车间设施布置方案分析与优化设计

学士学位论文车间设施布置方案分析与优化设计xxx指导教师孟秀丽管理科学与工程学院申请学位级别学士专业名称工业工程论文提交日期2009年6月论文答辩日期2009年6月学位授予单位和日期南京财经大学2009年6月答辩委员会主席________2009年6月南京财经大学本科毕业论文（设计）目录摘要及关键词…………………………………………………………………1一、引言………………………………………………………………………2二、车间生产设施布置的理论和SLP方法…………………………………3（一）车间生产设施布置理论……………………………………………………………41.设施布置设计的含义和内容………………………………………………………42.设施布置应当考虑到的因素……………………………………………………………43.设施布置的基本形式和要求…………………………………………………………4（二）车间设施布置的物流设计概念……………………………………………………6（三）系统布置法（SLP）…………………………………………………………………8三、案例企业车间设施布置的分析和优化设计……………………………10（一）某机加工企业车间设施布局现状…………………………………………………10（二）车间设施布局存在的问题…………………………………………………………11（三）车间SLP解决方案…………………………………………………………………12四、结论………………………………………………………16参考文献………………………………………………………………………18南京财经大学本科毕业论文（设计）1车间设施布置方案分析与优化设计摘要车间生产设施的布置是制造系统设计的重要内容之一，车间生产设施的布置方案的优劣直接关系到产品质量、生产效率和经济效益。论文阐述了车间生产设施的布置的基本原则、理论及方法，参考了国内外常见的布局设计原理及方法，分析了某企业生产设施布置中存在的问题，本着理论与实践统一的基本立意，应用系统布置设计SLP法等关于设施布局及工作地优化等相关理论和方法进行了改进，提出优化方案从而实现了车间生产设施布置的优化设计，验证了车间设施布置理论的指导作用。关键词：设施布置问题；系统布置法；车间SchemeAnalysisandOptimizingDesignofFacilityLayoutforShopFloorABSTRACTWorkshopproductionfacilitieslayoutisanimportantaspectofproductionsystemdesign,andthelayoutprogramisdirectlyrelatedtoproductquality,productionefficiencyandeconomicbenefits.Consideringthedomesticandforeigncommonlayouttheoriesandmethods,thethesisdiscussesthebasicprinciples,theoriesandmethodsandanalysesfacilitiesproblemsofanenterprise.Tocombinethetheorieswithpractice,thesisappliesSLP,onesystemlayoutmethod,toimprovefacilitieslayoutandsoon.Thenoptimizedprogramsareproposedtoprovetheguidingroleofsystemlayouttheories.Keywords:facilitylayoutproblem;SystematicLayoutPlanning;shopfloor南京财经大学本科毕业论文（设计）2一、引言在我国，自开始实施工业化建设以来，许多企业出现了生产效率和经济效益低下的问题。有人把我国的企业分成三个层次：第一层次是外资、合资企业，如一汽大众、上海大众等，这些企业具有高技术装备，人力资源水平也较高，但是需要现代资讯技术的支援以及良好的文化氛围等；第二层次是较为常规的大量流水制造企业；第三层次是数量巨大、整体水平较低的乡镇和中小企业。不论是哪个层次，与一些发达国家相比，普遍存在着消耗大、成本高、质量差等问题。要想解决这些问题，弥补差距，实现跨越式发展，其根本的出路在于管理创新，即通过设施规划、质量管理等科学技术来提高管理水平，改善企业的竞争力[1]。以车间设施布置为例，它强调的系统的整体优化，从提高系统总生产率的目标出发，统筹分析，合理布置、寻求最佳的设计和改善方案。所以在降低消耗和生产成本，改善物流，改进空间的利用，缩短生产周期等方面有很大的潜力。车间设施布置的作用不仅表现在新建的工程项目上，更体现在对已有企业的改造上。当前，我国正致力于实现经济增长方式的改变，重要的一个方面是经济增长从主要依靠扩大建设规模转变到主要依靠对现有企业进行技术改造、改组和扩建。这就从客观上提供了发挥车间设施布置的广阔的天地。当前，设施布置理论已越来越引起我国经济管理学家的重视。一些设计单位、高等院校和企业应用物流技术，调整生产布局，改善物料搬运，用较少的投入取得了缩短搬运距离和搬运量，降低生产成本，缩短生产周期，节约资金的效果。目前国内学者已经对车间设施布置理论进行了不少研究：陈呈频，毕娜，施祺方，兰秀菊[2]运用SLP方法和车间物流优化理论对某车间设施布置方案进行优化后，认为利用SLP技术，对企业物流设施进行合理规划，可有效的缩短生产周期。SLP技术用系统观点来研究物流活动从而实现降低物流费用，提高物流质量，是满足企业需求的一种有效方法。马彤兵，马可[3]通过进行车间设施布置理论的分析后对车间设施规划进行改善设计，南京财经大学本科毕业论文（设计）3认为可以减少或消除一些不产生价值的部分；通过工序流程的分析，对原有的工序进行合理改善；通过进行生产线柔性的分析，节约了大量的生产空间，使工厂内部的物流路线大大缩短；通过设备种类及加工柔性分析，平衡了加工生产线。