基于SLP方法的高校金工實(shí)訓(xùn)中心規(guī)劃與車間布局設(shè)計(jì)的研究

涂粵強(qiáng) 嚴(yán)廣樂

摘要：高校的金工實(shí)訓(xùn)中心設(shè)計(jì)不同于企業(yè)工廠的車間布局設(shè)計(jì)，怎樣才能設(shè)計(jì)出一座建設(shè)費(fèi)用較低而又符合現(xiàn)實(shí)需求的金工實(shí)訓(xùn)中心是目前的一大研究課題。文章利用SLP方法，以非物流關(guān)系為重點(diǎn)進(jìn)行高校的金工實(shí)訓(xùn)中心的布局設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：金工實(shí)訓(xùn)中心；設(shè)施規(guī)劃；車間布局

一、引言

大量的理論和實(shí)踐證明，在大工程背景下的金工實(shí)習(xí)有利于學(xué)生的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，建設(shè)好一個(gè)能滿足理科、工科等學(xué)科專業(yè)學(xué)生進(jìn)行工程素質(zhì)、綜合實(shí)踐技能、科技創(chuàng)新訓(xùn)練的工程訓(xùn)練中心，已成為高校辦學(xué)的一項(xiàng)基本要求。

（一）國內(nèi)外研究概況

盡管各國的國情不同，面臨的問題不同，以及各自的工業(yè)培訓(xùn)體制和運(yùn)作機(jī)制有所差異，但對工業(yè)培訓(xùn)的認(rèn)識(shí)是相同的。

在對于布局研究上，Nee介紹了基于pc計(jì)算機(jī)輔助鈑金工作的研究開發(fā)情況。高校金工實(shí)訓(xùn)中心與傳統(tǒng)的某個(gè)工廠型操作不同，金工實(shí)訓(xùn)中心存在量少但工藝齊全等特點(diǎn)。Sun等介紹了金工實(shí)訓(xùn)需要著重加強(qiáng)大學(xué)生工程實(shí)踐能力訓(xùn)練，需要從教與練中提高學(xué)生能力，這也給本文提供很好思路：金工實(shí)訓(xùn)中心需要著重于教與練。

香港理工大學(xué)采用“教學(xué)工廠”模式，提供門類齊全、內(nèi)容廣泛的培訓(xùn)課程，讓學(xué)生在模擬的工業(yè)環(huán)境中接受多元化的工業(yè)培訓(xùn)，各學(xué)科視其特點(diǎn)及辦學(xué)宗旨從中選擇，以造就未來的工程師。

目前，國內(nèi)多數(shù)理工科及綜合性大學(xué)都非常重視工程訓(xùn)練工作，一些院校通過各種渠道籌集資金已經(jīng)或正在組建工程訓(xùn)練中心。

（二）研究意義

傳統(tǒng)的金工實(shí)習(xí)中心設(shè)施布置總是過多的強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)車間物料運(yùn)輸路程較短，即在一定的單位距離運(yùn)輸費(fèi)用不變的情況下，使得設(shè)備之間運(yùn)輸總費(fèi)用較少。但是，金工實(shí)習(xí)中心不像機(jī)械制造工廠，不像生產(chǎn)流水線，它的生產(chǎn)廢物比較少，物流搬運(yùn)不頻繁，制成品產(chǎn)量少，人員流通少，這樣傳統(tǒng)的金工實(shí)習(xí)中心布置將不符合金工實(shí)習(xí)中心真正的需求。金工實(shí)習(xí)中心設(shè)備布置并不著重于大量流水線似的生產(chǎn)，而是要將機(jī)器的生產(chǎn)性能演示給學(xué)生看，并且金工實(shí)習(xí)中心機(jī)器與機(jī)器之間半成品、成品的搬運(yùn)幾乎為零。同時(shí)，那些學(xué)習(xí)金工實(shí)習(xí)的同學(xué)大部分都是毫無生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)的，而由于時(shí)間的關(guān)系，又不可能對每位進(jìn)行金工實(shí)習(xí)的同學(xué)進(jìn)行嚴(yán)格的操作和安全培訓(xùn)，因而操作場所的安全性和作業(yè)場地的整潔干凈對于學(xué)生進(jìn)行金工實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)很有幫助。本文就是要跳出傳統(tǒng)的金工實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)的思維，以一種新的角度設(shè)計(jì)金工實(shí)訓(xùn)中心。

