车间环形布局优化（精选4篇）
车间环形布局优化 篇1
摘要：系统布置设计 (SLP) 方法提供了一种以作业单位物流与非物流的相互关系分析为主线的规划设计方法, 采用一套表达极强的图例符号和简明表格, 通过一系列条理清晰的设计程序进行工厂布置设计。本文在对CVT公司生产物流状况调研基础上, 针对其厂房设施布局情况, 运用系统化设施布置规划 (SLP) 方法对各作业单位进行物流分析、相关性分析和相互位置分析, 制定方案并实现了车间设施的合理布局。
关键词：物流强度,物流分析,系统设施布置
在制造业中, 通常物料搬运和运输的成本约占制造业总成本的20% ～ 50%, 工厂布局设计主要是确定工厂的生产部门、辅助部门和管理部门的位置。一个良好的设施布置设计可以使物料搬运的成本降低, 较好地发挥经济效益和社会效益。本文针对CVT公司设施布置的现状, 运用系统化设施布置规划 (SLP) 的理论优化各个车间或部门之间的相对位置, 从而减少各车间或部门之间不必要的搬运浪费。提高企业物流率, 最终降低企业成本。
一、系统布置设计 (SLP) 模式
1961年美国的缪瑟提出的系统设施布局的方法简称SLP。该方法提出了作业单位相互关系密集表示法, 使布置设计由定性阶段发展到定量阶段。在缪瑟提出的SLP中, 正式把产品P、产量Q、生产路线R、辅助服务部门S及生产时间安排T作为给定的基本要素, 作为布局设计工作的基本出发点。系统布置设计程序如图1所示。
二、系统布置设计 (SLP) 在CVT公司的应用
随着能源与环境的压力增加, 清洁可再生的新能源近年受到普遍重视。在各类绿色能源中, 风能是前景潜力巨大的可再生能源之一, 风力发电技术相对比较成熟, 并且最具有大规模商业开发条件。CVT公司从事风力发电以及工业通用变流器的研发、生产和制造。
(一) PQ产品分析。
本文中结合历史产能, 综合考虑工艺矩阵、物流搬运难易程度以及对利润的贡献得出各产品的加权综合月运输量, 如表1。
(二) 物流分析。
物流分析包括确定物料在生产过程中每个必须的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度和数量。结合CVT公司商品生产类型的, 所有产品的生产过程汇总成多种产品的工艺过程表。
(三) 物流强度分析。
把一定时间周期内的物流对象的移动量作为物流强度。本文结合CVT公司变流器生产过程各零部件装配、运输过程中的月度搬运质量为物流强度。SLP将物流强度分为A、E、I、O和U来表示。 算出物流强度表之后, 分级作物流相关图。从表1中按路线将物流强度从大到小列出, 见图2, 再将同一作业单位对的物流强度合并, 最后划分物流等级如表2。
(四) 非物流强度分析。
在系统布置设计中, 各作业单元的非物流关系是通过作业单位相互关系分析来反映和实现的。在一般情况下, 相关程度高的区域在布置时应紧邻或接近, 而相关程度低的区域则不宜接近。在规划过程中应由规划设计者根据使用单位或企业经营者的意见, 进行综合的分析和判断。结合CVT公司的实际情况, 比如水冷系统不能靠近电气设备、测试区或装配区尽量集中等因素, 可以得到非物流相互关系表。
(五) 作业单位综合相互关系分析。
首先确定物流与非物流关系的比重。本文中分析CVT变流器实际生产情况, 选取m:n=1:1。然后将物流强度等级和非物流强度等级的密切程度等级量化。取A=4, E=3, I=2, O=1, U=0, X=-1。根据TRij值递减将综合关系分析为A、E、I、O、U和X六个等级, 各级对应的单元数符合一定的比例, 最后确定各等级数量, 汇总后如表3和4。
