1、本科生毕业论文（设计）题 目: 基于 SLP 的少品种大批量生产车间设施布 姓 名: 置设计 学 院: 工学院 专 业: 班 级: 学 号: 指 导教师: 职称: 2014 年 05 月 04 日南京农业大学教务处制目录摘要 .1Abstract.1Key words.11 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 设施布置设计发展概况 .11.3 本课题的研究意义 .21.4 论文的主要研究内容及方法 .21.5 论文写作思路 .32 系统布置设计方法及原理 .32.1SLP 产生和概述 .32.1.1 系统化设施布置的分析步骤 .42.2 设计过程 .42.3 SLP 国外研究现状与应用的不
2、同领域 .52.3.1 国外设施布置现状 .52.3.2SLP 在整个物流园区或者整个仓库区中应用 .62.3.3 SLP 在仓库的内部布局问题中的应用 .62.3.4 SLP 和 SHA 结合应用实例 .62.4 车间布置设计的原则 .72.5 车间布置设计的形式 .72.6 少品种大批量生产车间的特点及其布局问题 .82.6.1 少品种大批量生产车间的特点 .82.6.2 少品种大批量生产车间的布局问题 .82.7 公司生产车间现状、存在问题以及解决方法 .92.7.1 生产车间现状 .92.7.2 存在问题 .92.7.3 解决方法 .103 SLP 在 XX 公司生产车间布置设计中的应
3、用 .103.1 公司介绍 .103.2 基本要素分析（PQRST） .113.2.1 产品 P.113.2.2 数量 Q.113.2.3 加工工艺路线 R.113.2.4 厂区作业单位的划分 S.133.2.5 时间安排 T.143.3 物流分析 .143.3.1 计算物流量 .143.3.2 绘制从-至表 .143.3.3 划分物流等级强度 .163.3.4 绘制作业单位物流相关图 .173.4 非物流分析 .183.5 作业单位综合关系分析 .193.5.1 选取加权值 .203.5.2 综合相互关系的计算及关系表的绘制 .203.6 计算综合接近程度 .233.7 作业单位位置相关图
4、.244 整体设计 .255.分析（SHA 法）与评价 .286 结论 .307 致谢 .31参考文献 .311基于 SLP的少品种大批量生产车间设施布置设计学生 指导教师 XX摘要：车间设施布局是工厂布局的重要内容之一，对整个企业生产系统运转的通畅程度有直接影响，而且，布局的优劣还直接决定着产品质量、生产率和经济效益。本文运用 SLP方法，研究少品种大批量生产车间设施布局优化，并以南通市珀利玛滤材有限公司的生产车间为例，发现车间内部问题，并对车间设施布局做出优化设计，实现了车间设施的合理布局。关键词：设施布局；少品种大批量；系统化设施布置规划（SLP） ；优化The Optimization
5、 of Facilities Layout of Fewer Species 另一方面,60 年代以来以 J M 摩尔等为代表的一批设施规划与设计者,较为系统地研究应用计算机技术进行平面布置及其优化的问题,并产生了许多用高级语言写成的平面布置程序,如用于新建设施的 CORELAP、ALDEP 程序和用于改建布置的COFAD、CRAFT 程序,形成了计算机辅助设施布置(CAL)方法。 1缪瑟的系统布置设计(SLP)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、求得合理布置的技术,因此在布置设计领域获得极其广泛的运用。国内在 80 年代以后引进了这一理论,收效非常显著。而计算机辅助设
6、施布置方法利用计算机的强大功能,帮助人们解决设施布置的复杂任务,为生产系统的设施新建和重新布置提供强有力的支持和帮助,节省了大量人力和财力,尤其是对大型项目和频繁的重新布置。 21.3本课题的研究意义制造系统的设施布局优化一直是工业工程领域的重要研究内容之一，制造系统设施布局的好坏与制造系统的生产效率、生产成本、厂房利用率、设备的使用寿命和车间生产的安全性都有重要关系。车间设施布局设计是一个多目标和多约束的问题，布局的周期和成本也较高。通常物料搬运和运输的成本约占制造业总成本的 20%50%,工厂布局设计主要是确定工厂的生产部门、辅助部门和管理部门的位置。一个良好的设施布置设计可以使物料搬运的
