《設備管理與維修》
主講/辛巧娟
第十講：調整車間設備布局
車間設備布置與企業產品密切相關。設備布置合理與否影響著車間產能、生產效率、產品質量和生產成本。設備布置不合理，可能會導致物料轉運距離過長，產生更多的停工等待;也可能轉運過多，增加轉運過程中發生產品碰撞造成質量問題的可能，同時增加轉運方面人力、物力方面的消耗，增加生產成本。因此，合理布置設備對于實現企業或車間的低成本運行有著重要的意義。
本講學習目標為：
（1）了解企業產品的生產過程。
（2）掌握設備布置的形式、原則和方法。
某企業沖壓車間原來的車間平面布置和物流路線如圖10-1所示。零件先從材料區——剪板機——存放區——沖床1——沖床2，往返距離154m。要求按照企業精益設備布置的原則進行改善。
圖10-1 某企業沖壓車間平面布置和物流路線示意圖
企業設備工藝工程布局，指通過分析，決定設備及工序或保管場地等與生產相關的設施的位置。
一、了解傳統設備布置模式
1、固定式布置(以產品為中心)。是指所生產加工的產品較大時，以產品為中心，各加工設備、操作平臺圍繞著產品有序的布局。
2、功能式布置(以設備為中心)。指同種設備布置在一起的、以設備為中心進行加工生產。
3、流程式布置(以流程為中心)。流程式布置是指按照加工工藝進行布置，如圖10-2 所示。
圖10-2 流程式布置
4、混合式布置(結合前三種布局)。混合式布置是指固定式、功能式和流程式三種布置的混合布置，如圖10-3所示。
圖10-3 混合式布置
二、掌握企業精益設備布置
企業精益設備布置是以現狀布局為基礎，通過消除人、機、料、法、環各環節上的浪費來實現五者最佳結合的布局。精益布局的目的如下:
（1）提高工序能力。
（2）消除搬運。
（3）提高設備使用率。
（4）提高空間使用率。
（5）減少作業量。
（6）作業環境改善。
企業五種精益布局模式，即串聯式布局、并聯式布局、U形布局、V形布局、L形布局，如圖10-4所示。
圖10-4 企業精益布局模式
企業五種精益布局模式的優點見表10-1。
表10-1 五種精益布局的優點
| 布局模式 |
優點 |
串聯式布局 |
①物流線路清晰；
③方便設備維修；
③設備配置按物流路線直線配置；
④擴大時只需增加列數即可；
⑤回收材料與垃圾可用皮帶傳 |
并聯式布局 |
①適合一人操作兩臺設備；
②步行及搬運距離短；
③可以隨時觀察設備運作狀 |
U形布局 |
①進料和出料口一致；
③一人操作三臺以上的設備；
③可以隨時觀察設備運作狀況；
④員工操作步行距離較近 |
V形布局 |
①一人操作兩臺以上的設備；
②可以隨時觀察設備運作狀況；
③員工操作步行距離較近；
④操作物料流動方向與原物流路線一致 |
L形布局 |
①一人操作兩臺以上的設備；
②可以隨時觀察設備運作狀況；
③員工操作步行距離較近；
④操作物料流動方向與原物流路線-致 |
三、了解產品的生產過程
企業的生產過程是各種產品生產過程的總和。工業產品的生產過程是指從準備生產該種產品開始，到把它生產出來為止的全部過程。它的基本內容是人的勞動過程，即在勞動分工和協作的條件下，勞動者利用一定的勞動工具和生產設備，按照一定的工藝方法、步驟，直接或間接地對作用于勞動對象使之成為具有使用價值的產品的過程。這個過程是一個增值的過程，這種過程主要有4種類型：轉換過程(如將鋼卷板進行精洗磷化為潔凈鋼板)、制造過程(指將原材料加工成特定形狀的產品，如用鋼板制成桶身)、裝配過程(如將桶底頂安裝至桶身上)、測試過程。
產品的生產過程一般都可以按工藝性質的不同劃分為不同的生產階段，這些各具特定工藝性質的生產階段就是工藝階段，如圖10-5產品的生產過程所示。不同的工藝階段需要不同的物質技術條件，如生產環境和條件，生產設備和管理方法等。劃分工藝階段的主要目的，是為了針對其工藝階段的特點進行相應的生產管理工作。
圖10-5 產品的生產過程
同一工藝階段的各項作業活動，因為使用不同的機器設備、工藝方法和工作場地，又可以進一步劃分為若干不同的工種和許多不同的工序。
什么是工序？工序就是在一個工作地(或一臺設備)上，由一個工人(或一組工人)對一定的勞動對象連續進行的加工(或裝配)作業。工序是生產過程最基本的組成單位。每個產品的生產都必須順次經過各道工序而完成其全部生產過程。工序按其作用可分為工藝工序、檢驗工序和運輸工序。
工藝工序，是使勞動對象發生物理或化學變化的工序，是生產過程的主工序，制造產品的過程，輸出半成品或成品。
檢驗工序，是對原材料、半成品和成品的質量進行檢驗的工序，輸出是質量評價。
運輸工序，是在工藝工序之間、工藝工序與檢驗工序之間運送勞動對象的工序，一般作為輔助工序。
