基于SLP的礦用絞車機加車間設施布置優(yōu)化研究

張 丹（桂林電子科技大學商學院，廣西 桂林 541004）

基于SLP的礦用絞車機加車間設施布置優(yōu)化研究

張 丹
（桂林電子科技大學商學院，廣西 桂林 541004）

首先針對某礦用絞車公司的機加工車間現(xiàn)狀，對其設施布置、物流情況結(jié)合生產(chǎn)工藝流程進行分析，指出現(xiàn)有設施布置存在物流效率低、布置不合理等問題。然后運用物流分析和非物流關系分析得出機加車間的物流關系圖和非物流關系圖，形成作業(yè)單位綜合相互關系圖，從而得出不同的設施布置方案。最后，運用因素評價法從空間利用率、搬運路線的長短、環(huán)境的安全與舒適、輔助部門的綜合效率、管理的方便性等方面對不同方案進行評價，得出最優(yōu)方案。與原布置情況對比，系統(tǒng)布置設計方法可效地降低物流成本、提高設備利用率。

系統(tǒng)布置設計；車間布置；物流關系

隨著國家提出中國制造2025計劃，我國制造業(yè)又面臨新一輪的挑戰(zhàn)與機遇，在發(fā)展智能制造的同時需要更加注重夯實基礎布局。據(jù)統(tǒng)計，在一般加工企業(yè)中物流時間占生產(chǎn)周期的90%至95%，而純加工時間僅為5%，企業(yè)的在制品和物料庫存占用流動資金達到75%以上[1]。另一個值得注意的是，物料搬運和運輸?shù)某杀菊贾圃炜偝杀镜?0%至50%，而且許多工傷事故多來自物料搬運[2]。因此針對生產(chǎn)物流的研究就顯得非常有必要，目前許多學者針對車間內(nèi)物流做了許多研究。郭麗杰介紹了運用設施選址和布置的方法對煤礦總平面布置及車間布置時進行了細節(jié)設計，實踐證明科學的運用選址和布置可以提高經(jīng)濟效益[3]。鄭松濤針對風電塔筒制造的工藝特點,采用了系統(tǒng)布置設計法（SLP）對某風電塔筒廠區(qū)進行設施布置，并通過評價驗證了SLP法在風電塔筒廠區(qū)布置設計中的應用效果[4]。楊建華介紹提出了基于SLP和SHA結(jié)合的企業(yè)物流系統(tǒng)平面再布置設計分析方法，并應用該方法對部門內(nèi)設施及物流系統(tǒng)進行再布置設計及評估，結(jié)果表明。新的方法使車間物流更加順暢、運輸路線縮短、縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本[5]。鞏濟民則研究了歐洲不同時期鑄鐵熔煉車間布置，并以克里斯蒂羅鑄造廠和德國梅特曼鑄造廠為例，分析了我國企業(yè)車間布置與國外的差距，指出國外企業(yè)在設施布置方面還有許多地方值得國內(nèi)企業(yè)學習[6]。

文章以某礦用絞車加工企業(yè)的生產(chǎn)車間為例，結(jié)合產(chǎn)品的生產(chǎn)加工工藝，從設施布置、物流效率以及設備利用率等方面對機加車間進行分析，對得出的不同結(jié)果應用因素評價法進行評價，從而得出最優(yōu)的設施布置方案。通過科學的SLP實施流程，得到合理的設施布置方案，表明SLP是設施布置與優(yōu)化的科學方法，具有非常強的實用性。

1 系統(tǒng)布置設計方法的原理及方法論

在SLP法中，繆瑟將研究工廠布置問題的依據(jù)和切入點歸納為五個基本要素，它們分別是P-產(chǎn)品、Q-產(chǎn)量、R-工藝過程、S-輔助服務部門以及 T-時間，這五個因素是生產(chǎn)過程中必不可少的因素，因此分析設施布置的時候要從這些方面分析。

第一步：進行P-Q分析確定設備布置形式，P-Q圖直觀地反映了P-Q與設備布置形式的關系。根據(jù)產(chǎn)量與產(chǎn)品的關系劃分區(qū)域，采用不同的布置類型。

第二步：作業(yè)單位物流分析

物流分析就是工廠布置設計的核心工作，它對應布置設計問題“鑰匙”的第三個字母R（路線）。物流線路遵循兩個原則：經(jīng)過距離最小和物流成本最小； 避免迂回和避免十字交叉。作業(yè)單位物流分析通過多產(chǎn)品工藝過程表分析物流線路的現(xiàn)狀得出作業(yè)單位相關圖。

第三步：作業(yè)單位非物流分析

作業(yè)單位相互關系表明作業(yè)單位之間活動的頻繁程度，通常也可稱為非物流關系，非物流關系通常從以下幾個方面加以考慮：工作流程、作業(yè)性質(zhì)相似、使用相同的設備、使用同一場地、使用相同的文件檔案、使用相同的設施、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、易燃易爆的危險以及服務的頻繁和緊急程度等方面。通過專家和領導的討論，得出非物流關系相關圖。

