韓 藝，祁文軍，孫文磊

（新疆大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047）

0 引言

生產(chǎn)物流的設(shè)施布局與優(yōu)化一直是工業(yè)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，布局的好壞與制造系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、廠房利用率、設(shè)備的使用壽命息息相關(guān)。本文以新疆一家模具制造企業(yè)為模型，建立生產(chǎn)物流信息原始數(shù)據(jù)庫，嚴(yán)格按照SLP理論建立BOM表菜單及子菜單、零件工藝過程模塊等，利用VB開發(fā)了一個(gè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)。

1 生產(chǎn)物流系統(tǒng)的原理和意義

20世紀(jì)以Lee R.C和Moore J.M［1］等為代表將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入設(shè)施平面布局問題研究中，通過生產(chǎn)物流管理系統(tǒng)提供的信息共享平臺(tái)，可大幅減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短生產(chǎn)周期，滿足資金運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，將成熟的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)輔助編程開發(fā)出適合企業(yè)生產(chǎn)的物流平臺(tái)［2］。

SLP方法是美國的Richard Muhter［3］于20世紀(jì)60年代在大量工廠布置設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出的一種以物流與非物流的相互關(guān)系分析為主線的設(shè)施規(guī)劃方法。SLP方法是一套縝密的圖形構(gòu)成法，通過P（產(chǎn)品）、Q（產(chǎn)量）、R（路徑）、S（輔助服務(wù)）、T（時(shí)間）［4］五大要素的收集分析劃分出主作業(yè)單元，進(jìn)而分析作業(yè)單元中物流單元相互關(guān)系、非物流單元相互關(guān)系，綜合物流與非物流單元相互關(guān)系。按照表中信息關(guān)系密切程度選擇主單元進(jìn)行排列確定各單元的距離遠(yuǎn)近，確定距離骨架后添加實(shí)際面積約束條件得出面積相關(guān)圖，繼續(xù)添加限制條件從而得出數(shù)個(gè)初步布置方案。在數(shù)個(gè)可行方案中根據(jù)密切程度的不同賦予權(quán)重，最后選擇得分最高的布置方案［5］。

在現(xiàn)代企業(yè)設(shè)施布置中，直接應(yīng)用SLP法進(jìn)行設(shè)施布置設(shè)計(jì)存在以下問題：

（1）不適合現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)。如今以市場(chǎng)為導(dǎo)向的生產(chǎn)模式已不能滿足于一次性長期布置方案，企業(yè)為適應(yīng)市場(chǎng)變化，需要進(jìn)行企業(yè)流程再造，即聚焦于核心增值流程，恰當(dāng)?shù)匕讶鮿?shì)業(yè)務(wù)向外分包［6］。

（2）缺少企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃。企業(yè)要對(duì)自身生產(chǎn)能力有準(zhǔn)確的認(rèn)知，更重要的是對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)品占有率要有準(zhǔn)確預(yù)判，傳統(tǒng)SLP方法不具有前瞻性和預(yù)判性，從而影響了企業(yè)戰(zhàn)略布局發(fā)展。

（3）理論僵化，缺少柔性。SLP理論已經(jīng)發(fā)展了幾十年，是十分成熟的理論，一次布局終生受用理念使得其缺少動(dòng)態(tài)柔性，隨著時(shí)間推移其已不能體現(xiàn)優(yōu)化效果。

為此，本文利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)原有的SLP方法進(jìn)行改進(jìn)。

2 生產(chǎn)物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

生產(chǎn)物流系統(tǒng)登錄界面為用戶提供密碼和修改密碼功能，并添加了新用戶第一次使用的注冊(cè)功能。完善了用戶管理和權(quán)限設(shè)置功能，防止數(shù)據(jù)庫信息泄漏，將訪問權(quán)限盡量縮小在可控范圍之內(nèi)。

本系統(tǒng)以模具工廠生產(chǎn)物流為信息載體，登錄界面后的下拉菜單及其子菜單由以下幾部分組成：注塑模具BOM表（包括生成原理圖、BOM詳細(xì)表、模具結(jié)構(gòu)相關(guān)系數(shù)、作業(yè)單位劃分）、零件工藝過程、各零件物流量、物流分析（包括物流分析從至表、作業(yè)單位物流相關(guān)圖）、非物流關(guān)系（包括非物流從至表、非物流單位相關(guān)圖）和作業(yè)單位綜合關(guān)系分析。

