某公司车间设施布局优化设计
摘要
车间布局问题是现代企业发展中面临的最重要的课题之一。设备布局、工作地布置是否合理化、科学化、最优化，工人的搬运动作是否合理,搬运路线是否畅通等，影响今后的发展和管理工作的便利。
本设计以一个生产车间布局为研究对象,运用基础工业工程的研究方法对车间布局进行分析和研究,把基础IE的研究方法和属ABC分析法结合起来，在原有的常规车间布局设计的基础上,将多目标优化研究应用于车间的布局设计，使得我们最终得到的布局更加接近我们的实际情况，符合外界环境。让我们在车间系统改善时少走弯路.
关键词: 车间布局 作业流程 设施规划 ABC分析法
Workshop Optimization Design of Multi—Layers Factory
Abstract
Plant layout problem is the development of a modern enterprise facing one of the most important issues。 Equipment layout, and layout work is to rationalize the scientific and the most optimized, workers handling the action is reasonable， such as handling the flow line， the impact of future development and management of facilities。
This thesis regards lighting company as the research object, use the research approach of basic industrial engineering to analyze and improve the shop floor layout。Usebasic SFL theory and multi—target model knowledge to design our new layout and act as one evaluation system。 Let our work is more efficient and avoid any mistakes This thesis combines research approach of basic IE with an attribute hierarchicalmodel, And set up one kind of evaluation system for small companies. Practice has proved that the method that this paper adopts is effective and of good popularization meanings.
Key words： Shop floor Layout；Production procedure；Attribute hierarchical；
ABC storage method
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目录
摘要 .............................................................. I Abstract ......................................................... II 第一章 绪论 ...................................................... 1
1.1设施布局的概念 .................................................................................................................... 1 1。2布局问题概述 ...................................................................................................................... 1 1.3我国车间布局的发展现状 ..................................................................................................... 2
第二章 设计背景 .................................................. 4
2.1公司概况 ................................................................................................................................. 4 2.2车间布局目前存在的问题分析 ............................................................................................. 5
第三章 陶瓷车间总体规划 .......................................... 6
3.1企业生产系统布局的目标 ..................................................................................................... 6 3.2总体优化的目标 ..................................................................................................................... 7 3.2.1 设施规划的目标 ................................................................................................................. 8 3。2.2 流程设计的目标 .............................................................................................................. 8 3。3 改进前的总体布局 ............................................................................................................. 9 3.4 总体布局优化 ...................................................................................................................... 10
第四章 车间设施布局优化和设计 ................................... 15
4.1 车间储存区的优化设计 ...................................................................................................... 15 4。1.1基于ABC法库存分类管理 ............................................................................................ 15 4。1.2 陶瓷储存区优化的可行性分析 ..................................................................................... 21 4.2 生产区的物流路线分析 ...................................................................................................... 21 4.2。1原有方案分析 .................................................................................................................. 21 4。2.2作业改进 ......................................................................................................................... 25 4。3确定优化方案 .................................................................................................................... 28 4.4人机作业分析及优化 ........................................................................................................... 28
4。4.1原有方案分析 ................................................................................................................. 28 4.4。2确定优化方案 ................................................................................................................. 30 4.5 “5S”管理 ............................................................................................................................... 32
第五章 方案评价 ................................................. 35 结束语 ........................................................... 36 参考文献 ......................................................... 37 致 谢 ........................................................... 38 附录 ............................................................. 38 附图（一)陶瓷车间改进前总体布局图 ................................ 38 附图（二)陶瓷车间改进后总体布局图 ................................ 38 附图（三）陶瓷车间改进前后物流路线图 .............................. 38 附图(四）陶瓷车间改进前后工艺流程图 .............................. 38
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南京工业大学本科生毕业设计（论文）
第一章 绪论
1。1设施布局的概念
所谓设施布局,是指在选定的设施区域内，合理安排组织内部各生产作业单元和辅助设施的相对位置和面积、设备的布置，使之构成一个符合企业生产经营要求的有机整体。
设施布局是否合理,对于企业的生产经营活动有着重要的影响，它影响着企业的生产经营成本、职工的工作环境、物料的运输流程以及企业的应变能力。企业进行设施布局，必须根据选定地址的地形地貌，对组成企业的各个部分确定其平面或者空间的位置，并根据物料的流程，确定内部的运输方式和运输路线.根据这个步骤，我们知道，要进行设施布局，必须首先确定企业内部生产单位的组成情况，以及生产单位内部采用的专业化形式[3］。
1。2布局问题概述
布局问题在英文文献中常称为Layout，packing,container，pallet。
布局问题就是把一些物体按照一定的要求、合理地放置在一个指定的空间内;或者说是把一个指定的空间规划成若干小空间的组合，然后把这些小空间内合理放置一些物体。布局问题几乎涉及到各个行业，包括机械产品的生产车间，物流企业的设施布局，运输码头、航空港口、食品饮料生产车间、图书馆布局等等。
布局问题表现形式多种多样，从布局的维数来分有一维布局，二维布局和三维布局。从布局物体形状来分，布局问题可以分为规则物体（一般指矩形,三角形和圆形等)和非规则的物体的布局问题.
