車間布局優(yōu)化設計

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某公司車間設施布局優(yōu)化設計 摘要 車間布局問題是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展中面臨的最重要的課題之一。設備布局、工作地布置是否合理化、科學化、最優(yōu)化，工人的搬運動作是否合理，搬運路線是否暢通等，影響今后的發(fā)展和管理工作的便利。 本設計以一個生產(chǎn)車間布局為研究對象，運用基礎工業(yè)工程的研究方法對車間布局進行分析和研究，把基礎IE的研究方法和屬ABC分析法結合起來，在原有的常規(guī)車間布局設計的基礎上，將多目標優(yōu)化研究應用于車間的布局設計，使得我們最終得到的布局更加接近我們的實際情況，符合外界環(huán)境。讓我們在車間系統(tǒng)改善時少走彎路。 關鍵詞： 車間布局 作業(yè)流程 設施規(guī)劃 ABC分析法  Workshop Optimization Design of Multi-Layers Factory Abstract Plant layout problem is the development of a modern enterprise facing one of the most important issues. Equipment layout, and layout work is to rationalize the scientific and the most optimized, workers handling the action is reasonable, such as handling the flow line, the impact of future development and management of facilities. This thesis regards lighting company as the research object, use the research approach of basic industrial engineering to analyze and improve the shop floor layout.Usebasic SFL theory and multi-target model knowledge to design our new layout and act as one evaluation system. Let our work is more efficient and avoid any mistakes This thesis combines research approach of basic IE with an attribute hierarchicalmodel, And set up one kind of evaluation system for small companies. Practice has proved that the method that this paper adopts is effective and of good popularization meanings. Key words: Shop floor Layout；Production procedure；Attribute hierarchical； ABC storage method  目錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1設施布局的概念 1 1.2布局問題概述 1 1.3我國車間布局的發(fā)展現(xiàn)狀 2 第二章 設計背景 4 2.1公司概況 4 2.2車間布局目前存在的問題分析 5 第三章 陶瓷車間總體規(guī)劃 6 3.1企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)布局的目標 6 3.2總體優(yōu)化的目標 7 3.2.1 設施規(guī)劃的目標 8 3.2.2 流程設計的目標 8 3.3 改進前的總體布局 9 3.4 總體布局優(yōu)化 10 第四章 車間設施布局優(yōu)化和設計 15 4.1 車間儲存區(qū)的優(yōu)化設計 15 4.1.1基于ABC法庫存分類管理 15 4.1.2 陶瓷儲存區(qū)優(yōu)化的可行性分析 20 4.2 生產(chǎn)區(qū)的物流路線分析 20 4.2.1原有方案分析 20 4.2.2作業(yè)改進 23 4.3確定優(yōu)化方案 26 4.4人機作業(yè)分析及優(yōu)化 26 4.4.1原有方案分析 26 4.4.2確定優(yōu)化方案 28 4.5 “5S”管理 30 第五章 方案評價 33 結束語 34 參考文獻 35 致 謝 36 附錄 37 附圖（一）陶瓷車間改進前總體布局圖 37 附圖（二）陶瓷車間改進后總體布局圖 37 附圖（三）陶瓷車間改進前后物流路線圖 37 附圖（四）陶瓷車間改進前后工藝流程圖 37 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第一章 緒論 1.1設施布局的概念 所謂設施布局，是指在選定的設施區(qū)域內(nèi)，合理安排組織內(nèi)部各生產(chǎn)作業(yè)單元和輔助設施的相對位置和面積、設備的布置，使之構成一個符合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營要求的有機整體。 設施布局是否合理，對于企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動有著重要的影響，它影響著企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營成本、職工的工作環(huán)境、物料的運輸流程以及企業(yè)的應變能力。企業(yè)進行設施布局，必須根據(jù)選定地址的地形地貌，對組成企業(yè)的各個部分確定其平面或者空間的位置，并根據(jù)物料的流程，確定內(nèi)部的運輸方式和運輸路線。