淺論“品”字型物流線路在機(jī)械工廠總圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉軍偉,于 露

(機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司 國(guó)際工程院, 河南 鄭州 450007)

從工廠設(shè)計(jì)調(diào)查分析可知，產(chǎn)成品的成本中30%～40%是物流成本，某些情況下會(huì)更高.因此，降低成本，提高效益，應(yīng)當(dāng)從物流管理和物流線路設(shè)計(jì)入手，而優(yōu)化物流線路設(shè)計(jì)正是容易見(jiàn)效的手段之一.

根據(jù)資料，在成批生產(chǎn)并以金屬切削加工為主的制造業(yè)中，工件在機(jī)床上加工的總時(shí)間約占其在生產(chǎn)系統(tǒng)中流通時(shí)間的5%左右，其余約95%的時(shí)間均花費(fèi)在搬運(yùn)、停滯、等待、倉(cāng)儲(chǔ)等非生產(chǎn)性活動(dòng)上，而真正用于創(chuàng)造價(jià)值的時(shí)間，只不過(guò)是全部物流時(shí)間的5%[1].因此，在工廠設(shè)計(jì)尤其是機(jī)械工廠設(shè)計(jì)時(shí)，要優(yōu)先把高效物流觀念落實(shí)到具體的設(shè)計(jì)中，盡量減少不合理物流線路占用的時(shí)間和空間.

1 “品”字型物流線路

顧名思義，“品”字型物流線路就是幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)車間或聯(lián)合廠房呈“品”字型總圖布置，在用地合理的前提下力求各關(guān)聯(lián)車間或廠房的聯(lián)系路線最短.考慮到某重型機(jī)床廠的物料零部件單件過(guò)重，車間之間的物料轉(zhuǎn)運(yùn)困難，在總圖方案設(shè)計(jì)時(shí)，可利用平面軌道運(yùn)輸車將粗加工車間與精加工車間，以及銑床、鏜床、立車等典型裝配車間之間緊密聯(lián)系起來(lái)，形成圖1所示的“品”字型車間布局.

圖1 利用平面軌道運(yùn)輸車的“品”字型車間布局

從圖1可看出，粗加工車間、精加工車間與銑床裝配車間的相對(duì)位置，形似一個(gè)“品”字型結(jié)構(gòu).細(xì)數(shù)起來(lái)，圖1中這樣的“品”字型結(jié)構(gòu)有6個(gè)之多.這種車間布置方式的最大特點(diǎn)在于，相互關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)車間通過(guò)“品”字型物流線路被緊密地聯(lián)系起來(lái).

在機(jī)械工廠總圖設(shè)計(jì)中，“品”字型物流線路的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：其一，相對(duì)傳統(tǒng)的“一”字型或“L”型線路來(lái)說(shuō)，“品”字型物流線路使生產(chǎn)各部分組合起來(lái)，近似一個(gè)“U”字型，即各車間之間的物流幾乎在一個(gè)同心圓內(nèi)進(jìn)行，大大縮短了車間之間物流線路的長(zhǎng)度；其次，這種組合可有效節(jié)約建設(shè)用地；其三，這種組合是目前我國(guó)裝備制造業(yè)所倡導(dǎo)的精益生產(chǎn)的一種總圖布置模式.

“品”字型物流線路在機(jī)械行業(yè)應(yīng)用廣泛.在汽車制造廠的設(shè)計(jì)中，將沖壓、焊接、涂裝、總裝四大工序中任意3個(gè)按“品”字型結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置，對(duì)于組織總圖布局、功能分區(qū)和交通流線都非常有效.但在“品”字型物流線路布置時(shí)，應(yīng)考慮生產(chǎn)作業(yè)的習(xí)慣、自然條件、氣象條件以及地形地勢(shì)的影響，避免“品”字型物流線路的絕對(duì)化和形式化，以及各生產(chǎn)模塊布局設(shè)計(jì)的“死板硬套”.

