1、 中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名 ：学 号：学 院 、 系 ：专 业 ： 工业工程设 计 题 目 ： 实习工厂的细纱机装配车间的布置规划设计指 导 教 师 :*年*月*日毕 业 设 计 开 题 报 告一、文献综述1、 课题研究背景及选题依据1.1 装配车间设施规划的发展现状及趋势设施布置设计在综合各学科发展的基础上，一方面，在布置设计中运用起系统工程的概念和系统分析的方法，在 1961 年由美国的缪瑟提出了极具代表性的系统布置设计(SLP)理论；另一方面，20 世纪 60 年代以来以 J M 摩尔等为代表的一批设施规划与设计学者，较为系统地研究应用计算机技术进行平面布置及其优化的
2、问题，并产生了许多用高级语言写成的平面布置程序，如用于新建设施的 CORELAP、ALDEP 程序和用于改建布置的 COFAD、CRAFT 程序，形成了计算机辅助设施布置方法 【1】 。但是，随着科技的发展，技术的创新，新产品的不断研发，必然不断出现新工艺，或者对原有工艺进行改进，而 SLP 法的车间设施很大程度上要依赖工艺流程来布置，工艺的大幅度变化可能就是对原有设施布置的推翻。20 世纪 90 年代，温拿提出的战略设施规划(SFP)是在发展 SLP 的基础上将其自身更紧密地集成于 CAL 中，这也表明了在设施布置项目向大型化、复杂化方向发展的今天、考虑到时效性计算机辅助设施布置方法已逐渐成
3、为设施布置设计的主流 【2】 。SFP 把设施布置设计提升至战略高度，通过一次根本性的再聚焦以及精益原则来提高企业整体生产力。同时，新的战略设施规划融合了优良的计算机辅助设施布置方法，一定程度上实现了设施布置的快速响应、布局信息的计算机化和较丰富的设计方案以供决策者选择。虽然人们在设施规划方面已经取得了不小的成就，但是迄今还没有一种完善的软件能完整的解决这方面的问题，而且在算法上也有诸多问题，所以，在今后该领域的发展道路上，我们一方面应该继续发展完善缪瑟的系统布置设计和温拿的战略设施规划。把它们的精髓更完整地渗透、集成到计算机辅助设施布置设计中去；另一方面应该根据实情建立更为完整的布置模型。并
4、结合最新的人工智能技术的发展，提出功能更强大、更为迅捷快速的新算法，最终开发出更通用的计算机辅助设施布置软件。1.2 课题的选题依据当今世界正从工业化社会向信息化社会高速推进，这一伟大变革在各个方面都产生了极其深远的影响。就制造业的生产方式而言，已从大量生产方式转向准时制及精益生产，柔性生产等方式。并进一步向计算机集成制造(CIMS)及敏捷制造方式演变。生产方式的转变对企业合理利用资源提出了更高的要求。而生产方式的改变必然改变生产车间的物流状况，这又将促进车间设施布置设计的研究与发展 【2】 。到了二十世纪末，伴随着计算机的崛起，科学技术的不断进步，制造企业在激烈的市场竞争中如何有效地重新配置
5、和利用企业资源，增加生产系统的柔性，降低制造成本，提高效益；如何缩短生产周期加速资金周转，如何降低在制品等物料占用，实现物流合理化等已成为企业生存与发展所必须解决的关键问题。过去人们在研究车间生产活动时，往往注重的只是一个个离散的加工过程，而忽略了整体的生产加工过程。在车间管理上，只能机械地应用一些生产经验来规划工厂布局，没有考虑到在机床与机床之间、工序与工序之间所造成的空间与时间的浪费。但是，随着制造业的不断进步，同一产品的种类不断增多，以至于导致产品供过于求，从而制造业企业不得不考虑在成本上节约而降低产品价格，争取自己在市场上所占的份额。考虑到直接的生产成本在我国企业的总成本中只占10，而
6、物流成本为总成本的40；从加工的时间上看，加工和制造时间只是总时间的1，而物流时间则几乎占90。降低生产成本10只降低了总成本的1，而降低物流成本10则可获总成本的4改进。因此，要降低生产成本、要提高有限的利润空间，我们要在物流管理上下手，特别是车间物流管理上，因为车间物流是整个物流系统中最重要的一个环节。只有卓越的物流效率，才能创造企业的成本优势，才能增加企业市场份额和提高企业利润 【2】 。由于车间物流在整个制造系统中的重要作用，可以看出设施规划是生产系统规划与设计的主要内容，是企业的一种典型的长期决策，是保障和改善生产系统整体功能的结构基础，是提高生产系统效益的重要手段和源泉，是企业现代
