企業(yè)高效節(jié)能的第一步
——合理的工廠物流設(shè)計(jì)

文/韓木林，吳順達(dá)·中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)

陳文勛，喻興娟，歐陽(yáng)紅星·中國(guó)聯(lián)合工程公司

企業(yè)高效節(jié)能的第一步
——合理的工廠物流設(shè)計(jì)

文/韓木林，吳順達(dá)·中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)

陳文勛，喻興娟，歐陽(yáng)紅星·中國(guó)聯(lián)合工程公司

物流成本過(guò)高已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸。物流順暢是工廠正常生產(chǎn)、降低成本的充分、必要條件。物流是“企業(yè)的第三利潤(rùn)源泉”、“企業(yè)的金礦”。工廠總平面設(shè)計(jì)、車間工藝布局設(shè)計(jì)，運(yùn)用物流節(jié)能的理念，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)成本最優(yōu)化的第一步。

隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)需求日益主體化、個(gè)性化和多樣化，生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)也日益全球化。制造業(yè)正面臨原材料價(jià)格上漲、勞動(dòng)力成本上漲、人口紅利散失、利潤(rùn)空間壓縮、舉步維艱的處境。企業(yè)如何獲取更大的生存空間，正考驗(yàn)著在激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中求生存、求效益的每個(gè)企業(yè)。

據(jù)《中國(guó)采購(gòu)發(fā)展報(bào)告(2014)》顯示，2013年我國(guó)社會(huì)物流總費(fèi)用10.2萬(wàn)億元，占GDP比重的18.0%，明顯高于發(fā)達(dá)國(guó)家，也高于經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于同水平的金磚國(guó)家。發(fā)達(dá)國(guó)家的物流成本平均占成品最終成本的10%～15%，發(fā)展中國(guó)家各種低效現(xiàn)象導(dǎo)致物流成本顯著增高，占成品成本的15%～25%甚至更高，而我國(guó)此項(xiàng)比重高達(dá)30%～40%。這表明，無(wú)論從物流費(fèi)用占GDP的比例，還是從物流成本占成品成本的比例看，我國(guó)物流成本都處于較高區(qū)間。物流成本過(guò)高已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸。

而在生產(chǎn)企業(yè)，物流成本占整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)成本的比例更高（特殊情況除外）。據(jù)調(diào)查，常規(guī)機(jī)械產(chǎn)品從原材料進(jìn)廠到成品出廠，加工時(shí)間只占全過(guò)程的5%～15%。大部分時(shí)間是處于儲(chǔ)存、搬運(yùn)狀態(tài)，即所謂的物流過(guò)程。不同的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品，物流成本有所不同，據(jù)統(tǒng)計(jì)大都在20%以上。在其他條件不變的情況下，降低物流成本，意味著擴(kuò)大了生產(chǎn)的利潤(rùn)空間，提高了利潤(rùn)水平，增強(qiáng)了產(chǎn)品在價(jià)格方面的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，有利于提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而生產(chǎn)物流合理化對(duì)許多企業(yè)來(lái)說(shuō)，還是未曾開發(fā)、未被重視的領(lǐng)域。

在工廠設(shè)計(jì)中，注重貫徹物流節(jié)能的理念，可有效避免企業(yè)投產(chǎn)后在能源利用上的不足。物流順暢是工廠正常生產(chǎn)、降低成本的充分、必要條件。物流是“企業(yè)的第三利潤(rùn)源泉”、“企業(yè)的金礦”。科學(xué)合理的工廠總體規(guī)劃、車間規(guī)劃，可以實(shí)現(xiàn)人流、物流的有序流動(dòng)，縮短路徑，避免人流與物流的交叉和折返，減少搬運(yùn)時(shí)間，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，改善工作環(huán)境。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，可使物料運(yùn)輸線縮短20%～40%，空間利用率提升到20%，庫(kù)存降低到10%，提升生產(chǎn)效率、工作環(huán)境舒適度，節(jié)省搬遷、降低新廠組建費(fèi)用等。降低物流成本和能耗，與改進(jìn)材料、改進(jìn)工藝相比，其潛力最大。

如何采用科學(xué)的管理方法對(duì)工廠進(jìn)行全面的規(guī)劃及布局，努力降低生產(chǎn)物料流轉(zhuǎn)成本，已成為企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的重要手段之一?？刂粕a(chǎn)物流成本的主要途徑：首先工廠總平面布置合理化、其次優(yōu)化車間工藝流程。

