电机厂多品种小批量车间设施规划毕业论文.doc 42页

'电机厂多品种小批量车间设施规划毕业论文目录第一章研究背景1第二章设施规划理论32.1设施规划32.1.1设施规划的定义32.1.2设施规划的目的以及遵循原则42.2多品种小批量车间布局特点52.3SLP方法介绍62.3.1SLP设计总规划62.3.2SLP的基本要素分析72.3.3系统布置设计的步骤8第三章SLP在A电机厂设施规划中的运用113.1A电机厂简介113.2生产车间生产组织形式以及类型113.2.1生产电机简介113.2.2莱特电机厂生产组织类型分析133.2.3原设施规划分析143.3A电机厂基于SLP设施布局设计173.3.1工艺流程分析173.3.2作业单位划分193.3.3作业单位之间的非物流关系分析233.3.4作业单位综合相互关系图243.3.5绘制作业单元位置相关图263.3.6绘制作业单位面积相关图263.4车间设施规划物流方案选定与评价26第四章基于flexsm系统仿真分析294.1Flexsim仿真软件的简介294.1.1Flexsim的功能294.1.2Flexsim仿真的基本步骤304.2仿真的目的与电机厂设施规划模型数据324.3模型建立334.3.1建立模型334.3.2设置实体单元数据33II 4.3.3仿真模型的运行364.4仿真结果分析36第五章结论和展望39致谢39参考文献43II 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）第一章研究背景工业工程作为一门综合性学科，工业工程在解决生产成本、服务成本、物流运输费用和产品质量管理等方面问题的工具越来越多，同时它能够帮助企业显著提高生产率、工作效率。改革开放以后，国家开放个体经济，自由经济，不断的发展生产力，二十一世纪的今天，我国已经成为了一个独一无二的世界制造大国，但在生产制造管理方面，我国依然经验不足，08年经济危机以后，国外消费疲软，依赖外部订单的国内企业，订单迅速较少，同时国内的生产成本不断提高，人工费用不断提高，顾客对产品的要求也变得越来越个性化，订单小型化，粗放式的生产明显不再适合国内企业的发展，为了能够从世界制造大国转变为世界制造强国，国家提出了万众创业，万众创新的口号，同时在十三五规划下提出培养一批具有先进质量管理，企业成本管理的工业工程专家，这些都表明，工业工程在我国的企业中变得越来越重要。物流工程是工业工程的一个重要分科，其中设施规划更为重中之重，合理的设施规划在实际的生产中，能够降低物流搬运成本，提高生产运作的协调性，甚至员工的工作心理。物料搬运成本，在产品生产成本中占20%~50%[[]FrancisRL,McginnisF,WhiteJA,etal.FacilityLayoutandLocation：AnAnalyticalApproach[J].GastrointestinalEndoscopy,1981,27(2)：112.]，降低物料搬运成本主要通过合理的设施布局设计来实现。车间设施规划布局设计是指根据零件流动情况、车间物流量、设备占用面积、工作环境等条件，设计出合理的车间设备布置区域方案，以减少人员走动次数，缩减物流搬运距离，降低物流成本[]。不同的工厂的设施规划方案在施工成本上可能差别不大，但对整个工厂生产成本的影响却差别很大。根据相关统计，通过合理规划设施布局能够降低10%～30%的物料搬运成本[[]汤普金斯．设施规划[M]．机械工业出版社，2008．]，合理的设施布局对企业的正常生产起着关键的作用，它可以帮助企业实现资源最优化利用，直接减少企业的成本和运营管理费用，提高企业的优势[[]于晓娜.零售企业的组织演进与中国零售企业的组织变革[D].山东大学,2007.]，相反地，不合理的设施布局，可能会给生产带来诸多问题：如多品种小批量生产模式柔性降低，因设备位置和生产物流缺乏联系，物料运输不畅，使得停工时间增加，,生产率下降[[]齐二石．物流工程[M]．天津大学出版社，2001．]。设施规划在生产管理中已经被看做决定生产成本和生产率的重要因素之一，设施规划研究已经在学术界和工业界受到了高度的重视。由大批量单一式生产转变为多品种小批量生产，产品类型数量加大，产品模具型号增多，被加工零件的质量标准也增多，需要考虑的车间设施布局因素必然变多，车间设施规划布置限制条件也变得更加复杂[[]钟霞．多品种小批量生产模式下的成本管理[J]．港澳经济，2016(3)：106-107．]，这使得原来大批量单一式生产方式的设施布局方式不再适合于多品种小批量生产方式，因此的针对多品种小批量生产的设施规划方案具有重要的研究意义和应用价值。本文的章节安排如下：第一章主要阐述了本论文的选题背景和研究方向，明确我国现阶段企业生产对-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）设施规划的重视，分析国内外对多品种小批量设施规划设计的研究现状，为本论文研究提出方向。第二章简要阐述设施规划设施的相关理论以及概括多品种小批量小批量生产模式特点，同时介绍本文用到的系统设施布置设计方法理论第三章运用设施规划相关理论和精益生产的思想对A厂设施布局方式进行分析，并进行改进。第四章运用flexsim对第三章提出的新方案进行模拟和仿真，验证新方案的物流合合理性。第五章总结本文结论并且对多品种小批量生产模式下的设施规划研究提出展望-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）第二章设施规划理论2.1设施规划设施规划与设计是工业工程的一个重要分支，最初从“工厂设计”发展而来，探讨工业厂房、服务社区设备的规划与设计概念、理论和方法[[]王家善．设施规划与设计[J]．工业工程，1998(1)：11-14．]。设施规划有复杂的数学建模方法，也有直接指导式的公式，还有各类符合实际的评价方法。2.1.1设施规划的定义设施指的是在工厂内部具体的财产，包括机器设备、储物架、空间以及各类服务于生产的工具。