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佳世达公司成品组装车间平面布置与优化.rar

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    编号:20181030002425550    类型:共享资源    大小:537.98KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    佳世达 公司 成品 组装 车间 平面布置 优化
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    1佳世达公司成品组装车间平面布置与优化摘要车间布局设计是制造系统设计的重要内容之一,车间布局的优劣直接决定生产率和经济效益。本文从实际出发,通过对当前佳世达电通有限公司成品组装车间生产物流空间问题的客观分析,指出了存在的问题:生产空间布局不合理,导致生产效率低下,无法同时多品种的生产,无法按期保质保量完成定单。并叙述了改造现行生产物流空间,创造通畅高效的物流体系的必要性和迫切性。文章应用人因工程、生产线平衡等关于车间平面设施布局及优化等相关理论和方法完成了流水线的设计和生产过程均衡设计,减少了物流距离,提高生产效率,并且提高了整个生产系统的柔性和制造能力。关键词:平面布置; 生产线平衡;优化2Qisda finished assembly plant layout and optimizationAbstractThe design of workshop layout is one important part of manufacturing system design, the layout of the workshop directly determines if the product quality, productivity and economic benefits. This article embarks from the reality, through the objective analysis of the current Qisda Corporation product assembly workshop production logistics spatial problems, points out the existing problems: production layout is not reasonable, resulting in low production efficiency, not many varieties of production, unable to fulfill orders. And the reform of the existing production logistics space, the necessity and urgency to create smooth and efficient logistics system. The application of human factors engineering, production line balance on the workshop floor facility layout and optimization theory and method to complete the design and production process of equilibrium design of pipeline, reducing the distance between the logistics, improve production efficiency, and improve the flexibility of production system and manufacturing capability.Keywords: layout; Production line balancing optimization3目录0 引言 ....................................................20.1 车间布局设计概述 .............................................20.1.1 布局设计概述 ...........................................20.1.2 物流设计概述 ...........................................30.2 课题以及意义课题的背景 .......................................30.2.1 国内外研究的动态 .......................................30.2.2 课题的工程背景 .........................................50.2.3 课题研究的意义 .........................................51 相关理论基础 ............................................61.1 设施布置形式 .................................................61.2 设施布置的依据 ..............................................71.2.1 