某企业生产车间三维建模和管理优化研究

-Ⅰ-摘要在工业4.0和智能化浪潮下，企业的生产规模和复杂度不断增加，车间内的协同系统化管理变得尤为重要。为了更好进行车间管理，本研究对某企业的八大车间进行了三维建模。使用SolidWorks、AutoCAD以及Blender专业软件，将车间里的设备、工位等都细致地转化为带参数的三维模型。这些模型就像车间的“数字地图”，能直观呈现车间布局，方便后续随时查看和调整，为车间管理提供了可视化的基础。而风机生产车间由于生产路线独立、风机产品体积大、工艺流程复杂，一直存在物流效率低、在制品积压严重的问题。为解决这些难题，研究采用了系统化布局规划（SLP）方法开展管理研究。通过分析车间的物流强度，找出物流运转不畅的关键环节，针对这些问题对车间布局进行优化。这两项工作相互补充，八大车间的三维建模为整体管理提供了基础框架，风机车间的SLP研究则针对具体问题给出解决方案，共同为企业智能化升级提供支持。关键词：设施布局；三维建模；系统布局规划-Ⅱ-ABSTRACTIntheeraofIndustry4.0andintelligentization,asenterpriseproductionscalesandcomplexitygrow,systematiccollaborativeworkshopmanagementhasbecomeincreasinglycrucial.Toenhanceworkshopmanagement,thisstudycreated3Dmodelsforeightworkshopsofanenterprise.UsingprofessionalsoftwarelikeSolidWorks,AutoCAD,andBlender,equipmentandworkstationswereconvertedintodetailedparametric3Dmodels.Thesemodelsserveasa"digitalmap,"visuallyrepresentinglayoutsforeasyreviewandadjustment,providingavisualfoundationformanagement.Thefanproductionworkshop,characterizedbyindependentproductionlines,largeproductsizes,andcomplexprocesses,haslongfacedlowlogisticsefficiencyandseverework-in-progressbacklogs.Toaddressthis,thestudyappliedSystematicLayoutPlanning(SLP),analyzinglogisticsintensitytoidentifybottlenecksandoptimizingthelayoutaccordingly.Thesetwoeffortscomplementeachother:3Dmodelingofalleightworkshopsprovidesafoundationalframeworkforholisticmanagement,whileSLP-focusedresearchonthefanworkshopofferstargetedsolutions,jointlysupportingtheenterprise'sintelligenttransformation.Keywords：FacilityLayout;3DModeling;SystematicLayoutPlanning

目录摘要……………………..…..…….……………..=1\*ROMANIABSTRACT………….………………..…………….=2\*ROMANII1前言 11.1研究背景 11.2目的意义 11.3研究方法 21.4文献综述 32某企业生产车间的三维建模 42.1企业背景 42.2企业全工厂整体布局 42.3企业可视化建模要求 52.4三维建模过程分析 62.4.1工具方法选择 62.4.2数据采集整理 72.4.3现场交流改进 82.4.4完整建模优化 82.4.5最终成品展示与部分难点分析 103风机车间的设施布局现状及问题分析 143.1风机车间现状分析 143.1.1车间生产现状 143.1.2核心产品及生产工艺过程 143.1.3车间布局现状 153.2车间设施布局现存问题分析 163.2.1绘制作业单位物料搬运距离从至表 173.2.2绘制作业单位物料搬运量从至表 183.2.3作业单位物流量距积分析 193.3风机车间现场问题原因分析 204基于SLP的风机生产车间设施布局优化 224.1SLP相关理论基础 224.2作业单位相互关系分析 234.3风机车间定性分析 244.4设施布局方案优化 264.4.1更新车间布局图 264.4.2绘制新搬运距离从至表 274.4.3绘制新量距积表 274.4.4优化分析对比 285结论 305.1总结 305.2展望 30参考文献 31致谢 32附录 32