7、成本降低,较好地发挥经济效益和社会效益。本文针对南通市珀利玛滤材有限公司生产车间的设施布局现状存在的诸多不合理问题，采用系统布置设计（SLP）方法对车间进行物流和非物流关系分析，绘制出车间各作业单位位置相关图和作业单位面积相关图。根据车间的实际情况，确定了优化布局方案，利用（SHA）系统化搬运分析原理进行优化评估，然后结合工厂实际情况确定最佳布置方案，这对降低该公司（纤维、涤纶）针刺毡的生产成本和物料搬运成本，合理规划好生产部门和辅助部门的相对位置，较好地发挥经济效益和社会效益有深刻意义。1.4论文的主要研究内容及方法设施布置设计属于工厂设计的范畴，从重要性的角度考虑，当属重中之重，其主要包括
8、两个方面，工厂总平面布局以及生产车间布局。本文的研究对象是南通市珀利玛滤材有限公司生产车间平面布局的优化、评价。本文正文部分一共六个章节，其中第一章进行课题引入，概述了设施布置设计的发展状况以及课题的研究意义。第二章介绍了 SLP 法的方法及原理，为下文应用分析做好铺垫。第三章是论文的核心章节，结合实例运用 SLP 法分别进行物流分析与非物流分析，做出综合位置相关图。接下来第四章在第三章分析的基础上进行整体分析并且得出两个优化方案。最后第五章和第六章是运用SHA 法对设计出的方案进行评价和最终方案的确定。3本文运用理论研究与实证分析、定性分析与定量分析相结合的研究方法来探讨SLP法在公司车间设
9、施布置设计中的应用问题。以缪瑟系统布置设计理论思想为指导，以对有代表性的工厂设施布置现状进行实地调研作为出发点，广泛收集各种资料信息，主要包括产品信息、工艺流程信息、工厂内部设施布局图，以及有关的政策文件、调查研究报告等。利用这些资料，参考国内外的研究成果，SLP和SHA相结合的方法，对问题进行深入的分析和研究。1.5论文写作思路本篇论文主要是对除尘滤袋生产车间的进行系统布置设计，先用 SLP 方法对车间进行物流和非物流关系分析，绘制出车间各作业单位位置相关图和作业单位面积相关图，根据车间的实际情况，确定优化布局方案，利用（SHA）系统化搬运分析原理进行优化评估，然后结合工厂实际情况确定最佳布
10、置方案。2 系统布置设计方法及原理2.1SLP产生和概述系统化布置设计由理查德缪瑟于 1961 年提出，是一套针对设施规划布局的合理、系统的方法。它的基本思想是将相关的基本要素转化为设施间的相互关系，而后再将这种相互关系转化为设施平面布局的位置关系，从而产生出设施布局的最优方案。它条理清晰，考虑周全，且可操作性强，被广泛地沿用至今。但是随着时代的发展，系统化布置设计方法也逐渐显示出不足之处。激烈的市场竞争条件下，越来越多的企业开始使用制造资源规划系统、计算机集成制造系统、企业资源规划系统等软件，这些软件的高度计算机集成化要求企业的设施布置信息也趋于计算机化。另外，运用系统化布置设计方法可提供的
11、设施布置方案较少，在依据理论计算出的方案得到后，设计人员还需要再结合工厂自身的约束条件进行方案的修正。尽管有如上不足之处，该方法在现实中仍给我们进行设施规划布置提供了一套行而有效的方法来参考。下面我们来阐述一下系统化布置设计的几个基本要素：（1）产品 P指对象工厂要生产的半成品、原材料、成品或加工的零组件等，产品这个要素影响着生产系统的组成和它各个作业单位间的相互关系、物流流量、设备的使用类型、原材料及物料搬运的作业方式等等。（2）产量 Q指对象工厂所生产的产品的数量，可以用个数或件数、大小、重量等指标来表示，产量这一要素对生产系统的规模大小、所用机台的数量、物流运输量、设施面积大小等有着很大
12、的影响。（3）生产路线 R指对象工厂在加工生产产品时，依据加工工艺流程制定形成的生产路线，一般用工艺流程图、工艺过程表等表示，该指标对物料搬运的路线、各作业单位间的关系、仓库选址等有很大影响。（4）辅助服务部门 S指辅助部门可以分为职能管理部门、辅助生产部门、生活服务部门、仓储物流部门等，在进行系统布置之前，要将以上所有辅助部门连同生产部门一起做一个整体的规划。辅助部门的各作业单位如厂务、食堂、办公室、设备维修4间、收发室等等对生产系统的支持有着至关重要的作用，这些单位设置的好坏可直接加强或减少生产单位的生产能力。（5）时间要素 T指在何时，需要花费多久时间来生产出所需生产的产品，它包括各工序
