某生產(chǎn)車間布局和物料搬運(yùn)系統(tǒng)分析與設(shè)計

李 琴

（攀枝花學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，四川 攀枝花 617000）

0 引言

在一個中等批量的生產(chǎn)車間里，零件在機(jī)床上的時間僅占生產(chǎn)時間的5%，而95%的時間消耗在原材料、工具、零件的搬運(yùn)和等待上，據(jù)統(tǒng)計，搬運(yùn)費(fèi)用占生產(chǎn)費(fèi)用的30%～40%［1］。物料搬運(yùn)系統(tǒng)是指將一系列的相關(guān)設(shè)備或裝置用于一個過程或系統(tǒng)，協(xié)調(diào)合理地將其進(jìn)行移動、儲存和控制［2］。一個產(chǎn)品從原料到產(chǎn)成品再到消費(fèi)的流動過程中，物料搬運(yùn)作業(yè)是不可缺少的，搬運(yùn)工作的好壞直接影響到物流成本的高低。因此改進(jìn)和提高物料搬運(yùn)手段是保障物流、提高生產(chǎn)效率的重要手段之一。

1 產(chǎn)品工藝流程以及搬運(yùn)存在的問題

某特種變壓器公司以生產(chǎn)干式變壓器為主，該公司主要有3個生產(chǎn)車間，分別為鐵芯生產(chǎn)車間、線圈（包括低壓線圈和高壓線圈）生產(chǎn)車間和總裝車間。變壓器的生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

據(jù)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)車間搬運(yùn)主要存在的問題有：搬運(yùn)通道不暢通，存在交叉、回流現(xiàn)象；搬運(yùn)路線曲折；搬運(yùn)活動未從系統(tǒng)考慮；搬運(yùn)設(shè)備缺乏柔性；搬運(yùn)系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)不均衡等。

2 車間原始布局以及物流量分析

2．1 車間原始布局

根據(jù)加工工藝流程，分別繪制出了鐵芯生產(chǎn)車間、線圈生產(chǎn)車間和總裝車間的原始布局和物流流向圖，如圖2、圖3、圖4所示。

2．2 車間物流量分析

對各作業(yè)單位對之間的物流距離進(jìn)行測量，并結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)的物流量可以得到該車間各作業(yè)單位對之間的物流情況，根據(jù)物流情況可做出物流距離圖（F－D圖）（F為物流量，D為作業(yè)單位間距離），如圖5所示。

將F—D圖分成4個區(qū)域，物流量大距離小的為第一區(qū)域，物流量大且距離也大的為第二區(qū)域，物流量小距離也小的為第三區(qū)域，物流量小距離大的為第四區(qū)域。為了使總的搬運(yùn)費(fèi)用最小，F(xiàn)與D應(yīng)遵循反比規(guī)律［3］。由圖5可知，有4對作業(yè)單位處于F—D圖的第二區(qū)域，即作業(yè)單位之間存在物流量大搬運(yùn)距離也大的情況，說明該車間的物料搬運(yùn)系統(tǒng)存在不合理的地方，需要進(jìn)行改進(jìn)。

3 車間布局改善及效果分析

3．1 車間布局改善

為了使生產(chǎn)過程中的物流搬運(yùn)路線縮短，將工序相鄰的作業(yè)單位盡量布置在一起。對鐵芯、低壓線圈和高壓線圈生產(chǎn)以及變壓器組裝的物流路線分析發(fā)現(xiàn)，鐵芯生產(chǎn)車間中的鐵芯裝配區(qū)和打正式鋼帶區(qū)，線圈生產(chǎn)車間的預(yù)熱區(qū)和修理區(qū)，組裝車間的軛鐵區(qū)和總組裝區(qū)，這幾個布置存在問題，從而使得作業(yè)間的物流出現(xiàn)了交叉和回流并形成了較大的物流搬運(yùn)距離。分別對3個車間進(jìn)行優(yōu)化布置，得到車間布局改善方案，如圖6、圖7、圖8所示。

