金属切削车间设施改进设计

一、SLP方法与生产物流优化

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。设施设计的核心内容是工厂、车间内部的设计与平面布置、设备的布局, 通过调整设施布置优化生产物流，使得物流路线合理化，从而达到提高整个生产系统经济效益的目的。SLP方法在对企业生产流程、物流量详尽分析的基础上，运用以作业单位物流与非物流的相互关系分析为主线的进行生产设施规划设计的方法，采用一套表达力极强的图例符号和简明表格，通过条理清晰的设计程序进行工厂及车间设施的布置设计，具有很强的实践性，但同时，现代企业多品种小批量生产的特征使得将SLP方法直接应用于设施布置设计中存在许多不足，本文将针对设施布置在实践中存在的问题，对SLP方法做适当变动，使其能更加灵活的应用在实际情况特殊的车间布置中。

二、某企业金属切削车间设施布置存在的问题

某企业是机械工业部重点企业之一，主要生产各种规格的破碎机、球磨机和水泥生产成套设备等。现有某金工车间厂房长120m，宽2×18m，共有各类机床75台和5部行车。该金工车间是公司的重要加工车间之一，大多产品的配件和中小零件都在该车间进行加工，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。据粗略统计车间加工零件的种类可达一万多种。目前车间布局主要靠以前的工作经验进行布置的，局部布置具有一定合理性，但总体看来整个车间布局缺乏科学性，不能适应现代制造业的发展。通过分析可以发现该车间存在的主要问题如下：

1、车间整体生产能力过剩，部分大型机床存在超负荷运行的情况，而有些设备得不到充分利用却占用大量空间。2、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。3、车间人员缺乏现场管理概念，物料堆放混乱，工作环境难以合乎工人生理、心理需求。4、车间缺少必须的辅助部门，如机修站和刀具库。

三、车间设施布置改进设计

1、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，有必要采用成组方法，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。

2、车间作业单位的设计 在该金工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。

3、车间作业单位相互关系分析 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就不能依赖于物流分析，需要进行作业单位间非物流关系分析。

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。

4、车间作业单位位置相关图 由于车间设计中作业单位数量较多，作业单位之间相互关系数目非常多，故引入综合接近程度，根据表2作业单位相互关系图得综合接近程度排序表，进而作出作业单位位置相关图（图1）。

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，得到初始产品工艺流程图（图2）。

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%。从图中可以明显看出，在该车间加工产品的工艺流程中，倒流是较为普遍的现象，而这对于车间内物流效率的提高是非常不利的。经过分析发现，有些倒流现象是可以改进的，他们倒流都出现在同一组机床，如图中插床组处的倒流较多，倒流距离较远，而大、中、小车床组的倒流现象也较明显；但有些机床组之间存在的倒流现象是不可避免的，如中部划线台与钻床组之间，对于这种情况，在改进时需要做的就是使倒流的距离尽量缩短。通过多次交换调整，得到调整后的较佳产品工艺流程图（图3）。调整后这些产品流动的最少步数为133，实际流动步数为231，其综合效率为133/231=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详细车间设备平面布置图。与现有车间平面布置相比，主要改进方面如下几点：

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，有利于对其他机床进行重新布置。2、减少了部分零件加工过程中的倒流现象，减少了产品的搬运距离和时间，单位物料搬运费用降低。3、车间整体布局较为美观，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，有利于提高劳动生产率。4、设置了车间辅助部门，能够及时处理车间内出现的问题；车间办公室设置在车间内部，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，对待加工件的位置做了具体规定；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工厂其他机械搬运工具进车间作业，提高了车间的物料搬运效率。

五、结束语

优良的设施布置是提高生产系统效率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，灵活应用了系统化设施布局方法，通过对车间作业单位相互关系和代表性零件加工工艺流程的分析，最后得出合理的详细车间平面布置图，大大提高了车间的物料搬运效率。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。