SLP在食品企业多层厂房布局优化中的应用

吕品,李谷雨

(广西科技大学管理学院,广西柳州545006)

摘要:针对食品行业生产过程的特殊性,应用SLP方法对多层厂房的生产车间进行布局优化.介绍了多层厂房布局优化的一般方法和步骤;并以某市糕点厂为例,结合企业的实际情况依据楼层划分方法确定了各楼层的作业单位,在此基础之上再利用SLP方法对单楼层进行布局优化;最后,得到了多层厂房的优化布局方案,解决了食品生产企业现存的作业单位之间冷热相互影响和嘈杂干扰严重以及物流运输线路的迂回和重复的问题.

关键词:食品企业;多层厂房;布局优化;SLP

0 引言

伴随着我国土地建设的紧张程度,多层厂房建设普遍被企业所接受,而现阶段对多层厂房优化布局的研究大多集中于钢铁、电子、物流园区等的优化布局,对于食品行业的研究较少[1-4].食品行业的多层厂房布局既要考虑到同一楼层中生产物流的顺畅性,又要考虑不同楼层间(如:包含电梯等因素的影响)物流的流畅性,还需要考虑食品行业中产品工艺的特殊问题,如风淋、消毒等问题[5-6].因此,对食品行业的多层厂房布局进行研究有一定的现实意义.

1 多层厂房布局优化方法

多层厂房因其存在空间上的平行平面,故对其进行布局时,要先对楼层进行合理划分,即先从总体上划分出不同楼层中的各作业单位,再针对每一楼层的具体作业单位分别进行平面布局优化[1].

1.1 楼层划分方法及步骤

系统布局设计方法(SLP)的应用,可以使多层厂房的布局更加合理和科学[2].通过物流关系及非物流关系的分析,得到各作业单位的综合关系,在此基础上按照以下步骤进行楼层划分[7]

Step1根据产品生产流程和为了减少电梯使用次数与运行时间,提高搬运效率,首先将与外界有直接联系的作业单位布局在低楼层,作业单位数为J;

Step2判断第I层楼是否还可以增加新作业单位,如若可以,则按Step3操作,若不能,则第I层楼的作业单位数为J,转到Step4布局下一楼层;

Step3选择和第I层中有高综合相关关系的作业单位作为第I层的J+1个作业单位,根据可利用的剩余面积确认布局是否合适,如若合适,则第I层楼的作业单位数为J=J+1,返回Step2;如若不合适,去除该作业单位,返回Step2;

Step4选择和第I层中被布局的作业单位有高综合相关关系的作业单位作为第I+1层的“第1个作业单位”,然后转Step2到找到第I+1层的所有作业单位,此时I=I+1;

为了保证最后得出的布局方案具有可行性,在布局过程中,若是出现某些作业单位未被布局,假定其在顶层.如果第I层中布局所需面积大于或等于该层的总面积,则去除最后一个布局的作业单位,然后继续寻找作业单位,直到第I层的布局面积接近;如果出现作业单位等级相同时,则选择物流关系最高的,然后进行Step2.

1.2 单楼层的布局优化方法

将各楼层的电梯作为一个作业单位,当某作业单位与其余楼层有综合关系时,就转换为该作业单位与电梯之间的综合关系.利用SLP方法[8]分析各楼层作业单位与电梯之间的综合关系,绘制位置相关图、面积相关图,最后得到布局方案.

2 糕点厂多层厂房布局优化实例

2.1 糕点厂多层厂房的现状及存在问题

某市糕点厂厂房占地面积约为1 344 m2,楼高31.5 m,共7层,每层层高4.5 m,每层楼的厂房可利用面积约为957.59 m2×0.8=766.07 m2(按利用率80%计算).整栋厂房集办公、生产、储存、住宿为一体,和重点的生产车间相关的楼层主要集中在第5层、第6层和第7层.

第5层~第7层的作业单位可划分为主生产车间(面包车间、蛋糕车间、西点车间、丹麦车间、烤炉车间、包装车间),辅助生产车间(醒发室、切割区、配料房、包材间),办公区和一些辅助性服务区域等,具体作业单位划分编号及面积如图1所示.其中,第5层所包含的各作业单元总面积为627 m2,面积利用率为81.9%;第6层包含的作业单元总面积为757 m2,面积利用率为98.8%;第7层包含的作业单元总面积为696 m2,面积利用率为90.9%.

依据生产车间的不同,糕点厂产品分为面包、蛋糕、西点和丹麦4大类产品,又因为各个作业单位生产的产品所经过的流程不太相同,因此将4大类产品细分为A,B,C,D,E,F,G系列产品,其中A系列属于面包车间,B,C系列属于蛋糕车间,D,E系列属于西点车间,F,G系列属于丹麦车间.与各系列产品的工艺流程有关的物流路线如图1所示.

