基于SLP和Flexsim的車間布局優(yōu)化研究

張揚(yáng)

摘要：合理的車間布局能夠降低車間的物流強(qiáng)度，節(jié)省運輸成本，提高企業(yè)效益。應(yīng)用SLP方法可以定性的分析現(xiàn)有車間布局存在的問題，并根據(jù)分析結(jié)果提出改善方案。通過Flexsim仿真技術(shù)對提出的改善方案進(jìn)行定量分析，對仿真結(jié)果進(jìn)行分析比較，從而得到最終改善方案，進(jìn)而指導(dǎo)車間布局調(diào)整。

Abstract： Reasonable workshop layout can reduce the logistics intensity of the workshop， save transportation costs and improve enterprise efficiency. The SLP method can be used to qualitatively analyze the existing layout problems of the existing workshops， and improvement plans are proposed based on the analysis results. Through the Flexsim simulation technology， the proposed improvement scheme is quantitatively analyzed， and the simulation results are analyzed and compared to obtain the final improvement scheme， thereby guiding the layout adjustment of the workshop.

關(guān)鍵詞：車間布局;SLP;Flexsim

Key words： workshop layout;SLP;Flexsim

中圖分類號：TH181? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）35-0278-05

0? 引言

現(xiàn)代工業(yè)工程是提高企業(yè)生產(chǎn)效率的最有效工具，通過系統(tǒng)調(diào)整影響生產(chǎn)效率的因素，運用最佳的流程作業(yè)方法，使人員、機(jī)器、物料有效運作，以節(jié)省物料搬運費用、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本，最終達(dá)到提高企業(yè)競爭力，擴(kuò)大企業(yè)生存空間的目的。

由于公司缺乏科學(xué)方法指導(dǎo)，企業(yè)對于設(shè)施布置安排的重要性缺乏足夠的認(rèn)識，在進(jìn)行車間布置時多由工藝人員憑經(jīng)驗進(jìn)行布置，缺乏專業(yè)的設(shè)施規(guī)劃人員，導(dǎo)致生產(chǎn)物流的運作混亂，車間的物流線路長，物流強(qiáng)度大。本文主要針對車間原布局方案，分析現(xiàn)有布局存在的問題，提出改善方案，并結(jié)合Flexsim軟件確定最終優(yōu)化方案。

1? 相關(guān)理論基礎(chǔ)

Richard Muther 于 1973 年提出了“系統(tǒng)布置設(shè)計”的設(shè)備布局方法，簡稱 SLP，全稱為 Systematic Layout Planning。系統(tǒng)布置設(shè)計方法的提出，使設(shè)備布局問題由定性的階段轉(zhuǎn)入了定量的階段，由依據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計的階段轉(zhuǎn)入了依據(jù)科學(xué)進(jìn)行設(shè)計的階段[1]。

Flexsim是由美國的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商業(yè)化離散事件系統(tǒng)仿真軟件。該軟件提供了原始數(shù)據(jù)擬合、輸入建模、圖形化的模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實顯示、運行模型進(jìn)行仿真試驗、對結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化、生成3D動畫影像文件等功能[2]。

2? 車間布局現(xiàn)狀及問題分析

首先根據(jù)車間布局現(xiàn)狀劃分作業(yè)單位，如表1所示，然后根據(jù)車間物流量-距離情況畫出物流量-距離分析圖，如圖1所示。根據(jù)圖1所示，可以明顯的看出大多數(shù)點的分布，從圖中可以看出，區(qū)域 I 中的點距離近物流量小;區(qū)域 II 中有很多物流量相對較小但是距離卻相對較遠(yuǎn)的點;區(qū)域 Ⅳ 中分布著1個距離較遠(yuǎn)且流量較大的點。雖然區(qū)域 II 中的點物流量小但是距離大，運輸路線曲折，而且在制品在被搬運的過程中不能產(chǎn)生任何的附加價值，屬于非增值的活動，運輸路線長易引起物流路線的交叉，從而導(dǎo)致搬運效率不高，使物流效率大大降低，還會增加搬運成本，因此，區(qū)域 II 和區(qū)域 Ⅳ 都需要進(jìn)行改善。

3? 基于SLP的車間布局優(yōu)化方案

3.1 作業(yè)單位物流關(guān)系分析

在 SLP 優(yōu)化中，物流分析通常將車間內(nèi)的物流強(qiáng)度分為 5 個等級，即用字母 A 、E 、I 、O、U 表示。作業(yè)單位間物流強(qiáng)度等級是依據(jù)物流路徑，來計算存在物料搬運的各作業(yè)單位之間的物流量，按物流量的大小為標(biāo)準(zhǔn)來劃分。物流強(qiáng)度等級的判斷按照標(biāo)準(zhǔn)確定，其標(biāo)準(zhǔn)見表 2所示。