2.1 注塑模具車間BOM查詢模塊

為了便于計(jì)算機(jī)識(shí)別，必須把用圖表達(dá)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成各種數(shù)據(jù)格式，這種用數(shù)據(jù)來描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的文件就是物料清單，即是BOM。車間產(chǎn)品的生產(chǎn)多為單件定制，重復(fù)生產(chǎn)同樣產(chǎn)品的概率很小，也很少有批量的要求。模具的訂貨周期短，需要快速響應(yīng)市場(chǎng)的需求，為縮短模具生產(chǎn)周期，企業(yè)一般是采用并行的生產(chǎn)方式來生產(chǎn)，所以模具BOM在制造過程中十分特殊，具體表現(xiàn)在模具BOM不是一次生成的，而是在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)分不同階段遞增的一個(gè)明晰過程［7］。BOM詳細(xì)表中包含零件的層次、圖號(hào)、零件備注、零件編號(hào)、產(chǎn)品數(shù)量、零件名稱、自制或外購等信息并提供查找、清除、添加數(shù)據(jù)庫的功能。零件BOM表詳細(xì)信息如圖1所示。

圖1 零件BOM表詳細(xì)信息

2.2 零件工藝過程模塊

零件工藝過程模塊菜單內(nèi)容包括名稱、計(jì)劃產(chǎn)量、件號(hào)、生產(chǎn)總量、材料屬性、工序內(nèi)容、單位重量、設(shè)備。加工工藝模塊如圖2所示。

零件工藝過程模塊包括了零部件的外購和制造模具零件信息，系統(tǒng)所示標(biāo)準(zhǔn)件、異型件彈簧、鎖緊螺釘、澆口套、水管嘴等都是外購獲得，采購后貯存在標(biāo)準(zhǔn)件庫；其他零件需要自制，加工工藝過程通過查詢模塊體現(xiàn)。運(yùn)用DataGrid、Adodc等控件鏈接到Access數(shù)據(jù)中，用DataGrid控件實(shí)現(xiàn)自制零件工藝信息（包括產(chǎn)品名稱、件號(hào)、材料、作業(yè)單位名稱、工序內(nèi)容、工序利用率、設(shè)備等）的查詢、添加、修改、刪除，并對(duì)數(shù)據(jù)的查詢結(jié)果在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)Excel導(dǎo)出等操作。零件最終裝配好后需要進(jìn)行性能測(cè)試，除了常規(guī)檢驗(yàn)外還要對(duì)模具的尺寸、材料性能、粗糙度、加工精度、強(qiáng)度進(jìn)行全面測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫，通過查詢模塊實(shí)現(xiàn)快速查詢和更新修改功能。

圖2 加工工藝模塊

2.3 各零件物流量計(jì)算模塊

主要零部件物流計(jì)算相應(yīng)子菜單中包括名稱、計(jì)劃產(chǎn)量、精加工廢料、粗加工廢料、毛重、鉗裝廢料、單件重量和年度總質(zhì)量詳細(xì)信息。13種主要零件匯總信息如圖3所示。

各個(gè)零件物流量的計(jì)算目的在于繪制出零件工藝過程圖，每個(gè)工藝過程圖分別由原材料庫、熱處理車間、模具車間、鉗裝車間、半成品庫、性能實(shí)驗(yàn)室、注塑車間、成品庫組成。以定模型板為例，其物流量計(jì)算如圖4所示［8］。

注塑模具總的生產(chǎn)過程分為零件自制階段、裝配階段、性能實(shí)驗(yàn)階段和注塑制件階段，自制零件和外購標(biāo)準(zhǔn)件在鉗裝車間裝配，在試模成功后送入客戶手中或送入注塑車間批量生產(chǎn)塑件。設(shè)產(chǎn)品的任意相鄰兩道工序分別為Rjk和Rjk＋1，i1和i2為多種產(chǎn)品工藝過程表中的兩個(gè)作業(yè)單位序號(hào)，Djk為其物流方向加權(quán)值，Wjk為產(chǎn)品的工序Rjk和Rjk＋1之間的物流強(qiáng)度，則有：①若i2＝i1＋1，即Rjk和Rjk＋1由多種產(chǎn)品工藝過程中兩個(gè)相鄰作業(yè)單位順序完成，此時(shí)稱工序Rjk直接正向進(jìn)入下道工序Rjk＋1，用權(quán)值Djk＝＋2表示；②若i2＞i1＋1，即Rjk和Rjk＋1在過程中不相鄰，且Rjk＋1在Rjk之后，此時(shí)稱工序Rjk旁路正向進(jìn)入下道工序Rjk＋1，Djk＝＋1；③若i2＝i1－1，即Rjk＋1在過程中位于Rjk前一行，則稱工序Rjk原路回退下道工序Rjk＋1，且發(fā)生物料原路倒流現(xiàn)象，Djk＝－1；④若i2＜i1－1，即Rjk＋1在工藝過程中位于Rjk前數(shù)行，則稱工序Rjk旁路倒流回退下道工序Rjk＋1，Djk＝－2。通過VB編程把繁瑣的物流總工藝圖繪制變得快速簡(jiǎn)便，減少了單一零件物流量的計(jì)算，為物流量大小排序提供了數(shù)據(jù)支持。