-PAGE2-1前言1.1研究背景在工业4.0与全球制造业智能化转型的进程中，企业生产模式正经历深刻变革。随着生产规模的持续扩张及产品工艺复杂度的显著提升，多车间协同制造对系统化管理提出了更高要求。智能工厂是制造领域第四次工业革命最重要的特征[1]。然而，当前制造业在车间现场管理中普遍面临双重挑战：其一，车间物理空间的数字化管理存在显著缺口。传统依赖人工记录与现场踏勘的管理模式，难以高效获取设备布局、工位配置等空间数据，导致在实施车间布局调整或生产流程优化时，缺乏精准的可视化决策依据[2]。具体表现为：设备空间干涉问题排查效率低、物流通道规划依赖经验判断，亟需通过三维建模技术构建车间物理实体的数字映射，实现生产资源的可视化管控。其二，以风机生产车间为代表的复杂制造单元面临突出的物流效率瓶颈。该类车间因产品体积庞大、工艺流程冗长，普遍存在物料搬运距离过长、在制品周转周期偏长等问题。此类车间的物流成本占生产成本比例显著高于离散制造业平均水平，需通过系统化布局规划方法实施物流网络优化。在此背景下，数字化建模技术与系统化布局规划方法成为破局关键。通过专业工具构建带参数的三维车间模型，可实现设备几何参数、工位空间关系的全要素数字化表达，形成可交互的“数字孪生车间”；针对高复杂度车间开展物流强度分析，能够精准识别低效物流路径，为设施布局优化提供量化依据。本研究聚焦上述技术路径，旨在解决工业4.0时代复杂制造场景下的可视化管理与高效物流运作问题，对推动传统制造业智能化升级具有重要的现实意义。1.2目的意义本研究立足工业制造业数字化转型需求，面向某企业多车间管理痛点，以两项核心任务推进车间管理现代化：构建全要素三维数字化模型体系：采用SolidWorks、Blender等工具，针对企业八大核心生产车间（涵盖下料、机加工、装配、风机制造等关键单元），建立包含设备几何参数、工位空间布局、通道规划等信息的参数化三维模型。通过整合设计图纸与现场实测数据，实现物理车间的精准数字映射，形成可交互的可视化管理平台，为后续产能分析、布局调整及智能化改造提供底层空间数据支撑[3]，完成企业数字化管理的基础性建模工作。优化风机车间物流设施规划：针对风机产品体积大、工艺流程复杂导致的物流效率低下问题，基于系统化布局规划理论（SLP），通过物流强度分析、作业单位关联度评估等方法，识别物料搬运低效路径与布局瓶颈。通过作业单元位置调整、存储区域优化及物流路线规划，构建符合生产流程特性的设施布局方案，实现物料流转效率提升与生产资源的合理配置。研究意义在企业层面具体表现为夯实数字化基础，突破车间管理瓶颈。三维建模的支撑价值通过三维模型构建，将车间物理空间转化为数据驱动的数字孪生体，解决传统管理中设备布局模糊、空间资源利用低效等问题。模型支持布局调整的虚拟验证，显著提升决策科学性与效率，为5G+工业互联网、设备运维监控等智能化应用提供空间数据底座，推动车间管理从经验驱动向数据驱动转型[4]。物流优化的实践效益是针对风机车间的专项优化，可有效缩短物料搬运距离、减少在制品滞留，降低物流成本与场地占用，提升设备利用率与生产流畅度。可复制应用于企业其他车间，促进整体生产体系向精细化、高效化演进。在行业层面，运用三维建模技术与系统化布局规划，构建适用于大型非标装备车间技术路径。采用轻量化工具组合降低实施成本，为船舶、重型机械等复杂制造场景提供可参考的数字化改造方案，助力解决行业共性的物流低效与布局管理难题。聚焦数字化管理前期关键环节，通过解决可视化管理与物流优化的基础问题，为中小企业提供低成本、易实施的转型路径，推动制造业在设备布局、生产流程等核心环节的数字化升级，促进行业整体管理水平提升[5]。1.3研究方法本研究围绕两大核心任务展开，分别采用针对性方法解决车间管理中的具体问题：(1)三维建模方法：针对企业八大车间的数字化管理需求，通过整合设计图纸与现场实测数据，运用SolidWorks、Blender等工具构建带参数的三维模型。建模过程涵盖设备几何尺寸、工位布局、通道规划等空间要素的精准映射，并附加设备型号、产能参数等业务属性，形成可视化数字孪生体。模型支持车间布局的虚拟浏览与方案模拟，为管理层提供直观的空间数据支持，解决传统管理中设备位置模糊、布局调整依赖经验的问题。通过动态更新机制，确保模型与物理车间的实时同步，为后续智能化应用奠定数据基础[6]。(2)SLP设施布局优化方法：针对风机车间的物流效率瓶颈，基于系统化布局规划理论（SLP），首先分析车间各作业单元的物料搬运量与运输距离，通过构建从至表、计算量距积等量化手段，识别高成本物流路径并划分物流强度等级。结合工艺流程连续性、安全规范等非物流因素，综合评估作业单元关联度，确定布局调整优先级。具体优化措施包括调整高频物料存储区位置以缩短搬运距离、规划专用物流通道避免迂回运输、重构半成品区功能分区以减少在制品积压等。通过现场实测数据验证优化方案的有效性，实现物流效率提升与生产资源的合理配置[7]。两种方法分别针对车间可视化管理与物流系统优化的不同需求，独立构建技术路径：三维建模解决空间数据数字化问题，SLP方法聚焦物流布局的定量分析与优化，共同为企业车间管理提供系统性解决方案，兼具技术独立性与应用互补性。1.4文献综述在工业制造业数字化转型背景下，车间管理优化研究主要集中于三维建模技术与系统化布局规划（SLP）方法两大领域。现有三维建模研究多聚焦单一车间或局部区域的物理空间数字化，通过专业工具实现设备布局可视化，但普遍存在多车间协同管理框架缺失、生产业务数据集成不足的问题，难以满足企业级数字化管理对全要素覆盖与深度数据应用的需求[8]。SLP方法在车间物流优化中通过分析物料搬运强度与作业单位关联度，有效提升了物料流转效率，但其对产品体积大、工艺流程复杂的非标装备制造场景适配性不足，且验证手段多依赖理论分析或简单仿真，缺乏结合三维建模的可视化验证与现场实际数据支撑，导致复杂场景下的布局优化方案落地效果难以精准预判。当前研究中，三维建模与SLP方法呈现独立发展状态，前者侧重空间可视化基础构建，后者聚焦物流定量分析，二者在多车间协同管理中的交叉应用尚处探索阶段。本研究针对这一缺口，提出独立技术路径：通过构建企业级多车间参数化三维模型，整合设备产能、物流路径等业务数据，解决可视化管理的全要素覆盖问题[9]；同时基于SLP理论，针对风机车间等复杂场景的特殊工艺，建立融合物料搬运特性与工艺约束的综合分析框架，通过现场实测验证优化效果，形成可复制的低成本、高适配解决方案，弥补现有研究在场景针对性与实施可行性上的不足[10]。

