毕业设计（论文）-联合收割机总装生产线布局优化.doc

济南大学毕业论文1 前言1.1 选题背景及意义联合收割机在我国农业生产过程中具有重要的作用，是农业机械中结构最为复杂、科技含量较高的农机产品。自20世纪90年代中期以来，联合收割机迅猛发展，已成为农机工业重要的经济增长点，与此同时，规模逐年扩大的联合收割机跨区作业，也成了社会各界关注的热点。在这种情况下，有必要对我国联合收割机的发展现状和未来发展趋势等问题进行认真研究，形成正确的认识，这不仅对目前我国联合收割机行业技术进步及相关产业产品定位的意义重大，而且对未来整个行业的发展十分有益。目前我国众多的联合收割机制造企业还沿用几十年前的生产模式，落后的厂区布局，不合理的车间设施规划，严重的影响了企业的经营状况。其中由于生产车间设施布置不合理导致的物流方面的问题很多，如物流流速慢，停滞长，机构分散且不协调，物耗费用高，浪费严重，有些生产车间比较杂乱，容易发生安全事故。据调查，在我国大部分企业中，物流费用(不包括转移价值)约占产品总成本的2050，加上生产过程中的搬运费，可达3060，若以时间论，从物料进厂到产品销出，生产线上占用的时间约为725，其它8392的时间为搬运和库存时间。此外，车问噪声、粉尘污染、车间异味等严重，不利于职工身体健康。这些不合理的布置已不能适应现代企业的需求和市场的变化。当今世界正从工业化社会向信息化社会高速推进，制造业的生产方式已逐步从大批量生产方式转向精益生产，柔性生产等。并进一步向计算机集成制造(CIMS)及敏捷制造转变【9】。随着生产方式的改变生产车间的物流状况也随着改变，这又促进车间设施规划与设计的研究和发展。如何缩短生产周期加速资金周转；如何有效地配置和利用企业资源；如何实现物流合理化等，己成为企业生存与发展的关键问题。通常一个产品或零部件从前一工序到后一工序，会不断装卸、搬运、停留、检验等物流活动，据实际数据统计，物料实际加工时间占总时间10%左右，而搬运时间高达90左右。因此，要降低生产成本、提高利润，我们要从物流管理，特别是车间物流管理上做文章。因为车间物流是整个物流系统中最重要的一个环节。只有高效的车间物流，才能给企业带来成本优势，才能提高企业的利润。工业工程相关原理在电子、机械等轻工业产品的生产中发挥了重要的作用，而且取得了相当大的成效，但重型机械加工与轻工业产品生产存在很大的差别，例如设备加工时间长，物料搬运困难，生产线复杂等。因此，借鉴轻工业产品生产布局中已经取得的成果并结合重型机械加工的特殊性，设计合理的车间布局形式及物料搬运系统，对降低生产成本、缩短生产周期、提高产品质量、加速资金周转和提高企业综合竞争力都有重要意义【2】。1.2 车间布局与生产物流的关系对于制造业来说，企业物流系统是要按照生产工艺流程来组织的，生产物流是制造产品的工厂企业所特有的，然而它又要受到车间布局状况的影响和制约。所以车间的布置设计是物流系统优劣的先决条件。车间的总体和细节布局设计决定了生产物流的优劣，生产物流是否合理、顺畅以及没有不必要的交叉和迂回，对企业的效益有非常大的影响，是使企业取得高效益的关键性因素之一。生产物流是指从企业的原材料、外购件购进入库起，直到企业成品库的成品发送为止，这一全过程的物流活动称为生产物流。它包括从原材料和协作件的采购供应开始，经过生产过程中半成品的存放、装卸、输送和成品包装，到流通部门的入库验收、分类、储存、配送，最后送到客户手中的全过程，以及贯穿于物流过程中的信息传递。车间布置设计就是为了要保持物流迅速、流畅、精确、高效、安全地运行，降低企业的生产成本。通过缩短作业时间，保证产品的交货期；通过提升作业质量，保证产品的质量；通过减少在制品数量和库存，降低产品制造的成本；通过优化物流作业空间，提高设施的利用效率；通过降低包含在生产过程的各种物流成本，如：搬运材料中的物流成本、人力移动的物流成本，加工过程中的辅助物流成本等等，减少浪费、占用以及消耗，最终降低生产的总成本【13】。1.3 论文研究的主要方法和内容本论文主要针对当前国内联合收割机制造企业总装生产线上的缺陷和不足，利用前文所述的设施规划与设计理论以及物流理论的相关知识展开深入研究，力求实现联合收割机总装生产线的布局优化，主要的研究内容包括：（1）确定联合收割机总装生产线设施规划优化方案。