根據(jù)這個步驟，我們知道，要進行設施布局，必須首先確定企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)單位的組成情況，以及生產(chǎn)單位內(nèi)部采用的專業(yè)化形式[3]。 1.2布局問題概述 布局問題在英文文獻中常稱為Layout，packing,container,pallet。 布局問題就是把一些物體按照一定的要求、合理地放置在一個指定的空間內(nèi)；或者說是把一個指定的空間規(guī)劃成若干小空間的組合，然后把這些小空間內(nèi)合理放置一些物體。布局問題幾乎涉及到各個行業(yè)，包括機械產(chǎn)品的生產(chǎn)車間，物流企業(yè)的設施布局，運輸碼頭、航空港口、食品飲料生產(chǎn)車間、圖書館布局等等。 布局問題表現(xiàn)形式多種多樣，從布局的維數(shù)來分有一維布局，二維布局和三維布局。從布局物體形狀來分，布局問題可以分為規(guī)則物體（一般指矩形，三角形和圓形等）和非規(guī)則的物體的布局問題。 早期布局問題研究主要集中在規(guī)格形狀物體布局的理論研究和實際應用上，二維規(guī)則布局是在一定的平面上盡量布局好大的矩形物體設計，以及切割問題的求解與優(yōu)化方面，三維布局在汽車和物流運輸方面主要體現(xiàn)在底盤裝配、貨物裝載、立體倉庫等方面研究與應用。 過去幾十年里，車間設備布局一直是跨學科的研究課題，設備布局發(fā)展過程既包含科學因素又包含人體功能學和藝術因素等等。最近的研究中，這一課題得到了運籌學和管理工作者的極大關注，它是一個優(yōu)化問題，在滿足某些性能指標的前提下，得到優(yōu)化的設備布局方案。 車間布局主要以生產(chǎn)系統(tǒng)的空間靜態(tài)結構為研究對象，從企業(yè)的產(chǎn)品動態(tài)結構――物流狀況分析出發(fā)，探討企業(yè)平面布局的設計目標、設計原則，著重研究設計方法和設計程序（步驟），使企業(yè)的人力、財力、物力和物流、人流、信息流得到最合理、最經(jīng)濟、最有效的配置和安排；從根本上提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，達到以最小的投入獲得最大經(jīng)濟效益目的，車間布局是工業(yè)工程學科的一個重要研究領域。 在制造系統(tǒng)中，布局優(yōu)化設計是指在確定的區(qū)域內(nèi)合理地安排物理設備，如在車間中安放機器。車間布局改進其實就是一個多目標研究問題。車間布置的首要問題是考慮生產(chǎn)制造過程或物流的要求；同時，布局問題由于不同的優(yōu)化目標、實際問題的不同種類、不同的布局設計階段而呈現(xiàn)多樣性。 生產(chǎn)車間是企業(yè)重要的綜合性管理基礎，是企業(yè)內(nèi)部管理的出發(fā)點和落腳點。其管理水平的高低直接影響企業(yè)的競爭能力，影響企業(yè)的整體管理水平的提高和整體功能的發(fā)揮。如何加強生產(chǎn)車間的管理，使企業(yè)在激勵的市場經(jīng)濟競爭的形勢下立于不敗之地，已成為企業(yè)領導研究的重要課題。其中車間布局優(yōu)化是車間管理的的進一步提升。其一，車間布局的不合理生產(chǎn)成本大大增加。增加了物流運輸?shù)木嚯x。其二，車間布局優(yōu)化是對不成熟的車間布局的進一步改進，使其提高車間的產(chǎn)出能力和產(chǎn)量效率。因此，不管企業(yè)新建、擴建還是生產(chǎn)產(chǎn)品發(fā)生布局優(yōu)化改革，必須注意到工廠布置的合理性，優(yōu)良的布置應該是:最簡化的生產(chǎn)物流;最少的物料搬運費;最快捷地改變工藝流程;最有效地利用空間;最舒適、稱心和安全的工作環(huán)境;避免不必要的投資;激發(fā)工人勞動熱情等。通過改進車間布置，改善搬運設備，可以大大提高工人的工作積極性，從而提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的競爭能力。 當今社會，需求朝著多樣化方向發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期迅速縮短，市場競爭日趨激烈，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，是關系到企業(yè)興衰存亡的關鍵，如何優(yōu)化車間布局，降低物流成本和生產(chǎn)成本，減少庫存量，提高企業(yè)競爭力是現(xiàn)代管理科學的中心課題。[6] 1.3我國車間布局的發(fā)展現(xiàn)狀 自從Richard Muther在二十世紀年代初期發(fā)表了他在第一部關于系統(tǒng)布局規(guī)則一書以來，車間平面布置設計的基本方法也就隨之產(chǎn)生了。在世界求新、求變的浪潮中涌現(xiàn)出來的新思想和新理念。以敏捷制造作為理論的車間布局問題。 在我國，企業(yè)以前大多數(shù)沒有經(jīng)過科學的規(guī)劃和設計，即使進行過設計也是在計劃經(jīng)濟時期所采用的傳統(tǒng)設計方法，而且從投入使用至今，基本沒有進行過再規(guī)劃設計，更不用說企業(yè)物流系統(tǒng)設計了。有的工廠也調(diào)整生產(chǎn)布局，往往是根據(jù)領導或技術人員的習慣和意愿，不能稱之為設計，更談不上系統(tǒng)設計，無法滿足市場經(jīng)濟的要求。我們過去的實際工作中，一方面追求一時的速度，倉促地、不周密地進行規(guī)劃設計，造成了選址不當、布置不佳、物流不暢、面積利用不好以及管理不善造成的生產(chǎn)現(xiàn)場跑、冒、漏等高浪費現(xiàn)象，其結果是邊生產(chǎn)、邊改造，浪費了大量的資金、人力和物力。另一方面產(chǎn)品生產(chǎn)不適應市場，長期虧損甚至停產(chǎn)等現(xiàn)象[10]。上世紀80年代，“物流”的概念開始引入我國，設施規(guī)劃與物流技術、物料搬運設計、系統(tǒng)布置設計等逐漸被人們認識，車間布局的研究和應用已經(jīng)被認為是國民經(jīng)濟中的一個重要組成部分。