基于SLP的设施规划与物流分析毕业设计最终版

本 科 毕 业 设 计 题 目： 汽摩配企业组装车间的设施规划 与物流分析 学 院: 专 业: 班 级: 1 个 姓 名: 学 号: 指导老师: 完成日期: I汽摩配企业组装车间的设施规划与物流分析摘 要：设施规划与物流分析是工业工程研究的核心课题之一，更是当今中国各个行业（以制造业为主）需要学习、研究、实施的重点课题。伴随着经济全球化，中国本土企业面临的竞争压力越来越大，而科学、正确的车间设施规划可以有效激发出企业的潜在利润，从根本上提升企业竞争力。在此背景下，本论文利用工业工程以及设施规划与物流分析相关理论，结合 A 集团制造部外球笼生产车间存在的具体问题，使用基于 SLP的方法对其设施规划与物流系统进行重新分析与改善，得到三种优化的设施布置方案，最终使用加权评分法对方案进行评价选取最优方案，以达到提升企业产能、降低成本、减少浪费、最大化利润的目标。关键词：设施规划；物流分析；SLP；改善优化IIFacilities Planning and Logistics Analysis in Assembly Shop of Automobile EnterprisesAbstract：Facilities planning and logistics analysis is one of the core issues of Industrial Engineering. It is a key topic that need to be learned, researched, implemented in todays various industries China(manufacturing-based). The competition pressure that Chinese enterprises face is increasing accompany with the economic globalization. The scientific and correct workshop facilities planning can inspire the potential profit of enterprise effectively and improve enterprise competitiveness fundamentally.In this background, in this paper, the related theory of facilities planning and logistics and method based on SLP were used to rethink the facilities planning and logistics systems of CV joint production workshop in A Group, in order to obtain three new facilities layout plans. The Weight Grade Method was used to evaluate solutions to choose the optimal solution, so that the target of improving enterprise productivity, reducing cost, reducing waste, maximizing profit can be reached.Keywords：Facilities planning；Logistics analysis；SLP；Optimization目 录中文摘要 .I英文摘要. .II1 绪论 .11.1 研究背景与意义 .11.2 国内外研究现状 .11.2.1 国外研究现状 .11.2.2 国内研究现状 .21.3 论文的主要研究内容 .32 设施规划理论及方法研究 .42.1 工厂车间布置的一般方法 .42.2 SLP 概述 .52.2.1 SLP 的五个要素 .52.2.2 SLP 的四个阶段 .62.2.3 SLP 设计步骤 .73 生产车间概况与现状分析 .73.1 产品介绍 .83.2 生产工艺 .83.3 车间概况 .93.4 生产车间设施布置现状分析 .104 车间设施规划与布局方案 .134.1 产品概况与作业单元面积计算 .144.1.1 产品分析 .144.1.2 作业单位面积计算 .214.2 作业单位间物流相互关系分析 .254.3 作业单位间非物流相互关系分析 .274.4 作业单位综合关系分析 .294.5 绘制作业单位位置相关图 .314.6 绘制作业单位面积相关图 .334.7 修正 .344.8 绘制厂区详细布置图 .354.8.1 方案一 .354.8.2 方案二 .354.8.3 方案三 .364.9 评价择优 .375 结论与展望 .39致谢 .40参考文献 .4001 绪论1.1 研究背景与意义进入 21 世纪以后，伴随着经济发展与全球化不断深化，企业与企业之间的竞争愈发激烈。