离散制造业机械装备企业车间生产调度问题与方法研究_机械行业_中国百科网
离散制造业机械装备企业车间生产调度问题与方法研究
    一、引 言&&& 生产计划与调度环节是离散制造型企业生产管理的核心，也是整个企业管理最烦琐和最难管理的环节。随着工业生产过程的日益复杂与规模的大型化，要求计算机系统不仅要完成直接面向过程的控制和优化，而且要在获取生产全部过程信息基础上，进行指挥调度和综合管理。生产调度的优化是先进制造技术和现代管理技术的核心技术。优化生产计划与调度成为增强企业竞争力、提高企业经济效益和社会效益的关键因素。因而研究制造行业大规模复杂生产过程的生产调度问题与方法对于提高企业的管理水平，增强企业的竞争力，促进整个行业的进步与发展具有十分重要的意义。二、生产调度概述&&& 1．生产调度的定义&&& 生产调度是在计划的基础上，从备选计划中选择一组可行计划，在满足活动对时间要求和有限共享资源约束的条件下，为每个活动分配所需资源与时间。人们在某一时期为了制造不同产品，必须使用共同资源，如人力、材料、等，就会出现如何有效分配资源的问题，即生产调度问题。调度（scheduling）可以定义为若干个任务在一组机器上进行加工时，如何按时间对机器等资源进行安排，使某些目标函数达到最优或近似最优，即调度的优化。调度重点强调时间概念，具有实时性，对快速响应性要求更高。&&& 车间作业调度是针对一项可分解的工作（如产品生产）。探讨在一定的约束条件下（如工艺约束），如何安排其组成部分（操作、所占用的资源、加工时间及先后顺序），以获得产品制造时间或成本的最优化。在理论研究中，生产调度问题常常又称为排序问题或资源分配问题。&&& 2．生产调度问题的发展历史与现状&&& 调度问题的研究始于20世纪50年代，1954年Johnson提出了解决n／2／F／Cmax和部分特殊的rd3／F／Cmax问题的优化算法，代表调度理论研究的开始。60～70年代建立了调度理论的主体（经典调度理论）并重视调度复杂性的研究。20世纪70年代后期，人们开始注意并重视调度复杂性问题的研究，提出了用于研究算法有效性和问题难度的计算复杂度理论。这个时期许多调度问题被证明为NP完全问题，人们自然地转向启发式方法或其他智能算法及其有效性方面的研究工作。从80年代初开始，调度研究由理论研究转向应用研究阶段。在这样的历史背景下，应用人工智能、计算智能和实时智能研究成果解决实际调度问题的智能调度方法就走上了历史的舞台。人工智能在60年代就将计划和调度问题作为其应用领域之一，但直到80年代，以M．Fox教授为代表的学者们开展基于约束的智能调度和信息系统（Intelligent Scheduling and Information System，ISIS）的研究为标志，人工智能才真正开始应用于实际调度问题。智能调度方法是解决实际调度问题最有效的途径和最有前途的研究方向之一，但是它并不排斥与经典调度理论中的解析方法和启发式方法等方法结合使用。近年来，学者们在智能计算、启发式算法及其有效性、调度模型等方面的研究取得了部分进展。&&& 3．生产调度问题的特点&&& （1）复杂性：从原材料到产品，各操作任务相互影响、相互作用，加之产品工艺的多样性和环境条件的不确定性，随着调度问题规模的增加，调度方案和求解调度问题所花费的时间呈指数性增加。由于NP完全问题的难解性，如今人们不再苛求能够在自己可接受的时间内找出问题的最优解，而倾向于针对具体的组合优化问题设计算法，以求在尽可能短的时间内找出尽可能好的解――通常所说的次优解。&&& （2）不确定性：生产调度的不确定性主要表现在随机性和模糊性。按照不确定因素的来源。企业经营和生产过程的不确定因素可以分为系统固有的不确定性、生产过程中产生的不确定性、外部环境的不确定性、离散不确定性四类。&&& （3）多约束：生产资源（人力、原料供应、设备生产能力）的数量、缓存容量、市场需求、产品的交货日期以及产品的工艺流程等都是约束。众多约束限制使调度问题建模和求解更为复杂。