改进SLP法在头枕厂多层厂房布局中的应用
[摘要]为提高系统布置设计方法的适用性，以某头枕厂设施规划问题为例，分析了在制品体积对物料搬运的影响，以及多层厂房对设施布置的影响，提出了基于体积修正系数和纵向空间布局的改进系统布置设计方法。通过实践应用，验证了该方法的有效性。
[关键词]系统布置设计；多层厂房；设施规划
[中图分类号]F253.4 [文献标识码]A [文章编号]1005—152X（2017）03—0105—04
1引言
国内外大量研究表明，在制造业系统中，一个合理的设施布局方案能够降低总体运营成本15%以上。为了持续降低企业总体运营成本，企业越来越重视用科学的方法去规划自己的生产系统。而系统布置设计（Sys-tematic Layout Planning，SLP）是经过实践检验的有效工厂设施布局技术方案。该方法分析产品、产量、工艺路徑、辅助设施、技术等信息，通过研究作业单位对间的物流量关系与非物流关系，确定各作业单位的位置关系，结合面积需求、厂房条件等约束，制定布局方案。但在具体工程实践中，各类工厂的工艺技术、设备设施条件千差万别，传统SLP方法并不适用所有工厂布置问题。因此，有必要根据具体的工艺及工程特点，对SLP方法进行改进。
本文基于某头枕厂设施规划的实际问题，基于在制品物流特征，提出体积修正系数重新核定物流搬运量。基于三层厂房的布置环境，提出纵向空间布置方案。在此基础上，提出了改进系统布置设计方法，并通过实例验证了方法的有效性。
2问题描述
某头枕厂是一家专业设计、生产制造汽车座椅头枕的企业。头枕产品主要由金属支杆、塑料件、泡沫及面料四部分构成，其生产主要划分为机加、注塑、发泡、缝纫、总装五个车间类，具体加工工艺见表1。考虑质检、仓储、试制等因素，将头枕生产过程划分了23个作业单位。基于工厂未来订单数量，结合设备产能，规划了各作业单位的实际需求面积，见表2。
根据表2数据，头枕厂共需求生产建筑面积为22 650m2。在实际厂房建设中，还需考虑物流通道、维修通道、消防安全距离、厕所、员工园地等辅助设施面积，辅助面积一般为生产面积的30～40%，预期厂房建设面积为31 710m2。政府批准用地为280 000m2，绿化率要求20%，企业结合园区道路状况，规划新建两栋140m*50m三层厂房，以满足生产需求。结合生产规划可发现，头枕厂各类生产设施需要布置在三层厂房中，传统SLP方法不能解决该类问题，需结合具体生产工艺和厂房条件设计新的布置方法。
3面向头枕厂厂房布局的改进SLP方法
3.1物料体积修正改进
通过对头枕厂工艺的分析，生产物流搬运的部件既有重量大体积小的金属支杆，也有重量轻但体积大的泡沫半成品、塑料半成品。而传统SLP方法仅考虑作业单位间的搬运重量，在分析头枕厂布局时需要考虑零部件的空间体积对单次物料运输的最大数量的限制，因此会增加搬运次数。传统SLP方法中，假设物流搬运重量与物流成本正相关，而在头枕厂生产过程中，物流成本不仅与重量相关还与体积相关。在零部件几何尺寸对物流搬运成本发生重要影响时，引人体积修正系数的概念，分析各作业单位的物流关系。
3.2纵向空间布局改进
新厂区规划了三层厂房，需要在三维空间中考虑设施布置问题。传统SLP方法中仅考虑平面布置即二维空间布置问题，在具体的布置过程中不仅要考虑作业单位间的相互关系，还需决策各作业单位处于哪个楼层。作业单位楼层选择中，首先考虑各作业单位的加工条件要求，如冲压工序不宜安排在二、三楼；其次考虑各作业单位同厂外物流间的关联，如原料入厂、成品出厂等；最后考虑各作业单位间的物流关系。
3.3改进SLP方法分析流程
根据前文两方面的分析，将传统SLP方法流程进行修订，如图1所示。
改进SLP方法在分析物流关系时采用考虑体积系数的物流量计算，并针对多层厂房布局制定了先确定关键作业单位楼层，再布局与之紧密联系的作业单位的策略。在各作业单位均已确定楼层后，对各楼层布局进行关联线图的分析与优化，最后从整体优化角度出发，设计、选择布局方案。
4基于头枕厂多层厂房布局的实例论证
4.1作业单位平面关系分析
基于传统SLP法，分析各作业单位间的物流搬运量。并考虑体积系数，计算各作业单位间的物流强度，按照物流强度降序，分别将各作业单位间的物流关系归为AEIOU类别，A类关系占总关系数量的10%以内，依次逐步增加各类别关系数量。具体结果见表3。
绘制物流相关图，如图2所示。考虑工艺流程、作业性质相似性、使用相同设备、共用设施、管理监督便利性、工作联系频繁程度、多能工使用和污染等因素，制定调查问卷，分析各作业单位间的非物流关系。根据打分情况，绘制非物流关系，如图3所示。
根据工程师访谈及专家建议，将物流与非物流权重设置为1.5：1。AEIOU分值为4，3，2，1，0，绘制综合关系，如图5所示。
4.2作业单位纵向关系分析
根据工艺约束等非物流关系评价各作业单位在空间布置上的约束，制定问卷进行打分，打分结构仍以AEIOU形式表示，但此时不考虑数量关系，仅表示强度。并将企业外部的供应商和顾客作为虚拟的作业单元其仅表示厂区外部物流的起点或目的地，没有具体面积要求和实际功能，分析各作业单位与其的物流关系强度，并用AEIOU形式表示。根据工程师和专家建议，在考虑纵向布置关系时，物流和非物流权重比值为1：1.5。各作业单位的纵向布置权重分析见表4。
4.3三层厂房布置方案
按照改进SLP方法，由表4数据可知，在具体工艺布局时应优先将金属冲压区、注塑车间和成品区排布在厂房的第一层，然后考虑图4表示的各作业单位对关系强度，将同冲压区、注塑车间和成品区关系紧密的来料区、注塑半成品区等作业单位布置在第一层。当第一层布置满后，将还未布置的作业单位按照表4给出的数值及图4表示的相互间关系强度布置到第二层及第三层。最终形成的布局方案如图5所示。
5结论
系统布置设计方法的应用实践会遇到各类特殊问题。本文针对在头枕生产过程中，在制品体积会影响搬运频次，以及头枕厂的三层厂房结构特殊性，对传统SLP方法进行改进，提出了体积修正系数、作业单位纵向布局分析的概念，并通过实际案例分析，验证了改进方法的有效性。
