機械制造系統(tǒng)布置設計的研究論文

　　一、制造系統(tǒng)工程

　　根據(jù)系統(tǒng)工程的觀點，一個企業(yè)就是一個制造系統(tǒng)，是有若干硬件構(gòu)成的統(tǒng)一集合體，包括工人、生產(chǎn)設備、物料搬運和其它輔助設備，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，來滿足市場需求。制造系統(tǒng)工程就是用系統(tǒng)工程的理論來研究制造系統(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)的設計問題。

　　二、系統(tǒng)設施布置技術(shù)

　　（一）系統(tǒng)布置設計基本要素

　　一般來講，工廠布置設計就是在根據(jù)社會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：確定廠址、工廠總平面布置、車間布置、實施布置方案建廠。

　　為了完成工廠總平面布置和車間布置，需從產(chǎn)品 P 及產(chǎn)量 Q 出發(fā)，首先對產(chǎn)品組成進行分析，確定各零部件生產(chǎn)類型，制定出各個零部件的加工、裝配工藝流程，根據(jù)工藝流程的各階段的特點，劃分出生產(chǎn)車間，并根據(jù)生產(chǎn)需要，設置必要的職能管理 部門及附屬的生產(chǎn)與生活服務部門，整個工廠就是由生產(chǎn)車間、職能管理部門、附屬生產(chǎn)及生活服務部門和為使生產(chǎn)連續(xù)進行而設置的倉儲部門這幾類作業(yè)單位所構(gòu)成。然后，由設施布置設計人員來完成工廠總平面布置及車間布置。

　　在工廠設計過程中，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、裝配工藝過程等多種專業(yè)技術(shù)問題，要求多種專業(yè)技術(shù)人員配合協(xié)作來完成。

　　在繆瑟提出的系統(tǒng)布置設計（S L P ）中，正是把產(chǎn)品 P 、產(chǎn)量 Q 、生產(chǎn)路線R 、輔助服務部門 S 及生產(chǎn)時間安排 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。

　　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)品設計提供，包括項目、品種類型、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)設備的類型、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(shù)量，也由生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品設計方案決定，可以用件數(shù)、重量、體積等來表示。產(chǎn)品Q 這一要素影響著生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模、設備的數(shù)量、運輸量、建筑面積大小等方面。

　　3 、生產(chǎn)路線 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，可以用工藝過程表（卡）、工藝過程圖、設備表等表示。它影響著各單位之間的聯(lián)系、物料搬運路線、倉庫及堆放的位置等方面。

　　4 、輔助服務部門 S 。在實施系統(tǒng)布置工作以前，必須就生產(chǎn)系統(tǒng)的組成情況有一個總體的規(guī)劃，可以大體上分為生產(chǎn)車間、職能管理部門、輔助生產(chǎn)部門、生活服務部門及倉儲部門等。我們可以把除生產(chǎn)車間以外的所有作業(yè)單位統(tǒng)稱為輔助服務部門 S , 包括工具、維修、動力、收貨、發(fā)運、鐵路專用路線、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，在某些意義上加強了生產(chǎn)能力。有時，輔助服務部門的占地總面積接近甚至大于生產(chǎn)車間所占面積，所以布置設計時應給予足夠的重視。

　　5 、時間 T 。時間要素是指在什么時候、用多少時間生產(chǎn)出產(chǎn)品，包括各工序的操作時間、更換批量的次數(shù)。在工藝過程設計中，根據(jù)時間因素，確定生產(chǎn)所需各類設備的數(shù)量、占地面積的大小和操作人員數(shù)量，來平衡各工序的生產(chǎn)時間。

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

　　1 、確定位置。在新建、擴建或改建工廠或車間時，首先應確定出新廠房座落的地區(qū)位置。在這個階段中，先明確要擴建工廠的產(chǎn)品及其計劃生產(chǎn)能力，參考同類工廠確定要擴建工廠的規(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。總體規(guī)劃又稱區(qū)域劃分，就是在已確定的廠址上規(guī)劃出一個總體布局。在階段Ⅱ中，應首先明確各生產(chǎn)車間、職能管理部門、輔助服務部門及倉庫部門等作業(yè)單位的工作任務與功能，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)合起來進行布置

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

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

　　（三）系統(tǒng)布置設計 S L P 設計模式

　　在 SLP 程序中，一般經(jīng)過以下幾個步驟：

　　1 、準備原始資料。在系統(tǒng)布置設計開始時，首先必須明確給出基本要素——產(chǎn)品 P 、產(chǎn)量 Q 、生產(chǎn)工藝過程 R 、輔助服務部門 S 及時間安排 T 等這些原始資料，同時也需要對作業(yè)單位的劃分情況進行分析，通過分解與合并，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，物料移動是工藝過程的主要部分時，如一般的機械制造廠，物流分析是布置設計中最重要的方面；對某些輔助服務部門或某些物流量小的工廠來說，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(jù)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，有些資料上也稱之為拓樸關(guān)系。這時并未考慮各作業(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)圖只是一個原始布置圖，還需要根據(jù)其它因素進行調(diào)整與修正。此時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，同時還需要考慮實際限制條件如成本、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際限制條件以后，對面積圖進行調(diào)整，得出數(shù)個有價值的可行工廠布置方案。

　　三、制造系統(tǒng)設備布置的基本形式

　　設備布置形式取決于生產(chǎn)類型和生產(chǎn)組織形式，因此設備布置原則與組織車間一致。一般的機械制造工廠，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)品的封閉車間，其設備、人員按加工或裝配的工藝過程順序布置，形成一定的生產(chǎn)線，適用于少品種大批量的生產(chǎn)方式。

　　2、工藝原則布置(Process Layout)：又稱機群式布置，是同類設備和人員集中布置在一個地方的布置形式。如按車床組、磨床組等分區(qū)，各類機床組之間也保持一定順序，按照大多數(shù)零件的加工路線來排列。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的產(chǎn)品，如飛機裝配、船舶制造等。