13、的作业时间及产品更换批次等。2.1.1 系统化设施布置的分析步骤在运用系统化设施布置方法中，一般遵循如下步骤：（1）准备相关的基本数据将相关的基础资料：PQRST 等搜集齐全，同时也要对各作业单位进行划分。（2）根据所搜集的基本数据资料，对各个作业单位的功能及其相互关系进行分析，针对工厂的生产和作业流程，可从其工艺流程图等分析各作业单位间的物流强度、物流量，绘制出物流相互关系图；同时，若有非生产单位如周边设施等，也要采用非物流相互关系分析，从而得到各作业单位之间的综合相互关系图，用于确定各作业单位对的空间位置。（3）确定作业单位对的面积并制定面积相关图（4）修正面积相关图，得到几个设施布置的方
14、案步骤 3 所得出的面积相关图仅为一个最原始的布置图，我们还需要对它进行修正，要结合企业工厂的自身约束条件进行调整，包含企业的物料运输方式，生产周期，操作方式，投资成本等，另外一些软性的因素也必须得到考量，如员工工作环境的安全性和便捷性，管理的方便性等。（5）对最终的设施布置方案进行评价针对步骤 4 得出的几个布置方案，要进行投资收益的成本分析和评价，最终得出最佳布置方案。2.2设计过程SLP 计过程的框架图如图 2-1 所示：5图 2-1 SLP 框架图系统布置设计的原则要求有简化加工或作业过程；有效地利用设备、空间、能源和人力资源；最大限度地减少物料搬运；缩短生产作业周期；力求投资最低；为
15、职工提供方便、舒适、安全和职业卫生的条件。系统布置设计采用四个阶段进行,称为“布置设计四阶段”如图 2-2 所示：图 2-2 SLP 阶段结构阶段确定方针:无论是工厂的总体布置,还是车间的布置，都必须先确定所要布置的相应位置。阶段总体规划:在布置的区域内确定一个总体布局。要把基本物流模式和区域划分结合起来进行布置,把各个作业单位的外形及相互关系确定下来,画出一个初步区划图。阶段详细规划:把厂区的各个作业单位或车间的各个设备进行详细布置,确定其总体位置。阶段规划实施:编制施工计划,进行施工和安装。总体区划和详细布置这两个阶段的工作是规划设计人员的主要任务。这四个阶段顺序交叉,每个阶段的成果都要经
16、过上级批准。各阶段所需要的资料,随着阶段的进展而逐步加深。2.3 SLP国外研究现状与应用的不同领域2.3.1 国外设施布置现状国外对于布局形式的研究，起始于很早的时候，在 1961 年缪斯提出代表性的系统布置设计理论后，由构建一类理想布局模型到扩展模型，例如：多种多目标模型、动态布局模型鲁棒性布局，U 型布局方式在工程中得到了广泛的应用。系统布置设计是基于流程导向布局的一种布置方法，这种方法提出了作业单位相互关系的登记表是方法，是设施布置由定型阶段发展到定量阶段。日本的 JIT 生产方式和单元生产线，通过“一个流”生产布局，极大节省了占用空间和减少非必要的存量，JIT 起源于日本丰田的生产方
17、式，对工厂布置提出了更高的要求。1991 年 Hassan 和 Hogg3在国际生产研究杂志发表了“On Constructing a Block Layout by Graph Theory”,阐述了图论法的进一步研究， M. Adel46介绍的一种遗传算法(GA)，解决在制造业中存在的设施布局和系统设计问题，保证运转成本最小化。他考虑了各种物质流生产环境模式的流水车间布局、流程线布局(单线)与产品，多行布局、半圆形、循环布局。GA 方法的可以进行有效的2.3.2SLP 在整个物流园区或者整个仓库区中应用陈娟 5以钢铁物流园区为背景，对钢铁物流特性、发展现状、未来需求进行分析，划分园区作业区
18、域。探讨了 SLP 方法在物流园区布局设计中的具体实施和备选方案评价，提出了物流园区平面布置设计的方法和流程。在此基础上进行案例分析，详细设计了 SLP 在钢铁物流园区布局规划中的具体实施方案。李佳 6运用 SLP 方法研究了临港物流园区的平面布局设置问题，通过计算物流园区内各区域的物流和非物流相互关系，得出综合相互关系，然后得出布局方案，并将临沂临港经济区作为案例进行验证分析。李庆庚 7依托上海市西郊农产品国际交易中心项目，以农产品物流园区为背景，对物流园区进行功能分析，并对目前的布局技术进行综述，在此基础上探讨了 SLP 在物流园区布局规划中的具体实施和备选方案评价方法。徐科 8首先根据丹
