摘要：对某编织袋生产车间布局进行分析，存在物流路线杂乱和设备利用率低等问题，采用系统布置设计法（Systematic Layout Planning， SLP）和eM-Plant仿真平台相结合的方法。首先，对车间各作业单位的物流与非物流关系进行统计分析，确定车间各作业单位间的综合相互关系，并绘制其位置相关图。然后，通过作业区面积及实际约束条件，设计了两套设施规划方案。最后，将设计方案导入eM-Plant仿真软件进行模拟分析，综合考虑前后工序平衡性，采用定性与定量相结合的方法评估方案的可行性，结合仿真结果合并柔版区和干法复合区，提高了企业的生产效率和设施利用率。
Abstract： To analyze the layout of woven bag production workshop， SLP （Systematic Layout Planning） method and eM-plant simulation platform are adopted to improve logistics circuit and equipment utilization. For all operation units in workshop， the relationship between logistics and non-logistics is analyzed. After the determination of comprehensive relationship， a position correlation diagram is drawn to depict the close degree of operation units. Then， two sets of facilities planning are designed according to working area and actual constrains. The two sets of facilities planning are analyzed by importing them into eM-plant simulation platform. Considering the balance of all processes， the feasibility of the planning is evaluated by qualitative and quantitative method. Associated with the simulation results， the productivity and equipment utilization are improved.
关键词：塑编厂；物流；车间布置设计；SLP；仿真
Key words： plastic weaving factory；logistics；workshop layout design；SLP；simulation
关键词：塑编厂；物流；车间布置设计；SLP；仿真；
中图分类号：TS19；F273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）17-0245-05
0 引言
在国内经济增速放缓的新态势下，塑编行业稳定发展，国内对各种塑编产品的需求不断攀升。很多塑编企业都在进行扩建或规划新的生产基地，针对塑编产品需求的激增，合理的车间设施规划对企业的长期发展有积极的影响和效益[1]。据测算，车间布局不合理会浪费约20%～50%的生产成本，而有效的物流运输至少可以降低30%左右的生产成本 [2-3]。因此，合理的车间设施规划对生产系统极为重要。
目前某塑编车间布局主要参考人工经验或借鉴同类型的企业进行布置，由于受个人的经验和偏好影响因素较大，缺乏科学的方法和系统的分析，导致生产出现严重的物流运输问题。因此，本课题针对该编织袋制造车间进行设施规划，对同类型企业改善车间具有较高的应用价值。同时也对塑编行业的发展奠定基础。
1 系统布置（SLP）方法概述
系统布置方法（SLP）由美国理查德提出，是一套条理性强、系统化的车间布局方法。它不仅适用于各种机械制造车间的设计，而且还被应用于医院、银行等服务业。SLP方法是将P-产品、Q-数量、R-路线、S-辅助部门、T-时间作为切入点，分析各作业单位间物流关系，并结合各作业区占地面积及实际约束条件设计方案，然后根据改善目标及评价标准，选择合适的设计方案。其设计流程[4]如图1所示。
2 SLP方法的应用
2.1 产品工艺过程图
某塑编厂主要生产农用塑编袋、食品塑编袋和物流编织袋等。其编织袋工艺流程主要包括原材料拉丝、圆织、彩印膜印刷以及编织袋后续加工，如复膜、柔版、套膜和平车。企业根据产品的制造工藝以及销售厂家的要求，设计具体产品的相关工艺路线。该公司产品品种较多，下面以两种产品为例说明其基本加工流程，其中：A表示某猪饲料编织袋；B表示某鱼饲料编织袋。两种塑编产品的加工物流路线，如图2所示。图2工艺流程图中数字对应的作业区分别为：1-原材料库、2-吹膜区、3-彩印车间、4-干法复合区、5-柔版印刷区、6-复膜区、7-普印区、8-折边区、9-彩裁区、10-切缝一体区、11-电车区、12-热熔加工区、13-自动套膜区、14-人工套膜区、15-平车区、16-质检区、17-打包区、18-储存区和19-办公区。图中倒三角表示储存工序；圆圈表示加工工序；正方形表示检验工序[5]。
2.2 车间物流管理存在的问题
对塑编企业而言，由于产品品种繁多，频繁更换物流线路，导致生产现场杂乱，既不利于生产制造，也易造成安全隐患。故改善车间布局既能提高生产效率，也对企业未来稳定发展打下良好的基础。根据多次现场勘察并记录车间生产状况，发现该塑编厂物流管理存在如下问题：①车间生产柔性较低，不同类型的编织袋在同一设备上加工；②车间生产缺乏合理计划，导致相关设备未得到充分利用，如干法复合机与自动套膜机，有效工作时间较短；③前后工序生产能力不均衡，导致车间现场堆放大量半成品；④现有厂房内的物料摆放缺乏统一规划；⑤厂区作业环境不良，不仅影响生产效率，也对员工的生产积极性和改善生产工艺积极性产生不利影响。
