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SLP在工厂平面布置中的应用工业工程论文 SLP在工厂平面布置中的应用工业工程论文目录摘要1 绪论 31.1 课题研究背景 31.2 课题研究的目的与意义 31.3 设施布置研究现状及发展应用范围 42 工厂设施布置概述 52.1 工厂设施布置类型选择的影响因素 62.2 工厂设施布置的原则 72.3 设施布置的形式 83 系统化布置设计(SLP)法 93.1 SLP的四个阶段 103.2 系统化布置设计(SLP)的基本程序 114 SLP法在宏宇工厂平面布置中的应用 154.1 宏宇工厂布置背景及总平面布置特点 154.2 SLP法在宏宇工厂平面布置中的应用 17结束语 25参考文献 26英文摘要 27SLP在工厂平面布置中的应用作者:()指导教师: [摘 要] SLP系统布置方法能快速寻找合理满意的布局方案,并能以直观可视化的图形显示结果,使设计具有相对合理性、稳定性和高效性 本文首先介绍了SLP方法的过程??基本要素分析、作业单位物流关系分析、作业单位非物流关系分析、总平面布置等;然后以宏宇工厂为例,运用SLP方法分析了各作业单位之间的物流非物流互相关系,形成作业单位综合关系图,根据综合关系图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得到最优工厂平面布置方案。

[关键词] 设施规划,平面布置,系统化布置设计1 绪论1.1 课题研究背景 当今世界正从工业化社会向信息化社会飞速发展,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存方式而言,已从大量生产方式向准时制及精益生产方式转变,并进一步向计算机集成制造(CIMS)及敏捷制造AM方式演变,生产方式的转变必然促进设施布置设计的研究与发展 在机械制造业,设施布置的问题受到越来越多的重视,工厂设计与产品设计同样重要随着竞争的日益激烈,企业的经营模式正逐步转向集团化和国际化,高科技车间大规模新建,如何对生产系统进行合理布置成为有待解决的问题之一;与此同时,客户对产品的种类、价格、交货期等都提出了更高的要求,企业的生产方式正从大规模生产向更具柔性的大批量定制生产转变,原有的设施布置渐渐不适应现阶段的产品结构,因此需要对原有生产系统进行改造,使其能根据生产计划的变化而变化企业在满足客户个性化需求的同时,如何有效地重新配置和利用资源,增加系统的柔性,降低生产成本,提高效益,保持较低的生产成本和较短的交货期是赢得市场的重要因素因此,无论是扩大生产新建车间,还是对原有的生产系统进行改造重组,都需要对其进行快速、合理的布局设计,满足市场需求。

1.2 课题研究的目的与意义 随着先进制造技术和制造模式的发展,极大地改善了企业的生产能力,提高了生产率,降低了生产成本,提高了产品质量但同时也出现了企业的设施布置与制造能力的提高不一致的问题,成为企业进一步发展的瓶颈 设施布置的好坏直接影响整个生产系统的物流、信息流、生产能力、生产效率、生产成本以及生产安全优劣不同的设施布置,在施工费用上可能相差无几,但生产运营的影响会有很大不同[16]优良的设施布置可以节省物料搬运费用,缩短生产周期,加快流动资金周转因此,优良的设施布置是提高生产系统效益的重要资源和手段,是改善生产系统整体功能、实现现代化管理和先进生产方式的前提和基础 在我国设施布置主要以手工操作作为主要的解决方法,以人为经验作为主要的参考依据,费时费力,且效率低下同时由于设施布置研究的问题存在含糊不清、互相矛盾和无法量化等众多影响因素,而且规划目标也不是唯一的,因此不能准确的反映真实的布局环境 本文从理论上研究了系统化布置设计(SLP)极其在我国的发展与应用,并通过实际案例??SLP在某化工厂平面布置中的应用来介绍了SLP的应用过程,为生产系统的设施布置设计和重组优化等管理决策提供必要的参考。