二、高校金工實(shí)訓(xùn)中心規(guī)劃與車間布局設(shè)計(jì)的SLP布置模式

SLP的基本出發(fā)點(diǎn)是用量化的作業(yè)單位相互關(guān)系密級來評定各部門之間的相關(guān)程度，因此采用系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)法來進(jìn)行平面布置的首要工作是對各作業(yè)單位之間的相互關(guān)系做出分析，包括定量的物流相互關(guān)系及定性的非物流相互關(guān)系。采用專業(yè)的評價(jià)方法對各備選方案進(jìn)行評價(jià)擇優(yōu)并對每個(gè)評價(jià)因素進(jìn)行量化，得分最多的布置方案就是最佳方案。

對于金工實(shí)訓(xùn)中心的布局而言， SLP是一種很好的布置方法。但是，金工實(shí)訓(xùn)中心的布置不是簡單地歸結(jié)為一般的物流因素的布置，它是一種更需側(cè)重于非物流因素的，更多考慮人性化的設(shè)施布置，所以在使用SLP方法時(shí)要有所側(cè)重。

按“教育部機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)金工課指組”的報(bào)告要求，應(yīng)保證鑄、鍛、壓、焊、車、銑、磨、鉗等基本工種齊全。根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，本文把各種操作整合為以下的幾個(gè)模塊。

基礎(chǔ)制造區(qū)：傳統(tǒng)的金工技能，包括車、刨、磨、等。

先進(jìn)制造區(qū)：數(shù)控車、數(shù)控銑、線切割、電火花、加工中心、多軸加工和三維打印技術(shù)。

熱工制造區(qū)：包括鑄造、焊接。

輔助功能區(qū)：工具材料間、刃磨間、氣站。

本文將選用比較普通的機(jī)床進(jìn)行設(shè)備和人機(jī)比的確定，結(jié)果匯總于表1中。

金工實(shí)訓(xùn)中心的SLP分析如下。

（一）基本要素分析

1. P-Q分析

金工實(shí)習(xí)中心產(chǎn)品品種的多少和每種產(chǎn)品產(chǎn)量的高低決定了金工實(shí)習(xí)中心的生產(chǎn)類型，進(jìn)而影響設(shè)備的布置形式。金工實(shí)習(xí)中心生產(chǎn)產(chǎn)品種類多，但產(chǎn)量少，因此采用工藝原則布置（也稱為機(jī)群式布置）。

2. R分析

對于我們金工實(shí)習(xí)的單件小批量生產(chǎn)，設(shè)備按照其類型和功能集中布置，已獲得較高的適應(yīng)性，工廠生產(chǎn)車間的劃分也是以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。下面通過幾方面來進(jìn)行分析。

（1）產(chǎn)品組成分析

金工實(shí)習(xí)中心的產(chǎn)品將是以演示成品為主，在老師的指導(dǎo)下每個(gè)同學(xué)自己加工一兩件成品，這些成品都是自己加工的。

（2）工藝過程分析

產(chǎn)品的工藝過程和產(chǎn)品的類型有很大關(guān)系，不同的產(chǎn)品類型在加工工藝上也有很大區(qū)別，由于金工實(shí)習(xí)中心的產(chǎn)品比較單一，所以可以一次性有指導(dǎo)老師完成。

3. 作業(yè)單位的劃分

像所有的企業(yè)車間一樣，金工實(shí)習(xí)中心是由多個(gè)生產(chǎn)車間，職能管理部門，倉儲(chǔ)部門和其他輔助部門組成的，通常這些各級組成統(tǒng)稱為作業(yè)單位。

（1）生產(chǎn)車間

生產(chǎn)車間將直接承擔(dān)著金工實(shí)習(xí)中心的教學(xué)任務(wù)，金工實(shí)習(xí)中心的核心所在，學(xué)生們在這里將所學(xué)到的知識(shí)現(xiàn)場完成。