其内容和方法主要包括：设施布置的内容和原则、设施布置的必要性和意义、设施布置的基本形式、基本要素分析和设施规划与设计程序模型等内容。（2）完成联合收割机总装生产线布置设计优化。主要研究方法有:物流系统设计、物流相关表、作业单位位置相关表、作业单位综合相关表、作业单位位置相关图、车间布局总平面图等。（3）完成总装生产线的物料搬运系统的设计优化。需要完成的任务有:编写物料特征表、编写车间物流活动一览表、在布置图上绘制流程图等内容。2 联合收割机总装生产线布局优化2.1 设施规划与设计概述2.1.1 设施规划与设计的发展史设施规划与设计（Facilities Planning and Design），是工业工程的重要分支，最早起源于早期制造业的工厂设计（Plant Design）。鉴于其起源于工厂设计，而且规划和设计的过程系统性很强，因而设施规划与设计也常被称为系统化工厂设施规划与设计（Systematic Planning of Industrial Facilities，SPIF）。设施规划与设计作为一门学科，在系统工程、物流学、人机工程等学科发展的带动下，逐步变得科学化和系统化，其在现代企业的改建、扩建以及新建等过程中都具有极其重要的作用和意义7。19世纪末到20世纪30年代，以泰勒为首的工程师，通过对工厂、作坊等的实地调查、研究和分析提出 “科学管理”。他们指出，管理的核心是“人”，包括工作测定、研究工人的活动等内容。称作操作法工程（Methods Engineering）。并且他们也开始着手于“机”和“物”的管理。例如：对作业设备、运输通道和场地的合理配置；对车间内部物料搬运路线的优化设计；对原材料到成品的物流活动控制等。“工厂设计”包括物料搬运（Material Handing）、工厂布置（Plant Layout）和操作法工程。其中，工厂布置和物料搬运是工厂设计中最传统最基本的任务。20世纪80年代，供应链、虚拟企业等理论和方法快速发展，为设施规划与设计注入了新的元素和方法。市场竞争加剧，高的个性化需求，是对设施规划与设计的新的挑战与要求。设施规划与设计的过程中要把自身因素和上下游企业之间的关系有机结合。所以现代设施规划是面向供应链的规划与设计。20世纪90年代，客户关系管理、服务科学（Service Science）迅猛发展，企业越来越重视对客户的服务质量和个性化需求。因而能否为客户提供最优质的服务、能否满足客户的个性化需求，成为设施规划与设计的最主要的内容之一。如今21世纪，我国工业迅猛发展，“Made in China”成为国际主流，然而由于我们在工业设施规划与设计中特别是选址于布置，辅助设施规划等方面的不足与缺陷，导致了运作效率低下、资源浪费、环境严重污染等一系列问题。近几年我国已经充分认识到设施规划与设计的重要性，新建工业园区、开发区的规划与布置变得更加科学和合理。现在工业工程师的事业活动不断扩大，工厂设计的原则和方法逐渐扩大到非工业设施，例如，机场、超市、游乐园等。因而“工厂设计”逐渐被“设施规划与设计”代替。2.1.2 设施规划与设计定义设施规划与设计的定义存在许多不同的表述：德国的科特纳著作的工厂系统设计手册提出：“工厂设计的任务是考虑众多总体条件和边界条件，为工厂创造实现企业目标、社会功能和国民经济功能所需的先决条件，即工厂设计要保证生产工艺流程既正确又经济，工作人员能在良好的环境下工作。”美国的约瑟和海尔斯合著的系统化工业设施规划对其定义为：“工业设施规划就是设计或确定怎样具体的把一个工厂建造起来，使它运行生产。工业设施规划人员的工作是为一个工业公司有效实现其产品的设计、制造、分发，提供所必需的工厂面积、构筑物、机器和设备。”约瑟和海尔斯对设施规划与设计做了大量的研究，特别在其应用方面取得了巨大的成就【4】。他们合著的系统化工业设施规划成为设施规划与设计的经典作品，其英文缩写SPIF成为设施规划与设计的代名词。中国百科全书中的“机械工程篇”对“机械工厂设计”的解释为：“为新建、扩建和改建机械工厂进行的规划、论证和制成成套设计文件，工厂设计是一项技术与经济相结合的综合型设计工作。”1综合以上各种理论说法其含义主要包括以下几点：（1）设施规划与设计不是针对某个环节而是面向整个系统；（2）设施规划与设计是对服务系统或者生产系统进行系统的全面的安排以及规划，通过优化物流、信息流、人流等来经济安全有效的实现期望目标；（3）安排和规划的目标是，确定经济合理的投入，是系统内的资源配置得到优化，使得系统高效运作，达到期望的目标。