动线型SLP在中小企业生产工区物流改善中的运用分析.docx

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动线型SLP在中小企业生产工区物流改善中的运用分析

动线型SLP在中小企业物流改善中的运用分析

一、绪论

（一）选题背景及意义

自从中国加入WTO以来，市场经济体制也逐渐的得到完善，由传统的大批量小品种的生产方式发展到现在的小批量多款式的生产方式的经济形态。

原来的计划市场经济到现在的订单生产经济。

今后企业间的竞争重点不再是价格，而是看产品是否能满足客户的显性需求和隐形需求。

生产型企业其实就是产品从原材料变成半成品最后变成产成品的一个物流活动。

一个合理的生产物流过程应具有连续、均衡、平行、准时和柔性等的基本特征，只有这样才能保证企业的生产过程始终处于连续、均衡、平行、准时、柔性的优良状态。

据一些调查数据显示，生产作业中只有20%的时间是在进行生产作业，其余80%的时间是花在不同工序之间的物流活动中。

工序间物流主要与存储和移动两种物流状态有关，对于这两个物流环节来说首先要研究它们的合理性。

由于影响生产物流合理性最为重要的因素之一是生产系统的设施布置，因此运用科学手段建立一个合理，高效的生产系统设施布局来优化物流路径，合理配置物流设施，提高物流质量，改善生产节奏进而改善生产物流的运作效率，不断缩小库存量和生产成本，是企业具有核心竞争力的表现，也是企业采取低成本战略的基本形态。

好的设施布局可以使物流成本降低10%-40%。

优良的设施布置模式一直是各企业和研究者在寻找的方式，物流因素在物流活动中占主导作用，所有把找出最优设施布置方案成为物流活动优化的主要任务。

1961年查理德.谬瑟提出了系统布置设计SLP（SystematicLayoutPlanning）理论。

缪瑟提出的系统布置设计（SystematicLayoutPlanning）是一种将设施设备布局与各种作业单位之间的物流因素全部考虑进去的一种布局技术。

所有自从被提出并在实践应用中取得良好效果后一直得到了很广泛的应用与认同。

传统型的SLP是基于企业计划的推动式发展，是静态的，不能及时反映市场的需求变化，不具备可变化的动态柔性因素，因此在现代企业生产中运用存在着很多不足。

动线型SLP在传统型SLP的基础上加入了动态的柔性因素，虽然还有待改进与完善，但较传统型的SLP更能够快速的反映市场需求，适应以以客户需求为中心生产方式。

（二）文献综述

1.国外文献综述

在上个世纪以前，寻找最优布局问题主要依靠一般的布局流程图以及设计人员以往的物流布局规划、建造及其在各行业的工厂中所累积的经验，信息和资料。

20世纪60年代以来，物流改善活动在布局设置时主要利用的的是系统化图形技术。

随后一段时期，学者们开始研究启发式演算法和最佳化解法。

到后来，逐渐开始发展了各种各样的演算方法，常见的有图形理论、随机模式法、交互式图形法、多目标演算法、遗传算法、模糊理论、模拟退火法,塔布搜寻法,专家系统等等【1】

系统布置SLP（SystematicLayoutPlanning）方法是由（RichardMuther）理查德.缪瑟在1961年提出一种物料设备设施布局的方法，是一种以最优物流布局模式为出发点的布局技术。

SLP自被提出以来在各企业物流系统改善与建立中已经被证明是一种效果很明显的区域设施物流工具，对布局设计具有划时代的作用，而且至今仍被企业和学术界所广泛应用【1】

SLP设施布置中分析哪些作业单位要联系在一起以及采用什么算法来寻找最优布局方案是两个核心要素。

最基本的，对于如何确定作业单位的接近关系，学术界仁者见仁智者见智：

一部分研究者将布置方法分为从至表法、双行布置法，也有许多研究者将设施布置的方法和技术归纳为从至表法、物料运量比较法、物料流向法、相对关系布置法和等【2】。

进一步，为了寻找最优布局模式的算法Heragu和Kusiak（1987）通过对前人的方法的研究和经验，对求寻找最优布局的方案和模式根据演算法的不同形式，可以归纳为最优解演算法（OptimalAlgorithm）和启发式演算法（HeuristicAlgorithm）2种【1】。

