基于SLP的某阀门生产车间布局优化研究

徐天琦

(南京工业大学浦江学院，江苏 南京 210094)

随着当前生产制造型企业物料搬运和运输成本的日益提高，生产布局规划是否合理已成为制约整个生产系统运行效率的重要因素[1]。系统布置设计(system layout planning，SLP)方法作为工厂生产布局规划设计的一种常用方法，它提出了作业单位间相互关系密切程度量化的表示方法，是一种将物流关系分析和非物流关系分析相结合的综合评价方法，对于企业生产布局的合理规划和设计具有重要的意义[2]。

本文以某阀门生产制造企业为研究对象，采用SLP方法对该企业新厂区的生产区布置进行规划设计，通过对新厂区各个功能区的合理布置，构建出经济性和安全性兼备的生产布局方案，对该工厂后期的生产运作活动具有深远的意义[3]。

1 企业背景分析

某企业是向全球提供阀门制造服务的专业公司，自1980年创建以来，发展态势一直良好。现已拥有20多个品种的主导产品，包括管线球阀、闸阀、截止阀、蝶阀、安全阀和燃气控制阀等工业阀门及其配套设备，广泛应用于石油、化工、天然气等不同领域。

闸阀是该企业的主要产品之一，被广泛应用于石油化工、火力发电等油品和水蒸气管路上作为接通或截断管路中介质的启闭装置[4]，其主要特点有：

1)结构紧凑，刚性好，通道流畅，流量系数小；

2)密封面采用不锈钢和硬质合金，使用寿命长；

3)驱动方式为手动、齿轮传动。

目前市场上阀门的需求量大幅增长，该企业的产能几乎达到饱和，且现有厂区无法扩建。为了满足市场需求，企业决定建设新的厂区来扩大阀门的产能。

阀门的型号多种多样，但它们的生产工艺基本相似，本文以某种阀门为例分析其工艺流程图，如图1所示。

图1 阀门工艺流程图

2 基于SLP的生产设施规划

2.1 作业单位分析

首先，按照该阀门工厂各部门的工作内容将其划分为生产部门、储存部门、生产辅助管理部门。其次，将生产部门按其工艺特性的不同划分为车床间、镗床间、铣床间、钻床间、堆焊间、研磨间、装配间、油漆间和检测间；仓储部门按产品类型的不同划分为初始的原材料仓库和已完成的产成品仓库。现各作业单位的相关参数见表1。

表1 作业单位分析

在表1中，若想满足生产需求，生产部门需求净面积为1 852m2，该生产部门的通道裕度为净面积的13%，所以生产部门需求总面积为2 093m2，加上油漆间的面积总共为2 293m2。考虑到生产运作过程中需要大型机械进行搬运，一般情况下通道面积占总生产面积的25%，故整个生产工厂的总面积为2 866.25m2。因而可得该工厂生产区域各部门的总面积为4 636.25 m2。一般情况下，为了更好地进行流程管理，各部门间的目视管理等预留面积为4%，可得该工厂生产区总的估计面积为4 822m2。

2.2 物流关系分析

在该企业中，各阀门零部件的搬运方式基本相似，并且大部分零部件的密度相似，所以选取质量作为物流关系的衡量单位。根据各作业单位对之间的物流量，对物流强度大小进行排序，其中物流强度由符号A、E、I、O、U来表示，如图2所示。

2.3 非物流关系分析

工厂在生产制造过程中，除了常见的物流联系以外，还存在着人际交往、行政管理等无法被忽视的非物流因素。根据该阀门企业的实际情况，综合选取了作业性质的相似性、工作和人员的相似性、工序间的频繁联系程度等非物流影响因素，分析计算得出的非物流相关图如图3所示。

图2 物流相关图

图3 非物流相关图

2.4 综合关系分析

首先，确定出该阀门生产企业的物流和非物流关系的相互重要性比值为3∶1。其次，对该阀门企业作业单位间的综合关系进行计算，得出该企业作业单位对的综合相关图，如图4所示。

图4 综合相关图

2.5 位置面积相关图绘制

根据图4得出该企业各个作业单位对之间的综合接近程度，据此画出作业单位位置相关图(图5)，在图5的基础上，代入各个作业单位对的实际面积，得到该企业各个作业单位面积相关图(图6)。

图5 位置相关图

图6 面积相关图

2.6 工厂设施规划布置方案

该阀门企业的作业单位面积相关图(图6)作为一个原始的平面布置图，在此平面布局规划设计的基础上，根据设施规划与设计的基本原则进行了调整和修改，进而得到了两个可行的设施规划设计方案，方案的具体内容如图7、图8所示。

图7 平面布置方案一

图8 平面布置方案二

2.7 总平面布置方案的评价和选择

要想全面评价上述两个方案并进行选择，需要考虑很多方面的影响和限制，在此采用简单的加权因素分析法来进行评价[5]。经过调查研究，最终得出影响该企业系统布置方案设计的主要因素有：

1)储存效率；

2)物料搬运效率；

3)厂区空间利用率；

4)设备利用率；

5)物流的便利程度；

6)是否便于安全管理。

对于上述影响因素，该企业相关负责人和专家对其进行评比，最终给每个因素一个权重和等级，权重大小为1～10，等级与分数对应关系为：A为4分，E为3分，I为2分，O为1分，U为0分。将各个影响因素的权重分别乘以各自的等级分数再相加，其中得分最高的设施布置方案为最优方案。具体排序结果见表2。

表2 方案排序结果

通过对表2中各个影响因素进行分析比较，得出方案一的分数高于方案二的结论。由于表2中各个影响因素本身又都具有望大的特性，因此设施布置方案一是该工厂的优选方案。

3 结束语

本文利用SLP方法对某阀门制造企业进行工厂的系统布置设计，最终得到了平面布置方案。该方案不仅可以减少物料搬运时间，同时还能为该阀门企业生产系统效率的提高提供一个有效合理的环境。

参考文献：

[1] 兰爽,刘忠华,孟照璇. 基于SLP法的厂区平面布局设计[J]. 价值工程,2017,36(34):239-241.

[2] 石鑫.基于SLP的生产设施规划[J].机械设计与研究,2014,30(1):68-71.

[3] 邓兵,林光春. 改进SLP和遗传算法结合的车间设备布局优化[J]. 组合机床与自动化加工技术,2017(8):148-151,156.

[4] 周宏明.设施规划[M].北京：机械工业出版社,2013.

[5] 冯定忠,吴能,范佳静,等. 基于SLP和SHA的车间设施布局与仿真分析[J]. 工业工程与管理,2012,17(2):21-25.