2.1.3 联合收割机总装线设施规划与设计主要内容从工业工程角度考虑，设施规划的范围包含厂址选择和设施设计两部分。其中设施设计又包含物料搬运系统设计、布置设计、公用工程设计、建筑设计和信息系统设计等几个部分构成，他们的具体关系如下图所示：设施规划与设计厂址选择设施设计布置设计物料搬运系统设计建筑设计公用工程设计信息通讯设计图1 设施规划与设计内容关系图在本课题中因为不涉及厂址选择的问题，所以在这里厂址选择不做论述。（1）布置设计对企业各种设施，如：建筑物、机器、设备、场地、运输通道等按照人流、物流、信息流的需求，做出合理的配置和设计，使各种设施能够科学的布局尽量减少不必要的作业量，另一方面方便工作人员操作和管理，提高工作人员和设备的工作效率。此外布置设计还应该充分考虑到企业未来的发展。（2）物料搬运系统设计物料搬运系统是制造企业生产过程中的辅助生产过程，是工厂之间、车间之间、工序之间的必要环节。通过调查和研究发现在一般的生产车间里，大部分时间都消耗在原材料、零件、工具的搬运、等待上，零件实际在机床上的加工时间仅仅只占总时间的6%左右，物料搬运的费用占生产总费用的35%左右。由此可以看出物料搬运系统的重要性，能否设计一套合理、科学的物料搬运系统，是企业提高生产率，减低生产成本的关键。（3）建筑设计是指企业在满足经济、安全、适用的前提下对主要的建筑、辅助设施结构等进行结构、外观的设计。在联合收割机制造企业中主要包括：办公室设计、道路设计等。（4）公用工程设计企业共用工程设计指的是对企业内部的电力、热力、照明、通风、给排水、空调等公用设施进行规划设计，他们的设计规划是否合理，能够直接影响整个企业的运作。（5）信息通信设计随着信息技术的不断发展，企业对信息的依赖越来越大。信息通信设计是指对设施内部和对外信息通讯的传输系统的设计和规划，它设计的好坏直接关系到企业能否正常高效的运作。2.1.4 设施规划与设计的必要性与意义设施规划与设计不仅是原有设施改造的需要也是新建设施的需要，企业总是不断的变化和发展的，所以以长远的眼光看，设施规划与设计是一项持续的活动，通过对企业设施的不断优化，保持企业的竞争力。调查和研究证明，在制造企业的总成本中，物料搬运能占到10%30%，然而合理科学的设施规划至少可以减少10%30%的费用，更重要的是完成一项设施规划与设计所需的总费用大约仅仅只占总投资的2%10%，但是投产后企业能够获得更大的效益，如果企业要改变规划、设计、建造、安装、投产中的某一个环节，其所需的费用将是按指数增加的（如下图所示），越往后改进就会花费更多的人力、物力和财力，而且得到的效果往往不理想【7】。因此设施规划与设计能够避免不良设施的出现，并且可以降低企业的运行成本。费用划规计设计造建装安产投 图2 改变规划设计的费用2.1.5 设施规划与设计的目标对于一个企业来说，设施是为实现其商业目的，宏观上设施规划与设计的总目标是企业的发展，微观上设施规划的目标是使企业的人力、物力、财力和物流、信息流、人流得到最经济、最有效、最合理的配置，主要内容有：（1）简化作业过程。作业过程越是简单，企业的生产效率就越高。（2）尽可能缩短生产周期。企业资金流动速度越快，其运作效果就越好，企业的市场适应能力就越强。（3）最大限度减少投资。在满足需要的前提下通过布局优化、合理利用设备和资源，可以很大程度上节省投资。（4）尽可能减少物料搬运工作量。正如前文所述物料搬运成本占总投资的比例非常大，减少物料搬运量就意味着降低成本。（5）为员工创造舒适、安全、卫生的工作环境。利用设施规划与设计的科学理论对企业生产线进行布局优化，不仅可以为员工提供良好的工作环境更能够极大地调动员工的工作积极性。例如：生产线的光照条件问题，通过光照强度试验证明，如果采光较好能够较大的提高员工的工作效率，而且可以节省资源。（6）为企业未来的发展做好铺垫。从厂址的位置、规模、设施设备的数量规模以及周边环境等各方面问题都应该考虑到，以保证企业未来的发展能够顺利的进行。2.1.6 联合收割机总装生产线设施规划与优化设计的方法联合收割机总装生产线的设施规划与设计要包含许多方面的内容，其中主要有五个方面：布置、搬运、建筑、公用和信息的设计与规划。