&&& （4）多目标性：调度优化的目标多，如最短生产期、最大生产利润、最小提前／拖期惩罚、最小费用及最满意程度等。这些目标之间往往有抵触，使各个目标都最优往往是很困难的。生产实际中优化目标常常是多目标的综合考虑，包括成本、资源利用率、利润目标等。&&& 4．离散型制造生产调度问题的分类&&& （1）按系统处理的复杂性。副可分为单机、多机并行、Flow-Shop、Job-Shop和Open-shop。单机指的是所有工件均需在指定的单台机器上加工完成，即单机排序问题；多机并行指的是能够完成某种功能的机器不止一台的种类；Flow-Shop问题是指所有工件的加工路线完全相同，机床设备的布局如同流水线一样，零件依次从流水线的一端进入，最后从另一端流出。简称为FSSP（Flow-Shop Scheduling Problem）；而Job-Shop机床设备的布局可以是任意的，零件的加工路径也是任意的，并且各零件的工序和数量也是任意的，简称为FSSP（Job-Shop Scheduling Problem）。Open-shop指每个零件的工序之间的加工顺序是任意的，由调度者来决定。&&& （2）基于目标指标可分为调度费用和调度性能两大类。常用的主要指标有使生产所有工件的总时间（makespan）最少；使所有工件的平均驻留时间（Mean Flow Time）最少；使最大或平均延滞（Maximum／mean Tardiness）最小（其中延滞指产品完成日期和它的交货日期之差的绝对值）；使切换或装配（Change over／Set up）的次数（费用）最少；使生产总成本（包括各种生产费用，库存贮备费用，切换损耗等）最低。&&& （3）按调度环境的特点可分为静态调度和动态调度。静态调度是指待加工的工件集合和加工时间是确定的，且生产时待加工的工件已经全部到位，即静态调度要求利用整个生产系统的全部信息，是信息完全的调度，不考虑零件在加工过程中出现的意外情况，如机床突然损坏、零件的交货期提前、插单等等；而动态调度是指加工工件的数目和相关的参数随时间变化，是信息不完全的一类调度。&&& （4）按资源约束种类和数量可分为单资源车间调度（Single Resource Constrained）和多资源车间调度（Multi Resource Constrained）。前者指只有一种资源制约着车间的生产能力。后者指同时有两种以上的生产所需资源制约着车间的生产能力。这些资源包括员工、机床设备、机器人、物料运送系统和辅助资源，如货盘、夹具和等。&&& （5）按是否考虑不确定性因素：可分为确定性调度和不确定性调度两类。确定条件下的调度是指调度中所用的参数都是确定的数值。不确定性条件下的调度是指生产过程中的某些参数不是固定不变的，而是与处理批量的大小、处理时的反应温度、液体的流速和反应罐内的压力等因素有关。&&& 5．生产调度问题优化的主要目标&&& （1）最大能力指标，包括最大生产率、最短生产周期等，它们都可以归为在同定或者无限的产品需求下，最大化生产能力以提高经济效益。在假定存在连续固定需求的前提下，工厂通过库存满足产品的需求，则凋度的主要目标是提高生产设备的利用率、缩短产品的生产周期，使工厂生产能力最大。体现该类性能指标的主要有：生产所有产品所需要的总时间即makespan；产品的平均流时间（Flow Time）即产品完全通过生产过程所需要的时间；机床利用率（Machine Utilization）即最大机床设备的使用效率；人员利用率（Worker Utilization）为最大加工人员的使用效率等；它们可使过程的资源利用率与生产率最大。&&& （2）成本指标，包括最大利润、最小化运行费用、最小投资、最大收益等，其中收益指产品销售收入，运行费用包括库存成本、生产成本和缺货损失等。&&& （3）客户满意度指标，包括最短的延迟，最小提前或者拖后惩罚，平均延迟时间（Mean Tardiness）最小等。