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        基于SLP方法的水產(chǎn)加工車間布局研究

        2018-10-24 03:13:32
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2018年19期
        關(guān)鍵詞:物流產(chǎn)品設(shè)計

        苗 旺

        (華商國際工程有限公司,北京 100054)

        隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,食品加工行業(yè)也面臨著產(chǎn)業(yè)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(guī)劃和布局已不能滿足食品安全規(guī)范的要求。目前食品加工廠設(shè)計需要設(shè)計院擁有商務(wù)糧行業(yè)設(shè)計資質(zhì),且豬、牛羊、禽類屠宰加工設(shè)計已編制成國標(biāo)規(guī)范,但食品加工行業(yè)涉及面廣、產(chǎn)品復(fù)雜、工藝繁多,現(xiàn)有規(guī)范不能滿足或涵蓋所有食品加工廠的設(shè)計需求,布局設(shè)計仍然以設(shè)計人員以往經(jīng)驗為主,沒有具體詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。

        食品車間的布局是根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)流線。加工車間需要在一定的建筑空間內(nèi),涵蓋了原料的接收檢驗暫存、產(chǎn)品的生產(chǎn)、輔料包裝材料的接收暫存和傳遞、生產(chǎn)輔助用房、生活區(qū)等所有功能。加工車間面積越大、產(chǎn)品種類越多、工藝越復(fù)雜,導(dǎo)致車間人流物流流線延長、加工流線交叉和加工區(qū)域重疊。因此,需要將人員、設(shè)備、物料所需要的空間根據(jù)要求做最恰當(dāng)?shù)慕M合和最有效的配比,從而節(jié)省人工、節(jié)約成本,以便為企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟效益。

        1 系統(tǒng)布局設(shè)計概述

        針對工業(yè)布局研究,系統(tǒng)布局設(shè)計理論、遺傳算法、層次分析法等計算方法及各種數(shù)學(xué)模型已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房(如汽車組裝等)生產(chǎn)實踐中[1]。 系統(tǒng)布局設(shè)計 (System layout planning, SLP)是19世紀(jì)美國規(guī)劃專家Richard.Muther提出的一種系統(tǒng)布局設(shè)計[2],不但廣泛應(yīng)用于工廠和生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計,還被用于糧食基地、學(xué)校、醫(yī)院、百貨大樓及辦公樓的布局設(shè)計[3-6]。

        SLP設(shè)計是以作業(yè)單位物流、非物流因素分析為主線,采用表現(xiàn)力極強的圖例符號及表格。通過結(jié)構(gòu)化、條理化的程序設(shè)計模式進行布局規(guī)劃,核心內(nèi)容是關(guān)系量化及系統(tǒng)分析[7]。

        此方法輸入基本要素可歸納為5類,分別是產(chǎn)品(或材料、服務(wù)) P、數(shù)量Q、生產(chǎn)路線R(或工藝過程)、服務(wù)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(chǎn)加工車間內(nèi)的工藝布局進行設(shè)計,并通過此案例來說明SLP方法在食品加工廠布局中應(yīng)用的有效性和優(yōu)缺點。

        2 項目分析

        此項目位于丹東市,是花蛤的重要產(chǎn)地。食品廠以生產(chǎn)速凍貝類食品為主,產(chǎn)品涵蓋速凍食品,即食調(diào)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(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況,公司需要新建食品加工廠,根據(jù)生產(chǎn)要求和規(guī)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(chǎn)品規(guī)劃種類繁多、工藝繁瑣,且多層車間人流、物流復(fù)雜,因此研究分析所有產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝,利用SLP方法,基于車間的規(guī)劃面積和特殊加工區(qū)域的衛(wèi)生等級需求,進行了工廠布局設(shè)計,確定了最優(yōu)布局方案。

        根據(jù)加工流線,將產(chǎn)品大體分為五類。項目產(chǎn)品種類及流程見表1。

        表1 項目產(chǎn)品種類及流程

        表1中列出5種產(chǎn)品,其中速凍雜色蛤、速凍帶殼貝類、速凍調(diào)理海螺為需要再次加熱才能食用的調(diào)理產(chǎn)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(chǎn)品的加工流程相互交叉,但對環(huán)境衛(wèi)生的需求均不相同。

