基于SLP方法的高校金工實訓中心規劃與車間布局設計的研究

涂粵強 嚴廣樂

摘要：高校的金工實訓中心設計不同于企業工廠的車間布局設計，怎樣才能設計出一座建設費用較低而又符合現實需求的金工實訓中心是目前的一大研究課題。文章利用SLP方法，以非物流關系為重點進行高校的金工實訓中心的布局設計。

關鍵詞：金工實訓中心；設施規劃；車間布局

一、引言

大量的理論和實踐證明，在大工程背景下的金工實習有利于學生的工程實踐能力的培養，建設好一個能滿足理科、工科等學科專業學生進行工程素質、綜合實踐技能、科技創新訓練的工程訓練中心，已成為高校辦學的一項基本要求。

（一）國內外研究概況

盡管各國的國情不同，面臨的問題不同，以及各自的工業培訓體制和運作機制有所差異，但對工業培訓的認識是相同的。

在對于布局研究上，Nee介紹了基于pc計算機輔助鈑金工作的研究開發情況。高校金工實訓中心與傳統的某個工廠型操作不同，金工實訓中心存在量少但工藝齊全等特點。Sun等介紹了金工實訓需要著重加強大學生工程實踐能力訓練，需要從教與練中提高學生能力，這也給本文提供很好思路：金工實訓中心需要著重于教與練。

香港理工大學采用“教學工廠”模式，提供門類齊全、內容廣泛的培訓課程，讓學生在模擬的工業環境中接受多元化的工業培訓，各學科視其特點及辦學宗旨從中選擇，以造就未來的工程師。

目前，國內多數理工科及綜合性大學都非常重視工程訓練工作，一些院校通過各種渠道籌集資金已經或正在組建工程訓練中心。

（二）研究意義

傳統的金工實習中心設施布置總是過多的強調實習車間物料運輸路程較短，即在一定的單位距離運輸費用不變的情況下，使得設備之間運輸總費用較少。但是，金工實習中心不像機械制造工廠，不像生產流水線，它的生產廢物比較少，物流搬運不頻繁，制成品產量少，人員流通少，這樣傳統的金工實習中心布置將不符合金工實習中心真正的需求。金工實習中心設備布置并不著重于大量流水線似的生產，而是要將機器的生產性能演示給學生看，并且金工實習中心機器與機器之間半成品、成品的搬運幾乎為零。同時，那些學習金工實習的同學大部分都是毫無生產操作經驗的，而由于時間的關系，又不可能對每位進行金工實習的同學進行嚴格的操作和安全培訓，因而操作場所的安全性和作業場地的整潔干凈對于學生進行金工實習學習很有幫助。本文就是要跳出傳統的金工實訓中心建設的思維，以一種新的角度設計金工實訓中心。

二、高校金工實訓中心規劃與車間布局設計的SLP布置模式

SLP的基本出發點是用量化的作業單位相互關系密級來評定各部門之間的相關程度，因此采用系統布置設計法來進行平面布置的首要工作是對各作業單位之間的相互關系做出分析，包括定量的物流相互關系及定性的非物流相互關系。采用專業的評價方法對各備選方案進行評價擇優并對每個評價因素進行量化，得分最多的布置方案就是最佳方案。

對于金工實訓中心的布局而言， SLP是一種很好的布置方法。但是，金工實訓中心的布置不是簡單地歸結為一般的物流因素的布置，它是一種更需側重于非物流因素的，更多考慮人性化的設施布置，所以在使用SLP方法時要有所側重。

按“教育部機械基礎課程教學指導委員會金工課指組”的報告要求，應保證鑄、鍛、壓、焊、車、銑、磨、鉗等基本工種齊全。根據實訓內容，本文把各種操作整合為以下的幾個模塊。

基礎制造區：傳統的金工技能，包括車、刨、磨、等。

先進制造區：數控車、數控銑、線切割、電火花、加工中心、多軸加工和三維打印技術。

熱工制造區：包括鑄造、焊接。

輔助功能區：工具材料間、刃磨間、氣站。

本文將選用比較普通的機床進行設備和人機比的確定，結果匯總于表1中。

金工實訓中心的SLP分析如下。

（一）基本要素分析

1. P-Q分析

金工實習中心產品品種的多少和每種產品產量的高低決定了金工實習中心的生產類型，進而影響設備的布置形式。金工實習中心生產產品種類多，但產量少，因此采用工藝原則布置（也稱為機群式布置）。

