新建熱水器生產(chǎn)車間項(xiàng)目總平面布局研究

王祥，范超眾，孫玉萍

（中機(jī)第一設(shè)計(jì)研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

從宏觀環(huán)境看，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，人民生活水平提高，城市化進(jìn)程加快，熱水器行業(yè)具有廣闊的發(fā)展空間。隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化、大中型城市全域城市化以及市民的增加和人口的增長(zhǎng)，對(duì)生活水平提高的直接需求，給我國(guó)家電行業(yè)帶來了廣闊的發(fā)展空間。

隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，家電行業(yè)需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行更新?lián)Q代，升級(jí)產(chǎn)品，改進(jìn)工藝，以適應(yīng)未來發(fā)展。目前，家電企業(yè)正向規(guī)模集團(tuán)化，產(chǎn)品多樣化方向發(fā)展【1】，對(duì)舊有的生產(chǎn)線進(jìn)行改造、提高單班產(chǎn)量及建設(shè)新的生產(chǎn)車間，都是家電行業(yè)廠家的發(fā)展趨勢(shì)。

為了加快占領(lǐng)市場(chǎng)，滿足產(chǎn)品升級(jí)及產(chǎn)能擴(kuò)大需求，國(guó)內(nèi)大型家電制造企業(yè)購置土地建設(shè)新廠區(qū)，擴(kuò)大生產(chǎn)能力，以求適應(yīng)市場(chǎng)需求，以較快的速度將企業(yè)做大做強(qiáng)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)先機(jī)。

2 項(xiàng)目介紹

2.1 項(xiàng)目背景

某企業(yè)是國(guó)內(nèi)家電龍頭制造商之一，在熱水器行業(yè)具有雄厚基礎(chǔ)。為滿足市場(chǎng)需求，在全國(guó)各區(qū)域建設(shè)熱水器制造基地。本文介紹的新建熱水器生產(chǎn)車間項(xiàng)目，為該企業(yè)最新投資建設(shè)的項(xiàng)目，由中機(jī)第一設(shè)計(jì)研究院有限公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目總體規(guī)劃及設(shè)計(jì)。項(xiàng)目位于我國(guó)某中部城市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)工業(yè)園內(nèi)，總用地面積約13.3×104m2，地勢(shì)平坦，配套齊全，廠區(qū)北面、東面2 面臨路，物流便捷。

根據(jù)對(duì)產(chǎn)品市場(chǎng)分析，并結(jié)合企業(yè)的現(xiàn)實(shí)情況和發(fā)展需要及具有的優(yōu)勢(shì)條件，本項(xiàng)目主要產(chǎn)品為燃?xì)鉄崴鳎ê?jiǎn)稱：燃熱）和空氣能熱水器（簡(jiǎn)稱：熱泵），項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)生產(chǎn)綱領(lǐng)見表1。

表1 生產(chǎn)綱領(lǐng)表

2.2 建設(shè)內(nèi)容

廠區(qū)主要建設(shè)內(nèi)容包括前工序車間、總裝車間、成品庫、動(dòng)力區(qū)以及辦公樓等輔助配套設(shè)施。

前工序車間包括燃熱生產(chǎn)車間和熱泵生產(chǎn)車間，主要生產(chǎn)內(nèi)容包括：燃熱底殼鈑金線、燃熱水箱成型線、熱泵翅片成型線、熱泵內(nèi)膽焊接線、熱泵內(nèi)膽噴砂搪瓷線、熱泵外殼生產(chǎn)線、外機(jī)蒸發(fā)器線、外殼噴涂線等。

總裝車間主要生產(chǎn)內(nèi)容包括：包裝紙箱/泡沫存放、燃熱面殼沖壓線、燃熱總裝線、熱泵總裝線等。

成品庫主要功能是燃?xì)鉄崴骱涂諝饽軣崴鞯某善反娣拧⒎謷l(fā)貨，以及殘次品處理和售后服務(wù)。

動(dòng)力區(qū)主要包括開閉所、污水處理站、空壓站、消防泵房、危廢品庫、中央空調(diào)設(shè)備房、環(huán)戊烷棚區(qū)、配料站、氬氣儲(chǔ)罐、二氧化碳儲(chǔ)罐、氮?dú)鈨?chǔ)罐、氧氣儲(chǔ)罐、立式冷媒儲(chǔ)罐、叉車充電區(qū)等。

3 生產(chǎn)工藝介紹

3.1 燃?xì)鉄崴髦饕に嚵鞒?/h3>

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圖1 燃?xì)鉄崴鞴に嚵鞒虉D

3.2 空氣能熱水器工藝流程

空氣能熱水器主要由熱泵機(jī)組和保溫水箱組成。

1）外機(jī)主要工藝流程見圖2。

圖2 空氣能熱水器外機(jī)工藝流程圖

2）水箱主要工藝流程見圖3。

圖3 空氣能熱水器水箱工藝流程圖

4 總平面布局方案設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)原則

1）滿足規(guī)劃設(shè)計(jì)條件要求，充分利用土地、合理布局，功能分區(qū)明確，滿足生產(chǎn)需求。

2）合理的生產(chǎn)工藝流程是規(guī)劃的核心，重點(diǎn)關(guān)注整個(gè)制造流程如何能滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，降低制造成本；針對(duì)2 種熱水器產(chǎn)品生產(chǎn)的特點(diǎn)合理布局，處理好各制造工藝的銜接細(xì)節(jié)，解決生產(chǎn)過程中的物流問題，使生產(chǎn)流程順暢。

