车间规划

车间规划（共5篇）

车间规划 篇1

随着汽车轻量化, 塑料件在汽车上的应用越来越多, 作为塑料件主要的成型工艺注塑则相应而生, 越来越多的注塑工厂投建, 节能、环保作为最热门的话题, 在工厂投建初期即考虑节能、环保等因素, 本文对保险杠新工厂投建提供一些帮助和建议。

1 概述

保险杠生产工艺流程:上料→注塑→喷涂→打孔→装配→检验→入库。保险杠生产工艺相对比较复杂, 因此车间规划要综合考虑投资、后期运营等因素, 选取适合的模式。

2 注塑车间规划

注塑车间规划需要考虑的因素:行车、注塑机地基、换模方式、厂房高度、公用管路 (水、电、压缩空气) 。

起重机的选型取决于模具的重量, 不能低于模具重量, 汽车保险杠模具一般重量35-40T, 因此选择起重机的型号最好为50T, 考虑模具的维修和拆卸、车间物流周转便利性一般选择双钩双梁桥式起重机, 推荐汽车保险杠车间选择50/20T桥式起重机, 如果保险杠模具超重则需要考虑75T级别的起重机。起重机品牌建议选择国际合资品牌, 质量保障能力强, 故障率低, 同时设备本身尺寸较小, 有利于厂房高度的降低 (国产50T双梁桥式起重机安装空间必须保证3m及以上, 而国际合资品牌则需要2.5-3m即可) 。

注塑机的选择根据公司资金情况进行选择, 推荐国外品牌:KM (克劳斯玛菲) 、engel (恩格尔) 、UBE (宇部) 、东芝等, 国内品牌:海天、东华等。国外品牌注塑机精度、干周期以及设备故障率方面均有优势, 而国产机则性价比较高。推荐选择占地较小的两板机, 选型时推荐大小配, 射台选择较标准配置小1 级。设备长度尺寸基本在15-18m。可以减少厂房的跨度, 推荐厂房跨度24m或27m, 同时降低起重机的投资。

采用换模台车换模的车间起重机轨顶高度设计8m即可满足要求, 桥式起重机换模的轨顶高度设计10.5m (将换模台车高度变为注塑机高度即可) 。天车轨顶标高至屋架下弦的高度决定于桥式起重机的品牌选择。屋架下弦高度时设计高度在9.5-11.5m即可 (如图1) 。

3 涂装车间规划

常见的保险杠喷涂工艺分为三喷一烘和三喷两烘, 日系企业 (丰田、本田等) 常用三喷一烘工艺, 而欧美系企业 (延锋彼欧、富奥东阳等) 常用三喷两烘工艺, 因此客户决定了涂装的生产工艺。

以三喷两烘工艺为例介绍, 常规的输送形式为滑撬机构, 线体设计分为三层结构, 一层为上下件、前处理区域, 二层为喷涂、流平区域, 三层为烘烤区域, 这样分区保证了喷涂区域的洁净度, 同时充分利用了厂房的立体空间。上下件反向设置为辅房, 辅房上面放置空调机组, 避免空调运行引起输送机构震动, 从而影响产品喷涂质量。

常见的保险杠前处理分为两种形式水洗和溶剂擦拭, 欧美系常用水洗工艺, 日系常用溶剂擦拭工艺, 水洗的前处理效果更佳, 合格率可以提升3%-5%。前处理水洗的工艺流程:预脱脂→脱脂→水洗 (1) →水洗 (2) →纯水洗→吹水→水分烘干→冷却。前两道水洗利用最后一道纯水洗后的水进行过滤后回用在第二道水洗, 同样第二道过滤后回用第一道水洗, 可以达到节能效果。前处理直接关系到保险杠的喷涂质量。前处理一方面能提高涂膜的防腐性能、延长工件的使用寿命, 另一方面能提高涂膜对基体的附着力, 还能使保险杠涂膜具有均一的性能。

其他工艺相关资料较多本文不再展开介绍, 目前国内对于环保的关注度较高, 对于涂装的三废处理必须严格按照国家标准设计, 避免后期改造, 造成投资浪费, 目前保险杠车间最常用的处理方式为RTO处理。

三层结构厂房高度依据产品挂件方式和喷房高度设计在15-17m即可满足需求。

4 装配车间规划

保险杠装配工艺相对比较简单, 厂房高度设计6-8m即可满足需求。保险杠冲孔已经成为必备工序, 冲孔的工装开发需要根据产品进行设计, 分为专用冲孔工装和通用性冲孔工装两种, 专用工装适用于单品销量较大的车型, 对于多车型销量较小的则适用于通用性冲孔工装。常见的通用性冲孔工装通过可切换的加紧胎具固定产品, 利用五轴或六轴机器人进行冲孔作业, 不同的产品通过换型和编程实现。保险杠装配线体设计则根据产品装配的复杂程度进行选择, 工序较多的可以设计为流水线作业, 工序较少的可以设计为多个单工序衔接实现。因为保险杠表面要求较高, 无论选择哪种模式进行装配作业, 与保险杠喷涂面接触的部分必须考虑软接触和防护处理。

5 总结

保险杠车间在规划初期即考虑一个流的生产模式, 各工艺直接必须衔接, 整体布置采用U型或L型布置比较合理 (如图2) , 涂装车间一定靠在厂房一侧不能设计在车间中间部位。注塑车间设计考虑气味的排出, 最好设计通风屋脊提高换风频次和换风量, 避免车间刺激气影响员工健康和工作热情。

摘要：本文以汽车外饰件为例, 从工艺平面布置、厂房设计要点以及物流设计思路等方面对注塑车间的规划方案进行阐述, 可以给保险杠新工厂的策划提供借鉴和帮助。

关键词：工艺流程,设备选型,厂房高度,节能

基于知识管理的车间调度规划 篇2

关键词：以销定产,车间调度,agent,网络化

0 引言

车间生产调度是先进制造系统实现管理技术、运筹技术、优化技术、自动化技术和计算机技术发展的核心, 是制造业生产中最活跃和生产系统研究的前沿问题之一。MAS (Multi-System) 是一种分布式自主系统, 各Agent之间通过智能行为协调它们的知识、目标、技巧和规划, 联合起来采用行动或求解问题。本文把制造知识有效地整合到车间的制造过程并进行优化, 论述知识管理下车间调度问题。