3．2 改善效果

通過對車間布局進(jìn)行局部調(diào)整，解決了搬運(yùn)中的交叉和倒流現(xiàn)象，并使得物流路線更加清晰和簡潔。每個車間的搬運(yùn)距離都有不同程度的減小，鐵芯車間搬運(yùn)距離減少了15m，線圈生產(chǎn)車間搬運(yùn)距離減少了52m，組裝車間搬運(yùn)距離減少了30m，從而節(jié)約了搬運(yùn)時間、提高了搬運(yùn)的效率并降低了工人的勞動強(qiáng)度。

圖1 干式變壓器生產(chǎn)工藝流程圖

圖2 鐵芯生產(chǎn)車間原始布局圖

圖3 線圈生產(chǎn)車間原始布局圖

4 搬運(yùn)方案設(shè)計

根據(jù)對各車間改善后的布局，確定了車間作業(yè)單位之間的搬運(yùn)路線，并測出車間作業(yè)單位之間的搬運(yùn)距離以及生產(chǎn)一臺變壓器的搬運(yùn)物流量等參數(shù)后，作出搬運(yùn)活動一覽表。根據(jù)搬運(yùn)活動一覽表，確定搬運(yùn)路線系統(tǒng)、搬運(yùn)設(shè)備及運(yùn)輸單元，并將物料搬運(yùn)方法的這些路線、設(shè)備、單元用規(guī)定的符號填入?yún)R總表相應(yīng)的表格內(nèi)，從而形成搬運(yùn)系統(tǒng)方案匯總表［3］。

圖4 總裝車間原始布局圖

圖5 工廠現(xiàn)時物流F－D圖

圖6 改善后鐵芯生產(chǎn)車間布局

圖7 改善后線圈生產(chǎn)車間布局圖

圖8 改善后總裝車間布局

目前，各車間運(yùn)用機(jī)動叉車進(jìn)行原材料搬運(yùn)，總組裝車間使用行車進(jìn)行搬運(yùn)，其他工序間的搬運(yùn)使用手動叉車進(jìn)行搬運(yùn)。由于線圈生產(chǎn)車間的每個線圈的重量都在80kg以上，因此線圈生產(chǎn)車間的工序間搬運(yùn)需要2人同時進(jìn)行；另外，在線圈生產(chǎn)過程中，澆注和固化工序中的化學(xué)物品對搬運(yùn)人員身體會造成傷害。通過對比搬運(yùn)方式，制定出以下的搬運(yùn)方案：①鐵芯生產(chǎn)車間采用機(jī)動叉車進(jìn)行搬運(yùn)，這樣能降低搬運(yùn)強(qiáng)度，使搬運(yùn)方式更加合理；②線圈生產(chǎn)車間采用行車搬運(yùn)，由于線圈生產(chǎn)工序較多，搬運(yùn)的次數(shù)多、線圈較重，采用行車搬運(yùn)，能減少搬運(yùn)人員，提高搬運(yùn)效率，同時又能減少因澆注和固化工序中化學(xué)物品對搬運(yùn)人員帶來的身體傷害。

5 結(jié)論

通過對變壓器生產(chǎn)各車間的布局以及物流現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對其布局進(jìn)行了調(diào)整，并提出了新的物料搬運(yùn)方案。與改善前相比，改善后縮短了搬運(yùn)距離、提高了搬運(yùn)效率，并降低工人勞動強(qiáng)度。

［1］ Braglia M，Zanon S，Zavanella L．Layout design in dynamic environments：Strategies and quantitative indices［J］．Int J Prod Res，2003，41（5）：995－1016．

［2］ 馮耕中．現(xiàn)代物流規(guī)劃理論與是實踐［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2005．

［3］ 方慶琯，王轉(zhuǎn)．現(xiàn)代物流設(shè)施與規(guī)劃［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009．