基于SLP法的某廠機加工車間設施布置研究

[摘 要] 針對某企業機加工車間內存在的諸如物流路線不合理、運輸時間長、設備布置混亂等若干問題，運用系統布置設計(SLP)方法進行改進，通過對車間作業單位和典型產品的工藝流程的分析比較，對車間生產設備進行重新布置，完成了對車間布局的優化，使得物流效率有較大提高。

[關鍵詞] 設施布置 車間設計 SLP

隨著市場經濟的發展，為適應賣方市場向買方市場的轉變，企業的生產模式發生了變化，即從大批量少品種向多品種小批量或大規模定制生產轉換。從20世紀末開始到今后一段時間，制造業競爭的焦點將不僅僅是價格的競爭，而是適應市場需求、客戶快速反應、準時供貨等方面的競爭。然而據統計，在工廠的生產活動中，從原材料進廠到成品出廠，物料真正處于加工檢驗的時間只占生產周期的5%～10%，而其余時間都處于停滯和搬運狀態。在制造業中，總經營費用的20%～50%是物料搬運費用，而優良的工廠平面布置可使這一費用至少減少10%～30%。

工廠布置的方法和技術一直是工業界不斷探索的問題。20世紀60年代美國Richard Muther提出的系統布置設計(Systematic Layout Planning)，是對設計項目進行布置的一套有條理的、循序漸進的、對各種布置都適用的方法。本文即應用SLP法對某廠的機加工車間設施布置進行優化，有效地提高了系統效益。

一、SLP法在某廠機加工車間設施布置中的應用

1.車間現有情況分析

某機械廠的大型機械加工車間是企業的重要加工車間之一，該車間現階段生產的主要產品為提升機和回轉窯的中小零件等，具體產品產量隨客戶需求和車間生產要求而不斷改變，具有不確定性。

現有車間布局主要是靠經驗進行布置的，通過分析可以發現該車間存在的主要問題如下:

(1)車間設備配置不合理。部分大型機床如龍門刨床等存在超負荷運行的情況，而有些設備得不到充分的利用卻占用大量空間。

(2)車間設備布置不合理。各設備沒有充足的作業空間，設備布置混亂，物料流動距離大，運輸的往返和交叉現象明顯，增加了工人勞動強度和生產成本。

(3)車間管理不到位。車間人員整體缺乏現場管理概念，物料堆放混亂，嚴重影響工人的工作環境，難以合乎工人生理、心理的要求，不利于生產率的提高。

(4)物料搬運效率不高。整個車間物料搬運幾乎全靠五部行車，搬運形式單一，不利于物料高效率的流動，同時車間內物料搬運通道過窄，增加了車間的不安全因素。

(5)車間缺少必須的輔助部門。車間缺少負責日常維護和修理機床的機修站，沒有統一分配和管理刀具的部門。

2.產品工藝流程分析

由于車間內加工的零件類型可達上萬種，其生產類型為中、小批量生產，在分析其工藝流程時，可采用成組方法，按產品結構與工藝過程的相似性進行歸類分析。車間加工的主要產品總結為齒輪軸、減速箱體、聯軸器、軸和小蓋五類，通過分析其工藝流程可以看出，各類產品工藝流程的形似性較少，無法實現可以適應多種零部件的作業順序，需要采用工藝原則進行設施布置。

3.車間作業單位的設計

在該車間作業單位的設計中，輔助部門的設計是重點，通過輔助部門在車間發揮作用，使工人們有一個比較人性化的工作環境。生產部門則根據工藝原則布置，將相似設備或功能相近設備集中起來組成一個部門，具體作業單位的劃分如表1所示。

4.車間作業單位平面布置

由于該車間所生產的零件具有很大的不確定因素，具體的產量和詳細物流不固定，根據需要有隨時調整的可能，所以車間設施布置設計中主要進行作業單位間非物流關系分析。

SLP法中作業單位相互關系的密切程度用A、E、I、O、U、X、XX表示，密切程度等級為絕對必要(A)、特別重要(E)、重要(I)、一般(O)、不重要(U)、不希望(X)、極不希望(XX)，通過物料流動分析，車間綜合分析，結合有關作業單位負責人建議進行作業單位間相互關系密切程度的評價，建立作業單位相互關系表(表2)，表中的每個菱形框格左半部用密切程度等級符號表示密切程度，右半部用數字表示確定密切程度等級的理由，具體理由見表3。

