基于SLP和生產(chǎn)物流的F公司車間設(shè)施布局改善

甘衛(wèi)華，徐綦鶴，黃雯，謝冬蓮

（華東交通大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江西南昌330013）

基于SLP和生產(chǎn)物流的F公司車間設(shè)施布局改善

甘衛(wèi)華，徐綦鶴，黃雯，謝冬蓮

（華東交通大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江西南昌330013）

摘要：一個(gè)良好的設(shè)施布置設(shè)計(jì)可以使物料搬運(yùn)的成本降低，使人員走動(dòng)的距離縮短，從而使運(yùn)作效率提高。運(yùn)用SLP技術(shù)，對(duì)F公司CG片生產(chǎn)車間布局進(jìn)行分析改善。首先，對(duì)該車間的生產(chǎn)流程和物流量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在物料重復(fù)搬運(yùn)、線路迂回、物流作業(yè)流程復(fù)雜等問(wèn)題。然后，運(yùn)用物流關(guān)系和作業(yè)單位相互關(guān)系圖，經(jīng)過(guò)盡可能小的調(diào)整，在能適應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)、工藝、流程等方面的情況下，降低物料搬運(yùn)成本，求得合理的布置，從而使生產(chǎn)物流運(yùn)作順暢，達(dá)到提高整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)的目的。最后，以物料搬運(yùn)成本和廠房租金為評(píng)價(jià)指標(biāo)，說(shuō)明新布局的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)布局規(guī)劃；作業(yè)流程圖；生產(chǎn)物流；物流成本

設(shè)施布局設(shè)計(jì)（Facility Layout）［1］是根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和生產(chǎn)綱領(lǐng)，在一定的空間場(chǎng)所內(nèi)，按照材料的接收，零件和產(chǎn)品的制造，到成品的包裝、發(fā)運(yùn)的全過(guò)程，將人員、設(shè)備、物料所需要的空間作最適合的分配和最有效的組合，以便獲得最大的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。其中，系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)（systematic layout planning，SLP）是生產(chǎn)設(shè)施規(guī)劃的重要方法，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)流程和物流量的詳細(xì)分析，運(yùn)用物流作業(yè)和作業(yè)單位相互關(guān)系圖，求得合理的布置，從而使生產(chǎn)物流運(yùn)作順暢，達(dá)到提高整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)的目的。

國(guó)外一直將SLP作為提高生產(chǎn)力的一種方法加以應(yīng)用。Guilherme L，Tortorell［2］結(jié)合層次分析法，闡述了空間規(guī)劃涉及物料和信息的流動(dòng)，應(yīng)用SLP方法規(guī)劃了工廠車間。Chao-Ton Su和Yuan-Ru Hsu［3］用系統(tǒng)設(shè)施規(guī)劃方法研究了半導(dǎo)體晶圓制造設(shè)施。Pramod P，Shewale，Manmath S，Shete［4］對(duì)工廠的布局及流程進(jìn)行了研究。

我國(guó)在20世紀(jì)80年代引入SLP理論，先后在機(jī)械、化工、紡織、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到運(yùn)用。例如：楊建華，彭麗靜［5］以物流搬運(yùn)量最低為目標(biāo)，基于SLP和SHA結(jié)合構(gòu)建了設(shè)施布局和物流系統(tǒng)。陳娟［6］將下料優(yōu)化思想與物流園區(qū)布置規(guī)劃相聯(lián)系，結(jié)合SLP方法詳細(xì)設(shè)計(jì)了鋼鐵物流園區(qū)的平面布局方案。陳澤民［7］在明確鐵路物流中心功能特征的基礎(chǔ)上，將SLP方法應(yīng)用于烏海鐵路物流中心，優(yōu)化了該物流中心的平面布局方案。李琴，李澤蓉［8］以某生產(chǎn)車間為研究對(duì)象，運(yùn)用SLP方法進(jìn)行了設(shè)施布局規(guī)劃，得到最佳車間設(shè)施布局方案，有效縮短了搬運(yùn)路線，各項(xiàng)資源得到了更有效的利用。趙曉莉，徐克林，洪旭東等［9］針對(duì)M廠，在考慮物流、搬運(yùn)頻率和作業(yè)單位相互關(guān)系的基礎(chǔ)上得到車間布置的初步方案，再通過(guò)車間衛(wèi)生等級(jí)分級(jí)模型調(diào)整車間布置方案并通過(guò)em-plant仿真和數(shù)學(xué)模型的驗(yàn)證，達(dá)到了物流優(yōu)良、衛(wèi)生等級(jí)達(dá)標(biāo)的節(jié)約成本的系統(tǒng)優(yōu)化目的。劉濟(jì)楚［10］以長(zhǎng)春市某零部件供應(yīng)倉(cāng)庫(kù)為例，在剖析傳統(tǒng)SLP理論的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，并用遺傳算法進(jìn)行求解，得到優(yōu)化方案并驗(yàn)證其有效性。張春燕［11］將定性和定量相結(jié)合的方法運(yùn)用到SLP技術(shù)上，最終得出濰坊臨港物流園區(qū)的優(yōu)化布局方案，取得較好的效果。

