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摘 要：針對食品行業生產過程的特殊性，應用SLP方法對多層廠房的生產車間進行布局優化. 介紹了多層廠房布局優化的一般方法和步驟；并以某市糕點廠為例，結合企業的實際情況依據樓層劃分方法確定了各樓層的作業單位，在此基礎之上再利用SLP方法對單樓層進行布局優化；最后，得到了多層廠房的優化布局方案，解決了食品生產企業現存的作業單位之間冷熱相互影響和嘈雜干擾嚴重以及物流運輸線路的迂回和重復的問題.
關鍵詞：食品企業；多層廠房；布局優化；SLP
中圖分類號：TS208 文獻標志碼：A
0 引言
伴隨著我國土地建設的緊張程度，多層廠房建設普遍被企業所接受，而現階段對多層廠房優化布局的研究大多集中于鋼鐵、電子、物流園區等的優化布局，對于食品行業的研究較少[1-4].食品行業的多層廠房布局既要考慮到同一樓層中生產物流的順暢性，又要考慮不同樓層間（如：包含電梯等因素的影響）物流的流暢性，還需要考慮食品行業中產品工藝的特殊問題，如風淋、消毒等問題[5-6].因此，對食品行業的多層廠房布局進行研究有一定的現實意義.
1 多層廠房布局優化方法
多層廠房因其存在空間上的平行平面，故對其進行布局時，要先對樓層進行合理劃分，即先從總體上劃分出不同樓層中的各作業單位，再針對每一樓層的具體作業單位分別進行平面布局優化[1].
1.1 樓層劃分方法及步驟
系統布局設計方法（SLP）的應用，可以使多層廠房的布局更加合理和科學[2].通過物流關系及非物流關系的分析，得到各作業單位的綜合關系，在此基礎上按照以下步驟進行樓層劃分[7]：
Step1 根據產品生產流程和為了減少電梯使用次數與運行時間，提高搬運效率，首先將與外界有直接聯系的作業單位布局在低樓層，作業單位數為J；
Step2 判斷第I層樓是否還可以增加新作業單位，如若可以，則按Step3操作，若不能，則第I層樓的作業單位數為J，轉到Step4布局下一樓層；
Step3 選擇和第I層中有高綜合相關關系的作業單位作為第I層的J+1個作業單位，根據可利用的剩余面積確認布局是否合適，如若合適，則第I層樓的作業單位數為J= J+1，返回Step2；如若不合適，去除該作業單位，返回Step2；
Step4 選擇和第I層中被布局的作業單位有高綜合相關關系的作業單位作為第I+1層的“第1個作業單位”，然后轉Step2到找到第I+1層的所有作業單位，此時I=I+1；
為了保證最后得出的布局方案具有可行性，在布局過程中，若是出現某些作業單位未被布局，假定其在頂層.如果第I層中布局所需面積大于或等于該層的總面積，則去除最后一個布局的作業單位，然后繼續尋找作業單位，直到第I層的布局面積接近；如果出現作業單位等級相同時，則選擇物流關系最高的，然后進行Step2.
1.2 單樓層的布局優化方法
將各樓層的電梯作為一個作業單位，當某作業單位與其余樓層有綜合關系時，就轉換為該作業單位與電梯之間的綜合關系.利用SLP方法[8]分析各樓層作業單位與電梯之間的綜合關系，繪制位置相關圖、面積相關圖，最后得到布局方案.
2 糕點廠多層廠房布局優化實例
2.1 糕點廠多層廠房的現狀及存在問題
某市糕點廠廠房占地面積約為1 344 m2，樓高31.5 m，共7層，每層層高4.5 m，每層樓的廠房可利用面積約為957.59 m2×0.8=766.07 m2（按利用率80%計算）.整棟廠房集辦公、生產、儲存、住宿為一體，和重點的生產車間相關的樓層主要集中在第5層、第6層和第7層.
