设施布局优化方案

1、生产系统规划设计实习报告班级：工业 0702成员：尹博 韩发生 闫林自行车管材车间设施布局优化方案一、项目背景随着我国经济的发展，越来越多的百姓开始拥有私家车，从而， 日益严重的交通问题和环境污染问题给城市的管理和发展带来巨大 的压力。同时，奥运的绿色、人文、科技之理念亦开始风行中国。为 避开交通堵塞之困扰以及控制城市空气质量， 自行车作为一种最平民 化的交通工具，因其轻便、廉价、环保而重新引起人们了的关注，日 益受到人们的青睐。A自行车有限公司，目光敏锐，顺应潮流，抓住 机会，这几年取得了长足的进展。但是由于车间的现有设施布置是建 厂初期规划设计的，随着生产规模的提高，新加工设备的逐步增加，

2、 原有的布置已经不能满足新的产量要求， 车内物料倒流，无效装卸次 数增加，在制品数量和停留时间增加等物流混乱现象日趋严重，虽然设备加工能力增加，而生产能力却没有得到相应的提高。一般地，对 新建的企业车间要进行设施布置设计，或者，由于市场竞争需求等原 因导致的产品变化、生产纲领的变化以及设备更新改造等， 使原有的 生产工艺与设施布置方案不能够满足生产和物流的需要，也会涉及到 对原设施进行重新布置设计。据统计，在一些发达国家，每年有四分 之一的生产或服务面积要重新布局。一个良好的布置设计应使物料搬 运的成本最低，使人员走动的距离最短，从而使生产效率最高。据机 械制造业的典型调查资料，按其工艺过程，

3、零件在机器设备上的加工 时间只占生产过程全部时间的 10%20%,其余时间消耗在物料搬 运、等待等过程中。车间内生产物流的低效率、高成本和生产流水 线、加工设备的高效率之间的矛盾，导致了车间整体生产效率不高、 生产成本不低。针对这一在机械制造业存在的状况， 我们进行车间设 施布置设计时，在物流因素和非物流因素方面，有必要重点考虑生产 物流的因素，以更好地收到提高生产效率、降低生产成本的效果。设 施布置设计最早使用的是摆样法，现在有图解法、数学模型法、系统 布置设计法和计算机辅助布置法等。我们在优先考虑生产物流的前提 下，应用SLP对A自行车公司机加工车间重新进行设施布置设计。二、企业实际分析A

4、自行车有限公司是我国的传统自行车企业，为了提高生产率，提高收益他们引进一套新的设备，应用到车间以后，效果并不明显。引 进设备前的产量是12万量，新设备投产后他们的年产量是12.7万量， 增加很少，提高的产量不到10%调查小组深入到该企业的各个车间，对各个车间进行详细的调研。1.整台自行车的生产流程分析，找出制约产量提升的主要车间，整台自行车的生产流程图如下所示：由上面的生产流程图我们不能看出车架处理车间是整个流程 的第一个车间而且也是关键车间，它对整个自行车的生产起着决定性 的作用，而且它生产的车架是一辆自行车的关键部分， 也是最核心的 部分，其它车间生产的配件都是围绕车架展开的。 所以我们得

5、出制约 整个公司产量提升的车间就是车架生产车间。2.车架生产车间（管材车间）的现场调查对该车间现场调查发现该车间存在很多问题， 诸如物料搬运混乱, 机床闲置，工作位拥护，机床人员操作不当等。三、应用鱼骨图找出问题已经发现该车间存在如此多的问题，为对该车间的所有各方面的问题有个全面的认识，首先应用鱼骨图（如下图）对这些问题进行分析产量低效率低？人，机，料，方法，和环境五个方面直接或间接地导致了这个车间效率的低下。机床操作人员对机器不熟悉等问题不是主要问题，可以通过强化培训等进行改善。所以我们不难看出其主要的问题是物料频繁搬运，设备闲置，数量配合不合理，摆放混乱和工作位拥挤。四、对管材车间应用SL

6、P1、车间工艺分析该车间主要是针对自行车中的上管，下管，座管，平叉，立叉等（如左图）部件的制作加工，其加工工序有切管，从冲铣弧口，去毛 刺，打扁钻孔等，其加工工艺流程图如下所示创晦聯FW 10工工芒帘用匪（WTJtL1茜養握阳按照该车间加工和处理事务的特点，我们把管材车间分为12个基 本作业单位，分别是：钢管暂存、切管、打扁、铣弧口、冲弧口、钻 孔、去毛刺、检验、磨铣刀、半成品库、工具房、车间办公室。2、车间原始布置由工厂的原始资料，得该车间的原始布置方案如下所示:该布置的优点是空间利用率高，但是存在着摆放混乱，工作位 拥挤，设备分配不均，工作站分配，物料频繁搬运和设备闲置等严重 的问题。3、