外国强企不断入驻中国，造成的结果就是中国本土企业的竞争压力越来越大，中国的制造业形象在国际上本就相当负面，而廉价的劳动力带来的竞争优势也不会长久。在这样的背景下，中国企业亟需在管理与规划层面与国际接轨，尽快提升自身的核心竞争力，而一个企业的工厂无论新建、改建还是扩建，首先要做好的就是设施规划与物流分析。这是企业最基本层面的问题，也是硬性问题，直接决定企业的生产能力、成本、设备、人员、物流。设施规划与物流分析是工业工程研究的核心课题之一，更是当今各个企业需要学习、研究、实施的重点课题。设施规划与物流本来是两个概念，其理念形成并迅速发展于 20世纪中期（二战之后） 。随着这两种新理念的不断发展与进步，两者逐渐的融合在一起：设施规划中必须以物流为主要依据，而物流又依附于设施规划的每个环节。在企业中成功应用系统化设施布置规划方法进行改善、布置，可有效减少人员流动，避免造成拥塞或瓶颈，提高人员运动率及机器利用率、提升空间利用率；可降低库存水平、降低物料和产品的搬运成本；可提供安全舒适的工作环境以及更快速的服务，提升包括顾客、员工、企业自身的服务满意度等等 1。用一句话总结设施规划与物流分析的目的：最大程度提高企业的潜在利润。以 A 企业为例，其生产的汽车零部件等速万向节（球笼）目前出口超过 100 个国家，仅在美国就拥有分别位于南卡罗来纳州、佛罗里达州迈阿密、亚特兰大、洛杉矶的数个子公司以及控股公司。随着业务发展，其在国内的工厂产能日趋不足。除了建造新厂以外，对旧厂的改建也是相当有必要的，应用科学的设施规划与物流分析方法，不仅可以增加产量，还可以降低成本。本次研究的意义，就 A 集团来说，可以对其老旧的厂区进行现代化设施布置与规划，优化产能与成本，消除或减少不合理规划造成的混乱、搬运浪费、人员效率低等各种问题；就整个中国本土企业的大环境而言，本次研究旨在将经典的设施规划方法 SLP 引进越来越多的企业，使其接受更多先进的企业管理意识，使中国企业在最基础的设施规划中与欧美企业站在同一起跑线，提升中国企业的竞争力，提升中国制造业的形象。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状设施规划与物流分析起源于二战时期的欧美，经过半个多世纪的发展，欧美包括日本已经拥有了相对成熟的设施规划与物流分析体系。尤其是进入二十一世纪信息化与全1球化2的革命，使得设施规划与物流分析进入了其发展的第二个黄金期 2。供应链管理成为了北美设施规划与物流的战略性特点，同时也被赋予了全新的意义。企业内部的设施规划与物流分析，已经发展到对整个社会活动的分析，供应链一词已经成为物流的代名词。供应链管理是指集生产商、供应商、分销商、零售商以及运输、信息及其他物流服务供应商为一体的管理从产品的供应到最终消费，是物流管理的最高境界 3。其目标是使整个供应链从原料采购、加工生产、分销配送，到商品销售给顾客的各个环节的高效协同工作，以最优的商品供应体系，降低整个供应链的物流成本，实现对顾客的快速反应，同时提高顾客服务水平。在设施规划理论方面，自从 1961 年由美国人 Muther4提出了经典的系统化设施布置SLP 之后，其理论已取得长足发展；在计算机辅助方面，MRP-II，ERP，CIMS 等软件与设施规划相辅相成 5；在数学算法方面，Balakrishnan&Cheng 的遗传算法 6解决了 DPLP 问题，Alan R 还提出了一种混合蚁群算法。1.2.2 国内研究现状我国在 20 世纪 80 年代才在工业领域引进了设施规划与物流分析的一些方法与理论，在国外企业已经将设施规划与供应链管理应用的相当成熟、成功并且从中获益之时，设施规划与物流分析在国内企业中的应用尚处于初级阶段。尽管我国在设施规划领域的理论研究有所成果，如利用改进遗传算法求解非线性目标规划 7，但是实际应用情况不容乐观。就企业内部而言，经典的系统化设施布置规划方法 SLP 的应用也没有普及，企业内的物流体系、设备布局缺乏科学性，信息化的环节非常薄弱，再加上过高的库存水平，造成企业的资源浪费，生产成本高，效率低，效益自然也差。