王玥瑩， 陳雷雷 （上海海洋大學(xué) 工程學(xué)院，上海 201306）

·基金項目·

SLP在多層廠房布局中的應(yīng)用研究

王玥瑩， 陳雷雷 （上海海洋大學(xué) 工程學(xué)院，上海 201306）

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，工業(yè)建筑要滿足現(xiàn)代大工業(yè)生產(chǎn)工藝不斷更新的要求，單一功能與建筑形式的廠房已經(jīng)不適應(yīng)生產(chǎn)方式改變的需要[1]，聯(lián)合車間、工業(yè)大廈、多層廠房等應(yīng)運而生。在我國地少人多的基本國情下，隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，企業(yè)用地成本越來越高，多層廠房也越來越被人們所重視[2]。

廠房設(shè)施布局的最終結(jié)果對企業(yè)的營運與發(fā)展有著長遠的影響[3]，但目前多層廠房設(shè)施布局還沒有一套系統(tǒng)化的方法，僅依靠直覺和經(jīng)驗做出的決策是不可靠、不科學(xué)的。系統(tǒng)化布置設(shè)計方法 （System Layout Planning，SLP）提供了一整套具有清晰條理性和嚴密邏輯性的分析方法體系[3]，能夠在綜合考慮多種因素情況下，對設(shè)施的平面布局進行有效的設(shè)計。這就為多層廠房設(shè)施布局提供了定量的分析方法，使得多層廠房設(shè)施布局更合理、更科學(xué)。

1 多層廠房設(shè)施布局的影響因素

多層廠房的設(shè)施布局較單層廠房，作業(yè)單位的載體由一個平面變成了由多個平行平面構(gòu)成的立體，所以在多層廠房設(shè)施布局過程中，首先需要確定各個作業(yè)單位所在樓層。確定樓層需要考慮設(shè)備質(zhì)量、荷載、振動、運輸量及作業(yè)單位相互聯(lián)系等因素[5]。此外，樓層間的物流通道和各層的可用面積也對布局構(gòu)成了重要的約束。

（1）上下貨運通道承載能力

由于多層廠房結(jié)構(gòu)上的特點，導(dǎo)致部分作業(yè)單位之間的物料流動需要依靠上下貨運通道[5]，所以在布局過程中需要核實上下貨運通道是否能夠承擔各樓層間的物料輸送。

（2）樓層可布置面積

多層廠房樓層面積較小[5]，所以在布局過程中必須時刻關(guān)注每一樓層作業(yè)單位所需面積是否在樓層可布置面積范圍內(nèi)，若超出范圍，則需對布局影響最小的作業(yè)單位另做布置。

2 多層廠房設(shè)施布局的方法

系統(tǒng)化布置設(shè)計方法[3]是20世紀60年代由美國的Richard Muther提出的，被公認為迄今為止工業(yè)設(shè)施和物流設(shè)施布局的主流方法。采用SLP法進行平面布置的首要工作是對各作業(yè)單位之間的物流和非物流的相互關(guān)系做出分析，將其重要 （密切）程度分為A、E、I、O和U（絕對重要、特別重要、重要、一般重要和不重要）五大等級，綜合得到作業(yè)單位相互關(guān)系表。然后，根據(jù)相互關(guān)系表中作業(yè)單位之間相互關(guān)系的密切程度，決定各作業(yè)單位之間距離的遠近，安排各作業(yè)單位的位置，繪制作業(yè)單位相關(guān)圖，將各作業(yè)單位實際占地面積與作業(yè)單位位置相關(guān)圖結(jié)合起來形成作業(yè)單位面積相關(guān)圖；通過作業(yè)單位面積相關(guān)圖的修正和調(diào)整得到數(shù)個可行的布置方案；然后采用一定的評價方法對各方案進行評價擇優(yōu)選出最佳方案。

多層廠房的設(shè)施布局需要嚴格按照生產(chǎn)工藝流程進行，布局結(jié)果需連續(xù)、短捷，避免重疊、交叉。常用的布局順序[4]有自下而上、自上而下、往復(fù)式三種。

從物流角度分析選定適合的布局順序后，應(yīng)用SLP法對多層廠房設(shè)施布局進行規(guī)劃和設(shè)計，主要分為樓層的確定、樓層的布置兩個方面，具體步驟如圖1所示。為了布置方法的便于論述，按作業(yè)單位被確定的順序?qū)⑵涿麨镮層的 “J級作業(yè)單位”（I=1,2,3…；J=1,2,3… ）。

