某行輸出變壓器生產(chǎn)車間生產(chǎn)物流仿真和優(yōu)化

摘要：隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化的推進(jìn)，我國(guó)的企業(yè)越來(lái)越多地參與到競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際大市場(chǎng)中，尤其是制造產(chǎn)業(yè)更是面臨著外部的劇烈沖擊。在這樣的背景下，居高不下的制造成本成了制約企業(yè)生存和發(fā)展的極大障礙。本文介紹了生產(chǎn)車間物流系統(tǒng)建模與仿真的一般過(guò)程和方法，并應(yīng)用Flexsim仿真軟件結(jié)合流程分析法對(duì)某公司行輸出變壓器生產(chǎn)車間物流系統(tǒng)進(jìn)行了定性和定量的分析，通過(guò)對(duì)車間生產(chǎn)流程及布局的優(yōu)化，達(dá)到了縮短車間物流路徑和減少物流回流的目的，有效提高了生產(chǎn)率。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)；物流仿真和優(yōu)化；生產(chǎn)效率

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672－0407(2011)06－009－03

隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化的推進(jìn)，我國(guó)的企業(yè)越來(lái)越多地參與到競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際大市場(chǎng)中，尤其是制造產(chǎn)業(yè)更是面臨著外部的劇烈沖擊。在這樣的背景下，居高不下的制造成本成了制約企業(yè)生存和發(fā)展的極大障礙。研究表明，在產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程中，僅5％的時(shí)間用于加工和制造，剩余95％的時(shí)間都用于儲(chǔ)存、裝卸、等待加工和輸送，物料傳輸與存儲(chǔ)費(fèi)用占整個(gè)零部件加工費(fèi)用的30％-40％。由此可見，生產(chǎn)物流的合理化對(duì)提高生產(chǎn)系統(tǒng)的總效益和降低制造成本具有重要作用。現(xiàn)實(shí)中對(duì)生產(chǎn)物流的優(yōu)化是一個(gè)系統(tǒng)問題，仿真技術(shù)為解決這類問題提供了新的方法。使用仿真技術(shù)，可以將現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)線的各實(shí)體和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化并建立生產(chǎn)模型，在虛擬的環(huán)境中反映生產(chǎn)制造全過(guò)程，有助于找出生產(chǎn)線潛在的作業(yè)“瓶頸”，從而能更有效地進(jìn)行生產(chǎn)線平衡以及設(shè)施布局的改善，使企業(yè)更好地降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。

本文通過(guò)對(duì)某公司行輸出變壓器生產(chǎn)車間物流系統(tǒng)進(jìn)行分析，運(yùn)用Flexsim仿真軟件建立該車間的生產(chǎn)線模型，通過(guò)仿真找出了解決其生產(chǎn)物流系統(tǒng)問題的方法，有效地提高了系統(tǒng)效益。本文的研究方法對(duì)制造企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改善有實(shí)際的參考和指導(dǎo)意義。

一、某行輸出變壓器生產(chǎn)車間生產(chǎn)物流情況

某廠是某大型電子企業(yè)集團(tuán)的一個(gè)下屬分廠，主要生產(chǎn)微型變壓設(shè)備，本文所研究的生產(chǎn)車間專門生產(chǎn)行輸出變壓器。行輸出變壓器生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，原材料基本為外購(gòu)，通過(guò)對(duì)原材料的加工，制成生產(chǎn)所需配件，再將各種配件組裝起來(lái)形成成品。該車間按訂單生產(chǎn)，每月計(jì)劃生產(chǎn)40萬(wàn)單位，平均每天14300單位。該生產(chǎn)車間分為：原材料庫(kù)，燒結(jié)預(yù)處理車間，繞線車間，灌注車間，裝配檢驗(yàn)車間，成品庫(kù)六個(gè)生產(chǎn)部門，車間布局情況如圖1所示。行輸出變壓器主要生產(chǎn)工藝流程如圖2所示，其中高壓線圈的繞制和灌注工藝為其關(guān)鍵工藝。

對(duì)行輸出變壓器生產(chǎn)工藝流程及物流距離情況進(jìn)行初步分析發(fā)現(xiàn)，該車間生產(chǎn)物流迂回交叉情況較為嚴(yán)重，另外由于生產(chǎn)部門的布局不盡合理，使得物料運(yùn)輸距離進(jìn)一步加大，所以有必要對(duì)生產(chǎn)流程和生產(chǎn)部門的布局進(jìn)行優(yōu)化。

二、行輸出變壓器生產(chǎn)車間建模仿真

針對(duì)上文對(duì)該行輸出變壓器生產(chǎn)車間物流系統(tǒng)的分析，擬運(yùn)用Flexsim仿真軟件建立該車間的生產(chǎn)線模型并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。整個(gè)仿真過(guò)程可分為3個(gè)部分：首先對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，建立簡(jiǎn)化后的生產(chǎn)模型；第二步就是仿真模型的建立，包括三維模型的建立，各個(gè)仿真單元之間關(guān)聯(lián)性的確立，各個(gè)單元的參數(shù)確定和模型程序的編制等；最后是仿真模型的運(yùn)行和結(jié)果的輸出。

通過(guò)實(shí)地采集數(shù)據(jù)和對(duì)生產(chǎn)車間的簡(jiǎn)化，建立車間現(xiàn)有的生產(chǎn)物流系統(tǒng)模型，如圖3所示。Flexsim軟件集成了第三方的數(shù)據(jù)分析建模軟件ExpertFit，該軟件可用來(lái)對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而確定各種概率分布及其參數(shù)。按每月工作天數(shù)為28天，每天工作12h計(jì)算，設(shè)置仿真時(shí)間為1209600S進(jìn)行仿真。圖4為生產(chǎn)車間現(xiàn)有生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真透視圖。