因此，车间设施规划方案设计时，要重点关注物流线路通畅与前后工序平衡等问题，同时也要考虑物流搬运系统等影响因素。
2.3 作业单元间物流与非物流分析
根据产品的工艺路线和统计的生产数据，确定作业单元间的物流强度。各等级的物流强度承担的物流比例分别为：A（超高物流强度）-40%；E（特高物流强度）-30%；I（较大物流强度）-20%；O（一般物流强度）-10%；U（可忽略物流强度）-0%。按上述物流量统计比例，对各作业单元的物流强度进行划分，如表1所示。根据表1中各作业单位的物流强度，将其物流相关性在物流相关图中一一对应，如图3所示。其中A、E级别的作业区，应在布置方案时重点考虑其在车间的位置。
在分析各作业单元间的非物流关系时，根据塑编袋的工艺特点，评定其密切程度的理由如生产服务、人员联系和安全等[7]。通过上述影响因素，结合塑编厂的具体情况进行统计，得到非物流因素相互图，如图4所示。
2.4 作业单位综合关系分析
根据塑编袋的生产工艺特点，其物流因素较非物流影响较大，拟定该车间物流因素与非物流因素对最终方案的影响权重m：n为2：1[6]。取A=4，E=3，I=2，O=1，U=0[6]，综合量化作业单元间的关系，并汇总各作业单位的综合得分，如表2所示。
2.5 作业单位位置相关图
按照各作业单元的综合得分，并结合作业单元承担的物流量的比例，A-40%，E-30%，I-20%，O-10%；U-0%[6]，绘制相互关系图，如图5所示。其中作业单元间的线段数越多，表示其相互位置应该越接近，反之亦然[12]。
2.6 方案设计与评价
通过与相关设计人员的沟通，根据设备面积、人员活动范围和宽放率等因素，确定其主要作业区的占地面积，如表3所示。根据上述分析与求解，结合车间实际限制因素，综合考虑各作业区的相对位置。鉴于该厂区的入口与各车间的出口的相对位置及塑编厂的设计原则，设计该厂区的物流流动，以U型为主，直线型为辅，如图6和图7所示。
评价车间设施规划存在多种标准，一般分为定性与定量两种[11]。本文先以作业单位间的物流强度作为物流定量评价目标，分析车间物流搬成本的变化；然后将设计方案导入eM-plant仿真软件中，分析方案中前后工序的平衡性。其中评价新方案的物流强度，以产品物流量与各作业区间的距离，用EXCEL实现矩阵乘法，得到新旧方案的物流强度对比表，如表4所示。其物流强度核算公式为[7]：
由表4计算结果可知，原方案的搬运距离矩阵和为1684m，方案1、2分别比原来的搬运距离矩阵和缩短了21.3%和35.0%。物流强度也大大减小，既提高了车间内物流搬运效率，又节约了物流成本。但是，根据原车间布局的搬迁难易程度，方案2比方案1的搬迁成本高，实施的可行性较差。另外，方案1、2与原方案相比，都将原厂区内10m宽的闲置车间过道搭上防雨板，即为人工套膜区所在位置，可以最大化利用空间资源。
3 eM-Plant验证分析
eM-plant由Tecnomatix公司开发的一款应用于生产、物流和工程的仿真软件，内嵌SimTalk语言，能够快速，简便地创建仿真模型，广泛應用于汽车装配线，供应链管理和化工领域等[9]。该仿真平台可以有效地反应模块间的物流信息，对企业节约成本提高竞争力具有重要的意义。
将设计方案1、2分别导入eM-plant仿真软件，对其进行分析，其仿真模型图如图8所示。由于产品工艺路线繁杂，故采用程序控制产品的流向，下面以A产品为例说明，如何控制多产品在某设备的调度情况。设计方案的覆膜机组的仿真模拟图如图9所示，其中E61、E62表示两台覆膜机，E61表示一台虚拟机，E6既能保证两台覆膜机统一调度，也可以从后台观察实时加工的情况。其SimTalk 程序如下：
is
do
if @.name ="A"and E61.empty and E62.empty then
E6.cont.move （E61）；
elseif E61.occupied and E62.empty then
E6.cont. move （E62）；
end；
end；
布置方案的修正与评价：
由于单个编织袋加工时间较短，仿真模拟以千条为单位进行仿真分析。分析仿真结果发现，设备的使用率达到66.61%左右，不存在堵塞状况，如图10所示。故规划方案合理可行。但是，车间布局仍有不足，如作业区4、5的设备使用率相差较大，极不平衡，自动套膜机的最高等待率达到50%。仿真结果表明，评价方案的好坏不能仅仅依赖物流成本。针对平衡性较差的作业区4、5，解决方法为：将两个作业区合并为一个。而自动套膜机的等待率较高，主要原因为生产计划安排不当，设备频繁切换，调机时间较长。拟解决措施为，合理安排生产计划，降低设备故障率。修正方案后，再进行一次模拟分析，整个车间的生产率提高，如图11所示。如图中绿色曲线表示主要设备工作率，达到80%左右，相关设备间的平衡性较好。
上述方法均为定量评价方案的可行性，而定性评价方法则以方案的适用性，物料搬运效率，安全管理等因素，制成调查问卷的形式，让该企业员工打分。综合评定，方案1更利于实际生产。
4 结论
本文通过SLP方法和eM-Plant仿真平台为某塑编车间布局进行规划研究。分析了作业单位间的物流与非物流关系以及作业单位间的综合相互关系，设计了两套车间布局方案，采用物流成本与加权因素法评价方案，综合考量设计方案，优化了车间的设施布局。将其原车间月产能450万条提升700万条，实现车间物流更通畅，缩短了企业制造产品的生产周期。
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