工序的劃分取決于對產品(零件)的技術要求、所采用的工藝方法、工藝節拍、設備、勞動分工的情況。一般地說，產品(零件)的技術要求越高，加工工序特別是精加工工序的數目越多，采用的工藝方法和設備越是低效率和通用的。工序劃分越粗糙，工序數目越少，生產節拍越低。工序劃分的粗細問題也就是工序的集中與分散問題。
例如，制桶企業生產基本上有四大工藝(階段)分別是沖壓、焊接、成形、涂裝。每個工藝階段功能差異很大，如圖10-5鋼桶的生產過程所示。
圖10-6 鋼桶的生產過程
1、沖壓工序階段，主要是利用開卷校平機把卷板料整平，然后利用剪板機進行下料，利用壓力機把薄板壓制成桶頂底的零件，桶底頂零件再利用壓力機進行沖孔翻邊和法蘭鉚合，然后預卷噴膠等幾個工藝工序，所需要的設備也不一樣，本工序主要設備有開卷校平機、剪板機、壓力機、預卷機等。
2、焊接工序階段，主要是利用焊接設備把桶身板焊接成圓筒。桶身焊接根據各企業不同的工藝所采用的設備也不盡相同。一般情況下的傳統工藝，要經過桶身板下料、對焊邊進行磨邊處理、將桶身板卷成圓筒、點焊定位、縫焊、焊縫碾邊等幾個過程。主要設備有剪板機、磨邊機、卷圓機、點焊機、縫焊機、碾邊機等。
3、成形工序階段，主要是進行桶身的加工成形和總裝配。其主要工藝過程為桶身壓波紋、脹環筋、兩端翻邊、桶底頂和桶身進行卷封裝配、滲漏試驗、桶口上蓋等。主要設備有波紋機、脹筋機、翻邊機、封口機、試漏機和上蓋機等。
4、涂裝工序階段，主要是對機械加工完成的鋼桶外表面進行噴漆涂裝。一般工藝過程為表面清洗除油、磷化、水份烘干、噴漆、漆膜固化、印刷等幾個過程。主要設備有清洗磷化線、水份烘干爐、噴漆室、漆膜干燥爐、絲網印刷機或熱轉印機等。
四、熟悉設備布置的原則
從產品的生產過程知道，設備布置與產品密切相關，設備布置合理與否影響著車間產能、生產效率、產品質量和生產成本。設備布置不合理，可能會導致物料轉運距離過長，產生更多的停工等待；也可能轉運過多，增加轉運過程中發生產品碰撞造成質量問題的可能，同時增加轉運方面人力、物力方面的消耗，增加生產成本。因此，合理布置設備，對于實現企業或車間的低成本運行有著重要的意義。
設備布置的原則主要考慮統一原則、最短距離原則、物流順暢原則、利用空間原則、安全滿意原則、靈活機動原則、工藝原則和經濟原則。主要包括：
1、首先滿足工藝需要，以滿足工藝生產出質量合格的產品為前提。
2、把工序五要素“人”、“機”、“材料”、“作業方法”、“工作環境”有機統一起來，并充分保持平衡。
3、盡量使產品通過各設備的加工路線最短，成本最低。多設備看管時，工人在設備之間的行走距離最短，輔助動作最少，應該符合經濟原則。
4、便于運輸。如進行大型物料加工的設備（如制桶企業的開卷校平設備）應布置在有橋式吊車的車間里。加工長形卷料的設備盡可能布置在車間的入口處。
5、確保安全，布置得使工作人員既能安全又能輕松作業。各設備之間、設備與墻壁、柱子之間應有一定的距離。設備的傳動部分要有必要的防護裝置。
6、充分利用車間的生產面積，為有效利用空間，立體利用空間。在一個車間內，可因地制宜地將設備排列成縱向、橫向或斜角，不要剩下不好利用的面積。
7、工藝能力匹配，盡可能避免“大馬拉小車”或者“大炮打蚊子”的浪費。
8、時刻關注工序污染，并盡量避免。如在沖壓設備或精密加工設備旁邊最好不要安裝、使用污染或粉塵大的設備。
9、柔性化，適應變化，隨機應變，采取靈活措施。
五、掌握設備布置的方法
設備布置一般采用工藝導向布局，也稱車間或功能布置。首先確定工序階段的布置，其次再考慮工序的布置。考慮工序的布置時要根據工藝技術部門預先設定好的流程順序從一個地方轉移到另一個地方，每項操作都由適宜的機器來完成。主要有以下3種形式:
1、工藝專業化形式。即把同類型的設備布置在一起，又稱機器群或設備群，沖壓車間的布置可采取這種方式。
2、專業化形式。即把為制造某種產品所需要的各種不同類型的設備，按工藝加工順序布置在一起，這種方式比較適合工序相同的產品，一般按批次輪番方式組織生產，桶身成形生產的例子或產品的流水生產線就是這種模式。
3、混合形式。即前面兩種形式的結合使用。
六、學會繪制設備平面布置圖
設備平面布置圖的繪制，主要有以下幾個步驟：
1、繪制車間廠房的平面圖，標出東南西北方位。
2、用不同的圖形、符號表示出車間大門、柱子、墻面、平臺、通道以及柱子之間的距離等。
3、繪出各個功能、工藝區域，如材料存放區、成品與半成品存放區等。
4、按比例準確繪出每臺套設備占地大小、相對位置。
5、用不同的符號、圖形表示不同類型的設備，并標上設備編號、設備型號、規格和設備分類等常用數據和信息。
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