通過計算作業單位綜合接近程度并排序，求得作業單位布置順序為10，9，4，12，1，2，11，6，14，3，5，7，8，13。按布置順序，對各作業單位進行布置，求得作業單位位置相關圖。在位置相關圖上考慮作業單位占地面積，就形成了作業單位面積相關圖(見圖1)。

通過考慮車間場址條件、搬運方法、車間建筑特征和車間內不宜改變的方面等多種因素的影響和限制，根據作業單位面積相關圖，形成車間作業單位平面布置方案兩個。采用加權因素法對兩個方案進行評價，評價因素有:物流效率與方便性、空間可利用率、輔助服務部門的綜合效率、工作環境安全與舒適、管理的方便性、布置方案的可擴展性、靈活性、外觀等，經過對比評價得出最佳方案為方案一(見圖2)。

5.詳細車間設備平面布置

為了實現車間的詳細平面布置，應對各類產品進行物流分析。該車間的產品品種眾多，產量較小，在分析工藝流程時按照成組工藝流程分析，根據該車間加工的主要零件的特點選取十種具有代表性的零件分析其加工流程，并根據各工序所需設備類型把整個車間設備分為16個機床組，通過對車間作業單位平面布置圖的分析對這16個機床組進行排序，可得到初始產品工藝流程圖。

在初始產品工藝流程圖中，這十種代表零件最少的流動步數為146，而實際的步數為350，故其效率146/350=41.7%。可以發現，在該車間加工產品的工藝流程中，倒流是較為普遍的現象。經過分析發現，有些倒流現象是可以改進的，它們都出現在同一組機床;但有些機床組之間存在的倒流現象是不可避免的，對于這種情況，應使倒流的距離盡量縮短。通過多次調整，可得較佳產品工藝流程圖，經計算可知其綜合效率提高至57.8%，可以明顯看出物料流動的效率有較大提高。以此為依據最終得到改進的詳細車間設備平面布置圖(見圖3)。

與現有車間平面布置相比，主要改進方面有如下幾點:

(1)去除了車間內因設備陳舊而長期閑置的5臺機床，使車間內有效作業空間更加充足。

(2)在機床重新布置的過程中，通過科學合理的分析而確定機床的具體位置，從而減少了部分零件加工過程中的倒流現象，同時對那些存在不可避免的倒流現象的機床的距離盡量調整到最小，減少了產品的搬運距離和時間，單位物料搬運費用降低。

(3)車間整體布局更為美觀，車間內大部分機床位置呈直線布置，物料流動路線明確，改善了工人作業環境，比較合乎工人心理和生理上的要求，有利于提高勞動生產率。

(4)設置了車間輔助部門，使大多數生產服務在車間內就可以完成，節省了時間，降低了部分工人的工作強度，車間辦公室設置在車間內，有利于對車間生產進行現場管理，有效的增強了車間的生產能力。

(5)物料堆放混亂和搬運不很通暢的情況得到改善。在機床的布置時充分考慮作業所需空間，機床周圍有足夠的空間擺放物料，并對待加工件的位置做了具體規定;另外，對車間內的物料流動通道進行了加寬，保證了物料搬運的通暢，同時也減小了物料流動的不安全因素，在車間物料搬運緊張的情況還可以調用其他機械搬運工具，提高了車間的物料搬運效率。

二、結束語

優良的設施布置是提高生產系統效益的重要源泉和手段，是改善生產系統整體功能、實現現代化管理和先進生產方式的前提和基礎。本文針對多品種小批量生產企業的特征，靈活應用了SLP方法，在某廠機加工車間設施布置中進行了有益的嘗試，并取得了令人滿意的成果。當然，企業設施布置實踐中需要考慮的因素很多，對于多品種小批量生產企業來說，如何分析其詳細物流還是一個亟待解決的問題。