这五个方面需要互相配合，全面展开，在对这五个方面进行规划设计时可以按以下步骤展开：（1）调查整理在第一个阶段需要对项目有关的数据做调查和整理，包括原始数据和影响因素。本阶段的成果是后面工作顺利进行的依据和保障。原始数据有的是在预规划阶段获得，有的是在确定阶段获得，还有一部分是通过调查和整理获得，其主要内容包括：1.基本原始数据基本原始数据包括：产品（或材料），用字母P表示；产量（或合同量），用字母Q表示；工艺过程，用字母R表示；辅助服务，用字母S表示；时间安排,用字母T表示。设施的类别由产品决定的，而产量决定了设施的规模，工艺路线决定了设施之间的布置关系，辅助服务决定了生产线需要的辅助设施，时间安排决定规划与建设的时间进度。这些数据是生产线设施规划与设计最基本的依据。2.影响因素调查整理中的影响因素包括：供电、供水、供热、交通条件、原有设施、设备现状等。例如，在山东地区如果外部供热不足则需要企业自己增加暖气片、空调等设施。（2）分析拟定第二步的分析拟定建立在第一步调查整理的基础上。各个组成部分要对其所需要的空间、人员、设备、布置、物流和信息等进行分析、研究和计算，并且拟定出若干备选方案。在实际设计过程中往往会发现前面的调查整理工作不能满足后面工作的需要，这就要求我们回到一步的调查整理查漏补缺，这是一个循环往复而又层层递进的过程。（3）综合及编制在分析拟定的基础上以关键设施为主把各组成部分的规划与设计方案结合起来综合优化，制定出初步的总体方案。然后用可视化的图或表表示，很重要的是要采用标准化的图例符号，方面以后的交流和修改。（4）修正及改进将初步设计的方案提交给相关工作人员，从经济、技术、环境等方面进行综合评估。在条件允许的情况下，最好采用计算机仿真技术，对方案进行仿真评价。通过多次反复的修改，最终拟定25个供选方案。（5）评价及批审对拟定的供选方案进行括隐蔽因素评价、无形因素评价和经济因素评价等，该工作由专业负责人员完成后即可由领导部门选定并审批。下图是设施规划与设计的步骤，它是一种逻辑性的程序模式：前阶段调查及整理分析及拟定综合及编制修正及改进评价及审批规划依据设想方案初步方案比较方案选定方案后阶段图3 表示设施规划与设计的步骤上图为逻辑性的程序模式，调查及整理、分析及拟定、综合及编制、修正及改进、评价及审批是各个阶段要完成的工作。规划依据、设想方案、初步方案、比较方案、选定方案是各个阶段的设计成果。美国的繆瑟和海尔斯合著的系统化工业设施规划一书中将设施规划与设计的五个步骤的阶段性工作整合到一起，形成了完整的设施规划与设计的程序模型，如下图所示：评价及审批P S RQ T原始资料有形影响因素无形影响因素规划依据综合及编制调查及整理分析及拟定移动信息介质形式关系调整移动传输分布材料设想布置分析其他意见搬运方法通信手段公用设施建筑设计协调初步方案方案1.2.3搬运规划通信规划公用设施规划建筑规划专家评议选定设施规划方案审查通过有关方面审批审查通过规划项目修正及改进图4 设施规划与设计的程序模型图中的项目定义，P、Q、R、S、T等原始资料是进行设施规划与设计的根本条件；每个步骤需要综合考虑设施规划与设计的五个组成部分；每个阶段都有相应的研究成果；针对不同的部分，每个步骤要考虑不同的因素。2.2 联合收割机总装生产线布置设计优化2.2.1 联合收割机总装生产线设施布置的内容和原则 联合收割机总装生产线设施布置主要内容就是车间布置，进行设施布置设计时应当遵循的原则有：（1）确定设备布置形式。依据车间的生产纲领，弄清楚该生产类型是单件生产、成成批生产还是大量生产。以此为依据决定车间的设施布置形式。在本课题中联合收割机总装生产线是大量生产，因此采用流水线式。（2）满足工艺流程要求。联合收割机总装生产线的设施布置应该保证工艺流程顺畅、物料搬运方便，同时注意尽可能的减少或避免往返交叉物流的产生。（3）实行定置管理。联合收割机总装生产线设施布置时，除了对主要生产设备安排适当位置外。还需要考虑到废品废料存放地、制成品暂存地、通道、卫生休息设施以及办公室等，给它们安排出合理的位置，确保工作环境的舒适和安全。（4）根据产品的特点和工艺流程的要求选择适当的建筑形式。如建筑物的外形、体积、颜色等。