總平面布置合理化

工廠設(shè)計(jì)不僅僅只是設(shè)計(jì)工廠、廠房和布置設(shè)備；工廠總平面設(shè)計(jì)不僅僅只是將廠內(nèi)各建筑物布置在所劃定的區(qū)域內(nèi)，而是對(duì)廠區(qū)場(chǎng)地范圍內(nèi)的建筑物、構(gòu)筑物、露天堆場(chǎng)、運(yùn)輸線路、管線、綠化及其他輔助設(shè)施等作全面合理的相互配置，并綜合利用環(huán)境條件，優(yōu)化人流、物流、信息流，創(chuàng)造符合工廠生產(chǎn)特性的統(tǒng)一的建筑群體，為工廠創(chuàng)造安全、有效、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)企業(yè)目標(biāo)、社會(huì)功能和國(guó)民經(jīng)濟(jì)功能所需要的先決條件。

工廠物流系指從原材料進(jìn)廠，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存、加工、裝配、包裝、直至成品出廠的生產(chǎn)過(guò)程中，物料在倉(cāng)庫(kù)、車間、工序之間每個(gè)環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)、移動(dòng)和儲(chǔ)存（含停滯、等待），它貫穿于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的始終，是一個(gè)有機(jī)的整體。

工廠設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，物流貫穿整個(gè)過(guò)程，工藝是龍頭，物流是核心、依據(jù)、支柱。首先是從工藝入手，從流程和物流分析開始。滿足工藝流程，獲得最佳物流線路，才是工廠總平面設(shè)計(jì)的靈魂，各種生產(chǎn)設(shè)施、輔助設(shè)施的合理配置是企業(yè)物流合理化的前提。

只有對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的物料流向、流量、流距、企業(yè)發(fā)展空間等進(jìn)行綜合考慮，探索幾個(gè)要素之間的密切度、相關(guān)度，加以有機(jī)組合，同時(shí)有效分析各工序?qū)ιa(chǎn)、生活輔助設(shè)施、能源的需求，在此基礎(chǔ)上提出多個(gè)方案，并對(duì)此進(jìn)行多方案比較，才能最終選出最佳的可操作方案，使工廠平面布置更趨于科學(xué)、先進(jìn)、合理，讓規(guī)劃在落地實(shí)施前做到更加的完整、嚴(yán)謹(jǐn)。

不同類型產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝流程各不相同；不同類型的生產(chǎn)企業(yè)，其物流組織原則也不盡相同：

⑴對(duì)于小批量、零件大的產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，其物流組織應(yīng)考慮其生產(chǎn)特點(diǎn)——在制品、產(chǎn)品體積大、重量大，不利于周轉(zhuǎn)倒運(yùn)，原輔料需求量相對(duì)較少。該類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)物流組織應(yīng)以最大限度減少中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)為重點(diǎn)，物流組織順暢為輔的原則進(jìn)行總體布置。

⑵對(duì)于大批量、流水線生產(chǎn)的企業(yè)，其物流組織應(yīng)考慮其生產(chǎn)特點(diǎn)——生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)要求緊湊，原材料供給量大，生產(chǎn)連續(xù)性按節(jié)拍控制。該類生產(chǎn)企業(yè)其物流組織應(yīng)以物流組織流暢、合理為前提，優(yōu)化物流組織減少物流往返量，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。

⑶對(duì)于產(chǎn)品有特殊環(huán)境要求的企業(yè)（如制藥、電子），其物流組織應(yīng)以符合工藝生產(chǎn)的潔凈度和工藝流程為前提，力爭(zhēng)使物流組織順暢，物流短捷。

不同產(chǎn)品類型的生產(chǎn)企業(yè)必須以產(chǎn)品內(nèi)在特殊生產(chǎn)工藝要求為前提，合理確定物流組織原則，進(jìn)行總體方案布置。

傳統(tǒng)的工廠總體布局方法，多根據(jù)工藝生產(chǎn)要求將產(chǎn)品分區(qū)或產(chǎn)品工序一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)產(chǎn)品或每道（或幾道）工序分別設(shè)一個(gè)單體廠房，分散的廠房像棋盤式的布置，物流量大，容積率又低，浪費(fèi)寶貴的土地資源。參照發(fā)達(dá)國(guó)家的工廠設(shè)計(jì)思想和方法，把一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的廠房進(jìn)行有機(jī)的組合，組成聯(lián)合廠房，使物料在同一廠房?jī)?nèi)運(yùn)輸，可減少因運(yùn)輸而帶來(lái)的能源的消耗，才是最佳的選擇。

