基于SLP法的某厂机加工车间设施布置研究
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作者: 张 莹
[摘 要] 针对某企业机加工车间内存在的诸如物流路线不合理、运输时间长、设备布置混乱等若干问题,运用系统布置设计(SLP)方法进行改进,通过对车间作业单位和典型产品的工艺流程的分析比较,对车间生产设备进行重新布置,完成了对车间布局的优化,使得物流效率有较大提高。
[关键词] 设施布置 车间设计 SLP
随着市场经济的发展,为适应卖方市场向买方市场的转变,企业的生产模式发生了变化,即从大批量少品种向多品种小批量或大规模定制生产转换。从20世纪末开始到今后一段时间,制造业竞争的焦点将不仅仅是价格的竞争,而是适应市场需求、客户快速反应、准时供货等方面的竞争。然而据统计,在工厂的生产活动中,从原材料进厂到成品出厂,物料真正处于加工检验的时间只占生产周期的5%～10%,而其余时间都处于停滞和搬运状态。在制造业中,总经营费用的20%～50%是物料搬运费用,而优良的工厂平面布置可使这一费用至少减少10%～30%。
工厂布置的方法和技术一直是工业界不断探索的问题。20世纪60年代美国Richard Muther提出的系统布置设计(Systematic Layout Planning),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。本文即应用SLP法对某厂的机加工车间设施布置进行优化,有效地提高了系统效益。
一、SLP法在某厂机加工车间设施布置中的应用
1.车间现有情况分析
某机械厂的大型机械加工车间是企业的重要加工车间之一,该车间现阶段生产的主要产品为提升机和回转窑的中小零件等,具体产品产量随客户需求和车间生产要求而不断改变,具有不确定性。
现有车间布局主要是靠经验进行布置的,通过分析可以发现该车间存在的主要问题如下:
(1)车间设备配置不合理。部分大型机床如龙门刨床等存在超负荷运行的情况,而有些设备得不到充分的利用却占用大量空间。
(2)车间设备布置不合理。各设备没有充足的作业空间,设备布置混乱,物料流动距离大,运输的往返和交叉现象明显,增加了工人劳动强度和生产成本。
(3)车间管理不到位。车间人员整体缺乏现场管理概念,物料堆放混乱,严重影响工人的工作环境,难以合乎工人生理、心理的要求,不利于生产率的提高。
(4)物料搬运效率不高。整个车间物料搬运几乎全靠五部行车,搬运形式单一,不利于物料高效率的流动,同时车间内物料搬运通道过窄,增加了车间的不安全因素。
(5)车间缺少必须的辅助部门。车间缺少负责日常维护和修理机床的机修站,没有统一分配和管理刀具的部门。
2.产品工艺流程分析
由于车间内加工的零件类型可达上万种,其生产类型为中、小批量生产,在分析其工艺流程时,可采用成组方法,按产品结构与工艺过程的相似性进行归类分析。车间加工的主要产品总结为齿轮轴、减速箱体、联轴器、轴和小盖五类,通过分析其工艺流程可以看出,各类产品工艺流程的形似性较少,无法实现可以适应多种零部件的作业顺序,需要采用工艺原则进行设施布置。
3.车间作业单位的设计
在该车间作业单位的设计中,辅助部门的设计是重点,通过辅助部门在车间发挥作用,使工人们有一个比较人性化的工作环境。生产部门则根据工艺原则布置,将相似设备或功能相近设备集中起来组成一个部门,具体作业单位的划分如表1所示。
4.车间作业单位平面布置
由于该车间所生产的零件具有很大的不确定因素,具体的产量和详细物流不固定,根据需要有随时调整的可能,所以车间设施布置设计中主要进行作业单位间非物流关系分析。