根据不同系列产品的物流路线及多层厂房现有的布局情况分析,可以发现存在以下问题:

1)G系列产品物流搬运路线迂回;

2)C系列产品物流搬运路线重复;

3)相邻两作业单位噪音干扰性太强.例如办公室、研发室同清洗车间;

4)空余房间多.从布局图中看出,第5层和第7层各有一个空余房间未被使用,该空余场地占地面积较大,分别为120 m2和50 m2,这是对资源的一种浪费;

5)作业单位之间冷热因素影响,例如蛋糕车间和烤炉车间的冷热干扰.

2.2 糕点厂多层厂房布局优化

2.2.1 楼层的划分

该糕点厂属于多品种小批量生产类型,因此将各系列产品所包含的产品种类的月搬运次数之和作为各系列产品在各作业单位之间的物流量.经计算得到产品从生产到发货各作业单位之间的物流量从至表,如表1所示.

图1 不同系列产品物流路线及多层厂房布局现状图
Fig.1 The existed logistics route of different series of products and multi-floor plant layout

表1 各作业单位之间物流量从至表
Tab.1 The from-to table about the logistics amount between different operation units

于是,可得到各作业单位对的物流强度等级表,如表2所示.其中,办公区、清洗间、研发室、包材仓库等辅助性部门与其他作业单位之间的物流关系不明显,若要对这些作业单位进行布局,则还要考虑作业单位之间的非物流相关关系.

表2 各作业单位对的物流强度等级表
Tab.2 Logistics intensity level of the different pair of operation units

注:A表示绝对重要,E表示特别重要,I表示重要,O表示一般,下同

根据食品行业的生产要求以及糕点厂的产品生产特点,影响各作业单位间的非物流因素有[9]:①工艺相关或连续性;②相同的洁净度;③使用共同的设备;④管理方便性;⑤信息传递;⑥冷热影响;⑦卫生;⑧噪音.然而,在厂房布局中物流因素仍然是最主要影响因素,对于优化方案起着决定性作用,而上述8个非物流因素在食品行业中也不容忽视,为了使优化布局方案更贴近实际需要,可以将其作为次要影响因素与主要影响因素综合在一起予以考虑,从而使布局优化方案更具合理性与可行性;因此,根据糕点厂的实际情况,确定了物流和非物流关系在布局中的权重为2∶1,并将物流相关关系表和非物流相关关系表统一在一起得到作业单位间的综合相关关系图,如图2所示.

依据1.1中楼层划分的具体步骤,从楼层的可利用面积以及各个作业单位之间的综合相关性着手进行划分,如表3所示.

图2 各作业单位间的综合关系
Fig.2 Comprehensive relationship between different operation units

注:X表示不要靠近

表3 楼层划分及各作业单位对应关系表
Tab.3 Floor division with different operation units

依据表3的划分结果,还需对各楼层作业单位进行适当调整,使其更符合实际情况.根据食品行业的相关规定,进入食品生产车间必须进行更衣风淋,进入包装车间必须进行更衣消毒.考虑到厂房的原有入口在第7层,而原有的更衣风淋间设施完备,没有重新布局的需要,因此保持原布局.原有的更衣消毒间在第6层,但因包装车间已经被调至第5层,进入包装车间必须要更衣消毒,因此将原本为第6层的更衣消毒间移至第5层进行布局.最后平衡各楼层的布局面积,调整各楼层的作业单位分别为:第5层所包含的各作业单元为01,03,04,05,13,11,12以及更衣消毒间,总面积为717 m2,面积利用率为93.6%;第6层所包含的各作业单元为07,08,09,10,15,17,总面积为760 m2,面积利用率为99.2%;第7层包含的作业单元为14,02,06,16以及更衣风淋间,总面积为715 m2,面积利用率为93.3%.

图3 第5层各作业单位间的综合关系
Fig.3 Comprehensive relationship between operation units in the fifth floor

注:U表示不重要

2.2.2 单楼层的布局优化

各楼层作业单位明确后,可以从下至上对各楼层内部逐一进行布局优化,下面以第5层为例作单楼层布局分析.此时,将货梯1作为作业单位18,货梯2作为作业单位19,利用SLP方法分析作业单位18、19和各楼层作业单位之间的关系,并通过权重2∶1确定综合关系如图3所示.

根据综合相关关系表中的各作业单位的相关性程度,决定两作业单位相对位置的远或近,相关性程度高的靠近,相关性程度低忽略或远离;同时因食品行业的要求,生产车间入口一定是更衣风淋间,进入包装车间时一定要二次更衣消毒,因此更衣消毒间随着包装车间移动,布局在第5层包装车间入口处.依据实际厂房面积形状和作业单位所需面积绘制出第5层平面布局优化图,如图4所示.

