基于SLP方法的水產(chǎn)加工車間布局研究

苗 旺

（華商國際工程有限公司，北京 100054）

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，食品加工行業(yè)也面臨著產(chǎn)業(yè)升級。隨著食品安全問題越來越受到重視，許多老舊食品加工車間流線規(guī)劃和布局已不能滿足食品安全規(guī)范的要求。目前食品加工廠設計需要設計院擁有商務糧行業(yè)設計資質，且豬、牛羊、禽類屠宰加工設計已編制成國標規(guī)范，但食品加工行業(yè)涉及面廣、產(chǎn)品復雜、工藝繁多，現(xiàn)有規(guī)范不能滿足或涵蓋所有食品加工廠的設計需求，布局設計仍然以設計人員以往經(jīng)驗為主，沒有具體詳細的數(shù)據(jù)支持。

食品車間的布局是根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)流線。加工車間需要在一定的建筑空間內(nèi)，涵蓋了原料的接收檢驗暫存、產(chǎn)品的生產(chǎn)、輔料包裝材料的接收暫存和傳遞、生產(chǎn)輔助用房、生活區(qū)等所有功能。加工車間面積越大、產(chǎn)品種類越多、工藝越復雜，導致車間人流物流流線延長、加工流線交叉和加工區(qū)域重疊。因此，需要將人員、設備、物料所需要的空間根據(jù)要求做最恰當?shù)慕M合和最有效的配比，從而節(jié)省人工、節(jié)約成本，以便為企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟效益。

1 系統(tǒng)布局設計概述

針對工業(yè)布局研究，系統(tǒng)布局設計理論、遺傳算法、層次分析法等計算方法及各種數(shù)學模型已被廣泛應用于工業(yè)廠房（如汽車組裝等）生產(chǎn)實踐中[1]。 系統(tǒng)布局設計 （System layout planning， SLP）是19世紀美國規(guī)劃專家Richard.Muther提出的一種系統(tǒng)布局設計[2]，不但廣泛應用于工廠和生產(chǎn)系統(tǒng)設計，還被用于糧食基地、學校、醫(yī)院、百貨大樓及辦公樓的布局設計[3-6]。

SLP設計是以作業(yè)單位物流、非物流因素分析為主線，采用表現(xiàn)力極強的圖例符號及表格。通過結構化、條理化的程序設計模式進行布局規(guī)劃，核心內(nèi)容是關系量化及系統(tǒng)分析[7]。

此方法輸入基本要素可歸納為5類，分別是產(chǎn)品（或材料、服務） P、數(shù)量Q、生產(chǎn)路線R（或工藝過程）、服務部門S、時間T，然后通過SLP計算程序進行計算和布局。

SLP計算程序見圖1。

采用SLP方法對水產(chǎn)加工車間內(nèi)的工藝布局進行設計，并通過此案例來說明SLP方法在食品加工廠布局中應用的有效性和優(yōu)缺點。

2 項目分析

此項目位于丹東市，是花蛤的重要產(chǎn)地。食品廠以生產(chǎn)速凍貝類食品為主，產(chǎn)品涵蓋速凍食品，即食調理食品、烘焙食品、中式菜肴等，主要銷售渠道是大型連鎖酒店的餐飲配送。根據(jù)業(yè)務發(fā)展情況，公司需要新建食品加工廠，根據(jù)生產(chǎn)要求和規(guī)劃及總圖布置，目前食品加工車間為2層，單層建筑面積5 500 m2。此項目的未來產(chǎn)品規(guī)劃種類繁多、工藝繁瑣，且多層車間人流、物流復雜，因此研究分析所有產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，利用SLP方法，基于車間的規(guī)劃面積和特殊加工區(qū)域的衛(wèi)生等級需求，進行了工廠布局設計，確定了最優(yōu)布局方案。

根據(jù)加工流線，將產(chǎn)品大體分為五類。項目產(chǎn)品種類及流程見表1。

表1 項目產(chǎn)品種類及流程

表1中列出5種產(chǎn)品，其中速凍雜色蛤、速凍帶殼貝類、速凍調理海螺為需要再次加熱才能食用的調理產(chǎn)品，即食螺片軟罐頭為即食的休閑食品，烘干雜色蛤為需要深加工料理的烘干原料半成品。三類產(chǎn)品的加工流程相互交叉，但對環(huán)境衛(wèi)生的需求均不相同。

總結以上，在設計水產(chǎn)加工車間布局時存在以下問題：①不同產(chǎn)品流線交叉；②不同產(chǎn)品在某一處理階段對環(huán)境衛(wèi)生需求不同；③雖然有些產(chǎn)品工藝類似，但在某一環(huán)節(jié)存在特殊的加工方法和設備。

