[摘要]為提高系統(tǒng)布置設計方法的適用性，以某頭枕廠設施規(guī)劃問題為例，分析了在制品體積對物料搬運的影響，以及多層廠房對設施布置的影響，提出了基于體積修正系數(shù)和縱向空間布局的改進系統(tǒng)布置設計方法。通過實踐應用，驗證了該方法的有效性。

[關鍵詞]系統(tǒng)布置設計；多層廠房；設施規(guī)劃

[中圖分類號]F253.4 [文獻標識碼]A [文章編號]1005—152X（2017）03—0105—04

1引言

國內外大量研究表明，在制造業(yè)系統(tǒng)中，一個合理的設施布局方案能夠降低總體運營成本15%以上。為了持續(xù)降低企業(yè)總體運營成本，企業(yè)越來越重視用科學的方法去規(guī)劃自己的生產系統(tǒng)。而系統(tǒng)布置設計（Sys-tematic Layout Planning，SLP）是經過實踐檢驗的有效工廠設施布局技術方案。該方法分析產品、產量、工藝路徑、輔助設施、技術等信息，通過研究作業(yè)單位對間的物流量關系與非物流關系，確定各作業(yè)單位的位置關系，結合面積需求、廠房條件等約束，制定布局方案。但在具體工程實踐中，各類工廠的工藝技術、設備設施條件千差萬別，傳統(tǒng)SLP方法并不適用所有工廠布置問題。因此，有必要根據(jù)具體的工藝及工程特點，對SLP方法進行改進。

本文基于某頭枕廠設施規(guī)劃的實際問題，基于在制品物流特征，提出體積修正系數(shù)重新核定物流搬運量?；谌龑訌S房的布置環(huán)境，提出縱向空間布置方案。在此基礎上，提出了改進系統(tǒng)布置設計方法，并通過實例驗證了方法的有效性。

2問題描述

某頭枕廠是一家專業(yè)設計、生產制造汽車座椅頭枕的企業(yè)。頭枕產品主要由金屬支桿、塑料件、泡沫及面料四部分構成，其生產主要劃分為機加、注塑、發(fā)泡、縫紉、總裝五個車間類，具體加工工藝見表1?？紤]質檢、倉儲、試制等因素，將頭枕生產過程劃分了23個作業(yè)單位。基于工廠未來訂單數(shù)量，結合設備產能，規(guī)劃了各作業(yè)單位的實際需求面積，見表2。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，頭枕廠共需求生產建筑面積為22 650m²。在實際廠房建設中，還需考慮物流通道、維修通道、消防安全距離、廁所、員工園地等輔助設施面積，輔助面積一般為生產面積的30～40%，預期廠房建設面積為31 710m²。政府批準用地為280 000m²，綠化率要求20%，企業(yè)結合園區(qū)道路狀況，規(guī)劃新建兩棟140m*50m三層廠房，以滿足生產需求。結合生產規(guī)劃可發(fā)現(xiàn)，頭枕廠各類生產設施需要布置在三層廠房中，傳統(tǒng)SLP方法不能解決該類問題，需結合具體生產工藝和廠房條件設計新的布置方法。

3面向頭枕廠廠房布局的改進SLP方法

3.1物料體積修正改進

通過對頭枕廠工藝的分析，生產物流搬運的部件既有重量大體積小的金屬支桿，也有重量輕但體積大的泡沫半成品、塑料半成品。而傳統(tǒng)SLP方法僅考慮作業(yè)單位間的搬運重量，在分析頭枕廠布局時需要考慮零部件的空間體積對單次物料運輸?shù)淖畲髷?shù)量的限制，因此會增加搬運次數(shù)。傳統(tǒng)SLP方法中，假設物流搬運重量與物流成本正相關，而在頭枕廠生產過程中，物流成本不僅與重量相關還與體積相關。在零部件幾何尺寸對物流搬運成本發(fā)生重要影響時，引人體積修正系數(shù)的概念，分析各作業(yè)單位的物流關系。

