基于SLP的生產(chǎn)運(yùn)作與物流管理實(shí)驗(yàn)室布局優(yōu)化設(shè)計(jì)

王奕嬌， 孫小冬， 劉雨雨

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院， 哈爾濱 150030)

基于SLP的生產(chǎn)運(yùn)作與物流管理實(shí)驗(yàn)室布局優(yōu)化設(shè)計(jì)

王奕嬌， 孫小冬， 劉雨雨

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院， 哈爾濱 150030)

在物流專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中，生產(chǎn)運(yùn)作與物流管理實(shí)驗(yàn)室為確保教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力發(fā)揮著重要作用。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有擺樣法布局在運(yùn)行過(guò)程中存在一定弊端，故采用SLP方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室的總體布局進(jìn)行重新規(guī)劃，以提高設(shè)備運(yùn)行效率和空間利用率。通過(guò)劃分作業(yè)單元，由物品搬運(yùn)數(shù)量確定各作業(yè)單元之間的物流關(guān)系以及非物流關(guān)系，繪制作業(yè)單元位置相關(guān)圖，得到三種合理的布局方案，利用層次分析法對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定權(quán)重值最高的一種方案為優(yōu)選方案。采用SLP方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行布局設(shè)計(jì)不僅能夠提高實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)效果，也為今后各類(lèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行合理布局規(guī)劃提供參考。

實(shí)驗(yàn)室； 系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)(SLP)； 層次分析法

0 引 言

在物流專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中，生產(chǎn)運(yùn)作與物流管理實(shí)驗(yàn)室為確保教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力發(fā)揮著重要作用[1]。生產(chǎn)運(yùn)作與物流管理實(shí)驗(yàn)室于2010年投入使用，占地面積150 m2，儀器設(shè)備總值70余萬(wàn)元。實(shí)驗(yàn)室集本領(lǐng)域先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)條件和思想于一體，形成由生產(chǎn)裝配企業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)配送中心、供應(yīng)商、批發(fā)商、零售商等單位構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)?？梢陨a(chǎn)裝配企業(yè)為中心或倉(cāng)儲(chǔ)配送為中心開(kāi)設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程，模擬完成企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程以及物料搬運(yùn)與運(yùn)輸過(guò)程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生了解和掌握現(xiàn)實(shí)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)實(shí)況，為以后就業(yè)提供直接的訓(xùn)練平臺(tái)。但通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成情況發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有布局物流整體運(yùn)作的高效性和協(xié)調(diào)性較差，且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)授課演示區(qū)域?；趯?shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，本文采用SLP方法對(duì)其布局進(jìn)行改善。

1 布局原理概述

1.1 SLP方法簡(jiǎn)介

系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)(System Layout Planning，SLP)由Richard繆瑟于1961年提出，是一種條理性很強(qiáng)、物流分析與作業(yè)單元相互關(guān)系密切程度相結(jié)合求得合理布置的技術(shù)[2-3]。在分析作業(yè)單位之間物流關(guān)系以及相互密切程度的基礎(chǔ)上，合理安置各作業(yè)單位的位置，結(jié)合各個(gè)作業(yè)單位的實(shí)際面積形成面積相關(guān)圖，通過(guò)修正和調(diào)整，得到幾個(gè)合理的布置方案，最后進(jìn)行評(píng)價(jià)選擇,得出優(yōu)選方案，其基本流程如圖1所示[4]。

圖1 SLP流程圖

1.2 實(shí)驗(yàn)室布局規(guī)劃原則

實(shí)驗(yàn)室的布局是否合理將直接影響各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)流程的完成效果，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，其布局規(guī)劃應(yīng)遵循以下原則[5]：

(1)綜合性原則。實(shí)驗(yàn)室要以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和綜合能力為根本目標(biāo)，①以實(shí)驗(yàn)室硬件為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中充分發(fā)揮主體作用；②形成開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生的有效自主學(xué)習(xí)提供支持。

(2)系統(tǒng)性原則。實(shí)驗(yàn)室的布局要以各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的運(yùn)行整體性、系統(tǒng)性為原則，使學(xué)生對(duì)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)流程有完整的認(rèn)知過(guò)程。

(3)便利性原則。學(xué)生不僅要以教師操作演示的形式被動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)，更能夠主動(dòng)進(jìn)行實(shí)踐操作，更深入了解、掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，物流實(shí)驗(yàn)室的布局規(guī)劃應(yīng)該能夠保障操作的順利開(kāi)展。

(4)講授與互動(dòng)性原則。在系統(tǒng)軟件演示講解過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)能保證教師講授以及與學(xué)生進(jìn)行交流互動(dòng)的空間。

