罐頭制造公司基于SLP的生產(chǎn)車間布局設(shè)計外文翻譯.docx

罐頭制造公司基于的生產(chǎn)車間布局設(shè)計摘要 本文介紹了罐頭公司對生產(chǎn)車間布局的分析和應(yīng)用系統(tǒng)布局規(guī)劃（SLP）解決生產(chǎn)車間布局問題。用機器，操作活動和材料流之間的關(guān)系確定每臺機器的最佳位置。采用SLP技術(shù)設(shè)計兩種供選擇的生產(chǎn)車間布局，并比較新布局和現(xiàn)有布局在物料流距，搬運時間和搬運費用方面的情況?，F(xiàn)有的生產(chǎn)過程效率低下，呈現(xiàn)出瓶頸?？晒┻x擇的布局是根據(jù)每對機器之間的最小距離進行開發(fā)的。通過減少材料處理生產(chǎn)中的總體移動，改善了公司現(xiàn)有布局。操作過程中測量涵蓋了布局和機器的實際尺寸，機器之間的活動，機器之間的距離以及公司機器之間的物料流量。通過現(xiàn)實案例研究證明了SLP是解決生產(chǎn)車間布局設(shè)計問題的可行方法。在提出的兩種可供選擇的布局中，更經(jīng)濟的方案生產(chǎn)流程的距離可以從389.7m縮短到311.2m或360.6m，搬運時間可以從901秒縮短至750秒。 搬運成本可以從的3.17比爾降至2.98或2.19比爾，從而提高生產(chǎn)率。關(guān)鍵詞：系統(tǒng)布局規(guī)劃 生產(chǎn)車間 物料處理 罐頭制造1引言制造設(shè)備的效能主要取決于機器和部門的布局。 典型的工廠布局程序決定了如何安排各種機器和部門實現(xiàn)整體制造時間的最小化，最大限度地提高在線工作的周轉(zhuǎn)率和最大化公司產(chǎn)出。判斷一個現(xiàn)有制造系統(tǒng)能否在制造業(yè)的大環(huán)境中保持競爭力的關(guān)鍵因素是產(chǎn)能。據(jù)估計，在美國每年有超過2500億美元資金用于設(shè)施規(guī)劃設(shè)計和重新規(guī)劃。此外，制造業(yè)中總成本的20-50與材料處理有關(guān)，有效的設(shè)備規(guī)劃可以將這些成本降低10-301。 Taha等人 （2008）2提出，為了在當(dāng)今競爭激烈的制造環(huán)境中取得成功，管理者必須尋找新的設(shè)施規(guī)劃方法。 朱和王（2009）3應(yīng)用SLP方法設(shè)計對木材廠進行整體布局，驗證了SLP方法在布局設(shè)計方面的可行性。結(jié)果表明，工作流程和實踐意義重大。 我們檢測到需要進行重新布局的原因是4,5擁擠和利用空間不足，設(shè)備在制品的庫存過量，工作流程中的距離長和路徑不連續(xù)，生產(chǎn)存在瓶頸，工位還有空閑時間，合格的工人進行過多簡單的操作，工人存在焦慮和不適; 設(shè)施發(fā)生事故，控制作業(yè)和人事管理有困難。2 措施該公司在罐頭生產(chǎn)過程中遇到一些問題。罐頭生產(chǎn)部門有一座主樓，罐頭生產(chǎn)過程中的主要問題是搬運距離長，產(chǎn)品在機器之間交叉?zhèn)鬟f，迂回。由于長距離搬運，產(chǎn)品的勞動力成本也很高。針對這些問題，需要對新布局方案進行設(shè)施布局優(yōu)化，以評估與公司制造目標相關(guān)的績效指標。本文提出采用SLP作為生產(chǎn)車間布局優(yōu)化的基本方法。部門績效的改善在于減少搬運距離，降低搬運成本，減少搬運時間，消除迂回和路徑斷續(xù)。 罐頭生產(chǎn)車間布局公司生產(chǎn)皇冠瓶塞和罐頭，專門為大約二十種飲料，軟飲料，汽水，油漆和藥品工廠提供這些罐頭?；使谄咳凸揞^生產(chǎn)在一座建筑中運行; 建筑總建筑面積42m*96m= 4032平方米。從這個車間到存儲區(qū)域的距離是寬度的一半（21m*48m= 1008平方米）（圖1）。另外還有21米的寬度用于Crown Cork和罐頭生產(chǎn)加工。罐頭（90mm，115mm，176mm）的生產(chǎn)在安裝在沿長度方向上的兩列設(shè)備，寬7m的區(qū)域內(nèi)展開。 某些組件的操作人員必須在生產(chǎn)和組裝過程中需要在這些機械中前后移動?，F(xiàn)有的生產(chǎn)車間布局如圖1所示。（工作站/機器名稱和代碼如表4所示）。注意：所有尺寸以米為單位，繪圖由Auto CAD（版本2007）制成，不按比例繪制。