规划，是指科学合理的物品排布设计，在生产中规划设计考虑的主要是对生产率提高的，系统是否能够安全、有效、经济的运行，各类资源是否得到了合理的配置，各个组织制定的目标是否能够实现。合理的设施规划能够减少生产成本，提高企业生产效率，以最少的投入达到最大的收益。规划规划由设施场址选择和工厂内部设施设计两部分组成，本论文主要研究的是内容是工厂内部设施设计，设施，设计还包括，工程，布局设计、物流，搬，运，系统设，计、建，筑，设计、公用，工程，设计和信，息，系，统，设计[[]刘旺盛，兰培真．系统布置设计——SLP法的改进研究[J]．物流技术，2006(10)：90-94．]。具体风理论风体系如图2.1所示图风2.1设施规划风设计风理论体系-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）2.1.2设施规划的目的以及遵循原则设施规划的目的有以下几个方面：l改善物料搬运、物料控制和物资管理。l降低投资额的大小。l设备的维护保养更容易、调整更方便、快捷l提供给操作者更加安全可靠的工作环境l简化加工过程最短距离原则重力原则时间节约原则单元装载原则作业集中原则工作简化原则连续流动原则立体空间原则机械化与自动化原则事先计划原则系统原则效益原则效率原则柔性原则安全原则方便原则效率与效益系统化舒适与满足实现所有设施间人、机、料和环境间的最佳配合目的目的一级目标二级目标图2.2设施规划遵循原则-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）2.2多品种小批量车间布局特点随市场的快速变化，顾客对产品的需求更加追求个性化，生产制造业为了能够拿到更多的订单，只能由大批量生产方式改为多品种小批量生产，多批种小批量生产方式相对于大批量生产更具有灵活性，但同时产品类型变得更多，多批种小批量该类车间具有如下特点[[]付强.多品种小批量生产车间设施布局优化方法研究[D].重庆大学,2014.]从产品方面分析，车间产品品种较多、单个产品产量小，产品结构和工艺差异大，常常需要更多的空间去存储和分类不同的产品，不同的产品在交叉生产时，模具换装时间占用总时间变长，同时准备生产的时间也增加，在设施规划方便，多品种生产方式，非常占用存储空间，物流运输次数也增多，在考虑换算物流当量时候，应该着重考虑运输次数的影响[[]吴锡英，仇晓黎．从成组技术到大规模定制生产[J]．中国机械工程，2001，12(3)：319-321．]；从生产计划方面分析，由于品种数量增多但每一品种的产量十分少，使得生产计划制定变难且由于部分加急计划或者返厂返修，计划变更次数也曾多，计划周期变短，实现率下降。从设备方面分析，设备变得多样性，部分设备采用通用设备，工装夹具和模具更换次数增加，一般根据实际生产情况按工艺原则和成组原则相结合的方式组织生产单位和设计车间设备布局，多品种小批量生产使得设备的利用率波动较大，难以实现均衡生产，同时由于不同产品和不同零部件的参数和工艺路线不同，需要的设备类别和数量也增多；从物流方面分析，采用多品种小批量生产方式中的,信系流、物流、以及设备间的关系更加多样性，生产系统稳定性变差[[]刘景辉．多品种小批量型生产系统物流管理优化[J]．科技视界，2014(9)：186-186．]。同时作业计划和生产计划制定难度较大，实现率低，变更次数增多，更多的产品使得在制品占用量增大，工序单元之间常设立物料缓存区，物流的逆流和交叉现象较多。从人员方面分析，同一车间的工人为了达到提高生产率的目的，同一工人通常需要操作不同类型的设备，专业化程度低，分工粗。从质量控制方面分析，多品种小批量使得首检、抽检、巡检的次数增多，检验的零件和产品的数量比例一般相对高于大批量生产，同时，由于生产产品数量增多，使得生产稳定性和工人专业化程度降低，出现产品质量问题的可能性也增加。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）2.3SLP方法介绍2.3.1SLP设计总规划系统布置设计（SystemLayoutPlanning)简称SLP是设施规划中的一种重要方法，这种设计方法是美国工程师缪瑟于1961年首次应用并提出,它不仅使用与工厂设施规划的设计，也包括设施选址、办公室设施、餐厅布置、厨房、学校和医院等服务性社区的建设设计[[]蔡平．基于模糊理论的配送仓库布置的建模与仿真[D]．南京林业大学，2007．]。系统布置设计方法包括四个阶段：确定位置、总体区划、详细布置及安装[[]张延飞．管理运筹学[M]．同济大学出版社，2013．]，系统布置设计规划阶段如图2.3所示。规划时间.安.装.实.施详.细.布.置总.体.规.划确.定.位.置规划阶段SLP设施规划阶段内容如下阶段Ⅰ确定位置确定位置即为确定厂址的位置，或者说设施规划方案的位置，确定位置是为了能够方便的了解影响方案的外部环境因素和生产系统物流量的大小因素，同时确定设备占用面积，生产方式等，为后面后续步骤收集资料。阶段Ⅱ总体区划总体区划分的主要内容是对区域内的设施进行单元分区，也就是划分工作单元和非工作单元，非工作单元是指办公室、卫生间等无非物流因素影响的单位。阶段Ⅲ详细布置详细布置是将所有因素都考虑之后，绘制出面积相关图和几个合理的方案阶段Ⅳ安装实施在评选出最优方案之后，就可以布置安装机器设备，参考方案，同时考虑防火设计、通风设计方案，最后在厂房内布置出实际的设施规划图。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）表2.1设施布置阶段结构详表阶段ⅠIIⅢⅣ名称确定位置总体区划详细布置安装实施成果分析并确定位置及其外部条件总体规划详细规划设施实施计划主要工作内容确定设施要求、生产能力及需求量按规划要求总体规划及总布置图按规划要求作详细规划及详细布置图制定进度表或网络图财务工作财务再论证财务总概算比较财务详细概算筹集投资2.3.2SLP的基本要素分析在使用slp方法前，需要收集产风品风(Product)、产风品数量(Quantity)、生风产工风艺风过风程(风Routing辅助服务风单位(风Services风)及时风间风安风排(风Time风)四个基础生产数据资料，分别用PQRST表示。