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译文
基于SLP法的工业生产流程设计优化
1、介绍
从目前的行业来看,专注于造船的企业有望为业主提供优质、准时、符合市场价格的产品。为了达到这些要求，现有的船厂需要通过实施新技术和重组提高生产力和效率。它们可以通过使用新的方法来设计一定的造船工艺，以获得可行的解决方案。
改善生产有几种方法：消除浪费，改善流程，减少物料搬运，增长和扩大计划，内置灵活性。
船舶工业用传统方法生产管件，其特点是单件人工工作量大，难以达到提高生产效率和提高生产质量水平的目的。在这方面，世界市场上的每家船厂都在寻找减少单件人工工作量的方法。
提高生产力和缩短生产时间的方法之一是引进现代化的自动化管道设备生产线，即现代化与重组。
装备有大量手工作业机具的船厂，在从传统的管件生产线向现代管件生产线转变的过程中，会遇到一些问题。这是因为整个工艺流程需要改变，从设计阶段开始，到以工作为基础的分解结构，再到生产计划和生产本身都需要改变。
建造船舶管道系统的复杂性可以通过各种潜在的解决方案来解决，这些方案取决于管道设计和生产的发展水平。
在造船厂内设计特定的现代生产工艺时会出现空间限制，因为找到新的空间或对旧的空间进行技术上的重新安排通常很难实现，这就是为什么最好的解决方案可能是设计一条全新的生产线。
布局设计对生产工艺的性能有着重要的影响。在过去的几十年里，布局设计一直是一个热门的研究领域。然而，用于生产线和车间的设计算法很少，并且可能不足以解决实际的设计问题。
现有的生产设计布局问题的研究主要分为两大类，即算法问题和过程问题。算法方法通常简化了设计约束和目标，从而得到一个替代的目标函数，该目标函数的解可以通过计算得到。这些方法通常只涉及定量输入数据，通过比较它们的目标函数值，可以更容易地评估它们的设计解决方案。
过程方法可以将定性和定量的目标合并到设计过程中。将设计过程分为几个步骤，依次解决。过程方法的成功实现依赖于有经验的设计者。因此，在设计过程中，邀请该领域专家被认为是有效车间布局设计的必要条件。因为评估设计方案通常是过程方法的最后一步。当考虑多个目标时，最终设计的选择通常是困难的。
车间布局设计问题暴露了多目标决策问题的强属性。对于这种情况，算法方法可能不足以提供高质量的解决方案。另外，利用可靠的过程方法和经过验证的评估工具，将是解决车间布局设计问题的可行方法。
学者们建议使用系统布置设计法(SLP)来进行生产流程设计改进,因为它兼具了设计过程简单、评价客观的优点。而算法,在解决定性目标的问题是无效的,缺乏多个标准评估方法。
学者们参与了船厂技术现代化的研发项目，他们必须设计一个新的管道生产车间，在那里一个新的方法被实施和测试。
2.系统布置设计法纲要
本节简介SLP的流程。SLP从整个生产活动的PQRST分析(步骤1)开始。数据收集字段包括P (产品)、Q (产量)、R (物流路线)、S (辅助服务部门)和T (时间)，应仔细检查，以确保在设计阶段输入数据的有效性。
在材料分析流程(步骤2)中，来自整个生产线的所有材料流被汇总成一个从-至图，表示不同工具集或工作单位之间的流动强度。“活动关系”步骤(步骤3)对不同工作岗位之间的密切关系决策进行定性分析。
“关系图”步骤(步骤4)对区域进行空间定位。对于那些有很强的互动或紧密关系的工作单位(区域)来说，他们的位置应靠近。
“面积需求”和“可用面积”的步骤(步骤5和步骤6)确定分配给每个工作单位的地面面积。这一决定对于车间设计问题尤其重要，因为土地价格昂贵，而且未来的扩展也很困难。
“面积相关图”的步骤(步骤7)将区域大小信息添加到步骤4的关系图中。在第8步和第9步开始生成布局之前，要考虑其他设计约束和限制。步骤10，得到布局备选方案。步骤11从这些候选设计中选择最终的设计。
3.管材生产工艺分析
在按照建议的步骤开始之前，应该对将要设计或重新设计的内容进行适当的分析。所观察的船厂内现有的管道车间没有足够的能力和可用空间来满足四种不同类型船舶的计划产品组合。因此，我们决定设计一个新的管道车间，并将其迁移到新的区域，正如之前所做的相关船厂技术现代化研发项目中所定义的那样。此外，新的数控工具将投入使用。
新管道车间的主要目标是:
bull;提高管道生产效率和生产力，