2某企业生产车间的三维建模2.1企业背景该企业成立于2001年，总部位于山东省滨州市邹平市，是一家集科研、开发、生产、销售于一体的国际化企业，专注于金属表面只能抛喷丸技术解决方案及金属磨料领域。公司注册资本5000万元人民币，占地面积40万至60万平方米（不同时期扩建数据差异），现有员工约1700-1800人，其中大专以上学历占比超80%，技术研发人员260人，并与多所高校建立产学研合作。该公司通过收购荷兰爱博特、芬兰博拉斯曼等国际企业，整合全球技术资源，形成“海外研发+国内生产”的产业链模式。公司提供全流程抛丸、喷砂工艺解决方案，主导产品包括智能抛丸机、喷砂机器人等，技术达到国际先进水平。凭借技术领先、全球化布局及全产业链优势，已成为金属表面处理领域的领军企业。其以创新驱动、绿色智造为核心的发展模式，不仅在国内市场占据主导地位，更在国际舞台上彰显“中国智造”竞争力。未来，公司将继续深化国际合作，推动行业技术升级与可持续发展。未来，企业将依托5G+工业互联网平台，构建覆盖全球的设备远程运维与数据共享生态，通过实时采集设备运行数据，为客户提供预测性维护、工艺优化等增值服务。计划在5年内建成全球领先的金属表面处理技术研发中心，持续推出颠覆性创新产品，以技术赋能全球制造业转型升级，引领行业向更高质量、更可持续的方向迈进。同时，该企业以“一带一路”为契机，计划拓展东南亚新兴市场，并持续加大智能化、数字化投入，打造全球金属表面处理行业标杆。2.2企业全工厂整体布局企业厂区规划遵循“南北分区、专业协同”原则，整体划分为北厂区与南厂区两大制造基地，如图2.1所示，下辖十余座专业化生产车间及配套设施。其中，南厂区作为核心制造枢纽，聚焦精密加工与集成装配，涵盖下料车间（含激光切割与数控剪板单元）、高精度机加工车间（配备五轴联动加工中心群）、多品类装配车间（支持模块化流水线作业）、不锈钢特种加工车间（含焊接机器人工作站）、表面处理喷涂车间（集成自动化喷涂生产线）、精密磨削车间（配置高精度磨床组）、砂型铸造车间（覆盖模具制备到铸件成型全流程），并配套行政办公楼、智能仓储中心、员工食堂等设施，形成“原材料输入-精密加工-表面处理-总成装配”的完整制造闭环。图2.1工厂总体布置图北厂区定位为结构件加工与重型装备生产基地，重点布局大型铆焊车间（配备数控折弯机与智能焊接变位机）、板材下料车间（集成超厚板切割设备）以及风机核心部件车间（涵盖叶片成型、机舱装配等关键工序），承担大型金属结构件制造与风电装备核心组件的专业化生产任务。两大厂区通过智能化物流系统实现物料流转。2.3企业可视化建模要求随着企业推进“数字化孪生工厂”建设，亟需构建覆盖核心制造单元的三维可视化管理平台。本次研究聚焦8大关键车间的精细化建模，包括：（1）南厂区下料车间：承担多品类棒料、管材的精密切割与毛坯制备，是金属原材料转化为加工坯料的关键枢纽。（2）机加工车间：企业设备种类最多、工艺最复杂的精密加工中心，聚焦小型抛丸器装配与螺旋轴装置制造。（3）装配车间：负责抛丸机、除尘器等大型环保设备的整机组装，涵盖结构件（包括脚架、底座平台等）制作、部装集成到功能测试全流程。（4）不锈钢车间：专业生产不锈钢钢丸（用于表面强化处理），涵盖熔炼、成型到筛分全工序，兼顾原材料与成品存储。（5）喷涂车间：承担履带（抛丸机输送部件）制造及全品类产品表面涂装，是实现设备防腐与外观美化的关键环节。（6）铆焊车间：专注于除尘器钢结构件制造，涵盖板材切割、焊接成型到总成检验，是大型焊接件的核心生产单元。（7）北厂区下料车间：北厂区原材料加工枢纽，负责碳钢/不锈钢/铝合金板材的高效切割与套料优化，支撑后续铆焊、成型工序。（8）风机车间：独立完成风机整机制造，涵盖叶片成型、机舱装配到性能测试，是鼓风机设备的专业化生产单元。2.4三维建模过程分析本研究以工业工程专业理论为指导，遵循“数据驱动、标准先行、虚实映射”的建模原则，构建具备几何精度与业务属性的全要素三维模型体系，为智能工厂建设提供底层空间数据支撑。建模过程深度融合企业工程数据与现场实践经验，形成规范化技术流程。2.4.1工具方法选择基于专业软件特性的建模体系构建，在工具方法选择阶段，研究遵循“专业工具适配专业任务”的原则，构建“设备级精确建模—车间级系统集成—跨平台轻量化适配”的技术链条，确保三维模型在几何精度、可视化效果与平台兼容性之间达到最优平衡。工具方法的选择紧密围绕精确建模、高效集成、开放兼容的目标，通过SolidWorks的参数化能力确保设备级模型的工程精度，如图2.2所示；借助Blender的可视化优势实现车间级场景的沉浸式呈现，如图2.3所示，最终通过GLB格式转换打通与“山海鲸”平台的技术壁垒。该工具链组合不仅满足企业当前的可视化管理需求，更为未来拓展数字孪生应用（如设备仿真、能耗分析）预留技术接口，成为大型装备制造车间数字化改造的标准化工具方案。图2.2C式风机模型solidworks工程图图2.3C式风机模型blender工程图2.4.2数据采集整理数据采集整理过程体现“设计数据为纲、实测数据为要”的工业工程数据管理理念：通过CAD图纸的数字化解析建立理论模型框架，如图2.4所示；借助摄影测量手段获取现场真实数据，最终通过坐标融合与误差修正实现“虚拟设计—物理实体”的精准映射。