基于SLP與SHA的輕卡離合器工廠設施布局優化

周小康， 段亞林

（1.安徽江淮汽車集團股份有限公司，合肥 230000；2.合肥工業大學，合肥 230009）

0 引言

隨著制造業水平的不斷提升，合理的設施規劃與物流分析在提升企業的競爭力中顯得越來越重要，據相關資料統計，物料的搬運費用達到總成本的20%～50%[1]，而合理的車間布局設計可以使這項費用至少減少10%～30%[2]，為企業贏得效率和收益。

1961年繆瑟提出了邏輯性極強的系統布置設計（Systematic Layout Planning,SLP）方法[3]使設施布局從定性分析進入到定量計算；目前比較普遍的做法是基于SLP思想對各作業單位之間的物流關系以及非物流關系進行分析，再建立相應的數學模型進行求解[4]。例如Wu Y等和Wang M J等[5-6]對于不等面積的設施布局問題，建立以搬運成本最小為目標的數學模型，然后設計相應的遺傳算法求解;S.P.Singh等[7-8]對設施布局設計研究做了綜述和展望，并對多目標設施布局的權重問題做了介紹和研究；文獻[9]～[10]分別運用SLP和SHA相結合的方法對不同的工廠車間設施布局進行了評價以及優化。

本文以系統化布置設計即SLP方法以及系統化搬運分析即SHA方法，結合L公司的實際生產情況，分析研究多品種小批量的制造企業的車間布局規劃方法。制定出合理的工廠設施布局方案，分析優化方案的實施效果。經優化后的設施布局提高了物流運作效率，為公司降低了運營成本。1 輕卡離合器工廠設施布局現狀分析

1）L公司概況。L公司是一家主要生產離合器的制造公司，產品涵蓋從φ215～φ430等及其變形產品幾十個品種，是典型的多品種小批量的制造企業。

圖1 基本生產流程

圖2 L公司現行的設施規劃布局方案

2）車間作業單元劃分。根據離合器的生產工藝流程，可以將整個車間分為12個作業單位，按順序分別是：板材區，沖壓區，模具庫，熱處理車間，壓盤毛坯區，壓盤加工區，半成品庫，裝配區，包裝區，成品區，辦公區（食堂），實驗室。離合器的生產工藝流程如圖1所示。

3）L公司現行的設施規劃布局方案如圖2所示。結合離合器各部件的生產工藝以及整體生產工藝流程，不難發現L公司現有的設施規劃布局中存在以下幾點問題：作業單位的布置不合理；工藝流程不連貫；物流路徑不流暢。

2 設施規劃總布局優化方案設計

2.1 車間設施布局設計SLP

2.1.1 基本要素分析

1）產品-P及產量-Q。考慮到L公司φ255系列離合器產量占到公司產量的一半，且產品處于中間系列，選擇其為研究對象。2）生產工藝流程-R。離合器主要部件的生產工藝流程如下:蓋（剪板、沖壓、外協、入半成品庫）；減振盤（剪板、沖壓、熱處理、外協、入半成品庫）；從動盤（剪板、沖壓、熱處理、外協、入半成品庫）；膜片彈簧（剪板、沖壓、熱處理、沖壓、入半成品庫）。3）輔助服務部門-S。L公司車間內還設有辦公區、食堂、實驗室等輔助服務部門。

2.1.2 物流與非物流分析

1）物流強度等級。SLP中把物流強度轉化為5個等級，從高到低分別為A、E、I、O、U，依據物流路線比例或者承擔的物流量的比例來確定物流強度等級，物流強度匯總表如表1所示。

2）繪制物流相關圖。圖3為L公司各作業單位之間的物流強度等級的相互關系。

3）作業單位非物流關系分析。針對L公司的實際情況，在分析工區作業單位之間非物流因素時，重點要考慮工藝流程的連續性和物流搬運的方便性。繪制出L公司廠區的作業單位間的非物流關系如圖4所示。

2.1.3 作業單位綜合相互關系分析

圖3與圖4所給出的作業單位相互關系并不完全一致，因為制圖表的著重點不同。在一般機械制造行業布局設計中既要考慮物流因素也要考慮非物流因素，重點要考慮生產的安全和環保，以1:1的比值綜合考慮作業單位的物流、非物流因素是合理的。綜合考慮作業單位物流與非物流關系繪制出如圖5所示的作業單位綜合相互關系圖。

2.1.4 作業單位位置相關圖

根據綜合接近程度排序表計算，作業單位2（沖壓車間）的接近程度分數最高，說明它應該靠近布置圖的中心，依次排列順序為:2→5→6→3→1→4→7。作業單位位置相關圖如圖6所示。

2.1.5 作業單位面積相關圖

通過將各作業單位的占地面積與其幾何形狀結合到作業單位位置相關圖上，就可以得到作業單位的面積相關圖，如圖7所示。

2.2 車間設施布局設計SHA

根據物料分析、移動分析和搬運方法分析，擬定出符合L公司生產情況的設施規劃與物流方案。

2.2.1 物料分析

1）由于離合器各部件生產工藝的第一步均是剪板，然后將板材投入沖壓車間進行加工，因此可以考慮將板材區與沖壓車間并排布置，以方便下料，簡化物流。2）半成品庫用來存儲外購件和待裝配的半成品，為了方便外購件的運輸，應該靠近廠區邊緣裝配車間，盡量縮短運輸路徑。3）裝配車間應該設有存放裝配前物料的區域和成品料箱，以方便裝配線上的操作工人隨手將裝配好的工件放到指定位置。

2.2.2 移動分析

由于離合器各部件的生產工藝均有重復且工序較少，因此在制品在各個作業單位間的移動路線也應盡量短、少，避免迂回，以達到精簡物流的目的。具體表現為在設計時，相互關系較緊密的作業單位可以集中布局，同時控制通道的數量，不宜太多，以避免物流路徑交叉和浪費。

表1 物流強度匯總表

圖3 物流相關圖

圖4 作業單位非物流相關圖

圖5 作業單位綜合相互關系圖

圖6 作業單位位置相關圖

圖7 作業單位面積相關圖

2.2.3 搬運方法分析

1）由于離合器各部件的單件質量不大，在加工車間內，相鄰設備之間距離不遠，因此在流水線上批量生產出的待加工部件可以放置在成品貨架上，待下一作業單元的操作人員拿取，或者可以由重力式軌道小車直接運往下一作業單元進行加工。2）在各個車間之間搬運物料時，可以采用炮臺車或者小拖車集中運輸，如半成品庫到裝配車間的運輸，以及裝配車間到成品庫的運輸。

2.3 優化方案擬定

綜合考慮以上調整及修正因素和SHA的分析結果，結合L公司廠區外形，繪制設施布局優化方案圖如圖8所示。

圖8 設施布局優化方案圖

由圖8不難發現，優化方案將半成品庫、裝配車間和成品庫集中布置在廠區左側，改善了原方案中由于裝配車間距成品庫太遠導致的物流浪費，同時合理地布置了通道，使物流線路更加集中，可以減少在制品在運輸過程中的浪費。

3 結論

系統化布置設計（SLP）和系統化搬運分析（SHA）方法綜合考慮了車間設施規劃與物流的相互關系，通過一系列細化的設計程序，得出了最佳布置方案。根據L公司的實際生產情況，運用SLP+SHA技術可以優化其生產工區布局，實現生產物流的合理化。

［參考文獻］

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