基于SLP及AHP的车间设施布置方案设计.doc

基于SLP及AHP的车间设施布置方案设计 杜娟DUJuan曰薛建武XUEJian-wu （西北工业大学管理学院，西安710072） 摘要院文章针对多品种小批量生产车间内部物流效率低下这一问题，采用改进后的SLP方法，加入预测产量、运输难度及产品利润贡献率等因素，对车间进行设施布置设计得到备选方案；然后利用AHP方法，建立递阶层次模型，构造判断矩阵，采用方根法计算权重，再进行一致性检验，层次总排序，最后获得最优的布局方案。 关键词院车间布局；systemlayoutplanning(slp)；analytichierarchyprocess(ahp) 院TH181院A院1006-4311（xx）27-0228-04 0引言 当前，全球制造业竞争激烈，消费者需求日新月异，企业的生产模式开始不得不向多品种小批量转化。此类生产模式由于生产重复低、工艺过程复杂，在制品多，物料搬运成本极高。据统计资料表明，产品制造费用约20%-50%用于物料搬运，有效的设施布置大约能减少搬运费用的10%-30%，可以大大提高生产运作效率1。然而，许多企业往往忽略了物料搬运的重要性，目前国内关于此类多品种小批量生产车间设施布局的研究也比较少。文章受航空科学基金资助，对中航光电科技股份有限公司（以下简称A公司）的模具车间进行设施布置设计，提出了更加合理的车间布局，文章所用方法操作性强，可手工设计，便于相关企业做参考。 1相关理论 国内外针对车间设施布局设计问题开展了很多方法，SLP（Systemlayoutplaning系统布置设计）是启发式算法的代表，该方法由RichardMuther于1961年提出，为复杂的人工布置制定出了依循规则，至今仍广泛应用于企业。层次分析法（Theanalytichierarchyprocess）简称AHP，是美国匹兹堡大学教授T.L.Saaty于20世纪70年代提出的一种系统分析方法。它是一种层次化，系统化的方法，从定性和定量两个角度综合进行考虑，有效并且实用。 文章在应用SLP进行设施布局时发现有很多局限，相应提出了解决方法： 淤目前大多企业制定生产计划都是依据订单来制定，所以文章使用预测产量代替历史需求量来做产品产量分析。于传统SLP在衡量物流强度时仅考虑运输距离和运输量，而事实上运输距离短的不一定物流强度就小，所以文章引入了运输难度这一因素。盂企业最本质的目标是追求利润，所以文章认为产品的利润贡献率大的应该优先布局。 由此，文章参考文献4提出了一种改进的slp方法，在计算各作业单位之间的物流量时，先计算各产品的加权月物流量，加权月物流量=运输次数伊运输难度=预测产量衣单位运输量伊运输难度；再计算作业单位之间的综合月物流量，综合月物流量=移(加权月物流量伊利润贡献权数)，是指各对作业单位之间所有流经产品的加权月物流量与利润贡献系数乘积的累加和4。 2应用改进的SLP方法求解模具车间初始布局 2.1中航A企业模具车间数据统计及分析 A企业模具车间面积约28伊20平米，主要有13种设备，分别为原材料库、立加、慢切、中切、线切、穿孔、电火花、数控车、普车、光磨、检验、钳工和成品库，从1到13依次将其编号，每种设备划分一个作业单位。该车间主要生产8类产品，从字母a到h依次将其编码。表1统计了各种产品的工艺流程及产品产量等资料。 作业单位之间综合月物流量按前文相关理论中所述方法计算，计算结果如表2所示。 SLP中将物流强度分为A、E、I、O、U五个等级，承担的物流量分别是40%、30%、20%、10%和0%3。文章依据综合月物流量计算得出物流等级，做出了物流关系相关图如图1（左）所示。 SLP中的非物流强度分为六个等级，分别是A、E、I、O、U、X。前五个等级的比例分别为2%-5%、3%-10%、5%-15%、10%-25%，45%-80%，X代表不要接近3。文章通过调研，将影响此车间的非物流关系因素分为四类，分别是工作流程的连续性、同类设备、人员联系和噪音震动及烟尘污染，依顺序分别编码为1、2、3、4。非物流相互关系图如图1（右）所示，两图空白格均为U级作业关系。 2.3作业单位综合相互关系 确定物流与非物流相互关系的相对重要性，按2：1加权，A、E、I、O、U、X分别被赋予权数4、3、2、1、0、-1；然后对作业单位综合相互关系等级进行划分，其中X级关系不参与加权计算，仍为X级3，A、E、I、O、U五个等级对应权数分别为11-12、8-10、4-7、1-3、0。最后得到作业单位综合相互关系图如图2所示，空白格为U级作业关系。 文章将作业单位综合相互关系图变换成右上三角矩阵与左下三角矩阵对称的方阵，按列累加关系密集分值，得到作业单位综合接近程度排序结果，从高到低依次为普车、立加、钳工、检验、慢切、原材料库、线切、穿孔、电火花、数控车、成品库、中切。各个作业单位的综合接近程度高低，反映了该作业单位在布置图上是应该是处在中心位置还是边缘位置3。 2.4车间布局方案 文章采用缪瑟的线型图法来做车间布局图，该方法用四条平行线段表示两作业单位间的A级关系，三条平行关系表示E级关系，两条I级，一条O级，U级不连线，X级用折线表示。 文章根据综合相互关系图和综合接近程度表来做A企业模具车间的车间布局。先处理A级作业对11与13，将其布置在车间中，一个单位距离；再处理E级作业对，依次将相关的11、12、3、2布置在图中，两个单位距离，由于作业对1与8排序为先1后8，所以先将1布置在离2有三个单位距离的位置，再布置8；依此步骤再处理I级作业对；最后要注意X级作业对要离远一些。由此一步步得到了车间的单位位置相互图，如图3所示。 3应用AHP法对车间布局进行评价和选优 3.1建立混合递阶层次模型 对于A企业模具车间布局的评价，文章认为可以从布局的经济性和布局的合理性两方面考虑。然后文章确定了评价的四个具体准则：空间利用率，物流成本，安全性和监管难度。 3.2构造判断矩阵 自下而上构造判断矩阵。文章选用1-9比例标度法。先将两个方案进行对比。空间利用率方面，方案二的第二列作业单位有些松散，第三列设备过于拥挤；在物流成本方面，方案一中处于I级作业单位的数控车和普车相离过远；在安全性方面，方案二中噪声较大的中切离人员比较集中的检验部门太近并且第三列作业单位相隔较近，比较容易出安全问题；在监管难度方面，方案一中的慢切、中切、线切离的较方案二近，同类设备在一起便于管理。于是得到了子准则层对于方案层的四个判断矩阵。 再根据车间调研实际情况将四个子准则层进行比较，最后将两个准则层进行比较。得到各层的判断矩阵。 3.3层次单排序及总排序 文章采用方根法来计算判断矩阵的相对权重。 虞计算层次总排序，层次排序自上而下展开，从准则层到子准则层到方案层。层次总排序计算结果如表4所示。 3.4结论 根据层次总排序的结果，可以得到方案一的组合权重最大，所以方案一为最优方案。将方案一中每个作业单位反映在布局图中，由作业单位位置相互图以及实际调研得到的模具车间各种设备的数量及尺寸关系，最终得到了企业模具车间的面积相互图，即模具车间的布局图，文章用VISIO画出了模具车间的布局简图，如图