機械制造系統布置設計的研究論文

　　一、制造系統工程

　　根據系統工程的觀點，一個企業就是一個制造系統，是有若干硬件構成的統一集合體，包括工人、生產設備、物料搬運和其它輔助設備，制造系統的硬件結構形成工廠的靜態空間結構（布局）。制造系統軟件是由生產信息、生產方法和生產工藝組成。制造系統作用于生產對象（原材料），產生出具有某些功能的有用產品，從而創造了效益，來滿足市場需求。制造系統工程就是用系統工程的理論來研究制造系統，把生產系統（物流）與生產管理系統（信息流）融為一體，研究制造系統的設計問題。

　　二、系統設施布置技術

　　（一）系統布置設計基本要素

　　一般來講，工廠布置設計就是在根據社會需要確定出某些待生產的產品及其產量的前提下完成下列任務：確定廠址、工廠總平面布置、車間布置、實施布置方案建廠。

　　為了完成工廠總平面布置和車間布置，需從產品 P 及產量 Q 出發，首先對產品組成進行分析，確定各零部件生產類型，制定出各個零部件的加工、裝配工藝流程，根據工藝流程的各階段的特點，劃分出生產車間，并根據生產需要，設置必要的職能管理 部門及附屬的生產與生活服務部門，整個工廠就是由生產車間、職能管理部門、附屬生產及生活服務部門和為使生產連續進行而設置的倉儲部門這幾類作業單位所構成。然后，由設施布置設計人員來完成工廠總平面布置及車間布置。

　　在工廠設計過程中，基本給定條件（要素）為產品 P 及產量 Q ，涉及到了除平面布置設計以外的如制定加工、裝配工藝過程等多種專業技術問題，要求多種專業技術人員配合協作來完成。

　　在繆瑟提出的系統布置設計（S L P ）中，正是把產品 P 、產量 Q 、生產路線R 、輔助服務部門 S 及生產時間安排 T作為給定的基本要素（原始資料），作為布置設計工作的基本出發點。

　　1、產品 P。產品 P 是指待布置工廠將生產的商品、原材料或者加工的零件和成品等。這些資料由生產綱領和產品設計提供，包括項目、品種類型、材料、產品特征等。產品這一要素影響著生產系統的組成及其作業單位間互相關系、生產設備的類型、物料搬運方式等方面。

　　2 、產量 Q 。產量指生產的產品的數量，也由生產綱領和產品設計方案決定，可以用件數、重量、體積等來表示。產品Q 這一要素影響著生產系統的規模、設備的數量、運輸量、建筑面積大小等方面。

　　3 、生產路線 R 。為了完成產品加工，必須制定加工工藝流程，形成生產路線，可以用工藝過程表（卡）、工藝過程圖、設備表等表示。它影響著各單位之間的聯系、物料搬運路線、倉庫及堆放的位置等方面。

　　4 、輔助服務部門 S 。在實施系統布置工作以前，必須就生產系統的組成情況有一個總體的規劃，可以大體上分為生產車間、職能管理部門、輔助生產部門、生活服務部門及倉儲部門等。我們可以把除生產車間以外的所有作業單位統稱為輔助服務部門 S , 包括工具、維修、動力、收貨、發運、鐵路專用路線、辦公室、食堂等，由這些作業單位構成生產系統的生產支持部分，在某些意義上加強了生產能力。有時，輔助服務部門的占地總面積接近甚至大于生產車間所占面積，所以布置設計時應給予足夠的重視。

　　5 、時間 T 。時間要素是指在什么時候、用多少時間生產出產品，包括各工序的操作時間、更換批量的次數。在工藝過程設計中，根據時間因素，確定生產所需各類設備的數量、占地面積的大小和操作人員數量，來平衡各工序的生產時間。

　　（ 二 ） 系 統 布 置 的 階 段 結 構

　　1 、確定位置。在新建、擴建或改建工廠或車間時，首先應確定出新廠房座落的地區位置。在這個階段中，先明確要擴建工廠的產品及其計劃生產能力，參考同類工廠確定要擴建工廠的規模，從待選的新地區或舊有廠房中確定出可供利用的廠址。