第四步：作業(yè)單位綜合相關圖

綜合考慮作業(yè)單位間的物流關系和非物流關系，對關系等級賦予不同的分值然后確定物流與非物流相互關系的相對重要性一般用加權(quán)和表示，設任意兩個作業(yè)單位分別是 Ai和Aj,物流相互關系等級為 MRij，非物流的相互關系等級為NRij，則作業(yè)單位 Ai和 Aj之間的綜合相互關系等級度為 TRij：

第五步：評價得出最優(yōu)方案

根據(jù)綜合作業(yè)關系圖得出不同的布置方案，對各方案進行評價，求得最優(yōu)布置方案。

2 SLP在機加車間設施布置中的應用

2.1 機加車間生產(chǎn)現(xiàn)狀描述

產(chǎn)品-產(chǎn)量分析就是指生產(chǎn)什么，生產(chǎn)多少的問題，這個問題關系到設備布置的形式。K公司生產(chǎn)的同一類型產(chǎn)品有不同的型號，由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可得，1至4月份的產(chǎn)品產(chǎn)量如表1所示從表中可以看出，該公司的產(chǎn)品種類多、產(chǎn)量少，因此選擇工藝原則布置。

表1 K公司產(chǎn)品-產(chǎn)量表

把產(chǎn)品分解成零件，從機加車間的角度對零件進行分類。通過對零件的分類取帕累托最優(yōu)，得到6種零件，其工藝過程表如表2所示。

表2 零部件加工工藝過程表

總步數(shù)為122步，最少步數(shù)為60步，通過計算可以得出物流的效率為 49%。由此可見物流水平較低。同時可以看出工藝流程存在較多回路，物流路線不合理，在實際的生產(chǎn)過程中還存較多交差現(xiàn)象，極大地影響了生產(chǎn)效率。

2.2 作業(yè)單位物流關系分析

物流分析是設施布置的關鍵也是前提，其基本原則是使物流成本最小，避免迂回和十字交叉，通常包括確定物料移動的順序和移動量兩個方面。每條路線上的物料移動量反映作業(yè)單位之間的相互密切程度，在一定時期內(nèi)的物料移動量即為物流強度。在原車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的基礎上，根據(jù)專家評定的數(shù)據(jù)來確定物流強度，根據(jù)物流強度匯總表和物流強度等級劃分的依據(jù)確定各作業(yè)單位對的物流強度等級，如表3所示。

表3 物流強度分析表

各作業(yè)單位對的相互關系確定后，就可以把這些作業(yè)單位對表示在相關圖中。根據(jù)對各單位作業(yè)對的等級劃和物流強度分析表（見表3）分畫出各工位的物流相關圖，如圖1所示：

圖1 作業(yè)單位物流相關圖

2.3 作業(yè)單位非物流關系分析

通過考慮專家和領導意見，考慮了得出各作業(yè)單位的基準相互關系，作業(yè)單位流相關圖。

表4 作業(yè)單位非物流關系表

針對K公司加工車間生產(chǎn)現(xiàn)狀，構(gòu)建作業(yè)關系相關圖如圖2所示。

圖2 作業(yè)單位非物流關系相關圖

2.4 綜合相互關系分析

根據(jù)作業(yè)單位物流相關圖和作業(yè)單位非物流關系相關圖對各作業(yè)對關系的評級，合并兩種關系。根據(jù)公式（1）計算綜合關系評分。給定一個加權(quán)值，考慮生產(chǎn)實際情況，取物流關系的權(quán)重為2，非物流關系的權(quán)重為1，然后再給各評級取分數(shù)。A，E，I，O，U，X對應的分數(shù)分別為4，3，2，1，0，-1，據(jù)此計算各作業(yè)單位對綜合相互關系等級，如表5所示。

表5 各作業(yè)單位對綜合相互關系等級劃分

根據(jù)表5結(jié)果，做出作業(yè)單位綜合相關圖如圖3所示。

圖3 作業(yè)單位綜合相關圖

3 方案的評價

3.1 新方案的提出

根據(jù)作業(yè)單位綜合相關圖，運用繆瑟線型圖法可以畫出兩種機加車間的設施布置圖。運用線圖繪制設施布置圖時分別用4根實線、3根實線、3根實線、1根實線、1根虛線表示A、E、I、O、X，作業(yè)單位關系為U時不用線條表示。由圖3可以得到兩種比較切合實際的新方案如圖4和圖5所示。

圖4 機加車間設施布置圖方案1線圖

圖5 機加車間設施布置圖方案2線圖

3.2 新方案的評價

運用因素評價法從空間利用率、搬運路線的長短、環(huán)境的安全與舒適、輔助部門的綜合效率、管理的方便性五個方面對方案1和方案2進行評價，各因素的權(quán)重以及分值采用領導和專家意見相結(jié)合的方式來確定，具體的評價過程和分指表如表6所示。

