车间合理布局在电钻车间的应用
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摘要:文章针对电钻车间的特点,采用系统布置设计法(SLP)对电钻车间进行系统的布局设计改善,发现改善后生产能力显著提高;采用产品原则、工艺原则、单元原则进行了局部布局设计改善,通过分析某一具体的产品改善前后的实测时间,发现其产量明显提高。这说明电钻车间的布局改善是合理的。
关键词:车间;布局;电钻车间
一、引言
传统的车间布局被许多世界性的难题所困扰。诸如自然资源日渐匮乏,区域贸易不平衡,用户需求不断变化和市场竞争日趋激励。每个企业都需要重新审视自己的生产布局,使车间布局合理化,提高自己的快速反应能力,降低成本,才能满足用户需求和环境的变化,取得最大限度的经济效益和社会效益。企业只有以最好的质量,最低的价格,最快的交货期和最佳的服务,提供客户化的产品,才能赢得市场。
二、车间合理布局的概述
(一)车间合理布局的内涵
车间的合理布局是指按照一定的原则,在设备和车间实体空间、面积的约束下,对车间内各组成单元、工作地以及生产设备进行合理的布置,使它们之间的生产配合关系最优,并且改良物料的运送,使整个车间的运作最优化。
(二)车间布局的设计
车间布局的设计包括局部布局设计和系统布局设计,而在传统上将局部车间布局分为三种基本类型:产品原则布局、工艺原则布局和单元原则布局;系统布局设计主要是系统布置设计法。
1、产品原则布局。产品原则布局适合于大批量重复性加工的制造系统;少品种大批量生产在标准化较高的产品加工中,使用这一布置方式。它们使用重复性的加工方式,工作被分解为一系列标准化的作业,由专门的人力和机器完成。系统仅涉及一种或少数几种相似的加工对象,由于加工对象按照同样的加工顺序,所以可以使用固定路线的物料运输设备,从而使加工过程形成一种类似于流水线的工作方式。在制造业中,这种工作方式称为生产线或装配线。生产线上的工作单元紧密地连接在一起,这种布置方式使得人力和机器得到充分利用,降低了设备费用,同时由于加工对象的移动很快使得在制品数量极少。生产线的常用布置方式除了直线性的布置方式外,还有U形、S形等,便于工人操作,也能有效减少物料的运输量(见图1)。
2、工艺原则布局。适合于多品种小批量生产,用于加工涉及较多工艺要求的产品,这类布置以完成相似活动的加工单元为特征。工艺原则布置将同一加工类型的机器布置在一起,需要这些操作的加工对象按各自加工顺序依次流经各个加工单元,不同产品代表着完全不同的加工工艺要求和操作顺序,同时由多用途设备保证加工的柔性。这种布置方式通常适用于多品种小批量的加工方式,但增加了加工过程中的物流(见图2)。
3、单元原则布局。在单元制造中将机器依据零件加工工艺分组,形成一个制造单元,每个单元对应一组工艺相似的零件的加工。每个单元内部设备的布置其实是产品原则布置的缩影。在单元内部可能是有传送装置连接的流水线方式,或者其他类型的传送装置按加工顺序连接的设备。而成组技术(GT)是单元制造的基础,它将零件按工艺特征分组。单元布置方式在一定程度上是基本布置类型的混合体,也是车间加工过程中涉及到的主要布置类型(见图3)。
4、系统布置设计法(SLP)。SLP方法的依据和切入点是P、Q、R、S、T,其被称为“设施规划工程师的字母”。采用SLP进行总平面布置的首要工作是对各作业单位之间的相互关系做出分析,包括物流和非物流的相互关系,综合得到作业单位相互关系表。然后根据相互关系表中作业单位之间相互关系的密切程度,决定各作业单位之间距离的远近,安排各作业单位的位置,绘制作业单位相关图,将各作业单位实际占地面积与作业单位位置相关图结合起来形成作业单位面积相关图;通过作业单位面积相关图的修正和调整得到数个可行的布置方案;然后采用一定的评价方法对各方案进行评价选出最优方案(见图4)。