&&& 在多层调度结构中，高层生产计划完成原料的分配，通常基于经济的目标函数；低层调度完成任务的排序与调度，通常基于性能的调度目标。在传统的调度中，一般以平均流通时间最小、制造周期最短、满足交货期为调度目标，而在实际生产中，由于提前完成的产品必须保存到交货期，而拖期产品必须交付违约金。因此，在实际调度中更加重视提前或者拖后惩罚调度。三、典型离散制造型企业生产组织调度实际问题&&& 1．科达机电典型离散制造型企业生产系统概况&&& 科达机电是从事陶瓷、石材、墙材机械加工及生产线整线工程建设和技术服务的高科技企业。产品种类多样，工序繁多，短期时间内需要加工的工件成千上万，其中物料配备、物流中转、机器调配、多品种工件协同穿插加工、成型协调配套等非常复杂。当不同类型定单大批量随机到来，优化的目标为多目标（如按期交货、在制时间周期短、库存占用资金少等），且企业资源及产能有限时，加之调度本身属于复杂的NP难问题，从而导致最优生产系统的建立与执行非常复杂。&&& 2．科达信息系统现状与MES缺失&&& 现代企业通过信息化、科学化、标准化管理增强其竞争力，上ERP系统或ERP的某些模块是企业实现信息化的一个主要途径。ERP一般拥有采购、库存、生产、财务四大主业务模块。对于制造型企业，ERP中的生产模块尤为重要，生产模块中的工件工序排程是核心问题和技术瓶颈。经过深入调查，发现许多制造型企业虽然上了ERP，但几乎都缺少关键的生产制造模块，现有的ERP制造模式都是建立在无限生产能力的基础之上，而实际当中生产能力及资源是有限的，因此它不能真正的指导实际生产。众多制造型企业上ERP系统时缺少生产制造模块的主要原因有：①认识、重视不够。企业中、高层的管理问题用ERP系统解决提高了效率，至于低层生产管理更需要生产组织模块支持，上层不是很了解，不够重视。②投资大。生产制造模块的关键是排产。排产的核心技术是算法，优化功能强大的一个排产软件如APS（Advanced planning and Scheduling，高级计划排产）甚至比一个普通的ERP系统都贵，如果生产模块开发不好就会投入产出不成比例。③生产模块个性化强。离散行业不同企业的设备、人力、原料、市场变化等不同，则生产模块的差异比较大，个性化强，IT公司需要和用户企业共同开发，而一般的用户企业缺乏这样的能力。④技术难度大。生产组织调度优化涉及数学、计算机、管理工程、系统工程等学科知识，特别是算法技术难度很大，开发速度快且优化效果好的生产调度执行模块技术难度更大，需投资更多人力物力，因此好多提供ERP的IT公司绕开生产组织模块，系统仅仅只管理到基于无限产能的定单下达，基层的组织生产选择逃避。&&& 3．生产组织调度现场存在的主要问题&&& 目前，一般的生产组织模式如下： 图1 &&& 即为生产组织部门接到成千上万的订单只能凭经验分开转递外协生产或者自制。这种主要靠人工经验组织生产的模式主要矛盾突出表现为生产部门很难动态地掌握各工作中心的产能（订单随机来临，各工作中心的在制状态没有反馈，前期也没排序预测），因此无法最优处理自制与外协的关系，具体来讲有下列问题：&&& （1）生产组织管理部门层。①非理性接单，在某个时间段的产能不清楚，因此被动接单（给就接，不给就很少积极主动找）。②非理性外协，外协订单是在经验的基础上，没有合理推算，导致可能外协的不是瓶颈工序的订单。外协了现在该生产的工件，而加工未来的工件，造成淡旺季之分及较大库存。③非理性下单，各零件的交货期设置没有建立在推算的基础上，是根据成套安装时间大概估计，导致订单下达顺序可能不合理。&&& （2）车间层（制造执行层）。各车间接到生产订单没有组织最优排产，没有在推算的基础上派单，而是根据工件交货期和经验分配任务。在不同时刻，各机床在制状态是不一样的，应组织最优排产。其实调度问题非常复杂，人脑是根本找不到最优的排产策略，必须根据模型、算法设计程序，借助计算机寻找最优或者次优排产策略。&&& 这两大问题导致严重后果：①对生产不能有效控制。因为整个生产过程采用经验主义而不是建立在理性的推算基础上，脱期工件、瓶颈工序都无法预测。