1、学 士 学 位 论 文车间设施布置方案分析与优化设计xxx指导教师 孟秀丽 管理科学与工程学院 申请学位级别 学 士 专业名称 工 业 工 程 论文提交日期 2009 年 6 月 论文答辩日期 2009 年 6 月 学位授予单位和日期 南京财经大学 2009 年 6 月 答辩委员会主席 _ 2009 年 6 月南京财经大学本科毕业论文（设计）目 录摘要及关键词 1一、引言 2二、车间生产设施布置的理论和 SLP 方法 3（一）车间生产设施布置理论 41.设施布置设计的含义和内容42.设施布置应当考虑到的因素43.设施布置的基本形式和要求 4（二）车间设施布置的物流设计概念 6（三）系统布置法（
2、SLP） 8三、案例企业车间设施布置的分析和优化设计 10（一）某机加工企业车间设施布局现状 10（二）车间设施布局存在的问题 11（三）车间 SLP 解决方案 12四、结论 16参考文献 18南京财经大学本科毕业论文（设计）1车间设施布置方案分析与优化设计摘 要车间生产设施的布置是制造系统设计的重要内容之一，车间生产设施的布置方案的优劣直接关系到产品质量、生产效率和经济效益。论文阐述了车间生产设施的布置的基本原则、理论及方法，参考了国内外常见的布局设计原理及方法，分析了某企业生产设施布置中存在的问题，本着理论与实践统一的基本立意，应用系统布置设计 SLP 法等关于设施布局及工作地优化等相关理
3、论和方法进行了改进，提出优化方案从而实现了车间生产设施布置的优化设计，验证了车间设施布置理论的指导作用。关键词：设施布置问题；系统布置法；车间Scheme Analysis and Optimizing Design of Facility Layout for Shop FloorABSTRACTWorkshop production facilities layout is an important aspect of production system design, and the layout program is directly related to product qualit
4、y, production efficiency and economic benefits. Considering the domestic and foreign common layout theories and methods, the thesis discusses the basic principles, theories and methods and analyses facilities problems of an enterprise. To combine the theories with practice, thesis applies SLP, one s
5、ystem layout method, to improve facilities layout and so on .Then optimized programs are proposed to prove the guiding role of system layout theories.Keywords: facility layout problem; Systematic Layout Planning; shop floor南京财经大学本科毕业论文（设计）2一、引 言在我国，自开始实施工业化建设以来，许多企业出现了生产效率和经济效益低下的问题。有人把我国的企业分成三个层次：第
6、一层次是外资、合资企业，如一汽大众、上海大众等，这些企业具有高技术装备，人力资源水平也较高，但是需要现代资讯技术的支援以及良好的文化氛围等；第二层次是较为常规的大量流水制造企业；第三层次是数量巨大、整体水平较低的乡镇和中小企业。不论是哪个层次，与一些发达国家相比，普遍存在着消耗大、成本高、质量差等问题。要想解决这些问题，弥补差距，实现跨越式发展，其根本的出路在于管理创新，即通过设施规划、质量管理等科学技术来提高管理水平，改善企业的竞争力 1。以车间设施布置为例，它强调的系统的整体优化，从提高系统总生产率的目标出发，统筹分析，合理布置、寻求最佳的设计和改善方案。所以在降低消耗和生产成本，改善物流