(六) 作业单元位置确定。
物流中心总平面布置是从各作业单位间的综合关系密切程度出发, 安排个作业间综合关系密切程度出发, 安排各作业之间的相对位置, 关系密切高的作业距离近, 反之亦然。本文采纳Tompkins的关系表法分析解决CVT变流器装配的布置问题。它的主要步骤如下: 先将综合关系相关图转化为关系工作表, 如表5;将每个作业单位制作出一个相同面积的拼块;分析得到拼块图在拼块图上作流程分析;将拼块图转;化为面积图。
对每一个作业单位作一个同样大小的方块, 称为无面积拼块。 在拼块上, 将作业单位代号写在正中央, 名称写在代号上面, “X=”写在代号下面;四个角分别放置与之成A、E、I、O级关系的, U级关系不用考虑。实例如图3。
摆放时, 先找出关系最重要的, 即A最多的, 若A级数量相同, 再比较E的。将此块先放于中央位置。摆放规则是:A级关系要边靠边放, E级关系至少角靠角, X级关系不能靠边也不能靠角。 依次按照此方法综合评价比较CVT流水线各布置得到图4方案。
三、结语
随着生产方式的变革, 不增加设备或少量增加基础上车间重构, 以期提高生产效率, 加快企业生产节奏, 快速应对市场需求, 已经成为很多企业迫在眉睫的事情。本文在利用SLP 方法科学地研究了CVT公司变流器装配工厂的实际需求, 并提出了解决方案。
参考文献
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车间环形布局优化 篇2
设备作为车间生产的基本单元, 车间布局设计其实就是针对车间中设备布置问题的设计, 车间设备布局的几点要素为:设备、空间、约束、目标。
设备:是车间布局的基本单元和主要研究对象。狭义上讲, 主要是机器和物料运送设备的布置;广义上讲, 包括生产机器、物料运送设备、人员工作布置及其它维持正常生产活动所必要的辅助设备等。
空间:是指布局对象所放置的区域, 它限定了布局对象所处的范围, 一般是指具有一定范围的二维或三维空间。
约束:是布局问题的最基本评判法则, 通常在车间布局的约束包括面积约束、形状约束、边界约束, 以及生产车间中不可移动物体产生的固定位置约束。
目标:布局问题作为优化问题, 目标优化是整个布局问题的关键。在车间布局问题中最通常的目标是整个车间的物流费用最低、运送时间最短, 其他目标还包括设备投资最小、空间利用率最大等, 但通常来说布局设计不可能涵盖所有目标, 一般是以某一主要目标为主, 其他目标要做相应的妥协。
2 新型的车间布局设计方法
美国下一代布局协会提出四类布局策略:分布式布局, 模块化布局, 可重组布局, 敏捷布局。分布式布局是将大的机群式单元分成小的子单元, 并将它们分布在整个车间。在高度动态的环境中, 这是一个非常有效的方法, 这样有助于从车间的不同位置进行访问, 从而可以改善物流。这种布局方式在生产需求波动较为频繁的环境中尤为实用, 容易快速组成单元, 而物理上又不用重新对资源进行重新布置。模块化布局则是将布局设计成基本布局模块的网状结构。它的前提是产品在一定时期内需求稳定。当产品需求发生变化时, 可以删除一些模块, 可以增加一些模块, 从而形成一个新的布局。可重组布局是在资源搬运方便, 易于布局的前提下实现的。它是一个多阶段的车间布局问题, 在每个生产阶段中, 求得物流费用和重构费用最低的车间布局。敏捷布局是将设计的目标定为周期短、在制品库存少、排队时间短、生产率高并以这些目标为出发点, 考虑运作性能的影响, 基于仿真的基础上进行布局设计。
3 实际案例分析