SLP法中作业单位相互关系的密切程度用A、E、I、O、U、X、XX表示,密切程度等级为绝对必要(A)、特别重要(E)、重要(I)、一般(O)、不重要(U)、不希望(X)、极不希望(XX),通过物料流动分析,车间综合分析,结合有关作业单位负责人建议进行作业单位间相互关系密切程度的评价,建立作业单位相互关系表(表2),表中的每个菱形框格左半部用密切程度等级符号表示密切程度,右半部用数字表示确定密切程度等级的理由,具体理由见表3。
通过计算作业单位综合接近程度并排序,求得作业单位布置顺序为10,9,4,12,1,2,11,6,14,3,5,7,8,13。按布置顺序,对各作业单位进行布置,求得作业单位位置相关图。在位置相关图上考虑作业单位占地面积,就形成了作业单位面积相关图(见图1)。
通过考虑车间场址条件、搬运方法、车间建筑特征和车间内不宜改变的方面等多种因素的影响和限制,根据作业单位面积相关图,形成车间作业单位平面布置方案两个。采用加权因素法对两个方案进行评价,评价因素有:物流效率与方便性、空间可利用率、辅助服务部门的综合效率、工作环境安全与舒适、管理的方便性、布置方案的可扩展性、灵活性、外观等,经过对比评价得出最佳方案为方案一(见图2)。
5.详细车间设备平面布置
为了实现车间的详细平面布置,应对各类产品进行物流分析。该车间的产品品种众多,产量较小,在分析工艺流程时按照成组工艺流程分析,根据该车间加工的主要零件的特点选取十种具有代表性的零件分析其加工流程,并根据各工序所需设备类型把整个车间设备分为16个机床组,通过对车间作业单位平面布置图的分析对这16个机床组进行排序,可得到初始产品工艺流程图。
在初始产品工艺流程图中,这十种代表零件最少的流动步数为146,而实际的步数为350,故其效率146/350=41.7%。可以发现,在该车间加工产品的工艺流程中,倒流是较为普遍的现象。经过分析发现,有些倒流现象是可以改进的,它们都出现在同一组机床;但有些机床组之间存在的倒流现象是不可避免的,对于这种情况,应使倒流的距离尽量缩短。通过多次调整,可得较佳产品工艺流程图,经计算可知其综合效率提高至57.8%,可以明显看出物料流动的效率有较大提高。以此为依据最终得到改进的详细车间设备平面布置图(见图3)。
与现有车间平面布置相比,主要改进方面有如下几点:
(1)去除了车间内因设备陈旧而长期闲置的5台机床,使车间内有效作业空间更加充足。
(2)在机床重新布置的过程中,通过科学合理的分析而确定机床的具体位置,从而减少了部分零件加工过程中的倒流现象,同时对那些存在不可避免的倒流现象的机床的距离尽量调整到最小,减少了产品的搬运距离和时间,单位物料搬运费用降低。
(3)车间整体布局更为美观,车间内大部分机床位置呈直线布置,物料流动路线明确,改善了工人作业环境,比较合乎工人心理和生理上的要求,有利于提高劳动生产率。
(4)设置了车间辅助部门,使大多数生产服务在车间内就可以完成,节省了时间,降低了部分工人的工作强度,车间办公室设置在车间内,有利于对车间生产进行现场管理,有效的增强了车间的生产能力。
(5)物料堆放混乱和搬运不很通畅的情况得到改善。在机床的布置时充分考虑作业所需空间,机床周围有足够的空间摆放物料,并对待加工件的位置做了具体规定;另外,对车间内的物料流动通道进行了加宽,保证了物料搬运的通畅,同时也减小了物料流动的不安全因素,在车间物料搬运紧张的情况还可以调用其他机械搬运工具,提高了车间的物料搬运效率。
二、结束语
优良的设施布置是提高生产系统效益的重要源泉和手段,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。本文针对多品种小批量生产企业的特征,灵活应用了SLP方法,在某厂机加工车间设施布置中进行了有益的尝试,并取得了令人满意的成果。当然,企业设施布置实践中需要考虑的因素很多,对于多品种小批量生产企业来说,如何分析其详细物流还是一个亟待解决的问题。
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