此外，保暖、照明和通风等因素也必须加以综合考虑，并且设施的布置应具有一定的柔性，以适应企业未来的发展。最佳的设施布置可以取得极大地效果，例如：减少在制品、减少搬运作业量、提高生产率、提高生产设备的开工率、提高生产柔性等。2.2.2 联合收割机总装生产线的系统布置设计要素及阶段在美国科学家繆瑟的观点中，影响系统布置设计的最基本要素是：P产品（Product，材料）；Q数量（Quantity，产量）；R生产路线（Routing，工艺路线）；S辅助服务（Service）；T时间（Time），如下图所示，这五个基本要素是设施的其他属性的基础，它是解决布置设计问题的钥匙。P：产品Q：数量R：生产路线S：辅助服务T：时间YHW图5 系统布置问题的钥匙图中：P产品（材料）指联合收割机总装生产线所生产的商品，原材料，零件、成品等，可以用型号、零件号等来表示。这一要素影响设施的组成及各作业单位的关系、物料搬运方法和生产设备型号等。Q数量（Quantity，产量）指的是生产的商品数量，可用件数、体积、重量等表示，它主要影响设施的规模数量、建筑面积大小等。R生产路线（Routing，工艺路线）是指生产线工艺工程的顺序，可用工艺过程图表示，它影响各个作业单位的作业关系和物料搬运路线等。S辅助服务（Service）指在布置设计中必不可缺的公用、附属部门如：办公室、卫生间等，它们是生产的支持系统，在一定程度上提高了生产能力。T时间（Time）产品在总装流水线的各作业单位完成装配所需时间或装配总时间。依据时间可以求出设备数量、占地面积和所需员工数等。系统布置设计有很强的逻辑性并且条理清楚，主要包含四个阶段，如图所示：规划阶段规划时间1.确定位置2.总体区划3.详细布置4.安装图6 系统布置设计的四个阶段第一阶段确定位置。即确定所要布置的相应位置。第二阶段总体规划。把区域划分和基本物流结合起来进行布置，同时确定各主要作业单位、部门的大小、外形和相互关系。第三阶段详细布置。确定各作业单位、设备、公用及服务部门的详细位置。第四阶段安装。完成详细布置后，经上级部门批准后就可以进行施工、搬迁设备和最终安装。2.2.3 联合收割机总装生产线系统布置程序模型联合收割机总装生产线的系统布置设计要以三个基础为依据：第一，各对象之间所需要的相对密切程度；第二，所布置各对象的种类、数量和形状；第三，调整所布置的对象到最佳。其设计模式如下图所示：原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位1.物流3.相互关系图解6.面积相关图解4.所需面积7.修正因素8.实际条件限制4.可用面积2.作业单位相互关系方案X方案Z方案Y9.方案选出最佳布置方案图7 系统布置设计模式程序图图中原始资料的分析主要是P-Q分析(产品-产量分析)，同时还需要结合其他原始资料分析。图中的物流分析在以流程为主的工业设施中是布置设计最重要的内容，而方框2中是作业单位相互关系，除了生产部门之间的物流关系，还有许多公共辅助服务部门之间的非物流关系。因此必须同时考虑各作业单位之间物流和非物流关系，把这两个方面综合在一起就是“物流和作业单位相关图解”接下来“所需面积”是从工艺要求的设备、机器和辅助设施中分析而来，并且必须与“可用面积”相适应。下一步把每个作业单位允许采用的面积附在作业单位相关图上，得到一个“面积相关图”，面积相关图大体上就是布置图。最后把各种限制条件和修正因素综合起来就得到实际意义的各个方案，再经评定、比较得到最优方案。下面以兖州某联合收割机厂总装车间为例：为完成总装工艺对其总装车间进行要素分析：P产品（材料）包括：轮胎、变速箱、发动机、液压件、操纵件、电器、粮仓、脱谷机、驾驶室、输送槽、割台、拔禾轮、螺钉、螺母、垫圈、护照部件、外壳装饰等各种零部件。Q数量（Quantity，产量），根据该车间日产量20-40台，则轮胎、变速箱、发动机、液压件、操纵件、电器、粮仓、脱谷机、驾驶室、输送槽、割台、拔禾轮各需20-40件；螺钉、螺母、垫圈、护照部件、外壳装饰等零部件则需要大批量，其他零部件看情况适量而定。R生产路线（Routing，工艺路线）其总装车间总装流水线主要工艺流程如下：一.杂余升运器安装。添加配重；二.底盘轮总装。包括：翻转大架180；安装支重轮；安装固定平衡轮组合；安装托轮组合；安装防脱支架；安装导向轮等；三.