2 “品”字型物流線路在某齒輪機(jī)床廠總圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

我國(guó)西南地區(qū)某機(jī)床廠以齒輪機(jī)床為主導(dǎo)產(chǎn)品，廠區(qū)總圖設(shè)計(jì)要求“高起點(diǎn)、高目標(biāo)、高質(zhì)量、高效率、高效益”.其工藝設(shè)計(jì)的原則,一是廣泛采用行業(yè)內(nèi)先進(jìn)、成熟、適用的新工藝、新技術(shù)、新裝備、新材料，提高企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力、工藝水平、裝備水平和管理水平，增強(qiáng)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力；二是以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以產(chǎn)品為龍頭，總體上按照專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)的原則進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)組織；三是堅(jiān)持社會(huì)化分工與協(xié)作的原則，將精度一般的零件及粗加工業(yè)務(wù)擴(kuò)散外協(xié)，做到有所為和有所不為.

根據(jù)上述指導(dǎo)思想設(shè)計(jì)的該機(jī)床廠局部總圖平面如圖2所示.由于加工工藝、涂裝工藝、裝配工藝、配送中心及成品庫(kù)之間聯(lián)系緊密，因此在總圖設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)廠區(qū)自然地形條件，將它們布置為“品”字型物流形式，既順應(yīng)廠區(qū)外部物流方向，又與廠區(qū)內(nèi)部人流互不交叉.這樣的設(shè)計(jì)綜合考慮了各車間的生產(chǎn)工藝，在確定車間生產(chǎn)性質(zhì)的同時(shí)，兼顧工藝相近的“相關(guān)多元化”產(chǎn)品的總體生產(chǎn)要求，形成一種在一定范圍內(nèi)通用的生產(chǎn)能力，以建立“柔性”生產(chǎn)系統(tǒng)，降低工廠的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，更好地適應(yīng)市場(chǎng)波動(dòng).

該建設(shè)場(chǎng)地存在一定坡度，按“品”字型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各車間室內(nèi)標(biāo)高一致，雖然會(huì)導(dǎo)致土方工程的增加，但前期投入的土方工程造價(jià)相對(duì)于工廠運(yùn)營(yíng)后的物流成本節(jié)約，將是微不足道的.

3 “品”字型物流線路在某工程機(jī)械廠總圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

某工程機(jī)械廠以推土機(jī)、挖掘機(jī)和壓路機(jī)等工程機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)為主.其工廠設(shè)計(jì)以功能性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、可實(shí)施性、適應(yīng)性為指導(dǎo)思想.其中“功能性”強(qiáng)調(diào)廠區(qū)總平面布局科學(xué)合理、物流順暢、管線高效；先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、可實(shí)施性表現(xiàn)在工藝先進(jìn)、可靠、適用，管理扁平化，運(yùn)行高效化；“適應(yīng)性”要求建立“柔性”生產(chǎn)系統(tǒng)，使生產(chǎn)系統(tǒng)既能滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)中核心產(chǎn)品的要求，又能適應(yīng)工藝相近的“相關(guān)多元化”產(chǎn)品的生產(chǎn)，以解決市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下企業(yè)對(duì)市場(chǎng)波動(dòng)的適應(yīng)能力[2].

在總圖設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到該企業(yè)的產(chǎn)品多由結(jié)構(gòu)件組成，產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中備料工藝和焊接工藝占據(jù)的車間面積較大，聯(lián)系緊密，且裝配工藝和涂裝工藝聯(lián)系更加緊密，于是，將備料工藝和焊接工藝分別布置成相對(duì)獨(dú)立的聯(lián)合廠房，而將裝配車間和涂裝車間按“垂直”狀布置成一個(gè)聯(lián)合廠房.同時(shí)，將上述3個(gè)聯(lián)合廠房按“品”字型結(jié)構(gòu)布置(圖3).這樣的總圖設(shè)計(jì)既照顧了聯(lián)合廠房之間的物流聯(lián)系，又充分地考慮了建筑之間的防火分區(qū)、消防疏散等因素.