1.3 设施布置研究现状及应用范围1.3.1 设施布置研究现状 从18世纪产业革命是靠人的经验、技术、直觉和手工绘制工厂布置,到19世纪30年代以泰勒为代表的工程师们将机器和物料的管理提到一定层次上来,人类对设施规划与设计的认识才真正开始五十年代以后,工业工程学科发生了重大变化,运筹学、系统工程学、计算机科学、人机工程学的发展,使得工业工程从只限于作业的研究发展成了包括设施规划、物料搬运在内的数十个分支学科体系系统工程的概念和系统分析的方法的应用,使设施布置发生了质的飞跃 自从有了工业生产,就有了工厂设计,也就有了设施布置设施布置为设施规划的一部分,设施规划起源于制造业的工厂设计二次世界大战前,早期的工业工程课程中将方法研究、物料搬运和工厂布置三方面内容合成一门课程,称为“工厂布置设计”其中工厂布置方面的内容主要采用定性分析方法和经验设计当然,这种方法缺乏科学性,由于不同工厂之间存在较大差异,且布局问题是典型的完全困难问题,使得工厂设计一直没有形成系统的理论和方法体系工厂设计人员往往从各自的经验出发进行设计,主观性较大,很难得到合理的设计方案 20世纪60年代美国Richard Muther提出的系统化布置设计(Systematic Layout Planning)。

系统化设施布置规划使工厂设施布置从定性阶段发展到定量阶段,它以图表分析和图形模型为手段,把量的概念引入设计分析的全过程,通过引入数理量化关系密集概念,建立各作业单元之间物流相关关系与非物流的作业单元相互关系图,从而建立了设施布置的数学模型,使得设施布置更加科学化、系统化、合理化由于系统化设施布置在工厂布局设计中的成功应用,使得此项技术逐渐被广为应用于各种制造系统与服务系统,工厂设计也逐渐被设施规划与设计所替代,逐渐形成一套完整的学科体系 Richard Muther提出的系统化设施布置规划,是对工业设施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有较大的影响系统化设施布置规划是对设计项目进行布置的一套有条理的、循序渐进的、对各种布置都适用的方法这是一种基本的程序模式,不仅适合于各种规模或种类的工厂的新建、扩建或改建中对设施或设备的布置或调整,也适合制造业中对办公室、实验室、仓库等的布置设计,同时也可用于医院、商店等服务业的布置设计 随着计算机极其技术的飞速发展,80年代以来很多学者研究了各种设施布置的数学模型以及求解算法,在模型上由理想的、块状布置模型发展到动态的、随机的、多目标的扩展模型,在算法上由全局搜索的最优算法发展到启发式的次优算法,直至现今迅速发展起来的人工智能算法,推理更加细致合理,更加符合现代制造系统的现实要求,加上CAD技术和仿真技术飞速发展可以提供虚拟场景仿真功能,出现了各种商品化的设施布置软件包,使设施规划设计跃上了一个新的台阶。

1.3.2 设施布置应用范围 设施布置的研究及应用领域见图1.1,根据研究范围的大小不同,设施布置有单元布置、生产线布置、车间布置和制造系统布置等应用范畴,用方框表示各应用范畴的设施布置过程有建模理论、求解算法、虚拟仿真及布置方案评价等组成,用椭圆框表示图1.1 设施布置的研究与应用领域2 工厂设施布置概述 作为工业工程的一个分支,设施规划与设计起源于早期的机械制造厂的工厂布置随着社会的进步与技术的发展,设施规划与设计早已逾越了机械制造厂的工厂设计范畴,形成了一门不但适用于各类工厂设计,同样也适用于各种服务设施的规划与设计新的学科概括的说,设施规划与设计是为新建、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,做出全面安排,使资源得到合理的配置,使系统能够有效运行,以达到预期目标为它的研究内容[1] 工厂平面布置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,按照从原材料的接受、零件和产品的制造、成品的包装、发运等全过程,力争将人员、设备和物料所需要的空间做最合适的分配和最有效的组合,以获得最大的经济效益2.1 工厂设施布置类型选择的影响因素 在工厂设施布置中,到底选用哪一种布置类型(工艺对象专业化布置、产品对象专业化布置、混合布置、固定布置)。

