某生产车间布局和物料搬运系统分析与设计

2013-09-04李琴

机械工程与自动化 2013年6期

李琴

（攀枝花学院机电工程学院，四川攀枝花 617000）

0 引言

在一个中等批量的生产车间里，零件在机床上的时间仅占生产时间的5%，而95%的时间消耗在原材料、工具、零件的搬运和等待上，据统计，搬运费用占生产费用的30%～40%［1］。物料搬运系统是指将一系列的相关设备或装置用于一个过程或系统，协调合理地将其进行移动、储存和控制［2］。一个产品从原料到产成品再到消费的流动过程中，物料搬运作业是不可缺少的，搬运工作的好坏直接影响到物流成本的高低。因此改进和提高物料搬运手段是保障物流、提高生产效率的重要手段之一。

1 产品工艺流程以及搬运存在的问题

某特种变压器公司以生产干式变压器为主，该公司主要有3个生产车间，分别为铁芯生产车间、线圈（包括低压线圈和高压线圈）生产车间和总装车间。变压器的生产工艺流程如图1所示。

据现场调研发现车间搬运主要存在的问题有：搬运通道不畅通，存在交叉、回流现象；搬运路线曲折；搬运活动未从系统考虑；搬运设备缺乏柔性；搬运系统与生产系统不均衡等。

2 车间原始布局以及物流量分析

2．1 车间原始布局

根据加工工艺流程，分别绘制出了铁芯生产车间、线圈生产车间和总装车间的原始布局和物流流向图，如图2、图3、图4所示。

2．2 车间物流量分析

对各作业单位对之间的物流距离进行测量，并结合产品生产的物流量可以得到该车间各作业单位对之间的物流情况，根据物流情况可做出物流距离图（F－D图）（F为物流量，D为作业单位间距离），如图5所示。

将F—D图分成4个区域，物流量大距离小的为第一区域，物流量大且距离也大的为第二区域，物流量小距离也小的为第三区域，物流量小距离大的为第四区域。为了使总的搬运费用最小，F与D应遵循反比规律［3］。由图5可知，有4对作业单位处于F—D图的第二区域，即作业单位之间存在物流量大搬运距离也大的情况，说明该车间的物料搬运系统存在不合理的地方，需要进行改进。

3 车间布局改善及效果分析

3．1 车间布局改善

为了使生产过程中的物流搬运路线缩短，将工序相邻的作业单位尽量布置在一起。对铁芯、低压线圈和高压线圈生产以及变压器组装的物流路线分析发现，铁芯生产车间中的铁芯装配区和打正式钢带区，线圈生产车间的预热区和修理区，组装车间的轭铁区和总组装区，这几个布置存在问题，从而使得作业间的物流出现了交叉和回流并形成了较大的物流搬运距离。分别对3个车间进行优化布置，得到车间布局改善方案，如图6、图7、图8所示。

3．2 改善效果

通过对车间布局进行局部调整，解决了搬运中的交叉和倒流现象，并使得物流路线更加清晰和简洁。每个车间的搬运距离都有不同程度的减小，铁芯车间搬运距离减少了15m，线圈生产车间搬运距离减少了52m，组装车间搬运距离减少了30m，从而节约了搬运时间、提高了搬运的效率并降低了工人的劳动强度。

图1 干式变压器生产工艺流程图

图2 铁芯生产车间原始布局图

图3 线圈生产车间原始布局图

4 搬运方案设计

根据对各车间改善后的布局，确定了车间作业单位之间的搬运路线，并测出车间作业单位之间的搬运距离以及生产一台变压器的搬运物流量等参数后，作出搬运活动一览表。根据搬运活动一览表，确定搬运路线系统、搬运设备及运输单元，并将物料搬运方法的这些路线、设备、单元用规定的符号填入汇总表相应的表格内，从而形成搬运系统方案汇总表［3］。

图4 总装车间原始布局图

图5 工厂现时物流F－D图

图6 改善后铁芯生产车间布局

图7 改善后线圈生产车间布局图

图8 改善后总装车间布局

目前，各车间运用机动叉车进行原材料搬运，总组装车间使用行车进行搬运，其他工序间的搬运使用手动叉车进行搬运。由于线圈生产车间的每个线圈的重量都在80kg以上，因此线圈生产车间的工序间搬运需要2人同时进行；另外，在线圈生产过程中，浇注和固化工序中的化学物品对搬运人员身体会造成伤害。通过对比搬运方式，制定出以下的搬运方案：①铁芯生产车间采用机动叉车进行搬运，这样能降低搬运强度，使搬运方式更加合理；②线圈生产车间采用行车搬运，由于线圈生产工序较多，搬运的次数多、线圈较重，采用行车搬运，能减少搬运人员，提高搬运效率，同时又能减少因浇注和固化工序中化学物品对搬运人员带来的身体伤害。