所研究的电转车间生产产品的多样性,决定了它在车间布局中,需要针对不同的产品要实施不同的设施布置方案。针对户外用品,如割草机等比较大型的产品需要应用产品原则布置;针对专用电动工具,如电钻、电锯等比较小型的产品宜,运用工艺原则布置;附属部件,因为产品不大,并且需要应用到成组技术,宜运用单元布置原则。综合来说,研究对象的车间布局方法是以工艺原则为主导,结合产品原则及单元布置的组合布局方法。
四、车间布局设计方法在电钻车间布局中的应用
(一)系统布局
利用SLP法可知:在电钻车间,所有的设施的摆放必须围绕电钻的生产为核心,一切可能不需要的东西都要剔除,留下剩余的都是与生产电钻最直接相关的设施。图5和图6是同一个电钻车间按不同的思想方法设计的布局图。图5是照搬老厂电钻车间的布局方法;图6是基于JIT新思想而在新工业园实施的全新的布局方法。
新的车间布局相比原来的车间布局具有如下优点:单件流,解决了物流问题;布局更合理,省去了搬运的浪费;节省面积,利润上升;模块化更明显;设计更美观;U型Cell生产线可以实现工作地兼管,可以有效地减少残次品的数量;并且能够防止流水线机械化,体现了人文关怀。
经过这项车间合理化布局的改善,电钻车间的生产能力得到了提升,实际生产能力达到40多万套,该生产能力是车间改善前的1.25-1.5倍。
(二)各作业区的局部布局
各作业区的局部布局是将一个实体车间拆分成若干生产线单元,并独自完成改善,最后汇总成整个车间布局的进一步合理化改善。这样可以通过单元生产线的布局改进,进而改善整个车间的物流状况、设施布置。
本文将详细分析一个电钻车间的生产线改善,以AEG产品为例,由12名工人在12个工位生产。其改善前的生产线布局状况如图7所示。
通过图7,对工序和工位的分析,我们发现这条生产线上存在可以改进的地方。在此,是针对一AEG的具体产品,则产品原则布局忽略,利用工艺原则和单元原则,首先通过如下措施予以改善或解决:对所有工位的物料摆放及动作标准化;将C4工位的插导线于开关制移到C1工位,C1工位的啤偏心轴移至C2工位;将C4工位的插开关制于马达端子移至C3工位;将C5工位插电源线白色端子于马达移至C4工位;C6工位盖机壳移至C5工位,C6工位打完所有机壳螺丝,这样消除C7工位的瓶颈;C9工位增加装主机于彩盒的操作内容,从而减少P2工位的操作内容;P1工位工作内容不够,且为加工工位,阻碍P2工位从C9工位取主机,可以考虑将其移至C1工位前为包装工位做辅助工作(如折天地盖)(见图8)。接着,我们对生产线的物供应进行合理化的调整。
通过Flexsim软件对合理化布局的仿真可以知道:改善后合理化生产线布局图经过重新合理化的编排生产线上各工序的工作内容和工作位置之后,同样的12名工人在相同的情况下,每小时的产量由原来的84pcs/h增加到现在的100pcs/h;各个工位也进行了合理化分配,这样使得物流更加顺畅。对比改善前后的生产线布局状况,可以发现通过对工序进行重新划分,生产线进行重排可以使得车间的物流、局部布局更加合理化,而且合理化车间能带来更高的效益。
五、结束语
利用系统布局和局部布局对电钻车间的布局进行了改善,使车间的生产能力明显提高,改进了生产配合关系,改良了物料的运送,整个车间的运作更加有序,起到非常明显的经济效果。
参考文献:
1、张树武.工业工程导论[M].中国标准出版社,1995.
2、刘旺盛,兰培真.系统布置设计――SLP法的改进研究[J].物流技术与应用,2006(11).
(作者单位:曹静,湖北工业大学机械工程学院;刘德鹏,湖北工业大学机械工程学院;周向,武汉交通职业学院)