bull;使管道生产过程现代化，
bull;新的、现代化的、有效的设备替换旧的现有设备
bull;在保持质量的同时，降低成本，实现预期的管道生产能力
bull;尽量使用现有的机器。
这种产品组合每年需要大约5万米的管材，即每年生产2.5万根公称直径为15毫米至400毫米的管材。应该灵活限制车间的尺寸、位置、相关船厂的研发项目中定义的相关区域以及生产能力，以达到引入新船舶类型到产品组合中以及便于船舶修理的目的。
新设计的管道生产工艺应是现代化的，...(略)所设计的管材生产工艺及其相互关系示意图如图1所示。
表 1. 产品组合表
|
船舶 |
No./ y. Br./g. |
钢铁净存量 |
长度m |
宽度m |
深度am |
|
沥青运输船 |
1 |
2600 |
108 |
18,6 |
10,6 |
|
汽车运输船 |
1 |
2000 |
125 |
20 |
15,7 |
|
渡船 |
1 |
1100 |
87 |
17,5 |
3,7 |
|
原油油船 |
1 |
3000 |
130 |
22 |
12 |
新设计的生产工艺结果应满足:
bull;管道生产工艺现代化
bull;改进造船和修船方法
bull;提高管道生产能力，减少生产时间和成本。
现代化还应考虑到预算的限制和在不中断生产过程的情况下实施的可行性。
为满足设计的钢管生产工艺，需要下列工作站:钢管输入缓冲器;管道跟踪和切割站;自动法兰焊接站;数控弯管机;管件站;轨道焊管站;管道焊接站;管磨站;小而精的管道切割与安装工位(dn15 - dn32);通过车间的运输路线。
输入缓冲器
4.使用SLP程序进行设计改进
运输
镀层
检验
磨削
装配
焊接
法兰
卷边焊缝
煨管
钻孔
切割
钢管
为了改善工业生产流程设计，学者们提出了一种基于SLP的新方法，作为初步设计步骤。这种方法已被证明是获得最佳方案的可靠基础。SLP使设计人员有机会分析大量的备选方案，并选择最佳方案，然后进行进一步的细化和详细设计。本文提出的解决实际问题的方法，得到了块计划软件的支持。
SLP首先收集输入数据。车间内的工作站及每个工作站的面积，如表2所示。在观察到的实际设计问题中，需要将10个目标工作站放置在规定长度和宽度的车间区域内。
表 2. 工作区域划分表
|
No./ Br. |
Workstation/工作站 |
Abbrev./ 缩写 |
面积/ Area, m2 |
|
1 |
Steel pipe input buffer/ 钢管输入缓冲器 |
INB |
45 |
|
2 |
Pipe tracing and cutting station/ 钢管追踪与切割站 |
LAC |
60 |
|
3 |
Automatic flange welding station/ 自动化卷边焊缝站 |
FAW |
78 |
|
4 |
CNC pipe bending station /数控弯管站 |
BND |
132 |
|
5 |
Pipe fitting station/ 钢管装配站 |
FRM |
150 |
|
6 |
Orbital pipe welding station/ 轨道钢管焊接站 |
ORW |
60 |
|
7 |
Pipe welding station/ 钢管焊接站 |
PIW |
56 |
|
8 |
Pipe grinding station/ 钢管磨削站 |
PGR |
55 |
|
9 |
Small and precise pipe cutting and fitting station/ 精细钢管切割装配站 |
CAF |
78 |
|
10 |
Transport route through the workshop/ 工厂运输工具通道 |
TRS |
120 |
|
sum; 834 |
表 3. 关系表
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|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
INB |
LAC |
FAW |
BND |
FRM |
ORW |
PIW |
PGR |
||||
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