提高物流效率，降低物流成本，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務，實現(xiàn)物流合理化、社會化、現(xiàn)代化，己成為廣大企業(yè)的共識。但是，與發(fā)達國家相比，我國的車間布局水平還處在一個較低的水平上，因此迫切需要進行深入的研究和實踐。 35 第二章 設計背景 2.1公司概況 本課題是關于溫州長密密封制造有限公司的其中一個車間設施布局優(yōu)化的設計。溫州密封制造專業(yè)生產(chǎn)泵用機械密封以及碳化硅環(huán)、碳石墨環(huán)、碳化鎢環(huán)和橡膠件等密封材料的中外合資企業(yè)。生產(chǎn)銷售機械密封件、橡膠密封、碳化硅、碳石墨密封環(huán)、汽車零配件、摩托車配件、水泵配件。公司的產(chǎn)品行銷全國石油、化工、電力、輕工、食品、醫(yī)藥及污水處理等工業(yè)領域，出口歐美、非洲、中東、東南亞等國家和地區(qū)。 產(chǎn)品生產(chǎn)裝配圖如圖2-1所示： 沖 件 車 間 沖 件 車 間 傳動套 卡環(huán) 彈簧座 墊片 陶 瓷 車 間 動環(huán) 靜環(huán) SIC 車間 動環(huán) 靜環(huán) 緊固件 橡 膠 車 間 組 裝 車 間 圖2-1產(chǎn)品裝配圖 公司主要有五個車間組成：陶瓷車間、模具車間、沖件車間、橡膠車間、組裝車間。 其中陶瓷車間又分為SIC生產(chǎn)區(qū)和陶瓷生產(chǎn)區(qū)，陶瓷車間的工藝流程如圖2-2： 毛坯領料 毛坯入庫 定型 燒結 平面磨 雙面磨 清洗干燥 外圓磨 內(nèi)圓磨 (倒角) 入庫 包裝 精檢 清洗干燥 拋光 原材料購入 材料入庫 領料 配料 打粉 入庫 領粉 壓制 圖2-2產(chǎn)品工藝流程圖 2.2車間布局目前存在的問題分析 通過實習期間對該車間生產(chǎn)流程、物料搬運、設施規(guī)劃、倉儲管理調(diào)查了解，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題有： 1、設施布局不合理。車間內(nèi)機器布置沒有充分運用工業(yè)工程的原理，機器“一”字型布置，占用空間大產(chǎn)品在工序間的臨時儲存及等待時間過長。同時未能考慮到安全因素的要求，容易造成安全事故。 2、倉庫分類混亂。產(chǎn)品和原料的種類繁多，常用的原料原材料、毛坯、半成品就有50-60種，一旦信息不暢就導致一些特殊物料未備貨而影響生產(chǎn)進度。 3、物流搬運路線混亂。作業(yè)員在車間內(nèi)走動頻繁，繁忙時通道容易發(fā)生擁堵。物流路線交叉現(xiàn)象較為嚴重。 4、車間生產(chǎn)效率很低，其中合格品的占有率僅為81.5%，其主要原因之一：對于產(chǎn)品光面度的要求要達到粗糙度<0.2mm 即為20絲，而壓制機和拋光機相鄰，壓制機主要是將粉末壓制成型，這就導致大量粉塵，從而影響產(chǎn)品的表面粗糙度。 5、加工流程混亂復雜，沒有既定標準，工人憑經(jīng)驗和主觀感覺決定何時搬運多少 半成品到下一工序，各工位工作效率低下，現(xiàn)場管理混亂。[13] 第三章 陶瓷車間總體規(guī)劃 3.1企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)布局的目標 企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)布局的目標是使得各關聯(lián)的設備聯(lián)結成一個有機結合的整體，設計的總目標是使人力、物力、財力和人流、物流、信息流得到最合理、最經(jīng)濟、最有效的配置和安排，即確保規(guī)劃的企業(yè)能以最小的投入獲取最大的效益[17]。其典型目標是： （1）有效利用設備、場地、人力和物力 （2）簡化加工流程 （3）滿足交貨周期要求 （4）最大限度減少生產(chǎn)物流成本 （5）追求投資最低化 （6）為企業(yè)員工提供安全、方便、舒適和健康的工作條件 車間布局的目標實際上也是多目標問題，故需要用恰當?shù)闹笜嘶蛘邫嘀貙γ總€方案進行評價，達到整體目標的最優(yōu)化。其中車間布局優(yōu)化的優(yōu)越型如圖3-1所示： 車間布局優(yōu)越性 布局經(jīng)濟性 布局優(yōu)越性 布局人性化 最大空間利用率 最小物流搬運 最小設備投資 最高工藝效率 安全性 環(huán)境保護 工作舒適性 調(diào)整的方便性 圖3-1車間布局優(yōu)越性結構圖 擬通過本次設計，對現(xiàn)有規(guī)劃進行優(yōu)化，以解決上一章中描述的相關問題。 3.2總體優(yōu)化的目標 本設計的總體目標是通過設施優(yōu)化對某公司的車間進行優(yōu)化設計，最大限度地提高生產(chǎn)過程的有效性和經(jīng)濟性。 車間優(yōu)化是把車間內(nèi)部的“小物流”作為主要的研究對象。將制造系統(tǒng)視為一個物流系統(tǒng)，應用物流分析的原理和方法解決這個系統(tǒng)的兩個問題——設施規(guī)劃和物料搬運系統(tǒng)設計。尋求最佳物流設計方案是車間優(yōu)化的主要目標。 車間優(yōu)化是對車間已有設施的再規(guī)劃和再布置。車間的整體布局和各種生產(chǎn)設施的合理配置是物流合理化的前提。設施設計旨在減少物流迂回、交叉以及無效的往復運輸，避免物料運送中的混亂、線路過長等弊端。物料搬運系統(tǒng)設計是使各種生產(chǎn)設施配置合理；研究庫存和在制品的合理儲備量標準；選擇合理的搬運方式和物料容器；研究物流系統(tǒng)全過程涉及的裝備、設施、路線及其布置的方法。在一般生產(chǎn)活動中，從原材料到成品出廠，物料真正處于加工和檢驗的時間只占生產(chǎn)周期的10 %左右，而處于倉庫儲存、搬運或生產(chǎn)線上等待的時間約占90%左右。 綜上所述，車間設施布置要合理并滿足下列要求： 1、符合工藝過程的要求，盡量使生產(chǎn)物資流動順暢，避免工序間的往返交叉，使設備投資最小，生產(chǎn)周期最短。 