解決設(shè)施布局問題最成功的策略之一是基于Muther（1976）6提出的系統(tǒng)布局規(guī)劃方法。 該技術(shù)的三個基本領(lǐng)域是：關(guān)系（輸入數(shù)據(jù)，物料流動，活動關(guān)系和關(guān)系圖），空間（空間需求，可用空間和空間關(guān)系圖）和調(diào)整（修改約束，實際限制，開發(fā)布局 ，評估），總體而言，完成SLP需要11個步驟，遵循如下逐步程序4：步驟1：輸入數(shù)據(jù)SLP的第一步需要收集和分析案例研究所需的數(shù)據(jù)。這必須在任何規(guī)劃關(guān)系，空間或調(diào)整之前進行。每個SLP的輸入變量是，產(chǎn)品（P）是要處理的材料（對于本研究，產(chǎn)品是90mm罐），數(shù)量（Q）是待處理產(chǎn)品的每個子部件的體積，路由（R）是產(chǎn)品要進行加工的路徑，本案例研究中的路徑由是通過制作90mm罐的每個主要組件的流程圖獲得的，時間（T）是指完成加工所需的總時間。在生產(chǎn)過程中，可以通過對每個過程的平均值進行20次觀察來確定罐組分的觀察時間（OT）。這個時間研究使用的評級為85（0.85），所需容差為個人需求-5，不可避免的延遲1，基本疲勞4，噪音水平（間歇性大）-24正常時間=總觀測時間 平均評級= 25.81*0.85= 21.94秒標準時間=正常時間+（正常時間允許）= 21.94 +（21.94*0.12）= 24.57秒步驟2：90mm罐的物料流動物料流動始于倉庫內(nèi)的原料。 對于90mm罐的生產(chǎn)，主要生產(chǎn)車間在底部，車身，環(huán)形和蓋板上進行操作（這些部件必須分別為92.4m，119.5m，87.4m和90.4m）（表I）。對于那些子交叉在機器之間的交叉表示。 由于安裝的機器按照不正確的方式生產(chǎn)，導(dǎo)致流動路徑的長距離搬運和搬運路徑中斷（圖1）。 通常，組件的產(chǎn)品流程不系統(tǒng)，所需的資源沒有靠近。步驟3：活動關(guān)系圖在這個階段，我們進行資源關(guān)系的識別。資源是罐頭產(chǎn)品制造中涉及的各種過程。收集完成后得到從收到物料（s）和最終成品目的地的信息（表二）。 生成活動關(guān)系圖中直觀的表現(xiàn)出各類資源質(zhì)檢的接近度（A 絕對必要的，E特別重要的，I重要的，O普通的接近性，U不重要，X不能靠近）（圖2）。1） 工作表：工作表解釋活動關(guān)系圖，成為無量綱框圖的基本數(shù)據(jù)7。 工作表將取代活動關(guān)系圖（表三）。2） 無尺寸框圖：無量綱框圖是第一次布局嘗試（圖3）。 即使這個布局是無量綱的，它是主布局和繪圖計劃的計劃。 一旦確定尺寸，空間將按照無量綱塊圖布局分配給每個活動。 如果我們遵守活動規(guī)則，將會得到一個良好的布局。有時，沒有確切的尺寸可以更好地布置無量綱的框圖，因為大型工作中心/機器/部門與小機器/部門有更重要的關(guān)系，并且可以有更多的活動靠近他們7 步驟4：關(guān)系圖（線圖）這個步驟將工位/機器在空間上進行定位。把那些具有強烈的相互作用或者接近關(guān)系的機器盡量靠近。關(guān)系/線圖顯示了設(shè)備之間最佳的存在位置，不考慮設(shè)備的空間要求并展示了設(shè)備之間可能的集群放置方式（圖4）。通過對活動關(guān)系圖的分析，可以更好地了解所有設(shè)備資源可以實現(xiàn)的功能。這可以應(yīng)用于空間關(guān)系圖中建筑的布局。步驟5：空間需求 在生產(chǎn)車間生產(chǎn)罐頭的總體空間要求是通過測量機器的占地面積以及所需的工位數(shù)量和所需留量來確定的。我們測量每個工位的長度和寬度，以確定每個工位的面積：機器空間（最大）=長度*寬度+（維護+最大行程+設(shè)備服務(wù)+操作員+材料）和機器空間（最?。?）=長度*寬度。將總平方米乘以150，可為進場中的過道提供額外的空間（表四）。設(shè)備額外的50需求空間將主要用于通道8。 基于確定的空間，操作工人可以在工作時舒適地坐下，而不會和別人磕碰到。