基于SLP的L公司廠區(qū)布局優(yōu)化設計

(山東科技大學交通學院 山東 青島 266590)

一、引言

近年來，信息化和智能化發(fā)展迅速，這為制造業(yè)提出了新的要求，我國緊跟時代的步伐，提出了“中國智能制造2025”等行動綱領，各企業(yè)積極響應國家和時代號召，努力提升自身競爭力，在工業(yè)4.0時代，積極尋求創(chuàng)新發(fā)展、智能發(fā)展和綠色發(fā)展。

合理的系統(tǒng)布局對制造企業(yè)提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本有著重要的作用。系統(tǒng)布置設計(SLP)主要是通過調(diào)整各個影響因素，采用最佳的作業(yè)流程來使得各個要素有效運作，各項資源利用最合理、最經(jīng)濟、最有效[1]。Flexsim系統(tǒng)仿真技術則可以進行仿真分析，研究系統(tǒng)布局的有效性和合理性。因此，采用SLP方法，研究廠區(qū)的布置問題，具有重要的現(xiàn)實意義[2]。

二、L公司現(xiàn)狀分析

(一)公司現(xiàn)狀。L公司是一家歷史悠久的紡織企業(yè)，多年來一直緊跟時代步伐，積極改革創(chuàng)新，在多次的產(chǎn)業(yè)擴展和企業(yè)改革中，公司規(guī)模不斷擴大，公司主營業(yè)務也從最開始的紡紗逐步發(fā)展為集紡紗、漂染、織造、制衣于一體的全方位紡織企業(yè)。L公司現(xiàn)有服裝種類上百種，總體可分為普通面料服裝和特殊面料服裝兩大類，二者的主要區(qū)別表現(xiàn)在織造成為布匹后，特殊面料服裝需要增加整理步驟，將普通面料整理為特殊面料，其工藝流程圖如圖1所示。公司在擴大廠區(qū)過程中，主要以原始廠區(qū)為基礎，在原始紡紗車間的基礎上，逐漸增加建設了織造車間、漂染車間、制衣車間等。紡紗車間，主要負責紡紗工藝；紡紗完成后，需要對紗線進行漂染工藝操作；將染好的紗線在兩個織造車間進行織造處理，制成布匹，并對有特殊要求的布匹進行整理，而后對布匹進行驗裝；廠區(qū)工藝流程的最后一個環(huán)節(jié)是制衣操作，現(xiàn)在，廠區(qū)有一個制衣車間可以使用。此外，整個流程中的存儲均是在同一大型倉庫中完成的，布局簡圖見圖2。

圖1 L公司工藝流程

圖2 廠區(qū)現(xiàn)有布局

L公司貫徹線先生產(chǎn)先使用的原則，即在整個工藝流程中，紡紗車間紡織好的紗線直接進入倉庫存儲，當漂染車間有紗線的需求時，從倉庫提取紗線，其他工藝也是以同樣的流程進行生產(chǎn)操作的，這也就意味著各個車間之間沒有直接聯(lián)系，它們均是通過倉庫相連接。

(二)存在問題。廠區(qū)按照直角距離計算整個流程各車間與倉庫之間的距離，如式(1)所示：

dr=|xb-xa|+|yb-ya|

(1)

已知L公司每天可生產(chǎn)6噸紗線，1萬米面料以及大約3000件衣服。結(jié)合搬運量來計算物流強度，通過分析可知廠區(qū)布局不合理，各個車間以及倉庫之間物流動線混亂，人員、車輛、搬運設備等效率大大降低，空間利用率較小，成本較高，主要包括以下幾方面：

1)倉庫位置較偏，不利于存儲操作。倉庫位于整個廠區(qū)的最西側(cè)，與大多數(shù)生產(chǎn)車間距離相對較遠，產(chǎn)品的存儲不夠便利。

2)各生產(chǎn)車間布局沒有邏輯性，不符合工藝流程的順序。該布局方式使得各操作流程之間的銜接性較差，物流動線互相交叉，效率和成本都有所浪費。

3)倉庫存儲物品種類較多，存儲混亂。紗線、布匹和成品服裝均存儲在統(tǒng)一倉庫中，管理較為混亂，出入庫效率低。

(三)布置要求。為了解決上述問題，使L公司提高效率、節(jié)約成本，合理劃分倉庫存儲商品類型，企業(yè)決定將原來的一個倉庫分為分別對應紗線、布匹和服裝要求的三個獨立倉庫。此外，為了貫徹綠色發(fā)展的要求，建設用于處理漂染工業(yè)廢水的污水處理系統(tǒng)也是L公司發(fā)展的重要計劃。如何合理布置各車間的位置，是關系公司效率和成本的重要問題。