表6 評價因素及評分

綜合以上因素可知，方案2優(yōu)于方案1。實踐表明，在采用新的設施布置方案后，物流效率從49%提高到77%，物流運行暢通，回退交叉現(xiàn)象減少，物流成本也因此降低，生產(chǎn)率也提高了15%。

4 總結(jié)

科學合理的設施布置可以有效地減少生產(chǎn)中的物流浪費以及等待現(xiàn)象，降低生產(chǎn)成本和時間成本，提高生產(chǎn)效率。運用SLP技術(shù)對設施布置進行分析改善可以有效地實現(xiàn)上述目標。通過在礦用絞車公司機加車間的實際應用，體現(xiàn)出SLP在設施布置方面出色的優(yōu)點。在改善過程中既考慮了加工車間的物流關系，又考慮了非物流關系，通過綜合作業(yè)相關圖得出不同的設施布置方案，應用因素分析法對不同方案進行評價，從而得到最優(yōu)方案。從改善過程來看，SLP具有顯著的實用性。

[1] 周康渠,張瑞娟,劉紀岸,等.SLP在摩托車企業(yè)廠房布局設計研究中的應用[J].工業(yè)工程,2011(3):101-105.

[2] 劉旺盛,蘭培真.系統(tǒng)布置設計——SLP法的改進研究[J].物流技術(shù),2006(10):82-85.

[3] 郭麗杰,于鳳芹.天宏選煤廠總平面與車間布置設計總結(jié)[J].山東煤炭科技,2015(8):190-191,193.

[4] 楊建華,彭麗靜,楊永清.基于SLP和SHA結(jié)合的企業(yè)物流系統(tǒng)平面再布置設計[J].中國市場,2009,19:8-13.

[5] 鄭松濤,湯文成,陳昀.SLP法在風電塔筒廠區(qū)總平面布置中的應用[J].工業(yè)工程與管理,2010(1):116-120.

[6] 鞏濟民.歐洲不同時期鑄鐵熔煉車間布置給我們的啟示[J].現(xiàn)代鑄鐵,2016(1):19-26.

[7] 馬昌譜,嚴宗光.基于 SLP的裝配車間生產(chǎn)系統(tǒng)分析與優(yōu)化[J].物流工程與管理,2009(7):47-49.

圖4 地下河水中硝酸根濃度變化趨勢圖

總體而言，研究區(qū)地下河水中的硝酸根濃度值較低，說明該地下河未受到明顯的氮污染，但是季節(jié)性變化明顯。

5 結(jié)論

研究區(qū)內(nèi)地下河水樣中硝酸根濃度較低，監(jiān)測時間段內(nèi)硝酸根濃度均未超過國家生活飲用水衛(wèi)生標準。但其濃度季節(jié)性變化明顯，并且受到降雨及人類活動影響較大。因此，巖溶區(qū)要因地制宜進行耕種，合理施肥、控制氮肥的施用量，提高氮肥利用效率，以防氮流失污染地下水。在今后的工作中，應注重氮的來源研究，做到有的放矢，更好的保護地下水資源。

【參考文獻】

[1] 袁道先,蔡桂鴻.巖溶環(huán)境學[M].重慶:重慶出版社,1988:11-126.

[2] WCED. Sustainable development and water statement on the WCED Report “Our Common Future”[J].Water International, 1989,14(3):151-152.

[3] 黃旋,陳余道.我國地下水硝酸鹽污染研究綜述[C]//馮佐海,陸有德.地球環(huán)境科學:第三屆華南青年地理學術(shù)研討會論文集.南寧:廣西科學技術(shù)出版社,2009:420-424.

[4] 郭芳,姜光輝,袁道先.南方巖溶區(qū)地下河主要例子濃度變化趨勢分析[J].水資源保護,2008(1):16-19.

[5] 郭芳,陳坤琨,姜光輝.巖溶地下河沉積物對氨氮的等溫吸附特征[J]環(huán)境科學,2011,32(2):501-507.

[6] 王松,裴建國.桂林寨底地下河硝酸根含量特征研究[J].地下水,2011,33(3):21-22.

Optimization of SLP in machine and workshop facility layout

Firstly, according to the current situation of Mine winch's machine shop, combined production process to analysis its facility layout and logistics situation and noted the presence of facilities existing facility layout is unreasonable, the lower efficiency of logistics and other issues. Then use Logistics Analysis and Non Logistics Relationship Analysis drawn the logistics diagram and non-logistics diagram of the machine shop and forming work unit comprehensive relationship diagram to arrive at a different facility layout scheme. Finally, the use of factor evaluation method to evaluate different options, obtain the optimal solution from a security space utilization, handling the length of the route, the environment and comfort, the overall efficiency of the secondary sector, ease of management, etc. By comparison with the original arrangement, the system layout design method can effectively reduce logistics costs, improve equipment utilization.

systematic layout planning; workshop layout; logistics relationship

F273

A

1008-1151(2016)11-0043-04

2016-10-10

張丹，女，陜西西安人，桂林電子科技大學商學院碩士研究生，研究方向為物流工程，物流系統(tǒng)規(guī)劃與設計。