7、，改进空间的利用，缩短生产周期等方面有很大的潜力。车间设施布置的作用不仅表现在新建的工程项目上，更体现在对已有企业的改造上。当前，我国正致力于实现经济增长方式的改变，重要的一个方面是经济增长从主要依靠扩大建设规模转变到主要依靠对现有企业进行技术改造、改组和扩建。这就从客观上提供了发挥车间设施布置的广阔的天地。当前，设施布置理论已越来越引起我国经济管理学家的重视。一些设计单位、高等院校和企业应用物流技术，调整生产布局，改善物料搬运，用较少的投入取得了缩短搬运距离和搬运量，降低生产成本，缩短生产周期，节约资金的效果。目前国内学者已经对车间设施布置理论进行了不少研究：陈呈频，毕娜，施祺方，兰秀菊 2
8、运用 SLP 方法和车间物流优化理论对某车间设施布置方案进行优化后，认为利用 SLP 技术，对企业物流设施进行合理规划，可有效的缩短生产周期。SLP 技术用南京财经大学本科毕业论文（设计）3系统观点来研究物流活动从而实现降低物流费用，提高物流质量，是满足企业需求的一种有效方法。马彤兵，马可 3通过进行车间设施布置理论的分析后对车间设施规划进行改善设计，认为可以减少或消除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。姚民雄 4对快速可重构制造系统的设施
9、规划与物流进行分析后指出：企业物流的主要特征是物流与生产节拍同步。优化企业物流的途径有：合理配置各种生产设施尽可能降低库存、均衡生产合理配置和使用物流机械、健全物流信息系统。他建议设施规划研究应先于其他方面的开发研究，因为其他方面都基于存在的设施。设施是制造系统中最大的拓补不动点。刘启芳、周刚 5认为对于现代制造业而言，降低制造成本是赢得利润的最关键环节，而利用物流在设施布置方面的理论对工厂生产车间进行布置则可以有效地降低制造成本。郝理想 6指出：良好的车间布置可以使生产者在工作过程中具有良好的心里感受，提高工人的生产效率；另一方面，对于企业内部的物流而言，物流优化的途径主要通过合理的布置，优
10、化物流路径，提高物流质量以改善生产节奏，尽可能的降低库存，加快物流速度来实现。工业企业总体布置和各种生产设施、辅助设施的合理布局是企业物流合理化的前提。车间设施布置与设计本身已有了几十年的发展。特别是近些年来，计算机辅助设施规划日渐成为工程设计人员的重要工具，最具有代表性的就是程序。但由于车间设施布置与设计是一个复杂并且富含矛盾的优化问题，所以人们在计算机辅助设施布置算法上做了大量的研究。尽管如此，国内的生产系统尤其是针对生产物流优化的设施布置系统仍然比较落后，成型的实用性强的设计工具不多，大多数需要设计人员手工操作，先构思然后再在图形绘制工具中进行绘制，费时费力，效率低下。鉴于此，本南京财经
11、大学本科毕业论文（设计）4文将系统介绍车间生产设施的布置理论和 SLP 法，并以某企业具体车间设施布置为例，运用 SLP 法进行了分析和改进，希望能对提高企业生产效率有所裨益。二、车间生产设施布置的理论和 SLP 方法（一）车间生产设施布置理论各种有形的生产设备都会碰到布置和重新布置的问题，要达到高效率的运行，必须解决好此问题。设施布置的设计工作将研究各种不同情况下的布置问题，并提出一些建设性的指导方针和方法。1.设施布置设计的含义和内容设施布置设计是指根据企业的经营目标和生产纲领，在已确认的空间场所内，按照原材料的接收，零件和产品的制造，成品的包装、发运的全过程，将人员、设备和物料所需要的空