②造成淡旺季之分，产能不能得到真正发挥。因为没有组织理性、最优计划生产，好多产能用于生产不是急需交货的工件，当需要交货的工件快到期时，手忙脚乱发外协。即先生产交期晚的工件，急需的工件外协，于是后面没的吃，转入淡季。车间生产调度的一个目标就是减少等待时间（包括工件的等待时间和机器的等待时间）。车间没有实行最优排产，则急需的工件等待时间显而易见；机器等待则更为明显，一会忙得热火朝天，一会到淡季集体休眠。⑧拖期严重。产品生产周期不能满足客户订单要求的交货期，零部件的制造周期不能满足装配要求的交付期。④库存积压严重，资金占用量大。仓库摆放大量零部件和半成品，可装配现场仍频繁缺件，库存的零部件不是产品装配所需的零部件。⑤设备能力不均衡。部分设备能力不能满足生产需求，成为加工的瓶颈，工作班组轮流加班；部分设备能力富余，需要部分封存保养或停工待料，工作班组轮流休息。&&& 究其原因在于：首先，生产管理过程缺乏高效的计划体系和车间运作系统，特别是精准计划制订、有力执行和及时跟踪反馈控制系统。没有排程工具，无法根据产能在推算的基础上形成严密高效的计划、调度及控制体系。计划与调度人员仅凭经验而整天陷入无序的“救火”状态，很难甚至根本无法做到对生产过程的实时监控和全程跟踪。其次，因没有软件协助，生产未能在需求预测基础上有效地制订各个时期的生产、库存及产能水平，以此保证生产效率的极大发挥。最后，因为没有排出详细精准的计划与调度方案，工序之间没有确切的转运时间节点，造成工序之间转运责任不明确，形成严重等待浪费。四、离散制造业企业生产组织调度解决方案&&& 1．生产计划调度组织模式改进&&& 制造业全靠人工组织的生产模式已经严重影响生产效率的提高。生产过程的脱期任务变为紧急任务，导致计划频频变更、生产系统运作效率低下；工序流程周转不畅、在制品量缺乏有效控制、库存积压现象严重、库存与资金周转利用率不高；生产计划的粗放管理造成设备利用率低，产能不均衡，不能按期交货等。因此，作者认为需要改进生产计划调度组织模式，如下图： 图2 注：虚线箭头可以表示前后“两块”逻辑上是两部分，但实际运作可以作为一个整体。 &&& 在改进的生产组织模式中，生产组织部门接到订单后，首先将其分为必须自制的、可自制可外协的、必须外协的三类；然后进入优化自制与外协模块，根据自身产能及资源约束情况，将可自制可外协的订单合理外协（外协瓶颈工序的订单）；最后订单下到外协或者自制生产执行部门（车间），生产执行部门根据当前设备、工人、原料、交货期等情况最优排产。该模式能将生产执行部门实施情况反馈到生产组织部门，生产组织部门根据实施情况调配合理最优下单。改进的生产模式能够起到“防洪抗旱”的作用，均衡任务。从而提高生产管理水平，充分高效利用有限资源，缩短生产周期，提高按时交货率，降低库存及生产成本，提高生产效率。&&& 2．生产制造执行系统的开发研究&&& 采用传统手工方法排产，单纯依靠调度人员凭借经验和简单手工计算制定企业生产计划和调度方案已经严重阻碍了企业对市场及生产变化快速反应的能力。为了生产组织更科学、更优化，则需要借助计算机系统，最好是自己开发（至少参与开发）MES。开发的制造执行系统核心功能如下：&&& （1）排程可视化、最优化、精准化。在能力负荷范围内避免脱期及无辜等待时间，对计划变更能做出快速的响应。排程系统为柔性的，满足生产组织的灵活性，支持手工插单功能，同时也支持工时数据的自动调整与修正等。提升计划的精确度及计划的立案效率，建立高精度的未来生产计划，实现可视化管理，以分钟的精度建立工厂的每一台机器设备或者每位工作人员从明天到未来的生产计划，并且导出可行的生产指令。&&& （2）质量数据统计与分析。该模块按照零件、设备、人员等分类方式记录车间生产中的质量信息，并能够在历史数据的基础上辅助管理者分析质量问题产生的原因。根据以往的订单数据分析，预测出通用、便宜、加工费时、瓶颈工件等，然后对其预投产，使库存数量处在最佳状态。