TABLE IV. SPACE DETERMINATIONSCode Workstations/Machines Length Width (m)Total sq.metersM1 Slitter machine 1.2 2 2.4M2 Slitter machine 1.2 2 2.4M3 115mm bottom press machine 1 1.8 1.8M4 176mm bottom press machine 1 2 2M5 90mm cover press 1.2 0.8 0.96M6 Plastic liner (no work) 1.2 0.8 0.96M7 Plastic liner 2 4.8 9.6M8 Ear press 1.31.2 1.56M9 115mm ring press (no work) 1.5 1.2 1.8M10 Ear and wire assemble 0.8 0.7 0.56M11 Wire bending machine 0.8 1.4 1.12M12 Washer press 1.5 1 1.5M13 115mm cover press (no work) 1.5 1 1.5M14 115mm ring press 1.5 1 1.5M15 176mm ring press (for final shape) 1.5 1 1.5M16 176mm ring press (only blank shape) 2.3 2 4.6M17 176mm cover press (no work) 1.5 1 1.5M18 Rolling 0.4 1 0.4M19 Resistance (seam) welding 1.5 4 6M20 Resistance (seam) welding 1.5 4 6M21 176mm body flanging machine 1.3 1.5 1.95M22 176mm bottom sealing 1.3 1 1.3M23 176mm ring sealing 1.3 1 1.3M24 Spot welding 1.3 1.4 1.82M25 90mm body flanging machine 0.8 1.2 0.96M26 90mm bottom and ring sealing 0.7 1 0.7M27 115mm body flanging machine 2.5 7 17.5M28 115mm bottom sealing 0.6 1 0.6M29 115mm ring sealing 0.6 1 0.6M30 115mm cover press 0.8 1.8 1.44M31 176mm cover press 2.1 2.1 4.41M32 90mm cover curling machine 0.7 0.7 0.49M33 115mm cover curling machine 0.7 0.7 0.49M34 176mm cover curling machine 1.2 0.7 0.84Total 84.06150% 126.09步驟6：可用空間根據(jù)現(xiàn)有的空間可知，生產(chǎn)車間占用的空間足以生產(chǎn)罐頭。可用于生產(chǎn)罐頭的空間占地面積為420平方米（寬7米，長60米），在車間的長度方向上放置了兩行設(shè)備（圖1）。機器重新排列有兩種方法：第一個方法是擴大（增加）罐裝生產(chǎn)車間的寬度;減少從原材料倉（1008平方米）的寬度，并按其加工工藝順序?qū)C器重新排列三行。與存儲原材料的面積相比，存儲區(qū)面積將變得相當(dāng)寬，因此，從存儲區(qū)到生產(chǎn)車間，可以減少4米寬的空間（圖5）。第二個方法是有足夠的空間可用，但是生產(chǎn)車間的寬度很窄，機器只能排列成兩排（圖6）。此外，為實現(xiàn)這兩種方法，我們必須從現(xiàn)有的生產(chǎn)車間移除一些未使用的設(shè)備（M6塑料襯套，M9-115mm環(huán)壓機，M13-115mm壓蓋機，M17-176mm壓蓋機）。步驟7：空間關(guān)系圖步驟5和6中討論的空間需求和可用空間，然后結(jié)合到空間關(guān)系圖?？臻g關(guān)系圖的目的是將空間約束與活動關(guān)系圖相結(jié)合。提出了兩個空間關(guān)系圖選項（圖5和圖6）。 基本上，在第一種選擇中，由罐頭組件移動的距離將減少，從而通過在工作中心/機器之間移動材料來降低操作成本和損失的時間。不同的行表示活動關(guān)系圖的關(guān)系，這些工作中心需要彼此靠近（圖5）。在第二個選項中，罐頭組件移動的距離與選項1相比會增加，但與現(xiàn)有布局（圖1）相反，距離將會減?。▓D6）。