基于成组技术的回转体零件车间布局论文

1、基于成组技术的回转体零件车间布局论文    导读：本论文是一篇关于基于成组技术的回转体零件车间布局的优秀论文范文,对正在写有关于生产论文的写作者有一定的参考和指导作用,论文片段：ther 在二十世纪年代初期发表了他在第一部关于系统布局规则一书以来，车间平面布置设计的基本方法也就随之产生了。在世界求新、求变的浪潮中涌现出来的新思想和新理念。以敏捷制造作为理论的车间布局问题，在国外已经有很多人作了研究，如 Daoktshahi(1994) 和 Lacksonen 提出了综合制造体系框架； Montr

2、euil 和 Venkatadri(199    基于成组技术的回转体零件车间布局研究文献综述：自从 Richard Muther 在二十世纪年代初期发表了他在第一部关于系统布局规则一书以来，车间平面布置设计的基本方法也就随之产生了。在世界求新、求变的浪潮中涌现出来的新思想和新理念。以敏捷制造作为理论的车间布局问题，在国外已经有很多人作了研究，如 Daoktshahi(1994) 和 Lacksonen 提出了综合制造体系框架； Montreuil 和 Venkatadri(1990)提出了动态制造系统；Montreuil（1991）

3、提出了综合布局的框架模型。Wu 和 Egbelu(1994) 提出了沿单循环路径的最佳布局设计流程； Sarker 和 Li(2001) 提出了综合机器组工作车间的柔性线路。Kim提出了基于固定形状和 P/D 点的开放式布局计划问题等等。美国下一代布局协会（Next Generation Factory Layout）在其下一代布局研究挑战中提出四类布局策略：分布式布局，模块化布局，可重组布局，敏捷布局。分布式布局是将大的机群式单元分成小的子单元，并将它们分布在整个车间。在高度动态的环境中，这是一个非常有效的方法，这样有助于从车间的不同位置进行访问，从而可以改善物流。这种布局方式在生产需求波动

4、较为频繁的环境中尤为实用，容易快速组成单元，而物理上又不用重新对资源进行重新布置。模块化布局则是将布局设计成基本布局模块的网状结构。它的前提是产品在一定时期内需求稳定。当产品需求发生变化时，可以删除一些模块，可以增加一些模块，从而形成一个新的布局。可重组布局是在资源搬运方便，易于布局的前提下实现的。它是一个多阶段的车间布局问题，在每个生产阶段中，求得物流费用和重构费用最低的车间布局。敏捷布局是基于成组技术的回转体零件车间布局由优秀论文网企业以前大多数没有经过科学的规划和设计，即使进行过设计也是在计划经济时期所采用的传统设计方法，而且从投入使用至今，基本没有进行过再规划设计，更不用说企业物流系统

5、设计了。有的工厂也调整生产布局，往往是根据领导或技术人员的习惯和意愿，不能称之为设计，更谈不上系统设计，无法满足市场经济的要求。在人们需求不断变化的今天，以不变的生产系统来满足人们多样性的、个性化的需求显然是不和适宜的。而且在我们过去的实际工作中，追求一时的速度，仓促地、不周密地进行规划设计，造成了选址不当、布置不佳、物流不畅、面积利用不好以及管理不善造成的生产现场跑、冒、漏等高浪费现象，其结果是边生产、边改造，浪费了大量的资金、人力和物力。另一方面产品生产不适应市场，长期亏损甚至停产等现象。当然，问题存在的原因是多方面的，除了我国原有的体制和企业的运行机制存在有缺陷外，对企业效益有非常重要影

6、响的物流而言考虑的更少。改革开放后，上世纪80 年代，"物流"的概念开始引入我国，设施规划与物流技术、物料搬运设计、系统布置设计等逐渐被人们认识，车间布局的研究和应用已经被认为是国民经济中的一个重要组成部分。提高物流效率，降低物流成本，向用户提供优质服务，实现物流合理化、社会化、现代化，己成为广大企业的共识。但是，与发达国家相比，我国的车间布局水平还处在一个较低的水平上，因此迫切需要进行深入的研究和实践。我们的高校和大中型企业认识到了车间布局的重要意义。来自外部新形势的竞争压力和内部改革重组的动力，都使得我们开始重新审视生产车间布局管理。从理论结合了实际，做了许多尝试。现在

