基于SLP和Flexsim的車間設施布置改善設計

1、·機械制造與研究·周鑫·基于SLP和Flexsim的車間設施布置改善設計基于SLP和Flexsim的車間設施布置改善設計周鑫（西南科技大學制造科學與工程學院，四川綿陽621000）摘要：合理的設施布置能夠組成高效率的生產(chǎn)集成系統(tǒng)。利用SLP方法的定性分析優(yōu)勢與Flexsim仿真的定量分析優(yōu)勢，對某公司的車間設施布置進行了分析與改善，將得出的優(yōu)化方評價與選擇，以獲得合理的布局。案與仿真的統(tǒng)計結(jié)果結(jié)合進行綜合分析、關(guān)鍵詞：設施布置；SLP；Flexsim仿真；優(yōu)化中圖分類號：TH181文獻標志碼：B5276（2010）03-0042-05文章編號：1671-Analy

2、sisandDesignoftheWorkshop'sFacilitiesLayoutbySLPandFlexsimSoftwareZHOUXin（SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621000，China）Abstract：Goodfacilitieslayoutisabletoformahighefficiency'sproducingintegratedsystem.UsingtheSLP'sandflexsimsimulation'sadvantagesofqualitativeanaly

3、sis，workshop'sfacilitieslayoutofacompanyisdeepllyanalyzedandreasonablyimproved.Andthen，theprojectiscomprehensivelyanalyzedaccordingtotheschemewhichcomesfromSLPanalysisandresultwhichcomesfromsimula-tion，anditisevaluatedandselectedtobeabetterlayout.Keywords：layoutoffacilities；SLP；flexsimsimulation

4、；optimization0引言表1ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUV作業(yè)單位代碼表檢驗一區(qū)原材料存儲研磨區(qū)檢驗二區(qū)暫存一區(qū)粗磨外圓區(qū)粗磨內(nèi)孔區(qū)精磨內(nèi)圓區(qū)無芯磨端圓區(qū)維修區(qū)清洗區(qū)暫存二區(qū)精磨外圓區(qū)閥孔加工區(qū)半成品庫存辦公區(qū)總裝線一區(qū)總裝線二區(qū)檢驗三區(qū)暫存三區(qū)包裝區(qū)成品庫房設施規(guī)劃是把對象系統(tǒng)的位置選擇，平面布置，物流分析，物料搬運方式及運輸工具的選擇等進行具體的規(guī)劃與設計，從而使各生產(chǎn)要素和子系統(tǒng)按照工業(yè)工程的要求得到合理的配置和布局，組成高效率的生產(chǎn)集成系統(tǒng)。這是工業(yè)工程實現(xiàn)系統(tǒng)整體優(yōu)化，提高系統(tǒng)整體效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是生產(chǎn)系統(tǒng)與設計的主要內(nèi)容。綿陽市HF機械制造有限公司生產(chǎn)車間內(nèi)設

5、施布置過去主要是根據(jù)工程師個人經(jīng)驗作布置，有較大的主觀性，缺乏定性和定量的科學分析；其設施布局存在一定的問題。本課題針對原設施布置，找出工作單位布局不合理現(xiàn)象，提出優(yōu)化布置方案，針對裝配車間，結(jié)合軟件仿真結(jié)果，提出更加詳細的布置方法和方案。1.1基于SLP的車間布置改善生產(chǎn)及布局現(xiàn)狀首先，根據(jù)實際情況劃分作業(yè)單位代碼表（表1），然后畫出生產(chǎn)車間物流圖（圖1），可以看出HF機械制造有限公司的原始生產(chǎn)情況及布局情況。表2代碼12345678JH11系列零部件數(shù)量表數(shù)量200000200000200000200000200000200000200000200000零部件名稱柱體柱塞卡簧單向閥彈簧單向

6、閥支座推桿支座閥片復位彈簧1.2物流分析產(chǎn)品產(chǎn)量確定該企業(yè)從事汽車上配件液壓挺柱的開發(fā)生產(chǎn)，產(chǎn)品涉及多個系列。由于是訂單型生產(chǎn)企業(yè)，所以各個時段產(chǎn)量都不確定，通過多次調(diào)研，用歷史生產(chǎn)資料的數(shù)據(jù)歸納統(tǒng)計，“二八原則”，結(jié)合ABC分類法和得出以下方案（表2，表3）。作者簡介：周鑫（1986），女，四川廣安人，碩士研究生，研究方向為工業(yè)工程。net.：ZZHDcn·機械制造與研究·周鑫·基于SLP和Flexsim的車間設施布置改善設計車可以推5箱物品，因此，可以得到作業(yè)單位間每月物料搬運車每月運輸次數(shù)從至表（表5）。表5AABCDEFGHI注：同理，可得出其他作業(yè)單位間