7、作业单位相互关系分析作业单位间相互关系的影响因素与企业的性质有很大的关系。作 业单位间相互关系密切程度的典型影响因素， 一般可以考虑：物流; 工作流程；作业性质相似；工作联系频繁程度；监督和管理 方便；噪声、振动、烟尘、易燃易爆危险品的影响；服务的频繁 和紧急程度使用相同场地、共用设施；使用相同设备；使用相 同文件档案等。每个项目中重点考虑的因素不应超过 8到10个，这 里只考虑5个。管材车间的基本作业单位之间有物流联系和非物流联 系，据对原有车间的有关资料分析，影响车间生产效率提高的主要原沖呱口钻扎1.1代码A雜代必題E特别重要10-般VX代码理山1人的疋动钿搬运g匸具嫌运15噪卿粉小因是物

8、流混乱等物流问题，因此，在确定作业单位相互关系时，重点 考虑物流因素的影响。然后，应用相关分析的基本原理，把基本作业 单位之间的密切程度分为6个等级，然后分别判断每两个作业单位之 间的联系的密切程度，列出作业对作业单位相关图如下所示：其中，作业单位相互关系密切程度的评价，可以有布置 人员根据物流计算、个人经验，或与有关单位负责人讨论后进行判断； 也可以把相互关系统计表发给个作业单位负责人填写； 或者由有关负 责人开会讨论决定由布置设计人员记录汇总。 在评价作业单位相互关系时，首先应制定出一套“基准相互关系”， 其它作业单位之间的相 互关系，通过对照“基准相互关系”来确定。4、作业单位面积的确定

9、前面已经对各个作业单位之间的相互关系进行了分析，但是要对各作业单位的位置进行安排，绘制作业单位位置相关图（也称关系连 线图），还必须确定各作业单位的面积，常用的方法有：计算法、标准面积发、概略布置法、指标趋势延伸法、转换法等。首先，根据企业提供的数据，在设备类型确定后，设计生产能力和单台设备生产能力，计算出各类设备的台数如下：设备数量计划产量负荷率X成.品率乂（故障率）天工件时间 单件时河式中，计划产量为计划周期内的计划产量，如件 /班或件/日等； 单件工时为设备生产一件工件所需时间；工作时间是计划周期内的开 机时间。考虑负荷率、成品率及故障率后计算出所需的设备数量，将 采用同一设备完成的工序

10、所需的设备数量累加后， 得出实际所需的设 备数量。设备台数切管机车床铣床冲床打磨机钻床磨床12144572其次，再按上面提到的方法确定面积。这里应用计算法（估算法） 计算出每个作业单位的占地面积。 估算时主要考虑的因素有，机器设 备所需的面积（机械设备占有的那部分面积空间， 可以从机器设备样 本和产品目录中得到）、设备的台数、工作人数、临时存放面积、工 作活动空间等。最后结合车间的具体形状以及总的可用面积加以调整， 得出各作业单位的面积（如下表），同时，对一些加工环境和条件有 特殊要求的作业单位也须以考虑，以便在有必要时对作业单位相互关 系图作出局部调整，并最终在设施布置时给以体现。序号作业单

11、位设备（台）面积(itf)特殊要求供水排水压缩空气特殊通风直通车间大门12钢管临时堆放切管切管机1车床210080III34打编铳弧口冲床1 (2)铣床14 (17)151505冲弧口冲床3 (4)3067钻孔去毛刺钻床7 （8）打磨机57050IIII8检验25III9磨铳刀工具磨床22010半成品库120II11工具房6012车间办公室80合计800说明：1、设备栏括号中为原始数据；2、特殊要求栏：I绝对必要II 特别重要III 重要按车间物流配送的一般配置情况，且由作业单位面积表，各部分的作业单位的面积有一定的比值关系，若5就为单位面积，则各作业单位的单位面积数如下：各作业单位的面积相关

12、表序号398571161221104单位面积(m2)345610121416162024305、画出作业单位间关系连线图根据上述作业单位相互关系图和作业单位面积表，画出作业单位 间关系连线图。该图能直观和形象的反映出各个作业单位之间的关系 密切程度，该图是下面进行设施初步布置的重要依据。 因每两个工序 之间都存在着联系，但是联系的密切程度不一样，则画得作业单位间 关系连线图(如下)，其中粗线表示 A级，中粗线表示E级，细线表 示I级，点画线表示0级，虚线表示X级，其中U级不表示。6初步布置方案根据各个工序之间的相关关系、相互影响和交互程度、作业单位 间关系连线图、作业单位面积及特殊要求表和车间

