车间布局方法

附录二
燕 山 大 学
本科毕业论文--文献综述
课题名称：SLP在J厂生产车间应用研究
学院（系）：经济管理学院
年级专业：09工业工程
学生姓名：王惠民
指导教师：王艳亮
完成日期：2013年3月25日
一、课题国内外研究现状
随着市场需求的不断变化，企业需要不断调整生产任务。有的企业产品种类繁多、调整频繁，而生产过程中的设备、物流系统已难以满足实际生产要求，那些采用传统机群布局的生产车间或落后的生产形式都面临着改造。许多机械加工企业通常非常重视生产工艺知识，而对设备布局、物流搬运系统(包括工件、工艺装备)的设计则局限于经验水平，没有从专业理论或科学角度进制造成本和产品品质都有着至关重要的影响。研究表明，大约有20％～50％的加工费用用于物料运输，而合理的设备布局至少能节约10％～30％的物料运输费用[2]。因此，对生产车间系统及其设备的布局研究具有重要的意义。
[17]萨日娜，张树有，徐敬华.面向结构化布局设计的产品布局多色模型[J].计算机辅助设计与图形学学报，2012,24（3）：383-386.
[18]李志华，曾海红，陈立平，赵文礼.多单元制造系统布局设计[J].工程设计学报，2007，14（3）：194-197.
[19]夏弘，张华，江志刚，王章勇.基于模糊综合评价的车间布局研究[J].机械设计与制造，2009，12（12）：136-137.
三、发展趋势：
设施布置与设计是决定企业长期运营效率的重要决策，它将系统各个部门、工作中心和设备按照系统中工作移动的情况来进行配置。设施布置与设计对生产系统极为重要，据测算，共产生产总运营成本中的20%-50%是与物料搬运和布置有关的成本[19]。车间作为生产制造企业的物化中心，更作为制造系统中最根本的产品物化单元，在制造系统以及生产企业中的作用日益突出。随着大规模生产模式被多品种、小批量的生产模式代替，制造企业也随之小型化，车间级生产系统也出现了深刻的变革，逐步具有了独立制造单元和经济实体的特征，表现出了较大的灵活性。
[20]SOL MAN PURM，VRA T P, SHAN KAR R. An ant algorithm for the single row layout problem in flexible manufacturing systems[J]. Computers & Operations Research，2005，32：5832598.
五、主要参考文献
[1]贾秀杰，李剑锋，李方义.车间生产系统及设备布局[J].工具技术，2008，42（4）：58-61.
[2]薛天然，苏春，许映秋.基于仿真的单元制造系统柔性布局研究[J].机械制造及研究，2006,35（5）：45-47.
[3]曹振新，朱云龙，宋琦.制造系统的设备布局方法[J].辽宁工程技术大学学报，2005,24（3）：414-416.
[6]M. Adel. El-Baz.A genetic algorithm for facility layout problems of different manufacturing environments[J].Computers & Industrial Engineering，2004,11:234-243.
[10]王进，樊树海.混流生产车间布局研究[J].机械设计与制造，2010,（8）：252-253.
[11]杨茂盛，孙泽萍.精益物流系统的工厂布局优化设计[J].物流平台，2008,5：126.
[12]傅合彦.工厂管理[M].厦门大学，2005：41-63.
[13]马玉敏，陈炳森，张为民.基于敏捷制造理念下的车间布局设计[J].组合机床及自动化技术加工，2002（4）：41-45.
[4]R.G.Askin F.W.Ciarallo. An empirical evaluation of holonic and fractal layouts[J]. INT. PROD. RES，1999，37(5):961-978.
[5]王进，樊树海，沈谦，李磊.混流生产车间设施布局方法概述[J].机械制造，2009,47:4-6.
用户对产品的要求逐渐由数量问题，转变对交货时间、产品质量、成本以及售后服务的综合实力的要求。这就要求企业不断挖掘生产潜力、充分利用车间现有的生产资源，以降低生产成本，快速响应市场的变化，满足客户需求，以创造出尽可能好的经济效益，这些都是每一个制造企业当前所面临的问题。
在以往在解决设备布局问题时, 一般是一次性求出各个设备的具体布局位置[20]。由于市场需求是变化的，工厂车间生产必然要随着市场变化而变化，而企业现有的车间布局无法做出敏捷的反应，很容易造成成本浪费，降低企业生产效率和收益；马玉敏等人指出，随着市场竞争的加剧，已有的车间布局已经不能满足企业的要求，迫切需要高柔性、模块化且易于重构的车间布局，当生产需求发生变化时，能够迅速重组满足新的需求。
二、主要研究成果
国外对于布局形式的研究，起始于很早的时候，在1961年缪斯提出代表性的系统布置设计理论后，由构建一类理想布局模型到扩展模型，例如：多种多目标模型、动态布局模型鲁棒性布局，U型布局方式在工程中得到了广泛的应用。系统布置设计是基于流程导向布局的一种布置方法，这种方法提出了作业单位相互关系的登记表是方法，是设施布置由定型阶段发展到定量阶段。日本的JIT生产方式和单元生产线，通过“一个流”生产布局，极大节省了占用空间和减少非必要的存量，JIT起源于日本丰田的生产方式，对工厂布置提出了更高的要求。1991年Hassan和Hogg在《国际生产研究杂志》发表了“On Constructing a Block Layout by Graph Theory”,阐述了图论法的进一步研究[11]，M. Adel介绍的一种遗传算法(GA)，解决在制造业中存在的设施布局和系统设计问题，保证运转成本最小化。他考虑了各种物质流生产环境模式的流水车间布局、流程线布局(单线)与产品，多行布局、半圆形、循环布局。GA方法的可以进行有效的评价估值。研究结果表明遗传算法作为一种工具来解决问题在设施布局的有效性[6]。