最终布局设计问题可总结为二次指派问题（QuadraticAssignProblems，QAP）。

最后，二次指派问题（QAP）为非线性规划，求解很困难，小规模问题可以采用分支定界法。

大规模问题只能用启发式算法，但他们只能找到一个比较好的方案，通常不会是最优解。

因此近年来大多数的研究者都致力于研究求取次优解（suboptimal）的启发式演算法【2】。

这些启发式算法在Heragu与Kusiak（1987）的“Thefacilitylayoutproblem”一文中归纳为四种，图形理论演算法（Graph-theoreticalgorithms），渐进式演算法（Improvement），混合式演算法（Hybridalgorithms），构建式演算法（Constructionalgorithms），algorithms）。

后来由BazarganandKirca提出了一种能够同时求出最优解和次优解的混合式算法【2】这种方算主要是为了解决渐进式演算中局部受原始数据信息限制的问题。

所以有相当一部分研究人员提出，在一些不受限制的环境下采纳构建式演算法求得次优解作为最初解，然后用渐进式演算法来求解和修改首先得出的初始方案。

面对许多动态的工厂物流活动中的存在问题，MeirJ.Rosenblatt通过对每个时期能够准确确定的影响因素的导入，以满足他所想要的设计结果。

将目前既定不变的因素和将来能够确定的阶段混合考虑。

物流成本和不同时间段的最小重构成本这作为左右布局的参考因素【2】

2.国文献综述

国在20世纪80年代以后引入了SLP理论，先后在机械，化工，纺织，零售店，超市等各种行业的设施布局中得到广泛的运用。

从SLP技术的运用过程来看，国研究物流活动中寻找最优方案正在进行，现在有交大，同济大学，华中理工大学等各级重点大学正处于深度研究之中，所做的研究工作重点在算法的分析和探讨上，寻找和开发出适应动态的厂区设施布置优化设计方案。

同时，在企业车间厂区布局优化问题的探讨上取得了很好的效果。

如同济大学针对现在流行的JIT方法，设计出符合的车间设备设施布局新模式，这表明厂区布局形式需要随作业模式和动态环境而不断地进行调整和修改。

在这种新型的布局形式下，就算企业不能了解全部的生产信息，也能利用模糊生产数据的方式进行设备设施布置，即基于JIT环境生产方式下提出的分布式布局思想；交通大学则将产品质量至上的原理运用于厂区的设备设施布局之中，提出了流水线车间布局的布局方案，核心观点是根据设备设施和建筑形状等来设计布局形式，并根据不同的设备设施找出固定的工序和固定的位置。

二、SLP基本原理及分析

（一）传统SLP理论概述

1961年理查德.缪瑟提出的系统布置设计SLP是将物流因素与作业单位亲密度相结合的布局技术，是一种条理性很强，不仅适合各种规模或种类的工厂的新建、扩建或建设中对设施设备的调整和改善，也适应超市、车站等服务设施的布置设计。