形成的多源融合数据集不仅为SolidWorks设备建模提供精确的几何外形参数（如切割机床导轨长度、装配平台定位孔间距），更为Blender车间布局设计提供可靠的空间约束（如通道宽度、设备间距），确保后续构建的三维模型兼具工程设计规范性与生产现场适用性。为大型装备制造车间的数字孪生建模奠定了坚实的数据基础。图2.4机加工车间平面CAD图纸2.4.3现场交流改进三维建模经过多轮现场沟通，确保模型符合当前生产实际，也能适应未来智能化改造。这一过程遵循工业工程人机协同原理。现场沟通改进体现工业工程以人为本的理念，还建立了标准的沟通和改进流程。与车间主任沟通时，主要关注整体布局，从通道宽度的设计，到参观通道的规划，再到设备间距的安排，每一个细节都反复确认，具体情况可以参考图2.5。图2.5参观通道在blender中的演示2.4.4完整建模优化在三维建模快交付前，建立一套优化方法。先给企业领导汇报建模结果，听取领导提建议，再从画面效果、功能匹配、未来扩展这些方面修改完善。修改时按照GB/T34044-2017《数字化工厂设计标准》来做，让模型不只是能用，还能给企业带来更多价值。（1）可视化成果演示：通过“山海鲸”平台动态展示8大车间模型，重点演示车间内设施布局效果，如图2.6所示。图2.6导入山海经效果图（2）地面材质精细化处理：通过Blender的Cycles渲染器进行光照亮度提升，使地板亮度均匀性达90%以上。（3）车间外形美化融合：细化门窗模型，采用车间主色调。（4）简洁后期整理工作：车间内设备装置标注名称并分类，如图2.7所示；源文件转换GLB格式。图2.7名称整合分类完整建模优化过程建模优化过程先实现技术，再为企业战略提供支持。高层决策让模型的视觉效果更好，功能也更灵活。这样既能满足现在可视化管理的需求，也能为企业未来智能化发展留出空间。2.4.5最终成品展示与部分难点分析本研究通过数据采集、现场调研与模型构建三个核心环节，系统完成建模工作。经数据筛选、实地勘查需求分析，最终形成完整模型，现将三维模型成果展示如下：（1）下料车间主要内容为各种棒料的正确存放位置以及进行切割工作的锯床装置。最终成果展示如图2.8所示。图2.8下料车间blender展示（2）机加工车间内设备众多、排列整齐、分工明确。如图2.9所示。图2.9机加工车间blender展示（3）装配车间设施不固定，用文字说明加工区域，展示各种通道。如图2.10所示。图2.10装配车间blender展示（4）不锈钢车间设备较陈旧，去除荒废的装置，突出车间内布局展示。如图2.11所示。图2.11不锈钢车间blender展示（5）喷涂车间是企业所有车间的生产产品最后一道工序，集结各类设备，突出喷涂颜色及位置。如图2.12所示。图2.12喷涂车间blender展示（6）铆焊车间主要是除尘器和壳体的铆焊工作，用文字说明区域。如图2.13所示。图2.13铆焊车间blender展示（7）北厂区下料由于正在整改阶段，需预留出适当的空间以便后续整改工作进行，展示各类钢板以及切割设备。如图2.14所示。图2.14铆焊车间blender展示（8）风机车间是独立于整个企业的车间，具有相对完善的加工路线与管理体系。复杂程度最高，展示最为全面。如图2.15所示。图2.15风机车间blender展示

3风机车间的设施布局现状及问题分析3.1风机车间现状分析3.1.1车间生产现状该企业风机生产车间占地规模达18200平方米，呈长207米、宽90米的矩形布局。车间现有34名员工，秉持高效生产理念，每日工作9小时，每周7天不间断作业。企业采取订单式生产模式，依据客户个性化需求进行产品生产加工，现阶段聚焦A式、C式、D式三大类风机的研发与制造。在发展战略上，车间始终以智能制造为核心驱动力，深耕绿色能源领域，将可靠品质作为立命之本，全力为客户创造价值。“驱动未来，智造卓越”的响亮口号，不仅彰显了车间在风机制造领域的雄心壮志，更诠释了其追求技术创新与品质卓越的坚定信念。口号聚焦科技感与使命感，体现企业在风机领域的核心优势，同时呼应全球能源转型趋势，传递对品质、创新与可持续发展的坚定承诺。本论文以这三大类风机产品的全流程加工生产为研究对象，深入剖析生产工艺、流程优化等关键环节，旨在为行业发展提供有益参考与实践经验。车间生产的部分风机产品如图3.1所示。图3.1A式风机示例3.1.2核心产品及生产工艺过程车间核心产品包括三种不同链接方式的风机，主要区别体现在电机与叶轮的传动连接结构上：A式风机的电机与叶轮直接硬连接，中间没有任何传动部件，就像两个齿轮直接咬合在一起，动力从电机直接传递到叶轮出风口，结构简单紧凑；C式风机的电机与叶轮之间采用“C型皮带传输器”传动，就像自行车链条带动后轮一样，通过皮带传递动力，好处是可以灵活调整转速，维护也比较方便；D式风机的电机与叶轮之间通过“联轴器”连接，类似用一根中间轴加上弹性部件把两者连起来，能缓冲动力传输时的震动，适合需要减震的场景。三种风机的生产流程大致相同，主要分为以下几个步骤：原材料加工下料后，进行核心部件的制作，定子的制作包括电机外壳、底座、线圈支架等不动的骨架部分，主要负责固定电机内部结构；而转子以叶轮为核心，加上传动轴、轴承等“会转的零件”，是风机产生风力的关键部分。这两个部件同时制作完成后，会先存放在半成品区等待组装。装配工作是把定子和转子精准安装在一起。装配完成后后给整机喷涂防锈防腐的油漆（通常为客户定制的颜色），最后进行通电测试、风力检测等全面检验，合格的产品就可以入库等待发货。产品生产工艺的示意图如图3.2所示：图3.2风机产品工艺路线图3.1.3车间布局现状通过系统性实地调研与生产流程分析，结合风机产品工艺路线，将车间系统地划分为物料区、小件成品区、小件制作区、定子制作区、转子制作区、检验区、半成品区、装配区、维修区、外购件区、风机成品区、喷涂区、办公区13个功能明确的作业单元。