3.2縱向空間布局改進

新廠區(qū)規(guī)劃了三層廠房，需要在三維空間中考慮設施布置問題。傳統(tǒng)SLP方法中僅考慮平面布置即二維空間布置問題，在具體的布置過程中不僅要考慮作業(yè)單位間的相互關系，還需決策各作業(yè)單位處于哪個樓層。作業(yè)單位樓層選擇中，首先考慮各作業(yè)單位的加工條件要求，如沖壓工序不宜安排在二、三樓；其次考慮各作業(yè)單位同廠外物流間的關聯(lián)，如原料入廠、成品出廠等；最后考慮各作業(yè)單位間的物流關系。

3.3改進SLP方法分析流程

根據(jù)前文兩方面的分析，將傳統(tǒng)SLP方法流程進行修訂，如圖1所示。

改進SLP方法在分析物流關系時采用考慮體積系數(shù)的物流量計算，并針對多層廠房布局制定了先確定關鍵作業(yè)單位樓層，再布局與之緊密聯(lián)系的作業(yè)單位的策略。在各作業(yè)單位均已確定樓層后，對各樓層布局進行關聯(lián)線圖的分析與優(yōu)化，最后從整體優(yōu)化角度出發(fā)，設計、選擇布局方案。

4基于頭枕廠多層廠房布局的實例論證

4.1作業(yè)單位平面關系分析

基于傳統(tǒng)SLP法，分析各作業(yè)單位間的物流搬運量。并考慮體積系數(shù)，計算各作業(yè)單位間的物流強度，按照物流強度降序，分別將各作業(yè)單位間的物流關系歸為AEIOU類別，A類關系占總關系數(shù)量的10%以內，依次逐步增加各類別關系數(shù)量。具體結果見表3。

繪制物流相關圖，如圖2所示?？紤]工藝流程、作業(yè)性質相似性、使用相同設備、共用設施、管理監(jiān)督便利性、工作聯(lián)系頻繁程度、多能工使用和污染等因素，制定調查問卷，分析各作業(yè)單位間的非物流關系。根據(jù)打分情況，繪制非物流關系，如圖3所示。

根據(jù)工程師訪談及專家建議，將物流與非物流權重設置為1.5：1。AEIOU分值為4，3，2，1，0，繪制綜合關系，如圖5所示。

4.2作業(yè)單位縱向關系分析

根據(jù)工藝約束等非物流關系評價各作業(yè)單位在空間布置上的約束，制定問卷進行打分，打分結構仍以AEIOU形式表示，但此時不考慮數(shù)量關系，僅表示強度。并將企業(yè)外部的供應商和顧客作為虛擬的作業(yè)單元其僅表示廠區(qū)外部物流的起點或目的地，沒有具體面積要求和實際功能，分析各作業(yè)單位與其的物流關系強度，并用AEIOU形式表示。根據(jù)工程師和專家建議，在考慮縱向布置關系時，物流和非物流權重比值為1：1.5。各作業(yè)單位的縱向布置權重分析見表4。

4.3三層廠房布置方案

按照改進SLP方法，由表4數(shù)據(jù)可知，在具體工藝布局時應優(yōu)先將金屬沖壓區(qū)、注塑車間和成品區(qū)排布在廠房的第一層，然后考慮圖4表示的各作業(yè)單位對關系強度，將同沖壓區(qū)、注塑車間和成品區(qū)關系緊密的來料區(qū)、注塑半成品區(qū)等作業(yè)單位布置在第一層。當?shù)谝粚硬贾脻M后，將還未布置的作業(yè)單位按照表4給出的數(shù)值及圖4表示的相互間關系強度布置到第二層及第三層。最終形成的布局方案如圖5所示。

5結論

系統(tǒng)布置設計方法的應用實踐會遇到各類特殊問題。本文針對在頭枕生產過程中，在制品體積會影響搬運頻次，以及頭枕廠的三層廠房結構特殊性，對傳統(tǒng)SLP方法進行改進，提出了體積修正系數(shù)、作業(yè)單位縱向布局分析的概念，并通過實際案例分析，驗證了改進方法的有效性。