2、物料搬運費用最少，要便于物料、產(chǎn)品和廢料等運輸路線短捷，盡量避免運輸?shù)耐岛徒徊妗? 3、最有效地利用空間，使建筑物內(nèi)部設備的占有空間和單位制品的占有空間較小。 4、保持生產(chǎn)和安排的柔性，使之適應產(chǎn)品需求的變化、工藝和設備的更新擴大生產(chǎn)能力的需要。 5、適應組織結構的合理化和管理的方便，使有密切關系或性質(zhì)相近的作業(yè)單位布置在一個區(qū)域并就近布置。 3.2.1 設施規(guī)劃的目標 設施規(guī)劃過程中運用精益思想的原則，車間的整體布局和各種生產(chǎn)設施的合理配置是物流合理化的前提。設施規(guī)劃旨在減少物流迂回、交叉以及無效的往復運輸, 避免物料運送中的混亂、線路過長等弊端。研究庫存和在制品的合理儲備量標準；選擇合理的搬運方式和物料容器；通過工位布置和操作方法的改善，減少動作的浪費；通過調(diào)整生產(chǎn)線布局、合并生產(chǎn)線，來達到節(jié)約場地的目的；同時合理設定生產(chǎn)節(jié)拍，配合符合生產(chǎn)量的生產(chǎn)人員，消除整個生產(chǎn)過程中的瓶頸與松弛點，最大限度地提高生產(chǎn)過程的有效性和經(jīng)濟性。 3.2.2 流程設計的目標 目前，隨著市場的需求發(fā)生變化，多品種小批量的生產(chǎn)已經(jīng)成為公司普遍認可的生產(chǎn)方式。但批量無論怎么小，產(chǎn)品或零件不可能以個為單位進行加工，只能盡量以“小批量”生產(chǎn)，并以這種批量單位，完成全部工序的加工。批量生產(chǎn)必然造成中間品的存在及搬運的產(chǎn)生，庫存及搬運成為生產(chǎn)的前提及必然產(chǎn)物。如何減少產(chǎn)品的停滯時間、改善庫存與不良、降低搬運及堆積的浪費，是本次流程設計的主要目標。在此基礎上細化分工作業(yè)，簡化作業(yè)難度，培養(yǎng)多技能的多能工，平衡生產(chǎn)的時間。將原先的直線化生產(chǎn)布置，更改為按工藝過程布置，可以降低等待時間，提高作業(yè)效率。 3.3 改進前的總體布局 本次生產(chǎn)車間優(yōu)化設計的總體規(guī)劃主要體現(xiàn)在車間的平面布局上，擬從設施規(guī)劃的角度著手改進。在總體設施規(guī)劃時應將以下這些原則作為基準： 1、減少或消除不必要的作業(yè)。在時間上縮短生產(chǎn)周期，空間上減少占用量，物料上減少停留、搬運和庫存，保證投入資金最少、生產(chǎn)成本最低。 2、以流動的觀點作為出發(fā)點，并貫穿在規(guī)劃設計的始終。因為企業(yè)的有效運行依賴于人流、物流、信息流的合理化。 3、重視人的因素。工作地的設計，實際上是人—機—環(huán)境的設計，要考慮環(huán)境因素對人的工作效率和身心健康的影響。 4、運用系統(tǒng)的概念、系統(tǒng)分析的方法求得系統(tǒng)的整體優(yōu)化。同時也要注意把定量分析、定性分析和個人經(jīng)驗結合起來。 5、 規(guī)劃設計要從宏觀(總體方案) 到微觀(每個子系統(tǒng))，又從微觀到宏觀，反復評價、修正。 6、加強現(xiàn)場“5S”管理，應用5S管理方法，進行整理、整頓、清潔、清掃和素養(yǎng)5個步驟，并結合計算出的生產(chǎn)計劃，利用5S思想，嚴格控制生產(chǎn)現(xiàn)場，何時何地需要什么物料或工具都準時送到位，達到精確生產(chǎn)。[16] 陶瓷區(qū)可以分為以下區(qū)域：壓制區(qū)、燒結區(qū)、磨圓區(qū)（外圓磨、內(nèi)圓磨、雙面磨）、拋光區(qū)、模具擺放區(qū)、半成品存儲區(qū)、成品倉庫、粗檢區(qū)、精檢區(qū)、清洗區(qū)、辦公區(qū)11個區(qū)域，改進前的總體布局圖如圖3-2所示: 圖3-2改進前總體平面布局圖 陶瓷車間改進前總體局圖見附圖(一)。 3.4 總體布局優(yōu)化 從目前的分析看來，陶瓷車間設施規(guī)劃存在的問題可以歸納為： 1、儲存區(qū)的存物品過于雜亂，不方便管理和使用。儲存區(qū)分為成品儲存區(qū)和半品儲區(qū)，半成品儲存區(qū)主要放置待外圓磨、內(nèi)圓磨、雙面磨、拋光的半成品，由于半成品隨意擺放在半成品儲存區(qū)，當待進一步加工時就需要2-3名員工經(jīng)行尋找和搬運。平均完成一個半成品的搬運需要3—5min ，占生產(chǎn)時間的15%，這導致機器的等待的時間過長和員工閑置。 2、成品儲存區(qū)堆放壓制出來的毛坯，由于陶瓷粉經(jīng)研制成的毛坯離清洗區(qū)很近，就很容易因為毛坯受潮而導致產(chǎn)品出現(xiàn)誤差，從而導致次品的出現(xiàn)。 3、生產(chǎn)區(qū)的機器布置混亂，迂回運輸量較大。 由于機器距離比較遠，使得下一道工序等待時間過長，使物品的搬運距離太長。 4、布置不當導致生產(chǎn)存在一個瓶頸，造成線上庫存積壓。 由于磨圓的機器比較少，導致拋光機經(jīng)常處于等待狀態(tài)，故將此處視為改進的地方。 5、由于粉末壓制的毛坯在為經(jīng)行燒結之前受空氣濕度的影響很大，故需要毛坯存放和清洗區(qū)的間隔要大些，而圖3-2中，毛坯是存放在倉庫之中，和清洗區(qū)相鄰，這就使得毛坯容易受潮，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。此處視為改進之處。 6、雖然壓制和燒結這連個工序是連續(xù)性，但由于燒結存在很大的火種隱患，故和壓制區(qū)的距離要得當，但從圖1看出壓制和燒結離的距離太遠導致搬運的距離浪費，此處視為改進的地方。 7、對于做密封器件來說，對精度的要求非常嚴格，精檢就是要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，是管理的一大重要工作，故辦公區(qū)應該和精檢區(qū)很近，故此處有待改進在對整個陶瓷區(qū)進行重新布置時，首先要確定相關作業(yè)單位，并通過對作業(yè)單位相關性表進行分析（見表3-2、表3-3和表3-4），確定出各作業(yè)單位的規(guī)劃方案。 