产品P除了表示生产出来的成品之外，还包括生产过程中需要的零件原料和产生的废料，这些都关系着生产系统中的物流量和设备布置。不同的生产模式需要不同的设施规划的布置。Q是指产品生产的量、也包括原料的量和生产中的多余产品的量，R能够明显影响设施布置设计，对于产量大的相邻单位路线，应该靠近，以方面运输和管理。R指代生产工艺过程，生产工艺过程相当于生产系统的血管，一切的物流都是按照生产工艺路线走。S指代辅助服务部门，是为了保证正常的生产活动而设立的辅助单位，在进行设计时也应当充分考虑辅助部门的作用。T代表每一个产品在工作单元上停留的时间，是能够使得产品价值升值的重要因素，基本要素时间T相当于人体中的胃，处理原材料生产出需要的产品，设施规划需要充分考虑生产时间的安排。影响设施布置设计的因素除了基本生产要素，还包括外部协作条件、职业安全卫生、消防、环境保护等技术规范和标准，收集准确的要素数据，才能使得后续的分析、计算和设计设施规划方案提供可靠的依据。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）2.3.3系统布置设计的步骤系统布置设计的一般步骤为:1．收集分析原始数据调查收集工厂内部生产产品P，生产数量Q，学习生产工艺过程R，了解生产辅助部门S的数量和作用，以及生产过程中的时间安排T。根据收集到的信息，分析并划分生产系统中的作业单元区，根据设施规划中使用的原则产品（工。艺原。则设计、定。位。原则设计和相似成组原。则设计），确定初步设施布置方案。2．物流分析和作业单位相互关系分析物流分析过程就是根据生产工艺流程分析物料在各个作业单元间的搬运状况，用物流相关表和物流强度等级表分析物料流动数量和强度，在遵循两个最小和两个避免原则下制定合理的物料流动路径。对于非物流的作业单位如人员流动、工艺流程、设备功能相似性等其他的非物流关系间的相互关系可以用量化的相互关系图表示。在综合考虑作业单位间物流与非物流的关系后，最后根据工艺流程制定确定的作业单位相互关系表，并分析结果。3．作业单位占地面积计算根据设备设施基本尺寸、物料搬运通道规范要求、产品流程、人员条件和职能部门等束缚条件，计算并设计相应的面积大小。4．绘制面积相关图在作业单位的相互关系图基础上考虑面积因素，绘制作业单位面积相关图。5．修正并最终拟定布置方案在作业单位面积相关图的基础上，还需考虑其他生产情况中的影响因素，比如物流搬运方式、操作方式和库存周期，同时还需考虑实际条件中如成本、安全和人员条件等因素。考虑其他生产因素和实际条件后，对作业单位面积相关图进行修正调整，最终制定出几个合理的设施规划方案。6．方案评价和选择综合考虑技术、费用以及其他因素，对已经制定的方案进行评价分析，选出最优的方案。系统布置设计的一般工作流如图2.4所示。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）第三章SLP在A电机厂设施规划中的运用3.1A电机厂简介A电机厂是湘潭电机股份有限公司旗下的设立的子公司，公司能够根据顾客要求，研发优质质量的电机，能够为顾客供应集从产品研发到生产制造到装配方案的优质服务，成立至今A电机厂成为“湘电”品牌旗下唯一均有低压电机服务、研发、经销和供应的电机供应商[[]湖南科技厅网站．2014年上半年湖南湘潭高新区经济发展稳中有升[J]．硅谷，2014(16)．]。在技术方面，A电机厂依托于湘电国家级企业技术中心、国家级重点实验室、国家级计量中心的强大技术研发团队和先进的IPD（集成产品开发）研发管理机制，为高端客户提供以低压电机成套设备技术为核心的资源信息一体化解决方案，为客户量身定制满足个性化需求电机配套方案设计、以及电机厂核心产品等专业服务。生产安全也是生产成本中的一部分，A电机厂十分注意安全生产。从车间到设备，每一个地方都标注着安全生产的提示，在大型的设备区域必须穿戴安全帽。公司具有以人为本的企业文化，致力于建造一个所有员工的家，为员工提供健康、舒适的工作环境，为每一位员工提供丰厚的福利待遇，让每个工作人员的发展都和公司发展紧密结合，不断增强公司员工的凝聚力，为企业发展打下一个良好的基础。3.2生产车间生产组织形式以及类型3.2.1生产电机简介工厂产品主要生产几种类型电机：电机电控部件、公交车驱动设备及零部件，电动车辆电动发电机及控制系统、增程器系统、整车控制及配套系统，风力发电机设备及集成产品。公司生产的产品如表3.1所示。以下主要介绍本文研究电机中的两种生产电机类型（1）Y2.系.列.低.压.三.相.异步.电动机介.绍（以下简称Y2电机）Y2电机，内部绕线为鼠笼型，电机内外部为全封闭式，该电机在A电机厂的生产技术标准达到国内外领先水平，符合国际电工委员会的标准，除了提供国内使用，供应国外顾客，Y2电机省电，运行噪声小，轻便，载荷高，质量安全可靠，一般用于功率小的机械原动力，包括矿山机械、小型水泵、空气压缩机和小型电动车。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）表3.1莱特电机厂生产电机类型表序号电机名称1YE2/YE3系列高效三相交流异步电动机。2XDM2系列三相交流异步电动机。3YSP系列三相交流变频调速异步电动机。4YZ/YZP/YZR冶金及起重用系列三相交流异步电动机。5YG/YGP系列三相交流异步电动机。6YR系列三相交流绕线式异步电动机。7Y/YVP系列低压大功率（H400~H500）三相异步电动机（1）YSP.、.系、..列、..变、..频.、.调、.速、.三相异.、.步.电.机三相异步电动机第二次改型设计中心高200mm三相异步电动机同一机座号和转速下不同的功率Y2200L26长机座Framelengthsymbo图3.1Y2系列低压三相异步电动机型号意义（以下简称YSP异步电机）电力电子技术的迅猛发展，使得市场日新月异，电动机交流变频调速系统也尾随电子技术的更新换代，为了适应新的变化，A厂基于其他电机技术，研发了YSP系列变频调速三相异步电动机。