國(guó)內(nèi)對(duì)于精密光電制造業(yè)的研究成果還處于積累階段，尤其是精密光電制造業(yè)的生產(chǎn)物流活動(dòng)尚待研究，它對(duì)于時(shí)間節(jié)約、勞動(dòng)節(jié)約，潛力是非常大的?；赟LP對(duì)精密光電制造廠的生產(chǎn)物流活動(dòng)進(jìn)行分析，以南昌F公司CG事業(yè)部為例，進(jìn)行布局改善。

1　 F公司生產(chǎn)物流現(xiàn)狀分析

1.1 F公司簡(jiǎn)介

F公司是一家國(guó)內(nèi)及全球領(lǐng)先的精密光電薄膜元器件制造商，以擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的精密光電薄膜鍍膜技術(shù)為依托，長(zhǎng)期致力于精密光電薄膜元器件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。公司主要產(chǎn)品包括紅外截止濾光片及鏡座組件和純平觸摸屏，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)、投影儀、DVD設(shè)備等消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，以及醫(yī)療器械、監(jiān)控系統(tǒng)、光通信等其他領(lǐng)域。

南昌F公司是深圳F公司之全資子公司，母公司于2009年6月榮獲“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”稱號(hào)，2009年9月掛牌“廣東省工程中心”，2010年8月3日在深圳市證券交易所成功上市。

F公司在蘇州和南昌建有大型生產(chǎn)基地。南昌第一期廠區(qū)占地面積300多畝。目前正在擴(kuò)建。

1.2 CG車間生產(chǎn)工藝及作業(yè)流程

南昌F公司CG事業(yè)部主要生產(chǎn)強(qiáng)化玻璃，CG事業(yè)部共有四個(gè)廠，其中一、二廠主要是白片車間，三、四廠是鍍膜、絲印車間。白片車間主要生產(chǎn)不同尺寸、已經(jīng)強(qiáng)化好的，供三、四廠以及深圳的半成品。白片車間的生產(chǎn)流程主要為開(kāi)料、CNC（數(shù)控機(jī)床加工）、前清洗前檢驗(yàn)、前研磨、強(qiáng)化、后研磨、后清洗后檢驗(yàn)，前研磨是負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)刮傷等不良品的返工作業(yè)。CG一廠的工藝流程圖如圖1所示。

圖1　CG一廠工藝流程圖Fig.1 Process chart of the first factory of CG

1.3 CG車間的生產(chǎn)物流器具

CG一廠車間目前使用的搬運(yùn)工具有手動(dòng)液壓搬運(yùn)車、平板手推車、車間物流配送車。手動(dòng)液壓搬運(yùn)車一般用來(lái)搬運(yùn)未開(kāi)箱的整箱玻璃等大而重的材料。平板手推車一般用來(lái)推待切割的玻璃、待強(qiáng)化的玻璃、強(qiáng)化用的硝酸鉀等物料。車間物料配送車是使用最多的搬運(yùn)工具，幾乎各個(gè)工序都有，車間的物料員都是用物料配送車來(lái)收發(fā)料的，這種搬運(yùn)車輛很適合玻璃這種不可以堆放的物料，還可以作為臨時(shí)的貨架暫時(shí)存放需要發(fā)往下一道工序的玻璃。