指导教师审阅签字：
2013年4月1日
注：文献综述正文内容：宋体小四号（英文用Time New Roman体小四号），段落首行左缩进2个汉字。行间距为固定值20磅，（段落中有数学表达式时，可根据表达需要设置该段的行距），间距段前段后0磅。
如今，很多学者就目前工厂产品特点、生产特点等因素，对工厂车间布局进行了一系列的研究，从而提高生产效率，节约成本，增加企业利润。最新研究表明，根据企业的经营目标和生产纲领，在已确定的空间内，按照从原材料的接受、零件和产品的制造、成品的包装、发运的全过程，将人员、设备、物料所需要的空间做最适当的分配和最有效的组合这方面依然还有很大的研究空间。随着技术的提高和需求的不断变化，企业对于敏捷制造和应对市场变化的能力逐渐提高,‘柔性布局’逐渐成为各行业有关布局内容最为关注的部分[13]。
（二）国外现状
国内的研究，虽然远远落后于国外，最近却也呈现出一些先进的研究。黄太兵等人的大规模定制车间的布局概述，对车间出现的大规模定制情况进行了针对性研究,提出了三种适合大规模定制车间布局的类型（子生产型、C型和花瓣形布局）；李志华等人提出的单向环形设备布局设计，将建模与虚拟现实技术相结合策略；张建军等人基于分形理论提出的E-型车间布局研究，构造了一个可重构的布局形式，从优化局部到整个车间；王进等人对混流生产车间的设施布局研究，针对混流生产的特殊情况进行了详细的研究；杨茂盛等人针对精益物流系统提出的工厂布局优化分析等等。国内对于布局问题的研究近年来更加深入，但是大多数企业依然在沿用古老的生产模式，也没有专业的指导，完善的理论得不到系统的实施[7]-[10]。
[14]王盈，吴正佳，王魁.锯片制造设施布局与规划研究[J].物流科技，2007,30（8）：57-59.
[15]王伟，刘德忠，黄静，杨召凯.基于设备可重组布局的车间系统[J].组合机床及自动化技术加工，2006（9）：100-105.
[16]孙进平，张妮娜.基于成组技术的制造单元问题的研究[J].煤矿机械，2006,27（11）：63-65.
（一）国内现状
对于车间布局研究，西方发达国家明显领先。1961年，美国的缪斯提出了代表性的系统布置设计（SLP）理论，其中提到并建立了第一类理想的块状布局模型、动态布局等；由Venkatadri在1999年提出的分型布局，是利用分形几何中的自相似性概念而形成的一种布局方法，通过将车间分形成单元形式，允许了单元间物料流动和机械共享，综合工艺布置和产品布置的优点。随着成组技术，分型单元，可重组系统的成熟，Mckebdall提出的蚁群算法有效解决动态布局问题等等，在很大程度上解决了因为设备布局等问题带来的低效率，高耗费等问题[3]-[5],M. Adel提出用一种遗传算法解决制造业中设施布局设计问题，实现运转成本最小化，他考虑了各种物质流 生产环境模式的流水车间布局、流程线布局(单线)与产品布局，多行布局、半圆形、循环布局[6]。
四、存在问题
车间布局设计，不仅仅是对空间的充分应用，也涉及到人员、物料等的最佳位置安排，主要有一下几种布置类型：固定位置布置法、制程布置法(功能布置)、产品布置法、混合布置法。虽然这些方法被很多企业采用，但是并非都是合理的应用，每个企业的生产工艺流程和生产计划不同，而且会随着外部环境的变化而变化，车间布局是影响生产率的决定性因素，合理的车间布局可以使车间的物流、信息流、生产能力、生产成本及生产安全等得到大规模的改善[19]，所以，实施合适的系统布局非常必要。
国内对于车间布局研究如今更加趋于成熟，中国学者归纳流水线布置设计和设备布置设计两个方面，通过分析产品工艺路线，归纳出几种基本布置类型、流动模式、流水线的分类布置方式等等。在黄太兵等人对大规模生产车间布置的研究中，根据大规模生产的特点，提出了三种适合大规模定制车间布局的类型（子生产型、C型和花瓣形布局），并对其特点做了简单地介绍,最后构建了一个两层结构的仿真平台。以仿真方法模拟出大量动态多变的内外部环境，通过蒙特卡洛法对大规模定制的车间布局模型进行统计评估[6]。马玉敏等人面向敏捷制造的车间布局展开讨论，详述了新型模式的车间布局，针对虚拟单元这一敏捷单元的组织形式，提出了面向敏捷制造的车间布局的设计方法[13]。王伟等人基于系统研究的思想提出设备可重组布局的车间系统结构，并详细的阐述了系统的各模块的主要功能以及开发的总体思想。基于设备可重组布局的车间系统很好的解决了生产管理系统与制造执行系统中存在的问题，加强了生产管理系统与底层设备的信息沟通与响应能力，提高了车间系统的柔性、敏捷性和可重组（构）性[15]-[16]。李志华等人从布局设计的角度，提出多单元制造系统的概念，把各种制造系统的布局问题转化为多单元制造系统布局设计问题，包括设备布局和制造单元布局两个方面L对于设备布局问题，给出一种优化建模与虚拟现实技术相结合的求解策略；对于单元布局问题，给出一种集成的布局设计方法[18]。王进等人对混流生产车间设施提出两种设施布局思路：第一种思路是将混流生产线看成典型的生产线，第二种是将混流车间布局看成二次分配问题，应用现代智能优化算法对车间布局进行优化设计。