1 工厂总平面布置是对工厂的各物质组成部分在空间上进行最佳的分布与安排,至于各个组成部分内部如何布置,还需要深入研究车间布置、工作地布置、办公室布置以及库房的布置等等内容。总图设计传统理论忽视对车间设备布置的理论探索有历史缘由,在计划经济时期,优先发展重工业方针的指导下,工厂设计理论研究的重点是以冶金、采掘、能源为代表的大型重工企业。在当时的科技、管理条件下,车间外部主要依靠铁路运输,铁路的合理布置以便于生产调度组织便是十分复杂的问题,设计目标仅仅停留在能满足生产要求上,设计者对车间设备布置的重要性缺乏认识。目前,科技的进步促使厂内运输方式的多样化,生产流程不断简化,大规模流水生产广泛使用,第三产业在产业结构中的比重不断提高,技术的发展也促成了厂房的联合及产品的小型化趋势。尤其是在激烈竞争中因顾客个性化需求造成产品的多样化发展趋势及新型生产方式如JIT生产方式的通行促使企业生产管理及设施布置注重车间这个基本环节。相对于工厂总平面布置而言,车间布置更加重视生产环境与生产者的相互影响,注重人一机一环境的综合设计。 2 车间的空间组织形式 按工艺专业化组织
按工艺专业化原则布置即按产品在流程中所需的各种工艺加工要求,分别设置相应的生产单位。工艺专业化的生产单位集中着同种类型的生产设备和同工种的工人,每一个生产单位组织完成同种工艺方法的加工或同种功能。如机械制造企业中的机械加工车间、热处理车间、装配车间等;机械加工车间按设备又可分为机床组、铣床组、钻床组等。其优点为:(1)产品的制造路线有一定弹性,比较灵活,能较好适应产品品种变化的要求。(2)有利于提商设备利用率,个别设备出现故降对整个生产进程的影响最小.(3)工人固定操作某一种设备,有利于提高专业技能。工艺专业化生产单位生产上的分散不连贯存在以下缺点:
(1)产品在加工过程中的运输路线较长,运输原材料、半成品
的工作量较大。
(2)产品在加工过程中停滞时间增多,延长生产周期,不利资金周转。
(3)各生产单位之间协作、往来频繁,使生产作业计划管理、在制品管理、以及产品的成套性工作比较复杂。按工艺专业化原则建立的车间适用于产品品种多,数量少,产品和工艺的标准化程度不高,设计不稳定,一般属于单件小批量生产类型的企业。
按照对象专业化组织 就是以产品(或零件、部件)为对象设置生产单位。对象专业化的每一个生产单位基本上能独立完成该种产品的全部或大部分工艺过程。对象专业化生产单位有两种主要形式:(一) 以产品或部件为对象,将大部分加工、装配等工艺过程封闭在一个生产单位里,如汽车制造厂的发动机车间、底盘车间等。(二) 以同类零件为对象,将下料、加工、检验等工艺过程封闭在一个生产单位里,如机床厂的齿轮车间、轴承厂的滚子车间等。对象专业化生产单位的优点是:
(1)缩短产品在加工过程中的运距,节省运输费用,减少仓库和生产面积的 占用。
(2)减少产品在加工过程中的停放、等候时间,加快生产周期。
(3)有利于按期、按量、成套地生产出完工产品。 (4)便于采用先进的组织形式,如流水生产、成组加工单元等。 (5)减少生产单位之间协作联系,简化生产作业计划工作和生产控制工作。
(6)有利于强化质量责任和成本责任.
其缺点是:往往因为生产单位的工艺或功能相对封闭而需增加一些利用率较低的设备,生产过程中某台设备的故障会影响整个生产单位的工作。
对象专业化车间,适用于产品品种少、数童大、产品的设计较稳定、工艺设计均已成熟、原材料、外购零件供应充足且能满足质量要求,以保证能用专用设备进 行标准化连续加工的企业。对象专业化代表了现代生产过程组织的大趋势。从本质上讲,流水生产就是把高度的对象专业化的组织形式和劳动对象的平行移动方式有机地结合起来,而形成一种先进的生产组织形式.