（2）倉儲(chǔ)部門

這個(gè)部門與一般的企業(yè)有很大的不同，金工實(shí)習(xí)中心的成品少，原料少，所以這個(gè)部門僅需要能夠存放一些基本的物品就可以了。

（3）輔助服務(wù)部門

金工實(shí)習(xí)中心的輔助部門可以包括輔助生產(chǎn)部門（如工具、機(jī)修車間），學(xué)生服務(wù)部門（負(fù)責(zé)學(xué)校每個(gè)學(xué)院的金工實(shí)習(xí)安排），其他服務(wù)部門（如及車庫、傳達(dá)室等）

（4）職能管理部門

職能部門負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制工作在布置和設(shè)計(jì)中，必須給各職能部門辦公室流出面積，一般考慮辦公室人員的多少，辦公用具，如寫字臺(tái)、文件柜等因素，估算出辦公室的占地大小。

（二）作業(yè)單位相互關(guān)系分析

作業(yè)單位相互關(guān)系分析是SLP將PQRST各種要素綜合后轉(zhuǎn)變成平面布局的重要技術(shù)。對于金工實(shí)習(xí)中心來說，減少物流因素的作用將增加非物流因素對布局的影響，因此在金工實(shí)習(xí)中心的布置過程中更重要的是分析好非物流因素的影響。

1. 物流關(guān)系分析

在物流關(guān)系中，上文分析過金工實(shí)訓(xùn)中心的物流量很少，金工實(shí)習(xí)中心中各個(gè)車間并沒有很大的物流流動(dòng)，每個(gè)車間都獨(dú)立的完成自己的任務(wù)，在這一步驟的設(shè)施布局中不需要太過考慮物流因素，所以這一部分只要在最后綜合考慮布局關(guān)系。

（三）平面布局設(shè)計(jì)

1. 位置相關(guān)圖

根據(jù)作業(yè)單元間綜合相互關(guān)系表中的數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)作業(yè)單元與其它作業(yè)單元間量化之后的綜合相互關(guān)系等級的總和，即作業(yè)單元綜合接近程度。將綜合接近程度按照數(shù)值的大小進(jìn)行排序，繪制綜合接近程度排序表，綜合接近程度值高的作業(yè)單元說明與其它作業(yè)單元的聯(lián)系更加密切，在布置時(shí)應(yīng)把該作業(yè)單元布置在中央。

為了更加方便的做出單位綜合接近程度排序表，首先為每一個(gè)車間標(biāo)序：1-大廳，2-辦公區(qū)，3-基礎(chǔ)制造區(qū)，4-輔助功能區(qū)，5-輪機(jī)區(qū)，6-先進(jìn)制造區(qū)，7-熱工制造區(qū)。

根據(jù)綜合接近程度排序表，按照綜合相互關(guān)系級別高低按順序先后確定不同級別作業(yè)單元的位置，從表3的排序第一，而同一級別的作業(yè)單元按綜合接近程度的分值高低順序來進(jìn)行布置，繪制作業(yè)單元位置相關(guān)，其中連線的數(shù)目表示作業(yè)單位之間的關(guān)系密切程度。

三、總結(jié)

該設(shè)計(jì)方案從一個(gè)新的角度應(yīng)用SLP方法，并且解決了不同于企業(yè)注重物流因素的設(shè)施布局的方案，新設(shè)計(jì)方案在方便性、空間利用率、工作環(huán)境安全與舒適性、管理的方便性、布置方案的可擴(kuò)展性等方面的改進(jìn)進(jìn)行了更大努力的嘗試。應(yīng)該根據(jù)金工實(shí)訓(xùn)的實(shí)際情況，在合理的配置專業(yè)、學(xué)生、機(jī)器、批次等的情況下，在金工實(shí)習(xí)中心的建設(shè)中綜合運(yùn)用設(shè)施規(guī)劃、人因工學(xué)、物流規(guī)劃、線性規(guī)劃等來處理金工實(shí)習(xí)中心的布置設(shè)計(jì)，力圖使得金工實(shí)訓(xùn)中心滿足學(xué)校教學(xué)的需求。

*本文系上海市一流學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（S1205ylxk）。

（作者單位：上海理工大學(xué)管理學(xué)院）