阀门装配车间的设施规划与仿真.pdf

7 8 2 0 1 2年 9月 中国制造业信息化第 4 1卷第 l 7期 阀 门装配车 间的设施规划与仿真 史文浩 ， 叶忻泉 ， 赵燕伟 ， 章金 红 1 ． 浙江工业大学 特种装备制造与先进加工技术教育部／ 浙江省重点实验室 ， 浙江 杭州3 1 0 0 1 4 2 ． 温州大学 机电工程学院， 浙江 温州3 2 5 0 3 5 摘要 将系统化布置方法应用于阀门装配车间的设施规划中， 对设施布置进行了优化设计并得到 了多个设计方案。运用模糊综合评判法对得到的优化设计方案进行 了评价择优， 使 用 F l e x s i m仿 真软件实现了设计方案的平面和三维仿真 ， 结果验证 了所设计方案的可行性。 关键词 阀门； 装配车间； 设施规划； S L P； F l e x s i m 中图分类号 T B 4 9 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 21 6 1 6 2 0 1 2 1 7 0 0 7 8 0 5 设施规划是为新建或改建的制造系统或服务 系统 ， 综合考虑各种 因素 ， 作出分析 、 规划和设计 ， 使资源得到合理配置 ， 系统建成后能有效运营并达 到预期的 目标 ⋯。包括企业内部 的物流系统设计 在 内的设施规划应该达到以下 目标 产品单位成本 最低 ， 优化质量使顾客满意， 有效利用人力 、 设备 、 空问和能源 ， 为雇员提供安全 、 方便 、 舒适的环境等 目标 j 。系统化布置方法 _ 4 - 5 ] S y s t e m a t i c L a y o u t P 】 a n n i n g ， S L P 是 R i c h a r d Mu t h e r于 1 9 6 1年 提 出 的， 该方法是一种条理性很强 、 物流分析与作业单 位关系密切程度分析相结合得到合理布置的技术。 S L P把工厂物流全过程所涉及 的装备 、 设施 、 路线 等看作一个系统， 运用现代科学和方法， 进行布 置 、 管理 ，以达到优化物流、 提高生产效率 、 降低生 产成本的 目的。 阀门装配是一项涉及多零件 、 多工序 、 多设备 的劳动密集型工艺过程 ， 在装配 含检测 过程 中 以人工装配为主 ， 人力投人大 ， 设施布置直接影响 生产周期 、 搬运物流量 ， 并且影响产 品质量。本文 采用 S L P方法对某 阀门公 司装配车间生产系统进 行分析和优化 。 1 生产车间设施系统布置改善研究 1 ． 1 装 配车间生产流程介绍 本文以通用阀生产公司 A的装配车间为研究 对 象 ， 装配车 间的生产流程 为 原料库取料一 打 磨一钻孔一研磨一清洗一装配一 点焊一试压一油 漆一成品库。 1 ． 2 装配车间设施布置现状分析 A公司装配车间的设施布置现状如图 1 所示。 凄 { 试 ～ i i 通 1 l l{ J 口 ～[ 成 库 隧 区 l ‘ ‘ 道 休息 一 籍 钻 装 配 区 库 孔f i x 装 通 道 道 配 t 区 姨 配 区 图 1 阀门装配 车间的设施布置现状 由图 1 可知 ， 阀门装配车间按照工艺布置 ， 设 收稿 日期 2 0 1 2一O l一1 8 基金项 目 浙江省大学 生科技创新活动计划项 目 2 0 0 9 R 4 2 4 0 3 1 作者简介 史文浩 1 9 8 9一 ， 男 ， 湖北天 门人 ， 浙江工业 大学硕士研究生 ， 主要研 究方 向为制造服务等。 2 0 1 2 年 9 月 中国制造业信息化第4 l 卷第 1 7 期 明 a ． 人 口和出口的主通道设计为 3 m宽 ， 其他 的 副通道设计为 2 m宽。 3 打 图3 各作业单位面积相关图 a 方案一 b ． 清洗 区和研磨 区排布在边界 ， 主要是考虑 到了厂区外墙边即为下水道 口。 c ． 对厂区布置改善不进行大 的施工。现有厂 区为钢结构 的顶棚式建 筑 ， 在进行设施 布置改善 时， 不对原有的梁和柱进行移位或者重建。 2 布置方案评 价择优及仿真 2 ． 1 模糊综合评判法在阀门装配车间布置 方案评价 中的应 用 采用模糊 综合评 判法 对 方案 进行 评价 择 优 。以下是通过各方统计得到 的综合评价指标体 系， 效果评价结构模型如图 5所示 。 L i i 譬 t 。萝 试 _ 油 试 l 通 道 出 r 口 l 嘻 漆 ≥ 压 通 一 成 区 品 库 t j 装 装 区 ． ． 0 ‘ 通 1 道 l 1 一 { ⋯ “ l _ 懿 i 舞 J 休 息 区 _ 汪库 清洗区 装 配 区 0 专 通 道 道 研 磨区 打磨区 钻 孔区 装 配区 一 一 I 图 4 改善后的布置方案平面图 b 方案二 图 5效果评 价结构模 型 目的 准则 方案 T T ● 1 ． ● ● ● _ 叫 应用研究 史文浩叶忻泉赵燕伟 等阀门装配车间的设施规划与仿真 建立 因素集 F { C l I ， C 1 2 ， C 2 l ， C 2 2 ， C 2 3 ， C 3 l ， C c 弱 } ， 通过计算得到的评价项目的权重系数向 量为 0 ． 0 3 3 ， 0 ． 1 3 0 ， 0 ． 0 2 9 ， 0 ． 0 9 9， 0 ． 1 6 9， 0 ． 1 3 0 ， 0 ． 2 9 7 ， 0 ． 1 1 3 。建立评定集为 E{ e 1 ， e 2 ， e ， e }{ 好 ， 较好 ， 一般 ， 较差 } 。评定集 的标准满 意度向量设定为 1 0 0， 8 5 ， 6 0 ， 3 0 。在企业 中选取 1 0名熟悉车间操作的员工对优化方案进行 打分 ， 得到评价矩 阵表 ， 再对评价矩 阵进行归一化 处理 ， 得到隶属度矩阵为 Rl R， 0． 