7、一些大学在研究柔性制造系统建模、仿真、调度与控制、成组技术应用和启发式算法等。在企业里，例如上海汽车工业（集团）总公司十分重视生产车间的管理。采用创建"生产特区"的形式，把车间作为企业区域性子系统进行优化设计和优化管理。通过多年实践，积累了一些车间管理经验，从而使集团公司的整体管理水平得到了提高，经济效益在全国汽车行业中连续几年名列榜首。1. 周念国.车间平面布置的实用要点. 工程企业管理，1997（4），8586 4. 马玉敏，陈炳森，张为民.基于敏捷制造理念下的车间布局设计. 组合机床与自动化加工技术，2002（4），37415. 易红，谢宁林，苏颖.敏捷制造模式下车间

8、制造设备及布局研究.计算机科技    物流对布局的改进 144.4其他生产单元的布置结果 18第五章 生产车间的整体布局 215.1确定生产车间的基本设施 215.2作业相互关系分析 225.3车间总体布局 23第六章 结论 26后记 27参考文献 28中文摘要车间布局设计是制造系统设计的重要内容之一，车间布局的优劣直接决定这产品质量、生产率和经济效益。本文针对单件小批量生产逐渐代替大规模流水线生产的市场趋势，本文从探索的角度出发，设计一种能适应成组生产的车间布局系统。在车间的布局过程中考虑了车间投产后的人流、物流，并对生产单元内的物流进行图表分析，力求

9、用简洁的方法设计出完美的布局。关键词：成组技术 车间布局 回转体零件第一章 前言1.1车间布局概述从一般意义上说，布局设计就是将一些物体按一定的要求合理放置在一个空间内，它是一个涉及参数化设计、人工智能、图形学、信息处理、优化、仿真等技术的交叉学术领域，实践证明它还是一个复杂的组合优化问题。布局问题具有广泛的应用背景，布局结果的好坏对整个行业生产的合理性、经济性、安全性等都有重大的影响。本课题主要研究如何应用成组技术进行车间布局设计问题。生产车间是制造系统的基本组成部分，直接承担着企业的加工、装配任务，是将原材料转化为产品的部门。所谓车间布置就是按照一定的原则，合理地确定车间内部各组成单位(工

10、段、班组)及工作地，设备之间的相互位置，从而使它们成为一个有机整体，实现车间的具体功能和任务。车间布置一般包括：基本生产部分、辅助生产部分、仓库部分、过道部分、车间管理部分、生活福利部分等。本文主要对车间基本生产部分进行详细设计。由于车间布置决定了以后车间的物流方向和速率，从而从结构上限定了车间的功能潜力，因此车间布置是构造一个有效车间系统最为重要的环节，相同车间地址、相同的人员、相同的设备和技术，仅仅是由于布置的方式不一样，生产系统的功能可以有天壤之别。高效率的车间布置作为提高企业生产效率和效益的重要手段之一，越来越受到人们的重视1。1.2成组布局概述成组技术布局是将不同的机器分成单元来生产

11、具有相似形状和工艺要求的产品。成组技术布局现在被广泛应用于金属加工、计算机芯片制造和装配作业。成组原则应用的目的是要在生产车间中获得产品原则布置的好处，这些好处包括：1）改善人际关系：工人组成团队来完成整个任务。2）提高操作技能：在一个生产周期内，工人只能加工有限数量的不同零件，重复程度高，有利于工人快速学习和熟练掌握生产技能。3）减少在制品和物料搬运：一个生产单元完成几个生产步骤，可以减少零件在车间之间的移动。4）缩短生产准备时间：加工种类的减少意味着模具的减少，因而可提高模具的更换速度。要建立成组加工车间一般有以下主要步骤：1）车间生产零件按工艺相似性分类成组，形成加工族；2）制定成组工艺

12、规程，选择机床类型；3）确定机床需求量，机床负荷计算及平衡，并最终确定车间的成组生产单元；4）车间总体规划和设备布置。1.3课题提出的意义在全球制造业竞争激烈的今天，一个优良的生产系统对于增强企业的竞争力来说是至关重要的，其中布局是一个重要的工作，这其中包括新系统的形成和旧系统的改良。车间布局设计是制造系统设计的重要内容。车间布局的优劣直接决定着产品质量、生产率和经济效益。一个良好的车间布置和一个较差的车间布置相比较，两者在投资方面可能相差无几，但良好的车间设施布置可以提高生产率，改进质量，消除或减少间接劳动成本，简化物流，仅需更少监督，简化成本会计系统，并可提高员工的自我成就感，便于工作团队

