基于綠色制造車間設施規(guī)劃與設計研究摘要：車間設施規(guī)劃是生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃與設計的主要內(nèi)容，是企業(yè)的一種典型的長期決策，是保障和改善生產(chǎn)系統(tǒng)整體功能的結構基礎，是提高生產(chǎn)系統(tǒng)效益的重要手段和源泉，是企業(yè)現(xiàn)代化管理與先進制造技術的開端和主要內(nèi)容。本文主要研究內(nèi)容有：1） 介紹了車間設施規(guī)劃的基本概念，提出了基于綠色制造的車間設施規(guī)劃的目標和原則；2） 介紹了系統(tǒng)設施布置方法的相關概念，提出了一種基于綠色制造的系統(tǒng)設施布置方法，闡述了該方法的特點；關鍵詞:關鍵詞:車問設施規(guī)劃；系統(tǒng)布置方法；綠色制造Baseonthegreenmanufacturingplantfacilities

planningdesignandresearchAbstract：Plantfacilitylayoutisaprimarycoverageinproductionsystemdecision-making,whichisthestructurefoundationofsafeguardingandimprovingtheintegratedfunctionofproductionsystemasimportantmethodandfountainheadofraisingproductionsystembenefit，isthebeginningandprimarycoverageforenterprisemodemmanagementandadvancedmsanufacturingtechnique.Thispaper’smainresearchcontentis：Introducedthebasicideaofplantfacilitylayout,proposedthetargetandfundamentalofplantfacilitylayoutbasicongreenmanufacturing,analyzedtherelationshipbetweenplantfacilitylayoutandenterprisestrategylocation；Introducedthemethodofsystemlayoutplan,proposedonemethodofsystemlayoutplanbasicongreenmanufacturingandexpounditstraitKeyWord：plantfacilitylayout；systemlayoutplan；greenmanufacturing第一章緒論1.1本課題的背景和意義1.1.1物流與設施規(guī)劃的背景隨著全球經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)代物流業(yè)作為具有廣闊前景和增值功能的新型復合產(chǎn)業(yè)越來越受到各國的青睞。新興復合型產(chǎn)業(yè)越來越受到世界各國的重視，并在全球范圍內(nèi)獲得迅速發(fā)展。目前，發(fā)達國家的物流成本占GDP的比重一般在10%左右，而我國約占20%,物流與設施規(guī)劃成本過高已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟快速發(fā)展的一個重要瓶頸，因此加快發(fā)展物流產(chǎn)業(yè)，降低流通總成本，無疑將成為我國新的經(jīng)濟增長點。過去人們在研究車間生產(chǎn)活動時，關注的主要只是一個個的離散的生產(chǎn)加工過程，而忽視了將這些離散的加工點串起來的生產(chǎn)過程，也就是對整體的生產(chǎn)系統(tǒng)缺乏一個系統(tǒng)的規(guī)劃。有時候，一個產(chǎn)品或零部件從上一工序進入下一工序，會不斷發(fā)生搬上搬下、向前運動、暫時停止等物流活動，實際上一個生產(chǎn)周期，物流活動所用的時間遠多于實際加工的時間。如果將物流用的時間分為：加工時間，檢驗時間，搬運和等待時間（包括存儲和加工中的停歇等待），據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：機加工生產(chǎn)加工時間僅占5%—10%，檢驗時間約占3%，而搬運和等待時間高達約90%⑶；考慮到直接的生產(chǎn)成本在我國企業(yè)的總成本中只占約10%，而物流成本為總成本的40%；從加工的時間上看，加工和制造時間只是總時間的10%，而物流時間則幾乎占90%。降低生產(chǎn)成本10%只降低了總成本的1%，而降低物流成本10%則可獲總成本的4%改進。因此，要降低生產(chǎn)成本、要提高有限的利潤空間，我們要在物流管理上下手，特別是車間物流管理上。因為車間物流是整個物流系統(tǒng)中最重要的一個環(huán)節(jié)。只有卓越的物流效率，才能創(chuàng)造企業(yè)的成本優(yōu)勢，才能增加企業(yè)市場份額和提高企業(yè)利潤。