7、化管理与先进制造技术的开端和主要内容。我所在实习单位是一家主要生产细纱机的国营机械纺织企业，公司在1954年投资建厂，距今快有六十年的历史，公司的装配车间虽然经过很多次的重新布置，但是现在车间布局上还是有很多空间上的浪费。有些零件生产工艺流程繁琐，直接造成时间上的浪费，从而提高了产品的生产成本。2.装配车间设施规划概述2.1装配车间设施规划概念设施规划与设计，起源于早期制造业的工厂设计，是工业工程的重要分支。在早期，工厂设计的活动主要是三项，即：操作法工程(MethodsEngineering) ，研究的重点是工作测定、动作研究等工人的活动；工厂布置( Plant Layout ) ，就是机器
8、设备、运输通道和场地的合理配置；物料搬运（Material Handling) ，就是对从原料到制成产品的物流的控制，操作者工程涉及的是人，而工厂布置、物料搬运涉及的是人、机、物的结合。19 世纪50年代以后，随着工厂的规模和复杂程度的增大，工厂设计从传统的只涉及较小的系统发展到大而复杂的系统，而且涉及市场、环境、资金、法律、政策等诸多因素。因此，工厂设计除了注重人、机、物的结合外，发展到了与资源、能源、环境、信息、资本等要素相结合 【3】 。所谓设施，是指生产系统或服务系统运行所需的固定资产。对一个工厂或生产系统来说，设施包括占用的土地、建筑物和构筑物、机器设备、辅助设备，还包括维修、储运、
9、动力等设施和实验室、办公室等。工厂的运行，投入的是原材料和外购品，产出的是产品。对一个服务设施来说，设施包括土地、建筑物、设备、公用设施、办公室等。在王家善主编的自学考试教材设施规划与设计中，对设施规划的定义为：“设施规划是为新建、扩建或改建的生产系统或服务系统，综合考虑相关因素，进行分析、构思、规划、论证、设计，作出全面安排，使资源得到合理配置，使系统能够得到有效运行，以达到预期目标 【3】 。”2.2 装配车间设施规划的目标设施规划是有目标的活动，不论是新设施的规划还是旧设施的再规划，必需有本身的目标作为整个规划活动的中心。总的目标是使人力、财力、物力和人流、物流、信息流得到合理、经济、有
10、效的配置和安排。典型的具体目标是：1) 简化加工过程；2) 有效地利用人员、设备、空间和能源；3) 最大限度地减少物料搬运；4) 缩短生产周期；5) 力求投资最低；6) 为职工提供方便、舒适、安全和职业卫生的条件。这些目标实际上不可能都达到最佳，有时甚至相互矛盾，要用恰当的指标对每一个方案进行综合评价，达到总体目标最佳。 【3】2.3 装配车间设施规划的研究方法2.3.1 生产作业单位及所需面积的确定为了便于计算各作业单位需要的面积，首先必须根据生产纲领，生产工艺，确定各工序所需设备的数量，然后用计算法和概略布置法初步确定各生产作业单位的面积。其中，生产线的面积参照类似生产线估计，仓库的面积用
11、概略布置法估计。2.3.2 各作业单位间相互关系各作业单位之间的相互关系主要由以下两方面决定：物流量和密切程度。而从至表是物流量分析的有效方法。（1） 物流量分析物流分析是指物料在生产过程中的每个必要的生产工序之间移动的强度与数量。当物料移动是工艺过程的主要过程时，物流分析就是工厂工艺布置的核心问题。针对不同的生产过程，采用不同的物流分析方法，常用的方法有： 工艺过程图：在大批量生产中，产品品种很少，用标准符号绘制的工艺流程图直观地反映出车间的详细生产情况。此时，进行物流分析，只需在工艺流程图上注明各道工序之间的物流量，就可以清晰地表明车间生产过程中的物料搬运状况。 多种产品工艺过程表：在多品
12、种且批量较大的情况下，将各产品的生产工艺流程汇总到一张表上，就形成了多种工艺过程表。为了在布置上达到物料顺序移动，尽可能减少倒流，通过调整图表上的工序，使彼此自己有最大物流量的工序尽量靠近，直到获得最佳的顺序。 成组方法：当产品品种达到数十种时，若生产类型为中、小批量生产，一般采用成组方法进行物流分析。按产品结构或工艺过程的相似性进行归类分组，然后对每一类产品采用故意过程图进行物流分析；或者采用多种产品工艺过程表表示各组产品的生产工艺过程，再作进一步的物流分析。 从至表：当产品品种很多，产量很小且零件、物料数量又很多时，可以用一张方阵图来表示各作业单位之间的物料移动方向和物流量。方阵的行表示物
13、料移动的源，称为从；列表示物料移动的目的，称为至；行列交叉点标明由源到目的地的物流量。【4】T U V W X Y ZTUVWXYZ表1 从至表（例）作业单位相互关系表作业单位相互关系密切程度的评价，可以根据物流计算、个人经验或与有关人员讨论后进行判断。在进行作业单位相互关系密切程度评价之前，应制订一套基准相互关系，下表给出的是结合该装配车间的实际情况的基准相互关系：表2 基准相互关系表 【4】根据从至表和基准相互关系表就可以绘制出单位之间的相互关系图。密切程度代码 关系密切程度的依据 密切程度 系数值A 同一工序内，使用相同的人员、公共设施和管理方式 绝对必要 4E 搬运物料的数量、服务的频