某公司为满足因市场订单大量增加需要提升产能, 但又不能大量购置新加工设备和增加人员的需求, 准备对原生产车间的布局进行优化改造。计划投入新购置设备:液缸加工中心1台、2m×6m数控卧车1台、五面龙门铣1台;原有设备:普通卧车3台、数控卧车4台、双柱立车1台、单柱立车1台、数控双柱/单柱立车各1台、龙门铣床3台、卧式铣床2台、龙门刨床3台、落地镗床2台、卧式镗床2台、组合镗床1台、刨齿机4台、滚齿机4台、摇臂转床7台、外圆磨床1台。该车间需要重新规划的面积约为11088m2, 长、宽尺寸分别为168m、66m (见图1) 。因车间主体结构和运输道路布置已经成型, 从经济性和时间角度考虑已不能对其进行改动, 现需要考虑是对生产设备和起重设备进行重新布局以及在原有车间面积中腾出20%的空间做零件库。
考虑到该车间主要承担石油机械产品的零件加工, 其产品类型虽种类繁多但相对固定, 各种零件的体积和重量相差比较大等客观情况, 故采用产品原则布局和工艺原则布局相结合并兼有成组原则布局的模式对其进行优化设计。
通过以上设计原则将该车间设计为2主跨、1副跨和1零件库的厂房结构, 为方便车间各跨之内及车间和零件库之间的运输, 主跨和副跨之间及主跨和零件库之间用两辆30t电动平板车连接。主跨1建筑面积3864m2, 长、宽尺寸分别为168m、23m, 配置30/5t桥式吊车2台, 10t悬壁吊1台;主跨2建筑面积4200m2, 长、宽尺寸分别为168m、25m, 配置20/5t和15/3t桥式吊车各1台, 5t悬壁吊3台;副跨建筑面积1098m2, 长、宽尺寸分别为61m、18m, 配置10t桥式吊车1台, 2t悬壁吊1台;零件库建筑面积1926m2, 长、宽尺寸分别为107m、18m, 配置30/5t和15/3t桥式吊车各1台。该布局方案主要根据工件的尺寸、重量以及加工工序的长短, 确定了各跨零件的加工范围。重量、尺寸大, 加工工序在12序以上的零件放在主跨1;重量、尺寸中等, 加工工序在8-12序的零件放在主跨2;重量较轻、尺寸较小, 加工工序在8序以下的零件放在副跨。这样整个车间的起重设备就可以根据各跨生产零件的重量按需分配, 即节约了起重设备成本又提高了使用率。同时为提高运输效率, 增强纵横联系, 在各跨之间配置电动平板车, 使车间内物流调度更为便捷。
加工设备的布局上主要从三个方面进行考虑: (1) 主跨1的全部和主跨2的东边主要加工大中型零件且工序较长, 故考虑采用产品原则布局, 整个设备的布置按照零件的加工工艺流程顺序进行布置。 (2) 主跨2的西面主要负责零件的末序加工且加工时间较长, 所以采用了机群布局, 同类加工设备集中放置在一个区域。 (3) 副跨主要承担小型零件的加工任务, 工序短、数量大且产品单一, 因此采用成组原则布局, 以液缸加工中心为核心, 周围配以完成该零件所有加工序所需的不同类型机床。
4 结束语
文章通过简单介绍车间布局设计要素, 总结了现阶段比较流行的布局设计方法和思路, 并结合实际案例进行分析, 希望优化设计的车间布局能促进企业发展, 提升企业竞争力。
摘要：通过生产车间布局的优化设计, 从而高效率、低成本的生产出满足客户需求的产品, 是现代化制造企业所面临的重要问题之一。文章以石油机械生产企业车间布局为研究对象, 介绍了几种常见的布局设计方法, 以最优化的设计方案满足企业的需求。
关键词：车间布局,优化设计,设备
参考文献
[1]马玉敏, 陈炳森, 张为民.基于敏捷制造理念下的车间布局设计[J].组合机床与自动化加工技术, 2002 (4) .
