《基于SLP方法的Z车间设施布局改善研究的案例报告16000字（论文）》

摘要在如今的制造业领域中，车间的布局对物料的搬运成本和搬运效率有着至关重要的影响。现有企业的零件生产Z车间要进行自动化改造设施更换，以往的布局经验不足已完成企业的布局规划和生产要求，所以使用SLP系统设施规划方法，对生产车间进行设施布局优化，分析作业单位间的物流关系及非物流等关系，并绘制相应的布局及相关图，并根据现有现实条件约束，制定了两个优化后的设施布局方案。优化后的方案一节省了车间的使用面积300㎡，物流强度约为初始方案74.28%。优化后的方案二节省了车间的使用面积270㎡，物流强度约为初始方案66.82%。最后通过层次分析法，对初始方案和得到的两个优化方案进行评价分析，分析准则层相对目标层的影响水平时，使用问卷调查法进行专家打分，并构建判断矩阵确定权重，通过一致性检验，选择出最优的方案为方案一。关键词布局优化；SLP设施布局规划；层次分析法目录TOC\o"1-2"\h\u53381绪论 ⑥噪音，辐射，震动等。同时，它由A，E，I，O，U，X的六个符号表示，重要性程度依次降低，然后表示为绝对重要性，特别是重要，重要，一般亲密，不重要，和排斥关系。操作单元之间的非物流关系比例基于分类基础，如表10所示：表10非物流强度等级划分表密切程度等级符号作业单位对比例/%绝对必要靠近A2-5特别重要靠近E3-10重要I5-15一般密切程度O10-25不重要U45-80负密切程度X不希望接近，酌情而定根据非物流强度等级划分表和作业单位相互关系等级理由，因为零件加工时会先让工业原料从毛坯区进入上料区进行上料，所以毛坯区和上料区有极高的工作连续性，所以非物流等级设为A。而由于B区和E区都是为上料区，可以拥有同组的操作工，所以非物流等级选取为O。而由于数控车铣区，数控立式加工区，数控卧式加工区，数控滚刀区，均为数控加工区，作业单元极为相似，可以非物流等级选为E。压装区，插床区和磨床区，为了监督和管理的方便性，所以非物流等级选为O。而由于包装检验区和很多的工作区都有着工作的连续性和管理方便性关系，所以涉及的单位对非物流等级均设为I。由于检验区和成品仓库存在极大的物流以及工作连续性，所以非物流等级选为A。热处理区和线切割区，因为工作人员的调配，非物流关系选为O。而成品仓库和热处理区域的高温，最好尽量避免，所以我们选择非物流关系为X。因为现在切割区和磨床区有很大的生产，噪音及振动，以免波及办公效率，所以也应该尽量远离，所以选择为X。其余无关区域非物流关系等级设为U。可以绘制出Z车间的各作业单位间的非物流关系图如图7所示：图8非物流作业单位相关图4.3作业单位间综合物流关系分析在生产活动中，每个操作单元之间既存在物流关系又具有非物流关系，并且两者同时存在。当我们将这两个关系整合在一起时，我们将获得全面的综合相互关系。然后以实际情况为出发点，合理安排每个作业单位，降低物流成本，提高生产效率。常规步骤如下：第一步是确定物流关系和非物流关系的相对重要性。通常，选择的重量范围在1：3和3：1之间。当比率大于1：1时，表明物流对企业有重大影响。此时，物流关系是重点。当该比率小于1：1时，通常意味着物流对企业的影响很小，非物流关系是重点。加权比反映了车间布局的重点。Z车间的物流影响大于非物流影响，因此加权比被选择为2：1。第二步是量化物流与非物流之间的关系。物流与非物流之间关系的量化值通常为A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=-1。第三步是量化工作单位之间的综合关系。未标记U级物流级别。表11综合关系等级划分比例表划分比例Z车间划分级别划分符号单位所占比例%符号总分单位对数所占比例%绝对必要靠近A1-3A10-1221.9特别重要靠近E2-5E6-887.6重要I3-8I498.5一般O5-15O1-31817.1不重要U20-85U06561.9不希望靠近X0-10X-132.8表12物流综合相互关系表单位物流关系非物流关系综合分值综合等级单位物流关系非物流关系综合分值综合等级A-BAA12AK-LII6EA-EEA10AH-LIU4IA-LOU2OJ-LOU2OB-CEU6EM-KOU4IB-DAU8EA-KUI2OB-IIU4IB-EUO1OB-LIU4IC-DUE3OB-HIU4IC-FUE3OB-MOU2OC-GUE3OB-KEI8EF-KUI2OC-KOI4ID-FUE3OD-KII6ED-GUE3OE-GAU8EF-GUE3OE-LIU4IH-IUO1OE-FOU2OH-JUO1OE-KEI8EI-JUO1OE-MOU2OJ-SUX-1XI-KIU4IL-MUO1OJ-KOI4IL-NUX-1XK-NEI8EM-SUX-1X根据物流综合相互关系表绘制出的综合物流作业单位相关图如图9所示：图9综合物流作业单位相关图4.4作业单位位置及面积相关图分析在SLP中，相对位置是根据每个操作单元的相互关系和紧密度来排列的。