7、的運輸次數(shù)。B184C420作業(yè)單位間運輸次數(shù)從至表D11642499999999991279EFGHIJK840L420將上面從至表統(tǒng)計，得到物流強度匯總表，然后按照由大到小的順序繪制物流強度分析表，根據(jù)物流強度分布劃分物流強度等級。作業(yè)單位對的物流強度等級，應按物流路線比例或承擔的物流量比例來確定。針對液壓挺柱的工藝過程圖，參考距離距陣和物流強度等級劃分標準，按由大到小的順序繪制物流強度分析表（表6）。表6物流強度分析表圖1表3代碼1234567生產(chǎn)車間物流圖JH13系列零部件數(shù)量表零部件名稱單向閥彈簧柱體復位彈簧支座鋼球卡簧柱塞計算物流強度該廠按產(chǎn)品布局，物流路線相對單一，按照實際情況，

8、以箱為當量物流量，統(tǒng)計出各作業(yè)單位間的物流強度，以從至表表示（表4）。表4AABCDEFGHIB部分作業(yè)單位間物流量從至表CD5512049549549549549560395EFGHIJK40L2092020注：表中所示為整個車間的一部分作業(yè)單位間的實際物流量，用可以得出所有作業(yè)單位間物流強度。相同方法，采用每月運輸次數(shù)從至表來量化流動數(shù)據(jù)，可以更清也更利于楚的看出每對設施之間相互影響的程度和范圍，進行物流強度的評估。該廠主要的搬運工具是手推車，此推車一般情況下一，39（）：物流相關(guān)圖根據(jù)以上分析，繪制作業(yè)單位間的物流相關(guān)圖（圖2）。1.3非物流分析在設施布置中，各設施間除了通過物流聯(lián)系外，

9、還有·43··機械制造與研究·周鑫·基于SLP和Flexsim的車間設施布置改善設計表9字母AEIOUX作業(yè)單位裝配區(qū)與檢驗三區(qū)粗磨外圓區(qū)與粗磨內(nèi)孔區(qū)停滯二區(qū)與包裝區(qū)在制品庫存和清洗區(qū)精磨內(nèi)圓區(qū)與維修區(qū)辦公區(qū)與清洗區(qū)檢驗一區(qū)和清洗區(qū)檢驗一區(qū)和裝配區(qū)辦公區(qū)和粗磨內(nèi)孔區(qū)基準相互關(guān)系表密切程度理由物料的數(shù)量，次數(shù)及類似問題物料搬運的數(shù)量物料搬運的形式物料搬運及人員聯(lián)系聯(lián)系頻繁程度管理方便生產(chǎn)服務工作流程的連續(xù)性和生產(chǎn)服務振動，噪聲確定了各作業(yè)單位相互關(guān)系密切程度后，利用與物流相關(guān)圖相同的表格形式，建立作業(yè)單位非物流相關(guān)圖（圖3，圖4）。圖2作業(yè)單位物

10、流相關(guān)圖人際，工作事務等其他活動，都存在著人和工作的聯(lián)系。作業(yè)相互密切程度，沒有具體的數(shù)據(jù)進行量化，只能跟蹤產(chǎn)品，然后與總工程師，各車間通過多次在車間調(diào)研，主任和一線員工討論得出。為得出合理的關(guān)系評價，在調(diào)研過程中，采用了逐個面談法和開會討論法，從管理層到最后經(jīng)過主管領(lǐng)導審查通過了才一線員工都參與了進來，使用于本文。在作業(yè)單位相互關(guān)系評價中，采用“密切程度”代碼（closenesscode）來反映不同單位之間的不同關(guān)系。“密切程度”代碼如表7所示。此外，還要用一種理由代碼來說明達到此種密切程度的理由（表8）。表7密切程度代碼AE密切程度代碼IO一般OrdinaryimportanceU不重要U

11、nimportantX不要靠近Closenessundesirable圖3作業(yè)單位非物流相關(guān)圖實際含義絕對必要特別重要重要AbsolutelyEspeciallyImprotantnecessaryemportant表8密切程度理由代碼理由工作流程的連續(xù)性生產(chǎn)服務物料搬運共享零部件管理方便安全及污染振動，噪聲人員聯(lián)系清潔視覺舒適度圖4作業(yè)單位綜合關(guān)系圖1.4綜合相互關(guān)系分析HF機械制造有限公司車間里作業(yè)單位物流相互關(guān)系“基準相互關(guān)系有了以上的代碼后，還應制定出一套（表9），使其他作業(yè)單位之間的相互關(guān)系，可以通過對表”照基準相互關(guān)系表來確定。與非物流相互關(guān)系不一致，為了確定綜合關(guān)系密切程度，就需