底盘部部装装配。主要工作：导向轮装配；平衡轮装配；支重轮装配等；四.复脱器装配。包括：将复脱凹板筛焊合并卡在脱谷机架上；复脱滚筒两边轴承座步装等；五.液压系统总成装配。安装#SL-JDF8G操作阀到机架上；状液压油箱焊合；装液压阀进油管；装割台油箱进油管；装转向阀回油管；装液压阀回油管等；六.操作系统总成装配。焊接前立柱；装行走离合脚踏板焊合；装水箱；装发动机进水管；装水箱进水管；装发动机罩焊组合；装驾驶室组合；装刹车拉线；装刹车开关支架焊合；装四联带张紧轮装配等七.搅龙总装。八.复脱下滑板、振动筛、凹板筛安装。包括：装配复脱下滑板托架；将复脱下滑板与机架焊合；振动筛轴步装等；九.粮仓装配。十.脱谷室、输送槽、割台总成装配。包括：将升运器固定箍焊合到粮仓上；装粮仓；装进气管；装过滤器；装脱谷室总成；装输送槽；装割台油缸；连接割台进油管有割台油缸；装割台等十一.割台总成装配。包括：拔禾轮、盖板、防缠罩等装配。十二.试车挂链条。割台装配检查完毕后，进行10分钟的空运行试验，保证机器运行平稳，不能出现卡碰现象，连接件不能有松动现象；所有轴承的温升不能超过10。试车完毕后将链条10A-1105挂在搅龙链轮和无级变速皮带轮组合的64齿链轮上。S辅助服务（Service）包括：办公室、配电柜、灭火箱、洗手间等T时间（Time）：每道工序大约需要5-16分钟，具体依各作业单位员工人数而定（生产任务多，各作业单位员工曾多，每道工序时间相应减少）。2.2.4 物流系统设计与物流相关表中华人民共和国国家标准物流术语对物流给出了如下定义：物品从供应地向接受地的实体流动过程，根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送信息处理等基本功能实施有机结合【4】。在联合收割机制造企业中，物流起了极其重要的作用：第一，物流是企业正常生产的前提保障。首先；物流为企业的生产经营创造了一个必要的外部环境：一方面要保证企业按照拟定的生产计划和节奏提供运输原材料、燃料、零部件等；与此同时企业还必须将制成品不断地运离企业，这个基本的外部环境就是依靠物流得以维持。其次；企业生产过程的衔接性和连贯性要依靠生产工艺中的物流活动，很多时候生产过程本身就是和物流活动结合在一起的，物流的保障作用是必不可缺的。再次；物流是发展企业的支撑力量。企业的发展靠质量，物流作为全面质量的一环，是企业发展的重要保障。更重要的是，物流通过降低成本间接地增加了企业的利润，通过物流的优化改进能够有效地促进企业的发展。第二，物流降低成本价值。当前我国众多联合收割机制造企业面临的一项问题就是成本过高，而科学合理的物流可以大大降低联合收割机制造企业的制造成本，发展科学的物流能有效降低企业销售成本和生产成本。第三，物流也具有利润价值。物流的利润价值是指:通过降低生产的经营成本间接地提高利润，即为企业创造价值。第四，物流还具有服务价值。物流可以提供优质的服务，如果经营得当则可以很好的为自己的企业树立良好的形象，这对企业的长远发展具有很重要的意义，总的来说物流的服务价值就是促进企业战略发展的价值。在联合收割机总装生产线的物流系统设计中，物流分析包括确定物料移动的顺序和移动量。假设工艺过程正确的安排了各作业单位的相互关系，那么各条线路上的物料移动量就反映出各作业单位的密切程度，把一定时间内物料移动量称为物流强度。SLP中将物流强度分为五个等级，分别用A、E、I、O、U表示。A的物流强度最高，U的物流强度最低，它们具体意义见下表：表1 物流强度等级划分物流强度等级符号承担物流量比率（%）物流线路比率（%）超高物流强度A4010较高物流强度E3020较大物流强度I2030一般物流强度O1040可忽略搬运U在进行实际布置时，物流相关表中物流强度等级高的优先考虑，这些作业单位之间的距离要尽可能的小。物流强度等级低的作业单位间的距离可以适当放大以满足高级别的作业单位。按照兖州某联合收割机总装生产线的工艺流程分析其各作业单位的物流相关关系可得下表：表2 兖州某联合收割机总装生产线主要单位物流相关表序号12345678910011作业单位总装配流水线线输送链部装区滚筒部装区发动机加油、水区配电柜、厕所等割台部装流水线脱谷室部装流水线割台搅龙部装区脱谷机部装区拔禾轮部装区输送槽部装区2.2.5 作业单位相互关系表作业单位相互影响因素一般包括：物流；使用相同设备；需要和人联系；公共人员；管理监督；公共设施；通信联络程度；文件联系程度等。