保温杯企业布局优化

摘 要：本文针对传统系统布置设计（Systematic Layout Planning，SLP）的一些缺陷，提出便于手工计算的改进型SLP法，并对保温杯企业设备布局进行分析及优化，帮助保温杯企业降低成本。

关键词：系统布置设计 物流关联程度 非物流关联程度 启发式算法

中图分类号：F2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0156-02

保温杯行业是一个市场竞争激烈，但是产品结构创新困难的产业。为了能进一步增加企业的竞争力，必须从提高生产效率和降低生产成本两个方面进行深入研究，帮助企业获得竞争优势。本文在对保温杯企业的实际情况进行收集和分析后，从设备布局这个角度出发，对保温杯企业进行了深入的研究，帮助企业优化生产布局。

1 设备布局

设备布局是当前工业设计中的一个重要项目。它是指在一个给定的设施范围内，对多个经济活动单元进行位置安排[1]。设备布局共有四种类型：（1）工艺导向布局；（2）产品导向布局；（3）固定位置布局；（4）混合布局[2]。这四种布局各有优缺点，在做企业布局设计时，需要针对企业实际情况，选择最合适的方法。

针对保温杯市场的特点，保温杯企业必须能够快速调整自己的产线，在较短时间内生产出具有自己特色的产品，因此工艺导向布局是比较适合保温杯企业的。

2 SLP（Systematic Layout Planning）方法

系统设施规划布置方法SLP（systematic layout planning）是一种经典的设备布局方法，由美国的缪瑟（Muther）和海尔斯（Hales）提出[3]。该方法以生产企业的生产流程和物流量为基础，通过对作业单位物流与非物流的相互关系分析，制作出一套表达力极强的图例符号和简明表格，并基于这些条理清晰的信息对企业的设备进行布置设计[4]。

SLP方法最大的优点就是通过量化分析物流和非物流关系，使数据非常清晰易懂，极大方便了手工操作，帮助企业能快速的对企业设施进行合理的布置。但是传统SLP法也存在一定的缺陷，如未考虑产品对利润的贡献，运输难度及厂房出入口设置等问题，因此为了能更加适应保温杯企业的分析，本文会对传统的SLP法进行进一步的优化。

3 改进的SLP算法

3.1 在进行部门间物流分析时，加入运输难度和产品对利润贡献的分析

针对传统SLP不考虑运输难度和利润贡献的情况，本文通过设置一定的权数来考量这些因素。

考虑运输难度的物流计算公式为：

考虑产品对公司利润贡献的物流计算公式为：

3.2 出入口固定情况分析

大部分的企业在进行布局安排前，厂房的出入口就已经确定了，因此本文会把出入口分别设定为一个不占工厂面积的单位进行布局分析

3.3 使用excel对物流和非物流关系进行同一量级的量化

为了使数据分析更加客观和具有对比性，本文会把物流和非物流关系都量化到0～100这个量级，对物流关联程度的计算公式为：

作业单位间物流关联程度=作业单位间综合运输量/Max（所有单位间综合月运输量）×100

对于非物流关系，本文会在分析时直接量化到0～100这一量级。

3.4 各部门间综合关系分析

在对保温杯企业进行深入研究和分析后，我们发现保温杯企业物流和非物流关系一般为7∶3，因此本文在后面的保温杯企业分析时，会以这个比例来计算最终的综合关联程度。计算公式为：

综合关联程度=作业单位间物流关联程度×70%+非物流关联程度×30%

3.5 基于启发式算法的设备布置

在分析好各部门间的综合关系后，本文首先会基于各个部门所需面积把整个厂房划分为多个单元格，然后使用启发式算法进行布局，启发式算法有以下几步骤。

第一步：列出所有单位之间的综合关联程度。

第二步：以入口作为整个布局的开始，首先找出和入口关系最密切的第一个作业单位，按照这个作业单位需要的单元格数，在已经划分好的长方形的厂房中放置该作业单位（临近入口S）。

第三步：找出和入口及第一个确定的作业单位关系最密切的第二个作业单位，然后在长方形的厂房中放置第二个作业单位，如果第二个作业单位和第一个作业单位的关联程度高于第二个作业单位和入口的关联程度，则第二个作业单位要临近第一个作业单位，反之，则第二个作业单位要临近入口，然后基于入口和已确定的作业单位和其他单位的密切程度来确认第三个作业单位，在第三个作业单位确认后，再次扫描和已经放置的作业单位关系最密切的单位。这样不断的安排下去，最终把所有的作业单位都安排进这个长方形的厂房。在安排中还需要注意两个点：（1）当一个作业单位已经被安排后，不管它与后面未安排得作业单位有多高的关系都不会再次安排；（2）当和作业单位关系最密切的单位是出口时，要按照出口的实际位置作出相应的调整，保证整个设备的布局是实际和合理的。