YSP异步电机各项性能指标优越，技术先进，具有散热性能好、调速范围广、体积小、省电和自动控制设计方便等优点，可以和国内外各种变频电器安全装配[[]杨周茂庆，刘艺超．基于系统布置设计(SLP)的地铁运营控制中心布局优化[J]．城市轨道交通研究，2013，16(7)：77-80．志山．浅谈变频调速三相异步电动机的推广应用[J]．铝镁通讯，2003(4)：44-45．]。型号意义YSP315L4Y—异步电动机AsynchronousmotorS—调速SpeedregulationP—频数FrequencyvariationL—机座长度Framelengthsymbol315—中心高Centreheight4—极数Numberofpole-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）3.2.2莱特电机厂生产组织类型分析该厂电动机生产3月份生产计划总值和生产电机原材料零件图表在表3.2和表3.3列出。莱特电机厂为典型的多品种小批量生产模式车间，生产的电机类型丰富，包含大量的品种，每一种类型的电机还包括大中小三种尺寸，每一种尺寸的电机都配有一套相应的模具，表3.2湘电莱特3月生产计划总值表项次项目考核产值（万元）上旬（万元）中旬（万元）下旬（万元）一工业总产值1799434517844二自制电机1225369427429（1）交流电机589237196156（2）汽车电机629132230267三OEM5766590428（1）交流电机2626590147（2）减速器系统31400314表3.3莱特电机厂三月生产所需零部件汇总表工厂名称：莱特电机厂产品名称电动机产品代号计划年产量说明序号零件名称零件代号自制外购材料总计划需求量零件图号1连接块组件√2030002前盖√HT25058403尼龙调垫√橡胶52004尼龙防水圈√2060005滑环√2060006弹簧垫圈√65Mn10007拔销√65Mn40009阀体√HT250600010阀芯√4520000-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）11电容罩√20530012隔盘√20460013线圈√45600014定子√40Cu7600015转子√45350016电容罩衬垫√204700017螺栓√45300018O型密封圈√橡胶110019限位螺栓√45140020油堵√塑料5000021绑扎带√铝3000022护盖√塑料300023导向杯型垫圈√橡胶3000243叶波垫√橡胶400025塑料袋√塑料310026装订钉√45120027风叶√塑料130028塑料风叶√塑料401429纸箱纸501030护线圈√HT250601031螺母√45310132不干胶标签√橡胶410033不干胶铭牌√45533134铭牌和标签图√45410035绝缘套管√橡胶100036电容√451500编制（日期）审核（日期）-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）3.2.3原设施规划分析在生产产品类型和生产模式进行分析后，现对厂房原设施规划方案进行分析，以了解A电机厂设施规划中一些不合理的问，并提出初步改善构想A电机厂原设施布置如图3.2所示。图3.2A电机厂原设施布置图图3.2A电机厂原设施布置单元划分图-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）表3.4A电机厂原设施布置划分单元工作内容表序号单位占地面积(m2)工作内容1原料库10x12存储零件2零件缓存区3x12用于装配加工前零件检验3绕线区5x5绕铜线4裁纸区6x6裁绝缘纸5嵌线区9x9嵌铜线6浸油区4x5刷绝缘硅胶7烤炉区4x5加工电机外壳8匝间电压检验区5x5检验嵌线后铜线是否合格9整机水压试验区3x3检验整机水压指标10定子铁芯和转子检验区12x3定子铁芯和转子检验11转子校平衡区4x5转子校平衡12总装区5x5组装电机13中型转子加工区10x6中型转子加工14基座加工区6x6中型转子基座钻孔15中型电机装配区6x6中型电机装配和检验区16成品库12x6存储成品17办公室3x3办公用地分好单元后，对工厂现有设施规划布置存在的问题分析并提出改善措施：1．原材料库面积不足，A电机厂为典型的多批种小批量生产，材料种类多，因为该厂管理不规范，工人意识不高，虽然有相应的区域划分，但仍然十分混乱，部分中型电机占用面积较大，重量大，不易搬运，为了节省工作量，工人将电机置于库房材料回收区，摆放不规范。这些不规范的摆放会造成单元领料时引起物流通道拥挤和等待的浪费，甚至可能引发安全事故。考虑措施：增加材料库的面积，划分单独的回收区域，将中型电机和其他小电机组物料分开，同时分开加工单元，较少路线交叉，消除安全隐患。2．原有厂区按照工艺原则进行布置，但相关工作单元相离较远。由于设施位貴摆放错乱导致各类产品生产路径较长，按照原有生产工艺过程进行生产，使得物料在各制造单元间加工过程中迂回，同时交叉路线过多造成交通诸塞和浪费工人工作时间。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）考虑措施：根据工艺相似性对部分生产单元进行重组合并。3．定子铁芯和转子检验区经常存储量不足，需要其他工序存储多余进回来的定子铁芯和转子，导致当货车进货入厂时，卸货时间过长。考虑解决措施：将定子铁芯和转子检验区并入零件缓存区，并扩大该单元的面积和原材料库，当进货量过大时，直接将部分铁芯和转子搬入原材料库。图3.4总装工艺流程图图3.3转子工艺流程图-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）3.3A电机厂基于SLP设施布局设计3.3.1工艺流程分析图3.5定子工艺流程图-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）3.3.2作业单位划分根据工艺流程图，按照每一道工序的工作内容，精简部分功能相似的单位，去除物流量小的单位，最后将厂房区域划分为15个单位，划分结果如表3.4所示。