3）廠區(qū)總平面規(guī)劃合理布局，注重“人性化設(shè)計(jì)”，建設(shè)一個(gè)工藝先進(jìn)、物流順暢（廠房?jī)?nèi)工件物流距離最短、便捷有序）、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、環(huán)境舒適、外形莊重、美觀大方的生產(chǎn)車間，體現(xiàn)規(guī)劃的整體性、美觀性及創(chuàng)新性，展現(xiàn)公司嶄新形象。

4）廠區(qū)將按照先工藝、后廠房的思路優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝要求，合理確定廠房結(jié)構(gòu)形式，力求簡(jiǎn)捷實(shí)用，以降低工程造價(jià)、縮短建設(shè)周期，同時(shí)，體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)建筑實(shí)用、效益優(yōu)先兼顧美觀的原則。

5）道路網(wǎng)環(huán)狀布局，組織順捷流暢，運(yùn)輸線路短捷，盡量減少往返運(yùn)輸。建筑物間的通道間距能滿足運(yùn)輸和管線布置的條件，并符合防火、抗震、安全、衛(wèi)生、環(huán)保、節(jié)能等規(guī)范的要求。強(qiáng)化現(xiàn)代工廠生產(chǎn)管理模式意識(shí)，按照精益生產(chǎn)、一個(gè)流的思路組織生產(chǎn)，縮短產(chǎn)品總體生產(chǎn)過程的物流時(shí)間，降低生產(chǎn)及運(yùn)行成本。

6）公用設(shè)施的建設(shè)遵循接近負(fù)荷中心的原則，盡量縮短公用動(dòng)力管線，減少壓降損失。公用動(dòng)力管線布置應(yīng)順而短，減少損失，節(jié)省能源。

7）在設(shè)計(jì)中運(yùn)用環(huán)保、節(jié)能新技術(shù)，充分體現(xiàn)本項(xiàng)目廠區(qū)符合綠色、環(huán)保、節(jié)能、低碳、科技、以人為本的發(fā)展潮流。堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)、職業(yè)安全衛(wèi)生、消防、節(jié)能與項(xiàng)目建設(shè)同時(shí)建設(shè)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)的“三同時(shí)”原則；針對(duì)廢氣（粉塵）、廢水、廢渣、噪聲等新增污染源及危害職業(yè)安全衛(wèi)生的不利因素，采取相應(yīng)的治理措施，以符合國(guó)家和地方的有關(guān)法規(guī)。

4.2 設(shè)計(jì)

綜合考慮項(xiàng)目功能定位、組織構(gòu)成、生產(chǎn)工藝特點(diǎn)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理、用地形狀、外部物流條件等因素，按照合理分區(qū)、物流短捷、滿足生產(chǎn)的原則，將整個(gè)廠區(qū)分為生產(chǎn)區(qū)、動(dòng)力配套區(qū)、發(fā)貨區(qū)等。

本項(xiàng)目主干道分別是北側(cè)道路和東側(cè)道路，廠區(qū)共設(shè)2個(gè)出入口，分別是廠區(qū)東南角和廠區(qū)西北角。其中，東南角出入口定義為人流出入口，管理人員以及車間工人上下班由此門出入。西北角出入口定義為物流出入口。原材料進(jìn)廠，成品發(fā)貨均由此門出入，避免了人流和物流的相互干擾和流線交叉。

考慮到辦公樓造型的美觀大氣，體現(xiàn)企業(yè)形象，同時(shí)節(jié)約土地，辦公樓和生產(chǎn)廠房貼建，融為一體，用廠房襯托辦公樓形象。辦公樓位于廠房東側(cè)中心位置，正對(duì)東側(cè)道路，面向開闊。

發(fā)貨區(qū)位于用地北側(cè)，毗鄰成品庫。發(fā)貨區(qū)設(shè)置卸貨棚以及卸貨平臺(tái)，便于物流貨車發(fā)貨。同時(shí)，考慮到貨車數(shù)量多，輸送物流頻繁，將北側(cè)劃為發(fā)貨區(qū)，突出區(qū)劃功能的同時(shí)滿足貨車倒運(yùn)運(yùn)輸需求。根據(jù)工藝流程，物流從南側(cè)生產(chǎn)區(qū)流向北側(cè)成品庫，最終發(fā)貨出廠。