车间环形布局优化 篇3
生产车间的最优布局不仅可以降低生产成本、提高生产效率而且可以缩短产品制造周期。据资料统计表明,产品生产制造过程中,真正处于生产中只占整个生产周期的5%-10%,而其余时间都处于停滞的存储或移动的搬运状态。物料的搬运费用占到总成本的20%-10%,而合理的车间布局可使费用减少10%-30%。因此,对于生产制造车间,只有建立一个合理、科学的布局才能适应该行业的快速、长期、柔性发展。
1某生产车间布局的现状分析
某公司主要研发生产汽车铝制散热器,主要组成部分是水室、芯体、内侧板、外侧板,芯体为散热器散热模块,由主片、散热管、散热带以及内侧板组成。生产车间主要分为冲压车间一、冲压车间二、铝一车间、铝二车间和二保焊车间五个车间,仓库分为半成品库和成品库。整体布局图如图1所示。
1.1生产车间作业单位划分
根据实地调研情况,将车间各个部分划分成33个作业单位,即:剪板机1、200T压力机2、80T压力机3、100T压力机4、400T压力机5、数控机床6、折弯机7、200T液压机8、板料开平分切生产线9、40T压力机10、200T液压机11、80T压力机12、40T压力机13、切管机14、25T压力机15、螺母点焊机16、半成品库房17、制带机18、装配机19、整平台20、绑丝机21、校正台22、钎焊生产线23、超声波清洗机24、芯体存放区25、氩弧焊机26、试压槽27、气体保护焊28、试压槽29、烘干生产线30、成品库房31、办公室32、实验室33。
1.2生产工艺程序
根据铝制散热器的制造工艺要求,画出主要部件的工艺程序图如图2所示,图中“圆圈”中的数字表示作业单位(因为喷塑需要到外部工厂加工,所以用0表示),“方框”中的数字表示检查顺序。
1.3分析车间布局存在的问题
通过分析铝制散热器的工艺程序图及车间布局现实情况,发现车间存在的不合理问题有:1车间机器设备的布置随着设备的增加放置空缺位置,导致生产过程中增加了物料的搬运距离和次数,经常导致物料逆向流动与交叉搬运的问题。2车间机器设备的布局与主要车间生产工艺流程不一致。3车间机器设备的布置很少考虑物流流向,导致物料交叉回流现象。4车间有些机器设备布置过于紧密,从而影响工人的操作。5车间一些设备长期未使用,造成资源和空间上的浪费。
2基于SLP方法的车间布局分析与改善
2.1物流强度等级
根据对工艺程序图及物流强度等级划分标准分析各工序之间存在的物流强度并划分等级,物流强度等级划分标准是将物流强度划分为A、E、I、O、U五个等级,对应承担的物流量为40%、30%、20%、10%、0%。各作业单位对的物流强度及等级如表1所示(对于不存在物流强度的工序对划分等级为U级)。
2.2作业单位综合相互关系分析
通过对物流强度的分析,可得出作业单位物流相关表。同时,依据工艺流程的衔接性、噪声影响、工作联系频繁、监督管理以及作业性质相似五个主要的非物流影响因素,建立作业单位非物流相互关系表。
根据车间的实际情况认为物流关系与非物流关系同等重要的,它们之间的重要性比值为1:1。为了确定车间内各作业单位的综合关系,需对物流强度及非物流关系等级予以量化,设定为A=4,E=3,I=2,O=1,U=0,X=-1。得出综合相互关系密切程度量值,再进行等级划分得到综合相互关系图,如图3所示。
2.3绘制作业单位位置相关图
根据生产车间作业单位综合相互关系,得到作业单位的综合接近程度排序表,如表2所示。
根据综合接近程度排序结果和缪瑟的线型图法,绘制作业单位位置相关图,如图4所示。
2.4生产车间布局优化设计
根据图4作业单位位置相关图,并结各车间以及各作业单位的实际占用面积,可知铝一生产车间和铝二生产车间的车间布局比较合理,符合以工艺流程为研究的布局,因此将不进行铝一生产车间和铝二生产车间的改善,主要研究冲压车间一和冲压车间二的布局改善。通过以上研究得到可行的平面布局改善方案如图6所示,初始布局方案如图5所示。
3基于Arena的车间布局方案仿真