表3.4电机厂作业单位划分表序号单位占地面积(m2)1原料库10×122零件检验区10×53绕线区5×54裁纸区6×65嵌线区9×96电压检验浸油区4×57烤炉区4×58外壳水压试验区5×59转子校平衡区4×510总装区5×511中型转子加工区10×612基座加工区6×513中型电机装配区6×614成品库10×615办公室4×6表3.6电机厂物流从至表划分好作业单元后，以每一次叉车运输的量为一个物流当量，绘制出物流从至表，表的内容为每一个单元到其他单元的物流量，没有物流运输的单位不做处理，电机厂物流从至如表3.6所示。原料库零件检验区绕线区裁纸区嵌线区电压检验浸油区烤炉区外壳水压试验区转子校平衡区总装区中型转子加工区基座加工区中型电机装配区成品库　1234567891011121314-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）原料库1　110010020205　　　50　　　　零件检验区2　　　　　　300　300　20020050　绕线区3　　　　100　　　　　　　　　裁纸区4　　　　20　　　　　　　　　嵌线区5　　　　　130　　　　　　　　电压检验浸油区6　　　　　　　130　　　　　　烤炉区7　　　　　　　300　　　　　　外壳水压试验区8　　　　　　　　　450　　　　转子校平衡区9　　　　　　　　　300　　　　总装区10　　　　　　　　　　　　　800中型转子加工区11　　　　　　　　　　　　180　基座加工区12　　　　　　　　　　　　190　中型电机装配区13　　　　　　　　　　　　··400成品库14　　　　　　　　　　　　　　以搬运重量为基准制定物流量，（10kg计算）将物流强度分成五个等级，根据承担的物流强度，分别用符号A、E、I、O、U来表示[[]王秋平，刘婷婷，张琦，等．有序样本聚类法在SLP物流强度等级划分中的应用[J]．西安建筑科技大学学报：自然科学版，2012，44(2)：231-237．]，分类的标准和物流强度比例在表3.8中列出。表3.7物流强度汇总表顺序物流路径物流强度对应百分比11.2110021.13%21.31001.92%31.4200.38%41.650.10%51.10500.96%62.73005.76%72.93005.76%82.112003.84%92.122003.84%-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）102.13500.96%115.61302.50%126.81302.50%137.83005.76%148.104508.65%159.103005.76%1610.1480015.37%171.131803.46%1812.131903.65%1913.144007.68%　总计5205100.00%表3.8物流强度等级比例划分表物流强度等级符号物流路线比例(％)承担的物流量比例(％)超高物流强度特高物流强度较大物流强度一般物流强度可忽略搬运AEIOU10203040-40302010-表3.9作业单位物流强度排序表顺序物流路径物流强度对应百分比值11.2110021.1%A210.1480015.4%A38.104508.6%A413.144007.7%E52.73005.8%E62.93005.8%E77.83005.8%E89.103005.8%E92.112003.8%I102.122003.8%I1112.131903.7%I1211.131803.5%I135.61302.5%I146.81302.5%I-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）151.31001.9%O161.10501.0%O172.13501.0%O181.4200.4%O191.650.1%O总计5205100.0%表3.10生产物流的强度按级别百分比区别表物流强度等级符号承担的物流量比例(％)超高物流强度特高物流强度较大物流强度一般物流强度可忽略搬运AEIOU45.15%30.74%19.79%4.32%0（四）物流相关表经过物流强度的排序分析之后，可以得到作业单位之间物流相关表如3.9所示。图3.6电机厂作业单位物流相关图-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）表3.11作业单位相互关系等级表3.3.3作业单位之间的非物流关系分析符号含义说明比例(％)A绝对重要2—5E特别重要3～10I重要5～15O一般密切程度10一25U不重要45—80X负的密切程度不希望接近、酌情而定注：横线上方表示单位间关系等级，下方表示该等级按照表3.12理由表进行划分图3.7电机厂作业单位非物流相关图 -40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）影响设施之间的关系除了物流量，还包括外部环境，因此考虑物流量以后，还需要考虑外部环境因素，在A电机厂中，影响作业单位间相互关系重要程度的外部环境因素如表3.12所示。表3.12电机厂作业单位非物流关系理由表编号理由编号理由1运输方便5共用辅助设备和动力源2工艺流程6震动和噪声3物流连续7工作关系频繁4方便管理监督8工人联系进而根据表3.12结合生产实际情况对应表中的理由，绘制出该厂的作业单位非物流相互关系图，作业单元如图3.7所示。3.3.4作业单位综合相互关系图由于不同单位物流量不同，外部环境也不同，因此需要将考虑外部环境的非物流因素关系和只考虑物流强度的单位物流关系结合计算，考虑到A公司的实际生产状况，将物人流。关系(m)和非物^流^关^系^(n)按照比值m:n=1:1，即确定考虑物流关系和非物流关系对设施规划的影响程度相同。综合相互关系计算分值如表3.13所示。