1 生产调度问题

假设生产调度问题研究对象为:生产任务每个环节由若干个生产单元构成, 生产单元包含生产因子 (人员、设备、原材料、方法、环境等) , 辅助因子 (检修、运输、辅助等) , 经济因子 (生产率、能耗、工资、损耗、时间等) 。调度做以下假设:

①特定订单各生产环节生产因子关系不变。优化使生产符合均衡生产要求。

②支持因子是生产过程中公共资源, 是调度要素, 是生产调度研究的主要对象。

③各生产单元经济因子是在生产调度时的目标要素, 存在不确定性和多目标优化问题。

为了满足以销定产的快速调度需求, 每个生产要素Agent体根据需要向调度系统发出资源申请, 从调度处获得所需要的资源, 响应其他单元任务。车间内部生产异常和不确定性的存在, 生产要素冲突和闲置现象经常发生, 所以调度必须基于车间当前知识进行动态优化。

2 制造车间生产抽象化描述

将车间抽象化为三个层次:车间管理层、生产层、支持层, 对应图1中三行。第一行为车间管理, 各管理环节如CAPP、ERP、CAE等分别作为一个Agent, 信息化程度很高, 不是本文研究对象。第二行为生产层, 环节Agent中设备属性不易移动, 位置属性值基本为定值, 在订单不稳时, 对物流资源 (天车、叉车等) 依赖较大。第三行为生产支持层, 由各类生产支持资源Agent (如天车) 集合体构成, 接受并响应各类Agent申请, 担负主动向Manager报告故障, 处理简单故障, 为生产层服务, 受管理层指挥, 是调度中最活跃的因素。Agent在收到与查询相关的信息后, 一些资源Agent形成自己独有的调度机制, 直接响应各类申请, 主动向信息需求者提供信息以及相关服务, 响应函数是整个车间调度的重点、难点。车间调度服从以下原则:①生产调度必须服从生产工艺要求, 必须按工艺要求顺序进行。②生产调度促进新的均衡生产产生。新订单导致均衡生产被打破, 调度期望以最小代价优化可调环节尽可能接近均衡生产要求。③支持因子生产调度服从生产环节需求, 服从经济原则, 避免浪费和冲突。优先响应造成车间总体损失大的环节, 避免某种资源集中响应。④满足时间需求的最小投入原则, 完工时间必须满足订单需要情况下, 进行成本优化。

3 Agent集合体知识获取

车间生产环节地点固定、任务繁重、环境恶劣, 随着传感设备及物联网的发展, Agent资源采集应该简便、可靠性高, 达到虚拟车间和现实车间结合。网络结构如图2, 有三种类录入Agent特征值方式。集中录入单元Agent在车间设置录入站, 采集、录入数据采集, 获取生产、设备状况等信息。环节录入单元Agent通过环节终端设备带有的网络接口输入采集、录入知识。自动采集单元具有资源调度率高、接口复杂的资源Agent等充分利用传感器自动采集及时输入车间数据库以保证迅速及时调度。实时策略对Agent属性进行分类、分机管理以满足不断变化的车间Agent的请求。

4 生产调度的优化

车间调度存在两类问题:前面环节生产不足导致后继环节停工和前面环节过剩导致后继环节阻塞问题。在以销定产的生产模式下, 车间建设初期按照均衡生产要求, 环节要素构成的Agent集合体不再是完全刚性的, 需要考虑柔性Agent集合体与刚性Agent集合体的搭配, 以最小投入达到最大柔性效果, 产品变动时, 通过简单Agent集合体调整促进新的柔性Agent集合体产生与新的流程再造, 达到以最小的移动、整合达到新的均衡, 减少两类问题的产生。满足服务整体效益优先, 整体生产时间最小或整体经济损失最小, 提高作业满意率, 减少作业环节拥堵现象。

5 结语

综上所述, 本文的研究对在以销定产的生产模式下, 知识制造系统的建立, 充分利用制造资源, 提升制造企业核心竞争力, 推动企业敏捷制造、网络制造的发展和应用具有一定的理论和现实意义。

参考文献

[1]吴锡英, 仇晓黎.从成组技术到大规模定制生产[J].中国机械工程, 2001, 12 (3) .

[2]GUO L, LUHP, KYOYA Y.Holonic manufacturing scheduling:architecture, cooperation mechanism, and implementation[J].Computers in Industry, 1998, 37 (3) .

[3]李淑霞, 单鸿波.基于敏捷制造单元的车间动态重构[J].计算机集成制造系统, 2007, 13 (3) .

[4]潘逢山, 叶春明.生产调度干扰管理模型构建及智能算法研究[J].工业工程与管理, 2012, 17 (3) .

[5]Solnhenius C.ConcutTealt engineering[J].Annals of CIRP, 1992, 41 (2) .

生产车间工作规划 篇3

精益生产是以消除不增加价值的等待、排队和其他延迟活动为目标，按照确定的生产节拍进行生产并且每次仅生产单件产品的一种先进的生产方式，生产车间工作规划。与以往的靠计划系统发出指令的推动式生产方式不同，精益生产系统通过采用拉动的生产方式，来实现快速响应顾客实际需求的目的。

改善，是指以实现更好为标准而进行的持续改进或改变的过程，是精益生产实施中的重要基础组成部分。通过对生产加工车间的布置和生产节拍进行改善设计，可以平衡生产线，使产品在生产线上的流动更加***，使之更有利于满足顾客的需要;通过建立“一个流”的生产方式，可以消除或简化生产过程中不产生任何价值的工作，使整个企业的潜在价值得以开发。我们对某变压器厂箱体车间的物流设施布置进行了深入地分析，通过引入精益思想，提出了对目前大批量“成批与排队”生产线的改善设计步骤及方案。在充分考虑了原有箱体生产加工的工序、工艺设计基础上，通过对原有设备进行改动，大大减少了产品和在制品的库存量及产品的交货时间，增加了生产线的柔性，提高了生产率。

