機(jī)械制造系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)的研究論文

　　一、制造系統(tǒng)工程

　　根據(jù)系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，一個(gè)企業(yè)就是一個(gè)制造系統(tǒng)，是有若干硬件構(gòu)成的統(tǒng)一集合體，包括工人、生產(chǎn)設(shè)備、物料搬運(yùn)和其它輔助設(shè)備，制造系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)形成工廠的靜態(tài)空間結(jié)構(gòu)（布局）。制造系統(tǒng)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(tǒng)作用于生產(chǎn)對(duì)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(tǒng)工程就是用系統(tǒng)工程的理論來(lái)研究制造系統(tǒng)，把生產(chǎn)系統(tǒng)（物流）與生產(chǎn)管理系統(tǒng)（信息流）融為一體，研究制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

　　二、系統(tǒng)設(shè)施布置技術(shù)

　　（一）系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)基本要素

　　一般來(lái)講，工廠布置設(shè)計(jì)就是在根據(jù)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)：確定廠址、工廠總平面布置、車(chē)間布置、實(shí)施布置方案建廠。

　　為了完成工廠總平面布置和車(chē)間布置，需從產(chǎn)品 P 及產(chǎn)量 Q 出發(fā)，首先對(duì)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(jù)工藝流程的各階段的特點(diǎn)，劃分出生產(chǎn)車(chē)間，并根據(jù)生產(chǎn)需要，設(shè)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(xù)進(jìn)行而設(shè)置的倉(cāng)儲(chǔ)部門(mén)這幾類(lèi)作業(yè)單位所構(gòu)成。然后，由設(shè)施布置設(shè)計(jì)人員來(lái)完成工廠總平面布置及車(chē)間布置。

　　在工廠設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(tǒng)布置設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)提供，包括項(xiàng)目、品種類(lèi)型、材料、產(chǎn)品特征等。產(chǎn)品這一要素影響著生產(chǎn)系統(tǒng)的組成及其作業(yè)單位間互相關(guān)系、生產(chǎn)設(shè)備的類(lèi)型、物料搬運(yùn)方式等方面。

　　2 、產(chǎn)量 Q 。產(chǎn)量指生產(chǎn)的產(chǎn)品的數(shù)量，也由生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案決定，可以用件數(shù)、重量、體積等來(lái)表示。產(chǎn)品Q(chēng) 這一要素影響著生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模、設(shè)備的數(shù)量、運(yùn)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(shè)備表等表示。它影響著各單位之間的聯(lián)系、物料搬運(yùn)路線(xiàn)、倉(cāng)庫(kù)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(tǒng)布置工作以前，必須就生產(chǎn)系統(tǒng)的組成情況有一個(gè)總體的規(guī)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(cāng)儲(chǔ)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(tǒng)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(yùn)、鐵路專(zhuān)用路線(xiàn)、辦公室、食堂等，由這些作業(yè)單位構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)支持部分，在某些意義上加強(qiáng)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(shù)。在工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中，根據(jù)時(shí)間因素，確定生產(chǎn)所需各類(lèi)設(shè)備的數(shù)量、占地面積的大小和操作人員數(shù)量，來(lái)平衡各工序的生產(chǎn)時(shí)間。

　　（ 二 ） 系 統(tǒng) 布 置 的 階 段 結(jié) 構(gòu)

　　1 、確定位置。在新建、擴(kuò)建或改建工廠或車(chē)間時(shí)，首先應(yīng)確定出新廠房座落的地區(qū)位置。在這個(gè)階段中，先明確要擴(kuò)建工廠的產(chǎn)品及其計(jì)劃生產(chǎn)能力，參考同類(lèi)工廠確定要擴(kuò)建工廠的規(guī)模，從待選的新地區(qū)或舊有廠房中確定出可供利用的廠址。

　　2 、總體規(guī)劃�？傮w規(guī)劃又稱(chēng)區(qū)域劃分，就是在已確定的廠址上規(guī)劃出一個(gè)總體布局。在階段Ⅱ中，應(yīng)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(cāng)庫(kù)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(qū)域劃分結(jié)合起來(lái)進(jìn)行布置

　　3 、詳細(xì)布置。詳細(xì)布置一般是指一個(gè)作業(yè)單位內(nèi)部及其設(shè)備的布置。在詳細(xì)布置階段，要根據(jù)每臺(tái)設(shè)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(guī)劃實(shí)施。在完成詳細(xì)布置設(shè)計(jì)以后，經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)后，可以進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，需繪制大量的詳細(xì)施工安裝圖和編制搬遷、施工安裝計(jì)劃，必須按計(jì)劃進(jìn)行土建施工、機(jī)器、設(shè)備及輔助裝置的搬遷、安裝等施工工作。

　�。ㄈ�）系統(tǒng)布置設(shè)計(jì) S L P 設(shè)計(jì)模式

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

　　1 、準(zhǔn)備原始資料。在系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)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(duì)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(tǒng)布置設(shè)計(jì)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(duì)某些以生產(chǎn)流程為主的工廠，物料移動(dòng)是工藝過(guò)程的主要部分時(shí)，如一般的機(jī)械制造廠，物流分析是布置設(shè)計(jì)中最重要的方面；對(duì)某些輔助服務(wù)部門(mén)或某些物流量小的工廠來(lái)說(shuō)，各作業(yè)單位之間的相互關(guān)系（非物流關(guān)系）對(duì)布置設(shè)計(jì)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(jù)物流相關(guān)表與作業(yè)單位相互關(guān)系表，考慮每對(duì)作業(yè)單位間相互關(guān)系等級(jí)的高或低，決定兩作業(yè)單位相對(duì)位置的遠(yuǎn)或近，得出各作業(yè)單位之間的相對(duì)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(duì)位置，稱(chēng)為位置相關(guān)圖。

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

　　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(jù)其它因素進(jìn)行調(diào)整與修正。此時(shí)需要考慮的修正因素包括物料搬運(yùn)方式、操作方式、存儲(chǔ)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。考慮了各種修正因素與實(shí)際限制條件以后，對(duì)面積圖進(jìn)行調(diào)整，得出數(shù)個(gè)有價(jià)值的可行工廠布置方案。

　　三、制造系統(tǒng)設(shè)備布置的基本形式

　　設(shè)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(shè)備布置原則與組織車(chē)間一致。一般的機(jī)械制造工廠，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(shè)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(jī)群式布置，是同類(lèi)設(shè)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(qū)，各類(lèi)機(jī)床組之間也保持一定順序，按照大多數(shù)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(jī)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(shè)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(jī)裝配、船舶制造等。