开题报告_设施布置

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沈 阳 工 业 大 学

硕 士 研 究 生 学 位 论 文

开 题 报 告



论文题目：导体车间设施布置设计与优化





学科、专业： 工业工程 研究方向： 设施规划与优化设计 硕士生姓名： XXX 导师姓名： XXX 报告主持人：

报告时间： 2005年7月 9日






报告内容包括：

1. 课题的来源及选题的依据，着重说明本课题在国内外的研究动态、目前的水平。本课题的目的、意义和开展研究工作的设想，准备在哪些方面取得进展和突破，课题的最终目标以及可能达到的水平。

2. 课题研究拟采用哪些方法和手段。

3. 论证完成课题的实验条件，预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的方法和措施。 4. 论文工作和经费的估计。

5. 论文工作计划（起止时间，分年度的具体实施内容）。


指导教师意见：



导师签字： 审查小组意见：



组长签字： 成员签字： 学位评定分委员会审查意见：



主席签字：



年 月 日




开 题 报 告 记 录









记录人：

年 月 日




开 题 报 告 纸

1.课题研究背景

20世纪初，泰勒、甘特、吉尔布雷斯夫妇在进行工作研究、时间研究、生产控制时开始关注制造厂的设计工作，认识到工厂设计对工厂效益有重大影响，并认识到物流在生产管理及工厂设计中的意义，开始把“机”和“物”的管理提到一定的地位上来。二战以后，一些被战争破坏的国家出现了重建工业的时期，工厂的规模和复杂程度明显增大。由于这些变化，工厂的设施规划也日益显示出现代的特征。在工厂设计的发展过程中，定性分析逐渐被定量分析代替，系统工程的概念和和系统分析方法的运用，使工厂设计发生了质的飞跃。社会日趋重视生产系统总体的效益、工厂布置及物料搬运，设施规划[1]成为研究对象更为广泛的，具有独立的学科方向和技术体系的学科。设施规划发源于早期的制造业，是伴随着工业生产产生的，一直以来都是工业工程的重要分支。 1.1 课题的理论背景

1) 生产物流的含义

从生产工艺角度分析，工艺是龙头，物流是支柱”，所以生产物流是指企业在生产工艺过程中的物流活动（即物料不断地离开上一工序，进入下一工序，不断发生搬上搬下、向前运动、暂时停滞等活动）。这种物流活动是与整个生产工艺过程伴生的，实际上已构成了生产工艺过程的一部分。其过程大体为：原材料、燃料、外购成件等物料从企业仓库或企业的“门口”开始，进入到生产线的开始端，再进一步从生产加工过程并借助一定的运输装置，一个一个环节的“流”，在“流”的过程中，本身被加工，同时产生一些废料余料，直到生产加工终结，再“流”至制品库。

从物流[2-4]的范围分析， 企业生产系统中物流的边界起源于原材料、外购成件的投入、止于成品仓库。它贯穿生产过程，横跨整个企业(车间、工段)，其流经的范围是全厂性的、全过程的。物料投入生产后即形成物流，并随着时间进程不断改变自己的实物形态（如加工、装配、储存、搬运、等待状态）和场所位置（各车间、工段、工作地、仓库）。

从物流属性分析， 企业生产物流是指生产所需物料在空间和时间上的运动过程，是生产系统的动态表现，换言之，物料（原材料、辅助材料、零配件、在制品、成品）经历生产系统各个生产阶段或工序的全部运动过程就是生产物流。 综上所述，企业生产物流是指伴随企业内部生产过程的物流活动。即按照工厂布局、产品生产过程和工艺流程[5]的要求，实现原材料、配件、半成品等物料在工厂内部供应库于车间、车间与车间、工序与工序、车间与成品库之间流转的物流活动。


2) 企业生产物流的组织形式

生产物流的空间组织是相对于企业生产区域而言，目标是如何缩短物料在工艺过程中的移动距离。一般有三种专业化组织形式，即工艺专业化、对象专业化、成组工艺等。

工艺专业化形式也叫工艺原则或功能性生产物流体系。其特点是把同类的生产设备集中在一起，对企业欲生产的各种产品进行相同工艺的加工。即加工对象多样化但加工工艺、方法雷同。优点是对产品品种的变化和加工顺序的变化适应能力强；生产系统的可靠性较高；设备及管理较方便。缺点是物料在加工过程中物流次数及路线复杂、难于协调.在企业生产规模不大，生产专业化程度低，产品品种不稳定的单件小批生产条件下，则适宜于按工艺专业化组织生产物流[6-8]。 对象专业化形式也叫产品专业化原则或流水线。其特点是把生产设备、辅助设备按生产对象的加工路线组织起来，即加工对象单一但加工工艺、方法却多样化。优点是可减少运输次数，缩短运输路线；协作关系简单从而简化了生产管理；在制品少，生产周期短。缺点是对品种的变化适应性差；生产系统的可靠性较低；工艺及设备管理较复杂[9]。 在企业专业方向已经确定，产品品种比较稳定，生产类型属于大量、大批生产，设备比较齐全并能有充分负荷的条件下，适宜于按产品专业化组织生产物流。