1.4 CG車間生產(chǎn)物流存在的問(wèn)題

1）目前CG三、四廠還在老廠區(qū)待搬遷，而中轉(zhuǎn)倉(cāng)和三、四廠一起，三、四廠退回的不良品從老廠用貨車送到一廠所在的新廠區(qū)。每次退回的不良品數(shù)量較多，而這些不良品只能放在前研磨區(qū)域，造成大量產(chǎn)品堆積在車間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前研磨的在線數(shù)量高達(dá)520 000片。

2）由于一廠正在擴(kuò)產(chǎn)，最近新增了一些設(shè)備，比如CNC、研磨機(jī)。車間所有設(shè)備都比較重，因此并沒(méi)有改變?cè)瓉?lái)那些設(shè)備的位置，只是在空余的位置新添設(shè)備，這樣就導(dǎo)致同一工序的設(shè)備沒(méi)有放置在同一區(qū)域，比如前研磨就放在兩個(gè)區(qū)域，兩個(gè)區(qū)域中間放置的是CNC機(jī)臺(tái)。

3）物流路線存在迂回現(xiàn)象，比如一個(gè)前研磨區(qū)域返工后的玻璃需要送到前清洗、前檢驗(yàn)，再到強(qiáng)化區(qū)，這樣就存在路線迂回的現(xiàn)象。

4）除了開(kāi)料、前檢驗(yàn)、后檢驗(yàn)外，其他所有工序的加工都需要水，所以一廠車間需要良好的排水系統(tǒng)。有的地方有排水溝渠，有的地方則是用排水管道排水，這些管道都鋪在地面上，所以阻擋了搬運(yùn)車的行動(dòng)，導(dǎo)致物料員搬運(yùn)物料的時(shí)候得繞道行走。

CG一廠車間面積8 440 m2，長(zhǎng)144 m，寬60 m。布局簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2　車間布局簡(jiǎn)圖Fig.2 Shop flooy’s Layout

2　運(yùn)用SLP技術(shù)對(duì)CG一廠車間進(jìn)行布置

2.1從至表

根據(jù)CG一廠目前所生產(chǎn)的機(jī)種的工藝流程，將其分為5類，分別為A、B、C、D、E，總共涉及了開(kāi)料、CNC、前清洗、前檢驗(yàn)、前研磨、強(qiáng)化、后研磨、后清洗、后檢驗(yàn)9個(gè)作業(yè)單位，分別以1~9代替。

A類產(chǎn)品是指需要經(jīng)過(guò)后研磨的正品；

B類產(chǎn)品是指不需要經(jīng)過(guò)后研磨的正品；

C類產(chǎn)品是指由前檢驗(yàn)檢出的不良品返回前研磨加工，再經(jīng)過(guò)后清洗以后的流程；

D類產(chǎn)品是由后檢驗(yàn)檢出的不良品返回前研磨返工；

E類產(chǎn)品是指由三、四廠或者深圳退回前研磨返工的不良品。

這5類產(chǎn)品的工藝路線和每天運(yùn)量如表1所示，各作業(yè)單位每天的搬運(yùn)量如表2所示。

表1　產(chǎn)品工藝路線及運(yùn)量表Tab.1 Process route and volume

表2　產(chǎn)品運(yùn)量從至表Tab.2 To-from chart of volume

2.2物流相關(guān)圖

以車間各個(gè)工序間每天的運(yùn)量為物流強(qiáng)度，即表2也是物流強(qiáng)度從至表。根據(jù)表2的統(tǒng)計(jì)，對(duì)它們進(jìn)行分級(jí)，以便對(duì)作業(yè)單位之間的關(guān)系密切程度進(jìn)行比較，如表3。

物流強(qiáng)度等級(jí)劃分采用著名的A、E、I、O、U、X等級(jí)，一般A占總作業(yè)單位對(duì)的10%，E占20%，I占30%，O占40%，U級(jí)代表那些無(wú)物流量的作業(yè)單位對(duì)。