14、繁和紧急程度 特别必要 3I 方便、安全、搬运物料的数量 重要 2O 联系频繁程度 一般 1U 接触、联系不多、辅助服务不重要 不重要 0X 灰尘、火灾、外观、振动 不要靠近 -1图1 作业单位关系表（例）2.3.3 作业单位面积相关图继作业单位关系图之后，另一分析活动相关性的图表就是活动相关线图，其目的是将各活动的相关性连结成一整体，以较具体的形象予以表示，是整体考虑设施全体活动相关位置关系的基本图示。E: 特别重要I:重要O：一般：不能接近图2 活动相关线图 【4】2.2.4方案评价与择优172394586针对得到的不同方案，需要选择一种评价方法对各方案进行评价。通过对各方案的比较评价，修
15、正设计方案，得到最佳布置方案图。3.研究本课题的意义在今年这种情形下，美国次贷危机直接影响全球经济，使全球经济处于低迷时期。这些车间上的浪费可能直接导致企业的生存危机，所以企业应尽量消除这些浪费，对车间科学地、合理地进行规划，以使产品的生产成本降到最低。对于一个制造车间来说，特别是一个大型机械的装配车间，一个好的车间生产布局规划有以下优点：1)可大幅度缩短生产周期，加速资金周转过去，设计人员在设计车间生产系统时，往往只考虑到通过先进的制造工艺来提高生产率、降低成本，而忽视了车间生产物流的合理规划所起的作用，缺乏对整个制造过程流的系统分析。有可能个别的加工点的效率有明显的提高，但是整个制造系统的
16、生产周期没有明显改善。统计和分析表明，在工厂的生产活动中，从原材料进车间到成品出厂，物料真正处于加工等纯工艺时间只占生产周期的5-10 【5】 ，而90-95的时间都处于停滞和搬运状态。所以减少物流时间，可缩短生产周期和交货期，提高资金周转能力，增强企业竞争能力。2)可大幅度减少车间工作量，减少劳动力占用，减轻工人的劳动强度在大量生产的机械制造企业中，加工1吨产品平均搬运量为60吨次以上，一般工厂从事搬运贮存的工作人员占全部工人的15一20 【6】 。所以通过对产品及工艺的分析，合理布置生产设施、合理设计物流系统，对车间生产意义重大。3)可降低生产成本，减少流动资金占用，增加企业利润，提高企业
17、经济效益有关的国外统计资料表明，在制造业中，总经营费用的20-50是物料搬运费用，而优良合理的物流系统设计可使这一费用至少减少10-30 【7】 。在工业发达国家，除了加强营销、减少原材料的使用和能源消耗外，已经把改造车间物料搬运、改善车间中物流状况看作是减少开支以获取利润的“第三源泉”。而合理的车间设施的规划可以有效地减少生产过程的运输成本，从而降低生产成本，减少流动资金占用。4)可提高产品质量产品在车间的搬运、贮存过程中，由于搬运手段不善，造成磕、碰、伤，从而影响产品质量的现象非常严重，而企业的管理者往往忽视这个问题或者很难从根本上解决这个问题。某汽车配件厂的统计表明，该厂机床加工能力可保
18、证质量合格率为98，而运到车间装配线上后合格零件只剩下60，搬运中损坏35以上 【8】 。因此，合理的设施布置、工位器具和严格的运输过程的管理，可以有效地保证产品的质量，该厂通过上述手段使零件到达装配线的合格率达95以上，质量得到大幅度提高。5)促进技术改造，为企业发展提出新的要求新工艺，新设备的采用，往往导致物流过程的缩短；另一方面，物流流程的改造迫使制造企业对生产瓶颈进行改进，亦要求采用新工艺、新设备，这样就形成了一个互相进步的良性循环。6)文明生产、安全生产、健康生产企业的统计资料显示：直接与搬运有关的工伤事故占总工伤事故的30以上 【9】 。所以，车间生产设施的合理系统的规划，使采光、
19、照明、通风、除尘、防噪音等具有良好的条件，将工位器具设在合适的部位，便于工人完成作业等等，有利于改善环境和生产组织管理，提高安全生产水平，为工人创造安全、舒适的工作环境。参考文献：1 刘正刚、姚冠新设施布置设计的回顾、现状与展望江苏理工大学学报第1期，20012 陈兵基于绿色制造的车间设施规划研究硕士学位论文武汉：武汉科技大学，2008.053 王家善设施规划与设计 1（1）北京：机械工业部设计研究部，1998.1：11-144 李月云小型压缩机车间精益设施规划硕士学位论文上海：上海交通大学，2007.015 龚全胜，李世其基于虚拟仿真的制造系统布局设计机械科学与技术23(7)，2004：85
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