通过SLP方法对某公司的生产布局进行优化,其优化主要是针对主片生产线机器位置的改善,因此我们主要以生产主片的工艺流程进行仿真模拟。通过仿真目标和约束条件的确定,以及仿真数据的定义来建立模型如图7所示,运行结果与实际数据误差在可接收范围之内,证明所建模型是有效的。通过改善后路径参数Route改变,可以得到生产车间改善前与改善后一个月内各工序零部件产量的比较如表3所示。从表3可以看出改善后的产量增加,对原生产车间布局进行了优化。
4结语
本文通过对车间布局进行基于SLP方法和Arena仿真建模的分析及优化,确保生产散热器车间的生产物流顺畅,生产布局更加合理,从而产品生产效率得以提高,降低了生产成本,并提高产量。
参考文献
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车间环形布局优化 篇4
关键词：SLP,物流优化,设施布局
1 引言
数据统计,制造业总成本中有20% ~ 50% 来自物料的搬运与运输,同时极大的影响生产的效率。合理的车间设施布局可以使这一费用至少减少至10% ~ 30% 。设施布局旨在合理规划生产物流路线,最大次数减少生产过程中的物料搬运次数和距离。科学合理的设施布局可以有效减少物料搬运、运输成本。理查德·缪塞( R·Muther) 提出了一种工厂车间设施布局方法- 系统化布置设计( Systerm Layout Planning,SLP) 法,使设施布局由定性发展到定量,更加科学合理。
本研究以G厂为背景,G厂是国内某大型装备维修制造工厂,每年零部件年产量达上百万件。近年来,由于装备更新换代与零部件外委部分转自制的需求,该厂对生产车间进行扩建并进行生产设施布局规划。现有的车间布局是简单的把相同类型的机床摆放在一起,没有考虑产品的加工工艺,导致物流线路迂回多、物料倒流现象严重、空间布置不合理。本文采用SLP方法,通过现场调研并对该车间2012 - 2014 年生产数据进行整合分析,综合考虑产品加工工艺流程、生产过程的物流因素与非物流因素,提出新厂房车间设施布局方案。
2 SLP理论概述
SLP以图表分析与图形模型作为技术手段,引入数理化关系密级这一新的概念,分析作业单元间的物流关系与非物流关系,并用作业单元相互关系图表示出来,对设施布局的全过程实现量化分析,使设施布局更加科学合理,减少生产过程中的物流成本。
SLP布局流程的具体思想如下: ①输入数据,分析车间原始数据包括产品、产量、产品加工工艺、辅助部门、生产时间以及机床数量、种类,作为原始输入资料。②作业单元物流关系分析。通过分析物料的流动数量与流动线路,确定各个作业单元之间的物流量,主要采用从至表、工艺过程图等工具进行分析,物流分析是车间设施布局的基础也是车间物流效率的关键指标。③作业单元之间的非物流关系分析。各作业单元之间除了物料的流动之外,还会存在振动、粉尘、信息交流等非物流关系,分析作业单元之间的非物流关系得到非物流相互关系表。④作业单元间的综合关系。综合作业单元物流关系与非物流关系以加权方式得到作业单元综合关系。⑤绘制作业单元位置相关图。根据以上作业单元综合关系表绘制作业单元位置相关图。⑥面积相互关系图。结合厂房实际面积与所需面积确定各作业单元面积,并“挂在相关图上”,形成面积相互关系图。⑦方案修正与择优评价。按实际的条件限制做适当修改,就可以得到多个布置方案,然后评价并推荐最好的方案。SLP的框架图如图1 所示。
3 SLP在G厂车间布局中的应用
3. 1 G厂车间现状
目前G厂采用车间机群式布局,将功能相同的机床设备集中放置在一起,分别形成车床区、铣床区、磨床区等。被加工的零件按照各自的加工流程从一个加工区转移到另一个加工区。但是各个加工区之间没有按照工艺流程摆放,生产过程汇总物流交叉较多、物流流转效率低、加床之间存在震动噪音影响。
按照车间原有的机床量以及添置更新后的设备,统计得到G厂车间现有机床数量种类如下表1 所示。
3. 2 作业单元间物流关系分析