最后，把所得物流強(qiáng)度等級(jí)在相關(guān)圖上標(biāo)出，見(jiàn)圖3。

表3　物流強(qiáng)度分析表Tab.3 Logistics strength

圖3　物流強(qiáng)度相關(guān)圖Fig.3 Relationship chart of logistics strength

2.3關(guān)系工作表法布置過(guò)程

2.3.1關(guān)系工作表

關(guān)系表法的邏輯條理較強(qiáng)，容易得到較好的布置結(jié)果。先將相關(guān)圖轉(zhuǎn)化為關(guān)系工作表（Relationship Worksheet），關(guān)系表如表4所示。

表4　關(guān)系工作表Tab.4 Relationship chart

2.3.2無(wú)面積拼塊圖

將每個(gè)作業(yè)單位制作出一個(gè)相同面積的拼塊，得到拼塊圖（Dimensionless Block Diagram），如圖4所示。

圖4　無(wú)面積拼塊示例Fig.4 No area of tiles

擺放時(shí)，先找出關(guān)系最重要的，即A最多的，若A級(jí)數(shù)量相同，再比較E的。將此塊先放于中央位置，本文為4。再看4塊的A角和E角。擺放的規(guī)則是：A級(jí)關(guān)系要靠邊放，E級(jí)關(guān)系至少角靠角，X級(jí)關(guān)系不能靠邊也不能靠角。

完成后的拼塊圖是有多種情況的，圖5是其中幾種。2.3.3面積圖

將拼塊圖轉(zhuǎn)化為面積圖，做出有面積的塊狀布置圖（Block Layout）。已知CG一廠各作業(yè)單位的面積需求如表5所示。

圖5　完成后的拼塊圖Fig.5 Finished tiles

可以算出，總需求面積為7 044 m2，按照CG一廠車間實(shí)際長(zhǎng)寬比1：2.4，得長(zhǎng)為54 m，寬為132 m。以6×6 m為基本單元格，則總共有198個(gè)單元格，則取7 128 m2進(jìn)行布置。需要的面積常常受到實(shí)際可能性或其他因素的限制，因此必須對(duì)所需面積進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使之可行，即符合廠房的整體外形，由符合各作業(yè)單位面積的需求。調(diào)整時(shí)可壓縮一些不必要的面積，也可進(jìn)行新的組合。修正后的塊狀布置圖如圖6所示。

表5　各作業(yè)單位面積需求Tab.5 Area requirement for working units

圖6　修正后的塊狀布置圖Fig.6 Proposed blocks layout

2.4詳細(xì)布置圖

得到塊狀布置圖還不是設(shè)施布置工作的完結(jié)，還需要安排車間的設(shè)施和設(shè)備，得到詳細(xì)布置圖。在這一過(guò)程中，要綜合考慮車間的各項(xiàng)因素，如機(jī)臺(tái)的外形尺寸、人機(jī)配置情況、作業(yè)內(nèi)容相似性等。只有考慮到各項(xiàng)因素，才能規(guī)劃出科學(xué)合理的車間，這樣既可以節(jié)約占地面積、節(jié)省工程費(fèi)用、方便生產(chǎn)管理，還可以方便物流和物料搬運(yùn)，可以集中供水、氣和采暖、通風(fēng)等，而且還有較大的調(diào)整余地。

CG一廠白片車間最后的詳細(xì)布置圖如圖7所示。

圖7　CG車間最終布置圖Fig.7 Final layout of CG shop floor

3　 CG車間新舊布局方案對(duì)比

通過(guò)新舊布局下車間物流成本對(duì)比，評(píng)價(jià)新布局的優(yōu)越性。

3.1車間物流搬運(yùn)成本對(duì)比

通過(guò)對(duì)比新舊車間布局圖可以看出，有相互關(guān)系的工序位置更靠近了，比如前檢驗(yàn)和前研磨。同時(shí)縮減了物料搬運(yùn)路線，降低了搬運(yùn)成本。新舊布局的作業(yè)單位距離從至表分別如表6和表7所示。

表6　作業(yè)單位距離從至表（新布局）Tab.6 To-from chart of distance (new layout)

表7　作業(yè)單位距離從至表（舊布局）Tab.7 To-from chart of distance (old layout)

根據(jù)各個(gè)工序間的產(chǎn)品運(yùn)量從至表，我們由可以得到反映產(chǎn)品運(yùn)距和運(yùn)量的物流強(qiáng)度從至表，新舊布局的物流強(qiáng)度從至表分別如表8和表9。

