基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析

1、引言

设施规划问题不仅存在于生产设施最初的建设阶段,也存在于设施未来改造的过程中。动态工厂布局问题(DPLP)虽然也被许多学者关注,但是我国企业在生产设施建设过程中,由于没有很好地考虑企业长远发展对设施要求的变化,所以改扩建企业在发展过程中设施规划不合理给企业带来很多问题和麻烦。尤其是近年来,我国很多企业发展较快,由于原有设施与企业发展需要不相适应,企业扩建和改建成为主要手段。有的企业由于事先规划不合理,导致改建扩建之后的设施规划问题更加突出。解决这些问题,对企业进行设施改进极为重要。本文所述的问题是一个具体企业的设施改善案例。通过使用SLP系统化布置方法实现设施的合理规划。

2、某公司临潼工厂基本情况

2.1厂区布置基本情况

    某厂区位于两处名胜古迹之间,所以工厂在后续的扩建中只能向南北两端扩展。工厂目前呈现南北长、东西窄的布局。如果厂区扩建,南北距离越来越大,只能使厂区布局更加不合理。其次由于地势南高北低,大门朝北,所以厂内各车间之间物料的搬运都受到厂内地形坡度的影响。厂内共计23个单元,形状和大小如图1所示。

 

   
  基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析(图1)

 

2.2厂区布置和物流过程存在的问题

该工厂目前布置的主要问题是物料的搬运量比较大,主要由于各个车间的相对位置和工艺顺序并不对应。需要系统地根据工艺过程和物料来重新安排厂区内的车间布局。综合考虑物流量、地形、道路、环境、产品特点、生产需要等各种因素。还要考虑随着工厂外购的增加和以后动态的变化。

 

3、厂区物流分析

3.1工艺过程图

生产流程是一个需要重要考虑的因素。该工厂生产过程中涉及到的零件和生产过程相对比较简单,下图为其以车间为单位的整体生产过程图。

3.2物料、物流量和物流路线

在计算物流量的时候,需要考虑零件的体积、形状、损伤危险程度、价值因素、实际数量等等。物流路线需要通过从工艺过程图中对每个零件的路线进行提取方可得到。通过计算分析,各零件物流当量和物流路线如表1所示。

3.3物流路线

另外还有直接装配零件的物流量需要考虑。由于这部分物料都是直接进入总装车间的,出于简化问题的考虑,我们只需要粗略估算出大致的物流量。

基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析(图2)

基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析(图3)

基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析(图4)

基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析(图5)

这样既可以满足计算的需要,又具有一般性。因为物料很多,使用规范的方法计算出来,意义和代表性也不大。外购的直接装配零件数量237种,总当量物流量32.06。物流路线均为13-16。下面是这些零件的统计结果。

根据物流路线和物流当量,可以得出各个作业单位之间的物流强度。

3.4厂区物流从至表

物流从至表中的数据来源于表1中的物料的物流当量和物流路线。对每个物流路线上的物流量进行汇总即可得到物流从至表。

基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析(图6)

4、厂区布局方案的构建

4.1作业单位综合接近程度

通过作业单位物流关系的分析,可以得到作业单位非物流关系表,同时分析非物流关系,得出非物流关系表,最后得出作业单位综合关系表。在这些分析的基础上,可以进一步分析出作业单位的综合关系。

 

基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析(图7)

基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析(图8)

4.2作业单位位置相关图

根据综合接近程度表,按照总和接近程度的高低顺序,参考作业单位对的等级关系,就可以按照先后次序对每个作业单位进行安排。然后得出作业单位位置相关图。

 

安排完所有单位之后,还要重点调整关键单位的相对位置,尤其是不希望接近的单位要重点将距离安排远一些。重点考虑安全因素和工序的相互影响。安排妥当之后,就可以得出作业单位位置相关图。此外还需要考虑工厂的地形。

 

4.3确定最终位置和备选方案

本研究是要在已有工厂的基础上实施改善,所以只需要罗列出所有易更换位置的单位,再依照相关图进行取舍安排,就可以得出合理的布置方式。在调整的过程中尽量不改变原有设施。

考虑顺序如下:

(1)办公楼有一个位置可以代替,就是其西侧废置未用的一座科研楼。

(2)空压、动力、总配电不能移动。

(3)铸造车间规模较大,占地较多,其产品重量最大,也应该处在较南端的高位置,并且其场地设计比较难以适应其余要求,不改变。

(4)其余场地设施均可以相互调换以适应要求。

(5)总装、包装、装配、成品库四个单位设计在一座新厂房中,上下两层,已经比较科学,不再更改。

(6)涂装分公司和一分厂涂装也在一个厂房之内,设计科学,距离总装比较近,不再更改。

(7)其余13项设施,面积相互比较接近,有的占用4座厂房,有的1座厂房。这些厂房面积相互接近,可以相互调换,以达到科学布局的目的。这些单位分别是:1、一分厂零件,2、热处理分公司,3、锻压分公司,4、电镀分公司,6、机壳二分公司,9、零件分公司,10、伞齿轮,13、外协仓库,14、中间仓库,15、半成品库,17、原材料库,19、办公楼,22、模具。

综上,按照面积的要求,考虑相关图,考虑其他情况,可以得出新的布置方式。

基于物流关系的某工厂厂区优化布局改进分析(图9)

5、效果分析

为了检查新方案是否真正比原始布置有所进步,必须通过比较来确认新的方案的效果。采用前后两种布置方式下的总物料搬运量作为比较指标,检查物料搬运量是否有所减少。

 

在考察物料搬运量的时候,需要同时使用物流量和搬运距离两个物流数据。物流量可以直接使用前文中计算得出的物流当量值,搬运距离则可以使用前后两种不同布置方式下作业单位对之间的距离。需要说明的是,作业单位对之间的距离必须使用城市距离,即两个作业单位之间的距离是物流实际所经过的路线的实际长度。假如两个车间之间通行需要转过一个直角弯道才能到达,那么城市距离就是指这段路程的长度,而不是两个车间之间的直线距离。

 

按照这些要求,通过测量所需要的作业单位对之间的城市距离,就可以计算两种布置情况下物料搬运量的多少。如果按照设计方案的布局来进行布置,则搬运量会由之前的11774玛格•m,减少到7651玛格•m。减少量为35%。效果是很好的。可见规划方案可以大大减少物料搬运,这同预期结果是一致的,说明设计方案达到了预期目的。

6、结论

本研究的特色在于通过设施单元的调整来实现优化的目的,而不同于普通的在工厂设计阶段的设施规划。由于是对现状的改进,所以需要全盘考虑。在有限制和约束的情况下,考虑成本和时间等等,有的地方要保持原貌,有的部分则要进行改动。对于工厂动态变化也要考虑。

 

在进行设施改进的时候,主要还是要考虑单元之间的物流关系。因为随着技术的发展,物流关系越来越重要,对企业有很大的影响。本研究给设施改进问题增加了一个案例,能够为类似工作的开展提供借鉴。

 

在实际工作中,本研究的指导意义则是体现在对企业物流情况的分析上。虽然研究的目的是为了进行设施改进,但是物流的分析却是不可或缺的。这部分内容有助于实际工作中开展类似的研究。

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