1、生产车间的现状及存在的问题

图1箱体车间物流设施布置现状

箱体车间主要生产S9/10KVA-2000KVA的19个种类变压器的箱体，箱体车间的布置现状图见图1。由于每个箱体的大体结构相同，其加工工艺也十分相似，由此，该车间将箱体的生产分为大件生产区和小件生产区，其中小件工件通常是由人工搬运，而大件工件通常是由车间内部的天吊来完成。通过对箱体车间的深入分析，得出该车间存在如下几点问题：

物流的路线太长，造成运输时间的浪费，并且各工序之间的衔接过程存在许多Muda，造成各工序的生产效率很低;

生产现场存在大量闲置不用的生产设备，占用了大量的空间，同时生产现场显得十分混乱;

生产设备之间的距离较大，操作人员移动距离较大，使得操作人员每人每次只能操作一台机床，不利于操作人员工作效率的提高。

2、在精益思想指导下的生产车间的改善设计

针对以上存在的问题，以精益思想为基础，我们提出了如图2所示的设施规划改进程序模型。

2.1模型分析

根据图2所示模型中的各项，并结合该变压器厂的具体实际情况，得出如下分析：

企业现有状况的分析并确定设施目标:该厂多年来虽然因装备和工艺的改善而形成的合理性积淀，但对厂内的生产物流系统、车间的总体布局、各车间内的物流设施从未做过详尽的、系统的规划和设计。近年来，由于市场竞争愈加激烈，该厂迫切需要有一个合理的物流规划系统来降低成本，从而提高效益。企业领导的目标是要应用目前最为先进的精益生产方式这其中需要整个企业经历很大的改变，因此，公司领导决定通过某一个车间的转型形成示范带头作用，从而带动整个企业精益生产的实施。并组成了由设计人员，生产人员和采购、营销人员构成的团队，共同设计改善企业加工生产线。

输入作业资料p、Q、R、S、T：在设计改善生产线之前，要明确所要生产的产品、数量、途程安排、辅助劳务与时间。

精益分析：精益分析包括价值流分析、生产线柔性分析、工序流程分析和设备种类及加工能力分析。其中:

1)价值流分析

该车间产生价值的部分在于箱体的加工，箱体的价值流从原材料开始，沿着整个生产加工的工序进行流动，直至流到该车间生产加工的终端。在此过程中，对于那些不产生价值但由于目前生产系统的需要，又不能马上取消的行动应尽可能的减少;而对于那些不产生价值，并且可以立即取消的行动则应立即取消。另外，可以看到，图1所示的车间布置中，存在大量固定的料架，其导致的直接后果是操作人员不得不自行走动去搬取货物，这有无形中出现了muda，侧面地阻碍了产品价值的流动，考虑到供应商与箱体生产车间的关系不是十分紧密，经仔细分析，决定采用可以移动的料架来代替原有固定的料架，并按照生产看板的要求主动地为每一个生产单元供货，使生产线上每一个加工单元始终都保持有少量的库存。这样，不但可以节省大量的人力和物力，而且能够使整个产品的价值流按照“一个流”的方式移动。

2)工序流程分析

该箱体车间的改善布置是在采用原有的工序的基础上，对原有不合理的工序进行了改进，从而缩短某些不合理工件的加工时间。

0、引言

精益生产是以消除不增加价值的等待、排队和其他延迟活动为目标，按照确定的生产节拍进行生产并且每次仅生产单件产品的一种先进的生产方式。与以往的靠计划系统发出指令的推动式生产方式不同，精益生产系统通过采用拉动的生产方式，来实现快速响应顾客实际需求的目的。

改善，是指以实现更好为标准而进行的持续改进或改变的过程，是精益生产实施中的重要基础组成部分。通过对生产加工车间的布置和生产节拍进行改善设计，可以平衡生产线，使产品在生产线上的流动更加***，使之更有利于满足顾客的需要;通过建立“一个流”的生产方式，可以消除或简化生产过程中不产生任何价值的工作，使整个企业的潜在价值得以开发。我们对某变压器厂箱体车间的物流设施布置进行了深入地分析，通过引入精益思想，提出了对目前大批量“成批与排队”生产线的改善设计步骤及方案。在充分考虑了原有箱体生产加工的工序、工艺设计基础上，通过对原有设备进行改动，大大减少了产品和在制品的库存量及产品的交货时间，增加了生产线的柔性，提高了生产率，工作总结《生产车间工作规划》。

1、生产车间的现状及存在的问题

图1箱体车间物流设施布置现状

箱体车间主要生产S9/10KVA-2000KVA的19个种类变压器的箱体，箱体车间的布置现状图见图1。由于每个箱体的大体结构相同，其加工工艺也十分相似，由此，该车间将箱体的生产分为大件生产区和小件生产区，其中小件工件通常是由人工搬运，而大件工件通常是由车间内部的天吊来完成。通过对箱体车间的深入分析，得出该车间存在如下几点问题：

物流的路线太长，造成运输时间的浪费，并且各工序之间的衔接过程存在许多Muda，造成各工序的生产效率很低;

生产现场存在大量闲置不用的生产设备，占用了大量的空间，同时生产现场显得十分混乱;

生产设备之间的距离较大，操作人员移动距离较大，使得操作人员每人每次只能操作一台机床，不利于操作人员工作效率的提高。

2、在精益思想指导下的生产车间的改善设计

针对以上存在的问题，以精益思想为基础，我们提出了如图2所示的设施规划改进程序模型。

2.1模型分析

根据图2所示模型中的各项，并结合该变压器厂的具体实际情况，得出如下分析：

企业现有状况的分析并确定设施目标:该厂多年来虽然因装备和工艺的改善而形成的合理性积淀，但对厂内的生产物流系统、车间的总体布局、各车间内的物流设施从未做过详尽的、系统的规划和设计。近年来，由于市场竞争愈加激烈，该厂迫切需要有一个合理的物流规划系统来降低成本，从而提高效益。企业领导的目标是要应用目前最为先进的精益生产方式这其中需要整个企业经历很大的改变，因此，公司领导决定通过某一个车间的转型形成示范带头作用，从而带动整个企业精益生产的实施。并组成了由设计人员，生产人员和采购、营销人员构成的团队，共同设计改善企业加工生产线。

输入作业资料p、Q、R、S、T：在设计改善生产线之前，要明确所要生产的产品、数量、途程安排、辅助劳务与时间。

精益分析：精益分析包括价值流分析、生产线柔性分析、工序流程分析和设备种类及加工能力分析。其中:

1)价值流分析

该车间产生价值的部分在于箱体的加工，箱体的价值流从原材料开始，沿着整个生产加工的工序进行流动，直至流到该车间生产加工的终端。在此过程中，对于那些不产生价值但由于目前生产系统的需要，又不能马上取消的行动应尽可能的减少;而对于那些不产生价值，并且可以立即取消的行动则应立即取消。另外，可以看到，图1所示的车间布置中，存在大量固定的料架，其导致的直接后果是操作人员不得不自行走动去搬取货物，这有无形中出现了muda，侧面地阻碍了产品价值的流动，考虑到供应商与箱体生产车间的关系不是十分紧密，经仔细分析，决定采用可以移动的料架来代替原有固定的料架，并按照生产看板的要求主动地为每一个生产单元供货，使生产线上每一个加工单元始终都保持有少量的库存。这样，不但可以节省大量的人力和物力，而且能够使整个产品的价值流按照“一个流”的方式移动。

2)工序流程分析

该箱体车间的改善布置是在采用原有的工序的基础上，对原有不合理的工序进行了改进，从而缩短某些不合理工件的加工时间。

3)生产线柔性分析

考虑到生产加工的柔性，并根据所要生产的箱体零件的大孝生产工艺及设备加工能力的不同，决定将改善后的生产车间设计成两条分别用于加工大小不同箱体零件的生产线，这样，不仅物流路线大大的缩短了，还节省了生产空间，在市场需求产品种类变化不大的时候，这些空出来的空间作为预留地，一旦市场需求产品种类发生变化，可以利用这部分空间安装设备，对特殊零部件进行生产加工。

4)设备种类及加工能力分析：选用那些换产能力较强的设备组成具有柔性生

产线，并采用快速换模技术组织实际生产。另外，通过对设备之间加工能力的分析，了解到在图1所示的各个加工设备中钻床、剪板机、冲床及卷床的加工时间较短，而电焊所用的加工时间较长，二者所用时间的比例大约是1:2，由于这个原因，该厂经常出现大量在制品在电焊区排队等待加工的现象。考虑到设备加工能力的不同，决定在图1的基础上各增加一个电焊作业区，以均衡整个生产。

其他分析

如图2所示，根据以上分析所得出的结论，可以发展出关联线图，以表现各项作业的相对空间位置。之后的工作是决定每项作业所分配的空间的大小，并为每一个设备制作样板，并将这些样板放入关联线图中，从而获得空间关联线图。在根据修正的考虑及实务上的限制，就可以发展出许多布局方案，并进行评估与推荐较佳的方案。最后，需要定期对现有的方案进行改善，已达到趋近于最佳的车间布置方案的目的。

图2设施规划改进程序模型

2.2改善布置结果分析

图1所示的车间中，几乎每一台加工设备都要有专人来负责管理，这样，无形中产生了人员的Muda，因为操作人员在整个加工的过程中，大多只是在装卸工件时直接参与其中，而加工中的大部分时间都是用来检查加工中工件是否存在问题。如图3所示的改善后的生产线是根据工业工程中人机操作分析确定的，由于其均衡了整条生产线，因此，仅需要7人就可以完成上述工作。

根据调查，该箱体车间采取两班工作制，且每班每天工作8小时，车间平均每天的生产能力为10个箱体，由此可以计算出改善后的精益生产线的工作节拍为：

节拍=(分钟/件)

由于采取了“一个流”的精益思想对车间进行了改善布置，使整个车间的生产效率提高了30%，产品的质量问题也比往常有了较明显的下降。

3、生产管理改善

除了进行基于精益生产的车间改善设计、实施外，还对其的生产管理进行改善，只有二者能够有机的结合，相辅相成，改善设计后的车间才会达到预想的效果，其生产管理改善如下：

建立持续改善的管理体系

以车间设施规划改善为契机，建立企业领导主持，车间主任及班组长和员工参与的持续改善的三级管理体系，充分发挥员工参与的积极性和热情。促使企业在保持现有改善成果的基础上，进一步完善和改进其生产组织和现场管理。

5s管理

5s管理的五个要素是整理、整顿、清扫、清洁和素养，既要通过全体员工的共同努力，从自己身边做起，把无用的杂物清理干净，把有用的物品按照使用频率的不同进行合理摆放，并长期加以保持。根据这个思想，在图3中去掉了图1中标有a的无用设备，使整个生产现场井井有条。

人员管理

按照精益思想的要求，每一名现场操作员工都需要经过精益思想的培训，使之对所采用的管理模式有一个深入的了解，同时，他们还需要经过各个工种的培训，并在实际工作中经常轮换工作，只有这样，才能适应U形生产线的要求。

4、结论

本文结合一个具体的实例，引入了基于精益思想的设施规划改进程序模型。通过进行价值流分析，减少或消除了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。

车间规划 篇4

随着计算机仿真技术的不断发展与成熟,在产品越来越复杂、生产设备和制造系统日趋复杂和昂贵的今天,引入数字化工厂技术,并通过定量的手段来分析和优化各环节,进行工厂建设的成本分析和生产过程变更分析,能保证在可制造的前提下,实现快速、低成本和高质量的制造[3]。尤其在生产线物流的规划过程中,利用计算机虚拟仿真技术对未来生产现场进行模拟,建立三维物流仿真模型,物流规划工程师可以直观地进行物流线路的分析,分析物流的瓶颈点,并提供柱状图或饼状图的分析工具以便捷地进行物流线路的调整以及物流负荷的调整。因此,它被广泛地应用于产业园以及厂房的规划设计中[4,5,6]。

本文将以某重型机械上市集团公司新规划的管道生产车间为例进行基于Quest的车间物流规划与仿真优化问题研究,从车间物流运作模式、运输工具数量、各类暂存区规划,以及通道拥塞程度分析等角度进行车间物流规划与仿真验证优化,最终得到一个可行并较优的物流方案。

1 车间物流规划

车间物流规划即是将车间内的所有生产设备、运输工具、附属设施(休息室、卫生间等)和各种作业流程(转运、仓储等),依照生产流程,作适当的安排与布置,使工厂的生产活动能够顺利和流畅[6]。