圖3 零件匯總信息

圖4 定模型板物流量計(jì)算模塊

2.4 物流分析模塊

以圖4中定模型板為例，可計(jì)算出單個(gè)零件的工序物流量，系統(tǒng)共取13個(gè)主要零件進(jìn)行工序物流量計(jì)算與匯總。這里物流量只是單純的零件重量變化不考慮其他因素的影響。傳統(tǒng)SLP方法要繪制總工藝過程圖，根據(jù)分支計(jì)算與流程走向確定物流強(qiáng)度。本系統(tǒng)通過VB軟件對(duì)各零件物流量進(jìn)行計(jì)算編程，簡(jiǎn)化工藝工程圖繁瑣的繪制，各零件最終物流量的結(jié)果通過VB循環(huán)比值按大小賦予A，E，I，O，U五個(gè)等級(jí)為從至表的繪制提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。比較熱處理車間與模具車間的物流量，最大被賦值為A，其余以此類推，如圖5所示。

從至表的產(chǎn)生為物流單位相關(guān)圖的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)條件。工廠布局中物流因素有8個(gè)（如圖5中所示），加上非物流因素中辦公、機(jī)修設(shè)施共10個(gè)單位，建立完整作業(yè)單位物流相關(guān)圖，圖中每一個(gè)菱形框中同時(shí)寫入對(duì)應(yīng)兩個(gè)作業(yè)單位間的關(guān)系密切程度等級(jí)以及劃定的原因，如果添加橫線則需表明密切程度原因與數(shù)值。這里得到的是標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單的作業(yè)單位相關(guān)圖，如圖6所示。

圖5 物流排序模塊

圖6 作業(yè)單位相關(guān)圖模塊

作業(yè)單位間相互關(guān)系的影響與企業(yè)的性質(zhì)有很大關(guān)系，不同的企業(yè)作業(yè)單位的設(shè)置不一樣，這里信息采取的是模具生產(chǎn)車間。根據(jù)SLP理論，每個(gè)項(xiàng)目中重點(diǎn)考慮的因素不應(yīng)超過8～10個(gè)。

3 系統(tǒng)應(yīng)用得出最終位置相關(guān)圖

根據(jù)圖6得出作業(yè)單位的布置順序依次為：4鉗裝車間；6性能實(shí)驗(yàn)室；7注塑車間；5半成品庫；3模具車間；1原材料庫；10機(jī)修站；8成品庫；9辦公服務(wù)樓；2熱處理車間。所以4和6兩個(gè)綜合接近程度最高的單位安排到草圖的最中央位置，其他各作業(yè)單位依靠綜合分?jǐn)?shù)排名安排距離遠(yuǎn)近，如圖7所示。

在SLP中，位置相關(guān)圖的確定是以作業(yè)單元物流關(guān)系密切程度確定的，在此基礎(chǔ)上添加需求面積和實(shí)際面積條件，分析得出最終面積相關(guān)圖，如圖8所示。

4 結(jié)論

系統(tǒng)經(jīng)過測(cè)試，能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)任務(wù)和各項(xiàng)功能，基本完成物流信息系統(tǒng)中信息采集、信息儲(chǔ)存、信息傳輸、信息處理、信息輸出五大功能。平臺(tái)針對(duì)目前SLP理論在物流布置中存在的問題，進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，尤其是對(duì)于物流量的計(jì)算實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化，擺脫了人工手繪計(jì)算的方法，一定程度上避免了人為的差錯(cuò)，并且通過物流強(qiáng)度計(jì)算排序合理地為車間布局提供了方案。此生產(chǎn)物流系統(tǒng)可以在模具企業(yè)中獨(dú)立應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)庫的改變也可以成為相似企業(yè)生產(chǎn)車間信息管理系統(tǒng)的一個(gè)分系統(tǒng)。

圖7 工廠作業(yè)單位位置相關(guān)圖

圖8 面積約束位置相關(guān)圖

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