)計(jì)程序進(jìn)行工廠布置設(shè)計(jì)［4］。文中以長(zhǎng)春一汽四環(huán)汽車泵有限公司的轉(zhuǎn)向泵裝配車間為例，運(yùn)用SLP方法對(duì)原車間的生產(chǎn)物流系統(tǒng)設(shè)施布置進(jìn)行分析與規(guī)劃，提出更加合理的車間設(shè)施布局。

1 泵裝配車間布局現(xiàn)狀及物流流程分析

長(zhǎng)春一汽四環(huán)汽車泵有限公司主要產(chǎn)品是卡車轉(zhuǎn)向泵，滿負(fù)荷產(chǎn)能約1 000臺(tái)／d。卡車轉(zhuǎn)向泵的裝配采用的是單元線裝配方式，工位不多，工藝過程中存在搬運(yùn)路線迂回和物流路線過長(zhǎng)等問題。裝配車間各作業(yè)單位代碼見表1。

表1 作業(yè)單位代碼表

裝配車間的設(shè)施布局以及物流路線如圖1所示。

圖1 裝配車間原始布局物流路線

2 基于SLP法的車間設(shè)施布局設(shè)計(jì)

2.1 物流與非物流分析

2.1.1 物流強(qiáng)度等級(jí)

根據(jù)工藝流程分析，統(tǒng)計(jì)存在物料搬運(yùn)的各作業(yè)單位對(duì)之間的物流總量，由于各種型號(hào)的卡車泵的裝配工藝路線及零件的種類及質(zhì)量大致相同，為簡(jiǎn)化分析，取各種泵對(duì)應(yīng)的零部件的平均質(zhì)量為各零部件的計(jì)算質(zhì)量，并把結(jié)果按物流強(qiáng)度等級(jí)（從高到底分為A，E，I，O，U 5個(gè)等級(jí)），表中未列出作業(yè)單位對(duì)固定物流強(qiáng)度均為O，物流強(qiáng)度等級(jí)為U級(jí)，主要的各作業(yè)單位之間及物流強(qiáng)度見表2。

表2 作業(yè)單位對(duì)物流強(qiáng)度表

2.1.2 物流相關(guān)表

根據(jù)物流強(qiáng)度分析，可得出泵裝配車間各作業(yè)單位物流相關(guān)表，如圖2所示。

圖2 作業(yè)單位物流相關(guān)表

2.1.3 作業(yè)單位非物流關(guān)系分析

在進(jìn)行車間設(shè)施布置時(shí)，車間內(nèi)各作業(yè)單位除了考慮物流關(guān)系的影響因素外，其非物流因素對(duì)車間的設(shè)施布局同樣起著至關(guān)重要的作用。劃分作業(yè)單位非物流關(guān)系密切程度［5］，見表3。

表3 密切程度代號(hào)

影響非物流關(guān)系密切程度的因素［6］見表4。

表4 影響非物流關(guān)系密切程度的因素

采用與物流相關(guān)表相同的表格形式建立作業(yè)單位非物流相互關(guān)系圖，如圖3所示。

圖3 作業(yè)單位非物流相關(guān)表

2.2 作業(yè)單位綜合相互關(guān)系分析

作業(yè)單位綜合相互關(guān)系分析步驟［7］如下：

1）確定作業(yè)單位對(duì)之間物流與非物流相互關(guān)系的相對(duì)重要性。通過分析，泵裝配車間作業(yè)對(duì)之間的非物流關(guān)系影響因素比物流因素明顯重要，所以確定出此車間的物流與非物流相互關(guān)系的相對(duì)重要性的加權(quán)比值為1∶3；

2）量化物流強(qiáng)度等級(jí)和非物流的密切程度等級(jí)。取A＝4，E＝3，I＝2，O＝1，U＝0，X＝－1，計(jì)算量化后的所有作業(yè)單位之間相互綜合關(guān)系?？偟淖鳂I(yè)單位對(duì)數(shù)由P＝N（N－1）／2來確定，文中作業(yè)單位對(duì)P＝11（11－1）／2＝55；

3）綜合相互關(guān)系等級(jí)劃分。將物流與非物流相互關(guān)系表進(jìn)行合并時(shí)，應(yīng)該注意X級(jí)關(guān)系密級(jí)的處理，任何一級(jí)物流相互關(guān)系等級(jí)與X級(jí)非物流相互關(guān)系等級(jí)合并時(shí)都不應(yīng)超過O級(jí)。

經(jīng)過調(diào)整建立綜合相互關(guān)系表，如圖4所示。

圖4 作業(yè)單位綜合相互關(guān)系表

2.3 車間作業(yè)單位位置相關(guān)圖

在SLP分析中，設(shè)施布局依據(jù)各作業(yè)單位間相互關(guān)系密切程度來安排其相對(duì)位置。綜合接近程度高的作業(yè)單位應(yīng)處于布置圖的中央位置；反之，應(yīng)處于邊緣位置。優(yōu)先布置處于中心區(qū)域的作業(yè)單位，也就是說，在SLP分析中，先根據(jù)綜合相互關(guān)系級(jí)別高低按A，E，I，O，U順序確定不同級(jí)別的作業(yè)單位位置，再根據(jù)綜合接近程度分值高低確定同一級(jí)別的作業(yè)單位位置。為此，要按照綜合接近程度分值高低順序?yàn)樽鳂I(yè)單位排序，其結(jié)果見表5。