本文以某重型机械上市集团公司新规划的管道生产车间为例,对其车间物流进行研究。首先利用过程分析与数学计算相结合的方法对物流配送模式、运输工具数量、暂存区面积进行初步规划,然后通过Quest仿真软件进行物流方案的仿真验证,得到一系列参考指标并进行分析优化,找到较优的物流方案。实现的过程如图1.1所示。

1.1 车间生产流程

该车间主要包括单层淬火管(六代管)、双层淬火管(五代管)、拖泵管、法兰、和弯管等产品生产线。由卷管线生产出的各管件经过各自的生产线加工成型再依次经过热处理、涂装以及产出成品运至立体仓库。车间物流简图如图1.2所示。

卷管线的原材料由门S2经过通道由货车运输到卷管线线前端,吊装上线,然后依次经过纵剪分条,开卷对校平焊,活套等工序,产生管件原材料。该生产线共生产5种类型的管件,分别为单层淬火管、双层淬火管(由于是复合管,需要两种类型的管件原料)、拖泵管、弯管生产线的管件原材料,前4种经地下运输线(图1.2中蓝色线路)分类暂存于法兰生产线右端的焊管缓存区,弯管原材料则直接由卷管线左端配送至弯管线边(传送带)。

单层和双层淬火管的原材料由焊管缓存区通过积放链(图1.2红色线路所示)运至线边缓存区,部分由行车直接吊装进行切割下料并除锈焊接,焊接所需的法兰由法兰输送系统自动配送到达,焊接完成的产品由地下运输线输送至U形热处理线,热处理线采用单件悬挂方式流动生产,然后再经悬挂链送至涂装线缓存区,管件在缓存区进行分类装框,再经抛丸,涂装形成成品,最后在涂装区的左侧区域进行贴标、打包、小货车运送入库。与单层和双层淬火管不同的是,拖泵管焊接线的成品直接通过轨道电动车运送至涂装线进行加工而不进行热处理,但其后的加工过程与上述类似。

弯管原材料由焊管线通过传送带运至线边缓存,此线类似复合管,每一个成型的弯管毛坯需要同厂外配送的内管一对一进行组合,加工地点与法兰组装地点相邻,成型的弯管再经过涂装抛丸成品打包运至车间内的立体仓库。

眼切产品则是原材料由厂外运至加工地点,完成之后由小货车运至立体仓库入库。

根据车间设计规划的需求,本文主要对物流运作模式、各缓存区以及线边库存量、运输设备数量进行设计规划,然后进行Quest仿真建模,对运输工具的利用率以及门径吞吐进行验证,由此反应出该车间的物流状况。

1.2 物流配送模式规划

拉式物流配送是按JIT准时化生产的思想,“在需要的时候,按需要的量配送所需的产品”,通过生产的计划控制及库存的管理,追求所谓的“零库存”或库存的最小化。其优点为按需配送,避免线边物料堆积;应变能力强,后方系统支持线边物料需求的变动;对物料需求的回馈及时性好,配送组盘过程能够在物料需求指令发出后,全力满足此指令的需求。缺点为系统分析较复杂,应变的情况较多,随机性大;存在配送到货延时的风险。

推式(非JIT)物流配送中物流控制的基本原理是根据最终需求结构计算出各阶段的物料需求量,考虑各阶段的提前期之后,向各阶段发布物料分拣或配送指令。此种配送方式的特点是流程控制集中依赖于发货顺序表,可对之进行独立的优化,人员和设备利用率高,但机动性不够强,每个节点的物料配送主要根据主生产计划进行安排,按照一定时间间隔配送,线边库存水平相对较高,同时也不利于生产过程中各个环节的紧密联系。

本文所涉管道成型车间的配送流程主要包括:直缝焊接线板材、内管(弯管)、眼切原材料、法兰的配送。特点为:品种少、批量大、配送频次低。对此,我们选择采用一种改进的批量拉式配送模式,其流程如图1.3所示。

各个需求点的物料低于最低库存时,便向暂存区发送要料请求,物料暂存区接受指令并向配送人员传达发货指令进行组盘和配送。

此种配送方案继承了拉式配送的优点:按需配送,避免线边物料堆积;应变能力强,支持线边物料需求的变动;对物料需求的回馈及时性好,配送过程能够在物料需求指令发出后,全力满足此指令的需求,同时由于该车间配送品种少批量大的特点,也避免了JIT模式下系统复杂、反应能力要求过高的缺点。

1.3 配送工具数量规划

根据物流配送路径、配送方式以及工艺部门提供的流程规划和配送工具信息对各个通道内部的车辆数目进行初步分析,具体过程如下。

获取各种运输工具的基础数据:其中叉车的空载速度为1.5m/s,负载速度为1m/s;并获取各个配送流程的装载时间和卸载时间等。

单次配送时间Ti12 2为单个配送点由小货车或者叉车完成一次配送所耗费的时间,单周期内叉车可用配送时间Ti22 2,为一个配送周期里,通道存在不能同时配送的几类运输工具时,叉车能够配送的时间窗大小。Ni1定义为卸货点单周期所需求的零件台套数,Ni2定义为运输工具单次配送的台套数。则运输工具数量:

该管道车间的配送流程整体分为原材料辅料(卷管、内管、法兰和眼切原材料)配送、法兰配送、成品出库三部分,具体的配送流程相关信息如表1.1所示。

由公式(1)进行初步评估,得到了该车间各个生产流程的运输工具数量如表1.2所示。

1.4 暂存区规划

该车间暂存区规划主要为满足延续性生产的各加工单元线边最低库存的规划。加工单元线边为满足生产连续性而设置的临时库存,一般直接摆放在加工机器附件的区域以便及时满足加工需求。线边最低库存不仅与生产有着直接联系,更是JIT生产(或者看板生产等拉式生产模式)的源头,该管道车间的拉式生产模式如图1.3所示,最低库存作为原动力拉动整个配送体系正常运转。

线边最低库存量可由单次配送时间、物料消耗速度和适当的宽裕度得到。假设生产单元点与物料存储点的距离为S,装卸载时间为T1,物料运输速度为V,该生产单元中的单个物料消耗时间为T2,那么最低库存:

由公式2可得到各加工单元线边最低库存,结果如表1.3所示。

2 基于Quest的仿真与优化

Quest是达索(Dassault)公司旗下产品Delmia的一部分,是用于对生产工艺流程的准确性与生产效率进行仿真与分析的全三维数字化工厂环境。它提供强有力的交互式仿真建模功能,是用于实现系统过程可视化和确认生产流程决策是否满足产品生产要求的强大的仿真开发和分析工具。

2.1 Quest建模

利用Quest进行生产线仿真首先要在设计厂房的CAD布局图以及工艺流程的基础上建立几何模型,然后确定几何模型之间的关联关系和其对应的仿真参数仿真以及使用SCL仿真语言对仿真模型内在的逻辑进行设定。

该管道车间的部分系统参数与运输工具参数如表2.1和表2.2所示。

根据厂房规划的CAD图纸用Quest建立几何模型,根据车间工艺流程、规划的物流配送模式(1.2小节)以及初步评估出的运输工具数量(1.3小节)等进行逻辑建模,最终模型如图2.1所示。

然后通过SCL语言控制仿真结果的输出,包括计数器数值输出、利用率报表的输出等。具体过程为:Quest通过编写的SCL语言将仿真结果输出到DAT文件中,Excel再通过VBA读取DAT文件中的数值,最终在Excel中将数据转化为表达更加直观的图表。该实验中,我们用SCL语言编写了对各个运输工具的利用情况和主要门径(N1、S1、S2)的吞吐状况的统计分析程序语句,随着仿真的进行,目标事件触发程序计数器,将结果输出到指定路径的DAT文件中,最后在预先用VBA语句编制好的EXCEL文档中读出DAT文件并转化成直方图和表格数据。

2.2 仿真结果分析及优化

每天的加工时间为20h,由于该车间的换线周期为3天,即可将此实验的仿真时钟设为60h,进行仿真实验,得到各运输工具的利用情况如图2.2所示。

由此可见,该物流方案下,所有配送点均满足配送及时性,但成品运送(图中的成品小货车1和2)的平均利用率偏高,达到了82%。根据经验值,利用率超过75%,视为不安全,即超过安全阈值(实际生产中总会有类似设备故障等各种异常事件发生,仿真分析中配送工具的利用率如果超过75%,则在实际生产过程中极可能遇到因异常事件发生而无法满足正常配送的风险),需改善。

将成品入库的配送车辆数目增加一辆,其他物理模型以及逻辑模型不变,再次进行仿真试验和数据统计分析,得到的运输工具利用情况如图2.3所示。

此时成品小货车利用率降为了58.2%,所有的配送工具利用率都在安全阈值范围内,判定方案合理。

在车间物流的研究中,除了运输工具的工作负荷和利用率至关重要以外,门径吞吐量也直接反应了相关通道的拥塞程度,从而可以一定程度上衡量该车间的物流状况是否良好。为了验证该物流方案是否较优,对改进后的方案再次进行仿真试验,得到门径吞吐统计输出结果如图2.4所示。

横坐标统计时间间隔为30min,纵坐标为每30min经过该门径的车辆数目。图中显示,在3个周期的生产中,门径吞吐最高峰出现在S2门,此时每30min通过测试点的车辆数目最多为12,即最高峰时期,每两辆车之间经过测试点的平均时间间隔为2.5min,负载速度(实则为车间里最慢的行驶速度)为1m/s,则物流最高峰时两辆车之间的距离最近为150m,叉车间的安全行驶距离为90m,这个距离远远超出安全阈值,即通道畅通,物流状况良好。

由此,对于该车间从物流运作模式、暂存区的规划到运输工具的规划这一整体的物流方案,可作为工厂产线规划和持续改善过程中的有效参考。

3 结论

本文以某管道车间为案例,对其各项物流要素进行规划,并利用Quest数字工厂平台进行仿真优化,最终得到一个可行并较优的物流方案。研究表明,利用仿真软件对生产运作进行仿真,可弥补传统设计规划方法所考虑不到的因素,并且快捷方便,效果明显。此种研究方法可提高企业规划的准确性,有效地降低规划成本,不失为工厂物流设计的一个有效方法。

摘要：数字化工厂物流仿真技术可有效降低设计规划到应用实施的不确定性,在工厂生产线规划和持续改善过程中提供合理的物流方案和建议。文章利用过程分析与数学计算相结合的方法对某企业规划建设中的管道成型车间配送模式、运输工具数量、暂存区进行初步规划,然后通过Quest仿真软件进行物流方案的仿真验证,得到一系列参考指标进行分析并优化,找到较优的物流方案。该方法提高了企业规划的准确性,有效地降低了规划成本。

关键词：Quest,车间物流,物流规划,仿真

参考文献

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[3]季金花,陆剑峰,朱志浩,等.数字化工厂技术在汽车制造企业布局规划中的应用研究[J].汽车工程,2009,31(11):60-69.

[4]张晓萍,石伟.物流系统仿真[M].北京:清华大学出版社,2008.

[5]傅培华,彭扬.物流系统模拟与仿真[M].北京:高等教育出版社,2006.

车间规划 篇5

1 注塑成型车间的总体布置

1.1 注塑成型车间的厂房结构、布局及车间物流

(1) 注塑成型车间的厂房结构和布局

大型塑料件注塑成型车间的厂房一般与塑料件涂装车间建成一体式的联合厂房, 联合厂房划分为涂装车间、贮存区和注塑成型车间, 贮存区为涂装车间和注塑车间的共用区域, 联合厂房的区间布置见图1。

注塑成型车间的厂房主要有全封闭和非全封闭两种形式:全封闭车间采用空调及风机进行机械送、排风;非全封闭式厂房通过轴流式屋顶通风机和车间门窗进行自然通风换气。全封闭厂房有利于提高车间洁净度和产品成型合格率。

注塑成型车间一般为单层厂房, 主要划分为注塑成型区、模具存放/维修区、塑料件打磨修饰区、总成件装配流水线和辅房 (原材料/成品件库房及转运、配电间等) 。厂房总体规划一般设置2～3跨, 主跨区域放置注塑机和模具, 因大型注塑机外型长度多在16～22 m之间, 所以主跨跨距多设为24 m或30 m。为了合理利用车间面积, 多采用注塑机长度方向与跨距方向平行的布置方式, 将注塑机单排逐个摆开或两台一组背靠背放置。根据注塑模具的重量, 主跨区域一般设置两台主钩32 t、副钩8 t的地面操纵桥式起重机, 以用于更换及维修模具。第二跨一般设置打磨修饰区、总成件装配线、超声波焊机和检具, 第三跨则设置为塑料件存放区等。另外, 多在车间内/外侧套建1～2层办公生活间和库房。