提供制造系统实时绩效评估与预测的关键技术，实现对于生产运作过程的实时决策支持和预测监控，全面提升生产组织运作控制和决策管理的自动化与智能化水平。&&& （3）人员与设备管理：MES对生产工人管理提供支持，对工人的技能、加工质量等数据进行统计分析，并能在指定时间，按照指定的规则完成工人的工时及工资计算工作。也有设备故障历史记录，设备故障预警以及设备定期维护时间表及相应的提醒功能。在合理的制造计划基础上，提高设备利用效率；使管理者及时了解设备运行状况，对设备维护过程进行管理，保证设备处于良好的运行状态。&&& 总之，MES实施后，使订单的执行情况可以随时监控，做到实时掌握订单已交货数量、在制数量及是否延误交货期等；并通过MES预测将来的瓶颈；自动最优分配工序派工；自动调配人力、设备能力等。五、结论与展望&&& 调度决策水平的提高已经成为现代企业生产经营过程能否稳定高效运转的决定性因素之一，因此，对生产调度理论的研究、优化生产调度的算法研究及应用系统软件的开发，都受到学术界和企业界的深切关注。近年来，诸如敏捷制造、并行加工、精良生产、准时制生产、异地制造、动态联盟等新模式的不断提出，为信息技术的应用和管理方法的提高指出了更多的新方向。这些新的生产管理模式的出现则要求运用现代生产方式相适应的先进生产管理方法及调度技术。本文所提出的改进型生产管理模式对提高生产效率有很大助益。&&& 因此，以下几个涉及调度领域的研究将具有较大的理论和应用价值，有着广阔的发展前景：&&& 1．大规模动态复杂调度系统的研究&&& 目前大量的工作集中在以静态调度问题为模型。涉及动态涮度的很少。而在实际生产中，具有许多时刻变化的因素，当系统状态发生变化时就要进行连续性调度策略以及每隔一段时间就调度一次的周期性调度。由于调度问题模型复杂，优化困难，找出最优调度方案几乎不可能，并且消耗资源也很大。希望将来能够寻找到一种将大规模复杂问题分解或者化解为小规模相对简单的问题的方法，然后优化。另外目前生产调度和过程优化控制相互脱节，大部分工作集中在研究车间层的调度。只考虑单一品种、满负荷生产、稳定工况条件下的线性最优控制，但在变化莫测的市场经济条件下，要综合考虑原料价格、周转资金、工人调配、配套设施、产量、质量、销售、环境保护等情况，形成一个适应生产环境不确定性和市场需求多变性的全局优化的高质量、高柔性、高效益的智能生产调度系统。因此，大规模动态复杂调度系统是未来研究中的一个热点与难点。&&& 2．算法性能的提高及理论的研究&&& 现在大多数算法效率的优良主要靠仿真结果来比较，不能保证得到解的质量，甚至有时已经找到了最优解，还不能判断是否真是最优解。于是有必要探索更好的优化算法，提高算法的收敛速度及搜索大规模问题全局最优解的能力，完善现有算法的理论及性能分析；许多智能算法，理论基础比较薄弱，还是停留在仿真阶段，尚未能提出一个完善的理论分析，对它们的有效性也没有给出严格的数学解释。NFL定理表明不存在万能的适用于任何问题的优化算法，因此探索各算法的适用范围也是一件重要的研究工作。建立系统的算法框架有利于该领域的发展，并扬长避短发展混合型算法，从而提高算法的性能。&&& 3．理论紧密联系实际。研制开发应用于实际的调度软件&&& 理论性的研究必须回到实际问题的解决上，要走进生产加工第一线调研、分析。将理论研究现实化，根据生产调度中的实际问题建模，优化，然后提出最优的调度方案指导实践。一定要把已有的理论成果推广到实际工程领域，使调度系统软件化和工程化，能够使各种先进的调度技术真正运用到生产实际中去，推动生产的发展，这也是研究的最终目的，也是学术界和工程界共同的责任。目前已经有一些面向流程工业的生产调度商品化系统出现，但这些系统不能解决离散型制造企业复杂的调度问题，并且有些并不适合国内的实际生产环境和特点，因此，国产应用软件的研制和开发具有重要的意义和广阔的前景。
收录时间:日 04:22:53 来源:万方数据 作者:匿名