通過(guò)仿真的運(yùn)行，F(xiàn)lexsim軟件對(duì)燒預(yù)車間、繞線車間、灌注1、檢測(cè)、總裝車間、灌注2、綜檢7個(gè)實(shí)體運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知，燒預(yù)車間的利用率為49.1％；繞線車間的利用率為85.9％；灌注1的利用率為14.5％；檢測(cè)工序的利用率為79.9％；總裝的利用率是91.9％；灌注2的利用率是34.6％；綜檢的利用率是46.3％。需要說(shuō)明的是灌注1和2的滿負(fù)荷是1800單位，批，但是由于業(yè)績(jī)問題，只能達(dá)到1000單位／批。因此即使將灌注的利用率修正以后依然很低。另一方面，結(jié)合該模型的生產(chǎn)流程和各車間的利用率情況來(lái)看，由于總裝的利用率很高，因此位于其上游的檢測(cè)和繞線利用率分別都達(dá)到了80％左右。而位于灌注1上游的燒預(yù)，以及灌注2之后的綜檢利用率都很低。對(duì)于燒預(yù)車間，應(yīng)該對(duì)其內(nèi)部生產(chǎn)物流過(guò)程進(jìn)行分析改善；而對(duì)于灌注1和灌注2，應(yīng)該通過(guò)對(duì)整個(gè)行輸出變壓器生產(chǎn)物流系統(tǒng)和生產(chǎn)部門的布局優(yōu)化來(lái)使得物流順暢，從而提高其利用率。而在對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化后，綜檢工序的利用率也會(huì)相應(yīng)提高。

三、系統(tǒng)改進(jìn)

根據(jù)以上分析可知燒結(jié)預(yù)處理車間的利用率較低，可對(duì)其內(nèi)部生產(chǎn)物流過(guò)程進(jìn)行分析改善。燒結(jié)預(yù)處理車間共有從基板印刷至檢測(cè)等9道工序，可分為燒結(jié)部分和預(yù)處理部分。其各個(gè)工序的加工時(shí)間、工位數(shù)以及工序輔助時(shí)間見表1，計(jì)算可知各個(gè)工序加工每單位制品耗時(shí)，據(jù)此可建立燒預(yù)車間系統(tǒng)模型。設(shè)置仿真時(shí)間為43200S，輸入屬性參數(shù)后，編譯運(yùn)行該仿真系統(tǒng)，可得仿真統(tǒng)計(jì)報(bào)表如表2所示。

分析可知，面檢1和檢測(cè)利用率都較低，設(shè)備空閑時(shí)間與產(chǎn)品加工時(shí)間相比所占比例很大。接著劑固化利用率很高，可是接著劑固化暫存等待運(yùn)輸機(jī)的時(shí)間很長(zhǎng)，從而引起部分物料堆積，可適當(dāng)考慮調(diào)整運(yùn)輸機(jī)的類型與速度。

針對(duì)以上分析，運(yùn)用ECRS(取消、合并、重排、簡(jiǎn)化)原則，可將面檢1和基板焊接工序合并以提高面檢1的使用率。另外，由于接著劑固化暫存等待運(yùn)輸機(jī)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可改用穩(wěn)定性好、速度較快的托盤搬運(yùn)車來(lái)緩解擁堵。同時(shí)，為了避免物流的迂回，有必要將燒預(yù)車間的檢測(cè)和裝檢車間的綜檢改為在灌注車間進(jìn)行。

從生產(chǎn)流程可知各個(gè)車間之間的基本物流關(guān)系，因此可根據(jù)各車間之間的物流關(guān)系密切程度進(jìn)行重新布局。由于實(shí)際生產(chǎn)中灌注車間難以改變其位置，且與燒預(yù)車間和裝檢車間關(guān)系密切，是生產(chǎn)物流的核心部分，因此應(yīng)以灌注車間為中心進(jìn)行布局，改進(jìn)后的車間布局方案如圖6所示。

根據(jù)改進(jìn)后的系統(tǒng)建立新的仿真模型并編譯運(yùn)行，從統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)可以看到燒預(yù)車間的利用率由49.1％提高到了76.5％，灌注1的利用率由14.5％提高到了45.8％；檢測(cè)工序的利用率也由79.9％提高到了86.4％；總裝的利用率也由91.9％提高到了94.7％；灌注2的利用率由34.6％提高到了55.6％；綜檢的利用率由46.3％提高到了82.8％。

四、結(jié)語(yǔ)

本文介紹了生產(chǎn)車間物流系統(tǒng)建模與仿真的一般過(guò)程和方法，并應(yīng)用Flexsim仿真軟件結(jié)合流程分析法對(duì)某公司行輸出變壓器生產(chǎn)車間物流系統(tǒng)進(jìn)行了定性和定量的分析，通過(guò)對(duì)車間生產(chǎn)流程及布局的優(yōu)化，達(dá)到了縮短車間物流路徑和減少物流回流的目的，有效提高了生產(chǎn)率。

計(jì)算機(jī)仿真是一種高效低耗的技術(shù)方法，生產(chǎn)企業(yè)可以采用計(jì)算機(jī)仿真的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)車間的系統(tǒng)化分析和建模，找出生產(chǎn)車間中所存在的物流等問題。在針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行改善的時(shí)候，同樣也可通過(guò)仿真試驗(yàn)在短時(shí)間內(nèi)預(yù)見方案實(shí)施后的效果，從而避免在生產(chǎn)車間系統(tǒng)重組和變革中單純依靠經(jīng)驗(yàn)和定性分析所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。