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基于SLP的生产车间物流优化设计


1 车间现状及物流分析

某公司机加工车间机加工一工段主要负责各种 弯管 , 喷管体的机加工 .由于市场的变化较快 ,定单 的更改 ,产品的品种较多 ,原有设施一直没有进行合 理的规划与设计 , 在生产过程中缺乏统一的管理与 控制 ,导致在生产过程中物料的频繁搬运 ,极易造成 产品表面的碰伤 .且受制于现有设备的摆放 , 生产 过程中物料属于批量转移 , 使得上下工序间的衔接 非常不紧凑 ,在制品大量积压 , 生产周期无法控制 , 严重影响了生产计划与交货日期 . 当产品品种很多 , 且零件 , 物料数量又很大时 , 量 ,因此 ,MDO 方法必将在专用车辆产品设计领域 得到广泛应用 .针对 MDO 存在的问题 , 应加强对 MDO 优化算法的研究 ,寻找新的求解策略 , 同时 , 应 开发新的 MDO 计算框架 , 将计算框架国有化 , 实现 系统分解 , 建模以及系统分析 ,满足不同学科不同领 域的需求 .MDO 方法的运用 ,必将改变 ADT 系统设 计模式 ,提高我国工程车辆的自主研发能力 .
参考文献 :
[1 ] 郑伯学 ,吴俊海 . 现代制造环境下的 CAD[J ] . 煤矿机械 ,2006 ,22 (9) :14 - 16. [2 ]Sobieski J ,Jaroslaw T. MDO Can Help Resolve the Designer ' Dilemma s [J ] . Aerospace America , 1991 ,29 (9) :32 - 35. [ 3 ] Sobieski J , Haftka R. Multidisciplinary Aerospace Design Optimization :

Vol 第 28 卷第 12 期 煤 矿 机 械 128No112 Dec. 2 0 0 7 2007 年 12 月 Coal Mine Machinery



基于 SLP 的生产车间物流优化设计
向 1 , 李 1 ,严兴全2 号 明

(1. 西华大学 机械工程与自动化学院 , 成都 610039 ; 2. 四川同创工程机械有限公司 , 成都 610082)

programming and principle of SLP within the logistics analysises , to produce the equipments of the spot layout transport the route the most short , shorten to produce the period and lower the factor cost . Key words :lystematic layout planning ; logistics ; optimization design

Survey of Recent Developments [ J ] . Structure Optimization , 1997 , 14

摘 要 : 分析了某公司机加工车间物流现状 .运用设施规划和物流分析中的 SLP 原理 ,对生 产车间的设备布局及周转器具进行重新规划和设计 ,使车间做到物流顺畅 , 运输路线最短 , 缩短生 产周期和降低生产成本 . 关键词 : 系统布置设计 ( SLP) ; 物流 ; 优化设计 中图分类号 : TH122 文献标志码 : A 文章编号 :100320794 ( 2007) 1220028203

Optimization Design of Workshop Logistics on SLP
XIANG H , L I Ming , YAN Xing - quan ao
1 1 2

(1. College of Mechanical Engineering and Automation , Xihua University , Chengdu 610039 ,China ; 2. Sichuan T ongchuang Engineering Machine Limited Company , Chengdu 610082 ,China)

Abstract :Analyzing the existing logistics problem of workshop in XX CO. , Ltd. . Make use of the facilities

and turnover the tool to carry on the rule and design afresh , make the workshop attain the logistics smooth ,

可用从至表表示各作业单位之间的物流移动方向和 物流量 . 表 1 为改进后的从至表 .权重标在相应的方格 中 ,横线上方的数字为其权重 , 为了遵循 "做到 2 个 最小和 2 个避免" 的物流原则 ,以及从图表上找到改 善物流和实现物流合理化的途径 ,采用了一种 "罚点 法" .图上对角线的右上方为向前移动的物流 ,对角 线的左下方为向后退的物流 ,表示倒退 ,这是违背原 则的 ,故要加重惩罚 , 所以罚点数要加倍即再乘 2 . 按原来的工艺布置 ,物流的效率为 53. 5 % .在把工 序 6 和 7 互换的改进后 ,则 物 流效率可 提 高到 η=
(1) :1 - 23.

[4 ] 钟毅芳 ,陈柏鸿 , 王周宏 . 多学科综合优化设计原理与方法 [ M] .

武汉 : 华中科技大学出版社 ,2006.

