论文总字数：22887字

摘 要

在现代制造企业的管理中，车间布局优化设计是重点研究内容。本文根据对A航机集团的充分调研，运用工业工程专业知识对现有车间布局系统进行分析，找出原生产加工车间机床布局的不合理、不科学的地方，设计生产加工车间设施布局改善的方法。

本研究是在充分调研的情况下，(1)通过利用 visio 绘图软件来绘制现有生产车间系统的布局图；(2)通过运用 SLP 等方法，对现场的生产布局进行分析，列出工作单位的综合相互关系表以及密切程度表；(3)综合运用加权因素法和流量——距离分析法指出现有系统的不足和改进方法，提出几个可行方案并绘制新的布局图；(4)运用数值算例或实验等方法，对比分析改进前后的系统效率，对车间布局进行实际的优化

关键词：生产布局 系统效率 方案改善

Abstract

Workshop layout optimization design is the key research focus in the management of modern manufacturing enterprises. On the basis of the research of A company, this paper aims to analyze the workshop layout system with industrial engineering expertise, find out the unreasonable and unscientific parts of the machine and design the improving method of manufacturing facility layout.

The research aims specifically include: (1) using the Visio drawing software to draw the layout of the existing production workshop system; (2) using SLP to analyze the site of the production layout and list the comprehensive table of the work unit and the degree of close; (3) using the weighted factor method and flow distance analysis method to point out the insufficiency of the system and the improvement approach, at the same time, proposing several feasible schemes and drawing a new layout; (4) using a numerical example or an experiment to analyze the system efficiency before and after improvement, and finally, optimizing the layout of the workshop.

Key words: shop layout system efficiency scheme improvement

目 录

目 录 1

第一章 引言 3

第二章 公司简介及报告结构 5

2.1 集团简介 5

2.2集团加工车间概况 5

2.3报告主要结构 5

第三章 研究内容和方法 7

3.1 调研内容 7

3.2 研究方法 7

第四章 车间布局现状分析 9

4.1布局的形式 9

4.2结构布局 9

4.3动线布局 10

第五章 基于SLP的车间布局优化 10

5.1 车间布局优化目标 11

5.2航机制造车间机床布局PQRST分析 12

5.2.1 产品产量分析 12

5.2.2 路线分析 14

5.2.3 辅助服务分析 14

5.2.4生产时间分析 14

5.3作业单位间相互关系的分析 14

5.3.1物流分析与物流相关表 14

5.3.2作业单位的相互关系分析 25

5.3.3工作单位间综合相互关系分析 29

5.4面积图法车间布局设计 30

5.4.1 无面积拼块图 30

第六章 航机集团车间的布局比较 35

6.1方案比较和评分准则 35

6.2方案比较与择优 35

6.2.1加权因素法 35

6.2.2流量——距离分析法 38

6.2.3 综合分析 41

6.3绘制优化后车间布置图 43

6.4方案实施建议 43

结束语 45

致谢 46

参考资料 47

附录 49

第一章 引言

改革开放以来，特别是自党的十五大以来，我国中小企业在政府支持下迅速发展壮大，在社会发展中和国民经济的地位和作用日益加强，为促使我国成长为世界第二大经济体贡献了难以磨灭的力量，但是随着市场经济体制的健全，对于许多中小型企业来说竞争也越来越大，如今全国中小企业总数已突破4300万家，而平均寿命已经不足三年，并且还有不断下降的趋势，每天按24小时计算，每小时倒闭达300家之多。

在少数城市和地区，每年新开的公司数与关门停业的企业数持平，究其原因，一方面是行业内公司的增加使企业竞争越来越激烈，另一方面，政府为了解决就业问题，划拨资金，鼓励创业，不断地新增微型企业，这种现象让原本就生活艰难的企业雪上加霜，中小型企业壮大的同时企业间的竞争也越发的强烈，许多企业无利可获，最后无非是一种结局：微利保本、关门倒闭、模化经营。而即使是凭借一时的机遇或特殊条件把企业做得相对较大的企业，也只是规模，如员工人数，设备投入，产值等相对较大，但是并不能做到生产，管理等问题上的强大，在经历了一段时间的市场检验，最终还是会被淘汰。