13、的自我决策，提供可集成的模型等。国内外的资料表明，在工厂的生产活动中，从原材料进厂到成品出厂，物料真正处于加工检验的时导读：本论文是一篇关于基于成组技术的回转体零件车间布局的优秀论文范文,对正在写有关于生产论文的写作者有一定的参考和指导作用,论文片段：品所需的平均工时，该生产单元每周所需的总工时量，计算该生产单元需要该型机床的数量。（1）轮形零件生产单元从工艺流程图可以看出所有零件都要首先经过车削，因此，该生产单元车床数量可通过以下算式计算：生产一件产品所需的平均工时：0.260%=0.15；该生产单元每周所需的总工时量：0.15×515×6×100%=463.5

14、；计算    到了组内各零件的具体工艺，见表2-14。表2-1按复合工艺法设置成组工艺复合零件（零件图）工艺过程C1-C2-XJ-X-ZC1-C2-XJC1-C2-XJC1-C2-XJ-XC1-C2-Z注：C1-车；C2-调车头；XJ-铣键槽；X-铣方头；Z-钻复合零件法的应用为我们对零件进行分类提供了理论依据，先对零件特征进行统计，根据零件的特征与形状创造综合产生复合零件，最后根据零件的特征确定各个零件所属的类别。本设计中主要将零件分为轴类零件、轮形零件、圆柱形和盘形相结合零件三种类型，本文以轴类零件为例，对其工艺过程进行分析。2.1对轴类零件的工艺过

15、程分析根据上节所介绍的复合零件法，综合考虑轴类零件的各种特征，建立轴类零件的复合零件如图3-2所示。图3-2轴类复合零件此零件加工的基本工艺流程如下：车外圆车端面车倒角铣键槽钻中心孔磨削加工根据工艺流程，可以基本确定在轴类零件成组加工单元主要布置车床、卧式铣床、钻床以及磨床，必要时可加入加工中心。但考虑到在零件加工中磨削加工一般位于加工的尾工序，所以可把磨床单独作为一个加工单元，并与成品库靠近。其他两类零件的分析方式类似，这里不做具体分析。然而，复合零件的工艺流程只能反映零件加工所需的设备类型，无法确定每一类设备的需求量。为了更直观的了解整个车间的生产流程，本文将对三类零件的生产流程用图表按比

16、例进行统计5，2.2车间总体生产流程分析考虑到成组车间的设计是为了满足产品种类多，生产批量小的特定生产模式，本文所设计的成组车间加工零件种类多达1235种，这里用统计的方式将进入每一个工序的零件数量按百分比表示。以下是各回转体零件的分析统计图表。其中，图表中的热处理过程在单独的生产车间进行。    图2-2轴类零件工艺流程分析图    图2-2 轮形零件工艺流程分析图图2-3圆柱形和盘形相结合零件生产流程分析图以上是对三类零件工艺流程的具体分析，通过如上分析，基本了解所设计的车间的生产内容、生产流程及生产设备，下一

17、节将再此基础上通过计算确定设备数量。第三章 设备数量的确定良好的车间应该能做到物尽其用。过多的生产设备一方面会导致生产不连贯，降低工人操作的熟练度（成组技术的应用就是让工人总是完成类似的加工，以提高工人的操作熟练度。）另一方面，一个有太多的设备闲置的车间很快就会完蛋。太少的生产设备会导致无法完成订单、降低信誉，最终失去客户。本节通过对生产状况的假设，定量的计算出了该车间各生产单元所需的各类设备的数量。3.1计算方法的确定成组车间在不同的时间内加工的零件的种类和数量都不相同。因此，无法像流水线生产那样进行计算：首先确定日产量，再根据工时和加工设备确定所需设备的数量。如果，有能力收集到足够的资料时

18、，最可靠的方法是首先获得同类型厂家的加工信息，再根据自身的特点对信息进行适当的处理，将有用信息输入计算机进行一段时间的仿真，通过对仿真结果的分析，不断调整机床的数目，最终得到最优解。但是，在有限的时间内，要对上千种零件的加工工艺进行统计是不可能的，何况相似工厂的加工信息也无法获得。因此，必需提出简单有效的计算方法6。（1）设计工厂的生产规模生产规模的确定主要包含两个方面：一是单位时间的生产量；二是各种产品生产量占总生产量的比率。由于此车间所生产的产品都是制造业中较为常见的零件，因此，假设社会上对这些产品需求可能性均等。而产量的大小只是将工厂相对放大或缩小，这里设定每周的生产量为7410件，即平

