機械制造系統布置設計的研究論文

機械制造系統布置設計的研究論文

　　一、制造系統工程

　　根據系統工程的觀(guān)點(diǎn)，一個(gè)企業(yè)就是一個(gè)制造系統，是有若干硬件構成的統一集合體，包括工人、生產(chǎn)設備、物料搬運和其它輔助設備，制造系統的硬件結構形成工廠(chǎng)的靜態(tài)空間結構（布局）。制造系統軟件是由生產(chǎn)信息、生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝組成。制造系統作用于生產(chǎn)對象（原材料），產(chǎn)生出具有某些功能的有用產(chǎn)品，從而創(chuàng )造了效益，來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。制造系統工程就是用系統工程的理論來(lái)研究制造系統，把生產(chǎn)系統（物流）與生產(chǎn)管理系統（信息流）融為一體，研究制造系統的設計問(wèn)題。

　　二、系統設施布置技術(shù)

　�。ㄒ唬┫到y布置設計基本要素

　　一般來(lái)講，工廠(chǎng)布置設計就是在根據社會(huì )需要確定出某些待生產(chǎn)的產(chǎn)品及其產(chǎn)量的前提下完成下列任務(wù)：確定廠(chǎng)址、工廠(chǎng)總平面布置、車(chē)間布置、實(shí)施布置方案建廠(chǎng)。

　　為了完成工廠(chǎng)總平面布置和車(chē)間布置，需從產(chǎn)品 P 及產(chǎn)量 Q 出發(fā)，首先對產(chǎn)品組成進(jìn)行分析，確定各零部件生產(chǎn)類(lèi)型，制定出各個(gè)零部件的加工、裝配工藝流程，根據工藝流程的各階段的特點(diǎn)，劃分出生產(chǎn)車(chē)間，并根據生產(chǎn)需要，設置必要的職能管理 部門(mén)及附屬的生產(chǎn)與生活服務(wù)部門(mén)，整個(gè)工廠(chǎng)就是由生產(chǎn)車(chē)間、職能管理部門(mén)、附屬生產(chǎn)及生活服務(wù)部門(mén)和為使生產(chǎn)連續進(jìn)行而設置的倉儲部門(mén)這幾類(lèi)作業(yè)單位所構成。然后，由設施布置設計人員來(lái)完成工廠(chǎng)總平面布置及車(chē)間布置。

　　在工廠(chǎng)設計過(guò)程中，基本給定條件（要素）為產(chǎn)品 P 及產(chǎn)量 Q ，涉及到了除平面布置設計以外的如制定加工、裝配工藝過(guò)程等多種專(zhuān)業(yè)技術(shù)問(wèn)題，要求多種專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員配合協(xié)作來(lái)完成。

　　在繆瑟提出的系統布置設計（S L P ）中，正是把產(chǎn)品 P 、產(chǎn)量 Q 、生產(chǎn)路線(xiàn)R 、輔助服務(wù)部門(mén) S 及生產(chǎn)時(shí)間安排 T作為給定的基本要素（原始資料），作為布置設計工作的基本出發(fā)點(diǎn)。

　　1、產(chǎn)品 P。產(chǎn)品 P 是指待布置工廠(chǎng)將生產(chǎn)的商品、原材料或者加工的零件和成品等。這些資料由生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品設計提供，包括項目、品種類(lèi)型、材料、產(chǎn)品特征等。產(chǎn)品這一要素影響著(zhù)生產(chǎn)系統的組成及其作業(yè)單位間互相關(guān)系、生產(chǎn)設備的類(lèi)型、物料搬運方式等方面。

　　2 、產(chǎn)量 Q 。產(chǎn)量指生產(chǎn)的產(chǎn)品的數量，也由生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品設計方案決定，可以用件數、重量、體積等來(lái)表示。產(chǎn)品Q(chēng) 這一要素影響著(zhù)生產(chǎn)系統的規模、設備的數量、運輸量、建筑面積大小等方面。