　　2 、總體規劃。總體規劃又稱區域劃分，就是在已確定的廠址上規劃出一個總體布局。在階段Ⅱ中，應首先明確各生產車間、職能管理部門、輔助服務部門及倉庫部門等作業單位的工作任務與功能，確定其總體占地面積及外形尺寸，在確定了各作業單位之間的互相關系后，把基本物流模式和區域劃分結合起來進行布置

　　3 、詳細布置。詳細布置一般是指一個作業單位內部及其設備的布置。在詳細布置階段，要根據每臺設備、生產單元及公用、服務單元的互相關系確定出各自的位置。

　　4 、規劃實施。在完成詳細布置設計以后，經上級批準后，可以進行施工設計，需繪制大量的詳細施工安裝圖和編制搬遷、施工安裝計劃，必須按計劃進行土建施工、機器、設備及輔助裝置的搬遷、安裝等施工工作。

　　（三）系統布置設計 S L P 設計模式

　　在 SLP 程序中，一般經過以下幾個步驟：

　　1 、準備原始資料。在系統布置設計開始時，首先必須明確給出基本要素——產品 P 、產量 Q 、生產工藝過程 R 、輔助服務部門 S 及時間安排 T 等這些原始資料，同時也需要對作業單位的劃分情況進行分析，通過分解與合并，得到最佳的作業單位劃分狀況。所有這些均作為系統布置設計的原始資料。

　　2 、物流分析與作業單位相互關系分析。針對某些以生產流程為主的工廠，物料移動是工藝過程的主要部分時，如一般的機械制造廠，物流分析是布置設計中最重要的方面；對某些輔助服務部門或某些物流量小的工廠來說，各作業單位之間的相互關系（非物流關系）對布置設計就顯得更重要了。介于上述兩者之間的情況，則需要綜合考慮作業單位之間物流與非物流相互關系。

　　3 、繪制作業單位位置相關圖。根據物流相關表與作業單位相互關系表，考慮每對作業單位間相互關系等級的高或低，決定兩作業單位相對位置的遠或近，得出各作業單位之間的相對位置關系，有些資料上也稱之為拓樸關系。這時并未考慮各作業單位具體的占地面積，從而得到的僅是作業單位相對位置，稱為位置相關圖。

　　4 、作業單位占地面積計算。各作業單位所需占地面積與設備、人員、通道及輔助裝置等有關，計算出的面積應與可用面積相適應。

　　5 、修正。作業單位面積相關圖只是一個原始布置圖，還需要根據其它因素進行調整與修正。此時需要考慮的修正因素包括物料搬運方式、操作方式、存儲周期等，同時還需要考慮實際限制條件如成本、安全和職工傾向等方面是否允許。考慮了各種修正因素與實際限制條件以后，對面積圖進行調整，得出數個有價值的可行工廠布置方案。

　　三、制造系統設備布置的基本形式

　　設備布置形式取決于生產類型和生產組織形式，因此設備布置原則與組織車間一致。一般的機械制造工廠，布置的基本形式可分為四種:

　　1、產品原則布置(Product Layout)：固定制造某種部件或某種產品的封閉車間，其設備、人員按加工或裝配的工藝過程順序布置，形成一定的生產線，適用于少品種大批量的生產方式。

　　2、工藝原則布置(Process Layout)：又稱機群式布置，是同類設備和人員集中布置在一個地方的布置形式。如按車床組、磨床組等分區，各類機床組之間也保持一定順序，按照大多數零件的加工路線來排列。這種形式適用于多品種小批量的生產方式。

　　3、成組布置原則(Group Layout)：這是實施成組加工的布置形式，介于機群式布置與產品原則布置之間，適用于中小批量生產。

　　4、固定工位式布置(Fixed ProductLayout)：是以原材料或主要部件固定在一定位置的布置形式。生產時所需的設備、人員、材料等都服從于工件的固定工位。這種布置適用于大型的不易移動的產品，如飛機裝配、船舶制造等。