表3-1作業(yè)單元物流相關表 表3-2 相互關系等及理由 代號 關系密切原因 1 工作流程的連續(xù)性 2 生產(chǎn)服務 3 物料搬運 4 管理方便 5 安全與污染 6 公用設備及輔助動力源 7 共享場地 8 共享人員 表3-3 關系密切程度分類表 代號 密切程度 A 絕對重要 E 特別重要 I 重要 O 一般 U 不重要 X 不予考慮 表3-4作業(yè)相互關系原因 作業(yè)代號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 A/5 E/2 U U U U E/2 E/6 10 O 2 A/1 A/2 E/1 I/2 I U U U O 3 A/1 I/1 O I E U E O 4 A/1 O U U U O E 5 A/1 E/2 O E O O 6 A/2 E E U E/4 7 A7 U U E/4 8 U U U 9 U U 10 I/4 11 通過上述分析可以得出作業(yè)相關圖考慮到要對生產(chǎn)安全性和產(chǎn)品質(zhì)量的考慮，故①壓制區(qū)、②燒結區(qū)、③清洗區(qū)要做特殊處理，對關系工作表經(jīng)行分析如圖3-3關系族所示： 圖3-3關系族圖 7 2 8 9 4 11 6 5 1 10 3 絕對重要 相對重要 經(jīng)過上述分析得出改進后的陶瓷區(qū)總體布局如圖3-3所示： 圖3-4改進后的總體布局 改進后的方案將原有的兩個儲存區(qū)分為三個獨立區(qū)域，這樣就大大減少了擁堵現(xiàn)象，改進后使得物料的流動更為順暢，減少停滯的浪費，大大縮短產(chǎn)品在工序間的臨時儲存時間及等待時間，從而降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。改進后總體布局圖見附圖（二）。改進后的物流路線圖見附圖（三）。 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第四章 車間設施布局優(yōu)化和設計 4.1 車間儲存區(qū)的優(yōu)化設計 改進后的車間設施規(guī)劃較原規(guī)劃方案，重新劃分了儲存區(qū)，將其分為毛坯和半成品及成品存儲區(qū)。所以這次設計的首要工作就是做好倉庫的規(guī)劃工作是此次設計中重要的一部分。儲存區(qū)的好壞直接影響生產(chǎn)的速率和效率。也是產(chǎn)品質(zhì)量得到有限保障的一個重要部分。 4.1.1基于ABC法庫存分類管理 公司生產(chǎn)的產(chǎn)品種類很多，但材料的種類比較固定，由于陶瓷零部件的好壞直接影響組裝后成品的的質(zhì)量，其儲存期又短，特殊型號的產(chǎn)品從入庫到出庫，完成一個周期只需要一周。如果每個品種都大量備貨就容易導致浪費。 原有陶瓷區(qū)的存儲分類只是將半成品和成品分開存放，同時隨意擺放，再者壓制出來的毛坯也只是很隨意的擺放在成品倉庫，很容易出現(xiàn)物品碰撞。導致成品出庫和毛坯加工出庫難的現(xiàn)象。現(xiàn)根據(jù)物料一個月來的使用數(shù)量，用庫存ABC方法對其進行分類。 ABC分類法，又稱重點管理法，是根據(jù)事物在技術經(jīng)濟方面的主要特征，進行分類排列，分清重點和一般，從而有區(qū)別地確定管理方式的一種分析方法。它把被分析的對象分成A，B，C三類，所以稱為ABC分析。 由于物資的重要性往往不只反映在物資的某一方面，如價格高低或占用資金多少，還與資源取得的難易，物資對生產(chǎn)的影響等因素有關。因而，其分類也可以采用其它標準或結合多種影響因素，統(tǒng)一分類。同時，A，B，C三類物資所占百分比數(shù)，也需要根據(jù)所管庫存物資的具體情況加以規(guī)定。 陶瓷車間的現(xiàn)有產(chǎn)品類型的存儲如表4-1所示： 表4-1現(xiàn)有的庫存類型 陶瓷產(chǎn)品系列 產(chǎn)品型號 規(guī)格范圍 月生產(chǎn)量（個） 儲存天數(shù)(天) 　 G系列 　 　 G1-XX 10～105 458900 15 G2-XX 10～105 23000 40 G3-XX 10～105 24500 40 G4-XX 10～105 24500 40 S系列 　 　 S1-XX 10～105 25000 50 S2-XX 10～105 27310 50 S3-XX 10～105 15670 50 S4-XX 10～105 10000 50 S15-XX 10～105 31000 50 103系列 　 103-XX 10～105 500000 15 103A-XX 10～105 80000 30 103B-XX 10～105 30000 30 104系列 　 104A-XX 10～105 100000 15 104B-XX 10～105 250000 15 108系列 108-XX 10～105 458900 15 301系列 301-XX 10～105 580000 15 560系列 560-XX 10～105 500000 15 560A-XX 10～105 6000 50 560B-XX 10～105 4000 50 560C-XX 10～105 4000 50 560D-XX 10～105 600000 15 其它系列 303-XX 10～105 300000 7 E-XX 10～105 80000 7 F-XX 10～105 76000 7 208-XX 10～105 100000 7 注：所有系列皆為動環(huán)、靜環(huán)兩種型號 現(xiàn)有的存儲方式只是將半成品和成品分開不同型號類別的產(chǎn)品存放在不同的托盤上，并未為存儲的商品進行歸類存放,這就給倉庫管理帶來的問題有： 1、使得出入庫困難，導致商品混亂，不易于管理。 2、需求量大的品種進出頻繁，因放置分散而導致每次存取物流路線過長。 2、需求量少的品種容易被放置于堆底，需要取用時不易取出，往往要反復搬運。造成勞動資源的浪費。 3、緊急訂單的特殊產(chǎn)品由于儲藏期短，和其它商品存放在一起，不易于出庫。 現(xiàn)根據(jù)庫存ABC方法對其進行分類，重新布置擺放。 