(2) 注塑成型车间的物流

注塑成型车间的主要物流过程为:注塑成品件由人工通过转运挂具运送到贮存区, 需进行涂装的经贮存区运送到涂装车间进行涂装, 涂装后再经贮存区运送至总装;不需要涂装的经中间贮存区直接运送至总装车间。

为保证车间物流畅通及转运工装 (挂具) 周转方便, 相邻两台注塑机的间距不应太小, 用来成型保险杠、仪表板的相邻两台注塑机的中心距多为9～11 m, 以便留出塑料件转运挂具的停放位置、转运通道及方便更换模具。在车间主跨区域内的注塑机两端应留出足够宽度的物流及转运挂具通道, 在打磨修饰、半成品存放及总成装配、成品件储存等区域也都应充分考虑物流通道及转运工装的停放位置。图2为52.5万件产能的汽车保险杠、仪表板等大型塑料件注塑车间的平面布置图例。

1.2 注塑成型车间的土建和公用设施

注塑成型车间大多采用钢结构厂房, 其土建和公用设施要求如下。

(1) 设备的地面基础应按注塑机及辅机厂家的要求进行设计和施工, 大型注塑机一般要求地面的承载力为15～20t/m2。

(2) 注塑机地面基础周围应设置环形储油槽及导流槽, 以方便积存并排放注塑机液压系统和液压夹具的漏油, 避免污染车间地面。

(3) 注塑成型车间地面多采用细石混凝土-环氧工业地坪涂料地面或混凝土水泥地面, 建议采用地坪涂料地面, 以减少灰尘的产生, 同时方便地面清洁。

(4) 注塑成型车间的送/排风有自然通风和机械通风两种形式, 一般通风换气频率为2次/h。

(5) 注塑成型车间的电力、循环水和压缩空气等公用主管道一般沿垂直于厂房柱子的方向布置;支管沿立柱通到车间地面, 并通过地沟或埋管的方式铺设到每台注塑机及其辅机设备的各个使用点的接口处。

(6) 注塑成型车间需配置冷却水塔和循环水池, 以便给注塑机的模温机提供循环水。

(7) 建议车间地面的公用支管采取地面下埋管的方式, 不仅使地面美观、整洁, 而且减少了很多清洁工作量。但预留的各公用支管的接口位置要准确, 否则后期注塑机和各辅机设备进厂安装时, 会遇到很多不便。

2 汽车塑料件常用的树脂种类

国内大型汽车塑料件的常用树脂种类见表1。

3 注塑成型工艺简介

3.1 注塑机的工作过程

注塑成型是一种注射兼模塑的成型方法, 又称注射成型。成型方法是将树脂粒料或粉料加入注塑机的料筒内, 经过加热、压缩、剪切和混合作用, 使物料均化和熔融, 然后在螺杆的推动下, 使高温熔体通过料筒前面的喷嘴、模具的浇口和流道注入预先闭合好的低温模腔中, 再经冷却定型就可开启模具、顶出制品, 得到具有一定几何形状和精度的塑料制品。注塑机的工作过程一般可分为6段程序:闭模→注射座前进→注射充模→增密与保压→下一生产周期预塑计量→倒流与冷却定型。

一般, 注塑成型前/后保险杠、仪表板等大型汽车塑料件的成型节拍为60～110 s不等, 采用制作精良、冷却系统好的注塑模具以及配合取件机械手会缩短成型周期、提高生产效率。

3.2 注塑成型工艺的生产流程

注塑成型的生产流程一般为:树脂原料上料→原料干燥→预塑计量→注射充模→保压→冷却定型→开模→顶出制品→取件→即时修边、火焰预处理→打磨修饰、修边→总成件装配 (含超声波焊接) →检测→合格品入库。下面分别介绍注塑成型生产的主要工序。

(1) 树脂原料上料及干燥处理

汽车保险杠、仪表板等塑料件常用的树脂原料为改性PP和改性ABS等改性树脂。树脂原料有不同程度的吸湿性, 为满足成型时的水分含量要求 (一般要求≤0.2%) , 树脂原料在进入注塑机螺杆预塑计量之前, 都要经过热风干燥或除湿干燥处理。改性PP (PP+EPDM) 树脂的吸湿性较小, 一般采用热风干燥机在80～100℃的条件下干燥2～3 h即可;改性ABS (PC+ABS) 的吸湿性较强, 在成型干燥前, 应使用除湿干燥机进行除湿干燥处理。

(2) 注塑成型工艺控制参数

注塑成型过程在3.1节中已做过介绍, 在此仅说明一下注塑工艺的各个控制参数。在树脂原料、注塑机合模力和注塑模具确定后, 注塑工艺参数的选择和调整将直接影响制品质量, 注塑工艺参数见表2。在注塑成型过程中, 各注塑参数、合模参数和温控参数需根据注塑机的执行程序要求、制品要求、树脂原料特性、成型要求和生产经验等做具体调整。

(3) 取件、即时修边、火焰预处理

开模顶出制品后, 由人工或取件机械手将制品取出并放置在注塑机旁边的工作台上。注塑操作人员及辅助人员负责去除注塑件的各浇口料、即时修边及火焰预处理, 并及时清除掉注塑件的毛刺等缺陷。

(4) 打磨修饰、修边

待注塑件转运至打磨-修饰工位时, 操作人员把制品件放置在专用工装上进行打磨、修饰作业。用细砂纸打磨去除或磨平注塑件表面的细小颗粒、凹坑和划痕等缺陷, 并用专门工具刀割除制品周边的多余边角。

(5) 总成件装配 (或超声波焊接) 及检测、入库

打磨、修饰后, 需内衬缓冲块或吸能块的大型塑料件 (如保险杠等) 应转运至超声波焊接区进行超声波焊接处理, 焊接组合后及时进行修饰处理。需装配组合的塑料件 (如仪表板、地板和门护板等) 应在总成件装配线进行装配。最后经检验人员检验合格后, 将塑料制品包裹好布质保护罩运送至成品件库房储存。