19、灶铁路物流中心的物流作业总量对平面布局问题进行定性分析，然后根据一定的布局规划原则提出了 3种布局方案，并进行了较为详细的说明与比较，最终得出一个较为可行的研究方案。朱江洪 9以柳州 W 物流园区为例，对园区仓库布局进行改善。他通过对园区内物流公司的分类，园区物流量的计算和总结最终得出改善方案，并论证了方案的可行性。2.3.3 SLP 在仓库的内部布局问题中的应用沈中华 10开展了仓库布局优化理论、方法和应用的研究。他提出一个图书仓库的布局优化问题，对该问题建立了数学规划模型，设计了两种不同的蚁群优化算法进行求解，并通过与模拟退火算法的比较验证了蚁群优化算法在仓库优化布局问题上的优越性。黎浩东
20、，何世伟 11等人建立了一个随机仓库布局问题模型，并设计出基于随机模拟的禁忌搜索算法求解模型，最后利用算例来验证算法的有效性。 郑建华 12对上海石化物资供应公司仓库内部的整体布局进行了规划研究，首先利用从至表对石化仓库各个功能区进行规划，其次，针对石化仓库静态货位分配问题，按照货位分配的原则，建立了货位分配的优化目标函数组。得出初始仓库布局图。最后，使用 Flexsim 仿真软件对所有的初始方案进行评价，得出最优方案。安婷婷 13研究了制造企业仓库平面布局规划问题，她在论文中进行了理论创新，提出一套全新的仓库平面布局规划方法和步骤，即由仓库功能区面积作为初始数据计算得出仓库平面布局的一套理论
21、，为制造企业仓库平面布局规划问题提供了一定的有价值的理论依据和借鉴，具有一定的学术意义。此外，她依托某集团仓库设计与优化项目，运用定性与定量相结合的方法，建立数学模型，并用启发式算法进行求解，最后再运用仿真软件进行模拟仿真，为制造型企业仓库平面布局提供比较优化且具有参考价值的规划设计方法，能够帮助企业降低成本、提高仓库空间利用率，具有极大的实践意义。2.3.4 SLP 和 SHA 结合应用实例域李冰 14应用系统化布置设计和搬运系统分析相结合的方法，对某工程机械厂进行物流分析与优化调整。论文在分析工程机械厂的产品、产量、工艺过7程等基本要素后，通过物流图和物流距离图的绘制，对现有布置方案进行评
22、价。最后利用系统化布置设计方法对工程机械厂的总体布置进行优化调整。杨建华,彭丽静,杨永清 15等先用 SLP 对该厂各设施布置进行重新设计规划, 提出两个可行方案, 然后灵活运用 SHA 方法通过计算物料搬运费用的差异评估出最优方案。2.4车间布置设计的原则设施布置的好坏对于一个企业至关重要，它直接影响到企业的物流、信息流、工作效率、成本、工作环境、生产能力等等，新的生产车间需要进行设施布置的设计，旧有的生产车间同样需要定期地根据当时企业内外部环境的变化而进行设施布置的再规划设计，从而使企业能够再度适应社会要求。不管是对新的生产车间进行设施布置的设计，还是对原有生产车间的设施进行再优化，都需要
23、遵循如下的几点原则：（1）综合整体的原则。在进行设施规划的设计时，需要将所有对设施布置有影响的因素完全考虑在内，以免再次进行的设计因考虑不全面而非最优的设计方案。（2）移动距离要最小。物流量的大小，不仅可以反映物流费用的高低，还可以反映出物料在搬运过程中是否顺畅，所以在选择最优的设施规划方案时，应以物料搬运即移动距离最小为原则进行考量。（3）流动性的原则。好的设施规划方案应使在制品最小，并可以消除适当的等待浪费。（4）空间利用原则。优良的设施规划方案，要最大限度地利用好生产区域及周边服务区域，使空间利用程度最大化。（5）柔性原则。在进行车间布置时，要尽可能多地考虑到可能会出现的变化因素，以使再
24、次的设施布置能够有可进行的空间，也可使企业更好地适应市场的变化。（6）安全原则。安全第一，无论何时何种条件设施规划都应以员工能够安全生产为首要考虑因素，同时能保证员工的工作环境舒适和方便。2.5车间布置设计的形式车间设施规划有如下几种基本的形式：（1）工艺原则布置又称为工艺过程布置，是按照工艺专业化特征进行布置的一种形式。它将同种类型的设备集中放置在一起，完成相同的生产加工任务。如：将生产车间的车床和磨床分别放置，进行完车床工段后再进行磨床工段的加工。（2）产品原则布置又称装配线布置、产品专业化生产布置。是按照产品布置的一种生产方式。它将完成同一种产品的作业人员、设备集中在一起，从而完成相同产品的生产任务，是一种按照产品生产的步骤来进行机台或工艺过程安排的一种方式，这种布局方式适合少品种多批量生产的车间。（3）成组原则布置成组原则布置的原理是，按某种标准将工艺相似的工站组成一个小组，确定出这一小组的工艺流程，再根据工艺流程加工内容，进行作业人员和设备的选择，由这些人员和设备再组成一个 Cell。它更适合进行多品种小批量的生产