加工设备布局原则 .......................................81.2.2 生产线平衡的相关理论 ...................................81.3 标准工时 ...................................................112 佳世达成品组装间生产物流空间现状的分析 .................132.1 成品组装车间生产物流的现状 ...................................................................132.1.1 成品组装车间的介绍 .........................................................................132.1.2 成品组装车间物流的储存与运输 ....................................................132.2 成品组装车间现阶段生产物流分析 ...........................................................142.2.1 成品组装车间现阶段的空间布局 ....................................................142.2.2 生产线上工艺流程 .............................................................................152.2.3 生产节拍 .............................................................................................152.2.4 车间每条流水线上的标准工时和人力 ............................................162.3 车间现阶段布局下的问题分析 ....................................................................162.4 本章小结 ........................................................................................................173 佳世达成品组装车间生产物流空间的组织与优化 .............173.1 成品组装车间空间的布局规划 ...................................................................173.1.2 流水线的布局规划 .............................................................................173.2 车间重新规划后的各方面比较与问题分析 ................................................203.2.1 车间重新规划后的比较 .....................................................................203.2.2 车间重新规划后问题的分析 .............................................................203.2.3 FA 车间物流空间优化效果 ...............................................................213.3 本章小结 ........................................................................................................224 结论 ...................................................224佳世达公司成品组装车间平面布置与优化0 引言0.1 车间布局设计概述布局问题具有广泛的应用背景,布局结果的好坏对整个行业生产的合理性、经济性、安全性等都有重大的影响。本课题主要研究制造系统中车间布局设计问题。0.1.1 布局设计概述从一般意义上说,布局设计就是将一些物体按一定的要求合理放置在一个空间内,它是一个涉及参数化设计、人工智能、图形学、信息处理、优化、仿真等技术的交叉学术领域,实践证明它还是一个复杂的组合优化问题。它存在于现实生活的许多行业和方面:1)航空航天工业中,航天器上各种仪器的布局摆放问题;2)造船、汽车等交通工具内不同形状、大小的物体放置问题;3)集成电路设计中,各种元件的合理布置问题;4)建筑设计中,各房间的合理布置及厂房、设备等布局间题;5)机械设计领域中,各种基于装配的机床布局设计问题。生产车间是制造系统的基本组成部分,直接承担着企业的加工、装配任务,是将原材料转化为产品的部门。所谓车间布置就是按照一定的原则,合理地确定车间内部各组成单位(工段、斑班组)及工作地,设备之间的相互位置,从而使它们成为一个有机整体,实现车间的具体功能和任务。车间布置一般包括:基本生产部分、辅助生产部分、仓库部分、过道部分、车间管理部分、生活福利部分等。由于车间布置决定了以后车闻的物流方向和速率,从而从结构上限定了车间的功能潜力,因此车间布置是构造一个有效车间系统最为重要的环节,相同车间地址、相同的人员、相同的设备和技术,仅仅是由于布置的方式不一样,生产系统的功能可以有天壤之别。