在SLP中作业单位相互关系密切等级划分为A、E、I、O、U、X六个等级，如下表所示：表3 作业单位相互关系等级及理由字母等级关系含义编码理由A绝对必要靠近1E特别重要2I重要3O一般密切程度4U不重要5X不希望靠近作业单位相互密切程度评价可以由设计人员根据物流计算，也可以由人们设计经验等方法判定，下图为某联合收割机总装生产线经过非物流分析得到的非物流相关表：表4 某联合收割机总装生产线作业单位非物流相关表序号12345678910011作业单位总装配流水线线输送链部装区滚筒部装区发动机加油、水区配电柜、厕所等割台部装流水线脱谷室部装流水线割台搅龙部装区脱谷机部装区拔禾轮部装区输送槽部装区在SLP中，要将作业单位物流相互关系和非物流相互关系合并，求出合成的综合相互关系。现对前文联合收割机总装生产线的11个作业单位进行综合相互关系分析，取物流与非物流关系的相对重要性比值为：m：n=1.5:1对应A、E、I、O、U、X的分值分别为4、3、2、1、0、-1通过计算得到综合相互等级分：例如：S1与S2：T12=（1.54+14）/2.5=4 对应A级 S2与S3：T23=（1.50+10）/2.5=0 对应U级 S3与S4：T34=（1.50+10）/2.5=0 对应U级 S1与S3：T13=（1.54+14）/2.5=4 对应A级 S7与S9：T79=（1.50+12）/2.51 对应O级 S5与S9：T59=（1.50+12）/2.51 对应O级同理，运用上述算法计算出其他数据填入表格，如下表所示：表5 某联合收割机总装生产线作业单位综合相关表序号12345678910011作业单位总装配流水线线输送链部装区滚筒部装区发动机加油、水区配电柜、厕所等割台部装流水线脱谷室部装流水线割台搅龙部装区脱谷机部装区拔禾轮部装区输送槽部装区当作业单位比较多时需要考虑各作业单位的综合接近程度便于排序。综合接近程度越高就优先排入中心位置，值越低则在后面放在边缘位置下表为上述某联合收割机总装生产线作业单位综合接近程度及排序表：表6 某联合收割机总装生产线作业单位综合接近程度及排序表单位总装配流水线割台部装流水线脱谷室部装流水线割台搅龙部装区脱谷机部装区拔禾轮部装区输送槽部装区输送链部装区滚筒部装区发动机加油加水区配电柜、厕所等总装配流水线A/4A/4U/0U/0U/0U/0U/0U/0A/4X/-1割台部装流水线A/4U/0A/4U/0A/4U/0U/0U/0U/0X/-1脱谷室部装流水线A/4U/0U/0A/4U/0A/4U/0A/4U/0X/-1割台搅龙部装区U/0A/4U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0X/-1脱谷机部装区U/0U/0A/4U/0U/0U/0U/0U/0U/0X/-1拔禾轮部装区U/0A/4U/0U/0U/0U/OU/OU/0U/0X/-1输送槽部装区U/0U/0A/4U/0U/0U/OA/4U/0U/0X/-1输送链部装区U/0U/0U/0U/0U/0U/0A/4U/0U/0X/-1滚筒部装区U/0U/0A/4U/0U/0U/0U/0U/0U/0X/-1发动机加油加水区U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0X/-1配电柜、厕所等X/-1X/-1X/-1X/-1X/-1X/-1X/-1X/-1X/-1X/-1综合接近程度711153337333-10排序3561428971011再根据上表就可以绘制作业位置相关图如下：总装配流水线割台部装流水线脱谷室部装流水线割台搅龙部装区发动机加油加水区十二.