圖1 多層廠房設(shè)施布局方法流程圖

2.1 樓層的確定

為了減輕上下貨運通道的負擔、提高作業(yè)效率，將綜合相互關(guān)系等級高的作業(yè)單位對和與外界有直接聯(lián)系的作業(yè)單位布置在底層。具體步驟如下：

（1）判斷I層內(nèi)能否新增作業(yè)單位，若能，則按 （2）～（3）步驟確定I層的 “J級作業(yè)單位”；若否，則I=I+1，重復(fù) （1）～ （3） 步驟；

（2）選取與I-1層內(nèi)最末級作業(yè)單位有直接聯(lián)系的作業(yè)單位作為I層的 “1級作業(yè)單位”。在確定I層的 “J級作業(yè)單位”后，根據(jù)位置相關(guān)圖，列出與 “J級作業(yè)單位”有A、E、I、O綜合相互關(guān)系的作業(yè)單位，作為I層的 “J+1級作業(yè)單位”；

（3）核實布置是否符合實際，當遇到部分作業(yè)單位還未被布置的情況，為了確保最終布局方案符合要求，所以假定未被布置的作業(yè)單位處于頂層。

式中，Wm為上下貨運通道可承載最大物流強度，t為上下貨運通道每天實際工作時間，v為上下貨運速度，c為樓層總數(shù)，h為層高；L為單向貨運最大負載。

式中，Sa為樓層可布置面積，S為樓層實際面積，P為過道及消防通道所占比例。

若I層與其余樓層間總物流強度≥Wm或I層布置所需面積≥Sa，則除去I層中與 “J級作業(yè)單位”綜合相互關(guān)系等級最低的 “J+1級作業(yè)單位”，當出現(xiàn)同等級作業(yè)單位時，則除去物流相互關(guān)系等級最低的 “J+1級作業(yè)單位”，并且每除去一個作業(yè)單位需重復(fù)步驟 （3）。

若I層與其余樓層間總物流強度≤Wm且I層布置所需面積≤Sa，則重復(fù)步驟 （1）～（3）確定 “J+2級作業(yè)單位”。

2.2 樓層的布置

將上下貨運通道作為一個新的作業(yè)單位，某作業(yè)單位與其余樓層間總物流強度作為該作業(yè)單位與上下貨運通道間的物流強度，并對照物流強度表確定物流相互關(guān)系等級，若某作業(yè)單位與其余樓層間不產(chǎn)生物料流動，則定義該作業(yè)單位與上下貨運通道間的物流相互關(guān)系等級為U。具體步驟如下：

（1）計算上下貨運通道與I層內(nèi)各作業(yè)單位間的物流強度，確定物流相互關(guān)系等級；

（2）根據(jù)SLP法，參照位置相關(guān)圖繪制I層內(nèi)作業(yè)單位位置相關(guān)圖、面積相關(guān)圖和最終布置方案；

（3） 重復(fù) （1） ～ （2） 步驟布置 I+1層。

3 某機電產(chǎn)品加工廠的多層廠房設(shè)施布局

某企業(yè)欲建一年產(chǎn)量6 000件的機電產(chǎn)品加工廠，其廠房如圖2所示，占地面積4 000m2，廠區(qū)東西長100m，南北寬為40m，廠區(qū)西側(cè)有一棟3層工業(yè)廠房，東西長75m，南北寬40m，配有一部2t貨運電梯；廠區(qū)東側(cè)有一棟6層辦公樓，東西寬20m，南北長40m。

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝特點，該廠設(shè)立如表1所示11個作業(yè)單位，分別承擔原材料儲存、備料、加工、裝配、生產(chǎn)管理與服務(wù)等各項生產(chǎn)任務(wù)。