1.1.2 良好的布置規(guī)劃在現(xiàn)實生產(chǎn)中的意義1） 可大幅度縮短生產(chǎn)周期，加速資金周轉2） 可大幅度減少車間工作量，減少勞動力占用，減輕工人的勞動強度3） 可降低生產(chǎn)成本，減少流動資會占用，增加企業(yè)利潤，提高企業(yè)經(jīng)濟效益4） 可提高產(chǎn)品質量1.1.3車間設施規(guī)劃概述及研究現(xiàn)狀車間設施規(guī)劃是指在企業(yè)經(jīng)營策略的指導下，綜合地考慮相關因素，通過調查、分析、綜合、修正、評價，為新建、擴建或改建的工業(yè)企業(yè)做出全面安排，使資源得到合理配置，使系統(tǒng)能夠有效運行，以達到最優(yōu)目標。1.2綠色制造與車間設施規(guī)劃設施規(guī)劃如今的發(fā)展趨勢是朝著設施布置與物流系統(tǒng)的自動化、柔性化、信息化、網(wǎng)絡化、綠色化、智能化方向發(fā)展。隨著社會的發(fā)展，環(huán)境，資源問題受到越來越多的關注與重視。傳統(tǒng)的制造業(yè)在將制造資源轉變?yōu)楫a(chǎn)品的制造過程中和產(chǎn)品的使用和處理過程中，消耗了資源，同時產(chǎn)生廢棄物（廢棄物是制造資源中未被利用的部分，所以也稱廢棄資源），廢棄物是制造業(yè)對環(huán)境污染的主要根源，制造系統(tǒng)對環(huán)境的影響如圖1.1所示。圖1-1制造系統(tǒng)對環(huán)境的影響綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標是使得產(chǎn)品從設計、制造、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對環(huán)境負面影響極小，資源利用率極高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化。制造企業(yè)綠色化提升對于我國發(fā)展資源節(jié)約型、環(huán)境友好型制造業(yè)也具有重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。從綠色制造的定義里面可以看出，綠色制造對制造過程的物流過程綠色化提出了要求，車間設施規(guī)劃是改善車間物流狀況最有效最直接的方法。第二章基于綠色制造車間設施規(guī)劃的方法研究2.1綠色制造的概念及特點2.1.1綠色制造的概念綠色制造(GreenManufacturing—GM),又稱環(huán)境意識制造(EnvironmentallyConsciousManufacturing—ECM)，是高效、清潔制造方法的開發(fā)及應用，以達到綠色設計目標的要求。這些目標包括提高各種資源的轉換效率、減少所產(chǎn)生的污染物類型及數(shù)量、材料的有效重用等。2-1-2綠色制造的特點1具有系統(tǒng)性綠色制造系統(tǒng)與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比，其本質特征在于綠色制造系統(tǒng)除保證一般的制造系統(tǒng)功能外，還要保證污染環(huán)境為最小，這個特征如圖2.1所示。 一！ 資源利用率Max 綠色制造系統(tǒng) k k環(huán)境污染(Min)廢棄資源Min圖2.1 綠色制造系統(tǒng)的特征2突出預防性綠色制造是對產(chǎn)品和生產(chǎn)過程進行綜合預防的戰(zhàn)略，強調以預防為主，通過污染物源消減和保證環(huán)境安全的回收利用，使廢棄物最小化或消失于生產(chǎn)過程中。3保持適合性綠色制造必須結合企業(yè)產(chǎn)品的特點和工藝要求，使綠色制造目標符合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營發(fā)展的需要，又不損害生態(tài)環(huán)境和保持自然資源的潛力。4符合經(jīng)濟性通過綠色制造，可節(jié)省原材料和能源的消耗，降低廢棄物處理處置費用，降低生產(chǎn)成本，增強市場競爭力。在國際上綠色產(chǎn)品已獲得越來越廣泛的市場，生產(chǎn)綠色產(chǎn)品或環(huán)境標志產(chǎn)品必然使企業(yè)在國際上具有更大的競爭力。2.2基于綠色制造車間設施規(guī)劃的內(nèi)容1綠色制造研究的內(nèi)容a） 設計，包括選擇綠色材料、設計易于拆卸和回收利用的產(chǎn)品結構，努力追求小型化（少用料）、多功能（一物多用，少占地）、可回收利用（較少廢棄物數(shù)量和污染）；將產(chǎn)品綠色程度作為設計目標，設計出對環(huán)境友好的產(chǎn)品。b） 生產(chǎn)過程和工藝，生產(chǎn)過程是指從設計完成到轉變?yōu)樽罱K產(chǎn)品的所有過程的總和，它是以物料的轉化過程為主線，同時融入保證物流暢通的各種管理手段，包括生產(chǎn)設備、包裝、營銷和管理。工藝的綠色化主要包括兩方面的內(nèi)容：1）減少或避免生產(chǎn)過程中污染產(chǎn)生的清潔工藝技術；2）減少污染排放的末端治理技術。d）要研究節(jié)約能源和資源。要研究綜合利用資源，合理利用自然資源，盡量減少或避免使用地球上稀有的礦物材料和與生態(tài)環(huán)境密切相關的動植物資源。