2. R分析

對于我們金工實習的單件小批量生產，設備按照其類型和功能集中布置，已獲得較高的適應性，工廠生產車間的劃分也是以此為基礎實現的。下面通過幾方面來進行分析。

（1）產品組成分析

金工實習中心的產品將是以演示成品為主，在老師的指導下每個同學自己加工一兩件成品，這些成品都是自己加工的。

（2）工藝過程分析

產品的工藝過程和產品的類型有很大關系，不同的產品類型在加工工藝上也有很大區別，由于金工實習中心的產品比較單一，所以可以一次性有指導老師完成。

3. 作業單位的劃分

像所有的企業車間一樣，金工實習中心是由多個生產車間，職能管理部門，倉儲部門和其他輔助部門組成的，通常這些各級組成統稱為作業單位。

（1）生產車間

生產車間將直接承擔著金工實習中心的教學任務，金工實習中心的核心所在，學生們在這里將所學到的知識現場完成。

（2）倉儲部門

這個部門與一般的企業有很大的不同，金工實習中心的成品少，原料少，所以這個部門僅需要能夠存放一些基本的物品就可以了。

（3）輔助服務部門

金工實習中心的輔助部門可以包括輔助生產部門（如工具、機修車間），學生服務部門（負責學校每個學院的金工實習安排），其他服務部門（如及車庫、傳達室等）

（4）職能管理部門

職能部門負責協調和控制工作在布置和設計中，必須給各職能部門辦公室流出面積，一般考慮辦公室人員的多少，辦公用具，如寫字臺、文件柜等因素，估算出辦公室的占地大小。

（二）作業單位相互關系分析

作業單位相互關系分析是SLP將PQRST各種要素綜合后轉變成平面布局的重要技術。對于金工實習中心來說，減少物流因素的作用將增加非物流因素對布局的影響，因此在金工實習中心的布置過程中更重要的是分析好非物流因素的影響。

1. 物流關系分析

在物流關系中，上文分析過金工實訓中心的物流量很少，金工實習中心中各個車間并沒有很大的物流流動，每個車間都獨立的完成自己的任務，在這一步驟的設施布局中不需要太過考慮物流因素，所以這一部分只要在最后綜合考慮布局關系。

（三）平面布局設計

1. 位置相關圖

根據作業單元間綜合相互關系表中的數據，計算每個作業單元與其它作業單元間量化之后的綜合相互關系等級的總和，即作業單元綜合接近程度。將綜合接近程度按照數值的大小進行排序，繪制綜合接近程度排序表，綜合接近程度值高的作業單元說明與其它作業單元的聯系更加密切，在布置時應把該作業單元布置在中央。

為了更加方便的做出單位綜合接近程度排序表，首先為每一個車間標序：1-大廳，2-辦公區，3-基礎制造區，4-輔助功能區，5-輪機區，6-先進制造區，7-熱工制造區。

根據綜合接近程度排序表，按照綜合相互關系級別高低按順序先后確定不同級別作業單元的位置，從表3的排序第一，而同一級別的作業單元按綜合接近程度的分值高低順序來進行布置，繪制作業單元位置相關，其中連線的數目表示作業單位之間的關系密切程度。

三、總結

該設計方案從一個新的角度應用SLP方法，并且解決了不同于企業注重物流因素的設施布局的方案，新設計方案在方便性、空間利用率、工作環境安全與舒適性、管理的方便性、布置方案的可擴展性等方面的改進進行了更大努力的嘗試。應該根據金工實訓的實際情況，在合理的配置專業、學生、機器、批次等的情況下，在金工實習中心的建設中綜合運用設施規劃、人因工學、物流規劃、線性規劃等來處理金工實習中心的布置設計，力圖使得金工實訓中心滿足學校教學的需求。

*本文系上海市一流學科建設項目（S1205ylxk）。

（作者單位：上海理工大學管理學院）