　　3 、生產(chǎn)路線(xiàn) R 。為了完成產(chǎn)品加工，必須制定加工工藝流程，形成生產(chǎn)路線(xiàn)，可以用工藝過(guò)程表（卡）、工藝過(guò)程圖、設備表等表示。它影響著(zhù)各單位之間的聯(lián)系、物料搬運路線(xiàn)、倉庫及堆放的位置等方面。

　　4 、輔助服務(wù)部門(mén) S 。在實(shí)施系統布置工作以前，必須就生產(chǎn)系統的組成情況有一個(gè)總體的規劃，可以大體上分為生產(chǎn)車(chē)間、職能管理部門(mén)、輔助生產(chǎn)部門(mén)、生活服務(wù)部門(mén)及倉儲部門(mén)等。我們可以把除生產(chǎn)車(chē)間以外的所有作業(yè)單位統稱(chēng)為輔助服務(wù)部門(mén) S , 包括工具、維修、動(dòng)力、收貨、發(fā)運、鐵路專(zhuān)用路線(xiàn)、辦公室、食堂等，由這些作業(yè)單位構成生產(chǎn)系統的生產(chǎn)支持部分，在某些意義上加強了生產(chǎn)能力。有時(shí)，輔助服務(wù)部門(mén)的占地總面積接近甚至大于生產(chǎn)車(chē)間所占面積，所以布置設計時(shí)應給予足夠的重視。

　　5 、時(shí)間 T 。時(shí)間要素是指在什么時(shí)候、用多少時(shí)間生產(chǎn)出產(chǎn)品，包括各工序的操作時(shí)間、更換批量的次數。在工藝過(guò)程設計中，根據時(shí)間因素，確定生產(chǎn)所需各類(lèi)設備的數量、占地面積的大小和操作人員數量，來(lái)平衡各工序的生產(chǎn)時(shí)間。

　�。� 二 ） 系 統 布 置 的 階 段 結 構

　　1 、確定位置。在新建、擴建或改建工廠(chǎng)或車(chē)間時(shí)，首先應確定出新廠(chǎng)房座落的地區位置。在這個(gè)階段中，先明確要擴建工廠(chǎng)的產(chǎn)品及其計劃生產(chǎn)能力，參考同類(lèi)工廠(chǎng)確定要擴建工廠(chǎng)的規模，從待選的新地區或舊有廠(chǎng)房中確定出可供利用的廠(chǎng)址。

　　2 、總體規劃�？傮w規劃又稱(chēng)區域劃分，就是在已確定的廠(chǎng)址上規劃出一個(gè)總體布局。在階段Ⅱ中，應首先明確各生產(chǎn)車(chē)間、職能管理部門(mén)、輔助服務(wù)部門(mén)及倉庫部門(mén)等作業(yè)單位的工作任務(wù)與功能，確定其總體占地面積及外形尺寸，在確定了各作業(yè)單位之間的互相關(guān)系后，把基本物流模式和區域劃分結合起來(lái)進(jìn)行布置

　　3 、詳細布置。詳細布置一般是指一個(gè)作業(yè)單位內部及其設備的布置。在詳細布置階段，要根據每臺設備、生產(chǎn)單元及公用、服務(wù)單元的互相關(guān)系確定出各自的位置。

　　4 、規劃實(shí)施。在完成詳細布置設計以后，經(jīng)上級批準后，可以進(jìn)行施工設計，需繪制大量的詳細施工安裝圖和編制搬遷、施工安裝計劃，必須按計劃進(jìn)行土建施工、機器、設備及輔助裝置的搬遷、安裝等施工工作。