试车挂链条配电柜厕所灭火器拔禾轮部装区脱谷机部装区输送槽部装区滚筒部装区输送链部装区图8 兖州某联合收割机总装生产线作业单位位置相关图2.2.6 各单位面积确定根据上文的物流和作业单位相互关系，接下来确定各作业单位和部件存放区域的面积：兖州某联合收割机总装车间相关数据：车间长：120m 宽：60m 面积S=12060=7200（）日产量：20-40台车间员工数：50人（标准），各季度有调整作息时间：8:0017:00总装配流水线：长度：90m 宽：4m面积S1=904=360（）割台部装流水线：长：40m 宽：3m面积S2=403=120（）脱谷室部装流水线：长：40m 宽：3m面积S3=403=120（）割台搅龙部装存放区：根据割台搅龙的实际大小确定长：14m 宽：9m面积S4=97=126（）拔禾轮部装区：由于拔禾轮体积大、数量多则设计长：27m 宽：9m面积S5=279=243（）升运器链部装区：升运器链长8.5m需要4个员工同时加工则设计长：9m 宽：7m面积S6=97=63（）滚筒部装区：根据滚筒实际大小和员工人数等考虑设计长：15m 宽：9m面积S7=159=135（）输送槽部装区：输送槽长约4.5m且加工批量大考虑设计长：15m 宽：9m面积S8=159=135（）输送链部装区：根据输送链长度设计长：10m 宽：9m面积S9=109=90（）脱谷机部装区：此部分占地面积达，工人数多考虑设计长：30m 宽：3m面积S10=303=90（）发动机加油加水区：此部分设备简单，只需一人操作故设计长：5m 宽：2m面积S11=52=10（）配电柜：长：3m 宽：2m面积S12=32=6（）灭火器箱：长：1m 宽：1m面积S13=11=1（）厕所：长：9m 宽7m面积S14=97=63（）通道宽度：5m在总装流水线车间，除了设计作业单位、辅助设施、通道面积外，还需要设计零部件存放区面积，这些存放区主要集中在总装配流水线、割台部装流水线、脱谷室部装流水线旁边，便于总成安装。相关面积设计如下：轮胎存放区：轮胎数量多可以堆叠放置则设计长：9m 宽：6m面积S15=96=54（）变速箱存放区：数量多，但不适合堆叠存放则设计长：9m 宽:6m面积S16=96=54（）发动机存放区：数量多，体积大，需要整齐排放则考虑设计长12m 宽：9m面积S17=129=108（）液压件存放区、操作存放区、电器存放区可都设计为长：9m 宽：6m面积S=96=54（）粮仓部装加存放区：长：12m 宽：9m面积S18=109=90（）脱谷室存放区：由于脱谷室体积很大则考虑设计长:12m 宽：9m面积S19=129=108（）驾驶室存放区：考虑其体积大设计长：12m 宽：9m面积S20=129=108（）输送槽存放区：因为输送槽较长考虑设计长：9m 宽6m面积S21=96=54（）割台存放区：从割台部装流水线下线的割台体积很大故设计长：18m 宽：9m面积S22=189=162（）割台壳体存放区、拔禾轮支臂存放区和割台总成下线区都需要很大面积故设计长：13m 宽：9m面积S=139=117（）脱谷室零部件待装区与脱谷室部装流水线配套故设计长：40m 宽4m面积S23=404=160（）总装配流水线零部件待装区：包括螺钉、螺母、垫圈等大量零部件，并且整个总装配流水线都需要，因此设计长：90m 宽2m面积S24=902=180（）以上面积计算完毕。然而上述面积必须通过调整修正才可以得到最终的布置方案，修正因素主要包含以下几点：（1）搬运方法；（2）建筑特征；（3）仓库设施；（4）人员方面要求；（5）厂址及周边情况；（6）实际布置时各作业单位的实际形状等。2.2.7 总平面布置图依据前文的作业单位位置相关图和面积的计算以及其他各方面影响因素即可得到总平面布置图如下：图9 某联合收割机总装生产线总平面图至此布置设计优化完毕。2.3 物料搬运系统设计 物料搬运系统是指一系列的相关设备和装置，用于一个过程或系统中，协调合理的将物料进行移动、储存或控制。物料搬运活动主要包括在一定范围内将货物或零件、原材料进行装卸、拣选、移动、分类、出入库等活动。它在物流活动中起到了承上启下的作用【6】。在选择搬运方法时，影响因素最大的是物料。对任何物料的搬运问题，首先要明确该物料的特性。如果搬运同种物料就采用一种方式进行搬运。如果需要搬运多种物料则需要将物料进行分类处理。2.3.1 物料的分类方法物料基本分类方法是：1.固体、液体、气体；2.单独件、包装件、散装物料3.区分物料类别的主要特征有：尺寸、重量、形状、损伤可能性、状态等。4.其他特征：数量、实践性和特殊控制。2.3.2 物料分类程序根据物料特征对所调查的物品进行经验判断，首先列表表明所有物品的名称；然后记录物品物理、化学等特征；其次分析所列的物品的特