根據(jù)SLP法對廠內(nèi)各作業(yè)單位進行分析，得到以下物流強度表（表2）、 作業(yè)單位位置相關(guān)圖 （圖3）。

圖2 某機電產(chǎn)品加工廠地理位置

表1 作業(yè)單位匯總

表2 物流強度表

表中R為物流線路 （作業(yè)單位對）；Q為作業(yè)單位物流強度；GL為作業(yè)單位物流強度等級。

圖3 作業(yè)單位位置相關(guān)圖

考慮作業(yè)單位10的功能與面積，將其布置在廠區(qū)東面的辦公樓內(nèi)，往后的布局中將不再考慮該作業(yè)單位。

3.1 樓層的確定

根據(jù)已知的相關(guān)數(shù)據(jù)， 由公式 （1）、 （2） 得 Wm為 1 200t、Sa為1 500m2。

參考生產(chǎn)工藝流程選擇自下而上的布局順序。按步驟逐級確定第1層內(nèi)作業(yè)單位，具體過程見表3。

表3 第1層各級作業(yè)單位確定

以相同的方法確定第2、第3層的作業(yè)單位，最終將作業(yè)單位1、9、2、8布置在第1層；作業(yè)單位4、7、3、6布置在第2層；作業(yè)單位5、11布置在第3層。

3.2 樓層的布置

布置順序自下而上，逐一樓層進行設(shè)施的平面布局。將電梯作為新作業(yè)單位12，分別計算作業(yè)單位1、9、2、8與12之間的物流強度，并對照物流強度表，確定物流相互關(guān)系等級，見表4。

表4 第1層作業(yè)單位與電梯關(guān)系

當確定了電梯與第1層內(nèi)作業(yè)單位的物流相互關(guān)系后，根據(jù)位置相關(guān)圖，借助SLP法布置第1層的作業(yè)單位，得到第1層的作業(yè)單位位置相關(guān)圖、面積相關(guān)圖及最終布置方案 （圖4）。以相同的方法得到第2、第3層最終方案后，多層廠房的設(shè)施布局完成。

4 結(jié)束語

多層廠房設(shè)施的合理布局在一定程度上推進了我國工業(yè)發(fā)展[2]。分析多層廠房在設(shè)施布局過程中的特殊需求，結(jié)合SLP法對多層廠房進行設(shè)施布局，能在一定程度上提高布局的效率和科學(xué)性，相對于純粹依靠經(jīng)驗和模仿的布局方式有很大的優(yōu)越性。

當然，基于SLP法的多層廠房設(shè)施布局方法仍有許多問題有待進一步研究，如建筑結(jié)構(gòu)、樓面荷載、上下貨運通道形式等對布局的影響。

圖4 第1層最終布置方案

[1] 李杰生，蘭霞.淺析多層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].硅谷，2008(10):62.

[2] 張洪波，谷巖.多層標準廠房是開發(fā)區(qū)工業(yè)廠房發(fā)展的必由之路[J].工業(yè)建筑，2007(11):29-31.

[3] 齊二石.物流工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[4] 鮑立梁，梁立楓.淺析多層廠房的平面設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2010(7):244.

[5] 龍?zhí)煜瑁孜捻w,等.多層廠房結(jié)構(gòu)易損性分析[J].福建建材，2010(4):24-26.

[6] 畢旭紅，朱景雙.概論房屋建筑[J].黑龍江水利科技，2004(2):33.

A Study of Applying SLP in Multi-storey Factory Facility Layout Planning

WANG Yue-ying,CHEN Lei-lei (College of Engineering Science&Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，為了節(jié)省成本和提高土地利用率，越來越多的企業(yè)選擇了多層廠房，但目前多層廠房設(shè)施布局還沒有一套系統(tǒng)化的方法。在深入研究多層與單層廠房設(shè)施布局上的差異，總結(jié)了多層廠房布局過程中涉及的各種因素，結(jié)合系統(tǒng)化布置設(shè)計方法 （System Layout Planning，SLP）提出了多層廠房設(shè)施布局的一般方法，并對該方法進行了實例研究，取得了較好的效果。

SLP；多層廠房；設(shè)施布局

With the rapid development of Chinese economic,more and more enterprises apply the multi-storey factory for saving costs and improving land-use ratio.But unfortunately,there is not a systematic approach for the multi-storey factory facility layout planning.This paper comprehensively analyzed various factors in the multi-storey factory facility layout planning and proposed a common method of the multi-storey factory facility layout planning based on SLP method,and then,gave a case study to prove the effect of this method.

SLP;multi-storey factory;facility layout

F403.3

A

2010-12-29

上海市大學(xué)生創(chuàng)新項目，項目編號：B-9400-08-008-32。

王玥瑩（1989-），女，上海人，上海海洋大學(xué)工程學(xué)院，研究方向：物流工程；陳雷雷（1981-），男，浙江溫州人，上海海洋大學(xué)工程學(xué)院，講師，碩士，研究方向：物流工程。

1002-3100(2011)04-0018-04