综合亲密度较高的作业单元必须首先位于布局图的中心，而其他作业对应位于边缘位置。在布置布局图时，我们应该优先考虑位于布局中心的工作单元。因此，在SLP分析中，必须首先根据综合相关性的层次来确定不同层次的工作单元。使用SLP方法进行改进，车间的设施布局不是根据操作设备的占地面积来规划的，而是对流程，物流关系和非物流关系的综合分析。当车间单位很多且工作单位的相对数量很多时，为了便于分析，首先要量化每个工作单位对之间的关系，然后得到一个综合的接近度分数。根据得分，布置工作单元的位置，得分高。得分较高的将位于中心，得分较低的将位于边缘。车间中每个工作单元的总体接近度等级的计算如表13所示：表13车间综合程度接近排序表①1234567891011121314151-A/4U/0U/0A/4U/0U/0U/0U/0U/0O/1O/1U/0U/0U/02A/4-E/3E/3O/1U/0U/0I/2I/2U/0E/3I/2O/1U/0U/03U/0E/3-O/1U/0O/1O/1U/0U/0U/0I/2U/0U/0U/0U/04U/0E/3O/1-U/0O/1O/1U/0U/0U/0E/3U/0U/0U/0U/05A/4O/1U/0U/0-O/1E/3U/0U/0U/0E/3I/2O/1U/0U/06U/0U/0O/1O/1O/1-O/1U/0U/0U/0O/1U/0U/0U/0U/07U/0U/0O/1O/1E/3O/1-U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/08U/0I/2U/0U/0U/0U/0U/0-O/1O/1U/0I/2U/0U/0U/09U/0I/2U/0U/0U/0U/0U/0O/1-O/1I/2U/0U/0U/0U/010U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0O/1O/1-I/2O/1U/0U/0X/-111O/1E/3I/2E/3E/3O/1U/0U/0I/2I/2-E/3I/2E/3U/012O/1I/2U/0U/0I/2U/0U/0I/2U/0O/1E/3-O/1X/-1U/013U/0O/1U/0U/0O/1U/0U/0U/0U/0U/0I/2O/1-U/0X/-114U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0E/3X/-1U/0-U/015U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0X/-1U/0U/0X/-1U/0-②1021891556664251142-2③5276398881014101112①表示作业单元编号②表示综合接近程度得分③表示综合接近程度排序根据车间综合程度接近排序表中的工作单位关系水平和工作单位位置关系图，绘制工作单位位置关系图和面积相关图。在绘制时，使用两种类型的图例，即过程和区域类型的图例符号，以及评估和评估类型的等级符号。流程和区域类型的图例符号由美国机械工程师协会确定。评估和评估类型等级符号用于指示每个操作单元之间的直线连接线的数量，指示距离的相对位置，虚线指示操作单元正在计划时间应远离[[]汪新刚.基于SLP方法的L公司车间设施布局优化研究[D].东北农业大学,2017.]。[]汪新刚.基于SLP方法的L公司车间设施布局优化研究[D].东北农业大学,2017.图10评价及评价等级符号图绘图步骤如下：综合相互关系为A级的作业单位，对有2对，分别是，A和B，A和E，根据综合接近程度，只对作业单位A、B、E，由高到低排序，由于B的综合接近程度得分最高，所以我们优先考虑作业单位B，用一倍单位长度的四根并列线段，将A和B连接起来，再考虑与A相关并且综合相互关系为A的作业单位E，由于B和E为O级综合关系，用一根四倍单位长度的直线将其连接起来.然后我们再进行考虑综合相互关系为E级的作业单位对的布置，考虑综合相互关系的得分高低后方法同上。A级用一倍单位长度，E级用二倍单位长度，I级用三倍单位长度，O级用四倍单位长度，X级不计单位长度。其余布置好的作业单位，若两个作业单位对的关系为U级，不需标明。通过此步骤，我们可以得到位置相关图如图所示，然后考虑各作业单位的具体面积，可以绘制出作业单元面积相关图如图所示:图11作业单元位置相关图图12作业单元面积相关图4.5优化布局图及分析车间的设施布置受到了车间生产经验等因素的限制，空间的利用率并不高，车间的面积可变，但是车间的形状为不可变因素，只求最合理的布置，让车间的面积利用率最大化，生产的产品的工艺流程，物料搬运等是这次设施布局主要的依据。