表3.13综合相互关系等级划分级划分总分划分等级作业对数百分比6～7A24.0%3～5E510.0%2～3I918.0%10510.0%0U2550.0%.1X48.0%合计50100.0%物流关系和非物流关系级别加总后得出综合关系级别如表3.13所示-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）表3.1综合相互关系计算划分表3-13表序作业关系密切程度综合关系号单位对物流关系（加权值：1）非物流关系（加权值：1）等级分值等级分值分值等级11-2A5E33I21-3O0E33I31-4O0I22E41-6O3I25E51-10O3E36E62-7E0U00U72-9E0U00U82-11I0U11U92-12I0U00A102-13O0X33E115-6I0U22I126-8I0U00I137-8E0U00U148-10A0U00U159-10E0E11O1610-14A1U01I1711-13I2E57E1812-13I1U06U1913-14EOU03U-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）图3.8作业单位综合相互关系图3.3.5绘制作业单元位置相关图加总各作业单元得分后，根据综合作业关系级值，将各作业单元得分从高到低的顺序进行排列，将作业单元位置重要的等级放在设置规划的中心，在A电机厂中，平面布置图中间有支撑房顶的梁柱，因此在设计图中，将重要单位放在平面图的两侧，不重要的位置放在图形的中部，这样方便在绘制作业相关图和最终布置图时候更符合实际情况，最终绘制的位置相关图如图3.9所示。在位置相关图的基础上，加入表3.4中单元-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）的面积，按照比例得到位置相关图。位置相关图如图3.10所示。图3.9作业单元位置相关图图3.10作业单位面积相关图-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）3.4车间设施规划物流方案选定与评价根据图3.10中的面积相关图，加入办公室位置，绘制出两个设施布置方案分别如图3.11和3.12所示，两个方案比较后，选定方案2为最终方案，理由如下：1．方案二材料库面积相对较大，增加材料库的面积，划分单独的回收区域，将中型电机和其他小电机组物料分开，同时分开加工单元，较少路线交叉，消除安全隐患。2．按照工艺原则进行布置，相关工作单元工作人员联系方便。由于设施位貴摆放错乱导致各类产品生产路径较长，按照原有生产工艺过程进行生产，使得物料在各制造单元间加工过程中迂回、交叉路线过多造成交通诸塞和路线过长。方案二对部分生产单元进行重组合并，工艺相似性相比与方案一更高。3.方案二办公室单元放在靠近外部环境，空气清新，采光好，在入厂口能够观察到车辆出入情况。图3.11车间设施布局方案一-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）图3.12车间设施布局方案二-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）第四章基于flexsm系统仿真分析经过第三章的分析得出的方案二，可能会存在部分单元负荷率过大的情况，缓存区出现爆仓现象等，为了使方案更符合荷实际情况，需要以系统仿真的手段来验证设施规划新方案是否能够满足生产的要求，确定新方案中的瓶颈工序，保证新方案中存储区不爆仓，物流通顺系统仿真可以通过数学方法描述复杂的系统模型，测试拟建设施规划的可行性，预测新系统和生产流程发生改变时物流系统的变化，数字化物流方案，确保新方案物流的畅通，为新方案设施规划的合理性提供一个科学的证明，从而得到相对科学与合理的方案认证体系。4.1Flexsim仿真软件的简介1．模拟仿真的运用范围（1）工厂工厂仿真可以模拟整个工厂的运营情况，了解每一个工位的负荷率，仓库存储情况，验证设施规划方案物流是否符合实际情况，模拟物流运输路线，验证其合理性，平衡生产线。（2）交通领域Flexsim软件可以模拟道路的拥堵情况，上下班高峰期错开方案模拟，以及高速公路收费站路线设计等，其中在设计红绿灯交通系统方面使用得最多[[]宋伟峰．Flexsim在物流系统规划中的应用研究[D]．北京交通大学，2007．]。（3）机场仿真机场模拟仿真一般用于机场货物搬运模拟，机场设施布置规划，飞机后勤补给系统，机场系统模型的模拟能够验证机场设施布置是否合理，减少人员流通瓶颈，分流机场人员避免出现拥堵现象[[]余芬，杨飞龙，黄珊，等．基于Flexsim的飞机客舱安装作业仿真研究[J]．制造业自动化，2011，33(10)：38-41．]。（4）快餐行业快餐行业是一个人员快速流动的行业，使用flexsim可以仿真顾客流动情况，了解顾客排队情况，设计出合理的服务台设施方案和上菜方案，同时还可运用于餐厅后台仓储流动情况，抱着食物的保质期[]。2．Flexsim简介Flexsim仿真软件是由美国的一家软件公司开发出来的，目的是对离散型的设施规划模型进行模拟仿真，减少方案的不合理性，Flexsim仿真软件以基于针对对象的仿真技术为主，具有3D单元，能够展示立体化的生产运营系统，针对对象的仿真软件能够快速建立已知的系统模型，拥有着非常直观的视觉效果[[]NordgrenWB．Flexsimsimulationenvironment[C]//SimulationConference，2003．Proceedingsofthe．2003：5313-5326．]。Flexsim仿真软件十分方便，-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）能够与其他数据分析软件和图形设计软件无障碍关联，提供二次开发功能，其中一些功能如：整合原始据、数据流程序编译、三维立体结构呈现、默认的工作单元模型、输出结果直接导入EXCEL分析等相对于其他仿真软件更加简单方便[[]唐秀英，阮建雯，陈立畅，等．