某生產車間布局和物料搬運系統分析與設計

李 琴

（攀枝花學院 機電工程學院，四川 攀枝花 617000）

0 引言

在一個中等批量的生產車間里，零件在機床上的時間僅占生產時間的5%，而95%的時間消耗在原材料、工具、零件的搬運和等待上，據統計，搬運費用占生產費用的30%～40%［1］。物料搬運系統是指將一系列的相關設備或裝置用于一個過程或系統，協調合理地將其進行移動、儲存和控制［2］。一個產品從原料到產成品再到消費的流動過程中，物料搬運作業是不可缺少的，搬運工作的好壞直接影響到物流成本的高低。因此改進和提高物料搬運手段是保障物流、提高生產效率的重要手段之一。

1 產品工藝流程以及搬運存在的問題

某特種變壓器公司以生產干式變壓器為主，該公司主要有3個生產車間，分別為鐵芯生產車間、線圈（包括低壓線圈和高壓線圈）生產車間和總裝車間。變壓器的生產工藝流程如圖1所示。

據現場調研發現車間搬運主要存在的問題有：搬運通道不暢通，存在交叉、回流現象；搬運路線曲折；搬運活動未從系統考慮；搬運設備缺乏柔性；搬運系統與生產系統不均衡等。

2 車間原始布局以及物流量分析

2．1 車間原始布局

根據加工工藝流程，分別繪制出了鐵芯生產車間、線圈生產車間和總裝車間的原始布局和物流流向圖，如圖2、圖3、圖4所示。

2．2 車間物流量分析

對各作業單位對之間的物流距離進行測量，并結合產品生產的物流量可以得到該車間各作業單位對之間的物流情況，根據物流情況可做出物流距離圖（F－D圖）（F為物流量，D為作業單位間距離），如圖5所示。

將F—D圖分成4個區域，物流量大距離小的為第一區域，物流量大且距離也大的為第二區域，物流量小距離也小的為第三區域，物流量小距離大的為第四區域。為了使總的搬運費用最小，F與D應遵循反比規律［3］。由圖5可知，有4對作業單位處于F—D圖的第二區域，即作業單位之間存在物流量大搬運距離也大的情況，說明該車間的物料搬運系統存在不合理的地方，需要進行改進。

3 車間布局改善及效果分析

3．1 車間布局改善

為了使生產過程中的物流搬運路線縮短，將工序相鄰的作業單位盡量布置在一起。對鐵芯、低壓線圈和高壓線圈生產以及變壓器組裝的物流路線分析發現，鐵芯生產車間中的鐵芯裝配區和打正式鋼帶區，線圈生產車間的預熱區和修理區，組裝車間的軛鐵區和總組裝區，這幾個布置存在問題，從而使得作業間的物流出現了交叉和回流并形成了較大的物流搬運距離。分別對3個車間進行優化布置，得到車間布局改善方案，如圖6、圖7、圖8所示。

3．2 改善效果

通過對車間布局進行局部調整，解決了搬運中的交叉和倒流現象，并使得物流路線更加清晰和簡潔。每個車間的搬運距離都有不同程度的減小，鐵芯車間搬運距離減少了15m，線圈生產車間搬運距離減少了52m，組裝車間搬運距離減少了30m，從而節約了搬運時間、提高了搬運的效率并降低了工人的勞動強度。

圖1 干式變壓器生產工藝流程圖

圖2 鐵芯生產車間原始布局圖

圖3 線圈生產車間原始布局圖

4 搬運方案設計

根據對各車間改善后的布局，確定了車間作業單位之間的搬運路線，并測出車間作業單位之間的搬運距離以及生產一臺變壓器的搬運物流量等參數后，作出搬運活動一覽表。根據搬運活動一覽表，確定搬運路線系統、搬運設備及運輸單元，并將物料搬運方法的這些路線、設備、單元用規定的符號填入匯總表相應的表格內，從而形成搬運系統方案匯總表［3］。

圖4 總裝車間原始布局圖

圖5 工廠現時物流F－D圖

圖6 改善后鐵芯生產車間布局

圖7 改善后線圈生產車間布局圖

圖8 改善后總裝車間布局

目前，各車間運用機動叉車進行原材料搬運，總組裝車間使用行車進行搬運，其他工序間的搬運使用手動叉車進行搬運。由于線圈生產車間的每個線圈的重量都在80kg以上，因此線圈生產車間的工序間搬運需要2人同時進行；另外，在線圈生產過程中，澆注和固化工序中的化學物品對搬運人員身體會造成傷害。通過對比搬運方式，制定出以下的搬運方案：①鐵芯生產車間采用機動叉車進行搬運，這樣能降低搬運強度，使搬運方式更加合理；②線圈生產車間采用行車搬運，由于線圈生產工序較多，搬運的次數多、線圈較重，采用行車搬運，能減少搬運人員，提高搬運效率，同時又能減少因澆注和固化工序中化學物品對搬運人員帶來的身體傷害。

5 結論

通過對變壓器生產各車間的布局以及物流現狀進行分析，對其布局進行了調整，并提出了新的物料搬運方案。與改善前相比，改善后縮短了搬運距離、提高了搬運效率，并降低工人勞動強度。

［1］ Braglia M，Zanon S，Zavanella L．Layout design in dynamic environments：Strategies and quantitative indices［J］．Int J Prod Res，2003，41（5）：995－1016．

［2］ 馮耕中．現代物流規劃理論與是實踐［M］．北京：清華大學出版社，2005．

［3］ 方慶琯，王轉．現代物流設施與規劃［M］．北京：機械工業出版社，2009．