第5層～第7層的作業單位可劃分為主生產車間（面包車間、蛋糕車間、西點車間、丹麥車間、烤爐車間、包裝車間），輔助生產車間（醒發室、切割區、配料房、包材間），辦公區和一些輔助性服務區域等，具體作業單位劃分編號及面積如圖1所示.其中，第5層所包含的各作業單元總面積為627 m2，面積利用率為81.9%；第6層包含的作業單元總面積為757 m2，面積利用率為98.8%；第7層包含的作業單元總面積為696 m2，面積利用率為90.9%.
依據生產車間的不同，糕點廠產品分為面包、蛋糕、西點和丹麥4大類產品，又因為各個作業單位生產的產品所經過的流程不太相同，因此將4大類產品細分為A， B， C， D， E， F， G系列產品，其中A系列屬于面包車間，B， C系列屬于蛋糕車間，D， E系列屬于西點車間，F， G系列屬于丹麥車間.與各系列產品的工藝流程有關的物流路線如圖1所示.
根據不同系列產品的物流路線及多層廠房現有的布局情況分析，可以發現存在以下問題：
1）G系列產品物流搬運路線迂回；
2）C系列產品物流搬運路線重復；
3）相鄰兩作業單位噪音干擾性太強.例如辦公室、研發室同清洗車間；
4）空余房間多.從布局圖中看出，第5層和第7層各有一個空余房間未被使用，該空余場地占地面積較大，分別為120 m2和50 m2，這是對資源的一種浪費；
5）作業單位之間冷熱因素影響，例如蛋糕車間和烤爐車間的冷熱干擾.
2.2 糕點廠多層廠房布局優化
2.2.1 樓層的劃分
該糕點廠屬于多品種小批量生產類型，因此將各系列產品所包含的產品種類的月搬運次數之和作為各系列產品在各作業單位之間的物流量.經計算得到產品從生產到發貨各作業單位之間的物流量從至表，如表1所示.
于是，可得到各作業單位對的物流強度等級表，如表2所示.其中，辦公區、清洗間、研發室、包材倉庫等輔助性部門與其他作業單位之間的物流關系不明顯，若要對這些作業單位進行布局，則還要考慮作業單位之間的非物流相關關系.
根據食品行業的生產要求以及糕點廠的產品生產特點，影響各作業單位間的非物流因素有[9]：①工藝相關或連續性；②相同的潔凈度；③使用共同的設備；④管理方便性；⑤信息傳遞；⑥冷熱影響；⑦衛生；⑧噪音.然而，在廠房布局中物流因素仍然是最主要影響因素，對于優化方案起著決定性作用，而上述8個非物流因素在食品行業中也不容忽視，為了使優化布局方案更貼近實際需要，可以將其作為次要影響因素與主要影響因素綜合在一起予以考慮，從而使布局優化方案更具合理性與可行性；因此，根據糕點廠的實際情況，確定了物流和非物流關系在布局中的權重為2∶1，并將物流相關關系表和非物流相關關系表統一在一起得到作業單位間的綜合相關關系圖，如圖2所示.
依據1.1中樓層劃分的具體步驟，從樓層的可利用面積以及各個作業單位之間的綜合相關性著手進行劃分，如表3所示.
依據表3的劃分結果，還需對各樓層作業單位進行適當調整，使其更符合實際情況.根據食品行業的相關規定，進入食品生產車間必須進行更衣風淋，進入包裝車間必須進行更衣消毒.考慮到廠房的原有入口在第7層，而原有的更衣風淋間設施完備，沒有重新布局的需要，因此保持原布局.原有的更衣消毒間在第6層，但因包裝車間已經被調至第5層，進入包裝車間必須要更衣消毒，因此將原本為第6層的更衣消毒間移至第5層進行布局.最后平衡各樓層的布局面積，調整各樓層的作業單位分別為：第5層所包含的各作業單元為01，03，04，05，13，11，12以及更衣消毒間，總面積為717 m2，面積利用率為93.6%；第6層所包含的各作業單元為07，08，09，10，15，17，總面積為760 m2，面積利用率為99.2%；第7層包含的作業單元為14，02，06，16以及更衣風淋間，總面積為715 m2，面積利用率為93.3%.