圖3 某工程機(jī)械廠局部總圖平面

從設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)看，“品”字型結(jié)構(gòu)布置經(jīng)常存在預(yù)留車間的情況.相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械工廠的分車間單獨(dú)布置而言，這種大聯(lián)合廠房的布置形式適用于業(yè)主建設(shè)資金充足，且對(duì)遠(yuǎn)期建設(shè)預(yù)留場(chǎng)地相對(duì)較少的情況.

4 “品”字型物流線路在某農(nóng)業(yè)機(jī)械廠總圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

某企業(yè)擬新建大型聯(lián)合收獲機(jī)械生產(chǎn)廠，主導(dǎo)產(chǎn)品為水稻收割機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)，計(jì)劃新建沖壓車間、焊接車間、涂裝車間、裝配車間、試驗(yàn)檢測(cè)車間、外協(xié)件庫(kù)、成品庫(kù)等.該工廠設(shè)計(jì)貫徹精益生產(chǎn)的設(shè)計(jì)理念，在工廠物流設(shè)計(jì)時(shí)采用“柔性”生產(chǎn)系統(tǒng)，各生產(chǎn)車間按“品”字型物流組織來(lái)布局[3-4].圖4所示為某大型收獲機(jī)械廠的局部總圖平面.

對(duì)沖壓焊接工藝、裝配工藝、涂裝工藝、試車跑道及成品存放場(chǎng)等部分進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，發(fā)現(xiàn)沖壓焊接工藝、裝配工藝及涂裝工藝的聯(lián)系比較緊密.因此，在總圖設(shè)計(jì)時(shí)將這三者按“品”字型布置為一個(gè)聯(lián)合廠房，并根據(jù)《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)劃》GB50187-2012、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014、《機(jī)械工廠總平面及運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》JBJ9-96及特定的生產(chǎn)工藝要求，在裝配工藝與沖壓焊接工藝之間巧妙地設(shè)計(jì)了露天跨形式.

圖4 某大型收獲機(jī)械廠局部總圖平面

與圖2、圖3中形式上脫開(kāi)的“品”字型物流組織相比，圖4顯示出一個(gè)更加緊密的“品”字型物流結(jié)構(gòu).這樣的設(shè)計(jì)使物流路線更加簡(jiǎn)捷，方便了機(jī)械廠工人平日的技術(shù)操作，提高了生產(chǎn)作業(yè)效率.盡管其各生產(chǎn)車間的組合相當(dāng)于“垂直”狀的聯(lián)合廠房，會(huì)給自然通風(fēng)、排煙及采光帶來(lái)不便，聯(lián)合廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類往往要采取高一級(jí)的防火等級(jí)來(lái)定性，但是從長(zhǎng)期節(jié)省物流成本的角度看，采用“品”字型物流線路的布置形式仍然是利大于弊的.

5 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械工廠的總圖設(shè)計(jì)受場(chǎng)地地形、氣象條件、周邊環(huán)境及市政設(shè)施等因素影響，會(huì)對(duì)工廠內(nèi)部和外部物料運(yùn)輸產(chǎn)生一定制約，但機(jī)械工廠內(nèi)部各車間的聯(lián)系又具有普遍規(guī)律.若通曉這些內(nèi)在規(guī)律，在機(jī)械工廠總圖設(shè)計(jì)時(shí)就可以游刃有余，因地制宜，靈活布置.

本文著重對(duì)機(jī)械工廠總圖設(shè)計(jì)過(guò)程中物料運(yùn)輸設(shè)計(jì)的“品”字型物流線路進(jìn)行初步探討，著重闡述了機(jī)械工廠總圖設(shè)計(jì)中物流線路的設(shè)計(jì)問(wèn)題，能夠?yàn)闄C(jī)械工廠總圖設(shè)計(jì)提供借鑒與參考.