姚民雄[4]对快速可重构制造系统的设施规划与物流进行分析后指出：企业物流的主要特征是物流与生产节拍同步。优化企业物流的途径有：合理配置各种生产设施尽可能降低库存、均衡生产合理配置和使用物流机械、健全物流信息系统。他建议设施规划研究应先于其他方面的开发研究，因为其他方面都基于存在的设施。设施是制造系统中最大的拓补不动点。刘启芳、周刚[5]认为对于现代制造业而言，降低制造成本是赢得利润的最关键环节，而利用物流在设施布置方面的理论对工厂生产车间进行布置则可以有效地降低制造成本。郝理想[6]指出：良好的车间布置可以使生产者在工作过程中具有良好的心里感受，提高工人的生产效率；另一方面，对于企业内部的物流而言，物流优化的途径主要通过合理的布置，优化物流路径，提高物流质量以改善生产节奏，尽可能的降低库存，加快物流速度来实现。工业企业总体布置和各种生产设施、辅助设施的合理布局是企业物流合理化的前提。车间设施布置与设计本身已有了几十年的发展。特别是近些年来，计算机辅助设施规划日渐成为工程设计人员的重要工具，最具有代表性的就是程序。但由于车间设施布置与设计是一个复杂并且富含矛盾的优化问题，所以人们在计算机辅助设施布置算法上做了大量的研究。尽管如此，国内的生产系统尤其是针对生产物流优化的设施布置系统仍然比较落后，成型的实用性强的设计工具不多，大多数需要设计人员手工操作，先构思然后再在图形绘制工具中进行绘制，费时费力，效率低下。鉴于此，本文将系统介绍车间生产设施的布置理论和SLP法，并以某企业具体车间设施布置为例，运用SLP法进行了分析和改进，希望能对提高企业生产效率有所裨益。南京财经大学本科毕业论文（设计）4二、车间生产设施布置的理论和SLP方法（一）车间生产设施布置理论各种有形的生产设备都会碰到布置和重新布置的问题，要达到高效率的运行，必须解决好此问题。设施布置的设计工作将研究各种不同情况下的布置问题，并提出一些建设性的指导方针和方法。1.设施布置设计的含义和内容设施布置设计是指根据企业的经营目标和生产纲领，在已确认的空间场所内，按照原材料的接收，零件和产品的制造，成品的包装、发运的全过程，将人员、设备和物料所需要的空间做最适当的分配和最有效的组合，以期获得最大的经济效益[7]。设施布置的主要目标有以下几点：（1）符合工艺过程的要求。（2）最有效地利用空间。（3）物料搬运费用最少。（4）保持生产和安排的柔性。（5）适应组织结构的合理化和管理的方便。（6）为职工提供方便、安全、舒适的作业环境。2.设施布置应当考虑到的要素（1）企业厂房的布置应满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输，从而缩短生产周期，节约生产费用。（2）生产联系和协作关系密切的车间应相互靠近。（3）充分利用现有运输条件、如铁路、公路、港口、供电、供水等公共设施。（4）按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区。（5）总平面布置力求占地面积最小。（6）应考虑有扩建余地。3.设施布置的基本形式和要求（1）设施布置的分类[8]①产品原则布置根据产品的制造步骤安排各组成部分。从理论上看，流程是一条从原料投入到成品产出的连续线。固定制造某种部件或某种产品的封闭车间，其设备、人员按加工或装配南京财经大学本科毕业论文（设计）5的工艺过程顺序布置，形成一定的生产线，适合品种少、批量大的生产方式。此种方法的优点在于布置符合工艺过程，物流顺畅；上下工序衔接使得在制品比较少；物料搬运工作量小；对工人的技能要求不高，易于培训；生产计划简单；可使用专用设备。缺点是：一台设备发生故障将导致整个生产线中断，而且生产线速度取决于最慢的机器；产品创新将导致布置的重新调整；相对投资较大；重复作业，单调乏味；维修保养费用高；机器负荷不满等。②工艺原则布置又称机群布置，是同类设备和人员集中布置在一个地方的布置形式，优缺点见表1。根据所执行的一般功能，对各工艺组成部分进行布置，并不考虑到任何特殊产品，如单件小批加工车间等。表1工艺原则布置的优缺点优点缺点机器利用率高物流量大更改产品品种和数量方便生产计划与控制较复杂设备投资相对较少库存量相对较大操作人员作业多样化员工技能要求高③成组原则布置实施成组加工的布置形式，介于产品布置和工艺布置之间，适应于中小批量生产。优点：物流顺畅；设备利用率较高；有利于发挥班组合作精神；有利于提高工人的作业技能；物料搬运工作量少；兼有产品原则布置和工艺原则布置的优点。缺点：生产计划要求高；单元之间流程不平衡，需要中间储存；工作人员需要掌握所有作业技能；增加了使用专业设备的机会；兼有产品原则布置和工业原则布置的缺点。④定位原则布置根据体积或者重量将产品固定在一个位置上，设备、人员、材料都围绕着产品分布，南京财经大学本科毕业论文（设计）6如飞机制造厂、造船厂等。其优点在于物料移动较少；当采用班组方式时，可提高作业连续性；高度柔性。不足之处是人员设备的移动将相对增加；设备需要重复配备；对工人技能要求高等。（2）设施布置的要求①直线型流动，产品从原料到成品的流动过程应是直线形的流动；②回溯最少，重复检验的产品数量应最低；③生产时间可预先估计，以便更好地安排生产；④在制品少，做到这一点要保障每道工序的顺利完成，使整个生产过程流顺通畅；⑤可视性强的工厂车间，每个人都可以看到工厂里发生的情况，可以增强员工的紧迫感；⑥瓶颈操作可被控制，可以确保生产过程不至于发生中断；⑦相关工作地之间距离较近，使得工人之间方便交流对工艺的看法；⑧物料摆放与储存有序，不会在寻找物品上浪费时间，一目了然，同时还会节省空间；⑨物料搬运路径最短，可以节约劳动力成本和时间；⑩易于根据条件的变化进行调整，生产车间的布置应该灵活多变，可以及时对环境变化作出响应，这样才能省时省力，节约成本。根据以上几点可以判断一个车间的生产布置是否符合物流的最佳布置原则，是否可以进一步减少开支，为企业开源节流。（二）车间设施布置的物流设计概述