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集成系統。利用SLP方法的定性分析優勢與Flexsim仿真的定量分析優勢，對某公司的車間設施布置進行了分析與改善，將得出的優化方評價與選擇，以獲得合理的布局。案與仿真的統計結果結合進行綜合分析、關鍵詞：設施布置；SLP；Flexsim仿真；優化中圖分類號：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作業單位代碼表檢驗一區原材料存儲研磨區檢驗二區暫存一區粗磨外圓區粗磨內孔區精磨內圓區無芯磨端圓區維修區清洗區暫存二區精磨外圓區閥孔加工區半成品庫存辦公區總裝線一區總裝線二區檢驗三區暫存三區包裝區成品庫房設施規劃是把對象系統的位置選擇，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劃與設計，從而使各生產要素和子系統按照工業工程的要求得到合理的配置和布局，組成高效率的生產集成系統。這是工業工程實現系統整體優化，提高系統整體效益的關鍵環節，是生產系統與設計的主要內容。綿陽市HF機械制造有限公司生產車間內設

5、施布置過去主要是根據工程師個人經驗作布置，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象，提出優化布置方案，針對裝配車間，結合軟件仿真結果，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及布局現狀首先，根據實際情況劃分作業單位代碼表（表1），然后畫出生產車間物流圖（圖1），可以看出HF機械制造有限公司的原始生產情況及布局情況。表2代碼12345678JH11系列零部件數量表數量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物流分析產品產量確定該企業從事汽車上配件液壓挺柱的開發生產，產品涉及多個系列。由于是訂單型生產企業，所以各個時段產量都不確定，通過多次調研，用歷史生產資料的數據歸納統計，“二八原則”，結合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，可以得到作業單位間每月物料搬運車每月運輸次數從至表（表5）。表5AABCDEFGHI注：同理，可得出其他作業單位間

7、的運輸次數。B184C420作業單位間運輸次數從至表D11642499999999991279EFGHIJK840L420將上面從至表統計，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，根據物流強度分布劃分物流強度等級。作業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生產車間物流圖JH13系列零部件數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，統計出各作業單位間的物流強度，以從至表表示（表4）。表4AABCDEFGHIB部分作業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單位間的實際物流量，用可以得出所有作業單位間物流強度。相同方法，采用每月運輸次數從至表來量化流動數據，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（）：物流相關圖根據以上分析，繪制作業單位間的物流相關圖（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作業單位裝配區與檢驗三區粗磨外圓區與粗磨內孔區停滯二區與包裝區在制品庫存和清洗區精磨內圓區與維修區辦公區與清洗區檢驗一區和清洗區檢驗一區和裝配區辦公區和粗磨內孔區基準相互關系表密切程度理由物料的數量，次數及類似問題物料搬運的數量物料搬運的形式物料搬運及人員聯系聯系頻繁程度管理方便生產服務工作流程的連續性和生產服務振動，噪聲確定了各作業單位相互關系密切程度后，利用與物流相關圖相同的表格形式，建立作業單位非物流相關圖（圖3，圖4）。圖2作業單位物

10、流相關圖人際，工作事務等其他活動，都存在著人和工作的聯系。作業相互密切程度，沒有具體的數據進行量化，只能跟蹤產品，然后與總工程師，各車間通過多次在車間調研，主任和一線員工討論得出。為得出合理的關系評價，在調研過程中，采用了逐個面談法和開會討論法，從管理層到最后經過主管領導審查通過了才一線員工都參與了進來，使用于本文。在作業單位相互關系評價中，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作業單位非物流相關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性生產服務物料搬運共享零部件管理方便安全及污染振動，噪聲人員聯系清潔視覺舒適度圖4作業單位綜合關系圖1.4綜合相互關系分析HF機械制造有限公司車間里作業單位物流相互關系“基準相互關系有了以上的代碼后，還應制定出一套（表9），使其他作業單位之間的相互關系，可以通過對表”照基準相互關系表來確定。與非物流相互關系不一致，為了確定綜合關系密切程度，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。通常這些量化的數值取為A=4，=1，U=0，X=1。3）計算量化后的作業單位相互關系：設任意兩個作業單位分別為Ai和Aj，它們的物流強度相互關系等級為MRij，非物流的相互關系密切程度等級為NRij，所以作業單位Ai和Aj間的綜合相互關系密切程度CRij為CRij=