2.3基于綠色制造的系統(tǒng)布置改進方法的研究2.3.1系統(tǒng)布置設計的概念系統(tǒng)布置設計（SLP）是根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營目標和生產(chǎn)綱領，在已確定的空間場所內(nèi)，按照從原材料的接收、零件和產(chǎn)品的制造，到成品的包裝、發(fā)運的全過程，將人員、設備、物料所需要的空間做最適當?shù)姆峙浜妥钣行У慕M合，以便獲得最大的生產(chǎn)經(jīng)濟效益°SLP方法嚴格遵循SLP的程序模式使設施布置各個階段順利實施。2.3.2系統(tǒng)布置設計的基本要素RichardMuther提出的系統(tǒng)布置設計SLP是一套完整、系統(tǒng)、有條理的布置設計方法，該方法把P（產(chǎn)品）、Q（產(chǎn)量）、R（生產(chǎn)路線）、S（輔助服務部門）、T（時間）和作業(yè)單位劃分等原始資料作為布置設計分析的起點，按照一個邏輯性的階段結構和程序模式有序地進行分析。如圖2.3所示。圖2.3解決系統(tǒng)布置問題的關鍵2.3.3系統(tǒng)設施布置的依據(jù)繆瑟將產(chǎn)品、生產(chǎn)路線、時間、輔助服務部門作為設施布置分析的原始資料，并將產(chǎn)品和數(shù)量列為最重要的資料?！爱a(chǎn)品或者生產(chǎn)計劃應該是工廠設計的出發(fā)點，并從中推導出它的全部設計基礎?！币驗閺纳a(chǎn)計劃的角度來講，產(chǎn)品產(chǎn)量分析是產(chǎn)品組成問題的基礎和庫存控制的基本概念。對工廠設計人員而言，則是決定基本布置分析的基礎。布置決策問題，可以定義為確定生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)各物質部分的最優(yōu)安排。設施布置的依據(jù)主要有以下幾個方面。1） 生產(chǎn)系統(tǒng)目標。通常實施布置應達到的目標是：使存儲費用、勞動力、閑置的設備和管理費用保持在一定的水平下并達到預期的產(chǎn)量。生產(chǎn)系統(tǒng)目標常常相互矛盾，諸種布置考慮因素幾乎存在于所有布置決策之中，但其相對重要性則不一致。2） 生產(chǎn)能力決策。生產(chǎn)需求的預測對布置決策的“目標確定”有著重要意義。對制造企業(yè)而言，生產(chǎn)能力主要取決于生產(chǎn)性固定資產(chǎn)及其技術組織條件。企業(yè)的生產(chǎn)能力一旦確定，企業(yè)整個生產(chǎn)經(jīng)營活動的最大規(guī)模也就基本上被規(guī)定了。在西方國家將生產(chǎn)能力的充分利用問題看作生產(chǎn)成本控制的首要問題。生產(chǎn)非均衡，設備、人員的閑置被看作是最大的浪費，我國以往忽視這一問題，只強調節(jié)約原材料和費用，常常出現(xiàn)前后工序能力不匹配，部分設備、設施長期閑置，浪費、占用大量資會。3） 加工過程的要求。加工過程的要求是選擇布置類型的主要依據(jù)。決定布置所需要的數(shù)據(jù)因所制造的產(chǎn)品的不同而不同。4） 進行布置的場地的有效空間。工廠總體布局受場地范圍的限制，車間設備布置一般是在建筑空間的實際范圍之內(nèi)。工廠設計包括工廠內(nèi)部和外部兩者所需要的空間設計。2.3.4系統(tǒng)布置設計的步驟SLP方法設計物流中心平面布局時主要包括物流作業(yè)區(qū)域的布置、輔助活動區(qū)域的布置和置入修正區(qū)域面積三大部分的布置設計。一般SLP方法設計物流中心可采用流程性布置法和活動相關性布置法兩種。流程性布置法是根據(jù)物流移動路線和物流相關性作為布置的主要依據(jù)，適用于物流作業(yè)區(qū)域的布置；活動相關性布置法是根據(jù)各區(qū)域的綜合相關表進行布置，適用于整個中心或輔助性區(qū)域的布置。按照平面布置設計的分析，SLP方法規(guī)劃物流中心平面布置的步驟可以參照SLP方面規(guī)劃工廠布置設計的步驟進行：第1步，確定基本要素。搜集資料，確定物流中心系統(tǒng)布置設計的5個基本要素，即P（物流對象）、Q（物流量）、R（物流作業(yè)路線）、s（輔助服務部門）、T（物流作業(yè)技術水平）。第2步，作業(yè)流程分析。利用作業(yè)流程分析圖將不同性質的作業(yè)加以分類，整理統(tǒng)計各作業(yè)階段的儲運單位及作業(yè)數(shù)量，標出各作業(yè)所在區(qū)域，即可得知各項物流作業(yè)的物流量大小及分布?；谧鳂I(yè)流程分析，可進行作業(yè)區(qū)域設置，對各作業(yè)區(qū)所完成作業(yè)項目進行詳細分析，測算其能力，估算各作業(yè)區(qū)面積。第3步，物流分析。該過程是SLP的核心，對物流路線和物流量進行分析，目的是盡量減少物流量和縮短物流距離，以提高運作效率、降低運作成本。用物流強度和物流相關表來表示各功能區(qū)域間的物流關系強弱，繪出物流相關圖。第4步，活動相關性分析。對物流活動區(qū)域及與物流無關的管理或輔助性的區(qū)域進行的業(yè)務活動相關性分析，確定各區(qū)域之間的密切程度。第5步，形成初步方案。根據(jù)物流相關性和非物流相關性確定布置方案，考慮修正條件（物料搬運方法、建筑特征、道路、綠化、場地環(huán)境等和實際約束條件（給定面積、建設成本、現(xiàn)有條件、政策法規(guī)等）形成幾個布置