各区域严格遵循工业工程布局原则。通过现场调研，同时基于CAD平面布置图与三维建模数据，确定每个区域的面积，画出车间布局示意图3.3。绘制风机车间布局现状图后，现行风机生产车间布局情况如图3.3所示。图3.3中的黑色方框代表车间西面的四扇车间大门，车间内部区域按照上北下南，左西右东的方位布局划分，南面两扇门通常为物料进货口，北面两扇门则一般是成品出货口。图3.3风机车间布局现状图3.2车间设施布局现存问题分析车间布局的优化对于企业生产的效率和质量都有着非常重要的影响。[11]。车间布局合理性直接关系到企业生产过程中的物料搬运效率，并间接影响企业综合实力与行业竞争力。为系统诊断该企业风机生产车间布局存在的问题，本研究从物流量-距离定量分析与定性分析两个维度，对车间物料搬运现状展开研究。作为研究基础，首先基于现有布局对车间作业区域进行作业单元编号（1-物料区、2-小件成品区、3-小件制作区、4-定子制作区、5-转子制作区、6-检验、7-半成品区、8-装配区、9-维修区、10-外购件区、11-风机成品存放区、12-喷涂区、13-办公区）为后续分析建立标准化研究框架，如图3.4所示。图3.4风机车间布局编码图物流量-距离定量分析主要是对生产车间内部物料搬运过程中的物流量和移动距离进行分析[12]。物料搬运在整个产品生产的过程中起着至关重要的作用，由于各个作业单元间都有着物流的联系，因此，想要发现车间布局的现存问题，对物流量和搬运距离的分析必不可少。绘制从至表是一种量化的物流分析方法，主要包括作业单位物流量从至表和运输距离从至表。从至表类似正方形矩阵，从至表的行和列分别表示按一定顺序的作业单位，表内行列交叉的数字表示该行对应的作业区域到该列对应的作业区域的物流量或移动距离。结合该公司风机生产车间目前的布局现状，进行以下主要分析过程：3.2.1绘制作业单位物料搬运距离从至表首先向车间工作人员获取基础数据，在梳理产品物料BOM表（物料清单）的基础上，结合既定工艺路线及作业单元布局现状图，进一步绘制出风机车间物料搬运路线示意图，为后续物流量分析建立可视化数据载体。如图3.5所示图3.5物料搬运路线图基于此物料搬运路线图，采用坐标分析法构建空间坐标系，通过现场实测各作业单元间的物理距离，并深度融入现场操作人员的实践经验进行修正，最终编制形成以米（m）为单位的物料搬运距离从至表，如表3.1所示。为后续量化分析提供标准化数据基础。表3.1作业单位物料搬运距离从至表（m）从至123456789101112总计115115014544626464323618444242515546963131723138161827871149202010921398331411126447111总计23243289228152521077422514563.2.2绘制作业单位物料搬运量从至表为进一步深度剖析风机车间设施布局现存问题，开展作业单位物料搬运量分析势在必行。基于企业提供的2024年全年风机生产订单数据，已绘制各产品种类与总量分析图，如图3.6所示。图3.6产品种类与总量分析图经研究调查发现，三类风机制作工艺相似度高，同时为了产能留有余量以便应对临时增加订单等特殊情况。因此选取2024年第三季度生产旺季为研究样本，该时段平均每月风机产出量稳定在270台左右。以此为基础，再基于产品物料清单（BOM）中各零部件的组成结构、用量配比及装配层级关系，结合生产工艺流程，系统梳理各生产环节对应区域的物料投入与产出数据，从而科学推断不同作业区域之间的物料流动总量，为精准把握车间物流强度提供关键依据。进一步计算得出物流强度从至表，如表3.2所示。可为后续深入分析提供量化依据。表3.2作业单位物料搬运量从至表（t）从至123456789101112总计121344811777822672673163327490433433459886184698987656410106682314256569252510121236854421112410425835总计163334684202981112109165683551753.2.3作业单位物流量距积分析统计作业单位物料搬运量，构建搬运距离从至表，这两项工作为设施布局优化提供了数据。通过这两项工作，能清楚看到企业内部物料流动情况。接下来，分析作业单位对的量距积，就能把这些数据变成优化布局的依据。量距积不是简单的计算结果，它是物流分析里很重要的指标。把作业单位之间的物料搬运量和搬运距离相乘，得到的量距积能算出物料在不同作业单位流动产生的成本，如表3.3所示。量距积数值越大，说明两个作业单位之间物流联系越紧密，搬运物料花的资源和成本越多。量距积在设施布局优化作用很大。它能让人清楚看到各个作业单位之间物流联系有多紧密。把量距积数据排序、展示出来，企业就能快速找到物料搬运多、成本高的流程，这些就是布局需要改进的地方。量距积还能找出设施布局的问题。以前布局可能有问题，导致物料运输绕路、重复搬运，量距积能发现这些影响效率的地方。根据量距积分析结果，企业可以调整作业单位位置，把量距积大的作业单位放在一起，减少物料搬运走的冤枉路，这样能降低成本，提高生产效率。