基于精益生产理念的机加车间布局优化研究

基于精益生产理念的机加车间布局优化研究

陈睿

中航长沙设计设计研究院有限公司，湖南省长沙市，410000

摘 要 随着全球制造业迅速发展，我国制造业企业也逐步向自动化、智能化转型。但大多企业仅关注设备的自动化升级，在工厂布局上缺少系统精益生产的理念，新建或改造的工厂布局仍沿用甚至盲目简单复制之前的模式，生产布局与产品衔接不到位，使得生产流线交叉、混乱，生产过程中等待、运输、处理时间很多，导致最终的库存高居不下,工厂面积面临不足,人员管理成本持续增高,客户交付周期延长等问题,各种浪费存在于长期经营管理过程中，会直接影响到企业的成本、利润，直至企业不具有竞争力，业务流失。基于此，本文以某阀类制造企业为案例研究对象，以精益生产理念为基础，通过调查研究、PQPR分析、三维建模等方法，对其机加车间生产布局优化展开研究，为制造企业机加车间布局提出相关建议。

关键词 机加车间；精益生产；布局优化

1精益生产理念

精益生产（Lean Production），也称精益制造，是由美国麻省理工在对日本丰田汽车企业调查研究中提出的。精益生产的精髓在于“精益”二字，即通过自动化、少人化、准时化、小批量、多品种、消除七大浪费，从而降低成本、提高效率。

2车间布局优化的重要性

优化车间布局的核心目标是为企业实现降本增效。合理的车间布局可以减少物流和信息流转时间，降低生产过程中的等待、运输、物料处理时间，减少人力和设备的运行成本。通过优化车间布局，可以缩短生产周期，减少库存和工序之间的滞留时间，使各生产环节之间的协调更加紧密，可大大提高工人工作效率，降低生产成本，提高企业竞争力。随着全球制造业向着自动化、智能化变革，车间布局优化是实现智能制造的重要一环。

3车间布局优化的方法

从传统车间布局向精益车间布局的转变，主要从七个步骤进行推进：一是产品分族分类，首先进行PQ分析，根据产品的销售预测，分析明年产品产量占比情况，依据2/8原则进行分族；其次，将分族产品按照制造工艺、工艺路径进行产品分类。二是产能分析，对分类后的各类产品结合C/T、CO、DT等进行产能分析，得出各类产品单机产能。三是物流动线分析，结合产品分类、存量、面积、运输距离、地理位置等进行物流路线分析，优化物流动线。四是资源计算，即确定设备需求数量，综合产品分类、单机产能、物流动线图以及产品的市场销售预测情况，确定设备需求的种类及数量。五是确定产线的数量，结合得出的设备种类和数量及产品的市场销售预测，确定其生产线的数量，并给出各条产线的产能对比。六是制定布局方案，首先综合得出生产线数量，依据车间实际面积及物理位置情况，初步制定出产线布局、车间布局、整体物流动线图、机器清单等。其次进行数据对比，从生产车间面积、过程存量、生产前置时间、单间产品运送距离等进行现状与新方案对比，得到最终优化布局。七是三维布局仿真，根据以上步骤获取的数据信息，进行三维产线仿真，并对产线生产节拍、产能、设备利用率和物流运输线路做出合理分析。

4实例分析

以某伺服阀公司为例，原机加车间采用传统混线模式，设备布局随意、生产流线交叉，导致生产效率低下，产能难以提升。通过精益生产理念优化车间布局，即在对产品分族分类后，结合生产纲领划分专线与混线，再根据专线按节拍生产、混线按功能单元组织生产的不同生产方式，利用三维建模优化布局和流线后，成功实现了降本增效。

1）产品分族分类

根据公司产品预测信息和往年产品订单量确认了2025年产品预测数量，共分为22个产品系列。对22个产品系列进行PQPR分析，根据产品结构、制造工艺、生产纲领等要素确定各型号产品是否可以划分为统一产品族，按照80%工艺相识、30%工时差异划分原则，对22个产品系列进行了分族分类。分族分类结果如图1所示。

图1 产品分族分类

在产品分族分类基础上，将22个产品系列进一步拆分成53类零件。根据产品分族分类结果，在每类零件中选取工艺路线覆盖较全、具有代表性的产品作为典型零件。通过与现场工长沟通讨论确定典型产品的实做工时，典型产品实做工时作为该类零件的代表，用于产能模型计算。

2）产线组建及产能分析

为推动企业实现核心制造能力建设，结合产品生产纲领，将原有生产线划分专线与混线，专线按节拍生产，混线按功能单元组织生产。因此，组建5条机加工专线，分别为反馈杆、弹簧管、衔铁组件、阀芯、阀套，专线内各生产资源专用，为零件生产搭建连续且稳定的“快速路”。其他产品任务及新品研制任务由混线承担。

3）资源计算

结合价值流分析与线平衡等因素，进行5条机加专线产能计算，按照各类型零件生产节拍确定。节拍计算参照GB/T51266-2017机械工厂年时基数设计标准执行，年工作天数280天，每天2班，每班有效工作时间7小时，计算出各产线节拍，以弹簧管专线为例，如表1所示。

表1 节拍计算（弹簧管专线）

产线节拍计算完后，按照工艺过程对产线进行工位划分，得到资源需求数量。仍以弹簧管专线为例，如表2所示。通过工位划分可确认各个专线资源需求，即设备需求。

表2 工位划分（弹簧管专线）

4）三维建模及布局优化

通过现场测绘与建模，搭建车间三维模型，一方面可用于厂房及生产区面积估算，以及工艺布局方案的优化，另一方面可模拟机器设备在车间内做物流、搬运测试，发现不理想处，从而进一步完善。

5结论

车间布局优化是提高效率、降低成本的关键措施之一，是企业实现智能制造的关键环节。通过精益生产理念，企业可以快速识别和解决生产流程中的问题，优化生产布局，实现提质增效。因此，为应对竞争激烈的制造业环境，顺应全球智能制造变革的趋势，企业应重视精益生产，持续优化生产布局，以提升竞争力并实现可持续性发展。

参考文献

[1]孔勇.精益改善在M科研院所J制造工厂的应用研究.内蒙古财经大学.2023

[2]周雨桐.基于精益生产的某企业制造车间生产建模与仿真.哈尔滨工业大学.2019