動(dòng)力配套區(qū)位于用地西側(cè)，毗鄰制造中心，靠近負(fù)荷中心，就近服務(wù)對(duì)象，管線敷設(shè)路徑短捷，能耗小，同時(shí)利于集中管理。且位于辦公樓背側(cè)，不會(huì)對(duì)廠區(qū)形象以及美觀產(chǎn)生影響。

4.3 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則和要求，對(duì)本項(xiàng)目廠區(qū)總平面布局設(shè)計(jì)以下3 個(gè)方案。

4.3.1 設(shè)計(jì)方案一

根據(jù)本文工藝流程介紹可知，燃?xì)鉄崴骱涂諝饽軣崴鞯某尚?、焊接、噴粉均屬于前工序?nèi)容，考慮到燃?xì)鉄崴骱涂諝饽軣崴髟谏a(chǎn)工藝上有相似互通之處，且2 種產(chǎn)品可共用噴粉線等設(shè)備產(chǎn)線，將2 種產(chǎn)品的成型線、焊接線以及噴粉線組合進(jìn)一個(gè)車間，稱為前工序車間。前工序完成后，半成品需要送入總裝車間進(jìn)行裝配、包裝。產(chǎn)品在總裝車間下線后，送至成品庫存放，等待發(fā)運(yùn)。

鑒于總裝車間總裝線體數(shù)量多，對(duì)應(yīng)成品庫的進(jìn)出物流口多，為便于產(chǎn)品下線直接對(duì)應(yīng)輸送至成品庫存放，將總裝車間和成品庫組成聯(lián)合廠房。聯(lián)合廠房的設(shè)計(jì)可省去2 個(gè)車間之間的防火間距，有利于最大化利用土地，且減少2 個(gè)車間的物流輸送距離，加強(qiáng)生產(chǎn)聯(lián)系【2】。

由于成品為泡沫包裹，紙箱包裝，易燃，成品庫定性為丙類倉庫，根據(jù)GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018 年版），聯(lián)合廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性需按照丙類設(shè)計(jì)。如圖4 所示，按照方案一設(shè)計(jì)，總裝車間到成品庫之間的輸送物流便捷，但聯(lián)合廠房整體按照丙類設(shè)計(jì)，工程造價(jià)提高。

圖4 設(shè)計(jì)方案一及物流線路

4.3.2 設(shè)計(jì)方案二

前工序車間和總裝車間主要生產(chǎn)內(nèi)容為不易燃易爆的工序，將前工序車間和總裝車間組成聯(lián)合廠房，根據(jù)GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018 年版），聯(lián)合廠房車間可定義為丁類生產(chǎn)廠房。前工序車間和總裝車間物流主要為地面物流，且2 個(gè)車間生產(chǎn)人員集中，設(shè)為聯(lián)合廠房后，2 車間人員和物資流通方便。聯(lián)合廠房和成品庫之間通過連廊連接，成品通過提升機(jī)提升到連廊高度，由輥道線過連廊輸送至成品庫存放。如圖5 所示，按照方案二設(shè)計(jì)，前工序車間和總裝車間生產(chǎn)銜接緊密，但前工序到各總裝線體物流線路仍需周轉(zhuǎn)。

圖5 設(shè)計(jì)方案二及物流線路

4.3.3 總平面布局設(shè)計(jì)方案三

根據(jù)工藝流程，原材料經(jīng)幾道前工序加工后成為半成品，隨后送到各條總裝線體線端進(jìn)行裝配工作。由以上2 個(gè)方案可以看出，2 大產(chǎn)品總裝線體較多，半成品需要在進(jìn)入總裝車間后，根據(jù)線體類別進(jìn)行分別配送，物流無疑存在浪費(fèi)的情況。

鑒于燃?xì)鉄崴骱涂諝饽軣崴? 大產(chǎn)品在前工序存在部分相似共用，而總裝線體又各自不同的情況，將車間由之前的按照工序分類改為按照產(chǎn)品分類，即將前工序車間拆分為燃熱生產(chǎn)車間和熱泵生產(chǎn)車間，共用原材料存放以及成型、噴粉區(qū)。2 種產(chǎn)品各自完成前工序生產(chǎn)后，對(duì)應(yīng)輸送至各自的總裝線。最后經(jīng)連廊輸送至成品庫分區(qū)域存放。由圖6 可以看出，本方案物流順暢、合理，生產(chǎn)有序。

5 結(jié)語

本文對(duì)某企業(yè)擬新建熱水器生產(chǎn)車間項(xiàng)目情況以及總平面布局設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，設(shè)計(jì)過程中遵循物流順暢、生產(chǎn)實(shí)用、降低工程造價(jià)的原則，進(jìn)行了多方案設(shè)計(jì)和比較，力求設(shè)計(jì)方案合理、高效，從設(shè)計(jì)階段改善生產(chǎn)物流，增強(qiáng)企業(yè)未來的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，也為同類項(xiàng)目總平面布局規(guī)劃提供更多設(shè)計(jì)思路。

圖6 設(shè)計(jì)方案三及物流線路