传统型SLP主要包括P系统物料、Q产品的数量、R工艺路线、S辅助部门、T物流的流动时间这五个基本要素。

这是布置设计工作的基本要素。

P-Products指系统物料的种类。

在整个生产作业的流程中P主要指原料、半成品和成品三个部分。

系统物料的种类P影响着整个生产系统的构成结构和各个作业单位间的作业关系。

Q-Quantity指所生产产品的数量。

这一因素主要体现在生产中的生产规模、订单量等，可以用日产量、产品的数量或者重量等参数来列出。

R-Routing指工艺路线、不同的物流元件、不同的工艺制造形成的物流路线。

它对个作业单位间的紧密程度有着决定性的作用，仓库和物料堆放地的位置，以及物料搬运路线。

S-Service指辅助部门，具体来讲是指括辅助生产和服务这两个过程的部门。

由辅助部门S构成生产系统的后勤支持系统，在某些方面支撑着生产的运作，所以在布局时考虑辅助部门的布局是相当重要的。

T-Time指物料的流动时间。

T物料的流动时间指产品在这个工序之间物流流动的时间是多少。

包括工序物流移动的时间，更换批量的时间和各工序操作时间等。

SLP法通过对物流、数量、、路径、辅助部门及物流流动时间等基本要素和作业单位间物流及非物流因素的的分析，求出各作业单位综合相关图，合理规划出最开始的位置布局图，参照实际数据和辅助方案对其进行修改反馈，直到最优方案的提出。

整个规划流程既要符合作业程序，又要符合生产现实需要，还要合理利用物流的高效性，适当的可以利用计算机辅助设计技术，得到最佳方案【10】。

整个SLP设计过程被划分为四个阶段：

确定位置->总体区划->详细布置->实施。

其中总体区划和详细布置是SLP技术布置设计的核心容。

其程序模式（SLP程序模式）如图1所示。

图1SLP技术程序模式设计图

从图1中我们可以得出SLP技术程序模式设计步骤大致有以下几个:

1.原始数据的收集

在运用SLP方法进行系统布置设计时要综合考虑各个不同的因素，其中最基本也是最重要的是PQRST这五个基本因素，即系统物料、物流数量、生产工艺流程、辅助服务部门和物流时间这五个要素。

通过对这5项基本要素的搜集整理与并加以分析，可以得出各作业单位的基本情况，为系统设置布局提供数据信息。

2.物流分析

物流分析主要指生产作业中，个作业单位之间的物流大小、物流距离、物流费用成本之间的分析。

只要在作业单位之间物流活动成为重点的时候，这个时候我们就主要要考虑物流分析这个因素。

它主要是确定物料在生产过程中每个必要工序之间移动的距离、数量、移动的有效顺序及生成的物流成本。

一个有效的物料移动顺序能够按生产工艺流程连续不断的运行，并且中间没有过多的阻断，迁回，交叉，倒流。

物流分析可以采用从至表、成组分析、工艺过程图、多种产品工艺过程图等几种方法来实现。

通过物流分析计算得出物流强度。

物流强度由一定时期物流量和物流距离组成。

SLP方法把物流强度具体划分为五个级别：

分别用A（absolutelyimportant）、E（extremelyimportant）、I（important）、O（ordinaryimportant）、U（unimportant）来表示。

作业单元间上的物流强度可按照物流线路比例或承担的物流量的比例来确定。

详情见表1：

表1SLP方法中物流强度等级比例划分表

物流强度等级

符号

物流路线比例

承担的物流量比例

超高物流强的

A

1

4

特高物流强度

E

2

3

较大物流强度

I

3

2

一般物流强度

O

4

1

可忽略物流强度

U

3.作业单位相互关系分析

系统设备设施布局不仅仅只考虑物流分析。

对于某些物流量小的单位或是辅助服务部门来说，物流关系相对而言就没那么重要了，此时非物流关系占着主导地位，主要研究非物流因素就可以了，这时对非物流关系的分析就显得更重要了。

非物流的相互关系一般要用定性的方法来取得，此时用定量的方法已经行不通。

而决定定性方面的密切程度等级主要有A,E,I,O,U,X这六种。

非物流相互关系等级表如表2所示。

对此，可以通过列出相互关系图的方法来表示作业单位之间的密切程度。

一般说来，物流与非物流相互关系的相对重要性比值应在1:

3至3:

1之间。

如果比值大于3：

1说明物流关系占主导地位，此时设施布置只考虑物流关系即可；如果比值小于1：

3说明物流的影响很小，布置时就只考虑非物流关系即可。

介于两者之间，即作业单位之间有物流联系，又有非物流联系，则需要综合考虑作业单位之间物流与非物流相互关系。

实际情况下根据两着的相对重要性比值可接近为1：

3，1：

2，3：

1，2：

1，1：

1五种情况。

表2SLP方法中作业单位非物流相互关系等级表

符号

A

E

I

O

U

X

意义

绝对重要

特别重要

重要

一般

不重要

不要靠近

量化值

4

3

2

1

0

-1

线条数

4

3

2

1

无

1条折线

比例（%）

2~5

3~10

5~15

10~25

45~80

根据需要

4.绘制作业单位位置相关图

绘制作业单位位置相关图主要根据作业单位非物流因素相互关系等级表来绘制这样可以得到作业单位位置相关图，再把作业单位之间的等级关系考虑进去，根据作业单位之间的等级相互关系来确定各作业单位的相对位置，形成作业单位位置相关图。

相关程度高的在布置时要尽可能的挨近，而相关程度低的区域则应该远离。

要遵循的原则为：

A级关系要边靠边放，E级关系至少角靠角，X级关系不能靠边也不能靠角。

在规划过程中应根据布置的实际各项条件进行综合的分析和判断。

5.作业单位面积计算

　结合各单位的实际面积需要计算各布置区域所需面积，它跟建筑外形，生产工艺，作业设备，生产技术有关，并应结合实际能利用的空间。

设计的步骤中，还要考虑到路径的布局形式，道路至其他设备的最短距离，设施之间距离问题及交通运输的技术指标等【3】。

6.绘制作业单位面积相关图

利用作业单位面积相关图，将其实际需要的空间面积和现有的建筑形状等因素考虑进来，从而可以得到实际的作业设备设施布局平面图形。

7.作业单位面积相关图的修正

作业单位面积相关图还只是第一步，现实作业中还受到许多实际的其他因素的限制，因此还需结合其他因素对所需面积进行适当调整改善，使之具有可行性，即既符合各作业单位面积的需要又符合建筑物的整体外形。

其中所说的其他因素包括建筑形状，物料搬运路线，物料搬运方式，仓库设施，操作方法，公用及辅助部门及周边环境等，同时还要考虑其他实际制约条件，如成本、安全，对周围的影响等。

在调整时可适当的压缩一些不必要的面积，这也可进行新的组合。

在考虑综合了以上所有列出的这些情况对作业单位的相关面积进行调整之后，就会形成几个可行性方案可供选择。

8.方案评价

从收集信息-处理信息-利用信息提出多种方案-选择最优方案-结果反馈这是一般的方案制定流程。

对第七步所得出的几个可行性方案进行评价和选择，同时要选择理由说明。

最后要说明所选方案的选择理由以及所选方案的优势和劣势，最好是做一个SWTO分析，并提请主管部门审查和批准。

常见的评价方法有加权因素法和费用比较法。

（二）动线型SLP基本原理及程序步骤

　　企业在日常的经营活动中，运用传统的SLP原理已经面对到了一系列问题。

一些专家和学者在传统SLP的基础上加入了动线分析（主要将人和物两个因素进行了考虑），研究出了一套符合现代化企业发展的理论，被广泛地称为动线型SLP法。

其主要包括八个程序步骤，如图2所示。

反

馈

修

正

图2动线型SLP设计方法程序图

1.搜集资料与分析资料

信息资料是处理事情的必备条件，信息是进行动线型SLP方法的基础。

动线型SLP与传统的SLP方法来比较，除了搜集的资料包括Products、Quantity、Routing、Service、Time五个基本要素之外。

动线型SLP还包含了Entry、Items、Quality这三个因素，Entry即加工服务的对象或者接到生产的订单，Item指产品或服务的总类、款式，Quantity指加工或服务的数量【4】。

2.确定设置布置的类型

在生产型企业中，企业生产什么样的产品、生产产品的种类款式、生产产品的批量数量，这些都直接决定了设施布置的类型。

具体包括三种类型：

固定设置布置和移动布置，移动布置又包括产品布置、工艺布置及成组布置三种。

不同的产品种类、产品产量、物流量等都决定了使用不同的设置布置类型，根据自身的物流量特性选择适合自身的设置布置类型。

3.作业单位和作业活动分析

不同的作业单位和作业活动，存在着一定的物流关系和非物流关系。

不同的作业单位可能存在着信息交换或者一定的联系，考虑到接触频率、物流距离、物流量等许多因素。

将物流关系和非物流关系加权平均对作业单位和作业活动进行分析。

综合相互关系，实现合理化最优化的设置布置。

4.提出初步设置方案

这个步骤跟传统的SLP技术很相似，根据各作业单位的综合关系图信息，采用试错法和结合计算机辅助技术产生空间关系图，并得到可选方案A、B、C.......

