基于SLP的車間設施布置優化研究

鄭妍琪 梁雨蓉

摘 要：車間的設施布置直接影響企業的生產成本和車間的運作效率。以廣東某公司為實例，通過系統布置設計（Systematic Layout Planning，SLP）方法分析車間各作業單位的物流與非物流關系，探討各作業單位間密切程度，得出多個設施布置優化方案，采用加權因素比較法確定最優設施布置優化方案。分析表明，企業可通過優化車間作業單位的位置與面積設置，從而減少搬運工作、提高生產效率以及改善工作環境，達到降低企業生產成本、提高車間運作效率的目的。

關鍵詞：車間設施布置;系統布置設計（SLP）;加權因素比較法

受2020年疫情影響，國內制造業遭受了巨大的沖擊，大量勞動員工無法按期返崗。為日后應對此類難題，企業勢必會愈發重視智能制造，減少對人工的依賴。在推動智能制造的同時，往往伴隨的是高成本。如何優化企業內部生產系統達到降低成本的目標也成為企業的當務之急。其中，設施布置是影響生產成本的關鍵因素，企業可以通過優化車間設施布置以達到節省成本的目的。合理的設施布置可將其生產成本降低10%-30%，甚至更多。因此，如何優化車間設施布置也已成為企業需深入研究的重點。

SLP法是解決車間設施布置問題的經典方法，指通過定量（物流分析，量化設施之間的物流關系）與定性（非物流分析，表示設施之間的其他關系）相結合的方式對企業設施布置進行優化。本文將廣東某公司車間作為研究對象，通過實地考察該公司車間的設施布置，收集并整理其生產數據，分析其設施布置方面存在的問題。結合SLP法和加權因素比較法對車間現有設施布置進行優化，實現提高車間生產效率、降低企業生產成本的目的，并為企業下一步建設提供客觀科學的參考依據，具有一定的實際意義。

一、研究案例：廣東某公司生產車間現狀分析

后疫情時代，人們的環保意識大大提高，越來越注重人與自然的和諧共處。在家具行業中，“生態門”是從“生態家居”中衍生出的一個概念，其關鍵是環保和健康，因此生態門越來越受消費者的青睞。其中，我們所研究的廣東某公司就是一家專注于生態門的設計研發、生產制造、銷售服務為一體的典型民營公司。現主營的鋁木門便是通過現代科學技術將環保飾面板和用于飛機羽翼的鋁蜂窩填充芯進行結合，其材料更環保，結構更堅固，隔音更有效。為了快速響應市場對生態門的需求，優化該產品車間的設施布置對公司來說是至關重要，圖1為該車間現行設施布置圖。

原材料鋁材運至加工區進行相應的裁剪，在鋁材工藝區進行沖角碼孔，并且將配件區配送的角碼和組角片與已加工的鋁材進行組裝成鋁合金龍骨;組裝好的鋁合金龍骨運至調試組裝區，如圖中紅色箭頭所示。

未加工的板材運至板材加工區進行精密裁板、平刨、壓刨等操作后，再經由數控雕刻機對其進行沖鎖孔，最后運至調試組裝區，如圖中黃色箭頭所示。

角碼和組角片等零配件運至鋁材工藝區，將配件鋁蜂窩門芯和包裝材料運至調試組裝區，如圖中紫色箭頭所示。

在調試組裝區，對已處理的板材上膠，再與鋁合金龍骨進行組裝;組裝好的鋁木門進行包裝后運至成品區，等待發貨，如圖中綠色箭頭所標示。

二、基于SLP法的車間設施布置優化

SLP法是理查德·繆瑟在1961年提出的，通過物流與非物流分析來得出作業單位間關系密切程度以尋求合理布置的方法，具有很強的系統性和實用性，廣泛應用于各種設施布置中。

1.物流分析

為了方便描述，對車間相關的作業單位編號，編號分別為：1.鋁材庫存區、2.鋁材加工區、3.鋁材工藝區、4.板材庫存區、5.板材加工區、6.數控雕刻區、7.調試組裝區、8.包裝區、9.成品區、10.配件庫存區、11.包裝材料庫存區。通過整理車間的生產資料，計算得出該車間各作業單元之間的物流強度和等級，見表1。

使用“曼哈頓距離”計算各作業單位之間距離，根據車間生產資料得到各作業單位間的物流量，通過這兩個變量相乘得出各作業單位間的物流強度。再根據作業單位間的物流強度，對其進行等級劃分（其中A代表絕對重要，其量化值為4;E代表特別重要，其量化值為3;I代表重要，其量化值為2;O代表一般，其量化值為1;U代表不重要，其量化值為0），以便對作業單位之間的關系密切程度比較。為簡明地表示所有作業單位對之間的物流相互關系，繪制物流相關圖，如圖2所示。

2.非物流分析

各作業單位之間的關系受多方面因素制約，不僅受物流因素的約束，各作業單位的非物流因素更會影響車間的設施布置。因此，根據車間現在的實際情況，主要考慮以下5條因素：（1）工藝連續;（2）物料搬運;（3）生產服務;（4）共用設備設施;（5）人員聯系。

將作業單位之間的非物流相互關系（非物流強度）劃分等級，與之前不同的是增加另外一個重要的關系密切等級X，X代表的兩個作業單位的關系為不可靠近。由此，繪制出非物流關系相關圖，見圖3。