3.6 评估和确定最终方案

在得到初步的设计方案后，需要进一步分析限制条件和评估初步方案，并最终确认最终方案。

4 利用改进的SLP方法优化保温杯企业布局

下面我们就会使用前面介绍的改进的SLP法对某保温杯企业布局进行优化。

4.1 保温企业资料收集

4.1.1 产品信息收集和分析

该保温杯企业的产品可以分为四类。

（1）塑料单层产品：该类产品在企业中订单数量最大，但是由于结构简单，附加值不高，对利润的贡献也不大。组件和产品的运输方式比较简单。

（2）塑料保温产品：该类产品在企业中占有较大的比例，由于该类产品具有保温作用，对利润的贡献比单层塑料产品大，运输难度也要稍大一点。

（3）不锈钢单层产品：不锈钢单层产品在企业中占有比较小的比例，订单数量是最小的，但其对利润的贡献率要大于塑料产品，运输难度也比塑料产品大。

（4）不锈钢真空保温产品：这类产品是企业中生产工艺最复杂的一类产品，订单量大于不锈钢单层产品，但是小于塑料产品，由于其较高的附加值，对利润的贡献比较大，运输难度也是最大的。

按照产品的这些情况，在进一步收集企业各部门之间的运输情况和生产情况后，我们得到表1。

4.1.2 企业部门资料收集。

按照前文所述，保温杯企业是一个工艺布局为导向的企业。企业的部门都是基于工艺来划分的。本文研究的保温杯企业共分为11个部门，如表2所示。

为了方便后期布局处理，本文会按照表2中所示的面积，把整个长方形厂房划分为20个单元格。各个部门按照其面积占用对应的单元格。

在完成保温杯企业的资料收集后，本文接下来会按照改进的SLP法来分析和优化工厂布局

4.2 保温杯企业各部门间综合关系分析和布局设计

第一步：把厂房固定的出入口假设为单独的两个部门S和E（这两个部门不占任何面积）。

第二步：依据3.1中的公式和各类产品的工艺流程分析各部门之间的物流关系。

第三步：利用excel工具按照3.3中的公式把物流关联程度量化到0～100这一量级。

第四步：从工序，人员，管理，沟通和环境五个方面对各部门之间的非物流关系进行分析，并且按照0，20，40，60，80，100这个六个档次进行量化。

第五步：依据物流及非物流关联程度表，按照前面3.4提到的7∶3的比例，利用公式：综合关联程度=作业单位间物流关联程度×70%+作业单位间非物流关联程度×30%，计算各部门之间的关联程度。

第六步：依据各部门之间的综合关系，按照启发式算法分析得表3。

第七步，依据上表3和表2中各部门的面积情况，进行布局安排。

在进行初步放置后，我们总共得到了7个方案，但是考虑到电解抛光部门是一个高污染的部门，不能放置在厂房的内部，而最终的装配车间需要远离断料，冲压和整形车间，最终我们得到了下面的布局方案（如表4）。

5 评估优化方案

在保温杯企业中，各部门之间的物流成本是对总成本影响最大的一个因素，因此本文将以这个作为评估优化结果的依据。在对原有布局和优化后的布局进行比对和分析后，我们发现产品组件运输总距离从536 m降低到482 m，企业物流成本总共降低了10%。

6 结语

本文基于改进的系统布置设计方法，对保温杯企业的物流和非物流关系进行了深入的分析，并且利用启发式算法，进行布局优化，最后通过对运输总距离的分析，评估了优化方案，确定了其有效性。该方法不仅可以使用在保温杯企业，也可对其他行业具有普遍的借鉴意义。

参考文献

[1] 齐二石.物流工程[M].北京：中国科技出版社，2001.

[2] Ying-Chi Ho Machine layout with a linear single-row flow path in an automated manufacturing system[J].Journal of Manufacturing System，1998，17（1）：9-1.

[3] S.G.Ponnambalam，V.Ramkumar A Genetic Algorithm for the Design of a Single-Row Layout in Automated Manufacturing System.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2001，18：512-519.

[4] 王家善.设施规划与设计[M].北京：机械工业出版社，1999.