　�。ㄈ�）系統布置設計 S L P 設計模式

　　在 SLP 程序中，一般經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：

　　1 、準備原始資料。在系統布置設計開(kāi)始時(shí)，首先必須明確給出基本要素——產(chǎn)品 P 、產(chǎn)量 Q 、生產(chǎn)工藝過(guò)程 R 、輔助服務(wù)部門(mén) S 及時(shí)間安排 T 等這些原始資料，同時(shí)也需要對作業(yè)單位的劃分情況進(jìn)行分析，通過(guò)分解與合并，得到最佳的作業(yè)單位劃分狀況。所有這些均作為系統布置設計的原始資料。

　　2 、物流分析與作業(yè)單位相互關(guān)系分析。針對某些以生產(chǎn)流程為主的工廠(chǎng)，物料移動(dòng)是工藝過(guò)程的主要部分時(shí)，如一般的機械制造廠(chǎng)，物流分析是布置設計中最重要的方面；對某些輔助服務(wù)部門(mén)或某些物流量小的工廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，各作業(yè)單位之間的相互關(guān)系（非物流關(guān)系）對布置設計就顯得更重要了。介于上述兩者之間的情況，則需要綜合考慮作業(yè)單位之間物流與非物流相互關(guān)系。

　　3 、繪制作業(yè)單位位置相關(guān)圖。根據物流相關(guān)表與作業(yè)單位相互關(guān)系表，考慮每對作業(yè)單位間相互關(guān)系等級的高或低，決定兩作業(yè)單位相對位置的遠或近，得出各作業(yè)單位之間的相對位置關(guān)系，有些資料上也稱(chēng)之為拓樸關(guān)系。這時(shí)并未考慮各作業(yè)單位具體的占地面積，從而得到的僅是作業(yè)單位相對位置，稱(chēng)為位置相關(guān)圖。

　　4 、作業(yè)單位占地面積計算。各作業(yè)單位所需占地面積與設備、人員、通道及輔助裝置等有關(guān)，計算出的面積應與可用面積相適應。

　　5 、修正。作業(yè)單位面積相關(guān)圖只是一個(gè)原始布置圖，還需要根據其它因素進(jìn)行調整與修正。此時(shí)需要考慮的修正因素包括物料搬運方式、操作方式、存儲周期等，同時(shí)還需要考慮實(shí)際限制條件如成本、安全和職工傾向等方面是否允許�？紤]了各種修正因素與實(shí)際限制條件以后，對面積圖進(jìn)行調整，得出數個(gè)有價(jià)值的可行工廠(chǎng)布置方案。

　　三、制造系統設備布置的基本形式

　　設備布置形式取決于生產(chǎn)類(lèi)型和生產(chǎn)組織形式，因此設備布置原則與組織車(chē)間一致。一般的機械制造工廠(chǎng)，布置的基本形式可分為四種:

　　1、產(chǎn)品原則布置(Product Layout)：固定制造某種部件或某種產(chǎn)品的封閉車(chē)間，其設備、人員按加工或裝配的工藝過(guò)程順序布置，形成一定的生產(chǎn)線(xiàn)，適用于少品種大批量的生產(chǎn)方式。

　　2、工藝原則布置(Process Layout)：又稱(chēng)機群式布置，是同類(lèi)設備和人員集中布置在一個(gè)地方的布置形式。如按車(chē)床組、磨床組等分區，各類(lèi)機床組之間也保持一定順序，按照大多數零件的加工路線(xiàn)來(lái)排列。這種形式適用于多品種小批量的生產(chǎn)方式。

　　3、成組布置原則(Group Layout)：這是實(shí)施成組加工的布置形式，介于機群式布置與產(chǎn)品原則布置之間，適用于中小批量生產(chǎn)。

　　4、固定工位式布置(Fixed ProductLayout)：是以原材料或主要部件固定在一定位置的布置形式。生產(chǎn)時(shí)所需的設備、人員、材料等都服從于工件的固定工位。這種布置適用于大型的不易移動(dòng)的產(chǎn)品，如飛機裝配、船舶制造等。