19、均每周生产各种零件6个。（2）设定每种零件的加工时间正如前面所说，要确定每个零件的工时要花费大量的时间和经历，这里无法完成这项工作。我们只好沿用前面复合零件的思想，既然复合零件具有这一类零件所有的特征，那么，该类所有零件的加工时间与复合零件的加工时间都是可比较的。我们可以先统计复合零件所需工时，在根据统计确定该类零件与复合零件的平均相似度（零件特征量的比率）。假设零件的加工时间与零件的特征量成正比。假设轴类零件和轮形复合零件的平均特征相似率为60%；圆柱形和盘形相结合零件的平均特征相似率为50%。轮形复合零件在轮形零件成组生产单元（不包括磨削和热处理）中的工时需求为0.7。其中，车削0.25个

20、工时，铣削0.2个工时，钻0.25个工时。在磨削成组生产单元所需工时为0.15。轴类复合零件在轴类零件成组生产单元（不包括磨削和热处理）中的工时需求为0.7，其中，车削0.3个工时，铣削0.2个工时，钻0.2个工时。在磨削成组生产单元所需工时为0.2。圆柱形和盘形相结合零件在圆柱形和盘形相结合零件成组生产单元中的工时需求为0.95，其中，车削0.35个工时，铣削0.2个工时，钻0.2个工时，插齿0.2个工时。在磨削成组生产单元所需工时为0.2。3.2设备数量的计算确定了以上信息后，本节将用定量计算的方法确定各生产单元的各类设备的数量，计算流程是：计算该设备生产一件产品所需的平均工时，该生产单元

21、每周所需的总工时量，计算该生产单元需要该型机床的数量。（1）轮形零件生产单元从工艺流程图可以看出所有零件都要首先经过车削，因此，该生产单元车床数量可通过以下算式计算：生产一件产品所需的平均工时：0.260%=0.15；该生产单元每周所需的总工时量：0.15×515×6×100%=463.5；计算需要车床的数量：463.5/5/8=11.58；由此得出该成组生产单元需车床12台。同样，该生产单元铣床的数量如下：生产一件产品所需的平均工时：0.2×60%=0.12；该生产单元每周所需的总工时量：0.12×515×6×27%=10

22、0.12；计算需要车床的数量：100.12/5/8=2.5；由此得出该成组生产单元需铣床3台。该生产单元钻床的数量如下：生产一件产品所需的平均工时：0.25×60%=0.15；该生产单元每周所需的总工时量：0.15×515×6×（20%+12%）=148.3；计算需要车床的数量：148.2/5/8=3.7；由此得出该成组生产单元需钻床4台。（2）轴类零件生产单元轴类零件与轮形零件类似，零件主要在车床、铣床、钻床和磨床上加工，但夹具、装卸工件的方式以及加工精度要求均不相同。为了使工人的劳动熟练度更高，因此将两种零件作为两个独立的生产单元。该生产单元车床数量

23、可通过如下算式导读：本论文是一篇关于基于成组技术的回转体零件车间布局的优秀论文范文,对正在写有关于生产论文的写作者有一定的参考和指导作用,论文片段：单元所需的工时量：0.2×60%×415×39%×6=116.5；圆柱形和盘形相结合零件单元所需的工时量：0.2×50%×305×50%×6=91.5；该生产单元所需的总工时量为：108.5+116.5+91.5=316.5；该生产单元所需的磨床数：316.5/8/5=7.9；磨削生产单元需要磨床8台。各单元的机床数已全部算出。按理想成组车间的设计要求，还应当考虑生产&

24、#160;   所需的总工时量：0.175×305×6×100%=320.25；计算需要车床的数量：320.25/5/8=8.0；由此得出该成组生产单元需车床8台。同样，该生产单元铣床的数量为：生产一件产品所需的平均工时：0.2×50%=0.1；该生产单元每周所需的总工时量：0.1×305×6×51%=93.33；计算需要车床的数量：93.33/5/8=2.33；由此得出该成组生产单元需铣床3台。该生产单元钻床的数量为：生产一件产品所需的平均工时：0.2×50%=0.1；该生产单元每周

25、所需的总工时量：0.1×305×6×34%=62.2；计算需要车床的数量：62.2/8/5=1.6；由此得出该成组生产单元需钻床2台。该生产单元插床的数量为：生产一件产品所需的平均工时：0.2×50%=0.1；该生产单元每周所需的总工时量：0.1×305×6×17%=31.1；计算需要车床的数量：31.1/8/5=0.8；由此得出该成组生产单元需钻床1台。（4）磨削加工单元磨削加工单元将经过车、铣、钻、插、热处理后的半成品进行最后的加工，加工完后将成品运至成品库。根据这一特点，只要分别计算出从各单元输入的半成品加工所需的工时