表8　物流強(qiáng)度從至表（新布局）Tab.8 To-from chart of logistics strength (new layout)

表9　物流強(qiáng)度從至表（舊布局）Tab.9 To-from chart of logistics strength (old layout)

按照每萬(wàn)片玻璃每移動(dòng)1 m的搬運(yùn)成本是0.481元，則以0.481為單位成本：

在新布局下每天的物料搬運(yùn)成本是0.481×3331=1602.14元，每月的搬運(yùn)成本是1602.14×30=48064.2元；在舊布局下每天的物料搬運(yùn)成本是0.481×3939=1894.66元，每月的搬運(yùn)成本是1894.66×30=56839.8元；所以，新布局下每天節(jié)省的物料搬運(yùn)成本是1894.66-1602.14=292.52元，每月節(jié)省的物料搬運(yùn)成本8775.6元。

3.2車間租賃費(fèi)用對(duì)比

搬遷后的CG一廠所用的車間是租賃南昌經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)一個(gè)工業(yè)園區(qū)的廠房。通過(guò)對(duì)比新舊布局圖可知，新布局較舊布局節(jié)省735 m2。

按照該廠房的每平方米每天租金為7.5元，則以7.5為單位成本：在新布局下，一個(gè)月的租金7 705×7.5=5 7787.5元；在舊布局下，一個(gè)月的租金為8 440×7.5=63 300元。所以，新布局每月可節(jié)省租金5 512.5元。

3.3車間布置改善前后總成本對(duì)比

由于物料搬運(yùn)成本、廠房租金的節(jié)約，合計(jì)每月節(jié)省成本8 775.6+5 512.5=14 288.1元，則每年可節(jié)約成本1 4288.1×12=171 457.2元。

此外，布置改善后，避免了工序之間的物流路線交叉，大大降低了物流強(qiáng)度。搬運(yùn)作業(yè)量減少，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。改善了6S工作環(huán)境，增加了車間的空間利用效率，能更好適應(yīng)未來(lái)局勢(shì)的變化。

4　　小結(jié)

運(yùn)用SLP和生產(chǎn)物流對(duì)CG一廠車間的設(shè)施布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化，提出了新的設(shè)施布局方案。經(jīng)過(guò)新舊布局的搬運(yùn)成本、車間租金的對(duì)比，得出CG一廠新布局每年可以節(jié)約成本171 457.2元。此外，布置改善后，避免了工序之間的物流路線交叉，大大降低了物流強(qiáng)度。搬運(yùn)作業(yè)量減少，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。改善了6S工作環(huán)境，增加了車間的空間利用效率。該改善方案得到企業(yè)的采納，并且這種無(wú)成本投入的改善深受企業(yè)歡迎。

未來(lái)將結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)管理及在制品的庫(kù)存控制等重要問(wèn)題，運(yùn)用SLP技術(shù)改善車間物流。

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（責(zé)任編輯王建華李萍）

Facility Layout Improvement of Company F Based on SLP and Production Logistics

Gan Weihua, Xu Qihe, Huang Wen, Xie Donglian
(School of Mechatronic Engineering, East China Jiaotong university, Nanchang 330013, China)

Abstract:A good workshop layout can reduce the costs of materials handling and shorten the walking distance, then improve the efficiency. This paper takes chilled glass (CG) branch of glass workshop in company F as a case to analyze the layout improvement. Firstly, it describes the present production logistics situation of the workshop in company F in details. Then it points out the problems, e.g. repeated handling, detour line and complicated process. Therefore, it finds out the optimal workshop arrangement after using the system facilities planning layout method (SLP). Finally, it compares the new layout with the old one in terms of the logistics costs.

Key words:systematic layout planning (SLP); operation process chart; production logistics; logistic cost

作者簡(jiǎn)介：甘衛(wèi)華（1969—），女，教授，博士，研究方向?yàn)槲锪鞴こ獭?/p>

基金項(xiàng)目：江西省社會(huì)科學(xué)“十二五”規(guī)劃項(xiàng)目（14GL18）

收稿日期：2015-02-01

文章編號(hào)：1005-0523（2015）03-0055-08

中圖分類號(hào)：TB491

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A