[ 5 ] Kroo I M ,Altus S ,Braun R ,et al . Multidisciplinary Optimization Methods for Aircraft Preliminary Design[ R] . AIAA Paper 1 994 - 4 325. [ 6 ] Kroo I M ,Manning Valerie. Collaborative Optimization :Status and Direc2 tions [ R] . AIAA Paper 2 000 - 4 721. [7 ] 葛恒安 . 国内外铰接式自卸车的发展概况 [J ] . 建筑机械 , 2003 (4) :7 - 9.

作者简介 : 仝令胜 (1980 - ) ,山东曹县人 ,北京科技大学博士研

究生 ,专业 : 车 辆 工 程 , 研 究 方 向 : 车 辆 设 计 与 优 化 , 电 话 : 010 -

62310302 ,电子信箱 :tonglingsheng @163. com.

— 28



收稿日期 :2007208224

1 061∏ 832 = 57. 9 % . 1
2 SLP 求解
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9

基于上面进行的物流分析 , 下面进行相互关系 (物流与非物流 ) 的分析 , 形成一个关系图 .然后根 据每个作业单位所需要的面积 , 决定每个作业单位 的面积 ,用实际的面积来代替关系图中的节点 ,形成 空间关系图 .然后根据实际可用面积做出几种布置 方案 ,进行评价 , . 择优 针对喷管体的机加工工序的物流强度 , 来划分 物流强度等级 .首先根据工艺过程图统计存在物料 搬运的各作业单位对之间的物流总量 ( 即正反两方 向物流量之和) ,然后将各作业单位按物流强度大小 排序 ,根据表中给出的数据划分物流强度等级绘制 表 ,如表 2 所示 .表中未出现的作业单位对不存在 固定的物流量 ,因此物流强度等级为 U 级 .
表2 物流强度汇总表
物流强 度等级
A A A

10

进行工厂设施布置时 , 需要将物流关系和非物 流相互关系结合在一起统一考虑 .对于喷管体的机

加工过程来说 ,物流影响因素较大 ,因此取物流与非 物流的相互关系的相对重要性的比值 m : = 2 : . n 1 通常将量化的数值取为 A = 4 , E = 3 , I = 2 , O = 1 , U

28 卷第 12 期 第 基于 SLP 的生产车间物流优化设计 —— ,等 128No112 —向 号 Vol
= 0 , X = - 1 , 绘制成作业单位综合相互关系表 , 如
表1 改进后的从至表

图 1 所示 .

图1 作业单位综合相互关系表

在 SLP 中 , 工厂平面布置并不直接去考虑各作 业单位的占地面积及其外形几何形状 , 而是从各作 业单位间相互关系密级程度出发 , 安排各作业单位 之间的相对位置 , 关系密级高的作业单位之间距离 近 ,关系密级低的作业单位之间距离远 ,由此形成作 业单位位置相关图 . 依据 SLP 思想 , 首先根据综合相互关系级别高 低按 A , , , , 级别顺序先后确定不同级别作 E I O U 业单位位置 ,而同一级别的作业单位按综合接近程 度分值高低顺序来进行布置 .为此 , 要按照综合接 近程度分值高低顺序为作业单位排序 , 其结果如表 3 所示 .
表3 作业单位综合接近程度计算表

作业单位对
(物流路线) 1— 2

物流 强度
116 116 116

序号
11 12 13 14 15 16 17 18 19

作业单位对
(物流路线) 3— 4 4— 5 5— 6 6— 7

物流 强度
31. 5 31. 5 12. 5 12. 5 12 12 12

物流强 度等级
I I

12 — 13 7— 8

O O O O O O O

10 — 12 2— 3 5— 7 3— 5

114. 5 104

E E E I I I I

2— 11 3— 6

103. 5 84. 5 71. 5 44. 5 44. 5

11 — 6

8— 10 8— 9

10 — 11 11 — 12

1. 5 1. 5

9— 10

从作业单位综合相互关系表 4 中取出 A 级作 业单位对 ,有 1 - 2 ,7 - 8 ,12 - 13 ,共涉及到 5 个作业 单位 ,按综合接近程度分值排序为 8 ,7 ,12 ,2 ,13 ,1 . — 29 —

表 作业单位综合相互关系计算表 4
序号
1 2

A 级的 3 个作业单位对之间无相互关系 , 按综 合接近程度分值最高的作业单位 8 布置在位置相关 图的中心位置 .处理作业单位对 7 - 8 , 将作业单位 7 布置于图 2 所示位置上 , 且与作业单位 8 之间的 距离为一个单位距离 .布置综合接近程度分值次高 的作业单位 12 的位置 .由于作业单位 12 与图上已 有的作业单位 7 和 8 均无任何关系 .考虑到作业单 位对 12 - 13 的关系密级为 A 级 , 且作业单位 13 的 综合接近程度分值较低 , 说明该作业单位越应处于 布置图的边缘位置 .将作业单位对 12 - 13 布置于 位置相关图的最右方 .两作业单位之间的距离为一 单位距离 .如图 2 所示 . 布置作业单位对 1 - 2 的位置 .作业单位 1 和 2 与图上已有的作业单位无任何关系.考虑到作业单 位对 1 - 2 的关系密级为 A 级 ,且作业单位 1 的综合 接近程度分值最低 , 说明该作业单位越应处于布置 图的边缘位置 .将作业单位对 1 - 2 布置于位置相 关图的最左方 ,且两作业单位之间的距离为一单位 距离 .如图 2 所示 .