而一个企业若是想在市场始终能占据一席地位，则需要不断地对生产和管理进行必要的优化，根据国内外的数据统计，在整个生产周期过程中，约有90%到95%的生产时间都处于停滞状态。从数据中可见，如果可以通过合理规划物流设施，可以帮助企业降低大量的生产成本，从而提高企业经济效益。因此如何优化车间布局，降低物流的成本和生产的成本，提高企业的竞争力,是现代管理科学的重点研究课题。

但是，因企业飞速发展以及企业家对物流设施规划的忽视，使得中小型企业在物流设施规划中遭到忽视。中小型的企业车间设施设备的所存在的问题主要有：

1.车间设施规划意识不强。

因为中小型企业的车间加工面积较小，加工工序和大型企业也没有那么复杂。因此，越来越多的企业管理者认为并没有必要进行专业性的设施规划。

2.车间管理方式粗放。

除此以外，中小型企业车间管理的方式仍然较为粗放且落后，比如车间生产的工序较为混乱，生产的工序不够顺畅等。

3.缺乏专业人才。

就目前情况看，中小型企业车间的布局设计人员对于系统生产布局的理论以及知识体系较为缺乏。他们过多依靠自己过往的实践经验，运用简单的布局方法来改善工厂布局。这让设计结果更多情况下难以满足企业的生产需求，且设计的结果会出现迂回物流的情况，使得整个生产物流成本过高，无法获得最优的布局方案[1]。

本文中的A航机集团就是现阶段在快速发展中的生产型企业。它遭受着类似的其他中小型的企业所面临的问题。因此，本文通过该企业的分析，运用SLP布局设置和层次分析法等评价方法，对A航机集团的车间进行优化设计，并希望能够给其他相关的企业提供借鉴。

第二章 公司简介及报告结构

2.1 集团简介

A航海机械集团有限公司是一家按照现代管理模式进行组建的新型船舶配套企业集团。公司拥有悠远的历史，集团始建于一九七三年。再经过30余年的不断努力和壮大，现已成为能自行开发设计、制造各种类形的过滤器、阀门遥控装置、船用模块、液压类等以多种船用配套产品为主的企业集团。公司产品广泛用于造机、造船、润滑设备、发电、冶金、液晶以及石油等行业。公司总部位于南通市的人民西路60号,占地面积41800平方米，生产用房为14000平方米。为了适应集团迅速发展的形势、实现做强做大的目标，公司在南通市港闸区规划并且组建了A航海机械集团有限公司的工业园区，园区占地面积70000余平米，生产用房30000余平米，办公用房6500余平米。

2.2集团加工车间概况

机加工车间内有数控机床加工区和普通机床加工区，有一个主过道和两个辅助过道。粗加工机床和大型机床位于主过道两侧，精加工机床和数控机床位于辅助过道两侧。待加工区和成品区被划分在各类机床旁，加工零件放置较为混乱，不方便加工零件在各机床间的物流运输。检验仓储区有一个主过道，过道两侧是五层货架，货架上放置着贴有标签的存储箱，箱子里放置着待检验和已检验合格的零件。有待装配区，装配区，待包装区，包装区和成品区。

2.3报告主要结构

本文主要运用SLP的方法对车间布局进行优化。报告共计九章，其中第一二章对目前我国中小企业加工车间环境进行了分析，并以A航机集团机加工车间为例，进行深入剖析。第三、四、五章则是基于深入调研的基础之上，对A航机集团的加工车间进行包括现状分析、问题提出、数据收集分析、模型建立、方案解决的优化设计。第六章则主要进行方案的比较与评价。

在第七、八章，在现有车间布局方案优化的前提之下，提出加工车间的废料物流优化以及节能减排的处理建议。最后进行本文的总结。

第三章 研究内容和方法

3.1 调研内容

在现代制造企业的管理中，车间布局优化设计是重点研究内容。本文根据对A航机集团的充分调研，运用工业工程专业知识对现有车间布局系统进行分析，找出原生产加工车间机床布局的不合理、不科学的地方，设计生产加工车间设施布局改善的方法。分析产品工艺流程，是否充分利用机床，是否存在浪费资源的现象；分析暂存区的零件放置是否整齐、简明；暂存区的位置是否有利于零件的搬运；分析生产废料处理系统与报废零件的回收机制；通过分析得出改进的方法。