作业单元间零件的流动状况是在车间内布置安排单元最重要的因素。从零件加工流程和分组情况来看,机群式布局功能区作业单元间有大量的零件半成品流动,本规划以定量方式作为作业单元位置安排的依据。
从至表法是一种常用定量计算作业单元物流量的车间设备布置方法。从至表是记录车间内各设备间物料运输情况的工具,是一种矩阵式图表。当产品品种很多、物料数量又很大时,使用更加方便。表中,方阵的行表示物料移动的源,成为从; 列表示物料移动的目的地,成为至。
根据该厂提供《工序工时》表中各零件的计划数和加工工艺顺序,统计期间物料、半成品在各工艺流程间的物流量。汇总各作业单元间物流量,用从至表表示如表2 所示。
根据从至表统计作业单位对间物流量。SLP中物流强度可分为5 个等级,由高到低分别为A、E、I、O、U,物流等级的确定是以物流路线比例或承担的物流量比例为依据确定的,具体量化标准如下表3 所示。根据厂房提供2012 ~ 2014 年生产数据统计得到各个作业单元之间的物流量如表4 所示,并根据该表得到物流相关图。作业单元物流关系相关图如图2所示。
根据作业单元间物流量大小确定车间各个作业单元的相邻关系,物流量大的作业单元相互接近,物流量小的相互远离。
3. 3 作业单元间非物流关系分析
在机加中心规划布局中,各作业单元间除了通过物流联系外,还有一些非物流联系,例如粉尘、震动、精度要求、信息交流等。通过G厂机加中心现状研究,确定非物流因素,主要有: 作业性质的相似性,工艺流程连续性,工作联系的频繁度,环境因素、现场整洁美观性,人员联系和管理方便性这些联系都可以表示为各作业单元之间的关系,也可以称为非物流关系。通过作业单元之间活动的频繁程度可以说明单元之间的关系是密切还是疏远。这种对单元之间密切程度的分析称为作业单位相互关系分析。根据单位之间关系密切程度来布置设施或设备,这是除去物流外决定设施布置的另一重要原则。
作业单元间的密切程度等级值如表3 所示。密切程度理由如表5 所示。密切程度值与密切程度评价理由一起表示在相关图中,如图3 所示。
3. 4 作业单元间综合关系
由于作业单元数目较多,结合物流关系与非物流关系计算单元间的相互关系,对物流关系与非物流关系进行量化。由于车间布局中物流因素是主导因素,所以物流关系与非物流关系权重按2∶ 1计算。根据物流关系与非物流关系得到作业单元间综合关系如表6、7 所示。
车间布局过程中,综合接近程度高的在车间布局过程中应布置在车间相对靠近中心的位置,综合接近程度低的放在车间相对边缘的地方。
3. 5 作业单元位置相关图
在SLP中,相关图用于确定作业单位的空间位置,从表7中综合接近程度排序第一的开始绘制,单元对间关系用下表8所用图示表示。
根据上节分析得到的作业单元间综合关系得到作业单元位置相关图如下图4 所示。
3. 6 作业单位面积相关图
结合表1 中所列机床数量与机床规格面积结合厂房实际空间,将各个作业单元“挂在相关图上”,形成面积相互关系图。如图5 所示。
3. 7 车间布局的优化与评价
根据上文的分析及车间实际情况,得到车间布局方案图如图6 所示。
上图7 为该厂原始车间布局。与原始布局相比,改善后的布局充分考虑了物流线路,将物流量较大的加工单元摆放在车间中部,物流量小的放置于边缘,并充分考虑作业单元间的物料流动。结合作业单元的非物流关系,例如磨床集中放置于车间的西南角便于排除粉尘,滚丝机放置于角落避免振动对其他机床造成影响。实践证明改进后的布局优于原有布局,具有可行性。
4 结论
运用SLP方法对G厂车间进行设施布局,得到设施布局方案。基于该厂2012 ~ 2014 年零件加工数量、加工工艺数据的整理,得到车间作业单位间的作业关系。并根据各种机床对环境等的需求得出作业单元的非物流关系,最后结合建筑的实际情况得到车间的布局方案。相比较于原有的布局更科学、合理,物流路线得到优化,有效的提高生产效率,降低生产成本。
参考文献
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