作业单位综合相互关系表中 , 具有 A 级关系的 作业单位对之间的相对位置均已确定. 余下的几级作业单位等级分析依此类推 , 最后 得出完整的作业单位位置相关图 .考虑到实际情 况 ,为了使布置方案的过程简单有效 ,故只针对作业 单位 ( 3~ 12) 进行规划设计 .根据作业单位面积相 关图的绘制步骤 , 选择适当的比例 , 经过调整与重 绘 ,得到作业单位面积相关图 .如图 3 所示 .

128No112 Vol 基于 SLP 的生产车间物流优化设计 —— ,等 28 卷第 12 期 —向 号 第
作业 单位对
1- 2 1- 3

物流关系 ( 加权值 :2)

非物流关系 ( 加权值 :1) 等级 分值
A

综合关系

置 (Block Layout ) 方案 .图 4 就是以图 3 为基础的 3 个块状区域布置方案 .

等级 分值
A

等级 分值
12 0 2
A U O

8 0 0

4 0 2

U U

U I



……













105

14 - 15

图4 块状区域布置方案

3 方案评优

经分析计算 , 如表 5 .方案 c 的总物流费用为 最低 ,为最经济的方案 .且方案 c 较方案 a , 可能 b

更为合理一些 .首先加工的顺序基本上是一条直 线 ,可以实现工件的快速移动 .其次 ,各机床之间的 距离控制合理 ,提高了场地的利用率 ,在剩下的一小 块面积区域内可以考虑作为机加工的最后检验区 域 ,这样可以大大缩短物料搬运的路线 ,减少工件的 碰伤 ,提高物流的效率 .
方案 a

表5 物流距离表

序号 从~至
1 2 1~2 2~3

方案 b

方案 c

f ij / t

Dij / m W ij / t· m

Dij / m W ij / t· m

Dij / m W ij / t· m

116 104 116

80

9 280

80

9 280

80

9 280

105 40

10 920

105 40

10 920

105

10 920



……





……

……

……

……
1. 5

……
174

19

12~13

4 640

4 640

总计

1 042

388

28 482

385 28 558. 5

340. 5 23 657. 25

4 结语

本文通过科学的工序分析与物流分析 , 结合 SLP 的思想方法 ,利用成组布置原则 , 最终形成了喷 管体机加工过程的一个设备布局 .受制于产品的工

图2 作业单位位置相关图

艺和工装设备以及技术水平能力的限制 , 此方案并 不是最优的 ,但作为改善的第 1 步 ,为工厂的进一步 合理优化提供了基本思路 .在工件的流转上作了局 部优化 ,机床 5 , , , , 作为一组连续加工生产 7 8 9 10 线 ,工序之间物料的联结取消了使用原有胶塞批量 转移的方式 ,大大减少了工件间的碰撞 ,提高了加工 效率 ,减少了再制品的大量存放 .
参考文献 :

[ 1 ] 罗宜美 ,朱红芳 ,孙学慧 . 制造业生产物流系统平面布置优化设计 的研究 [J ] . 工程机械 ,2005 (11) :69 - 73. [ 2 ] 陈荣秋 . 现代生产与运作管理 [M] . 北京 : 高等教育出版社 ,1999. [ 3 ] 齐二石 ,荆冰彬 . 物流工程 [M] . 北京 : 中国科学技术出版社 ,2001. [4 ] 王家善 ,吴清一 ,周佳平 . 设施规划与设计 [ M] . 北京 : 机械工业出 版社 ,2001. [ 5 ] 赵启兰 . 企业物流管理 [M] . 北京 : 机械工业出版社 ,2004.

图3 作业单位面积相关图

作者简介 : 向号 (1963 - ) , 重庆巫山人 , 副教授 ,1990 年广西大 学机械学专业硕士研究生毕业 ,研究方向为机械设计与制造 , 工业工 程等 .发表论文 20 多篇 ,电子信箱 :xianghao19631207 @sina. com.

根据面积相关图 , 可以形成几个理论的块状布 — 30 —

收稿日期 :2007209206


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