3.2 研究方法

是在充分调研的情况下，通过利用 visio 绘图软件来绘制现有生产车间系统的布局图；通过统计各机床每日加工时长，利用率，对车间内物流量进行分析，对工艺流程进行分析，对各个机床的工作强度进行汇总，制作工作单位的物流相关表。通过运用 SLP 等方法，对现场的生产布局进行分析，列出工作单位的综合相互关系表以及密切程度表。综合运用加权因素法和流量——距离分析法指出现有系统的不足和改进方法，提出几个可行方案并绘制新的布局图。运用数值算例或实验等方法，对比分析改进前后的系统效率，对车间布局进行实际的优化

本文提出运用SLP理论的方法对传统的生产车间进行分析和研究，得出符合理论的三种布局方案。因为三种布置方案各有优缺点，因此需要从三个方案中选择出更为合理的方案进行布置。

流量-距离分析法是一种定量分析的方法，有点是相对客观；优缺点比较法较为简单省时，但缺点是缺乏说服力，多用于概略方案的初步选择；加权因素分析法是一种定性分析方法，相对来说较为主观，有一定的依据；成本计较法是一种以经济效益分析或投入成本比较等量化的数据进行分析和评估的一种方法，是最具有参考价值和最实用的方案评估方法之一。本文在这三种方案的基础上采用了流量-距离分析法和加权因素评价法这两种方法进行定性和定量的分析，得出相对合理的一种方案，用来解决生产车间的设施布局问题。

结合生产车间的实际情况，运用绿色物流与逆向物流的方法，制定有效的废料处理与回收利用机制，进行绩效评估。目前为止，生产车间如何做到节能减耗是困扰许多生产企业的头等问题，本文通过本次调研就这一问题，提出建议。

第四章 车间布局现状分析

4.1布局的形式

设施布置的好坏直接影响整个系统的信息流、物流、工艺过程、生产经营活动、效率、灵活性、安全和成本等方面。现阶段基本的布置类型有流水线布置、定位式布置、承租单元布置、功能布置。该公司机床加工车间的目前布置形式严格按照功能进行布置，按加工机器的类型摆放，而没有考虑相关作业之间的紧度，

这种摆放方式在一定程度上影响了作业的效率提高。

4.2结构布局

目前，车间的各个工序之间衔接的不够紧密。根据SLP的相关知识，对于物流及作业相关性较强的作业之间，应将这两项作业安排在相距较近的位置。然而在车间中却存在分离的情况。零件加工最后一道工序距离加工包装间的位置较远，造成搬运成本增加。

车间内的闲置空间较大，没有得到有效的利用。这些闲置的设备并没有进行报废处理，而是闲置于车间中。从绿色物流的角度来看，这些闲置的设备理应得到更为恰当的处理，以减少对车间空间的占用，为设备的更为合理布局提供条件。

图4.2 用Visio绘制优化前的车间布局图

4.3动线布局

车间的物流线路迂回，造成浪费。例如SLZ双轴油滤器的支持板在加工时存在严重的路线迂回现象。因线路迂回而导致了人力和物力的浪费。根据物流路线必须合理化的措施，应当消除迂回线路才能使得企业物流的效率提高。

图4.3 支持板加工流程图第五章 基于SLP的车间布局优化

车间布局方案的设计主要依据SLP的方法实施步骤，并联合该车间的基本资料来求解，从而获得最终的布局方案。若想应用SLP进行规划，就需要掌握SLP的基本思想。SLP重点在作业单位间的密切程度以及综合接近程度，而不是根据作业单位的形状和面积大小来决定。然而，在得到作业密切度和综合接近程度时，必需进行两大部分内容的分析。这两大部分内容包括物流关系分析和非物流关系分析。具体分析的过程如下所述。

5.1 车间布局优化目标

通过以上分析，能够得出机加工车间现阶段所存在的不足与合理之处。这次优化设计的目标就是能够尽可能地减少甚至消除其不足之处。基于上述两方面的分析，该企业生产车间设施布局需实现的基本目标如下：