        總結(jié)以上,在設(shè)計水產(chǎn)加工車間布局時存在以下問題:①不同產(chǎn)品流線交叉;②不同產(chǎn)品在某一處理階段對環(huán)境衛(wèi)生需求不同;③雖然有些產(chǎn)品工藝類似,但在某一環(huán)節(jié)存在特殊的加工方法和設(shè)備。

        3 SLP分析法布局設(shè)計

        根據(jù)廠區(qū)可研規(guī)劃及項目建議書,計算得出A速凍雜色蛤產(chǎn)品物流量為4 800,B速凍帶殼貝類物流量為580,C速凍調(diào)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(chǎn)品的物流量代入產(chǎn)品配方,計算得出每1 h產(chǎn)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(jù)各工序間物流量的從至表,結(jié)合各工序間的搬運距離,可計算出每小時產(chǎn)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(jù)表4中物流強度等級劃分參照表將車間內(nèi)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(nèi)影響布局的非物流因素包括工藝流程的連續(xù)性、設(shè)備的特殊性、工作的關(guān)聯(lián)程度、不同分區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生需求,車間內(nèi)生熟界面或臟凈區(qū)的區(qū)分,工人更衣流程、噪聲、煙塵、溫度等環(huán)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(qū)域用A,E,I,O,U,X表示[8]。

        作業(yè)單位相互關(guān)系等級見表6。非物流作業(yè)單位相互關(guān)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(yè)單位相互關(guān)系等級

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

        綜合相互關(guān)系見表7。

        圖2 非物流作業(yè)單位相互關(guān)系

        根據(jù)綜合接近程度的排序,優(yōu)先布置靠前的作業(yè)單位,結(jié)合車間的建筑面積和層數(shù),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(jù)總圖布置,此車間為多層車間,且只有一側(cè)有回車場,因此一層設(shè)原料接收站臺、輔料接收站臺、成品發(fā)貨站臺、內(nèi)外包材接收等輔助房間;一層設(shè)置配電室、空壓機房等具有沉重設(shè)備且運行時可能會產(chǎn)生巨大噪聲和震動的設(shè)備房間;一層設(shè)垃圾暫存間,溫度10~12 ℃,以防夏季高溫導(dǎo)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(jié)省人工和面積。一層在左側(cè)有2個5 t貨梯,互為備用。功能為半成品的運輸,輔料如調(diào)味料的運輸。右側(cè)貨梯主要負(fù)責(zé)不需要長期儲存的產(chǎn)品發(fā)貨等,也負(fù)責(zé)二層包裝材料的運輸。

        3.4.2 布局設(shè)置分析

        根據(jù)SLP分析結(jié)論,暫養(yǎng)區(qū)和原料清洗區(qū)居首,而且暫養(yǎng)區(qū)功能是原料接收后在加工前的暫養(yǎng)緩存和吐沙,需要和原料接收區(qū)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(yǎng)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(xù)加工。

        表7 綜合相互關(guān)系

        圖3 車間工藝布局

        由于食品加工車間物流所占權(quán)重比較大,因此在分析結(jié)論中可以看出,幾種產(chǎn)品流線中都會涉及的原料蒸煮、整理、凍結(jié)、裝箱、包裝功能區(qū)排序接近,且依物流情況前后順序有所調(diào)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(chǎn)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?lián)Q鞋、洗手消毒,因此雖然在SLP結(jié)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(cè),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(jié)論

        通過SLP方法計算的結(jié)論可直接應(yīng)用于此類水產(chǎn)加工車間的布局設(shè)計中,較以往的經(jīng)驗參考更有數(shù)據(jù)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(huán)節(jié)需要的環(huán)境潔凈度的差異,食品加工車間有生熟界面和臟凈區(qū)之分,不允許物流隨意交叉,需要在實際設(shè)計時重點考慮,做到SLP結(jié)論和食品車間要求的統(tǒng)籌規(guī)劃。

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