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　　机械加工车间是机械制造厂的基本生产单位。
　　一、机械加工车间生产纲领
　　机械加工车间生产纲领是根据批准的设计任务书中所规定的工厂生产纲领，通过车间分工表来确定的，是机械加工车间布局设计的基础。机械加工车间生产纲领的编制有两种形式：概略纲领和详细纲领。
　　二、机械加工车间生产类型
　　机械加工车间生产类型是由该车间所生产的产品和的大小决定的。车间的生产类型不同，其工艺水平、及生产方式也不同。车间的生产类型按生产批量划分可分为、和，根据批量不同，成批生产又可划分为、中批生产和。
　　三、机械加工车间生产组织形式
　　机械加工装配的生产可组织成为独立的机械加工车间和装配车间，或由机械加工部门和装配部门联合组成机械加工装配车间。在工厂设有几个机械加工车间、装配车间或几个机械加工装配车间时，则每个车间应专门生产一定的、零部件。机械加工装配生产的组织取决于生产产品的、工艺特征、等因素。
　　四、机械加工车间的组成
　　机械加工车间的组成一般是根据车间的生产类型和产品的工艺特点等因素来确定的，车间类型不同，其车间的组成也有所不同。基本组成为生产部门和两大部分。
　　1．生产部门
　　生产部门是指完成产品零件制造的工艺过程的部门，它由各个机械加工工段、机械加工设备等构成，是车间的主要部分，有的车间还包括部件装配工段。
　　辅助部门指车间中那些不直接从事产品零件制造而只为生产服务的部门和工作地，一般由工具部门、维修部门、仓库部门、油料切削液配置部门、车间管理部门等其它部门组成。
　　(1)工具部门包括工具分发室、夹具室和磨料室、检定站、工夹具修理站和磨刀部。
　　(2)维修部门其组成包括中间修理服务和个别类型的修理工作用的修理站。
　　(3)仓库部门包括保证生产正常进行所必须的各种仓库，的大小取决与生产类型。
　　(4)油料切削液配置部门其任务是配置和供应车间各类机床所需的油料和切削(磨削)液。
　　(5)车间管理部门如车间办公室、车间技术室、资料室等。
　　车间生产类型不同，车间辅助部门的设置也不相同。对于大批大量生产的车间，为了，要求辅助工作细化，辅助部门齐于单件小批量生产和小型车间。
　　一、机械加工车间的区划与布置
　　为了合理确定车间内各生产工段(线)、各辅助部门及主要通道和大门的位置，在进行设备平面布置之前，编制技术设计用的区划图。它要求生产部门的布置要符合生产工艺的流程，尽量缩短产品在加工过程中的路线，辅助部门的布置要便于向生产部门提供服务。如：机械加工车间的工具室应设在工人领取工具方便的位置，并与磨刀间靠近。车间内过道设置要考虑到物料运输与安全的，主要过道的两边应设有明显的标志等。
　　在制订车间区划时要遵循下列原则。
　　1．最短运距原则。车间区划应使生产过程中物料运输及流动距离最短。
　　2．流程原则。按产品流程的顺序来布置设备，确定各部门的位置。
　　3．空间利用原则。在车间布置及区划时，应注意有效地利用空间，可采取一些措施(如或平台)将一些设施、部门布置在空间，以节约占地面积。
　　4．保证工人工作方便、安全原则。
　　5．有利今后发展和具有调整灵活性的原则等。
　　车间区划图一般采用1：200或1：400比例绘制，区划图上要指明各生产部门、辅助部门、公用动力部门、车间生活间及办公室的大小、相互位置及名称、车间主要通道、各种起重机运输设备、主要工艺流程的流向等内容。
　　如图1所示为机械加工与装配车间的组成与总体布置图。
　　二、车间设备布置设计的原则
　　在遵循制订车间区划原则和物流分析的基础上，车间设备布置设计一般按下列原则进行。
　　就是按照生产工艺的特点来设置生产单位，在生产单位内，集中同类型的和同工种的工人，形成了设备的“机群式”布置，进行相同工艺的加工方法，为企业生产出各种产品(零件)，其中又按相同的工种、相同的设备分车床组、铣床组、刨床组、磨床组、钻床组等，图2是按工艺专业化原则设置生产单位的示意图。