根據(jù)綜合接近程度排序表和作業(yè)單位位置相關(guān)圖中的作業(yè)單位關(guān)系等級(jí)的表示方式，繪制裝配車間作業(yè)單位位置相關(guān)圖，如圖5所示。

表5 車間綜合接近程度排序表

圖5 車間作業(yè)單位位置相關(guān)圖

2.4 車間作業(yè)單位面積相關(guān)圖

將各作業(yè)單位的占地面積與其建筑物空間幾何形狀結(jié)合到作業(yè)單位位置相關(guān)圖上，就得到了作業(yè)單位面積相關(guān)圖，如圖6所示。

圖6 作業(yè)單位面積相關(guān)圖

3 車間布局的優(yōu)化與評(píng)價(jià)

3.1 車間布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)車間的設(shè)施布局進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)，得到兩套車間布局方案，如圖7和圖8所示。

圖7 方案1車間布局簡(jiǎn)圖

圖8 方案2車間布局簡(jiǎn)圖

3.2 方案的評(píng)價(jià)與選擇

方案1：與原始布局相比，調(diào)整了噪聲測(cè)試區(qū)，外購件倉庫等作業(yè)單位的相對(duì)位置，很好地改善了搬運(yùn)線路迂回以及物流線路過長(zhǎng)等不合理問題。例如，縮短了運(yùn)輸搬運(yùn)的距離126m，節(jié)約7min的搬運(yùn)時(shí)間，提高了搬運(yùn)效率。另外，充分利用了空間資源，擴(kuò)大了成品庫的面積，提高了車間的儲(chǔ)存率。

方案2：在方案1的基礎(chǔ)上做了局部調(diào)整，除了具備方案1的優(yōu)點(diǎn)外，調(diào)整后布局的物流路線進(jìn)一步縮短，降低搬運(yùn)成本的同時(shí)，器具室的位置更加方便各個(gè)工作單位的使用。此外，方案2的布局增加了員工工作環(huán)境的舒適性。

加權(quán)因素法步驟［8］如下：

1）對(duì)涉及的因素賦予不同的權(quán)重，權(quán)重大小為1～10；

2）對(duì)各因素就每個(gè)方案進(jìn)行評(píng)級(jí)，共分5級(jí)，用A，E，I，O，U表示。各個(gè)級(jí)別分別對(duì)應(yīng)不同的分?jǐn)?shù)，A為4分。E為3分、I為2分、O為1分、U為0分；

3）將某因素的權(quán)重值乘以其對(duì)應(yīng)級(jí)別的分?jǐn)?shù)，得到該因素所得分?jǐn)?shù)，將各因素所得分?jǐn)?shù)相加，分?jǐn)?shù)最高者為最佳布置方案。

采用加權(quán)因素法對(duì)2個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的因素有物流效率、物料搬運(yùn)的效率、儲(chǔ)存效率、場(chǎng)地利用率、生產(chǎn)柔性、工作環(huán)境及員工滿意度、安全管理、設(shè)備利用率等，最終得出最佳方案為方案2。

4 結(jié) 語

通過運(yùn)用SLP方法對(duì)泵裝配車間的設(shè)施布局及作業(yè)單位重新規(guī)劃設(shè)計(jì)，得到更加合理的布局。優(yōu)化后的布局方案改善了搬運(yùn)線路迂回以及物流線路過長(zhǎng)等若干不合理問題，更加合理有效利用資源和空間的工作環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了降低物流成本的目標(biāo)。

［1］ 李任江，曹陽.基于賦時(shí)有色Petri網(wǎng)離散制造過程建模與仿真［J］.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，36（1）：38－43.

［2］ 錢威，鐘佩思，劉梅，等.基于SLP的某紡織機(jī)械企業(yè)設(shè)施布置分析與優(yōu)化［J］.物流科技，2011（6）：11－14.

［3］ 張瑩.基于SLP法的某廠機(jī)加工車間設(shè)施布置研究［J］.商場(chǎng)現(xiàn)代化，2009，32：36－37.

［4］ 姚會(huì)麗，李冰.基于SLP的鑄鋼廠物流設(shè)施布置設(shè)計(jì)［J］.物流技術(shù)，2012，21：388－391.

［5］ 周鑫.基于SLP和Flexsim的車間設(shè)施布置改善設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械制造與自動(dòng)化，2010（3）：42－46，97.

［6］ 方慶琯，王轉(zhuǎn).現(xiàn)代物流設(shè)施與規(guī)劃［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［7］ 李琴，李澤蓉，文忠波.基于SLP的某車間設(shè)施布局優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.煤礦機(jī)械，2011（5）：25－27.

［8］ 孫純坡，徐志剛，劉濤濤.SLP在某柴油機(jī)機(jī)油泵廠布局設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2012（9）：102－105.