步驟8：修改約束本研究的主要制約因素是生產(chǎn)車間重新布局所需的空間。 使用可用空間，即使對于現(xiàn)有的機床，根據(jù)標準也難以進行重新布局。步驟9：實際限制 在研究中，因現(xiàn)有設(shè)施建成，擴建面積擴大的能力有限。 當(dāng)從一邊重建主樓，需要進行協(xié)商，以便為設(shè)施提供最好的布局。步驟10：開發(fā)布局選擇通常根據(jù)一般物料流（制造，子組件和最終組裝）得到整個工廠布置。 由于現(xiàn)有罐頭s生產(chǎn)車間布局的寬度空間狹窄，所以設(shè)備只能沿著車間長度方向排列兩行。單個部件從一個設(shè)備轉(zhuǎn)換到另一個設(shè)備， 這導(dǎo)致長距離搬運、越過設(shè)備的流動（中斷流程）和迂回出現(xiàn)。 且一些未使用的機器導(dǎo)致長距離搬運和流程中斷，需要從現(xiàn)有的生產(chǎn)車間移除一些未使用的設(shè)備。為了使這些問題最小化，我們提出了兩種布局設(shè)計可供選擇：（i）可選設(shè)計I在現(xiàn)有布局中，我們有足夠的平方英尺空間，但是罐子生產(chǎn)車間的寬度狹窄，機械排列只有兩排。在第一個布局的可選擇設(shè)計中，我們必須擴大（增加）罐子生產(chǎn)車間的寬度，然后按照其工藝流程順序?qū)C器重新排列成三排。 這個生產(chǎn)車間將會有一個重新布局，因為這個設(shè)計包括其他的過道空間，維護空間等（圖5）。（ii）可選設(shè)計II第二種布局的替代設(shè)計是不增加罐頭生產(chǎn)車間的寬度。為了最小化第二種設(shè)計的子部件搬運距離，根據(jù)其工藝流程順序?qū)C器重新排列成兩行，并提出了通道的空間，機器的維護，操作員的空間等等（圖6 ）。步驟11：評估這是對現(xiàn)有布局和在步驟10中提出的兩種可選布局之間的某些關(guān)鍵性能指標進行比較。以下是評估兩種提出的（改進的）布局的有效性的績效措施，即總搬運距離，總搬運時間，搬運費用和迂回情況。A.總行程距離表六顯示，現(xiàn)有的布局是長距離搬運，即389.7米。 布局設(shè)計I中行程距離較少，即311.2m（減小78.5m），布局設(shè)計II減小了距離，即360.6m（減小29m）。 表V顯示通過實施所建議的布局重新排列可以減少距離。與現(xiàn)有布局相比，布局方案I更好，距離減少了20.14。TABLE V. COMPARISON OF THE LAYOUTS IN TERMS OF DISTANCE.Components of 90mm CanTotal Traveling Distances (meters)Existing layoutAlternative design IAlternative design IIBottom 92.4 74.4 95.5Body 119.5 73.3 79.2Ring 87.4 75.1 95.7Lid 90.4 88.4 90.2Total 389.7 311.2 360.6Reduced distances (%) 20.14 7.46B.總搬運時間表VI顯示，現(xiàn)有布局的總搬運時間為901秒（15.01分鐘），對于布局設(shè)計I搬運時間較少，為750秒（12.50分鐘），減少了2.51分鐘，而布置方案II也縮短了行駛時間，為910秒（15.16分鐘），減少-0.15分鐘。兩種方案均比現(xiàn)有布局時間短，結(jié)果表明兩種布局方案有顯著改進。TABLE VI. COMPARISON OF THE LAYOUTS IN TERMS OF TIME.Components of 90mm CanTotal Traveling Time (Seconds)Existing layoutAlternative design IAlternative design IIBottom 248 188 251Body 203 135 143Ring 218 192 276Lid 232 235 240Total 901 750 910Reduced traveling time (%) 16.7 -1C.總搬運費用基于不同的方法，布局問題可以有不同的模型。 根據(jù)兩個基本目標功能：一是最大限度地減少物料總處理成本，二是是最大限度地提高接近度。 使得物料總處理成本最小化的的模型如下5：其中：Z =總物料處理成本，Cij是活動i和j之間每單位距離的成本，Dij是活動i和j之間的距離，m =工位中心。