基于SLP方法的水產加工車間布局研究

苗 旺

（華商國際工程有限公司，北京 100054）

隨著我國經濟的高速發展，食品加工行業也面臨著產業升級。隨著食品安全問題越來越受到重視，許多老舊食品加工車間流線規劃和布局已不能滿足食品安全規范的要求。目前食品加工廠設計需要設計院擁有商務糧行業設計資質，且豬、牛羊、禽類屠宰加工設計已編制成國標規范，但食品加工行業涉及面廣、產品復雜、工藝繁多，現有規范不能滿足或涵蓋所有食品加工廠的設計需求，布局設計仍然以設計人員以往經驗為主，沒有具體詳細的數據支持。

食品車間的布局是根據生產企業的產品和生產流線。加工車間需要在一定的建筑空間內，涵蓋了原料的接收檢驗暫存、產品的生產、輔料包裝材料的接收暫存和傳遞、生產輔助用房、生活區等所有功能。加工車間面積越大、產品種類越多、工藝越復雜，導致車間人流物流流線延長、加工流線交叉和加工區域重疊。因此，需要將人員、設備、物料所需要的空間根據要求做最恰當的組合和最有效的配比，從而節省人工、節約成本，以便為企業獲得更大的經濟效益。

1 系統布局設計概述

針對工業布局研究，系統布局設計理論、遺傳算法、層次分析法等計算方法及各種數學模型已被廣泛應用于工業廠房（如汽車組裝等）生產實踐中[1]。 系統布局設計 （System layout planning， SLP）是19世紀美國規劃專家Richard.Muther提出的一種系統布局設計[2]，不但廣泛應用于工廠和生產系統設計，還被用于糧食基地、學校、醫院、百貨大樓及辦公樓的布局設計[3-6]。

SLP設計是以作業單位物流、非物流因素分析為主線，采用表現力極強的圖例符號及表格。通過結構化、條理化的程序設計模式進行布局規劃，核心內容是關系量化及系統分析[7]。

此方法輸入基本要素可歸納為5類，分別是產品（或材料、服務） P、數量Q、生產路線R（或工藝過程）、服務部門S、時間T，然后通過SLP計算程序進行計算和布局。

SLP計算程序見圖1。

采用SLP方法對水產加工車間內的工藝布局進行設計，并通過此案例來說明SLP方法在食品加工廠布局中應用的有效性和優缺點。

2 項目分析

此項目位于丹東市，是花蛤的重要產地。食品廠以生產速凍貝類食品為主，產品涵蓋速凍食品，即食調理食品、烘焙食品、中式菜肴等，主要銷售渠道是大型連鎖酒店的餐飲配送。根據業務發展情況，公司需要新建食品加工廠，根據生產要求和規劃及總圖布置，目前食品加工車間為2層，單層建筑面積5 500 m2。此項目的未來產品規劃種類繁多、工藝繁瑣，且多層車間人流、物流復雜，因此研究分析所有產品的生產工藝，利用SLP方法，基于車間的規劃面積和特殊加工區域的衛生等級需求，進行了工廠布局設計，確定了最優布局方案。

根據加工流線，將產品大體分為五類。項目產品種類及流程見表1。

表1 項目產品種類及流程

表1中列出5種產品，其中速凍雜色蛤、速凍帶殼貝類、速凍調理海螺為需要再次加熱才能食用的調理產品，即食螺片軟罐頭為即食的休閑食品，烘干雜色蛤為需要深加工料理的烘干原料半成品。三類產品的加工流程相互交叉，但對環境衛生的需求均不相同。

總結以上，在設計水產加工車間布局時存在以下問題：①不同產品流線交叉；②不同產品在某一處理階段對環境衛生需求不同；③雖然有些產品工藝類似，但在某一環節存在特殊的加工方法和設備。

3 SLP分析法布局設計

根據廠區可研規劃及項目建議書，計算得出A速凍雜色蛤產品物流量為4 800，B速凍帶殼貝類物流量為580，C速凍調理海螺物流量為480，D即食螺片軟罐頭物流量為560，E烘干雜色蛤物流量為2 500。將產品的物流量代入產品配方，計算得出每1 h產品流程中的物流量從至表。