高效率的车间布置作为提高企业生产效率和效5益的重要手段之一,越来越受到人们的重视。0.1.2 物流设计概述物流系统的设计是整个车间布局的一个重要部分,也是本文考虑的问题之一。“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。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,己把改进物料搬运、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。0.2 课题以及意义课题的背景0.2.1 国内外研究的动态设施的布局设计已不是新问题,即使在原始的小作坊里,工匠们也要根据工序流程和物件移动的需要来合理布置他们的工作。随着生产复杂性和生产规模的日益增强和扩大,各种布局方案应运而生,如工程布局,功能布局,作业线布局等方案。Mutber 提出了系统布置方案 SLP (Systernati LayautPlaninng )。由于设备布局设计问题的复杂性及其实用性,从六十年代开始。有学者着手研究计算机辅助设计问题。随后产生了一系列计算机辅助布局设计和分析的商用软件包,如 corelap、planet、shape、craft 等,它们在布局设计建模、布局求解算法及系统交互式等方面做出了卓有成效的工作。Kusink 和Meller 等人对制造设备布局问题进行了全面的回顾并着重研究了柔性制造系统6(FMS)环境下的布局设计。Badiru 和 Arif 开发了一个设备专家布局系统,并在其中采用模糊逻辑方法来实现关系代码,以反映未来生产设备需求的不精确性。Montreuil 提出了基于人工智能、优化、仿真和 CAD 于一体的集成的布局方案,在此基础上,进一步对基于物流的布局问题提出了并行布置和网络布置的设计方法。到目前为止,研究人员己经提出了数个解决制造系统布局问题的公式和规则,涌现了大量的方法和技术手段,可以将它们粗略地分为两个类别:最优化方法和近似优化方法。从以往的研究成果来看,设施布局问题的求解大多是利用二次分配问题方法,QAP 方法已经在很多领域有了广泛的应用,包括城市规划、计算机控制面板布局以及配线布局等。QAP 解决的是一个布局问题的特例,因为它假定所有的布局实体都是具有相互关系的等面积的实体,并且所有可能的放置点都是事先指定的。QAP 将布局实体与可能的放置点一一对应。将一个布局实体放置于某个特定位置的费用取决于其实体的位置。这就是二次分配问题命名的由来。它最早是由 Koopmans 和 Beckman]提出来的。Liao. Kusiak 和 Heragu 等人运用了修改后的 QAP 解决不等面积实体的布局问题,具体的方法是将每个布局实体都规划若干个同样大小的块,这其实还是一个 QAP,但它的“布局实体”增加了,从而实际可求解问题的规模减少了。Boaver 和 Meliler 指出,这是一种效率较低的方法,因为它增加了布局实体的形状约束。在 1976 年,Sahin 和 Gonzalez已经证明了设施布局问题是一个 NP 完全问题。此后人们采用了许多启发式的手段来获得问题的近似最优解,即近似优化方法,这些方法可以大致归纳为五个基本类别:构造法、改进法、图论法和模拟退火法、混合法等。以上综述的这些方法及理论大多数是针对特定约束条件下二维平面布置问题特别是设备布局问题的研究提出及验证的。事实上,三维布局问题广泛存在于工业生产当中,特别是机械工业生产中。随着布局问题得到广泛研究,近年来,三维布局问题由于其复杂多样性和在实际工业中的广泛应用而得到了一些领域学者和研究人员的关注。 由于一维布局问题己经属于 NP 完全问题,所以求解三维布局问题就更加复杂。从商业上的应用来看,至今尚没有成熟的用于工业布局的商品化软件,7在学术团体研究较多的都是一些规则物体的布局问题,要实现任意形状的三维布局问题,至今尚无成功的通用的布局方法。虽然己经有很多非线性技术应用到物体布局问题上,但这些方法大多数因物体的几何形状、方位及问题复杂程度的不同而施加不同的限制。除此之外,对于布局问题大多数研究是在运筹学(operation Reacarch)领域完成的。这些方法的缺点是因为它们一般都是启发式的方法:只能应用在专门的一类问题之中,另一个限制是在运筹学中只能使用相对简单几何形状的物体。但在工程实际中,由于解决问题的要求和目标的多样性,找出一种通用于所有问题的方法几乎是不可能的。0.2.2 课题的工程背景佳世达企业 FA 车间是显示器成品组装车间,通过对其进行调研,发现其物流状况及车间设施布置还存在许多问题,具体来说主要有以下几方面:① 流水线过长。② 流水线柔性较差。③ 物料运输灵敏度低。④ 生产效率低。因而对于如何进行合理的平面布置对企业的竞争能力和生存能力至关重要。0.2.3 课题研究的意义在全球竞争激烈的当今,对制造业而言,每个企业都而临着持续多变、不可预测的全球化市场竞争,为了在日益激烈的市场竞争中保持优势,企业不得不顺应市场的变化而做出相应的产品结构调整,这就牵涉到制造资源的安排和管理,以及生产方式的转变。在我国大部分企业的设施布局和管理结构都是计划经济时期遗留下来的,存在许多问题,严重阻碍了我国经济的发展生产物流是指在企业经营范围内由生产或活动所形成的加工、检验、搬运、储存、包装、装卸等物流活动。物流在其流动过程中不直接产生价值,但却直接关系到成本。在制造业中,供需之间、车间之间、工厂之间物流是生产过程中不可缺少的环节。