成组工艺形式是结合了上述两种形式的特点，按成组技术原理，把具有相似性的零件分成一个成组生产单元，并根据其加工路线组织设备。其主要优点是可以大大地简化零件的加工流程，减少物流迂回路线，在满足品种变化的基础上有一定的批量生产，具有柔和的适应性。

上面三种组织生产物流形式各有特色，而如何选择则主要取决于生产系统中产品品种多少和产量大小。

3) 系统布置设计模式(SLP)

工厂布置设计就是在根据社会需要确定出某些待生产的产品及其产量以及确定厂址的前提下，完成工厂总平面布置和车间布置．提供布置方案[10-12]的实施。在系统布置设计（SLP）中，把产品P，产量Q，生产路线R，辅助服务部门Ｓ及生产时间安排Ｔ作为给定的基本要素（原始资料），成为布置设计工作的基本出发点。

系统布置设计是一种逻辑性强，条理清楚的布置设计方法，分为确定位置，总体区划，详细布置及实施四个阶段，在总体区划和详细布置两个阶段采用相同的SLP设计程序。在SLP程序中，一般经过下列步骤：

（1）准备原始资料

（2）物流分析与作业单位相互关系分析 （3）绘制作业单位位置相关图


根据物流相关表，考虑每对作业单位间相互关系等级的高低，决定两作业单位相对位置的远近，得出各作业单位之间的相对位置关系（拓扑关系）。

（4）方案评价与择优

针对得到的数个方案，需要进行费用及其他因素评价。通过对各方案的比较评价，修正设计方案，得到布置方案图。

4) 物流分析内容与方法

物流分析包括确定物料在生产过程中的每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度或数量[13]。一个有效的工艺流程是指物料在工艺过程内按顺序一直不断地向前移动直至完成，中间没有过多的迂回或倒流。

当物料移动是工艺过程的主要部分时，物流分析就是工厂布置设计的核心问题。

当针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法。

（1）工艺过程图 在大批量生产中，产品品种很少，用标准符号绘制的工艺流程图直观地反映出工厂生产的详细情况，此时，进行物流分析[14-16]只需要在工艺过程图上注明各道工序之间的物流量，就可以清楚地表现出工厂生产过程中的物料搬运情况。另外，对于某些规模较小的工厂，不论年产量如何，只要产品比较单一，都可以用工艺过程图进行物流分析。

（2）多种产品工艺过程表 在多品种且批量较大的情况下，如产品品种为10种左右，各产品的生产工艺流程汇总在一张表中，就形成了多种产品工艺过程表。在这张表上各产品工艺路线并列绘出，可以反映各个产品的物流路径。

（3）成组方法 当产品品种达到数十种时，若生产类型为中、小批量生产，进行物流分析时就有必要采用成组方法，按产品结构与工艺过程的相似性[17]进行归类分组，然后对每一类产品采用工艺过程图进行物流分析；或者采用多种产品工艺过程表表示各组产品的生产工艺过程，再做进一步的物流分析。

（4）从至表 当产品品种很多、产量很小、且零件、物料数量又很大时，可以用一张方阵图表来表示各作业之间的物料移动方向和物流量。表中，方阵的行表示物料移动的源，成为从；列表示物料移动的目的地，成为至；行列交叉点标明由源到目的地的物流量，这就是从至表，从中可以看出各作业单位之间的物流状况。

1.2 课题的工程背景

XXXX有限公司是XX机械制造股份有限公司之全资子公司，始建于1937年，是中国最早研究和制造高压，超高压，超高压开关设备的大型专业化企业，有着雄厚的技术实力，先进的测试手段，优越的生产条件，以及严格的ISO9001质量管理体系，专业工艺处于国内领先水平，产品技术含量高，性能稳定，均达到了国家标准（GB）和国际电工委员会（IEC）标准。主要产品有：六氟化硫封闭式组合电器、瓷瓶式断路器、罐式断路器以及发电机保护断路器、少油断路器和隔离开关等19大系列，170多个品种，450余种规格产品。其中引进日本日立公司先进技术，并经消化吸收，业已实现了国产化的具有当代国际水平的六氟化硫产品极具市场竞争力，深受用户欢迎。目前六氟化硫产品产值已占总产值的


75%以上。XX公司的产品市场覆盖率达到了95%，历年配套能力占全国总装机配套能力的1/3以上，在国内外市场上有着较好的声誉。通过对XXXX有限公司进行调研，发现其零件机加工车间的物流状况及车间设施布置还存在许多问题，具体来说主要有以下几方面：