根据作业单位面积相关图，并参考车间具体的限制条件如车间实际可用面积，设备高度，各设施之间的最小间距等作出改善后的设施布局方案。特别考虑对车间面积的利用，尽量减少设施的占地面积，提高车间的面积利用率。涉及到小推车运输通道时，一般设计在2米及以上，一般的人行通道设置为1米，有一些加工区域可以考虑靠墙设置，以减少占地面积，得到的优化布局俩个方案如图所示，阴影部分表示节省的车间面积，与车间设施均间隔2米。图13方案一表14方案一作业单位区域中心的坐标表作业单位名称 ABCDE中心坐标(7,6)(6.5，17)(20.5，3)(20，17)(19.5，10)作业单位名称FGHIJ中心坐标(26，26)(16，24)(5，24.5)(5，28.5)(16，28.5)作业单位名称KLMNS中心坐标(27.5，17)(27.5，3)(26，10)(34，20)(34，2.5)图14方案二表15方案二作业单位区域中心的坐标表作业单位名称 ABCDE中心坐标(7,14)(22.5，10)(28.5，18)(36，10)(19，17.5)作业单位名称FGHIJ中心坐标(26，26)(16，24)(5，24.5)(5，28.5)(16，28.5)作业单位名称KLMNS中心坐标(39，19.5)(38，15.5)(47，19)(40,26)(4,2.5)方案可行性分析：（1）改善后的车间布局，遵循了相邻原则，让物料在制品成品和人员流动较多的部门设备，尽量相邻。使物流顺畅，有效减少了交叉搬运，合力避免停顿。并且方便了工序间工作人员的传达与沟通，并且考虑环境整洁，设备整齐，坚决实施5S管理。提高了布局柔性。改善后的布局充分考虑生产环境因素对操作人员人身影响。（2）布局提高了车间内部空间利用率。根据布局方案图，计算出方案一占地面积相比于初始布局减少了（50-39）x30=330平方米，面积利用率为68.5%，利用率的提升率为25%。方案二的占地面积相比于初始方案减少了33x5+7x45=270平方米，面积利用率为66.82%，利用率的提升率为21.9%。减少的车间使用面积可以用来安排生产辅助部门，比如管理人员休息室，设备维修室，质量检验室等等。（3）降低了车间的物流强度，物流量距积对比表如表16所示。方案一的量距基是初始方案74.28%，比起初始方案减少了28584.3，方案二的量距基是初始方案74.28%，减少了37670.4，两个方案各有所长。表16方案一与方案二物流量对比表方案一方案二作业单位从至每天搬运质量/kg曼哈顿距离/m量距积每天搬运质量/kg曼哈顿距离/m量距积A-B405.411.54662.1405.419.57905.3A-E159.716.52635.05159.715.52475.35A-L10.123.5237.3510.132.5328.25B-C586.828.516723.8586.8148215.2B-D639.913.58638.65639.913.58638.65B-I75.213977.675.2362707.2B-L329.13411189.4329.1216911.1B-H130.791176.3130.7324182.4B-M15.926.5421.3515.933.5532.65B-K193.7214067.7193.7265036.2C-K31216513112372D-K99.77.5747.7599.712.51246.25E-G432.216.57131.3432.29.54105.9E-L104.5151567.5104.5212194.5E-F20.222.5454.520.215.5313.1E-K185.2152778185.2224074.4E-M26.513229.559I-K75.2342556.875.2433233.6J-K8.123186.38.132259.2K-N575.79.55469.15575.77.54317.75K-L96.544424696.55482.5H-L129.8435581.4129.8425451.6J-L8.137299.78.135283.5M-K17.98.5152.1517.98.5152.15合计4332.650082563.854332.6540.573477.754.6方案评价与选择4.6.1建立递阶层次结构模型本次运用层次分析法的目的是评选出已有设施布局方案中最优的实施布局方案，所以决策层设置为布局方案评价，准则层的因素表示影响设施的因子，车间设施和人员的放置会影响物流效率、设备利用率和场地利用率。自动化设备产生的噪音和振动也会对工作人员的心理和有一定的危害，所以也考虑了工作环境的安全性。最后与车间相关工作人员商量后，方案具有可行性，但存在一定的方案改造成本。