应用Flexsim软件辅助《物流工程》教学[J]．物流技术，2012，31(2)：244-246．]。4.1.1Flexsim的功能1．Flexsim的两个功能（1）建立模型Flexsim是模拟企业生产单元的原作情况，flexsim中的每一个模型单元模块都可以模拟生产中的生产单位，包括存储架，工作台，检验台，同时模拟单元模块中的数学模型可以模拟生产时间，进货时间和出货时间，模型平台中的距离可以设置与生产系统距离的比例，同时模型单元还能模拟运输系统，Flesim默认有叉车和人员搬运单元，十分具体。Flexsim对生产系统、餐饮系统、银行系统、车辆运输系统以及轮船搬运系统都能够很好的模拟，如果Flexsim中没有相应的单元，还可利用其二次开发功能，开发出相应的单元模块。（2）系统仿真Flexsim模型单元的运行，能够仿真生产系统的生产和运营状况。编绘相应的模型单元数据，设定运行时间，模拟生产系统中的运营时间，每一个模型单元均一一对应生产系统的运营，观察生产时间，了解生产的运营状况，当所有的生产活动停止时，Flesim数据库能够统计模型的运营状况，输出包括单元运营负荷，缓存区存储量，波动情况等数据。4.1.2Flexsim仿真的基本步骤（1）构建模型布局根据实际生产中仿真对象工艺流程和生产方式，从模块库中按照顺序将模块对象导入场景视图。（2）定义对象流程基于设施规划方案，确定模块对象的相互关系，根据对象的相互关系进行连线，建立初步的仿真系统模型（3）设定模块对象的参数根据模块对象对应系统中的要素生产数据，设定模型中的模块对象参数和属性，使其符合真实系统的数据。（4）运行仿真模型并改进设定好模型中的模块对象参数和属性后，试运行仿真模拟系统，确定无其他问题连接和设置问题，再resect模型，设定一个合理的运行时间，重新运行仿真模型，直到模型时间结束。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）（5分析仿真结果在设定的时间运行结束后，将数据结果导出，并且对仿真结果数据进行分析。图4.1Flexsm仿真流程图图4.1小型电机加工流程图-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）4.2仿真的目的与电机厂设施规划模型数据仿真是为了验证实际生产系统的合理性，得出每一道工序的工作负荷率，仓库的最大最小存储量，包括原材料库产品波动、在制品缓存和成品库中成品的波动情况。本文以验证新设施规划方案二的合理性，确保物流通畅，不出现停滞。建立模型前，需要手机每一道工序的生产加工时间，进货时间规律和出货时间规律。由于A电机厂产品数量大，故在在大电机上考虑重组该类型产品，将该厂所有产品分为两种类型的产品，包括中型电机和小型电机，中型电机重量大，占用空间多，搬运困难，需要吊机才能搬运。小型电机轻便，易搬运，但生产数量大。图4.2中型电机加工流程图表4.1工序加工时间表　单位加工时间（s）工作内容1零件检验区20检验零件2绕线区30绕线3裁纸区10裁纸4嵌线区40嵌线5电压检验浸油区30电压测试，线圈浸油6烤炉区25烘烤外壳7外壳水压试验区15检验外壳是否漏水入定子铁芯8转子校平衡区25转子较平衡9总装区50组装电机10中型转子加工区30对转子进行抛光11基座加工区30基座钻孔-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）12中型电机装配区50组装中型电机4.3模型建立4.3.1建立模型材料库和成品库由queue实体单元模拟，作用为存储作用，零件检验区应该占用的区域比较大，物流量也比较大，故将该区分开为零件检验和零件缓存两个实体，裁纸区物流量占整体物流量比例小，为了简化计算，在模型中不考虑。根据加工时间表和工序流程建立仿真模型如图4.3所示。图4.3A电机厂仿真模型图4.3.2设置实体单元数据（1）发生器为了简化计算难度，根据产品的生产工艺，A电机厂的产品分为两种产品类型，一种为小电机，一种为大电机，按照两条工艺路线生产。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）故在发生器中，只设置生产两种产品，分别用红色和白色表示。发生器数据如图所示。图4.4发生器数据设定图（2）材料库和成品库单元设定A电机厂的生产原材料或者尚没有加工完成的产品都会存贮在原材料库中，各种原材料都会每天进货一次，为下一天生产准备相应的零件，都会存储在都会存储在产品库用于存储每天生产的成品，当外部根据相应的面积比较，设定材料库和成品库的容量为5000，同时根据两种类型的产品路线不一致，设立全局表，全局表数据如图4.5所示。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）图4.5产品全局表图4.6吸收器数据设定图（3）加工工序单元设定每一道工序均由Flexsm中的处理器单元（process）模拟，加工工序单元表现为在流程中一段时间的延迟，包括预置时间和处理时间，预置时间模拟换模时间，处理时间模拟生产重产品的加工时间，由于每一种产品有不同的路线，每一种产品在每一个单元上又有不同的处理时间，故需要建立相应的全局表，产品加工时间表如图所示。（4）吸收器（sink）的设定吸收器模拟每天顾客从成品库中拿走产品的数量和频率，持续接受产品模型并进行消除。设定A厂模型中，模拟顾客每一秒从成品库中拿走30个产品。Sink数据设定如图4.6所示。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）4.3.3仿真模型的运行建立初步的模型并设置单元数据后，按照设施规划方案调整模型单元的位置，重置模型（点击Reset重置数据），点run运行。根据设定，模型的运行会有两种颜色的产品从发生器sourse发出，经过材料库，经过每一道工序，最后流动到成品库中，由Sink消除，红色产品代表中型电机，白色产品代表小型电机。