7 0 ． 6 0 ． 4 0 ． 4 0 ． 5 O ． 3 O O ． 5 O ． 9 0 0 ． 4 0 ．3 0 ． 5 0． 2 O 0． 2 0． 3 0． 3 0． 5 0． 3 0． 5 0． 3 0． 3 0． 2 0．1 0 ． 4 0 ． 5 0 ． 4 0 ． 5 0 ．3 0 ．3 O ． 2 O 0．1 0．1 0． 2 O O． 3 0． 3 O． 2 0 0 ． 3 O ．1 0 ． 2 O 0 ． 3 0 ． 3 0 ． 5 各个方案的综合评定 向量为 S 1 W， Rl 0 ． 3 3 2 ， 0 ． 3 2 8 ， 0 ． 1 8 6 ， 0 ． 1 5 3 S 2 R 2 0 ． 2 0 4， 0 ． 3 4 5 ， 0 ． 2 4 6 ， 0 ． 2 0 5 计算综合评定值 。 1 7 6 ． 8 3 0 ， 2 S 7 0 ． 6 4 5 。根据结果可知， 。 肛2 ， 故方案 一 更加合理。 2 ． 2装配车间布置方案的 F l e x s i m仿真研 究 以某型号截止阀的装配过程为研究对象 ， 使用 F l e x s i m 仿真软件建立布置模型， 布置现状模型 如图6所示 ， 方案一的布置模型如图 7所示。 图 6布 置 现 状 模 型 图 7方案一的布置模型 对上述实体进行参数的设定 ， 见表 3 。 表 3 J j r 单元代号一览表 其他的参数设置 暂 存区 的最大储存量设 为 1 0 0 0 件 ， 临时实体进入装配系统间隔时间的分布 函数为 Ⅳ 3 0 0 ， 1 2 0 ， 单位是 s 。 选择布置现状 的实体 P r o c e s s o r lP r o c e s s o r 9 、 T r a n s p o r t e r l T r a n s p o r t e r 3 、 C r a n e l和方 案一 的实 体 P r o c e s s o r l 一P r o c e s s o r 9 、 T r a n s p o r t e r l 一T r a n s p o r t e r 3 、 C r a n e 1 ， 在仿真结束时刻为 1 0 0 0 0 S时进 行结果统计 ， 得到统计表， 根据统计表的数 据作 出 仿真结果对 比图 ， 如图 8 所示。 l l』 斗 1 J 1 二 斗 l 0 O 0 0 c ； 0 O c 5 O c ； 8 2 2 0 1 2年9 月 中国制造业信息化第4 1 卷第 l 7 期 来更为科学合理 的方案。克服了以往布局中的往 返交叉物流量大 、 安全等级低等不合理之处 ， 通过 对优化的方案进行评价与仿真模拟分析 ， 为方案的 实行提供 了参考与依据。由于尚未考虑具体设备 的布置且未分析搬运成本 ， 故设计方案还有待进一 步深入研究。 参考文献 [ 1 ] 朱耀祥 ， 朱立 强． 设施 规划与物流 [ M] ． 北京 机械工业 出版 图 8 仿真结果对比图 [ 2 ] 王家善 ．设施规划与设计[ J ] ． 工业工程 ， 2 0 0 O 1 l l l 4 ． 通过分析仿真结果对 比图可知， 方案一在设备 [ 3 ]倪伟 英 ．精益生产管理系统的研究 [ D] ． 北京 北京航空航 天 空闲率等数据上有明显的提高 ， 尤其方案一中减少 大学， 2 0 0 3 ． 了搬运车的数量 ， 提高 了装配过程中的搬运 自动化 C 4 ] R i c h a r d M u t h e r ． S y s t e m a t i c L a y o u t P l a n n i n g [ M ] ． 2 n d e d i t i o n ． 程度 。 B o s t o n c “ 。 B o o k s 1 9 7 4 1 2 - 2 6 ． [ 5] R i c h a r d Mu t h e r ，K n u t Ha g a n a s ．S y s t e ma t i c H a n d l i n g A n a ly s i s [ M] ． K a n s a s C i t y ，Mi s s o u riMa n a g e me n t a n d I n d u s t ri a l R e ． 3 结束语 s e a r c h P u b lic a ti0 n s ， l 9 6 9 l 一 2 4 ． 本文以阀门企业装配车间为研究对象 ， 采用系 [ 6 ] 汪 应洛 系统工程[ M ] - 北京 机械工业出版社， 2 0 0 9 1 3 1 一 ． 统化布置方法 ， 使用 F l e x s i m软件进行仿真分析 ， 对 ” 4 ‘ 车 间 施 布 置 进 行 重 新 的 设 计 与 分 析 ，设 计 了 比 原 蠹 产 物 流 系 统 Th e Fa c i l i t i e s Pl a nn i ng a n d S i mul a t i o n o f Va l v e As s e mb l y W o r k s h o p S HI We nh a o ，YE Xi q u a n ，Z HAO Y a nw e i ，Z HANG J i nh o n g 1 ． Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Z h e j i a n g H a n g z h o u ， 3 1 0 0 1 4 ， C h i n a 2 ． We n z h o u U n i v e r s i t y ， Z h e j i a n g We n z h o u ， 3 2 5 0 3 5 ，C h i n a A b s t r a c t I t a p p l i e s S y s t e m a t i c L a y o u t P l a n n i n g S L P m e t h o d i n f a c i l i t i e s p l a n n i n g o f t h e v a l v e a s s e m b l y w o r k s h o p，o p t i mi z e s t h e f a c i l i t i e s l a y o u t s y s t e m a n d g i v e s mu l t i p l e s c h e me s ．Us i n g t h e f u z z y c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n me t h o d，i t c h o o s e s t h e o p t i ma l s c h e me t o e v a l u a t e t h e d e s i g n s c h e me s ． Ba s e d o n fle x s i m s i mu l a t i o n s o f t wa r e，i t r e a l i z e s t h e p l a n e a n d 3 d s i mu l a t i o n o f t h e d e s i g n s c h e me，v e rifie s t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e p r o p o s e d s c h e me wi t h e x p e r i me n t s r e s u l t ． Ke y wor d s Va l v e；As s e mb l y W o r ks h o p；Fa c i l i t i e s P l a n i n g； ；S L P；F l e x s i m 上接第 7 7页 Ap pl i c a t i o n Re s e a r c h o n Aut o n o m i c M a na g e m e n t o f M a n uf a c t ur i ng Pr o c e s s S e r v i c e f o r RP H A N L i nn a n ， WU D i ，H U Q i n g x i S h a n g h a i U n i v e r s i t y ，S h a n g h a i ， 2 0 0 4 4 4 ． ，C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e i n t e g r a t e d s e r v i c e s y s t e m o f RP a n d t h e t h e o r y o f a u t o n o mi c c o mp ut i n g s y s t e m ，i t p r o p o - s e s a s e l fma n a g e me n t f r a me wo r k f o r RP ma n u f a c t u rin g p r o c e s s s e r v i c e ．Ac c o r d i n g t o pr o c e s s s e rvi c e c h a r a c t e r i s t i c s ，i t a n a l y s e s t h e s e l f ma n a g e me n t f r o m t h e s e l fc o n fig u r a t i o n，s e l f o p t i mi z a t i o n a n d s e lf p r o t e c t i o n i n v i e w o f t he p r a c t i c a l c a s e s ．I t p r o v i d e s a n e f f e c t i v e t e c h no l o g y t h e o r e t i c a l s u p po r t f o r i mp r o v i n g t h e a u t o n o my o f s y s t e m ma n a g e me n t wh i c h a c h i e v e s t h e f u n c t i o n s s u c h a s d e s c rip t i o n o f d o ma i n o n t o l o g y a n d a u t o n o mi c ma n a g e me nt o f s y s t e m．Th e ma n u f a c t u r i n g pr o c e s s s e r v i c e o f RP h a s b e e n t e s t e d a n d v e rifi e d b y p r a c t i c a l c a s e s i n ma n y e n t e r p r i s e s ，a n d t h e me t h o d i s p r o v e d e f f e c t i v e ． Ke y wo r d sRa pi d Pr o t o t y p i n g；Au t o n o mi c Co mp ut i n g；W e b S e rvi c e