在分析车间空间组织的基础上,可相应将车间布置划分为工艺布置式、对象布置式和固定布置式(见图7-1)
图3-1
一、工艺布置,又称生产过程式布置。其布置依据为专业化分工原则。其特点及适用范围在上节已述及。服务业中百货商店及医院通常是按工艺布置的。
二、产品布置,又称对象布置。从理论上看,其流程是一条从原料投入到成品完工为止的连续线,其工艺过程是封闭的。在汽车、食品加工、家用电器、玩具等行业中有广泛的应用。典型例子是流水线和生产线。近年来,结合应用成组技术和数控加工技术,一种称为制造单元(Manufacturing cell或Cellular Manufacturing,蜂窝制造)的产品布置形式发展很快,被称为未来工厂设备布置的一种方向。产品布置应用于金融、邮政、机场服务等,实现流水作业,可以大大提高服务质量和服务效率。
三、定位布置。就是将产品或作业对象固定不动,设备和使用的原材料按加工顺序以及移动的困难程度环绕其作同心圆布置。适用于产品(或作业对象)难以移动,加工件数少,工序时间长的情况.如飞机装配车间和造船厂。定位布t的优点是加工对象的移动较少,节省运物费用,工作程序易于设计和调整,管理也较为简单,缺点是不适应大批量生产,不便于采用科学的管理方法。
四、按成组生产原则布置
按成组技术的相似性原则,将中小批量的产品及零件根据其工艺分成不同的工艺族,然后按照不同的工艺族来布置设备,这种布置方式称为成组单元或制造单元。制造单元的布置形式,由于产品成组提高了设备利用率,总体上缩短了物流路线,但也加大了生产管理的难度。 五、U形布置
流水线的布置形式一般有直线型、直角型、U型、山字型、环型和S型(见图3-1中a, b. c. d, e, f )。其布置目标是使设备、工具、运物装置和操作工人有机地结合起来,合理安排各个工作中心,使在制品的运输路线最短,便于工人操作和生产服务部门进行工作,以及充分利用生产面积。
U形布置是近些年来颇受工厂欢迎的一种设备布置形式。U型多工序生产线试用于多品种中小批量的生产,符合当代生产模式的需要。U形布置时,工人容易掌握从毛坯到成品的全工艺过程,合理安排作业程序后可以减少工人各种多余的动作,便于工人多工序操作,便于对生产线进行全面管理。
第二节 Muther系统化设施布置方法(SLP) 一、SLP概述
20世纪60年代美国Richard Muther 提出的系统化布置设计是对工业设施布置传统布置经验设计方法的重要挑战,在世界范围内对设施布置都有教大影响。系统化设施布置方法(SLP)是对设计项目进行布置一套有条理的、循序渐进的、这是一种基本的程序模式,对各种布置都适用的方法。 二、SLP的输入数据与四阶段
SLP的输入数据是P、Q、R、S、T,即: P——产品和物料,包括其变化和特性 Q——每种物品的数量
R——加工流程或搬运路线,即工艺操作过程加工顺序或加工方法
S——支持生产过程的服务部门或辅助部门
T——与上述四项有关的时间因素,以及与设计本身进度有关的时间因素
SLP的四阶段:
第一阶段是确定位置。位置可以是新址,也可以是原址,或者是一个厂房,或是一个仓库等。 第二阶段是总体规划。要决定布置范围内的基本物流模式,要表明每个主要作业区、作业单位、车间或工厂的大小和相互关系。
第三阶段是详细布置。包括每台设备或每项设施的位置。 第四阶段是实施。
四个阶段均按顺序进行,其中第一和第四阶段不属于真实的布置设计工作,而第二、第三阶段是布置设计的主要内容 三、总体区划和详细布置的工作内容 总体区划通常首先是研究产品和产量,再研究为了完成生产所需的各种生产作业单位和非生产作业单位,再分析各作业单位间的物流和非物流关系,然后将物流和非物流相互关系用一张相互关系图表示。
在总体区划已确定的方案下,详细规划每个作业单位的作业区、没台机器设备、每条通道、每个货架位子的详细布置,实际上对每个作业单位的详细布置时经常要对总体区划作出一些调整。所以,总体区划和详细布置并非相互独立,在前者工作时经常会遇到要考虑下一阶段的某些细节。这样前后的关联,常使这两个阶段要反复进行,才能得出较好的方案。 从我国目前来看,系统化设计和应用尚不普遍,经验加指标设计法在设施规划中还占有优势。除了主观原因外,还有系统化设计尚不习惯,相关设计软件还存在较多的不足和缺点,还需要对模型、算法以及CAFD软件作进一步研究 改进和提高,更需要接个我国国情才能满足设施规划设计实际工作的要求。