12、要將兩表合并。合并過程如下：1）選擇加權(quán)值：對于液壓挺柱來說，物流因素（m）稍大于非物流因素（n）的影響。所以，取加權(quán)值mn=21。：ZZHDcnnet.·機械制造與研究·周鑫·基于SLP和Flexsim的車間設施布置改善設計2）量化程度等級：量化物流強度等級和非物流的密切E=3，I=2，O程度劃等級。通常這些量化的數(shù)值取為A=4，=1，U=0，X=1。3）計算量化后的作業(yè)單位相互關(guān)系：設任意兩個作業(yè)單位分別為Ai和Aj，它們的物流強度相互關(guān)系等級為MRij，非物流的相互關(guān)系密切程度等級為NRij，所以作業(yè)單位Ai和Aj間的綜合相互關(guān)系密切程度CRij為CRij=

13、mMRij+nNRij。4）綜合關(guān)系等級劃分。CRij是一個數(shù)值，要建立起符號化的作業(yè)單位綜合相互關(guān)系表，也需要將CRij劃分成一定的等級才能建立起符該號化的作業(yè)單位綜合相互關(guān)系表。為與前面保持一致，E，I，O，U，X，等級劃分也同樣為A，各級間CRij值逐步遞減。按照上述方法統(tǒng)計計算后，得到作業(yè)單位綜合關(guān)系圖（圖4）。2裝配車間建模仿真由于SLP方法有一定的局限性，所以需要找到一種新的技術(shù)來彌補它的局限從而完善對綿陽市HF機械制造有限責任公司的布局設計，這種技術(shù)就是計算機仿真技術(shù)，本文采用Flexsim軟件進行仿真。2.1仿真步驟經(jīng)探討綿陽市HF機械制造有限公司車間布局改善所要涉及的系統(tǒng)是一

14、個典型的離散事件系統(tǒng)。離散事件系統(tǒng)調(diào)研、建立系統(tǒng)模仿真的基本思想為：確定仿真目標、型、確定仿真算法、建立仿真模型、運行仿真模型、仿真結(jié)果分析、仿真結(jié)果輸出。在上述思想的指導下，采用如下具體方法進行建模和Q，R，S，T和作業(yè)單仿真過程：1）對原有數(shù)據(jù)和資料（P，位）進行收集和分析；2）對系統(tǒng)做物流分析（如工藝流程，物流路徑，和物流量計算等）；3）運用Flexsim軟件設計各作業(yè)單位（機器設備，暫存區(qū)，辦公區(qū)等）的三維模型，主是利用對象建模；4）根據(jù)第二步的結(jié)果對每一個對象利用屬性框設置特定參數(shù)，使其與實際系統(tǒng)相符；5）對設計模型進行編譯，如編譯不成功，則修改參數(shù)或模型，直至編譯完成；6）進行系統(tǒng)

15、仿真，用平面或透視圖進行三維動畫效果演示，觀察是否存在不合理的地方；7）輸出仿真結(jié)果報告，便于方案評價和選擇。1.5位置相關(guān)圖根據(jù)作業(yè)單位綜合相互關(guān)系分析，得到改進方案如圖5，圖6。2.2建模與仿真綜上所述，該企業(yè)最主要的布局問題出現(xiàn)在裝配車間，所以，將選擇裝配車間仿真并進行詳細分析。把通過實際考察和分析的結(jié)果合理簡化，得到裝配車間的系統(tǒng)仿真模型（圖7）。圖5設施布置改善方案一圖7裝配車間現(xiàn)有系統(tǒng)模型仿真界面如圖8：2.3處理器狀態(tài)報告模型建好后，通過編譯，按一天8640s運行仿真得到如下處理器狀態(tài)報告（圖9圖11）。33.1圖6綜合分析整體布置方案選擇從仿真結(jié)果可以看出，在這個綜合性強的裝配

16、車間，·45·設施布置改善方案二，39（）：·機械制造與研究·周鑫·基于SLP和Flexsim的車間設施布置改善設計圖8裝配車間仿真界面圖10清洗區(qū)統(tǒng)計狀態(tài)圖圖9精磨區(qū)統(tǒng)計狀態(tài)圖它的瓶頸的確出在清洗區(qū)這一部分，這與SLP分析的結(jié)果是一致的。所以在整體的布局改動上，本車間需要將清洗區(qū)和精磨區(qū)調(diào)整位置，使清洗區(qū)離二車間，一車間的相對距離較遠，從時間上減小了到貨速率。并且因為精磨區(qū)中，每臺機床后面都有一個小的暫存區(qū)，其容量完全夠暫時存放待精磨產(chǎn)品，所以，可以將清洗區(qū)與精磨區(qū)中間的原來做為待精磨產(chǎn)品暫存的區(qū)域全部改設為清洗暫存區(qū)，相當于多增加了23個清