5.方案的选择和评估

计算机时代是人类一个进步的时代，计算机技术也应用到了企业运作的各个方面，物流改善中当然也是不可缺少的。

借助计算机辅助算法和数学中的相关方法，结合经济学中的各种因素。

对各种方案从多方位计算比较、选择和评估，最终得出一个最优方案。

6.详细布置设置

根据实际中的设备大小，作业区域占地面积，设备的形状，建筑物的外形，通道等各种情况的安排，对设施设备布置中的所有实际因素综合分析考虑，布置的容进行的更具体。

7.动线分析

动线分析是将人行动线和物流动线融入到SLP方法中去，它是与传统SLP区别的核心。

传统的SLP可能只是给出一个合理的布置设计，而动线型SLP则是对物料搬运系统的分析。

一般的物流动线主要形式有Ｓ型、直线型、Ｏ型、Ｌ型、Ｕ型五个类型【4】。

8.确定最佳布置

根据前面的７个步骤的分析和结果，计算和绘制出最优设施布局图，并在实施的过程中不断反馈和完善。

　　通过以上8个程序步骤的运行，就可以对动线型SLP的方法在物流改善中基本运用。

一个完善的物流系统布局设置将会建立。

　（三）动线型SLP较传统SLP方法的优势

1.传统ＳＬＰ的局限性

　SLP的技术虽然在解决设备实施布局时取得了很好的效果，可在现实中运用总会受到许多因素的制约。

所有运用SLP方法时有以下一些局限性：

（1）SLP方法没有从战略的高度考虑问题，适应以计划为导向的推动式生产方式。

其次SLP首先是根据综合作业单位关系构建几个初步布局，然后再通过计算来确定相对优化的布局方案，但是经过这样的计算调整浪费很多时间，而且作业单位越多，算法就越困难，需要时间也就越多。

（2）SLP方法使用PQ分析方法来确定生产方式和布置形式，同时也是划分作业单位的基础。

但是在PQ分析程序中间要考虑这么几点：

PQ分析里认为生产品种很少但数量很多的产品并不一定要大规模生产，现实中却许多时候实际情况却不是这样。

生产多种产品的工厂，由于受各方面条件的影响其产量大的产品对企业的边际利润贡献也不一定是最大的；所以不能简单地把部门产品的产量和部门的物流运输量作为一个参数来看待【5】。

