基于SLP的矿用绞车机加车间设施布置优化研究

张 丹（桂林电子科技大学商学院，广西 桂林 541004）

基于SLP的矿用绞车机加车间设施布置优化研究

张 丹
（桂林电子科技大学商学院，广西 桂林 541004）

首先针对某矿用绞车公司的机加工车间现状，对其设施布置、物流情况结合生产工艺流程进行分析，指出现有设施布置存在物流效率低、布置不合理等问题。然后运用物流分析和非物流关系分析得出机加车间的物流关系图和非物流关系图，形成作业单位综合相互关系图，从而得出不同的设施布置方案。最后，运用因素评价法从空间利用率、搬运路线的长短、环境的安全与舒适、辅助部门的综合效率、管理的方便性等方面对不同方案进行评价，得出最优方案。与原布置情况对比，系统布置设计方法可效地降低物流成本、提高设备利用率。

系统布置设计；车间布置；物流关系

随着国家提出中国制造2025计划，我国制造业又面临新一轮的挑战与机遇，在发展智能制造的同时需要更加注重夯实基础布局。据统计，在一般加工企业中物流时间占生产周期的90%至95%，而纯加工时间仅为5%，企业的在制品和物料库存占用流动资金达到75%以上[1]。另一个值得注意的是，物料搬运和运输的成本占制造总成本的20%至50%，而且许多工伤事故多来自物料搬运[2]。因此针对生产物流的研究就显得非常有必要，目前许多学者针对车间内物流做了许多研究。郭丽杰介绍了运用设施选址和布置的方法对煤矿总平面布置及车间布置时进行了细节设计，实践证明科学的运用选址和布置可以提高经济效益[3]。郑松涛针对风电塔筒制造的工艺特点,采用了系统布置设计法（SLP）对某风电塔筒厂区进行设施布置，并通过评价验证了SLP法在风电塔筒厂区布置设计中的应用效果[4]。杨建华介绍提出了基于SLP和SHA结合的企业物流系统平面再布置设计分析方法，并应用该方法对部门内设施及物流系统进行再布置设计及评估，结果表明。新的方法使车间物流更加顺畅、运输路线缩短、缩短生产周期和降低生产成本[5]。巩济民则研究了欧洲不同时期铸铁熔炼车间布置，并以克里斯蒂罗铸造厂和德国梅特曼铸造厂为例，分析了我国企业车间布置与国外的差距，指出国外企业在设施布置方面还有许多地方值得国内企业学习[6]。

文章以某矿用绞车加工企业的生产车间为例，结合产品的生产加工工艺，从设施布置、物流效率以及设备利用率等方面对机加车间进行分析，对得出的不同结果应用因素评价法进行评价，从而得出最优的设施布置方案。通过科学的SLP实施流程，得到合理的设施布置方案，表明SLP是设施布置与优化的科学方法，具有非常强的实用性。

1 系统布置设计方法的原理及方法论

在SLP法中，缪瑟将研究工厂布置问题的依据和切入点归纳为五个基本要素，它们分别是P-产品、Q-产量、R-工艺过程、S-辅助服务部门以及 T-时间，这五个因素是生产过程中必不可少的因素，因此分析设施布置的时候要从这些方面分析。

第一步：进行P-Q分析确定设备布置形式，P-Q图直观地反映了P-Q与设备布置形式的关系。根据产量与产品的关系划分区域，采用不同的布置类型。

第二步：作业单位物流分析

物流分析就是工厂布置设计的核心工作，它对应布置设计问题“钥匙”的第三个字母R（路线）。物流线路遵循两个原则：经过距离最小和物流成本最小； 避免迂回和避免十字交叉。作业单位物流分析通过多产品工艺过程表分析物流线路的现状得出作业单位相关图。

第三步：作业单位非物流分析

作业单位相互关系表明作业单位之间活动的频繁程度，通常也可称为非物流关系，非物流关系通常从以下几个方面加以考虑：工作流程、作业性质相似、使用相同的设备、使用同一场地、使用相同的文件档案、使用相同的设施、使用同一组人员、工作联系频繁程度、监督和管理方便、噪声、振动、烟尘、易燃易爆的危险以及服务的频繁和紧急程度等方面。通过专家和领导的讨论，得出非物流关系相关图。

第四步：作业单位综合相关图

综合考虑作业单位间的物流关系和非物流关系，对关系等级赋予不同的分值然后确定物流与非物流相互关系的相对重要性一般用加权和表示，设任意两个作业单位分别是 Ai和Aj,物流相互关系等级为 MRij，非物流的相互关系等级为NRij，则作业单位 Ai和 Aj之间的综合相互关系等级度为 TRij：

第五步：评价得出最优方案

根据综合作业关系图得出不同的布置方案，对各方案进行评价，求得最优布置方案。

2 SLP在机加车间设施布置中的应用

2.1 机加车间生产现状描述

产品-产量分析就是指生产什么，生产多少的问题，这个问题关系到设备布置的形式。K公司生产的同一类型产品有不同的型号，由统计数据可得，1至4月份的产品产量如表1所示从表中可以看出，该公司的产品种类多、产量少，因此选择工艺原则布置。

表1 K公司产品-产量表

把产品分解成零件，从机加车间的角度对零件进行分类。通过对零件的分类取帕累托最优，得到6种零件，其工艺过程表如表2所示。

表2 零部件加工工艺过程表

总步数为122步，最少步数为60步，通过计算可以得出物流的效率为 49%。由此可见物流水平较低。同时可以看出工艺流程存在较多回路，物流路线不合理，在实际的生产过程中还存较多交差现象，极大地影响了生产效率。