(5)安全性原則。布局規(guī)劃要確保安全為第一要素，應(yīng)考慮實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備運(yùn)行情況和用電安全，保障進(jìn)出物流實(shí)驗(yàn)室人員的安全。

2 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀分析

2.1 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有布局

實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備包括全自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線系統(tǒng)、人工輔助分揀系統(tǒng)及拆零配送系統(tǒng)、輸送及搬運(yùn)系統(tǒng)等，形成了由生產(chǎn)裝配企業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)配送中心、供應(yīng)商、批發(fā)商、零售商等單位構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。另外還配有服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、激光打印機(jī)、數(shù)碼投影儀等輔助教學(xué)設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室的軟件分別安裝在辦公區(qū)內(nèi)的管理計(jì)算機(jī)上，包括有物流連鎖公司(總部、配送、配銷(xiāo)、超市)軟件系統(tǒng)、供應(yīng)商系統(tǒng)、生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)管理軟件系統(tǒng)、電子標(biāo)簽倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)等，能夠輔助相應(yīng)硬件設(shè)備完成物流作業(yè)，物流實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有平面布局如圖2所示。

圖2 物流實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有平面布局圖

2.2 現(xiàn)有布局存在不足

現(xiàn)有物流實(shí)驗(yàn)室并沒(méi)有按照實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行前期規(guī)劃，因此整體布局尚不合理，現(xiàn)對(duì)存在問(wèn)題總結(jié)如下：①辦公與操作區(qū)域分區(qū)不明顯；②AGV小車(chē)的行走路線過(guò)長(zhǎng)且空載率高；③演示各軟件系統(tǒng)的觀看空間不足；④倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、揀貨區(qū)以及流水生產(chǎn)線連接不夠緊密；⑤進(jìn)出口設(shè)置過(guò)少，不利于實(shí)驗(yàn)室的安全；⑥設(shè)備運(yùn)行率低，分組實(shí)驗(yàn)效果不好；⑦自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)部分未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)輸。

3 SLP法總體布局設(shè)計(jì)

3.1 作業(yè)單元?jiǎng)澐?/p>

基于物流實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目流程特點(diǎn)，將其分為物流功能區(qū)和非物流功能區(qū)共7個(gè)作業(yè)單元，見(jiàn)圖3。

圖3 物流實(shí)驗(yàn)室功能區(qū)劃分明細(xì)

3.2 物流分析

根據(jù)一學(xué)年度內(nèi)，完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所統(tǒng)計(jì)出的物品搬運(yùn)數(shù)量，劃分各作業(yè)單元的物流強(qiáng)度等級(jí)并繪制物流強(qiáng)度匯總表，見(jiàn)表1。沒(méi)有固定物流出現(xiàn)的作業(yè)單位之間的物流強(qiáng)度等級(jí)定義為U級(jí)，繪制作業(yè)單元物流相關(guān)圖，如圖4所示。

表1 物流強(qiáng)度匯總表

3.3 非物流分析

物流實(shí)驗(yàn)室不同于一般的實(shí)際生產(chǎn)制造企業(yè)，除物流因素外，更應(yīng)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(yè)單位間的非

圖4 作業(yè)單元物流相關(guān)圖

物流相互關(guān)系的密切程度等級(jí)劃分為A、E、I、O、U、X6個(gè)等級(jí)，分析實(shí)驗(yàn)室實(shí)際運(yùn)行情況，繪制作業(yè)單元的非物流關(guān)系相關(guān)圖，如圖5所示[7-8]。

圖5 作業(yè)單元非物流相關(guān)圖

3.4 綜合關(guān)系分析

實(shí)驗(yàn)室要在一定程度上體現(xiàn)物流的重要性，同時(shí)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(yè)單元之間綜合關(guān)系密切程度，按物流相互關(guān)系與非物流相互關(guān)系1∶1進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，取A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=-1，形成作業(yè)單元綜合相互關(guān)系圖，如圖6所示。

圖6 綜合相關(guān)圖

3.5 作業(yè)單位位置及規(guī)劃方案

根據(jù)各作業(yè)單元間綜合相互關(guān)系密切程度高低，由近及遠(yuǎn)安排它們的相對(duì)位置[9]。另外，在布置時(shí)應(yīng)根據(jù)綜合相互關(guān)系級(jí)別高低按順序先后來(lái)確定不同級(jí)別作業(yè)單元的位置，同一級(jí)別的作業(yè)單元按綜合接近程度的分值高低順序來(lái)進(jìn)行布置，繪制出的作業(yè)單位位置相關(guān)圖如圖7所示[10]。