制造企业在激烈的市场竟争中如何有效地重新配置和利用企业资源、增加生产系统的柔性、降低制造成本,提高效益:如何缩短生产周期加速资金周转、降低在制品等物料占用,实现物流合理化等己成为企业生存与发展所必须解决的关键问题。国内外的资料表明,在工厂的生产活动中,从原8材料进厂到成品出厂,物料真正处于加工检验的实践只占生产周期的 5%一 10%,而 90%^ 95%的时间都处于停滞和搬运,这严重地影响了企业的经济效益的提高。随着现代市场竞争的加剧,企业之间的竞争开始向基于时间和客户需求的方向发展口在满足客户个性化需要的同时,保持较低的生产成本和较短的交货期更是企业在竟争中取胜的关键法宝。1 相关理论基础1.1 设施布置形式制造系统中的布局设计是工业工程研究和实践中一个重要并且长期存在的领域,是一个典型的工程问题。长期以来,制造系统的布局设计一直被当作制造工业中最关键和最困难的设计任务之一。它是将加工设备、物料运输设备、工作单元和通道走廊等制造资源合理放置在一个有限的生产空间里面的过程,可看作是制造系统的组织过程。在一个制造系统中,布局不是一个孤立的问题,它与整个系统设计的其他工作是紧密关联并且相互影响的,其相互关系可以用图 2-1 表示图 2-1 布局设计和产品设计关系图制造企业设施布置形式有四种:工艺(功能)布置、产品(流水线)布置、成组布置和固定布置。1) 工艺布置(ProcessL ayout)又称功能布置(FunctionalL ayout),是将功能相同或相似的一组设施排列在一起的布置方式。这种布置方式具有较高的柔性,9但这种布置方式设备及人员的利用率较低,在制品的数量较多,运输效率低下,单位运输费用较高,且对加工人员的技术要求较高。2) 产品布置(ProductL ayout)又称流水线布置(FlowL ineL ayout),这种布置是为特定的产品或服务对象设计的。产品布置的基础是标准化作业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作业,由专门的人力及加工设备完成。由于不同标准化之间采用专门的路径,固定的运输设备,所以运输效率较高,单位运输费用低,加工对象停留时间短,再制品的数量少;整个生产时间缩短,单位产品的成本较低。但这种布置方式的柔性较差,设备备件的库存较大。3)成组布置(GroupL ayout),在制造业中又称单元制造(CellularM anufacturing)是一种较为先进的布置方法,其基本要素是零件族及机器组。一系列工艺要求相似的零件组成零件族,针对一个零件族的设备要求形成一系列的机器,称为机器组。这些机器组称为制造单元。成组布置是将工艺/功能布置系统转化为产品布置系统/流水线布置系统。相对于工艺布置,由于经过分族,其加工时间较短,物流效率较高,准备时间较短,同时又具有工艺布置的柔性的特点,因而,是一种具有发展潜力的布置方式。4) 固 定 布置 (FixedP ositionL ayout/StaticL ayout)是指加工或服务对象位置固定,或服务设备围绕该固定位置移动的一种布置。这种布置主要是大型项目的布置叫。成品组装车间显示器的步骤是基础是标准化作业分工。整个产品被分解成一系列标准化的作业,由专门的人力及加工设备完成,所以选用流水线布置1.2 设施布置的依据“产品或者生产计划应该是工厂设计的出发点,并从中推导出它的全部设计基础。 ”缪瑟也将产品、生产路线、时间、辅助服务部门作为设施布置分析的原始资料,并将产品和数量列为最重要的资料。因为从生产计划的角度来讲,产品产量分析是产品组成问题的基础和库存控制的基本概念。而对工厂设计人员而一言,则是决定基本布置分析的基础.布置决策问题,可以定义为确定生产系统内各物质部分的最优安排。设施布置的依据主要有以下几个方面。1}生产系统目标。通常实施布置应达到的目标是:使存储费用、劳动力、闲10置的设备和管理费用保持在一定的水平下并达到预期的产量。生产系统目标常常相互矛盾,诸种布置考虑因素几乎存在于所有布置决策之中,但其相对重要性则不一致。2)生产能力决策。生产需求的预测对布置决策的“目标确定”有着重要意义。对制造企业而言,生产能力主要取决于生产性固定资产及其技术组织条件,对服务企业来说,除了取决于设施和设备能力外,还取决于人力水平。企业的生产能力一旦确定,企业整个生产经营活动的最大规模也就基本上被规定了。在西方国家将生产能力的充分利用问题看作生产成本控制的首要问题。生产非均衡,设备、人员的闲置被看作是最大的浪费,我国以往忽视这一问题,只强调节约原材料和费用,常常出现前后工序能力不匹配,部分设备、设施长期闲置.浪费、占用大量资金。3)加工过程的要求。加工过程的要求是选择布置类型的主要依据。决定布置所需要的数据因所制造产品的不同而不同。在品种少且比较固定的制造业,装配图是主要的布置信息。在品种繁多的制造系统中,机器规格说明也有重要的意义。4)进行布置的场地的有效空间。工厂总体布局受场地范围的限制,车间设备布置一般是在建筑空间的实际范围之内。工厂设计包括工厂内部和外部两者所需要的空间设计,包括本文主要考虑的是工厂内设施布置研究。1.2.1 加工设备布局原则1)工艺原则。要求生产工艺过程合埋并连续,生产个环节加工能力相匹配。2)经济原则。系统的配置和布局确保产品制造陈哥帮你的最低化和经济效益的最大化。3)柔性原则。在多变的市场中,要是加工系统体现最大的灵活性和柔性,以适应产品及产能的变动,为今后的可持续发展留出空间。4)安全原则。设备布置要严格遵循“安全第一”的原则,切实保证工人的操作安全,为职工提供方便、舒适、安全、符合职业卫生的工作环境5)空间利用原则。无论是生产区域或储存区域的空间安排,都应力求充分有效地利
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