罐頭零部件通過使用兩種材料處理系統(tǒng)：使用叉車和手動處理實現(xiàn)從機器移動到機器的過程。搬運成本用資源成本和勞動報酬來表示。該公司的叉車活動成本計算為11.25Birr / hr（0.19Birr / min）燃料和6.8Birr / hr（0.11Birr / min），總計18.05Birr / hr（0.30Birr / min）。這個成本/小時換算為成本/距離，計算物料搬運成本。從統(tǒng)計到的資料來看，測量到貨物與分切機之間的物料移動（叉車）距離為23.724m（表二）。叉車需60秒（1分鐘）完成這些工作中心之間24m的移動。因此，這些工作中心之間的叉車活動成本為0.30Birr / min。根據(jù)這個計算，每個距離的成本是0.30Birr / 24m，從這個結(jié)果來看，每個距離的叉車成本是0.013Birr / m。勞動報酬計算為6.80Birr / hr（0.11Birr / min）。在裝配過程中，操作人員的搬運時間也被視為勞動時間。表七顯示，根據(jù)模型（1），計算出生產(chǎn)罐頭總搬運成本在布局設(shè)計I和II中均少于現(xiàn)有布局。TABLE VII. SUMMARIZED TRAVELING COST OF LAYOUTS.Traveling Cost (Birr per each travel)Existing Alternative design I Alternative design II3.17 2.93 (8 %) 2.19 (31%)D.迂回每個操作之間的過程流程和關(guān)系如圖1，圖7和圖8，供選擇的兩種方案設(shè)計的設(shè)備布置通過零部件的操作路線布置來進行。表八比較了布局方案的迂回情況，并顯示了方案設(shè)計I和II中沒有迂回。TABLE VIII. COMPARISON OF LAYOUTS IN TERMS OF BACKTRACKING.ExistingAlternative Design IAlternative Design IIFrom To From To From ToWelding Flanging No backtrackingNo back trackingNo back trackingNo backtrackingBottom press BottomsealingNo backtrackingNo backtrackingNo backtrackingNo backtrackingRing press RingsealingNo backtrackingNo backtrackingNo backtrackingNo backtracking3 結(jié)論經(jīng)過仔細分析現(xiàn)有車間布局和采用SLP技術(shù)，得出以下結(jié)論：從流程順序的角度看，自組織布局設(shè)計比現(xiàn)有布局更有效。這些結(jié)果證明了SLP布局方案的可行性。當(dāng)長距離運輸大量物料浪費時間和資源，公司的計劃生產(chǎn)量和利潤都將無法實現(xiàn)。因此，為生產(chǎn)車間設(shè)計更好的布局是合理和必須的。在分析了當(dāng)前布局之后，通過使用SLP方法提出了兩種不同的改進型新的公選布局（布局設(shè)計I和II）。提出的設(shè)計I，擴大了生產(chǎn)車間的寬度（圖7），提出的布局設(shè)計II，不會擴大生產(chǎn)車間的寬度（圖8）。移除一些不使用的機器，然后根據(jù)具體的操作順序?qū)C器重新排列成兩行。兩種布局設(shè)計可以節(jié)省由工作中心內(nèi)部組件移動的距離（表五）。這種減小的距離將減少處理每個部件所需的時間，從而降低操作成本。機器之間的移動也被最小化，時間最小化，消除路徑中斷和迂回。因此，提出的布局設(shè)計I更好，并將帶來可持續(xù)的改進，通過使用SPL來減少罐頭生產(chǎn)的搬運費用。布局設(shè)計I和II中的搬運時間時間（表六）和搬運費用費用（表七）都有所減少，這表明設(shè)計在性能措施方面有顯著改善，設(shè)計是安全可行的。最后，生產(chǎn)車間重新布局會減少物料流動的距離和時間消耗，從而提高生產(chǎn)量。參考文獻1 J.Balakrishnan and C.H. 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