圖7 作業(yè)單元位置相關(guān)圖

綜合以上步驟，并且考慮到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)際條件的限制，繪制出規(guī)劃后的3種平面布局方案見(jiàn)圖8。

a.方案1

b.方案2

c.方案3

3.6 方案評(píng)價(jià)

運(yùn)用層次分析法對(duì)3種規(guī)劃方案的各影響因素，不論是定性的還是定量的都進(jìn)行等級(jí)劃分，每一等級(jí)都賦予一個(gè)分值來(lái)表示該因素對(duì)布置方案的影響程度，通過(guò)計(jì)算布置方案的評(píng)分值評(píng)定方案的優(yōu)劣[11-12]。本文對(duì)物流實(shí)驗(yàn)室的布局規(guī)劃的影響因素進(jìn)行綜合評(píng)定后，確立了包括授課演示、搬運(yùn)作業(yè)、空間規(guī)劃、安全維護(hù)4個(gè)方面的準(zhǔn)則層Ⅰ和包括作業(yè)流程協(xié)調(diào)、物流效率等11個(gè)指標(biāo)的準(zhǔn)則層Ⅱ，建立布局方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖9所示。

圖9 布局方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

由授課教師、實(shí)驗(yàn)員在學(xué)生反饋的基礎(chǔ)上對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行打分，目標(biāo)層對(duì)準(zhǔn)則層Ⅰ的判斷矩陣見(jiàn)表2，準(zhǔn)則層Ⅰ對(duì)準(zhǔn)則層Ⅱ的判斷矩陣見(jiàn)表3，由Matlab編程求得3種方案的總分，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4[13]。

表2 目標(biāo)層對(duì)準(zhǔn)則層Ⅰ的判斷矩陣

表3 準(zhǔn)則層Ⅰ對(duì)準(zhǔn)則層Ⅱ的判斷矩陣

(b) 準(zhǔn)則層Ⅰ對(duì)搬運(yùn)作業(yè)的判斷矩陣

(c) 準(zhǔn)則層Ⅰ對(duì)空間規(guī)劃的判斷矩陣

(d) 準(zhǔn)則層Ⅰ對(duì)安全維護(hù)的判斷矩陣

由計(jì)算結(jié)果可知方案1的最終權(quán)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(jié) 語(yǔ)

由于采用SLP方法對(duì)物流實(shí)驗(yàn)室的總體布局重新規(guī)劃,并通過(guò)劃分作業(yè)單元,確定各作業(yè)單元間的物流以及非物流關(guān)系,繪制了3種作業(yè)單元位置相關(guān)圖,利用層次分析法對(duì)該3種方案進(jìn)行評(píng)價(jià),確定了權(quán)重值最高的方案1為優(yōu)選方案。該方案優(yōu)點(diǎn)如下:

(1) 增加觀看演示區(qū)。辦公區(qū)域主要進(jìn)行系統(tǒng)的操作演示，原有區(qū)域相對(duì)狹小且容納人數(shù)有限。規(guī)劃后的辦公區(qū)域空間大大增加，方便老師演示操作和學(xué)生觀看。

(2) AGV小車(chē)的行走距離有所減少。AGV小車(chē)的行走主要供學(xué)生觀看，規(guī)劃前AGV小車(chē)的行走距離過(guò)長(zhǎng)，浪費(fèi)時(shí)間和空間。改善后的行走路線，可以增加其他區(qū)域空間利用率。

(3) 倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、揀貨區(qū)以及流程生產(chǎn)線聯(lián)系緊密。運(yùn)用SLP法對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際，符合物流實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)要求和建設(shè)要求，體現(xiàn)了物流配送中心規(guī)劃設(shè)計(jì)的規(guī)范性[14-15]。

(4) 辦公區(qū)與操作區(qū)分區(qū)明顯。將辦公區(qū)與各操作區(qū)分隔開(kāi)后，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室。兩個(gè)出入口可以讓學(xué)生從不同的角度觀察實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、更能夠有效疏散人員，有利于應(yīng)對(duì)突發(fā)事件[16]。

基于SLP法提出的布局規(guī)劃方案對(duì)實(shí)驗(yàn)室基本的區(qū)域劃分已經(jīng)確定，沒(méi)有閑置空間可以利用，若日后物流實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置新的設(shè)備仍需要重新進(jìn)行規(guī)劃布置，可擴(kuò)展性有待進(jìn)一步提高。

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·名人名言·

教育者應(yīng)當(dāng)深刻了解正在成長(zhǎng)的人的心靈,只有在自己整個(gè)教育生涯中不斷地研究學(xué)生的心理,加深自己的心理學(xué)知識(shí),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(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)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