12、间做最适当的分配和最有效的组合，以期获得最大的经济效益 7。设施布置的主要目标有以下几点：（1）符合工艺过程的要求。（2）最有效地利用空间。（3）物料搬运费用最少。（4）保持生产和安排的柔性。（5）适应组织结构的合理化和管理的方便。（6）为职工提供方便、安全、舒适的作业环境。2.设施布置应当考虑到的要素（1）企业厂房的布置应满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输，从而缩短生产周期，节约生产费用。（2）生产联系和协作关系密切的车间应相互靠近。（3）充分利用现有运输条件、如铁路、公路、港口、供电、供水等公共设施。（4）按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区。（5）总平面布置力求占地面积最
13、小。（6）应考虑有扩建余地。3.设施布置的基本形式和要求（1）设施布置的分类 8南京财经大学本科毕业论文（设计）5产品原则布置根据产品的制造步骤安排各组成部分。从理论上看，流程是一条从原料投入到成品产出的连续线。固定制造某种部件或某种产品的封闭车间，其设备、人员按加工或装配的工艺过程顺序布置，形成一定的生产线，适合品种少、批量大的生产方式。此种方法的优点在于布置符合工艺过程，物流顺畅；上下工序衔接使得在制品比较少；物料搬运工作量小；对工人的技能要求不高，易于培训；生产计划简单；可使用专用设备。缺点是：一台设备发生故障将导致整个生产线中断，而且生产线速度取决于最慢的机器；产品创新将导致布置的重新
14、调整；相对投资较大；重复作业，单调乏味；维修保养费用高；机器负荷不满等。工艺原则布置又称机群布置，是同类设备和人员集中布置在一个地方的布置形式，优缺点见表1。根据所执行的一般功能，对各工艺组成部分进行布置，并不考虑到任何特殊产品，如单件小批加工车间等。表 1 工艺原则布置的优缺点优点 缺点机器利用率高 物流量大更改产品品种和数量方便 生产计划与控制较复杂设备投资相对较少 库存量相对较大操作人员作业多样化 员工技能要求高成组原则布置实施成组加工的布置形式，介于产品布置和工艺布置之间，适应于中小批量生产。优点：物流顺畅；设备利用率较高；有利于发挥班组合作精神；有利于提高工人的作业技能；物料搬运工作
15、量少；兼有产品原则布置和工艺原则布置的优点。缺点：生产计划要求高；单元之间流程不平衡，需要中间储存；工作人员需要掌握所有作业技能；南京财经大学本科毕业论文（设计）6增加了使用专业设备的机会；兼有产品原则布置和工业原则布置的缺点。定位原则布置根据体积或者重量将产品固定在一个位置上，设备、人员、材料都围绕着产品分布，如飞机制造厂、造船厂等。其优点在于物料移动较少；当采用班组方式时，可提高作业连续性；高度柔性。不足之处是人员设备的移动将相对增加；设备需要重复配备；对工人技能要求高等。（2）设施布置的要求直线型流动，产品从原料到成品的流动过程应是直线形的流动；回溯最少，重复检验的产品数量应最低；生产时
16、间可预先估计，以便更好地安排生产；在制品少，做到这一点要保障每道工序的顺利完成，使整个生产过程流顺通畅；可视性强的工厂车间，每个人都可以看到工厂里发生的情况，可以增强员工的紧迫感；瓶颈操作可被控制，可以确保生产过程不至于发生中断；相关工作地之间距离较近，使得工人之间方便交流对工艺的看法；物料摆放与储存有序，不会在寻找物品上浪费时间，一目了然，同时还会节省空间；物料搬运路径最短，可以节约劳动力成本和时间；易于根据条件的变化进行调整，生产车间的布置应该灵活多变，可以及时对环境变化作出响应，这样才能省时省力，节约成本。根据以上几点可以判断一个车间的生产布置是否符合物流的最佳布置原则，是否可以进一步减
17、少开支，为企业开源节流。（二）车间设施布置的物流设计概述物流系统的设计是整个车间设施布局的一个重要部分，也是本文考虑的问题之一，南京财经大学本科毕业论文（设计）7“物流”是指社会物质资料从生产一直到消费前的全部流通过程，“工厂物流”是指工厂从原料进厂，经过存储、加工、制造、装配、包装直至成品出厂的整个生产过程中（包括原料、材料、半成品、配套件、成品）的每个环节流动、储存的全过程。“工厂物流技术”是应用现代科学技术和方法，实现车间内部的物流系统（Material handling system，MHS）合理化技术 9。车间布局的实质就是对制造资源（包括人，机具和物料）在空间上密切有机结合，时间上