运行过程如图所示，为充分表现设施规划方案的单元的物流情况，在此模型中设定运行时间为20000分钟。图4.7A电机厂模型图4.4仿真结果分析仿真的目的是为了解新方案中每一个单元区的负荷率，为新方案提供数据支持，保证新方案的合理性，不能出现物流不通顺的情况，在Flexsm中可以在statistic和reportandstatistic中输出仿真结果，Flexsm提供容量、状态属性和产品停留时间等数据的报告。本文主要考虑单元区的负荷率，故需要的数据为tats_contentmax和stats_contentavg本文运行模型的结果如表4.2所示，仿真结果数据中可以看出：1、虽然在原方案的基础减少了了2个暂存区改为零件检验区，总装的产品等待时间减小了，并且新方案重新新调整合并之后的零件检验区的位置，使得其更加合理化，但是零件检验区负荷率和等待时间依然很高，可以考虑在进行精益改进时，减少该区的工作时间。2、原料区和成品区出现存储成品余量的情况，在20000分钟的时间模拟下，负荷率为百分之九十，说明原厂中的采购计划需要调整更为缓慢，不考虑顾客的情况下，成品库应该加快速度运出。转子较平衡区和总装区负荷率高，说明-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）整个工厂的生产瓶颈在这两个区，在实际红和零件检验区占用率比较高，但没有出现满负荷的瓶颈现象，表4.2仿真分析结果FlexsimSummaryReportTime:2000ObjectClassstats_contentstats_contentminstats_contentmaxstats_contentavgSource2Source0.00.00.01.0材料库Queue189.00.0191.092.2中型转子Processor1.00.01.01.0基座加工Processor0.00.01.00.7绕线Processor1.00.01.00.9零件检验Processor1.00.01.01.0转子校平衡Processor1.00.01.00.5中型电机装配Processor1.00.01.00.6电压检测浸油Processor1.00.01.00.8总装Processor0.00.01.00.4嵌线Processor1.00.01.00.8外壳水压试验Processor1.00.01.00.6烤外壳Processor0.00.01.00.7成品库Queue181.01.0181.086.9零件缓存Queue30.00.032.016.1Sink17Sink0.00.00.00.0-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）第五章结论和展望本文研究了多品种小批量设施规划相关的理论和方法，并且将SLP运用于实际案例A电机厂的设施规划中。本文的主要研究工作如下:（1）对多品种小批量设施规划目前的研究状况进行了总结，阐述本文课题研究背景和研究目的。（2）对设施规划的相关理论和SLP理论进行了简要的概括，总结了多批种下批量生产设施规划的特点。（3）充分考虑多批种小批量生产方式的特点，对A电机厂的原有方案进行分析，运用从至表和相关图等技术方法分析的电机厂的物流特点、工艺流程，运用设施规划相关理论，按照经过具体的分析计算后提出了三种不同的改进方案。（4）运用Flexsm仿真软件，对改进后的方案进行建模仿真，并且对仿真结果进行分析，说明改进方案的运行特征，对高利用率的单位提出一些合理化建议，以适应市场的变化。系统仿真技术的建立和应用，能够为公司提供了详细、直观、系统、科学、严谨的决策参考。本文利用SLP和建模给出了A电机厂的设施规划方案，该方案对电机厂的物料搬运速度和设备使用率都有一定的提高，同时能够缩短生产时间，但同时本文研究的内容也存在一些不足：（1）厂房改造没有考虑成本问题，一个厂房的整改需要搬运设备，购置新设备，工艺流程改造，甚至人员变动，这些都会涉及成本问题，是一个公司最应该考虑的问题，如果成本过高，方案的可行性就会变得非常低，甚至需要重新设计。考虑成本问题，需要使用一套新的评价方法，这还需要进一步的研究。（2）运用Flexsim系统仿真对生产流程路线进行仿真分析，增加了方案的说服力，但是仿真模型是简化模型，使得仿真结果没有灵敏性和灵活性，当市场发生改变时候，还需要重新建立模型。Flexsim模型的具体编程这将也是以后研究的重点。（3）由于条件的限制，不能够将方案运用于实际当中，若能理论和实际相结合，将使得本文的研究内容更具有实际意义。2008年经济危机以后，国外的的消费能力下降，同时我国人工成本不断的提高，制造企业之间竞争激烈解决，生产制造企业中设施规划问题，只有扎实专业知识，同时结合相关理论如物流理论、信息科技、管理理论等，跟随信息化的步伐和前沿技术，多学科、多专业的协同工作，不断的丰富设施规划的解决方法，为企业解决生产成本问题，让我国工业发展不断前进，走向美好的未来。-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）致谢本论文是在授的指导下完成的，他不仅是指导老师同时也是我大学四年的的班主任，在四年的大学生活里，高老师给过我很多帮助，除了学习上的指导还有生活上帮助，他如同父母般的关心，使我顺利的度过了大学四年时光，同时还提升了自己处理事情的能力，学到很扎实的专业知识，他严谨的工作态度和平易近人的待人风范是我一生的榜样。你们把我带进了专业知识的殿堂，是你们引导我涉猎的各类文化和知识，是你们给了我正确的价值观、人生观导向。感谢湘电集团所有员工在实习予以我极大的帮助，感谢在同一车间实习的小组成员在实习期间给予我的帮助和支持大学的生涯即将结束，时间匆匆，甚至都来不及去回望，缘分让我认识了这么多相互学习相助帮助的同窗，感谢你们陪伴我走过青春的四年。最后，非常感谢我的父母、家人在精神上、生活上对我默默的关心和支持！-40- 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）参考文献-40-'