經(jīng)調(diào)查研究，整理出車間作業(yè)單元對及其物流強(qiáng)度，繪制車間物流強(qiáng)度匯總見表 3所示。

由表3 顯示的物流強(qiáng)度，將其從由小到大的次序排列，按照物流強(qiáng)度的特點，確定物流強(qiáng)度等級，并據(jù)此畫出作業(yè)單元物流分析圖，見圖 2所示。

3.2 作業(yè)單位非物流關(guān)系分析

作業(yè)單位間的作業(yè)相關(guān)性不僅只有物流關(guān)系，還包括非物流關(guān)系，有的作業(yè)單位間沒有物料的流動，則沒有物流關(guān)系，但是他們之間有人員的流動或者其他的聯(lián)系，這就需要分析作業(yè)單位間的非物流關(guān)系，依據(jù)車間的特征，明確作業(yè)單位之間存在相互關(guān)系的一些密切理由如表 4所示，車間非物流密切程度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表5 所示。

根據(jù)表4 和表5，確定車間的作業(yè)單位間的密切程度等級，進(jìn)而畫出作業(yè)單位非物流相關(guān)關(guān)系圖，見圖 3所示。

圖中每個菱形框中上半部表示密切程度等級，下半部表示密切程度等級的理由。

3.3 作業(yè)單位綜合關(guān)系分析

綜合關(guān)系分析是將作業(yè)單位間的物流以及非物流關(guān)系結(jié)合起來分析的結(jié)果。分析綜合關(guān)系時，首先需要確定物流和非物流關(guān)系的相對重要性，即確定兩種關(guān)系的權(quán)重，用比值 m：n 來表示。通常 m：n 應(yīng)在 1：3 和 3：1 之間，當(dāng)該比例高于 3：1，說明物流關(guān)系非常重要，設(shè)備布局時只考慮物流即可;當(dāng)該比例低于 1：3，意味著物流的影響是很小的，設(shè)備布局時只考慮非物流即可。該車間作業(yè)單位大多數(shù)是進(jìn)行配件的組裝，雖然生產(chǎn)科辦公室等作業(yè)單位對間也存在著非物流關(guān)系，但是影響較小，因此，在確定作業(yè)單位之間的綜合關(guān)系時，選取 m：n 為 3：1。

根據(jù)作業(yè)單位物流關(guān)系分析與作業(yè)單位非物流關(guān)系分析結(jié)果，確定作業(yè)單位綜合相關(guān)圖，如圖4所示。

3.4 作業(yè)單位位置相關(guān)圖

根據(jù)作業(yè)單位綜合關(guān)系分析結(jié)果，確定改進(jìn)方案，如圖5、6所示。

4? 基于Flexsim車間布局建模與仿真

為了更加真實有效的反映車間加工運行的實際情況，體現(xiàn)出車間的物料流動，真實的再現(xiàn)車間機(jī)器利用率。因此，還需要對車間生產(chǎn)現(xiàn)狀仿真模型實體的相關(guān)屬性及參數(shù)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置，便于管理人員的監(jiān)控，可為管理決策提供準(zhǔn)確的依據(jù)。仿真模型的實體參數(shù)設(shè)置完成之后，建立方案1（原車間布局方案）、方案2、方案3的仿真模型，如圖7、圖8、圖9所示。

仿真模型建立之后，運行仿真模型并輸出仿真結(jié)果，如表6、表7、表8所示。

比較三種方案的阻塞率（blocked）、空閑率（idle）、加工時間率（processing），方案2、方案3較之方案1在各項數(shù)據(jù)上都有明顯改善，而方案3相對于方案2，阻塞率低、空閑率低且加工時間率高，因此方案3較之方案2改善效果更加明顯，因此選擇方案3作為最終改善方案。

5? 總結(jié)

車間布局要根據(jù)車間生產(chǎn)的實際情況進(jìn)行調(diào)整，因此車間布局改善是一個不斷更新、不斷突破的過程。只有企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)充分認(rèn)識到改善的重要性，并將其放置在企業(yè)日常工作中，給予充分的重視，企業(yè)才能不斷突破自身的局限，在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，進(jìn)而提高企業(yè)競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭維文，林衛(wèi).從至表試驗法在車間布局優(yōu)化中的應(yīng)用[J]. 物流工程與管理，2010（12）.

[2]Flexsim User Guide.Version3.0[M].Flexsim Software Products，2006：1-400.

[3]系統(tǒng)仿真軟件Flexsim 3.0實用教程[M].清華大學(xué)出版社，張曉萍，2006.