表3.3作业单位对量距积序号作业单位对物流量（t）运输距离（m）量距积（t·m）11~32131513216321~44481506720031~51171451696542~316323374952~7267641708863~7327611994773~10121921113284~7334421402894~1023613932804105~698151470115~786544644125~1085837055136~798313038147~86562315088157~1241013856580168~92520500178~11231276237188~1241087356701911~1242547199753.3风机车间现场问题原因分析量距积作为物流领域的重要量化指标，是从定量分析视角出发，对作业单位物流强度的精准度量。它将作业单位间的物流量与运输距离两个关键要素进行乘法运算，形成直观且可对比的数值结果。物流量代表着货物在不同作业单位之间的流动规模，反映出物流活动的频繁程度；运输距离则体现了货物位移的空间跨度。二者相乘得出的量距积，能够综合考量物流活动的规模与空间特性，以数值形式清晰呈现作业单位间物流强度的大小，为物流系统的规划、优化及资源配置提供重要的数据支撑，帮助企业更科学地管理物流环节，降低物流成本，提升整体运营效率。从表3.3可以清晰的观察到物料区的搬运量和搬运距离同时过高，导致物流强度过大。这种物流特征带来的直接影响是作业单位对之间的物流强度显著超出合理范围。过高的物流强度会在生产系统中引发一系列负面效应：首先，持续的高频次、长距离物料搬运会导致运输设备的过度损耗与能源消耗增加，推高生产成本；其次，复杂的物流路径可能引发生产流程的拥堵与停滞，降低生产线的流畅性；再者，高强度的物料搬运对作业人员的劳动效率和安全性构成挑战，可能导致操作失误率上升。从系统优化角度来看，此类坐标点的分布状态提示需要重点关注对应的作业单位布局，通过调整功能区域划分、缩短物理距离或优化搬运路线等措施，降低量距积至合理区间，从而提升整个生产系统的物流效率与运行稳定性。物料区物流强度较高的原因分析：（1）物料供应的源头：物料区作为物料的储存和供应中心，是整个作业流程中物料的起始点。所有需要投入生产或进行其他作业的物料都从这里出发，要运往各个不同的作业单位，运输距离覆盖范围广，导致量距积较大，从而物流强度大。（2）多环节物料配送：在生产或业务流程中，物料区可能需要向多个不同的作业单位配送物料，而且可能是频繁地配送。例如，生产线上的不同工位、加工车间的不同设备等都需要从物料区获取物料，配送次数多，乘以相应的运输距离后，量距积就会很大，使得物流强度在各作业单位中凸显出来。（3）物料种类繁多：物料区通常存放着各种各样的物料，不同种类的物料可能要运往不同的地方，每种物料都有其对应的运输距离和运输量，这些不同物料的量距积累加起来，就使得物料区的总物流强度增大。（4）与其他作业单位距离较远：从图中可以看到物料区分有两个部分，导致物料区与一些主要的物料使用作业单位距离相对较远，而这些作业单位对物料的需求量又较大，根据量距积的计算方式，距离和物流量的乘积较大，导致物料区的物流强度较高。（5）生产布局与流程设计：企业的生产布局和作业流程设计可能使得物料区在物流环节中处于关键位置。例如，为了便于集中管理和仓储，将物料区设置在相对独立的区域，而生产作业区域分布较为分散，这就使得物料运输不得不经过较长的距离到达各个作业单位，从而增加了物流强度。

4基于SLP的风机生产车间设施布局优化4.1SLP相关理论基础SLP（SystematicLayoutPlanning）即系统布置设计，是一种用于设施规划与设计的经典方法，SLP是一种基于流程和活动关系的设施规划方法，旨在通过分析各种设施之间的相互关系，合理规划设施的位置和布局，以提高生产效率、降低物流成本、优化工作环境，从而实现系统的整体优化。通过对物料在生产过程中的流动路径、流量、流向等进行分析，确定物料搬运的方式和设备，优化物流系统，减少物流成本和时间。常用的物流分析方法有工艺过程图、物料流程图、从至表等。（1）结合风机车间的信息数据来阐述其相关理论基础：P-产品（Product）：风机车间生产不同类型的风机产品，如根据2024年全年风机生产订单数据可知产品种类及总量。不同类型的风机在生产工艺、零部件构成和生产流程上可能存在差异，这会影响到车间内设备的布局和物料的搬运路径。例如，大型风机和小型风机的生产可能需要不同的加工设备和装配空间。Q-产量（Quantity）：从全年生产订单数据以及第三季度旺季平均每月267台上下的风机产出量，可以了解到车间的生产规模。产量的大小决定了生产设备的数量、物料的供应频率以及作业空间的需求。较高的产量意味着需要更多的生产设备和更大的物料存储区域，以保证生产的连续性。R-生产路线（Routing）：三类风机的制作工艺大致相同，这决定了其基本的生产路线，包括原材料采购、零部件加工、装配、调试等环节。每个环节在车间内都有对应的作业区域，生产路线的规划直接影响到物料在车间内的流动方向和距离。例如，物料需要从仓库搬运到各个加工区域，再到装配区域，合理规划生产路线可以减少物料的迂回和交叉运输。S-辅助服务部门（SupportingServices）：风机车间的辅助服务部门。这些部门的位置和服务能力对生产车间的正常运行至关重要。例如，办公室、展区。T-时间（Time）：时间因素包括生产周期、交货期等。对于风机车间来说，了解产品的生产周期可以合理安排生产计划和设备的使用时间。同时，根据交货期来确定物料的供应时间和产品的交付时间，确保按时完成订单。（2）SLP系统布置设计原则物流顺畅原则：使物料在生产过程中能够沿着最短、最直接的路径流动，避免迂回、交叉和倒流，减少物料搬运的时间和成本。空间利用原则：充分利用建筑物的空间，合理安排设备、工作区域和通道，提高空间利用率，同时要考虑到未来的发展和扩建需求。