13、实际使用面积、形状及门、水、气等位置，设计出不同的设施布局作为初步布置方案。 在本步骤中，要特别注意将各工序间物流量大的作业单位靠近，以使物流顺畅和避免产生不合理搬运，同时，要充分考虑相关作业单位的 特殊要求。初步布置方案一般以块状区划面积相互关系图表达。按照 以上原则和方法，将这些限制设施布置的约束条件和各种修正因素考 虑在内，常常可得到数种不同的方案。现在作出管材车间初步布置的 三个方案如下所示：由口7、设施布置优化的方案评价方案出来以后，要对以上各个方案进行定量化的评价，以得出最优的方案。常用的评价方法有：分级加权法、因次分析法、费用对比 法等。我们现在采用费用对比法，用该法进行设施优化

14、分析与设计的原理是系统内设施间物流费用最小化。设给定平面系统有n个设施,每两个设施i、j之间的物流量为Fij(i 、j=1,2,n)距离为Dij 则两设施之间的物料搬运量如式(1)所示。Wij=刀 FijDij令系统的物料搬运量W则：W壬刀 Wij=刀刀 FijDij (i、j=1,2,n)若C为以设施i至U设施j的单位搬运费用为CWCWE刀 CWij=EE CijFijDij (i、j=1,2,n)当平面设施布置位置改变时，则有CW 二刀刀 CW ij=刀刀 CijFijD,ij(i、j=1,2,n)若CW若将设施每调整一次，则有一个可行方案，这样最佳设计方案CWp为CWp=mi n(CW1

15、,CW2； CWn)应用上述分析方法对方案 A进行分析，每个设施之间的距离和物 流量如下表所示，各种方案的单位搬运费用都是相等的，所以只计算 Wij即可：方案A路径2距离m(Dij)物流量Kg (fij)及等级路径距离m (Dij)物流量Kg CFij)L 211.230/A4f 9仁5E2 32.915/E8 JH/E247.515/EL孑3.313.5/E54.814/E2.7G5/E3-43.8is/i7-HO2.9n/E461.515/E8105.813/EL74.815/EVA=EEW ij =EEF ij D =1108.2路径距离fm物流童/Kg1-211. 4302f王2152

16、-45 91525431434氏3154-* 6a 2154-*74. 3154T& 6157. 3149. 813. 5九b13. 5no1仁4138-* 102. 713同理WC=1307.4WB=1360显然A的物料搬运量最低，所以初步选定方案 A。再对每个方案的优缺点进行详细的分析如下所示原始方案优点1、空间利用充分缺点1、生产线粘结现象严重2、物流倒流多3、安全性差4、可扩展性差方案A优点1、工序间的连续性和固定性兼顾良好2、整个物流流程顺畅自然3、柔性大、安全性高4、耗用资金较少缺点1、自然光线利用程度稍弱方案B优点1、人流的合理程度高2、扩能可能性大3、整体路线顺畅缺点1

17、、工人作业环境稍差2、浪费无用空间较多方案C优点1、柔性好2、半成品堆放方便3、自然光线利用充分缺点1、物流路线交叉稍多2、人因考虑不够可以发现方案A的优点明显多于其它两个方案和原始方案， 而且 符合我们的物料搬运量最小的原则，所以选定A方案作为管材车间的 布置方案。8.对选定方案进行详细布置对选定的方案A进行详细布置，包括机床等设备、工作台、工具 柜、物料架等，同时，要考虑工件放置区、物流通道、人行通道、水 电气安装位置等因素。下图为详细布置方案示意图。口 舗myg口 ttl J 疳占孔 Q ©®乍问：4址攵林.口 口内増二I蘇狀口口 口-17 -六、效果分析通过对该车间

18、设施重新布置前后的设备、人员、生产能力等进行对比分析可知，由于理顺了加工过程中工序间的物流关系， 车间内生 产物流得到明显改善，物流效率提高，使得单台加工设备的利用率得 到相应提高，车间整体生产效率也随之提高，下表所示为改善效果。类别切管机车床铳床冲床打磨机钻床磨床机床操作人搬运工人仓管人员生产效率生产能力（台）改善前12144523511573%127000改善后1 2 112 222910485%227000增减00-3-20-10-6-1-1 12% 100000按目前的市场价格，一台铣床38000元，一台冲床16500元，一台钻 床10000元，所以一次可节约成本157000元。由于人员的减少而节 约的成本为180000元。生产一个车架的时间由2分钟提高到85秒, 这样就大大提高了效率，年生产能力增加100000辆，产量增