18、适当连接、减少物料搬运工作量，减少自制零件和外购件的损坏，节省费用。在布局设计的过程中考虑物流因素，不仅能降低其过程中的运输成本而且还能加快生产流程，最终达到提高生产能力和降低企业生产成本的目的。在工业发达的国家，除了降低原材料和能源消耗外，已把改进物料搬运、改善工厂中的物流组织看作是减少和节省开支以获取利润的“第三源泉”，这是值得我们很好地研究和挖掘的。因此，工艺设计人员除了要根据产品生产纲领正确选择生产工艺和机器设备外，还必须进行物流分析和设计。因为合理的物流设计也同样能大大提高生产率，降低生产成本。一个有效的物料流程是物料在工艺过程中按顺序一直不断地向前流动直至完成，没有过多地迂回或倒流
19、。物流与生产同时发生，并随着加工技术的提高，加工在整个生产过程中比重下降而逐渐为人们所重视，物流技术的提高借助于自动化技术的发展得以实现。物流技术的发展大致经历了以下几个阶段：（1）人工物流。人工物流是原始的形式，物料的输送、存取由人或借助于简单的机械来实现。这种方式由于方式灵活、初期投资少、设备简单，而被一些中小规模的企业广泛采用。这种方法的缺点是节奏慢、劳动强度大、工资支出多，且不利于集成控制。（2）刚性自动化物流。这种方式是以汽车制造为代表的专业化、大批量生产的产物，在二十世纪五、六十年代达到顶峰。它以输料道、输料槽、传送机等机械自动输送机构为特征，物料的输送按某一节拍或某一固定的方式进
20、行，物料存取由人、机器人、机械手或搬运设备等媒介实现。特点为生产节奏快，设备布置相对固定，设备专南京财经大学本科毕业论文（设计）8门化程度高，缺点为初期投资大，灵活性差，一般只能用于大批量的生产。本文所考虑的就是这种物流。（3）柔性自动化物流。这种方式出现于二十世纪六十年代，应市场需求和自动化技术的发展而产生，并处于不断发展之中。一般由自动存取系统（AS/RS Automated Storage and Retrieval System），自动引导小车 AGV(Automated Guided Vehiele)、物流自动识别系统、计算机控制系统等组成，所有活动由计算机集中控制，能够实现物流的自
21、由流动和随机存取，便于系统的集成和优化，并能进一步实现智能化控制。（三）系统布置法（SLP）SLP（Systematic Layout Planning，系统布置设计）方法，是理查德缪瑟（Richard Muther）提出的设施布置的经典方法，该方法采用严密的系统分析手段和规范的系统设计步骤进行系统布置设计，具有很强的实践性。运用 SLP 法进行总平面布置时，首先要对各作业单位之间的相互关系做出分析，经过综合得到作业单位之间的关系矩阵，然后根据关系矩阵中作业单位之间相互关系的密切程度决定作业单位之间距离的远近，安排各作业单位的位置，绘制出相应的位置关系图，并将作业单位实际占地面积与位置关系图结
22、合起来，形成作业单位面积相关图。通过进一步的修正和调整，得到可行的布置方案，最后采用加权评价等方法对得到的方案进行优选评估。设施系统布置规划方法是一种条理性很强、物流分析与作业单位关系密切程度分析相结合求得合理布置的技术，因此在布置设计领域获得极其广泛的运用。国内在八十年代以后引进这一理论，收效非常显著。设施系统布置的起点是对企业生产的产品和产量进行分析和综合，这些数据来自设计部门和市场调研机构的预测分析。所以设施系统布置首先是调查研究、收集资料，其次是分析有关资料的相互关系，在综合调研的基础上设计方案，最后对若干方案进行选择并组织实施。SLP 的具体程序如下：（1）数据收集分析。P 、 Q、R、S 、T 是布局设计中大多数计算的基础，是解决布置问题的基本要素。因此，布置设计必须首先收集这方面的原始资料。