(1) 零件机加工车间设备布置形式采用机群式，布置形式单一，不适于企业目前的生产类型。

(2) 物料搬运过程中，普遍存在往返交叉现象。 (3) 车间在制品暂存地、废品废料存放地、工人工作地等安排需要重新调整。

[18-20]

(4) 车间设备的布置缺乏柔性，不能适应生产的变化。 (5) 车间设备的布置不能满足车间生产工艺流程的要求。

(6) 车间设备的布置很少考虑物流活动与生产工艺流程同步化,在制品的停滞、等待时间过长。

(7) 车间设备的布置不符合合理的物流流向、物流距离短的要求。

2．课题研究的意义

2.1 课题研究的理论意义

物流系统直接关系到生产系统效益。物流过程不直接产生价值，但却直接关系到成本。在物流系统运行过程中，管理与控制水平的高低直接关系到产品质量，仅注重加工质量，不注重物流质量，对生产系统危害很大，物流合理化可以降低物流费用从而达到降低成本的目的。

物流系统[21]中物料的费用直接影响到企业资金周转速度。在一般加工企业中，物流时间占生产周期的90%-95%，而纯加工时间仅占5%，企业的在制品和库存物料占用流动资金75%以上。物流系统分析可有效压缩物流系统时间占用及加速物料转化，从而加快企业资金周转速度，提高企业竞争能力。

通过物流合理化提高企业管理水平物流系统牵涉到信息、运输、存货、仓储、物料搬运[22]和包装等的集成，涉及企业内部的各个领域。在物流系统观的指导下，对物流环节的任何改善都会促进企业管理水平的提高。物流的高效、高质、准时搬运要求企业辅以相应的组织结构。提高物流系统的现代化管理水平，才能实现管理现代化。

物流系统化可以创造顾客价值(customer value)，使企业获得竞争优势，市场条件下的企业竞争日趋激烈。物流能力是对厂商能否在尽可能低的总成本下提供了竞争优势的顾客服务的一种相对的评价。良好的物流工作意味着适应情况变化的灵活性，按时完成任务，对操作的控制能力和连续工作的能力等特点，尤其是要对完善服务做出承诺，这是企业获得并维持忠实顾客的关键。

2.2 课题研究的工程意义

XXXX有限公司一直沿用过去的生产管理模式，对物流的认识不足，在车间的设施布置方面未对减小物流量，降低物流成本予以充分考虑。随着高压开关行业竞争的日益激烈，企业已进入一个微利时代，产品的成本和利润也变得非常透明。企业急需采用物流战略来提高自身的竞争力。


企业物流管理不畅，时间、空间浪费大，物料流混乱，重复搬运，流动路径不合理，产品供货周期长，废弃物回收不力，不仅直接阻碍企业生产效率的提高，而且占用大量资金，成为企业发展的包袱。

如果对车间的物流进行分析，并按科学的方法对车间的设备进行重新布置，就能使车间的工艺布置[23-25]做到物流顺畅、运输路线最短、与车间外部的衔接最为合理,从而达到提高生产率、缩短生产周期和降低生产费用的目。

3. 课题研究内容

3.1 生产流程设计研究

在设施布置的基础上，研究生产技术条件、生产能力大小而形成的生产物流

[26-27]

的加工、移动的方式组合，使生产物流系统地组织与产品市场需求相适应。

3.2 SLP（系统布置设计）方法在车间布置中的应用

按照系统布置设计SLP模式进行车间布置设计，以保证有正确的设计步骤，使工厂布置设计、研究能够顺利进行，并得出若干可行方案。 3.3 导体加工车间物流分析研究

根据新XXXX公司导体加工车间的生产类型选择合适的物流分析方法，对车间目前的物流状况进行分析并计算物流强度。 3.4 产品生产设备位置相关图的研究及绘制

1) 主要产品生产设备位置相关图的研究及绘制

车间设施布置[28]是从各作业单位之间的相互关系密切程度出发，安排各作业单位之间的相对位置，关系密集高的作业单位之间距离近，关系密集低的作业单位之间距离远，由此形成作业单位位置相关图。

2) 次要产品生产设备位置相关图的研究及绘制

确定次要产品加工所需的必要设备，绘制出其单位位置相关图。 3.5 绘制作业单位面积相关图

根据生产设备位置相关图及生产实际情况绘制作业单位面积相关图，确定几个可行方案。

3.6 设施布置的优化研究

设施优化分析与设计的原理是系统内设施间物流费用最小化。根据这个目标，运用点评估法对若干可行方案进行综合分析评价，最后得出最优方案。

4. 关键问题和难点分析

4.1 课题研究的关键问题

课题研究的关键问题在于以下几个方面： （1） 加工车间物流分析； （2） 加工工艺及加工过程； （3） 设施布置的优化； （4） 用点评估法选择最优方案时如何合理地选择各种评价指标以及评价指标体系中各个参数的确定。 4.2 课题研究的难点分析