（3）SLP在设计最初布局时并没有把建筑的外形以及是否有固定的通道出口，只有在调整布局时考虑各种限制条件，这样就大增加了处理问题的过程和时间乃至成本。

　2.动线型SLP的优点

（1）动线型SLP考虑了E、I、Q三个因素，企业由传统的推动式计划生产到现代的订单拉动式生产，与传统的SLP在物流中运用有着本质的区别。

（2）动线型SLP中存在提出设施设施布置、详细布置设计和动线分析三个步骤。

首先要决定设施布置方案的确定，只有确定了设置布置才能确定各作业单位之间的相互关系。

引入了动线分析，只有在物料的搬运中才会发现设施布置的合理性【6】。

（3）动线型SLP方法中更多地考虑到了设置布置的柔性分析和弹性分析。

现代化更多地实行柔性生产作业，适应变化的环境的能力也更强。

同时也体现出了现代化企业设置布置的多变性。

3、NPL公司生产工区物流改善中对动线型SLP方法的吸收与成效

（一）NPL公司的简介

NPL公司于2007年注册成立，注册资金50万，现有员工160人左右，其中办公室约70人，车间约90人。

公司的主营业务为生产各类型的大功率LED照明灯，有筒灯系列，射灯系列，日光灯系列，格栅灯系列等。

目前公司主要是国外市场，产品主要销往东南亚，南亚地区。

国市场较小，正在努力开发当中。

公司总面积约1252m2，其中办公室面积320m2左右，车间总面积932m2。

目前车间有4条拉，分别为A拉、B拉、C拉和样品拉。

A拉有30人，专做日光灯，日产量为60台/人/天，Ｂ拉日生产量约70台/人/天。

C拉做电源，根据电源的不同款式难易程度不同每天每人做电源驱动大概为20-50个。

样品拉8人，做灯约20台/人/天。

不合理的车间布局形式导致企业产生大量的物流成本，增加了产品成本的压力。

解决因生产工区布局不合理导致局部产品生产成本过高的问题迫在眉睫。

公司为了改变车间布局，经过公司决定，最后采用了动线型SLP技术改善了生产车间的物流模式。

（二）动线型SLP在NPL公司生产工区物流改善中的具体应用

根据动线型SLP方法建立的八个程序步骤（详情见图2），NPL公司生产工区物流改善中运用动线型SLP主要也依据这八个基本步骤去建立和实施，具体实施容有以下八点：

1.资料的收集与分析阶段

资料的收集是企业开展一切活动的基本出发点，现在是一个信息社会，谁最先掌握了市场和企业信息，谁就能引领市场。

而ＮＰＬ公司对自己公司的业务订单数据、生产产品的款式、日产量、工艺或货物的处理流程、生产产品和加工的时间、生产的各项成本、财务预算等各项指标综合收集。

主要包括了传统SLP中的Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ四个基本因素以及动线型SLP技术中新增的E、I、Q三个因素。

在收集到的所有数据之后通过财务部门和公司高层经行了深度研究和分析相关数据。

这为后门实施动线型SLP技术提供了信息基础。

保证了动线型SLP在NLP公司推行。

2.确定设施的布置类型

对于生产型企业来说，企业的产品款式、产品品种以及产品数量确定了设施的布置类型。

不同的产品生产方式适应不同的设施布置类型。

NPL公司根据自己公司的实际情况，NPL的灯型大概10种类型，而每一种类型款式的灯的订单数量是不平衡也不稳定的，但是所有类型的灯具都需要共用一些机器设备（如回流焊机等），针对这些特点，NPL公司采用了成组布置的设施布置类型。

3.作业单位及作业活动分析

在前面收集到的数据的基础上，以及现代物流的技术和结合企业布局的具体情况，NPL公司的许多设施布局单位关系存在着可以交换的关系，通过对物流强度等数据的计算与处理【7】，NPL公司的作业单位综合相关图如图3所示（：

1.原料库

2.生产区

3.来料检验区

4.老化间

5.包装

6.成品库

7.回流焊

8.发货区

9.维修

10.办公室

图3NPL公司作业单位关系综合图

注：

数据来源于NPL公司财务部和生产部

根据图3将ＡＥＩＯＵ关系量化为数值，得到１０个作业单位的综合接近程度和按分值的排序，见表3：

表3：

作业单位综合接近程度排序表

作业单位代号

１

２

３

４

５

６

７

８

９

１０

综合接近程度

７

１８

２

１０

１０

１３

３

９

２

-６

排序

６

１

８

３

４

２

７

５

９

１０

同时根据作业单位综合相关图图3可得出关系工作表如表4：

表4NPL公司作业单位关系工作表

作业单位

A

E

I

O

U

X

1.原料库

2

3

9

4，5，6，7，8

10

2.生产区

1，5

4，6，8

7

3，9

10

3.来料检验

1

2，4，5，6，7，8，9

10

4.老化间

2

5，6，8

10

1，3，7，9

5.包装

2

6

4

8，9

1，3，7

10

6.成品库

8

2，5

4

7

1，3，9，10

7.回流焊

2

6，9

1，3，4，5，8

10

8.发货区

6

2

4

5

1，3，7，9