3.綜合關系分析

根據對該產品特點和車間工藝過程的分析，物流搬運在工藝過程中比較重要，確定物流與非物流的加權比例為m：n=2：1。公司車間的作業單位數是11，因此，總作業單位對數是55個，由于有較多的沒有關聯的作業對，所以只對有關聯的進行加權。按照公式，計算這些作業單位對之間的相關密切程度CRij（CRij=mMRij+nNRij，MRij——物流相互關系等級，NRij——非物流相互關系等級），填入表2中。

根據表2，對綜合關系劃分密級，并將等級符號填入表2中的等級列。再根據經驗和實際約束情況，來適當調整建立綜合相關圖，如圖4所示。

通過上述的分析，發現該車間主要存在以下幾個問題：數控雕刻區到調試組裝區與鋁材從庫存區到加工區這兩對作業單位間的物流量很大，且搬運距離長，使搬運成本增加，在一定程度上降低了生產效率。而且，數控雕刻區與鋁材工藝區間出現路徑重疊的現象其在制品同一時間段搬運導致路線的擁堵，致使生產現場混亂，影響了生產效率和搬運的流暢性。配件和包裝材料在車間的東南角，到達調試組裝區的距離很遠，大大地提高搬運成本。此外，包裝材料和配件同時搬運至組裝區，致使該區擺放雜亂，一定程度上影響了工作效率。因此，該車間的設施布置不太合理，需要對其進行優化，以達到提高車間運作效率、降低搬運成本和提高車間工藝流暢性的目的。

4.車間設施布置優化方案

根據該車間的作業單元位置相關圖，綜合考慮物流路線、物料搬運以及人員工作的方便性等因素，得出兩個車間設施布置圖優化方案。

方案一的調整主要體現在將板材加工的相關作業單位與調試組裝區、包裝區和成品區進行了調換，使得數控雕刻區到調試組裝區的物流強度明顯地降低。且配件庫存區與包裝材料庫存區更加靠近了與之對應的作業單位，縮短了其搬運距離。優化后，車間設施優化布置圖（方案一），如圖5所示。

通過調整，方案一的搬運距離為101.8米，比原設施布置縮短了29.4米。在物流強度上，比原來的降低了9589.9。方案一的物流量強度表，如表3。

方案二同樣進行較大的調整。將板材庫存右側的空地利用起來，降低了板材庫存區到板材加工區的距離。且將數控雕刻區和鋁材加工區都放置在離調試組裝區更近的位置，顯著降低了物流強度。此外，方案二也是將配件庫存區與包裝材料庫存區放置在離與之對應的作業單位更近的位置，大大地縮短了其搬運距離。優化后，車間設施優化布置圖（方案二），如圖6所示。

通過調整，方案二的搬運距離為107.3米，比原設施布置縮短了23.9米。在物流強度上，比原來的降低了22561.8。方案二的物流量強度表，如表4。

這兩個車間設施布置優化方案不僅降低搬運距離和物流量，在工藝過程中搬運更加流暢，也提高車間的空間利用率。

三、最優設施布置優化方案的確定

設施布置對企業的生產有較大的影響，因此優化方案的評價與選擇也是重要的決策。加權因素比較法是一個比較典型且常用的方法。利用加權因素比較法對廣東某公司車間的設施布置的兩個優化方案進行定量比較，從而得到最佳的設施布置優化方案。

按照公式，■（i=1，2，…，n;j=1，2，…，m）計算各方案得分。其中，i代表第i個方案，j代表第j個評價因素，Wi表示第i個方案的綜合得分，Aj表示第j個評價因素的權數值，Bij表示第j個評價因素對第i個方案的評價等級分值。

其中，在考慮評價因素方面，Tompkins給出了35個評價因素，根據設施布置的基本要求和結合公司實際情況選取了以下七個因素：工藝連續、物料搬運量、空間利用、管理方便、可擴展性、人員聯系和作業環境。確定評價因素權數值Aj，從該公司選擇五位專家，分別是該車間的兩名生產組長、兩名工藝人員和一名物流人員。由五位專家將這七個因素進行比較，確定各因素的權數值Aj，最后他們結果匯總取平均值來確定各因素的權數，計入表5中。

由表6可知，原始方案的綜合得分W0=97.4明顯低于方案一W1=132.2和方案二W2=152.2，且方案二優于方案一綜合得分15.13%。因而，方案二的設施布置是該車間的最優方案。

四、結論

企業在面臨智能化帶來的高成本的同時，如何降低其他方面的成本是當務之急。而合理的車間設施布置不僅會提高生產運作效率，在降低企業的生產成本方面也有較好的效果。本文運用SLP法優化車間設施布置，將作業單位進行物流與非物流分析，得出作業單位的相關密切程度。優化方案不僅提高工藝的流暢性、降低搬運成本，還提高了車間的生產運作效率。再通過加權因素比較法定量地評價選擇最優設施布置優化方案。本文所用的方法，對于其他類似企業優化車間設施布置有一定的借鑒意義。

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作者簡介：鄭妍琪（1998.07- ）女，漢族，江西南昌人，江西財經大學信息管理學院，碩士研究生在讀，研究方向：物流系統優化;梁雨蓉（1996.12- ）女，漢族，山西晉中人，江西財經大學信息管理學院，碩士研究生在讀，研究方向：供應鏈管理