根據(jù)陶瓷產(chǎn)品的的儲存期限，陶瓷產(chǎn)品按儲存期的長短將月生產(chǎn)量的百分比經(jīng)行排列，累計百分比小于80%的標記為A類，累計百分比在80%-95%的標記為B類，累計百分比大于95%的標記為C類。而保質(zhì)期為7天的陶瓷由于保質(zhì)期短，出庫緊急應做特殊放置，將其列為A類貨物重點管理。改進后的庫存分類方法如表4-2和表4-3所示： 表4-2改進后庫存分類方法表 產(chǎn)品型號 月生產(chǎn) 量排序 月生產(chǎn)量 （個） 占使用量的 百分比（%） 累計百分比 儲存天 數(shù)(天) ABC分類 560D-XX 1 600000 16.11 16.11 15 A 301-XX 2 580000 15.57 31.68 15 A 560-XX 3 500000 13.42 45.10 15 A 103-XX 4 500000 13.42 58.53 15 A 108-XX 5 458900 12.32 70.85 15 A G1-XX 6 458900 12.32 83.17 15 B 104B-XX 7 250000 6.71 89.88 15 B 104A-XX 8 100000 2.68 92.56 15 B 103A-XX 9 80000 2.15 90.71 30 B 103B-XX 10 30000 0.81 90.91 30 B G4-XX 11 24500 0.66 91.99 40 B G3-XX 12 24500 0.66 94.83 40 B G2-XX 13 23000 0.62 96.45 40 C S2-XX 14 27310 0.73 98.18 50 C S1-XX 15 25000 0.67 98.85 50 C 560A-XX 18 6000 0.16 99.70 50 C S3-XX 16 15670 0.42 99.27 50 C S4-XX 17 10000 0.27 99.54 50 C 產(chǎn)品型號 月生產(chǎn) 量排序 月生產(chǎn)量 （個） 占使用量的百分比（%） 累計百分比 儲存天 數(shù)(天) ABC分類 560B-XX 19 4000 0.11 99.81 50 C 560C-XX 20 4000 0.11 99.81 50 C S15-XX 21 3100 0.08 100.00 50 C 合計 　 3724880 　- 　- 　- 　 表4-3 特殊型號產(chǎn)品分類方法表 特殊型號 月生產(chǎn) 量排序 月生產(chǎn)量 （個） 占使用量 的百分比（%） 累計百分比 儲存天數(shù)(天) ABC分類 303-XX 1 300000 -　 - 7 A E-XX 1 80000 -　 - 7 A F-XX 1 76000 -　 - 7 A 208-XX 1 100000 -　 - 7 A 通過對產(chǎn)品進行ABC分類，得出半成品和成品區(qū)倉庫布局圖如圖4-1、4-2所示： 圖4-1改進后半成品倉庫布局圖 4-2成品倉庫布局圖 4.1.2 陶瓷儲存區(qū)優(yōu)化的可行性分析 改進后方案與現(xiàn)行方案相比，有如下幾個方面的改進： 1、在倉庫總體面積不變的前提下，采用貨架式存放增加了儲存面積60增加75。周轉效率比原儲存增加了15%。同時分類清晰，通道由原來的單通道改為多通道，這就大大降低了擁堵現(xiàn)象。 2、按ABC庫存分類方法存放物料，解決了不同需求量物品的存取問題。 3、物流搬運系統(tǒng)更為合理化，需求量大的物料的物流總路線均有明顯的縮短，減少了交叉迂回的搬運路線，搬運作業(yè)大大簡化。 由此可見，新方案簡單易行，可以滿足實際需要。 4.2 生產(chǎn)區(qū)的物流路線分析 4.2.1原有方案分析 因為研究的產(chǎn)品及輔料的種類非常多，這里采用從—至表來研究物流狀態(tài)。如表4-4為物流作業(yè)單位距離從-至表（mm）所示： 結合生產(chǎn)選取其中的某一天最大的動物流量作為研究對象 表4-4改進前物流距離從至表 作業(yè)單元 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 序號 壓制臺機 燒結爐 粗檢臺 清洗機 雙面磨機 外內(nèi)圓磨 拋光機 精檢臺 成品倉庫 半成品區(qū) 1 壓制臺機 42211 22403 15600 2 燒結爐 4700 17860 7800 3 粗檢臺 15600 25917 15600 4 清洗機 31365 5 雙面磨機 7800 15600 6 外內(nèi)圓磨 15600 23400 7 拋光機 34200 8 精檢臺 3900 9 成品倉庫 10 半成品區(qū) 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 壓制機 燒結爐 粗檢臺 清洗機 雙面磨機 外(內(nèi))磨 拋光機 精檢臺　 成品倉庫　 半成品區(qū) 壓制機 　 58088 　 51863 　 　 　 　 　 燒結爐 　 　 51863 　 　 51863 　 　 　 　 粗檢臺 　 　 　 51860 51800 　 　 　 　 　 清洗機 　 　 　 　 51800 　 　 　 　 　 雙磨機 　 　 　 　 　 32200 　 　 　 19600 外內(nèi)磨 　 　 　 　 　 　 32200 　 　 19600 拋光機 　 　 　 　 　 　 　 32185 　 　 精檢臺 　 　 　 　 　 　 　 　 32000 　 成品庫 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 半成品區(qū) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 表4-5物流量從-至表 表4-6改進前物流強度從-至表 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 　 壓制機 燒結爐 粗檢臺 清洗機 雙面 磨機 外(內(nèi))磨 拋光機 精檢臺　 成品 倉庫　 半成 品區(qū) 