2.2 作业单位物流关系分析

物流分析是设施布置的关键也是前提，其基本原则是使物流成本最小，避免迂回和十字交叉，通常包括确定物料移动的顺序和移动量两个方面。每条路线上的物料移动量反映作业单位之间的相互密切程度，在一定时期内的物料移动量即为物流强度。在原车间生产数据的基础上，根据专家评定的数据来确定物流强度，根据物流强度汇总表和物流强度等级划分的依据确定各作业单位对的物流强度等级，如表3所示。

表3 物流强度分析表

各作业单位对的相互关系确定后，就可以把这些作业单位对表示在相关图中。根据对各单位作业对的等级划和物流强度分析表（见表3）分画出各工位的物流相关图，如图1所示：

图1 作业单位物流相关图

2.3 作业单位非物流关系分析

通过考虑专家和领导意见，考虑了得出各作业单位的基准相互关系，作业单位流相关图。

表4 作业单位非物流关系表

针对K公司加工车间生产现状，构建作业关系相关图如图2所示。

图2 作业单位非物流关系相关图

2.4 综合相互关系分析

根据作业单位物流相关图和作业单位非物流关系相关图对各作业对关系的评级，合并两种关系。根据公式（1）计算综合关系评分。给定一个加权值，考虑生产实际情况，取物流关系的权重为2，非物流关系的权重为1，然后再给各评级取分数。A，E，I，O，U，X对应的分数分别为4，3，2，1，0，-1，据此计算各作业单位对综合相互关系等级，如表5所示。

表5 各作业单位对综合相互关系等级划分

根据表5结果，做出作业单位综合相关图如图3所示。

图3 作业单位综合相关图

3 方案的评价

3.1 新方案的提出

根据作业单位综合相关图，运用缪瑟线型图法可以画出两种机加车间的设施布置图。运用线图绘制设施布置图时分别用4根实线、3根实线、3根实线、1根实线、1根虚线表示A、E、I、O、X，作业单位关系为U时不用线条表示。由图3可以得到两种比较切合实际的新方案如图4和图5所示。

图4 机加车间设施布置图方案1线图

图5 机加车间设施布置图方案2线图

3.2 新方案的评价

运用因素评价法从空间利用率、搬运路线的长短、环境的安全与舒适、辅助部门的综合效率、管理的方便性五个方面对方案1和方案2进行评价，各因素的权重以及分值采用领导和专家意见相结合的方式来确定，具体的评价过程和分指表如表6所示。

表6 评价因素及评分

综合以上因素可知，方案2优于方案1。实践表明，在采用新的设施布置方案后，物流效率从49%提高到77%，物流运行畅通，回退交叉现象减少，物流成本也因此降低，生产率也提高了15%。

4 总结

科学合理的设施布置可以有效地减少生产中的物流浪费以及等待现象，降低生产成本和时间成本，提高生产效率。运用SLP技术对设施布置进行分析改善可以有效地实现上述目标。通过在矿用绞车公司机加车间的实际应用，体现出SLP在设施布置方面出色的优点。在改善过程中既考虑了加工车间的物流关系，又考虑了非物流关系，通过综合作业相关图得出不同的设施布置方案，应用因素分析法对不同方案进行评价，从而得到最优方案。从改善过程来看，SLP具有显著的实用性。

[1] 周康渠,张瑞娟,刘纪岸,等.SLP在摩托车企业厂房布局设计研究中的应用[J].工业工程,2011(3):101-105.

[2] 刘旺盛,兰培真.系统布置设计——SLP法的改进研究[J].物流技术,2006(10):82-85.

[3] 郭丽杰,于凤芹.天宏选煤厂总平面与车间布置设计总结[J].山东煤炭科技,2015(8):190-191,193.

[4] 杨建华,彭丽静,杨永清.基于SLP和SHA结合的企业物流系统平面再布置设计[J].中国市场,2009,19:8-13.

[5] 郑松涛,汤文成,陈昀.SLP法在风电塔筒厂区总平面布置中的应用[J].工业工程与管理,2010(1):116-120.

[6] 巩济民.欧洲不同时期铸铁熔炼车间布置给我们的启示[J].现代铸铁,2016(1):19-26.

[7] 马昌谱,严宗光.基于 SLP的装配车间生产系统分析与优化[J].物流工程与管理,2009(7):47-49.

图4 地下河水中硝酸根浓度变化趋势图

总体而言，研究区地下河水中的硝酸根浓度值较低，说明该地下河未受到明显的氮污染，但是季节性变化明显。

5 结论

研究区内地下河水样中硝酸根浓度较低，监测时间段内硝酸根浓度均未超过国家生活饮用水卫生标准。但其浓度季节性变化明显，并且受到降雨及人类活动影响较大。因此，岩溶区要因地制宜进行耕种，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，应注重氮的来源研究，做到有的放矢，更好的保护地下水资源。

【参考文献】

[1] 袁道先,蔡桂鸿.岩溶环境学[M].重庆:重庆出版社,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] 黄旋,陈余道.我国地下水硝酸盐污染研究综述[C]//冯佐海,陆有德.地球环境科学:第三届华南青年地理学术研讨会论文集.南宁:广西科学技术出版社,2009:420-424.

[4] 郭芳,姜光辉,袁道先.南方岩溶区地下河主要例子浓度变化趋势分析[J].水资源保护,2008(1):16-19.

[5] 郭芳,陈坤琨,姜光辉.岩溶地下河沉积物对氨氮的等温吸附特征[J]环境科学,2011,32(2):501-507.

[6] 王松,裴建国.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

张丹，女，陕西西安人，桂林电子科技大学商学院硕士研究生，研究方向为物流工程，物流系统规划与设计。