2.2.2 單樓層的布局優化
各樓層作業單位明確后，可以從下至上對各樓層內部逐一進行布局優化，下面以第5層為例作單樓層布局分析.此時，將貨梯1作為作業單位18，貨梯2作為作業單位19，利用SLP方法分析作業單位18、19和各樓層作業單位之間的關系，并通過權重2∶1確定綜合關系如圖3所示.
根據綜合相關關系表中的各作業單位的相關性程度，決定兩作業單位相對位置的遠或近，相關性程度高的靠近，相關性程度低忽略或遠離；同時因食品行業的要求，生產車間入口一定是更衣風淋間，進入包裝車間時一定要二次更衣消毒，因此更衣消毒間隨著包裝車間移動，布局在第5層包裝車間入口處.依據實際廠房面積形狀和作業單位所需面積繪制出第5層平面布局優化圖，如圖4所示.
與第5層的優化步驟類似，應用布局優化方法并結合產品生產流程的實際情況，可以得到第6層、第7層的布局圖，匯總得到多層廠房優化后的產品物流路線及廠房布局圖（如圖5所示）.對比圖5與圖1，可以發現由原布局不合理而導致的線路冗長和迂回問題得到了緩解：
1）G系列產品.不再將G系列產品的原料存儲在配料房，優化后丹麥車間的面積增大，用于存儲G系列產品原料，使G系列產品從原料投入到半成品均在丹麥車間，然后經過蛋糕車間和烤爐車間，通過貨梯1運往包裝車間，減少因原料的運送而導致的線路冗長和重復問題，節約因搬運路線過長而產生的物流成本；
2）C系列產品.由圖5可以很直觀地看到，將10切割區布局在蛋糕車間和烤爐車間之間后，緩解了因C系列產品在烘烤成后要進行切割作業而造成的線路迂回問題，保證物流的基本順暢，物流回流問題得到緩解，間接節約了因搬運路線不合理而增加的物流成本；
3）A系列產品.將醒發室布局在原來切割區的位置，面包成型后送往醒發室，然后再到烤爐車間烘烤，整個物流過程順暢，保持了原有的設計和優勢，而且醒發室的空間大小也得以擴展，有效利用了面積.
3 結語
在食品行業的多層廠房的布局設計中，需要考慮食品生產加工中的一些特殊要求.本文中糕點廠面臨的主要問題是作業單位之間冷熱影響和嘈雜因素影響嚴重以及物流運輸線路的迂回和重復等.利用SLP方法對多層廠房進行布局優化后發現：
1）優化后的多層廠房布局圖中，辦公室在第5層而清洗車間在第7層，有效地解決了相鄰兩作業單位噪音干擾問題；
2）優化后的布局有效地利用了空房，總體可用面積利用率增加了14.5%；
3）優化后的布局解決了作業單位間的冷熱影響.有冷熱干擾的作業單位相隔較遠，如西點車間和丹麥車間；即使相隔不遠，增加預進間進行隔離處理也能達到效果，例如烤爐與蛋糕車間.而有冷熱共性的車間單位則距離相近，例如烤爐車間和面包車間，蛋糕車間和丹麥車間等；
4）優化后不同系列產品物流路線得到了不同程度的改善，特別是：G系列產品，原料由原來放在配料房改至放在丹麥車間，物流搬運路線縮短；C系列產品，將切割區布局在蛋糕車間和烤爐車間之間，緩解了該系列產品在烘烤成后要進行切割作業而造成的線路重復問題.
參考文獻
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[9] 白曉明.從食品安全入手進行食品廠選址和布局[J].輕工設計，2010（2）：2-3.
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
（學科編輯：黎 婭）