17、洗暫存，其儲存量正好與生產(chǎn)產(chǎn)量相符。在上述改善后，該方案在物流效率與方便性，空間、設備利用率、輔助服務部門的綜合效率、工作環(huán)境與舒適度、管理的方便性、布置方案的可擴展性和環(huán)境保護等其他相都達到了讓人滿意的程度。關(guān)因素上，優(yōu)化布置圖見圖12。net.圖11裝配一區(qū)統(tǒng)計狀態(tài)圖3.2裝配車間設施布置改善除了上述分析的整體布局有問題外，車間內(nèi)東西擺放很亂，通過調(diào)研，需作很大的改進。針對裝配車間的具體問題，首先詳細測出了車間內(nèi)每一個物品、油桶、實驗臺等的長度、寬度、高度。裝配車間的設施布局主要存在以下幾點缺陷：1）物品擺放雜亂無章；2）同一原料或半成品放于多個存儲點；3）同一生產(chǎn)設施所需要的物料由多個存

18、儲點供應；4）物流路線繁多且有迂回交叉，運送路線不合理；5）更衣室、儲物柜設置重復。（下轉(zhuǎn)第97頁）：ZZHDcn·信息技術(shù)·易兵，等·基于Pro/E4.0的復雜外殼曲面的邊界混合法重構(gòu)研究2008（10）.機械設計，5結(jié)語2吳棟華，J.摩應柏慶，方紓，等.騎士車油箱三維逆向設計2008（04）.托車技術(shù)，3烏秀春，胡麗娟，趙洪波.基于逆向工程的車門外板曲面重構(gòu)J.拖拉機與農(nóng)用運輸車，2009（2）.4黃雪梅，林艷萍，王成燾.基于逆向工程的個性化人工膝關(guān)節(jié)CAD建模J.機械設計與研究，2004（8）.5張國亮.Pro/ENGINEER中文野火版逆向工程專家實例精講

19、M.北京：中國青年出版社，2007.6高長銀，張又林，楊學圍.Pro/ENGINEER野火4.0中文版曲M.北京：電子工業(yè)出版社，2009.面設計技法與典型實例7劉正君.Matlab科學計算與可視化仿真寶典M.北京：電子2009.工業(yè)出版社，根據(jù)復雜組合曲面的特點，采用曲面分塊測量和數(shù)據(jù)處理，并應用Pro/E4.0軟件邊界混合的方法得到較準確的三維模型。然后經(jīng)過曲面分析，對分塊曲面的連接部位進行合理的過渡處理，即可得到比較光順的重構(gòu)曲面。文中提出的斜面和曲面的產(chǎn)品復雜外方法可較好地處理包括多個平面、殼的反求設計。通過對構(gòu)造的三維模型的進一步分析，還探討了如何用較少的測點得到精確測量該類外殼復雜

20、曲面的測量方案。理論上初步解決了該類復雜外殼曲面的精確重構(gòu)問題。對于該類復雜外殼曲面如何合理分塊處理的一般方法還有待進一步的理論和實踐研究。參考文獻：1李宇鵬，J.孫紅勝，李想.海龜殼體的結(jié)構(gòu)反求與力學分析收稿日期：20090923權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)權(quán)（上接第46頁）序。比如將中部和右部的更衣室都放到清洗區(qū)最左邊的因為這里這個最大，其容量完全夠整個車間員更衣室來，工使用。4）簡化（simple），經(jīng)過取消、合并、重排后的必要工作，就可考慮能否采用最簡單的方法及設備，以節(jié)省人力、時間及費用。4總結(jié)本文通過分析產(chǎn)品產(chǎn)量及設備布局的

21、現(xiàn)狀，運用SLP方法對綿陽市HF機械制造有限公司生產(chǎn)車間布局進行定性與定量相結(jié)合的研究，并結(jié)合裝配車間的實際物流情況，用Flexsim軟件對該車間進行建模仿真得出該企業(yè)的新的設施布局方案。圖12設施布置改善方案圖參考文獻：1朱耀祥，M.北京：機械工業(yè)出版朱立強.設施規(guī)劃與物流2004：87-88.社，2張曉萍主編.物流系統(tǒng)仿真原理與應用M.北京：中國物資2005：11-24.出版社，3蔡啟明，M.北京：科學出版張慶，莊品.基礎(chǔ)工業(yè)工程社.2005.4WilliamB.FlexsimSimulationEnviromentD.InformationandSoftwareTechnology，2005.5SundereshH