早期布局问题研究主要集中在规格形状物体布局的理论研究和实际应用上,二维规则布局是在一定的平面上尽量布局好大的矩形物体设计，以及切割问题的求解与优化方面,三维布局在汽车和物流运输方面主要体现在底盘装配、货物装载、立体仓库等方面研究与应用.
过去几十年里，车间设备布局一直是跨学科的研究课题,设备布局发展过程既包含科学因素又包含人体功能学和艺术因素等等。最近的研究中，这一课题得到了运筹学和管理工作者
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第一章 绪论
的极大关注，它是一个优化问题，在满足某些性能指标的前提下，得到优化的设备布局方案。
车间布局主要以生产系统的空间静态结构为研究对象,从企业的产品动态结构――物流状况分析出发，探讨企业平面布局的设计目标、设计原则，着重研究设计方法和设计程序（步骤），使企业的人力、财力、物力和物流、人流、信息流得到最合理、最经济、最有效的配置和安排;从根本上提高企业的生产效率,达到以最小的投入获得最大经济效益目的，车间布局是工业工程学科的一个重要研究领域。
在制造系统中，布局优化设计是指在确定的区域内合理地安排物理设备，如在车间中安放机器.车间布局改进其实就是一个多目标研究问题。车间布置的首要问题是考虑生产制造过程或物流的要求;同时,布局问题由于不同的优化目标、实际问题的不同种类、不同的布局设计阶段而呈现多样性。
生产车间是企业重要的综合性管理基础,是企业内部管理的出发点和落脚点。其管理水平的高低直接影响企业的竞争能力，影响企业的整体管理水平的提高和整体功能的发挥。如何加强生产车间的管理，使企业在激励的市场经济竞争的形势下立于不败之地，已成为企业领导研究的重要课题。其中车间布局优化是车间管理的的进一步提升.其一，车间布局的不合理生产成本大大增加.增加了物流运输的距离。其二,车间布局优化是对不成熟的车间布局的进一步改进,使其提高车间的产出能力和产量效率。因此，不管企业新建、扩建还是生产产品发生布局优化改革，必须注意到工厂布置的合理性，优良的布置应该是:最简化的生产物流;最少的物料搬运费；最快捷地改变工艺流程;最有效地利用空间;最舒适、称心和安全的工作环境;避免不必要的投资;激发工人劳动热情等.通过改进车间布置，改善搬运设备，可以大大提高工人的工作积极性，从而提高生产效率，降低产品成本，提高产品的竞争能力。
当今社会,需求朝着多样化方向发展，产品更新换代周期迅速缩短,市场竞争日趋激烈，降低产品生产成本，是关系到企业兴衰存亡的关键，如何优化车间布局，降低物流成本和生产成本，减少库存量，提高企业竞争力是现代管理科学的中心课题。[6]
1。3我国车间布局的发展现状
自从Richard Muther在二十世纪年代初期发表了他在第一部关于系统布局规则一书以来,车间平面布置设计的基本方法也就随之产生了。在世界求新、求变的浪潮中涌现出来的新思
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想和新理念。以敏捷制造作为理论的车间布局问题。
在我国，企业以前大多数没有经过科学的规划和设计，即使进行过设计也是在计划经济时期所采用的传统设计方法，而且从投入使用至今，基本没有进行过再规划设计，更不用说企业物流系统设计了。有的工厂也调整生产布局，往往是根据领导或技术人员的习惯和意愿，不能称之为设计,更谈不上系统设计，无法满足市场经济的要求。我们过去的实际工作中,一方面追求一时的速度，仓促地、不周密地进行规划设计，造成了选址不当、布置不佳、物流不畅、面积利用不好以及管理不善造成的生产现场跑、冒、漏等高浪费现象，其结果是边生产、边改造，浪费了大量的资金、人力和物力。另一方面产品生产不适应市场，长期亏损甚至停产等现象［10］.上世纪80年代，“物流”的概念开始引入我国，设施规划与物流技术、物料搬运设计、系统布置设计等逐渐被人们认识，车间布局的研究和应用已经被认为是国民经济中的一个重要组成部分.提高物流效率，降低物流成本,向用户提供优质服务，实现物流合理化、社会化、现代化，己成为广大企业的共识。但是，与发达国家相比，我国的车间布局水平还处在一个较低的水平上，因此迫切需要进行深入的研究和实践。