方便操作原则：设备和工作区域的布置要便于操作人员进行操作、维护和管理，符合人体工程学原理，减少操作人员的疲劳和失误。安全与环保原则：设施布置要符合安全规范和环保要求，确保人员和设备的安全，减少对环境的污染。例如，将危险物品存放区与其他区域隔离开来，设置通风、消防等设施。灵活性原则：布置方案应具有一定的灵活性，能够适应生产工艺、产品品种和产量等方面的变化，便于进行调整和改造[13]。4.2作业单位相互关系分析SLP理论通过对设施规划中的各种因素进行系统分析和综合考虑，为企业提供了一种科学、合理的设施布置方法，有助于提高企业的生产效率、降低成本、增强竞争力。采用SLP法对该公司的风机生产车间进行物流关系分析时，主要是对作业单位之间的物流量和运输距离进行分析，即通过对车间内物流量和运输距离两类数据的整理，综合分析各个作业单位位置的关系密切程度。在物流量分析时，引入物流强度等级以克服直接处理大量物流数据带来的诸多困难,以此反映风机生产车间各作业单元的物流相互关系。由于风机车间存在大量物流数据，为了清晰明了的进行分析和判断，需要对作业单位对的物流强度进行等级划分，一般根据物流强度的数值划分为五个不同的等级，依次用符号A、E、I、O和U表示[14]。物流强度等级划分表如表4.1所示表4.1物流强度等级划分表等级符号作业单位对比例（%）承担的物流量比例（%）超高物流强度A1040较高物流强度E2030较大物流强度I3020一般物流强度O4010可忽略物流强度U————由于此前已经对各个作业单位对的物流量物流强度进行了统计分析，因此，可直接根据表中存在物料搬运关系的各作业单位间的物流量数据，按照物流量大小对各作业单位对进行排序，计算其比例大小，并对其物流强度等级进行分配，结果如下表所示（此表省略了不存在物料搬运关系的作业单位对）。有下表可知，作业单位对1~4（物料区与定子制作区）、7~12（半成品区与喷涂区）、8~12（装配区与喷涂区）。这3个作业单位对之间的物流强度划分为A等级，属于超高物流强度类型。作业单位对1~3（物料区与小件制作区）、4~10（定子制作区与外购件区）、3~7（小件制作区与半成品区）、11~12（风机成品区与喷涂区）。这4个作业单位对之间的物流强度划分为E等级，属于较高物流强度类型。作业单位对1~5（物料区与转子制作区）、4~7（定子制作区与半成品区）、2~7（小件成品区与半成品区）、7~8（半成品区与装配区）。这4个作业单位对之间的物流强度划分为I等级，属于较大物流强度类型。作业单位对2~3（小件成品区与小件制作区）、3~10（小件制作区与外购件区）、5~6（转子制作区与检验区）、5~7（转子制作区与半成品区）、5~10（转子制作区与外购件区）、6~7（检验区与半成品区）、8~9（装配区与维修区）、8~11（装配区与风机成品区）。这8个作业单位对之间的物流强度划分为O等级，属于一般物流强度类型。表4.2作业单位间物流强度汇总表序号作业单位对量距积（t*m）物流强度等级11~467200A27~1256580A38~1235670A44~1032804E51~332163E611~1219975E73~719947E82~717088I91~516965I107~815088I114~714028I123~1011132O135~107055O148~116237O155~74644O162~33749O176~73038O185~61470O198~9500O4.3风机车间定性分析对风机车间进行定性分析，需从车间的生产现状、核心产品及工艺、布局现状、存在问题等方面入手。先梳理各部分关键信息，再总结归纳出车间在生产、布局等方面的特点、优势与不足。（1）生产现状定性分析生产模式采用订单式生产，依客户需求生产A式、C式、D式风机，能满足个性化需求，但对生产组织和物流配送灵活性要求高，需精准匹配物料供应与生产进度，否则易造成物料积压或供应不足。人员与工作安排为34名员工，每日工作9小时、每周7天不间断作业，高强度工作易使员工疲劳，影响生产效率和产品质量，需合理安排轮班和休息制度，提升员工工作积极性与稳定性。发展战略以智能制造为核心，深耕绿色能源领域，契合行业发展趋势，利于获取政策支持和市场份额，推动技术创新和产业升级，但需持续投入研发，提升智能化水平。（2）核心产品及工艺定性分析产品特点是A式、C式、D式风机传动连接结构不同，各有优势。A式结构简单紧凑，C式转速调整灵活、维护方便，D式减震效果好，能满足不同客户需求，增强市场竞争力。生产工艺包括生产流程涵盖原材料加工、核心部件制作、装配、喷涂和检验等环节，工艺流程复杂，各环节需紧密配合、协同作业，否则易延误生产周期。如定子和转子制作同步性影响装配进度，装配精度影响产品性能。（3）车间布局现状定性分析功能分区划分为13个功能明确的作业单元，形成“原材料输入-加工制造-成品输出”的闭环布局体系，符合工业工程布局原则，理论上可保障生产流程顺畅。物流方向：南面进货、北面出货，物流方向明确，便于物料管理和运输规划，但实际物流中，部分区域物流强度大，可能导致物流拥堵。（4）车间设施布局现存问题定性分析物流强度不均表现在物料区物流强度大，因其是物料源头，需向多单位配送多种物料，且与部分使用单位距离远，造成运输设备损耗、能源消耗增加，生产流程拥堵，降低生产效率。布局不合理其中部分作业单位位置不合理（如物料区距离制作区较远），物料迂回、重复搬运，增加物流成本。如从物流量距积分析，部分作业单位对量距积大，反映出其物流联系紧密但位置偏远，影响生产效率。（5）非物流关系影响因素分析除了物流因素外，还考虑各作业单位之间的非物流关系，如人员联系、信息传递、生产管理等。通过建立作业单位相互关系表，对各作业单位之间的密切程度进行评价和分类，为设施布置提供依据。