在考慮總體物流的同時(shí)，為減少能源損耗，應(yīng)盡可能把動(dòng)力供應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷中心，例如降壓站或開閉所應(yīng)設(shè)在各變配電所中心，各變配電所設(shè)置在各車間負(fù)荷中心，減少供電線路的距離，減少能量消耗；氣體站靠近生產(chǎn)用氣區(qū)域，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)靠近用水設(shè)備，減少管路損失等。

若一個(gè)企業(yè)，總體布局沒(méi)有按照物流來(lái)考慮，動(dòng)力供應(yīng)也沒(méi)有按照生產(chǎn)工藝需要，設(shè)置在負(fù)荷中心，物流成本、能耗成本無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，產(chǎn)品成本也就失去競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，企業(yè)效益必將受到較大的影響。

優(yōu)化車間工藝布局

車間工藝布置是構(gòu)造一個(gè)有效車間系統(tǒng)最為重要的環(huán)節(jié)。對(duì)于生產(chǎn)制造企業(yè)，工藝是龍頭，物流是支柱。車間工藝布局決定生產(chǎn)的物流方向和速率，從結(jié)構(gòu)上限定了車間的功能潛力；其實(shí)質(zhì)就是對(duì)制造資源（包括人、機(jī)、料）在空間上密切有機(jī)結(jié)合，時(shí)間上適當(dāng)連接，減少物料搬運(yùn)工作量，減少自制零件和外購(gòu)件的損壞，節(jié)省費(fèi)用。設(shè)計(jì)中若有效考慮物流因素，不僅能降低其過(guò)程中的運(yùn)輸成本，還能加快生產(chǎn)流程，最終達(dá)到提高生產(chǎn)能力和降低企業(yè)生產(chǎn)成本的目的。

同樣的相對(duì)位置、同樣的生產(chǎn)人員、同樣的設(shè)備和技術(shù)，工藝布置方式不一樣，生產(chǎn)系統(tǒng)的功能可以有天壤之別。高效率的車間布局是提高企業(yè)生產(chǎn)效率和效益的重要手段之一，也是精益生產(chǎn)思想中重要的部分。

如何做到生產(chǎn)車間各單位的使用面積最大化，消除不必要的作業(yè)，優(yōu)化作業(yè)之間的關(guān)系，把作業(yè)關(guān)系緊密的作業(yè)單位盡可能地安排在一起，這是提高企業(yè)生產(chǎn)率和降低能耗的最有效方法之一。只有在時(shí)間上縮短生產(chǎn)周期，空間上減少占地，物料上減少停留，才能減少投入，降低運(yùn)行費(fèi)用。在工藝布局設(shè)計(jì)時(shí)，只有充分利用空間，合理預(yù)留發(fā)展空間，才能避免不必要的改建與擴(kuò)建。

某鋼球生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)布局，如圖1所示。企業(yè)利用現(xiàn)有老廠區(qū)、老廠房，物流出入口、四周道路都已成定局，無(wú)法改變。為滿足高端鋼球的生產(chǎn)，在不改變其廠房主體結(jié)構(gòu)的前提下，按照鋼球生產(chǎn)的工藝流程，采用流程化的生產(chǎn)模式，對(duì)現(xiàn)有廠房進(jìn)行全新規(guī)劃，從原材料進(jìn)廠房→下料稱重→鍛壓成形→正火控制冷卻→球化退火→稱重檢驗(yàn)→入庫(kù)，上下道工序無(wú)縫連接，物料不反復(fù)、不交叉，中間不滯留。尤其是每條生產(chǎn)線的下料、稱重、鍛壓成形、控制冷卻四道工序整合在同一跨廠房?jī)?nèi)。以鍛壓為龍頭，前后道工序都按照主鍛壓機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保生產(chǎn)線上的其他設(shè)備的效率都與主機(jī)相匹配，確保價(jià)值昂貴的鍛壓主機(jī)發(fā)揮最大能力；同時(shí)將鍛件從下料到出廠的生產(chǎn)周期控制在最短的時(shí)間內(nèi)。與此同時(shí)，在合理設(shè)置物流的同時(shí)，合理布置人流的走向，保證物流、人流不干涉、不交叉，確保人身安全。

圖1 某鋼球生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)布局

結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)合理的工廠總體布局、優(yōu)化順暢的車間工藝流程十分重要，已經(jīng)成為一個(gè)企業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要戰(zhàn)略因素之一。規(guī)劃先行、科學(xué)合理配置，才能使企業(yè)發(fā)揮其超越期待的效益。