1. 设计规划应当符合实际的工艺需求。
2. 应尽量较少车各个工序之间的物流路线迂回，降低生产车间的物流成本，缩短生产周期。
3. 提高车间面积的利用率。
4. 通过合理的布局，合理规划和摆放车间内部设备，提高车间的空间利用率。
5. 减少物料的搬运费用。
6. 尽量减少物料的迂回和往返，并根据作业单位的综合接近程度和密切度进行合理规划。
7. 能够提高生产柔性。
8. 布局应当适应产品的需求变化、设备和工艺的更新及生产能力扩大的需要。
9. 顺应组织结构的管理和合理化的方便。
10. 使有性质相近的作业单位摆放在同一片区域且就近布置，甚至合并于同一区域。
11. 基于绿色物流与逆向物流的思想，创建有效的废料处理和废物回收利用机制。
12. 向员工提供舒适，整洁的工作环境。

5.2航机制造车间机床布局PQRST分析

5.2.1 产品产量分析

车间原始要素资料是设施布局规划的前提和基础，所以，通过实地调研，了解了该机加工车间的实际情况，并对该车间的产品、工艺路线、产量、辅助和时间等进行了分析。

首先列出该集团制造的过滤设备系列的产品详情。

表5.1 A航机过滤器系列产品目录表

2、本次选取SLZ双轴油滤器为调研对象，首先列出SLZ双轴油滤器零件情况表。

表 5.2.1 SLZ 双联油滤器的结构明细表

5.2.2 路线分析

因SLZ双轴油滤器的部分零件是自制的，所以选取自制零件的加工流程工艺为研究对象。具体工艺见附录一。

根据零件加工的工艺过程和每个过程中损耗量进行流程图的绘制（见附录二）。

注：A 表示车床 1， C 表示锯床 1，D 表示锯床 2，F 表示钻床 2，G 表示钻床 3，H 表示铣床 1，I 表示铣床 2，J 表示磨床 1，L 表示磨床 3，N 表示检验，O 表示包装，1 表示等待，9 表示存储。

表5.2.2流程图符号表

5.2.3 辅助服务分析

SLZ双轴油滤器的订单生产更多的是靠拉动式的生产。这种生产为了能跟上市场变化的不确定性，车间各个工序的生产须控制在一定的范围内。除此以外，市场需求的不确定性也需要车间的生产的柔性能够不断的提高。然而，目前该企业的车间在这一方面还较为不足，需要今后的完善。

5.2.4生产时间分析

该车间除了车间场地外还包括办公室等。可是，在车间中，各种辅助服务部门的占地面积远小于生产车间所占的面积，且加工车间和辅助部门并不在同一平面，因此我们在分析SLZ双轴油滤器作业单位的平面布局时可以忽略这些面积单位。

5.3作业单位间相互关系的分析

5.3.1物流分析与物流相关表

（1）物流强度分析

在计算物流强度时，需按照生产工艺过程图中存在的物料搬运的各个设施单位之间的物流量来计算；物流路线可在生产工艺过程图中物料的路线进行提取。首先根据对车间收集的大量时间、距离和数量数据进行汇总分析，绘制SLZ双联油滤器各作业单位距离从至表。

表5.3.1 工作单位距离从至表

（2）绘制物流强度表

物流搬运量按各零部件的季度生产量来算，即公司在第一季度的生产产量为80件。如果一个月工作26天的话，那么平均一天的生产的油滤器就有一个这种类型的滤油器。故通过将各零部件的工艺路线的每一段搬运量分别列入搬运量从至表对应的方格中，最后将不同零部件在同一格子的数据相加，就可以获得每天的搬运从至表；此外，该车间的物流搬运方式为传统人力搬运加小推车（图5），故对每次搬运总量做统计如下：

表5.3.2 搬运量从至表

（3）综合上述两张表格，绘制该车间的物流从至表：

表 5.3.3 SLZ 双联滤油器物流从至表

（4）SLP 理论里，物流的强度一共有五个级别：分别用 A（absolutely important）、E（extremely important）、I（important）、O（ordinary important）、

U（unimportant）来表示。

表5.3.4 物流强度划分表

（5）根据 SLZ 双联滤油器物流从至表，得到 SLZ 双联滤油器物流强度汇总表

表5.3.5 物流强度汇总表

表 5.3.5 物流强度汇总表（续）

（6）根据物流强度大小进行排序。

表5.3.6 物流强度汇总表

(7)根据上表显示的各工作单位对的物流量和所占的比例，按照大小顺序进行排列

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