物流量從至表見表2。

表2 物流量從至表

根據各工序間物流量的從至表，結合各工序間的搬運距離，可計算出每小時產品流線的物流強度從至表。

物流強度從至表見表3，物流強度等級劃分參照見表4。

根據表4中物流強度等級劃分參照表將車間內不同工序進行分級，得出車間工序物流強度等級表。

工序物流強度等級見表5。

車間內影響布局的非物流因素包括工藝流程的連續性、設備的特殊性、工作的關聯程度、不同分區的環境衛生需求，車間內生熟界面或臟凈區的區分，工人更衣流程、噪聲、煙塵、溫度等環境因素。按照從重要到不重要的程度，把車間要包含的各個功能區域用A，E，I，O，U，X表示[8]。

作業單位相互關系等級見表6。非物流作業單位相互關系見圖2。

表3 物流強度從至表

表4 物流強度等級劃分參照

表5 工序物流強度等級

表6 作業單位相互關系等級

根據上述物流量分析和非物流量相互關系分析，按物流（m） 與非物流（n） 比值3∶1的加權取值進行求和，得出綜合相互關系表。

綜合相互關系見表7。

圖2 非物流作業單位相互關系

根據綜合接近程度的排序，優先布置靠前的作業單位，結合車間的建筑面積和層數，最終得出車間布局示意圖。

車間工藝布局見圖3。

3.4.1 物流分析

根據總圖布置，此車間為多層車間，且只有一側有回車場，因此一層設原料接收站臺、輔料接收站臺、成品發貨站臺、內外包材接收等輔助房間；一層設置配電室、空壓機房等具有沉重設備且運行時可能會產生巨大噪聲和震動的設備房間；一層設垃圾暫存間，溫度10～12 ℃，以防夏季高溫導致廢棄物腐敗，考慮二層車間的垃圾及廢棄物采用管道的方式輸送，節省人工和面積。一層在左側有2個5 t貨梯，互為備用。功能為半成品的運輸，輔料如調味料的運輸。右側貨梯主要負責不需要長期儲存的產品發貨等，也負責二層包裝材料的運輸。

3.4.2 布局設置分析

根據SLP分析結論，暫養區和原料清洗區居首，而且暫養區功能是原料接收后在加工前的暫養緩存和吐沙，需要和原料接收區緊密相連，因此將整個一層布置定位為原料的接收、初分揀、暫養和清洗初加工，初加工后的半成品通過貨梯運至二樓進行后續加工。

表7 綜合相互關系

圖3 車間工藝布局

由于食品加工車間物流所占權重比較大，因此在分析結論中可以看出，幾種產品流線中都會涉及的原料蒸煮、整理、凍結、裝箱、包裝功能區排序接近，且依物流情況前后順序有所調整。但是因為裝箱間和包裝間潔凈度等級要求不同，所以仍然在流線排序時將包裝間排在裝箱間之前，如有不需要包裝的產品，可通過物料傳遞口穿過包裝間運至裝箱間。

車間工人進入車間時需要先進入更衣間進行更衣換鞋、洗手消毒，因此雖然在SLP結論中更衣間排名靠后，但是其功能要求更衣間盡可能和加工房間均相鄰，且盡量不穿過其他房間，因此將更衣間拆分為原料清洗更衣間、蒸煮整理更衣間和包裝裝箱更衣間等幾個部分，互相獨立。更衣間整體布置在車間的上側，與輔助房間一起，更衣間和加工間由穿堂隔開，方便人流疏散，而且穿堂上方可以做局部二層參觀走廊。

4 結論

通過SLP方法計算的結論可直接應用于此類水產加工車間的布局設計中，較以往的經驗參考更有數據支持和說服力，同時也可以給將來車間人工智能輔助布局提供一定的算法支持。但是要注意一點，雖然車間布局仍以物流為主，但是也要注意不同加工環節需要的環境潔凈度的差異，食品加工車間有生熟界面和臟凈區之分，不允許物流隨意交叉，需要在實際設計時重點考慮，做到SLP結論和食品車間要求的統籌規劃。