风机车间内作业单位的布置同样，除了考虑作业单位间的物流关系外，非物流关系也是不容忽视的一个方面，例如工作流程是否顺畅衔接、信息传递是否方便、是否有噪声和空气污染，这些因素也影响着车间布局的合理性[15]。针对该企业的风机车间实际情况，本文选取了7个非物流关系影响因素，如表4.3所示。例如：制作中心等区域在工作过程中会产生噪音污染，以及喷涂区域可能有空气质量污染，都应尽量远离办公区，否则影响工作人员办公和休息。具体的非物流关系影响因素如表所示。表4.3非物流关系影响因素序号影响因素1工艺流程的连续性2作业性质相似3人员流动频繁4信息传递便利5监督管理高效6空气及噪声污染7安全保障4.4设施布局方案优化通过对该企业风机车间的定量与定性分析，结合上述研究分析可以明确，风机车间当前的设施布局体系中存在若干可优化的具体环节。针对各功能区域的特性及现存问题，逐项制定针对性优化策略，具体分析如下：4.4.1更新车间布局图车间布局优化调整说明如下：（1）充分利用待定区域空间，将半成品区与维修区整体向右平移，使其与喷涂区的距离显著缩短，进一步提升工序衔接效率；维修区随着装配区同样右移。（2）将定子制作区沿纵轴方向向上调整，使其与半成品区处于同一水平位置，实现两个作业单元的横向对齐。（3）整合原有的两部分物料区域，统一规划至二号大门（进料入口）处，形成集中化的原料仓储区，大幅优化原料入库流程；扩大区域面积，划分出左边为定子物料区，搬运距离进一步减少。（4）外购件区实施两项调整：一是移动至一号大门处，贴近物流通道；充分利用小幅增加后的面积并规划分类存储单元，满足精细化管理需求。（5）同步将小件制作区、小件成品区、转子制作区及检验区整体右移，在保持原有"自下而上"生产流线的基础上，与办公区域形成更合理的功能分区，有效降低生产噪音对办公环境的影响；（6）其他作业单元维持原有布局不变。办公区右侧闲置区域规划为产品展示区，实现生产空间与展示功能的有机结合。调整后的布局方案既遵循生产工艺逻辑，又兼顾物流效率与环境舒适性，具体布局如图所示。图4.1风机车间布局更新图绘制更新布局后的物流路线图，如图4.2所示，清晰呈现出优化后的物流路线更加简洁顺畅且井然有序。图4.2风机车间物流路线更新图4.4.2绘制新搬运距离从至表根据风机车间优化后的物流路线图，计算搬运距离从至表，如表4.4所示。表4.4搬运距离从至表从至123456789101112总计1814277200264643236184430305155469621217237598817537092020104782511801112533790总计23128124128152309654128926分析显示，物料区、定子制作区、外购件区及半成品区的搬运距离均呈现不同幅度的缩短，其中物料区的搬运距离缩减幅度最为显著，总搬运距离由优化前的446m大幅缩减至200m。外购件区的总搬运距离从314m降低至180m。4.4.3绘制新量距积表因优化方案仅调整车间布局，未涉及工艺路线及加工方式的变动，因此作业单位间的物流量保持不变，据此计算量距积，具体数据详见表4.5。表4.5量距积从至表序号作业单位对物流量（t）运输距离（m）量距积（t·m）11~3213811725321~4448421881631~511777900942~316323374952~7267641708863~7327611994773~1012147568784~7334301002094~102368219352105~698151470115~786544644125~1085514335136~798212058147~86562315088157~124107530750168~92520500178~11231173927188~1241053217301911~1242537157254.4.4优化分析对比在本次风机生产车间的布局优化中，物料区与外购件区位置的更新成为提升物流效率的关键举措。通过对优化前后物流状况的详细对比分析，可以清晰看到这一改变带来的显著成效。而在优化方案实施后，物料区的位置得到了重新规划。新的位置更加靠近主要的作业单元，极大地缩短了物料的搬运路径。具体数据显示，物料区的搬运距离缩减幅度最为显著，同时带动定子制作区、外购件区及半成品区的搬运距离也均呈现不同程度的缩短。最终，车间总搬运距离大幅缩减至926m。这一巨大的变化，使得物料能够更快速、高效地送达各个作业单元，有效减少了物料在搬运过程中的停留时间，提高了生产的流畅性。优化前，外购件区位于车间西北侧边缘，与定子制作区、转自制作区等核心单元距离较远（至定子制作区距离139米），且区域面积狭小、存储分类模糊，导致外购件出入库需绕行多个作业单元，搬运效率低下。优化后，至定子制作区距离为82米。显著地减少外购件区的物料到达各制作区的距离。同时，扩大外购件区的面积后，规划分类存储单元，按外购件类型（如轴承、密封件、电控元件）设置专属存储区，配合可视化标识系统，显著提升物料存取效率。搬运距离的减少直接导致了物流强度指标量距积的降低。量距积是衡量物流强度的重要指标，它综合考虑了作业单位间的物流量和搬运距离。在本次优化中，由于仅调整了车间布局，未涉及工艺路线及加工方式的变动，因此作业单位间的物流量保持不变。在物流量恒定的情况下，搬运距离的显著缩短使得量距积大幅降低。图4.3优化前后的量距积对比从图4.3中的数据对比可以直观地看到优化前后的变化。量距积的减少意味着物流过程中的能量消耗降低，物流成本得以有效控制，进一步提升了车间的整体运营效率。综上所述，物料区位置的更新是本次车间布局优化的一大亮点，它通