26、，然后进行累加就可以算出该单元所需的总工时量。轮形零件单元所需的工时量：0.15×60%×515×39%×6=108.5；轴类零件单元所需的工时量：0.2×60%×415×39%×6=116.5；圆柱形和盘形相结合零件单元所需的工时量：0.2×50%×305×50%×6=91.5；该生产单元所需的总工时量为：108.5+116.5+91.5=316.5；该生产单元所需的磨床数：316.5/8/5=7.9；磨削生产单元需要磨床8台。各单元的机床数已全部算出。按理想成组车间的设计

27、要求，还应当考虑生产单元的加工柔性。其基本思路如下：改变生产流程图中各工艺路线零件所占的百分比（最大变动不超过15%）；重新计算新的生产工艺流程图下各种机床的需求量；加入加工中心代替某些机床，使新的设计满足前后两种生产流程图的生产要求。但由于设计资源不足，前面工时的确定，特征相似度的设立都只是凭理论知识进行科学的判断，其直接结果是我所假设的数据不准确。要得出以上两类数据必须通过大量的测量得到基础数据，对这些数据的统计结果进行分析来得出结论。考虑到进行柔性分析的效用有限，而且分析过程中大量计算与前面重复，本文下面将对成组单元内部设备的排列进行设计。到这里，车间布局的准备工作就全部完成，从下一节开

28、始，将正式进入车间布局的具体工作。第四章 成组单元内部设备的布置完成了前面的准备工作后，本节以轮形零件生产单元为例，主要考虑车间生产功能的完成，并分析比较了各种布置对人流、物流的影响，对车间内各生产单元进行具体布置，确定各生产单元的面积和形状。成组单元内部设备的布置是将该单元内的机床在一定的面积内合理放置，使该单元内生产能有序的进行。基于各生产单元布置方法类似，本节只对轮形零件生产单元进行详细设计7。4.1轮形零件成组单元内部设备的初始布置生产单元内部布置主要考虑以下问题：（1）该生产单元内的机床必须合理的排布，最终整个生产单元的形状最好是长方形。工厂的布置不是一个单元的设计，所有生产单元最终

29、都将布置在一个长方形的厂房中。一个单元的不规则将导致其他生产单元不规则或浪费大量空间。（2）由外界向生产单元内部流入的零件用手推车运输，生产单元内部物流依靠人工搬运。（3）生产单元内机床的排布应尽量使同类机床靠近，以方便管理。当管理人员发现一台机床不能完成指标后，很快根据周围机床的生产情况调整计划。对以上各问题进行综合考虑后，轮形零件生产单元布置图如图4-1所示。4.2考虑人流因素对布局的改进人的因素是车间设计中不可忽视的一个因素，没有人只有机器的车间是无法创造利润的。如果车间布局不考虑人的因素，设计出来的车间会对人的行动造成不良的影响，可能导致该车间次品率极高或事故频发，对产品质量和车间生产

30、的稳定性造成不良的影响。工人在生产的过程中，并不是一直守在机床旁，当他们感觉累了，就需要到休息室去坐一会，此外，喝水、上厕所工人都需要离开自己的工位。因此，设计时必需考虑工人在车间内的走动8。以上的设计四排机床紧密排列，当中间机床的操作工要离开自己工位时，必须从周围人身后插过，这一活动可能对其他人的工作造成影响（改变自己习惯的工作姿势）。考虑了到这一因素，得出的设计图如图4-2所示。图4-1轮形零件生产单元布置图1图4-2轮形零件生产单元布置图2相比图4-2所示的设计，新的设计继承了原有设计所有的优点，由于加了一条2米宽的过道，工人的流动更加方便。4.3考虑物流对布局的改进在前面已经对物流进行

31、了详细的介绍。相比人流，车间物流更受到人们的重视，良好的物流已成为车间生产顺畅的前提。下面我将对该生产单元的物流进行分析。由生产工艺流程图2-2可以看出，零件的加工工艺总共有以下几条路线9：车车-铣车-钻车-铣-钻下面将用图对以上两种设计方案进行分析，以下是图4-2的物流图图4-3 轮形零件生产单元布置图1的物流图从上图可以看出，该设计中的物流的流动极不顺畅，零件在加工完成后，常常要穿过几台机床。在该单元加工的过程中，频繁的物流将对工人的工作造成极大的干扰。下面对图5-7所示设计的物流进行分析：图4-4轮形零件生产单元布置图2的物流图从图4-4可以看出，图4-2所示设计由于加入了过道，使前三条物流路线都非常畅通，但由于铣和钻两个单元分开，使物流路线4过长。应对设计进行修改，缩短物流路线4的长度