4 注塑设备及其选型

4.1 注塑机

目前, 国内汽车用塑料件基本为无玻璃纤维增强的塑料制品。与使用含有短切玻璃纤维增强的树脂原料相比, 成型无玻璃纤维增强塑料件所用注塑机的螺杆的材质和结构有较大的不同。另外, 目前注塑机有液压、电动等不同类型, 液压注塑机按合模机构特征又分为全液压式和液压机械式等, 国内汽车塑料零部件生产企业通常采用液压曲肘式、中心部直压式合模机构的液压注塑机。注塑机按合模力 (合模力由合模机构所能产生的最大模具闭紧力来决定) 一般分为大型注塑机 (1 400～4000 t) 和中、小型注塑机 (800t及以下) 。

注塑机的选型主要考虑以下3个方面的因素。

a.首先确定注塑机的加工能力。注塑机的加工能力体现在合模力和注塑能力 (以最大理论注射容积来表示) 两方面。注塑机在成型制品时, 其合模力必须大于模具型腔压力产生的开模力, 否则模具分型面将会分开而产生溢料, 确定注塑机合模力的公式如下:

式中, P合模为注塑机的合模力 (或称锁模力) , kN;P型腔为模腔平均压力, MPa, 与制品结构形状、精度要求和每模型腔数等有关, 取值范围一般在25～40 MPa之间;F为模具型腔、浇道和进料口的水平重叠投影面积, cm2。

为保证可靠的锁模, 注塑成型时的工艺锁模力必须小于注塑机的额定合模力, 一般取P合模≤ (0.8～0.9) PH, PH为注塑机的额定合模力。

注塑机的最大理论注射容积 (注塑能力) 与注塑机合模力吨位相匹配, 是注塑机在出厂前以聚苯乙烯 (PS) 为基准树脂标称出来的注射容量。

b.选择注塑机的驱动形式和合模机构, 国内目前使用较多的为液压机械式或全液压式的液压曲肘、中心部直压合模机构的注塑机。

c.确定注塑机的功能程序。注塑机厂家一般提供注塑机的标准配置清单, 但有时成型生产中可能会用到一些特殊的功能程序 (如较多组抽芯机构、时序控制、是否附带注塑机配套换模装置、是否配套取件机械手等) , 注塑机功能程序及可选配置应该在招标技术协议中逐项明确提出具体要求。

4.2 模具

注塑模具的设计和制造应与注塑机和换模装置相配套, 汽车保险杠、仪表板等大型注塑模具的设计保固期限一般为10万～15万模次, 模具型腔、型芯一般使用P 2 0、2738、55等不锈钢材质, 模具方面的具体细节可参考《模具标准应用手册》中的塑料注射模模架标准及应用等专业资料, 模具的极限开关和热流道等部件可参考模具制作厂家的推荐加以选用。在此需要说明的是, 模具中冷却部位的温度控制应均匀、模具冷却系统的冷却效率要高, 不然即使选用功能程序十分完善、空循环周期很短的注塑机, 在实际生产中也会因模具冷却系统效果不好而拖慢成型节拍。

4.3 上料机 (即吸料机) 、热风/除湿干燥机、模温机 (或冷水机) 等辅机设备

上料机的作用是把树脂原料由放置在车间地面的料桶中吸至注塑机的热风干燥机或除湿干燥机中。

热风/除湿干燥机是对树脂原料进行干燥处理的设备。为避免塑料件在成型时产生凹陷、气孔和银纹等缺陷, 使原料充分干燥是十分必要的。

模温机或冷水机主要用于为注塑模具冷却系统及注塑机系统提供冷却水, 冰热两用模温机在冬季时也可为模具提供热水, 用来在刚开始生产时加热模具, 模具型腔平均温度一般应控制在40～55℃之间, 模温机及冷水机的选用对生产节拍和成型制品的品质有直接影响, 应认真选型。图3为注塑设备配置实例。

4.4 取件机械手、快速换模装置等设备

除上述辅机设备外, 注塑成型过程中还用到快速换模装置、取件机械手、板式输送带、集中/随机粉碎机和切割机等辅助生产设备。目前, 国内注塑生产过程中的快速换模装置一般多采用液压夹具的形式, 液压夹具装置价格较经济, 但存在易漏液压油、检修频率高等潜在缺点。最近两、三年有部分塑料零部件企业采用磁力模板的换模方式, 这种装置是通过安装在注塑机动/定模板上的、内含线圈的磁力模板来固定模具, 换模方便快捷, 不会产生油污。客户可根据自身条件选择适合的换模装置, 图4为两种换模装置 (夹具) 的实际使用状况。

在保险杠成型过程中, 为了缩短生产节拍、提高生产效率, 可通过取件机械手取出模具开模顶出后的制品件。目前国内企业使用的多为3轴取件机械手, 个别企业使用6轴取件机械手。机械手的端部安装有成型不同产品专用的卡具, 夹具上装有喇叭状的吸口, 可以将塑料件吸附在卡具上, 进而将制品件取出来, 取件机械手一般为压缩空气驱动。

图3所示为每台注塑机单独供料时的情况, 也是目前国内多数汽车塑料零部件成型企业普遍采用的生产方式。某些注塑成型企业在成型单一或较少车型的保险杠、仪表板等大件塑料制品时, 采用集中供料方式 (或称中央供料方式) , 这样能达到节省部分辅机设备投资、节约劳动力和减少生产成本的目的, 集中供料方式较适合于生产制品品种较少而产量较大、所用树脂原料种类较单一的场合。

4.5 生产用转运工装 (挂具) 、工位器具

注塑成型车间使用的转运工装、挂具和工位器具的种类较多, 应精心设计制作。结构设计合理、制造精良的转运工装 (挂具) 能够节省装卸及周转时间、提高生产效率。不同种类的塑料件所用的转运工装 (挂具) 的结构各不相同, 但

同类转运工装应尽量能够兼容不同车型的塑料件, 以便节省制造费用并方便生产。工位器具主要包括注塑机及其他设备的辅助工作台、踏板、打磨修饰工作台等, 也应充分考虑其结构设计以方便生产。

5 技术经济指标示例