除了生产组织方式战略以及产品加工特性以外,还应该考虑其他一些因素也就是说,一个好的工厂设施布置方案,应该能够使设备、人员的效益和效率尽可能好为此,还应该考虑一下因素:2.1.1 所需投资 车间设施布置将在很大程度上决定所要占用的空间、所需设备以及库存水平,从而决定投资规模如果产品的产量不大,设施布置人员可能愿意采用工艺对象专业化布置,这样可以节省空间,提高设备利用率,但可能会带来较高的库存水平,因此这其中有一个平衡关系如果是对现有的设施布置进行改造,更要考虑所需投资于可能获得的效益相比是否合算2.1.2 物料搬运 在考虑各个经济活动单元之间的相对位置时,物流的合理性是一个主要考虑因素,即应该使量比较大的物流的距离尽可能短,使相互之间搬运量较大的单元尽可能靠近,以便使搬运费用尽可能小,搬运时间尽可能短曾经有人做过统计,在一个企业中,从原材料投入直至产品产出的整个生产周期中,物料只有15?左右的时间是处在加工工位上,其余都处于搬运过程中或库存中,搬运成本可达总生产成本的25?~50?由此可见,物料搬运时生产运作管理中相当重要的一个问题而一个好的设施布置,可使搬运成本大为减少2.1.3 柔性 车间设施布置的柔性一方面是指对生产的变化有一定的适应性,即使变化发生后也仍然能达到令人满意的效果;令一方面是指能够容易地改变设施布置,以适应变化了的情况。

因此在一开始设计布置方案时,就需要对未来进行充分预测;再令一方面是,从一开始就应该考虑到以后的可改造性2.1.4 其他 其他还需要着重考虑的因素有:劳动生产率,因此在进行车间设施布置时要注意不同单元操作的难易程度悬殊不宜过大;设备维修,注意不要使空间太狭小,这样会导致设备之间的相对位置不好;工作环境,如温度、噪音水平、安全性等,均受设施布置的影响;人的情绪,要考虑到是否可使工作人员相互之间能有交流,是否给予不同单元的人员相同的责任与机会,使他们感到公平等2.2 工厂设施布置的原则? 车间设施布置是在生产纲领、工艺路线已确定的条件下,在规定的空间场所内,按照从原材料的接收、零件和产品的制造,到成品的包装、发运的全过程,将人员、设备、物料所需要的空间做最适当的分配和最有效的组合,以便获得最大的生产经济效益为了达到以上目的,在进行车间设施布置时必须遵循以下原则: (1减少或消除不必要的作业,这是提高企业生产效率和降低消耗的最有效方法之一只有在时间上缩短生产周期,空间上减少占地,物料上减少停留、搬运和库存,才能保证投入的资金最少、生产成本最低 (2)以流动的观点作为设施规划的出发点,并贯穿在规划设计的始终。

因为生产系统的有效运行依赖于人流、物流、信息流的合理化 (3)运用系统的概念用系统分析的方法求得系统的整体优化 (4)重视人的因素,运用人机工程理论进行综合设计,并要考虑环境的条件,包括空间大小、通道配置、色彩、照明、温度、湿度、噪声等因素对人的工作效率和身心健康的影响 (5)设施规划设计是从宏观到微观,又从微观到宏观的反复迭代、并进行设计的过程要先进行总体方案布置设计,再进行详细布置;而详细布置设计方案又要反馈到总体布置方案中,对总体方案进行修正 总之,设施规划与设计就是要综合考虑各种相关因素,对生产系统或服务系统进行分析、规划、设计,使系统资源得。