3 SLP分析法布局設計

根據(jù)廠區(qū)可研規(guī)劃及項目建議書，計算得出A速凍雜色蛤產(chǎn)品物流量為4 800，B速凍帶殼貝類物流量為580，C速凍調理海螺物流量為480，D即食螺片軟罐頭物流量為560，E烘干雜色蛤物流量為2 500。將產(chǎn)品的物流量代入產(chǎn)品配方，計算得出每1 h產(chǎn)品流程中的物流量從至表。

物流量從至表見表2。

表2 物流量從至表

根據(jù)各工序間物流量的從至表，結合各工序間的搬運距離，可計算出每小時產(chǎn)品流線的物流強度從至表。

物流強度從至表見表3，物流強度等級劃分參照見表4。

根據(jù)表4中物流強度等級劃分參照表將車間內(nèi)不同工序進行分級，得出車間工序物流強度等級表。

工序物流強度等級見表5。

車間內(nèi)影響布局的非物流因素包括工藝流程的連續(xù)性、設備的特殊性、工作的關聯(lián)程度、不同分區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生需求，車間內(nèi)生熟界面或臟凈區(qū)的區(qū)分，工人更衣流程、噪聲、煙塵、溫度等環(huán)境因素。按照從重要到不重要的程度，把車間要包含的各個功能區(qū)域用A，E，I，O，U，X表示[8]。

作業(yè)單位相互關系等級見表6。非物流作業(yè)單位相互關系見圖2。

表3 物流強度從至表

表4 物流強度等級劃分參照

表5 工序物流強度等級

表6 作業(yè)單位相互關系等級

根據(jù)上述物流量分析和非物流量相互關系分析，按物流（m） 與非物流（n） 比值3∶1的加權取值進行求和，得出綜合相互關系表。

綜合相互關系見表7。

圖2 非物流作業(yè)單位相互關系

根據(jù)綜合接近程度的排序，優(yōu)先布置靠前的作業(yè)單位，結合車間的建筑面積和層數(shù)，最終得出車間布局示意圖。

車間工藝布局見圖3。

3.4.1 物流分析

根據(jù)總圖布置，此車間為多層車間，且只有一側有回車場，因此一層設原料接收站臺、輔料接收站臺、成品發(fā)貨站臺、內(nèi)外包材接收等輔助房間；一層設置配電室、空壓機房等具有沉重設備且運行時可能會產(chǎn)生巨大噪聲和震動的設備房間；一層設垃圾暫存間，溫度10～12 ℃，以防夏季高溫導致廢棄物腐敗，考慮二層車間的垃圾及廢棄物采用管道的方式輸送，節(jié)省人工和面積。一層在左側有2個5 t貨梯，互為備用。功能為半成品的運輸，輔料如調味料的運輸。右側貨梯主要負責不需要長期儲存的產(chǎn)品發(fā)貨等，也負責二層包裝材料的運輸。

3.4.2 布局設置分析

根據(jù)SLP分析結論，暫養(yǎng)區(qū)和原料清洗區(qū)居首，而且暫養(yǎng)區(qū)功能是原料接收后在加工前的暫養(yǎng)緩存和吐沙，需要和原料接收區(qū)緊密相連，因此將整個一層布置定位為原料的接收、初分揀、暫養(yǎng)和清洗初加工，初加工后的半成品通過貨梯運至二樓進行后續(xù)加工。

表7 綜合相互關系

圖3 車間工藝布局

由于食品加工車間物流所占權重比較大，因此在分析結論中可以看出，幾種產(chǎn)品流線中都會涉及的原料蒸煮、整理、凍結、裝箱、包裝功能區(qū)排序接近，且依物流情況前后順序有所調整。但是因為裝箱間和包裝間潔凈度等級要求不同，所以仍然在流線排序時將包裝間排在裝箱間之前，如有不需要包裝的產(chǎn)品，可通過物料傳遞口穿過包裝間運至裝箱間。

車間工人進入車間時需要先進入更衣間進行更衣?lián)Q鞋、洗手消毒，因此雖然在SLP結論中更衣間排名靠后，但是其功能要求更衣間盡可能和加工房間均相鄰，且盡量不穿過其他房間，因此將更衣間拆分為原料清洗更衣間、蒸煮整理更衣間和包裝裝箱更衣間等幾個部分，互相獨立。更衣間整體布置在車間的上側，與輔助房間一起，更衣間和加工間由穿堂隔開，方便人流疏散，而且穿堂上方可以做局部二層參觀走廊。

4 結論

通過SLP方法計算的結論可直接應用于此類水產(chǎn)加工車間的布局設計中，較以往的經(jīng)驗參考更有數(shù)據(jù)支持和說服力，同時也可以給將來車間人工智能輔助布局提供一定的算法支持。但是要注意一點，雖然車間布局仍以物流為主，但是也要注意不同加工環(huán)節(jié)需要的環(huán)境潔凈度的差異，食品加工車間有生熟界面和臟凈區(qū)之分，不允許物流隨意交叉，需要在實際設計時重點考慮，做到SLP結論和食品車間要求的統(tǒng)籌規(guī)劃。