课题研究的难点为XXXX公司机加车间物流分析及设施布置研究的适用性，主要体现在以下几个方面：

(1) 确定物流分析时用于确定物流量大小的具体指标。 (2) 如何使设施布置方案符合企业实际。 (3) 在若干可行方案中如何确定最优方案。

5. 本课题的可行性分析

(1) 随着市场竞争的激烈，对企业物流分析及设施布置的研究及应用也不断的深入，指导性的理论已经超越了我国高压开关设备生产厂家的需求；

(2) XXXX公司是有着几十年生产高压开关设备经验的大企业，技术力量雄厚，计划搬迁改造、引进更加先进的生产管理方法及技术；

(3) 多年从事高压开关设备生产工艺的经验，熟悉车间的生产工艺、设备情况及生产管理；

(4) 目前从事高压开关设备加工工艺方面的工作； (5) 已收集了许多可供参考的文献资料。

6. 课题研究计划

No 1 2 3 4 5



工作内容 资料搜集阶段

论文总结理解阶段 论文初稿馔写阶段 论文修改阶段 答辩准备阶段 起始时间 结束时间

7/2005 10/2005 11/2005 2/2006 3/2006 6/2006 7/2006 9/2006 10/2006 11/2006

参 考 文 献

1 王家善,等. 设施规划与设计[M] . 北京:机械工业出版社,1995. 2 颜光华,等. 企业再造[M] . 上海:上海财经大学出版社,1998.

3 William Wrennall. Facilities Planning and Design : A Foundation of the BPR Pyramid[J ] . Industrial Manaagement , 1997 July/ August) 4 Rosenblatt M J and Kropp D H. The single period stochastic plant layout problem [J] . IIE Transactions , 1992 (24)

5 Kouvelis P , Kurawarwala A and Gutierrez G. Algorithms for robust singleand multiple period layout models for manufacturing systems [J] . Eur J Oper. Res , 1992 (63)

6 Rosenblatt M and Lee H. A robustness approach to facilities design[J] . INT J PROD RES , 1987(25)

7 Sirinaovakul B and Thajchayapong P. A knowledge base to assist a


heuristic search approach to facility layout [J] . INT J PROD RES , 1994 (1)

8 Glover F and Greenberg H J . New approach for heuristic search : a bilateral linkage with artificial intelligence [J] . Eur J Oper Res , 1989 (39)

9 熊富员.现代化机械加工车间设备平面布置.汽车工艺与材料，2000，（1） 10 Rajasekharan M ,Peters B A and Yang T. A genetic algorithm for facility layout design in flexible manufacturing systems [J] . INT J PROD RES , 1998 , 36(1)

11 Cheng R and Gen M. Genetic search for facility layout design under inter2flows uncertainty [J] .Japanese Journal of Fuzzy Theory and Systems ,1996 , 8 (2)

12 Rosenblatt M. The dynamics of plant layout [J] ,Management Science , 1986(32)

13 Shore R And Tomkins J . Flexible facilities design[J] .IIE Transactions , 1980(12)

14 张伟仁.SLP法在石墨电极厂总平面布置中的应用.炭素技术，2000，（2） 15 潘家轺，刘丽文等.现代生产管理学. 北京：清华大学出版社，2000. 16 赵景华.工厂设施布置的原则及方法.物流技术，1995，（2）

17 苏小博.矿井辅助生产车间的布置与物流强度分析.煤矿设计，2000，（7） 18 王颖.物流技术应用于车间工艺设计.工厂建设与设计，1997，（1） 19 邹湘军.加工车间设计方案决策.企业物流，1999 ，（1）

20 程国全.SLP法在化工厂总平面布置中的应用.物流技术与应用，1997，Vol.2（2）

21 张承谦.SLP及其在调整生产布局中的应用.运筹与管理，1995，Vol.4（4） 22 王莉.工业企业物流系统模式初探.物流技术，1996，（2） 23 丁日国.企业物流合理化的探讨.经营之道，1999，Vol.17（5）

24 朱华炳等.汽车后桥车间物流系统分析及其方案优化.组合机床与自动化加工技术，2004，（11）

25 张承谦.物流分析在机械行业技改中的应用.机械管理与开发，1996，（3） 26 齐二石等.物流系统规划设计方法综述.天津大学学报，2003，Vol.5（3）


27 黎冬翠，王开松.成组车间设备布置的分析与研究.矿山机械，2005，Vol.33（3）

28 罗宜美.制造业生产物流系统平面布置优化设计研究.工程机械，2005，（11）

本文来源：https://www.wddqxz.cn/2754f02a497302768e9951e79b89680203d86b9b.html