三、基于SLP的廠區(qū)布局設計

系統(tǒng)設施布置方法SLP(Systematic Layout Planning)是20世紀60年代美國繆瑟在對大量工廠設施的規(guī)劃方法進行了研究總結(jié)之后提出來的一種規(guī)劃方法。主要是從物流分析和非物流分析兩個方面對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃設計，通過相應的評價方法得到最終的最優(yōu)布局方案[3]。其中，在進行物流分析的時候，需要遵循經(jīng)過距離和發(fā)生的物流成本最小，以及避免迂回和避免十字交叉的原則；在進行非物流分析時，主要從人員的流動等方面進行分析[5]。

(一)物流分析和非物流分析。物流分析主要是分析物流量和路徑，從而得到最合理的物流動線[4]。在進行物流分析時，一般是將物流強度作為分析的依據(jù)，L公司各類服裝產(chǎn)品的工藝流程可視為相同，在考慮各車間以及倉庫之間的物流強度時，直接以總體強度進行分析，并將物流強度劃分為A、E、I、O、U五個等級，考慮到要解決的實際問題，構(gòu)建強度等級賦值表，如表1所示。

表1 物流強度賦值表

將L公司的車間分別用字母表示，現(xiàn)規(guī)定紡紗車間、漂染車間、織造車間、制衣車間、紗線倉庫、布匹倉庫、服裝倉庫，污水處理區(qū)以及辦公區(qū)分別用字母a,b,c,d,e,f,g,h,i來表示。根據(jù)L公司實際物流量和路線比例，繪制如下物流相關表。

通過分析發(fā)現(xiàn)該公司各作業(yè)單位間的相互關系較為簡單，特別是分別布置了用于存儲紗線、布匹和服裝的倉庫之后，由于企業(yè)在各作業(yè)環(huán)節(jié)都遵循“先生產(chǎn)，先使用”的原則，因此，各個車間之間不再存在直接的物流動線關系，而是通過倉庫將各個車間聯(lián)系起來。

在進行物流分析的基礎上，繼續(xù)進行非物流分析，如作業(yè)單位間聯(lián)系的便利性、與廠區(qū)進出口的距離，運輸路線的流暢性等多個非物流因素并進行相應的分析，同樣的，可繪制非物流關系圖。

圖3 物流相關圖

(二)各區(qū)域綜合分析。在分析了物流因素和非物流因素后，根據(jù)得到的相關表，根據(jù)公式(2)，計算綜合相關分數(shù)值。

CRij=mMRij+nNRij

(2)

其中，CRij為綜合相互關系密切程度；MRij為物流強度相互關系等級；NRij為非物流強度相互關系等級；取物流和非物流關系在此布局中的重要性比例m：n=3:1。首先將綜合相互關系進行等級劃分，如表2所示。

表2 綜合相互關系等級劃分

結(jié)合對五個等級的TCR賦值，可以求得不同區(qū)域的TCR總得分，并對其進行排序，從而確定各個區(qū)域的接近程度，繪制接近程度排序表，如表3所示。

表3 各區(qū)域接近程度排序表

通過接近程度排序表，布置基本趨于合理，但是對于某些作業(yè)區(qū)之間的綜合關系，仍需要人工進一步調(diào)整。其中，倉庫e/f/g之間的物流關系等級為U級，進行綜合計算之后，等級變?yōu)榱薕級，在此，將它們之間的關系調(diào)整為U級；污水處理區(qū)主要是針對漂染工序產(chǎn)生的廢水進行處理，在布置時，應與漂染車間設置關系等級為A級。

(三)各區(qū)域位置布置。通過綜合分析，得到廠區(qū)內(nèi)各作業(yè)區(qū)之間的聯(lián)系和接近程度關系，以此為依據(jù)對各個區(qū)域的位置進行布置。按照TCR的大小決定優(yōu)先布置的區(qū)域，同時也要考慮區(qū)域間等級關系的順序，即從A級關系開始布置，依次對E、I、O、U等級進行布置，得圖4所示三種不同方案的位置關系圖。

圖4 位置關系圖

(四)方案選擇及布局。根據(jù)圖5可知，在進行布置時，可以得到多種布置方案，選擇點評估法對所得到的三種方案進行評價，并完成方案的選擇。首先，對各評估因素的全總進行分析，得表4。

表4 評估因素權(quán)重

確定滿意程度等級，分別對應評分為5分，4分，3分，2分，1分，0分。根據(jù)公式(3)計算各個方案的總得分，并繪制表5。

總分=評分×權(quán)重 (3)

通過點評估法對三個方案進行了分數(shù)計算，綜合分析之后，發(fā)現(xiàn)方案3得分最高，在三個方案中相對為最優(yōu)方案，在進行布局時，選擇方案3為依據(jù)，進行布局，最終L公司布局方案如圖5所示。

圖5 最終布局方案

四、總結(jié)

對L公司進行改進，將原來混合倉庫改進為分別存儲不同物品的三個倉庫，并根據(jù)公司整體物流動線進行SLP布局規(guī)劃，使公司物流動線更為順暢，同時將倉庫以及辦公區(qū)布置在距離工廠出入口較近位置，為人員和貨物的出入提供了便利。