13、mMRij+nNRij。4）綜合關系等級劃分。CRij是一個數值，要建立起符號化的作業單位綜合相互關系表，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單位綜合相互關系表。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。按照上述方法統計計算后，得到作業單位綜合關系圖（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，這種技術就是計算機仿真技術，本文采用Flexsim軟件進行仿真。2.1仿真步驟經探討綿陽市HF機械制造有限公司車間布局改善所要涉及的系統是一

14、個典型的離散事件系統。離散事件系統調研、建立系統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、仿真結果分析、仿真結果輸出。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和作業單仿真過程：1）對原有數據和資料（P，位）進行收集和分析；2）對系統做物流分析（如工藝流程，物流路徑，和物流量計算等）；3）運用Flexsim軟件設計各作業單位（機器設備，暫存區，辦公區等）的三維模型，主是利用對象建模；4）根據第二步的結果對每一個對象利用屬性框設置特定參數，使其與實際系統相符；5）對設計模型進行編譯，如編譯不成功，則修改參數或模型，直至編譯完成；6）進行系統

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）輸出仿真結果報告，便于方案評價和選擇。1.5位置相關圖根據作業單位綜合相互關系分析，得到改進方案如圖5，圖6。2.2建模與仿真綜上所述，該企業最主要的布局問題出現在裝配車間，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果合理簡化，得到裝配車間的系統仿真模型（圖7）。圖5設施布置改善方案一圖7裝配車間現有系統模型仿真界面如圖8：2.3處理器狀態報告模型建好后，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清洗區統計狀態圖圖9精磨區統計狀態圖它的瓶頸的確出在清洗區這一部分，這與SLP分析的結果是一致的。所以在整體的布局改動上，本車間需要將清洗區和精磨區調整位置，使清洗區離二車間，一車間的相對距離較遠，從時間上減小了到貨速率。并且因為精磨區中，每臺機床后面都有一個小的暫存區，其容量完全夠暫時存放待精磨產品，所以，可以將清洗區與精磨區中間的原來做為待精磨產品暫存的區域全部改設為清洗暫存區，相當于多增加了23個清

17、洗暫存，其儲存量正好與生產產量相符。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、工作環境與舒適度、管理的方便性、布置方案的可擴展性和環境保護等其他相都達到了讓人滿意的程度。關因素上，優化布置圖見圖12。net.圖11裝配一區統計狀態圖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，車間內東西擺放很亂，通過調研，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。（下轉第97頁）：ZZHDcn·信息技術·易兵，等·基于Pro/E4.0的復雜外殼曲面的邊界混合法重構研究2008（10）.機械設計，5結語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，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J.拖拉機與農用運輸車，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節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.工業出版社，根據復雜組合曲面的特點，采用曲面分塊測量和數據處理，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曲面。文中提出的斜面和曲面的產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.海龜殼體的結構反求與力學分析收稿日期：20090923權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權權（上接第46頁）序。比如將中部和右部的更衣室都放到清洗區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，以節省人力、時間及費用。4總結本文通過分析產品產量及設備布局的

21、現狀，運用SLP方法對綿陽市HF機械制造有限公司生產車間布局進行定性與定量相結合的研究，并結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：機械工業出版朱立強.設施規劃與物流2004：87-88.社，2張曉萍主編.物流系統仿真原理與應用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.基礎工業工程社.2005.4WilliamB.FlexsimSimulationEnviromentD.InformationandSoftwareTechnology，2005.5SundereshH