与第5层的优化步骤类似,应用布局优化方法并结合产品生产流程的实际情况,可以得到第6层、第7层的布局图,汇总得到多层厂房优化后的产品物流路线及厂房布局图(如图5所示).对比图5与图1,可以发现由原布局不合理而导致的线路冗长和迂回问题得到了缓解:

1)G系列产品.不再将G系列产品的原料存储在配料房,优化后丹麦车间的面积增大,用于存储G系列产品原料,使G系列产品从原料投入到半成品均在丹麦车间,然后经过蛋糕车间和烤炉车间,通过货梯1运往包装车间,减少因原料的运送而导致的线路冗长和重复问题,节约因搬运路线过长而产生的物流成本;

图4 第5层优化后平面布局图
Fig.4 The optimized layout of the fifth floor

2)C系列产品.由图5可以很直观地看到,将10切割区布局在蛋糕车间和烤炉车间之间后,缓解了因C系列产品在烘烤成后要进行切割作业而造成的线路迂回问题,保证物流的基本顺畅,物流回流问题得到缓解,间接节约了因搬运路线不合理而增加的物流成本;

3)A系列产品.将醒发室布局在原来切割区的位置,面包成型后送往醒发室,然后再到烤炉车间烘烤,整个物流过程顺畅,保持了原有的设计和优势,而且醒发室的空间大小也得以扩展,有效利用了面积.

图5 优化后不同系列产品物流路线及多层厂房布局图
Fig.5 The optimized logistics route of different series of products and multi-floor plant layout

3 结语

在食品行业的多层厂房的布局设计中,需要考虑食品生产加工中的一些特殊要求.本文中糕点厂面临的主要问题是作业单位之间冷热影响和嘈杂因素影响严重以及物流运输线路的迂回和重复等.利用SLP方法对多层厂房进行布局优化后发现:

1)优化后的多层厂房布局图中,办公室在第5层而清洗车间在第7层,有效地解决了相邻两作业单位噪音干扰问题;

2)优化后的布局有效地利用了空房,总体可用面积利用率增加了14.5%;

3)优化后的布局解决了作业单位间的冷热影响.有冷热干扰的作业单位相隔较远,如西点车间和丹麦车间;即使相隔不远,增加预进间进行隔离处理也能达到效果,例如烤炉与蛋糕车间.而有冷热共性的车间单位则距离相近,例如烤炉车间和面包车间,蛋糕车间和丹麦车间等;

4)优化后不同系列产品物流路线得到了不同程度的改善,特别是:G系列产品,原料由原来放在配料房改至放在丹麦车间,物流搬运路线缩短;C系列产品,将切割区布局在蛋糕车间和烤炉车间之间,缓解了该系列产品在烘烤成后要进行切割作业而造成的线路重复问题.

参考文献:

[1]金俊娜.K公司多层厂房设施布局的改善研究[D].成都:西南交通大学,2014.

[2]王玥莹,陈雷雷.SLP在多层厂房布局中的应用研究[J].物流科技,2011(4):18-21.

[3]苏衍垒,李书红.SLP在钢铁企业仓储布局优化设计中的应用[J].物流科技,2012(10):75-80.

[4]易凯.基于SLP方法的IT企业工厂设施布置研究——以艾默生绵阳工厂为例[D].成都:西南交通大学,2012.

[5]王晓丽.食品工业厂房设计要点分析[J].城市建设理论研究(电子版),2015(23):11-12.

[6]OJAGHI Y,KHADEMI A,YUSOF NM,et al.Production layout optimization for small and medium scale food industry[J].Procedia CIRP,2015,26:247-251.

[7]陈雷雷,沈妙妙,王玥莹.基于SLP的食品物流设施平面布局方法研究[J].安徽农业科学,2011,39(3):1495-1497.

[8]齐二石.物流工程[M].北京:高等教育出版社,2006.

[9]白晓明.从食品安全入手进行食品厂选址和布局[J].轻工设计,2010(2):2-3.

The application of SLP in food industry's multi-floor plant layout optimization

LV Pin,LI Gu-yu
(School of Management,Guangxi University of Science and Technology,Liuzhou 545006,China)

Abstract:Considering the particularity of the food industry production process,the Systematic Layout Planning (SLP)is used for the optimization of the multi-floor plant's production layout.First,the general method and procedure of the multi-floor plant's layout optimization are introduced.Second,the method of the floor division is applied in a pastry plant as an example.Combined with the actual situation of the plant,the operation units on each floor are determined.Then SLP is reused to the layout optimization on every floor.Finally,the optimized layout solution of the multi-floor pastry plant is obtained,which solves the existing problems effectively.

Key words:food industry;multi-floor plant;layout optimization;SLP

中图分类号:TS208

文献标志码::A

文章编号:2095-7335(2017)01-0108-08

DOI:10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2017.01.019

(学科编辑:黎娅)

收稿日期:2016-06-08

基金项目:广西哲学社会科学规划项目(13BGL009);广西高等教育教学改革工程立项项目(2014JGB191);广西高校中青年教师基础能力提升项目(KY2016YB238)资助.

作者简介:吕品,硕士,副教授,研究方向:物流系统建模、供应链管理,E-mail:yayalvpin@sohu.com.