　　按照工艺专业化原则组成生产单位，由于同类型的工艺装配及同类型的加工方法集中在一起，则具有以下优点。
　　(1)产品的制造顺序有了一定的弹性，比较灵活，能较快地适应产品品种转化的要求。
　　(2)便于充分利用设备和生产面积，个别设备短时间内出现故障或进行维修，对整个生产进程的影响较小。由于提高了设备的利用率，所以相应地减小了设备的投资费用，降低。
　　(3)便于进行专业化的技术管理及技术指导工作，有利于培养技术力量，提高工人的技术水平，同时也提高了。
　　由于工艺专业化的生产单位不能独立完成产品(零件)的全部加工任务，一件产品必须通过多个生产单位后才能完成，这样就存在着不足之处。
　　(4)产品在生产过程中的运输路线较长，增加了。
　　(5)产品的生产周期相对较长，积压了。
　　(6)要求生产单位之间有较强的协调性，使、以及产品配套性工作比较复杂。
　　为了减少在中的运输劳动量和产品停放及等待间，各机群的布置顺序应以车间内主要产品(零件)的性能，或生产批量最大的工艺流程来布置。
　　综上所述，该布局方式适用于较小、单件小批量生产中。
　　2．对象专业的原则
　　对象专业的原则就是以产品(零部件)为对象来设置生产单位。在的生产单位内，集中了为制造该产品所需的各种不同类型的生产设备和不同工种的工人，负责对产品进行不同工艺方法的加工，每个生产单位基本上能独立完成该产品的全部或大部分工艺过程，不需求助于其它生产单位。由于生产工艺过程是封闭，所以大部分加工、装配、实验等在一个车间里完成，如汽车制造厂的发动机车间、底盘车间等。
　　另一类是以同类型零件为对象将下料、加工、检验等工艺过程封闭在一个车间或工段里，如机床厂的齿轮车间、标准件车间，轴承厂的滚子车间等。图3为按对象专业化设置的生产单位示意图。
　　按照对象专业化形式组织成生产单位，由于相同的劳动对象集中在一起，顺序进行各种不同方法的连续加工，可具有以下优点：
　　(1)大大缩短产品在生产过程中的运输路线，节省运输的各种费用，减少仓库和生产面积的占用；
　　(2)减少产品在生产过程中的停放、等待时间，提高生产过程的连续性，缩短了，节省流动资金；
　　(3)有利于按期、按质、按量、成套地完成生产任务；
　　(4)便于采用先进的生产组织形式(如、生产线、成组加工等)；
　　(5)减少车间之间的协作联系，简化了各项管理工作及程序。
　　其缺点为：
　　(1)适应产品品种变化的能力较差：
　　(2)设备投资费用大，利用率低，往往一台设备出现故障将会影响到整个生产线的工作；
　　(3)不便于工艺进行专业化指导和。
　　总的来看对象专业化组织生产单位是一种优点较多，经济效益较好的生产组织形式：它适用于的专业方向已定，生产结构、品种、产量比较稳定，工种、设备齐全配套，生产类型为大批大量生产的工厂企业。
　　3．混和原则
　　为了集中上述两种原则的优点，避免其缺点，在实际生产中，可将它们结合起来，扬长避短，称之为混合原则。在这样的车间里，有些工段或班组可能是按工艺专业化的原则建立的，而另一些工段或班组可能则是按对象专业化原则建立的。如对一些大的或需隔离起来的锻压机、电镀、热处理设备，就要采用工艺专业化组织形式，对于大量生产的零部件就要采用对象专业化组织形式。
　　三、车间设备布置设计形式
　　根据区划布置图进行车间设备的布置，采用何种的设备布置形式由所采用的生产组织形式而定，一般采用平面布置法。平面布置法就是把全部设备、没有设备的工作地、各种平台(划线平台、装配平台等)、起重机运输设备、通道、过道等部门和场所按1：100或1：200的比例布置在平面图上。并通常用厚板纸或塑料布仿照所有的设备外型按比例制成样板，然后在平面图上进行布置，以寻求合理的方案。这种方法简便易行，便于移动比较，所花费的精力和费用较少。
　　1．车间设备平面布置的内容。
　　(1)车间厂房的平面图、横剖图、位置区划图、图例、指北针及必要说明。对采用连续自动输送的流水线、自动线应有生产线的纵向剖视图。
　　(2)厂房及厂房内外地上、地下建筑物，的柱网、墙、门、窗及天窗形式，大门应注明宽度和高度。