不进行设施规划与物流分析的应用，企业就很难完成内部一体化，这就造成当企业内部出现问题的时候，无法很快的发现瓶颈所在，混乱的设施规划与不成体系的物流系统往往会使得问题进一步扩大。而对于企业外部而言，设施规划不再是重点，物流（供应链）管理才是整体的关键。而供应链对于国企来说，更多的是个口号，或者只是有个很浅显的认识，而一个企业如果不在供应链上下功夫，其发展前景就会被自身短浅的眼光所局限 7。总之，无论是企业内部基于物流分析的设施规划，还是企业外部基于物流体系的供应链管理，是能够真正决定一个企业竞争力的科学手段。当然，目前国内企业在应用系统化设施布置方面也有许多成功的案例，比如此次设计的对象：A 集团的外球笼生产装配车间。该车间在最初的设计中进行了比较系统的设施规划，科学的车间设施规划帮助 A 集团在十年内使自己的产品进入全球汽配采购体系。但是设施规划的实效一般为 5-10 年，随着技术进步、产品转型、需求变化和组织变化，车间的设施布置将会不断暴露出一些问题：例如由于业务发展导致目前产能日趋不足，物流路线变得不佳、库存数量与方式不合理、某些作业单位互相矛盾等，都使得该厂的重新规划变得势在必行。31.3 论文的主要研究内容本文采用由 RMuther 提出的系统系统化设施布置规划 SLP（Systematic Layout Planning）方法，针对 A 企业制造部生产车间进行基本要素分析，发现问题并作出相应的布局改善方案，利用层次分析法对方案进行评价选取最优的方案。本文共分为 5 章，各章内容简述如下：第一章 绪论 说明论文的选题目的和意义，国内外文献综述及论文所要研究的内容。第二章 设施规划理论及方法研究 结合研究内容介绍车间布置方法与 SLP 相关理论第三章 车间的概况与现状分析 描述生产车间现状，发现问题并提出解决方案。第四章 车间设施规划与布局方案 基于数据与上文的分析，使用 SLP 方法进行详细分析与布置。第五章 总结与展望 总结研究成果，说明研究存在的不足，展望未来。42 设施规划理论及方法研究结合本次设计内容，介绍正文使用到的工业工程与 SLP 相关理论与研究方法，并依据设计内容及 A 集团车间基本要素分析，提出自己的见解。2.1 工厂车间布置的一般方法企业生产产品品种的数量及每个品种的产量高低，将决定工厂的生产类型，进而直接影响工厂或车间的布置形式。设施布置形式受工作流的形式限制，有三种基本类型和一种混合类型 9：表 2-1 车间布置形式A 集团的产品等速万向节不同型号之间的装配工艺非常相近，其满足小品种、大批量的生产方式，因此生产车间采用产品布置原则（Product Layout)进行布置，按照生产工艺形成生产线。2.2 SLP 概述工厂布置方法以 1961 年缪瑟提出的系统布置设计 SLP(System Layout Planning) 最为著名，应用比较广泛。这是一种条理性很强，以物流分析和作业单位之间相互关系密切程度分析相结合，最后得到合理布置的技术。任何一种系统设计的过程都是反复迭代、逐步细化的寻求最优结果的过程，工厂布置设计亦是如此。设计步骤的正确与否往往是工厂布置设计能否成功的关键，而系统布序号 布置类型 布置特点1 产品原则布置（Product Layout)根据产品制造的过程安排各组成部分，机器设备、人员及物料按产品的加工或装配的工艺过程顺序布置，形成一定的生产线。适用于小品种、大批量的生产方式。2 工艺原则布置(Process Layout)工艺原则布置又称机群式布置，是指同类设备和人员集中布置一个地方的布置形式。如车床组、磨床组等，各类机床组之间也保持一定顺序，按照大多数零件的加工路线来排列。适合于多品种小批量的生 产方式通常适用于多品种、小批量的生产方式。3 固定布置（Fixed Layout)把产品固定在一个位置上，人员、设备、材料围绕着产品而转的一种布置方式。如飞机制造厂、造船厂就采用这种布局方式。适用于大型设备的制造过程。4 成组原则布置（Group Layout)种混合布置的方法，实施成组加工的布置形式，介于产品原则与工艺原则之间，适合中小批量生产。5置设计模式就是一种被人们广为釆用、成功的设计方法 10。2.2.1 SLP 的五个要素在 SLP 方法之中，缪瑟将研究问题的依据和切入点归纳为五个基本要素，这五个要素是解决工厂和车间布置问题的“钥匙” 。五个基本要素分别是产品 P、产量 Q、生产路线 R、辅助服务部门 S 以及生产时间安排 T。要想得到布置的最佳方案，P、Q 两个基本要素是一切其他条件或特征的基础。必须在上述各个要素得到充分调查研究并且获得准确全面的各项原始数据的基础上，绘制各种表格、数学和图形模型，通过合理的计算分析，得到最佳方案 11。由此可见，基础数据的采集是整个设计过程的基石，数据的