1壓制機 　 2451953 　 1161887 　 　 　 　 　 2燒結爐 　 　 243756 23400 　 926273 　 　 　 　 3粗檢臺 　 　 　 243742 1342501 　 　 　 　 　 4清洗機 　 　 　 　 1624707 　 　 　 　 　 5雙磨機 　 　 　 　 　 251160 　 　 　 19600 6外內(nèi)磨 　 　 　 　 　 　 502320 　 　 458640 7拋光機 　 　 　 　 　 　 　 1100727 　 　 8精檢臺 　 　 　 　 　 　 　 　 124800 　 9成品庫 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 10半成 品區(qū) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 結合陶瓷車間目前的物流量，通過對作業(yè)單位物流相關性進行分析得出如表4-7物流強度從--至表： 表4-7物流強度表 4.2.2作業(yè)改進 選擇合理的搬運方式和物料容器；通過工位布置和操作方法的改善，減少動作的浪費；通過調(diào)整生產(chǎn)線布局、合并生產(chǎn)線，來達到節(jié)約場地的目的；同時合理設定生產(chǎn)節(jié)拍，配合符合生產(chǎn)量的生產(chǎn)人員，消除整個生產(chǎn)過程中的瓶頸與松弛點，最大限度地提高生產(chǎn)過程的有效性和經(jīng)濟性。 是使整個車間的物料搬運矩最小。在依據(jù)“搬運矩”概念建立的( )評價模型中 ,不僅考慮了總的搬運距離 時間 最短 ,還考慮了各種不同工件在整個車間中的總的搬運工作量最小 ,其數(shù)學模型可以表示如下: （4-1） 其中,fij ———機床 i 和機床j 之間的訪問頻率; gij ———機床 i 和機床j 之間每次搬運工件的重量; dij ———機床 i 和機床j 之間的搬運路徑長; n ———車間中的機床總數(shù) M ———為搬運矩。 經(jīng)收集資料如表4.2.2.1 表4-8設備明細表 機器名稱 壓制機 燒結 清洗 外圓磨 內(nèi)圓磨 拋光 機器總數(shù) 9 2 2 6 6 21 搬運重量 50Kg 50Kg 10Kg 10Kg 10Kg 10Kg 平均機床之間的平均訪問頻率為： 壓制----燒結60min 燒結----清洗40 min 清洗----外圓磨9 min 外圓磨---內(nèi)圓磨 5 min 內(nèi)圓磨--- 拋光20 min 搬運路線長度見表4-4物流距離從至表 將原先的一字型布置更改為按工藝過程來布置。故現(xiàn)以每種機器的數(shù)量為1個單位來計算。 改進前的搬運矩分析 1、訪問頻率總和 n-1 ∑fji =60+40+9+5+20=134(min) i=1 j=i+1 2、搬運工件的重量總和 n-1 ∑gji =50+50+19+10+10=139*103g i=1 j=i+1 3、搬運距離總和 n-1 ∑dji =42211+23400+31365+7800+15600=120376(mm) i=1 j=i+1 改進前的搬運矩：Mn= 134+139*103+120376 =259510N. 改進后的物流距離從-至表如表4-9所示: 表4-9改進后的物流距離從-至表 作業(yè)單 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 序號 壓制臺機 燒結爐 粗檢臺 清洗機 雙面磨機 外內(nèi)圓磨 拋光機 精檢臺　 成品倉庫　 半成品區(qū)　 1 壓制臺機 　 19427 14876 36572 2 燒結爐 　 　 8784 8356 25460 15462 3 粗檢臺 　 　 　 2556 20010 9070 4 清洗機 　 　 　 　 21274 22700 5 雙面磨機 　 　 　 　 　 7800 15600 6 外內(nèi)圓磨 　 　 　 　 　 　 15600 23400 7 拋光機 　 　 　 　 　 　 　 14760 8 精檢臺 　 　 　 　 　 　 　 　 3900 9 成品倉庫 　 　 　 　 　 　 　 　 　 10 半成品區(qū) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 改進后的物流強度如表4-10所示: 表4-10改進后的物流強度從-至表 改進后的搬運矩分析： 1、訪問頻率總和 n-1 ∑fji =60+40+9+5+20=134(min) i=1 j=i+1 2、搬運工件的重量總和 n-1 ∑gji =50+50+19+10+10=139*103g i=1 j=i+1 3、搬運距離總和 n-1 ∑dji =19427+8356+21274+7800+15600=72457(mm) i=1 j=i+1 改進后的搬運距為： Mn= 134+139*103+72457 =211591N. △d=259510-211591=47919mm 改進后的搬運效率： η1=1-改進后搬運距/改進前搬運距=1-211591/259510=18% 從分析可知物流強度在同等物流量的情況下，物流搬運距比改進前減少了18%。 4.3確定優(yōu)化方案 改進后方案將生產(chǎn)區(qū)的機器原有的“一”字型布置改為按工藝流程布置形式，縮短了物料的并劃分工作組，減少了搬運距離，同時加強員工培訓，大大提高了作業(yè)效率，縮短了總搬運路線，減少了搬運次數(shù)和搬運時間，節(jié)省了人力物力財力。綜合各設施之間的位置，物料物流路線的長度和強度以及一些附加因素，確定具體優(yōu)化方案詳見附圖（四）：改進后的平面布局及物流路線圖。 通過上述工作，假如使單個工作單元機器等待時間減少為30秒，全天至少3種作業(yè)類型工作單元為20個，總作業(yè)時間增加了近30min，有效地提高了車間設備、人員的利用率；且物料的搬運效率提高了18%。減輕了瓶頸作業(yè)的時間壓力，有效地降低了后工序的等待時間；縮短總物流路線長度達約47米，減少了搬運次數(shù)和搬運時間，從而減少了作業(yè)員閑置的現(xiàn)象；對作業(yè)員作加強培訓，提高了工人素質(zhì)，有效地調(diào)動了員工的積極性；提高了全員參與不斷改善的IE 意識, 使陶瓷車間的的生產(chǎn)效率提升到一個新的臺階。 