　　(3)厂房总平面尺寸，柱网尺寸及编号，厂房高度尺寸，地面地下室、地沟及地坑的。
　　(4)厂房内各部门的位置及名称。
　　(5)全部工艺设备的平面图形及位置，预留设备位置，全部工艺设备均标注设备型号及平面图号。
　　(6)各种工作台、划线台、钳工台、检验台、操纵台的位置。
　　(7)工人操作位置。
　　(8)各种工作地、存放地、备用地。
　　(9)各种起重运输设备的位置，设备名称或型号、规格、上下起重机的扶梯、起重机及电葫芦的轨道。
　　(10)各种通道。
　　(11)用图例表示给水、排水、各种动力及用管线供应的冷却液、润滑液、油料的供应点。
　　2．车间设备布置形式
　　根据车间设备布置原则，按所划分的生产线和零件工艺流程布置设备，一般有以下几种形式。
　　(1)按工艺流程顺序布置设备，这种布置适合于自动线及流水线。
　　(2)按工艺流程相对布置设备，这种布置适合于流水生产线及成批生产线。
　　在布置时应尽量避免回流及迂回。以上两种布置方式生产线的入口端及出口端，一般在两个相对的方向。
　　(3)U形布置。U形布置是一种新颖的布置形式，特别适合于采用多机床管理的流水生产线上。
　　U形布置具有以下特点：
　　①生产线的入口及出口相互靠近，并在同方向，使之成为U形；
　　②相邻的两排设备正面操作距离小，两设备背面距离大，使每排机床背面都有较宽的通道。
　　U形布置具有以下优点：
　　①每条生产线都组成一个U形单元，布置灵活；
　　②采用时，工人操作路线短，有利于扩大多机床管理数量；
　　③机床背面有较宽的距离和通道，消除切屑、维修及挪动机床方便。
　　(4)揉性生产系统。揉性生产系统一般是由各种数控机床、、自动更换主轴机床、自动输送装置、自动检测装置、及其它辅助设施组成，整个系统采用计算机控制，系统布置十分紧凑，相关要素结合紧凑，最大限度地提高机床利用率和劳动生产率。
　　四、机床间距
　　机床之间和机床与厂房墙壁和柱子之间都应有一定的距离，以保证工作时的安全和机床操作及维修的方便。
　　当设备为独立基础时，其设备离墙和柱的距离，除满足上述表中的距离外，还要使设备基础与建筑物的基础不发生干涉。
　　当操作人员面对主要通道时，设备背面极限轮廓通道距离不应小于300 mm，当操作人员背对通道时，设备布置要留有足够的操作距离。设备正面极限轮廓尺寸距通道不应小于800 mm。当机床垂直通道布置时，机床侧面轮廓距通道最小距离应不小于300 mm。
　　划线平台和检验平台与机床的最小距离应不小于1300 mm，与墙的距离应保持200～800mm。
　　机械加工车间一般安全要求有：
　　(1)机械设备之间的间距小型设备不小于0．7m；中型设备不小于1m；大型设备不小于2m。操作人员和设备旋转应是背对背或面对背交错摆放。主要通道应有白线标志或警告指示标志；
　　(2)工件、毛坯、工具应存放整齐、平稳可靠、分类堆放，做到。堆放高度不超过1．2m；
　　(3)车间地面应平整、整洁，作业场所工业垃圾，废油、废水及废物应及时清理干净，车间安全通道应畅通；
　　(4)生产场地要有良好的采光。采光分为自然采光和人工采光，当白天自然采光达不到照度时，应采用人工局部照明。一般作业照度为150勒克斯左右，精密度作业则应为300勒克斯左右；
　　(5)生产场地不宜长期存放汽油、煤油等易燃易爆物品。应配置必要的消防用具。作业现场提倡禁烟或指定地点(吸烟室)吸烟；
　　(6)正确穿戴劳护用品进入操作岗位，夏季不允许赤膊、穿背心、短裤、裙子、高跟鞋、凉鞋等。
王延辉,范英主编.第七章 机械加工车间的布局 工程材料及制造基础（Ⅲ）：机械制造工艺基础.中国铁道出版社,1998年11月第1版.
方浿敏主编 焦建荣等编.第二篇 安全技术劳动卫生管理 劳动保护工作指南.原子能出版社,1999年06月第1版.
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