所以本次选取了场地利用率、物流效率、布局柔性、工作环境以及改造成本，作为准则层。最后把原始布局和改善后的两个设施布局方案作为方案层的元素。图15层次分析结构模型4.6.2构建判断矩阵采用调查问卷专家打分法，对零件生产车间管理人员和车间主任等技术人员发放调查问卷，对每项数据进行处理得到准则层对比目标层的判断矩阵以及方案层对准则层的判断矩阵。共发放十份问卷，车间主任1人，各区域生产组长4人，以及操作技术人员5人，调查问卷回收率100%。调查问卷得分采用算数平均法取整数处理。由于物流效率和场地利用率是可以量化的指标，根据前面的计算结果可知初始方案和改善后的两个方案的面积分别是1500㎡，1200㎡，1230㎡，所以权重采取比例为1，1/5，1/4；所以按比例初始方案和改善后的两个方案的量距积111148.15，82563.85，73477.75。所以采权重取比例为1，1/3，1/4。其他方案层均根据专家交谈打分得来。对准则层对比目标层的调查问卷如表17所示:表17调查问卷结果表对比准则打分1打分2打分3打分4打分5打分6打分7打分8打分9打分10终值B1/B211121112111B1/B343342335433B1/B446456546545B1/B554354434454B2/B312122322232B2/B432324432233B2/B543334334333B3/B444543437344B3/B511121111111B5/B423222233222建立的判断矩阵如下：(1)准则层对比目标层的判断矩阵：方案层对准则层的判断矩阵4.6.3层次单排序及一致性检验（1）求解准则层对目标层的权重并进行一致性检验，准则层元素相对目标层的权重如表18所示：表18准则层元素相对目标层权重AB1B2B3 B4B5权重WB1113540.3715B2112330.2940B31/31/21410.1552B41/51/31/411/20.0647B51/41/31210.1146=0.49，=5.1493，=0.0165，=0.0333<0.1，一致性检验通过。计算各方案层元素相对于B1准则层的权重，并且进行一致性检验，方案层元素相对B1的权重如表19所示表19方案层元素相对B1的权重BIC1C2C3权重WC111/51/40.0974C25120.5695C341/210.3331=0.52，=3.0246，=0.0123，=0.0236<0.1，一致性检验通过。计算各方案层元素相对于B2准则层的权重，并且进行一致性检验，方案层元素相对B2的权重如表20所示表20方案层元素相对B2的权重B2C1C2C3权重WC111/31/40.1220C2311/20.3196C34210.5548=0.52，=3.0183，=0.0091，=0.0176<0.1，一致性检验通过。计算各方案层元素相对于B3准则层的权重，并且进行一致性检验，方案层元素相对B3的权重如表21所示表21方案层元素相对B3的权重B3C1C2C3权重WC111/31/20.1634C23120.5396C321/210.2970=0.52，=3.0092，=0.0046，=0.0088<0.1，一致性检验通过。计算各方案层元素相对于B4准则层的权重，并且进行一致性检验，方案层元素相对B4的权重如表22所示表22方案层元素相对B4的权重B4C1C2C3权重WC111/21/30.1692C22110.3874C33110.4434=0.52，=3.0183，=0.0091，=0.0176<0.1，一致性检验通过。计算各方案层元素相对于B5准则层的权重，并且进行一致性检验，方案层元素相对B5的权重如表23所示：表23方案层元素相对B5的权重B5C1C2C3权重WC111/21/20.2000C21110.4000C31110.4000=0.52，=3.0000，=0.0000，=0.0000<0.1，一致性检验通过。4.6.4层次总排序及一致性检验因为在层次单排序时检验过一致性，并全部通过检验，故不需再次检验其一致性。表23层次总排序结果B1B2B3B4B5方案层总权值排序排序C10.09740.12200.16340.16920.20000.13133C20.56950.31960.53960.38740.40000.46021C30.33310.55480.29700.44340.40000.40852准则层权重0.37150.29400.15520.06470.1146-结果表明C2>C3>C1，依据总权值可获得最优方案为方案一，其次为方案二，两个改善方案都优于初始方案。4.6.5软件计算结果图使用软件计算结果验证图如下：图16AHP软件计算结果图结果表明方案一为优选方案，场地利用率以及物流效率为重要