4.4人機作業(yè)分析及優(yōu)化 由于產(chǎn)品種類的變化而十分復雜,同時每種產(chǎn)品的形狀、尺寸、精度等級要求不同，使作業(yè)員在變換生產(chǎn)品種時經(jīng)常走動、更換模具及物料搬運。 4.4.1原有方案分析 經(jīng)過現(xiàn)場測時，發(fā)現(xiàn)拋光作業(yè)工人等待機器加工時間過長，人員閑置嚴重，根據(jù)加工工藝需要，繪制人機作業(yè)圖，由一人一機的操作模式改為一人三機的操作模式。工作人員由一臺機器走到另外一太機器的時間為5“改進前車削加工的人機作業(yè)圖如下： 表4-11 組合作業(yè)使用符號說明 組合作業(yè)分析圖及符號 作業(yè)人員 機械 符號 作業(yè) 內(nèi)容 符號 作業(yè) 內(nèi)容 單獨 與機械或其他作業(yè)人員無關的作業(yè) 單獨 無需作業(yè)人員照看 聯(lián)合 與機械或其他作業(yè)人員一起作業(yè)，受時間或其他要素的制約 聯(lián)合 各種裝卸、準備工作受作業(yè)人員因素制約 等待 因為與機械或其他人員一起作業(yè)，導致作業(yè)者等待 等待 因為作業(yè)人員作業(yè)，導致機械要停止或空轉 改進前拋光加工的人機作業(yè)圖4-2所示： 光的人機作業(yè)圖(改進前) 時間： (min) 作業(yè)名稱：拋光半成品 作業(yè)方式：一人一機 開始動作：調(diào)制機器 結束動作：搬運零件 作業(yè)人員：A1 時間 機B1 取拋光盤 23” 等待 擺放零件于拋光盤中 2’13” 等待 拋光盤置于拋光機中 1’11” 等待 調(diào)節(jié)拋光時間及高度 17” 被調(diào)節(jié)時間及高度 空閑 12’ 拋光 取出零件 37” 空閑 取新拋光盤 23” 空閑 統(tǒng)計 周程 工作時間 空閑時間 利用率 人 17’04” 5’04” 12’17” 28.58% 機 17’04” 12’17” 5’04” 71.42% 圖4-2改進前拋光加工的人機作業(yè)圖 人機作業(yè)分析的特征： 一般用于分析一人操作一臺機器或一人操作多臺機器的情況 一個人操作機器的最低數(shù)=（L+M）/（L+W） （公式4-2） 式中，L——員工工作的時間； W——工人由一臺機器走到另一臺機器所需要的時間 M——機器完成該項工作的機動時間 一個人操作機器的最低數(shù)=（L+M）/（L+W） =（304+737）/（304+5） =3.69 =3臺 4.4.2確定優(yōu)化方案 通過上一節(jié)分析，可以將一人一機改進為一人三機。這就節(jié)約了人和機器的等待時間，從而大大的減低了生產(chǎn)成本，提高可效益。改進后拋光加工人機作業(yè)圖如圖4-3所示 光的人機作業(yè)圖(改進前) 時間： (min) 作業(yè)名稱：拋光半成品 作業(yè)方式：一人一機 開始動作：調(diào)制機器 結束動作：搬運零件 人 機B1 機B2 機B3 取拋光盤1 23” 等待23” 等待7’41” 等待12’17” 擺放零件于拋光盤1 2’13” 等待3’24” 拋光盤置于拋光機1 1’11” 調(diào)拋光時間及高度1 17” 共同17” 取拋光盤2 23” 拋光12” 擺放零件于拋光盤2 2’13 拋光盤置于拋光機2 1’11 調(diào)拋光時間及高度2 17” 拋光12” 取拋光盤3 23” 擺放零件于拋光盤3 2’13 拋光盤置于拋光機3 1’11 調(diào)拋光時間及高度3 17” 拋光 等待 2’09 取出零件1 37” 等待4’17” 更換拋光盤1 23” 擺放零件于拋光盤1 2’23” 拋光盤置于拋光機1 1’11” 調(diào)節(jié)拋光時間及高度1 17” 拋光12” 等待 33” 取出零件2 37 更換拋光盤2 23” 擺放零件于拋光盤2 2’23” 等待4’17” 拋光盤置于拋光機2 1’11” 調(diào)節(jié)拋光時間及高度2 17” 更換新拋光盤3 擺放零件于拋光盤3 23”` 統(tǒng)計 周程 工作時間 空閑時間 利用率 人 17’04” 15’55” 209” 91.26% 機1 17’04” 12’17” 3’47” 71.42% 機2 17’04” 12’17” 3’47” 71.42% 機3 17’04” 12’17” 3’47” 71.42% 圖4-3 改進后拋光區(qū)人機作業(yè)圖 改進后大大加快了作業(yè)速度，是人員的利用率高達91.26%，單個機器的使用率高達71.42%這通原方案比較，人員利用率提高62.68%，同時減少了2名員工的成本開支，大大減少公司的運營成本。使得拋光的相關工作任務可以較為順暢的在一個工作日內(nèi)完成。但弊端在于確實增加了作業(yè)員的工作量，且作業(yè)員A的責任重大，需要根據(jù)產(chǎn)品工程號，確定產(chǎn)品的型號、精度要求、拋光高度、時間。如果這些環(huán)節(jié)中的任何一個出現(xiàn)錯誤將直接導致產(chǎn)品報廢，造成比為完成工作任務更為沉重的損失。所以，應加強相關作業(yè)員的培訓，還應注意增加員工的休息的時間。比如，完成兩個工作單元休息五分鐘等。 4.5 “5S”管理 1、 “5S”的基本內(nèi)容 “5S”活動的對象是現(xiàn)場的“環(huán)境”，它對生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境進行綜合考慮，并制訂切實可行的計劃與措施，從而達到規(guī)范化管理?！?S”是整理(SEIRI)、整頓(SEITON)、清掃(SEISO)、清潔(SEIKEETSU)和素養(yǎng)(SHITSUKE)這5個詞的縮寫。因為這5個詞日語中羅馬拼音的第一個字母都是“S”，所以簡稱為“5S”，開展以整理、整頓、清掃、清潔和素養(yǎng)為內(nèi)容的活動，稱為“5S”活動?！?S”活動的核心和精髓是素養(yǎng)，如果沒有職工隊