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第三章 陶瓷车间总体规划
第二章 设计背景
2。1公司概况
本课题是关于温州长密密封制造有限公司的其中一个车间设施布局优化的设计.温州密封制造专业生产泵用机械密封以及碳化硅环、碳石墨环、碳化钨环和橡胶件等密封材料的中外合资企业。生产销售机械密封件、橡胶密封、碳化硅、碳石墨密封环、汽车零配件、摩托车配件、水泵配件。公司的产品行销全国石油、化工、电力、轻工、食品、医药及污水处理等工业领域，出口欧美、非洲、中东、东南亚等国家和地区.
产品生产装配图如图2-1所示：
橡 胶 车 间 SIC 车间 紧固件 公司主要有五个车间组成:陶瓷车间、模具车间、冲件车间、橡胶车间、组装车间。 其中陶瓷车间又分为SIC生产区和陶瓷生产区,陶瓷车间的工艺流程如图2-2：
冲冲 传动套 密封圈 动环 组 装 车 间 垫片 件件车间车间 组装 成品 静环 卡环 弹簧座 陶 瓷 车 间 动环 静环 图2-1产品装配图
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原材料 购入 材料入库 领料 配料 打粉 入库 毛坯领 入库 包装 精检 清洗干燥 料 毛坯入库 定型 烧结 压制 领粉 平面磨 双面磨 清洗干燥 外圆磨 内圆磨 (倒角) 抛光 图2-2产品工艺流程图
2.2车间布局目前存在的问题分析
通过实习期间对该车间生产流程、物料搬运、设施规划、仓储管理调查了解，发现其中存在的问题有:
1、设施布局不合理。车间内机器布置没有充分运用工业工程的原理，机器“一\"字型布置,占用空间大产品在工序间的临时储存及等待时间过长。同时未能考虑到安全因素的要求，容易造成安全事故。
2、仓库分类混乱.产品和原料的种类繁多，常用的原料原材料、毛坯、半成品就有50—60种,一旦信息不畅就导致一些特殊物料未备货而影响生产进度。
3、物流搬运路线混乱。作业员在车间内走动频繁,繁忙时通道容易发生拥堵。物流路线交叉现象较为严重。
4、车间生产效率很低，其中合格品的占有率仅为81.5%，其主要原因之一：对于产品光面度的要求要达到粗糙度〈0。2mm 即为20丝，而压制机和抛光机相邻,压制机主要是将粉末压制成型，这就导致大量粉尘,从而影响产品的表面粗糙度。
5、加工流程混乱复杂，没有既定标准，工人凭经验和主观感觉决定何时搬运多少 半成品到下一工序，各工位工作效率低下,现场管理混乱。[13］
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第三章 陶瓷车间总体规划
第三章 陶瓷车间总体规划
3。1企业生产系统布局的目标
企业生产系统布局的目标是使得各关联的设备联结成一个有机结合的整体，设计的总目标是使人力、物力、财力和人流、物流、信息流得到最合理、最经济、最有效的配置和安排，即确保规划的企业能以最小的投入获取最大的效益［17］.其典型目标是:
（1）有效利用设备、场地、人力和物力 （2）简化加工流程 （3）满足交货周期要求 （4）最大限度减少生产物流成本 (5)追求投资最低化
（6）为企业员工提供安全、方便、舒适和健康的工作条件
车间布局的目标实际上也是多目标问题，故需要用恰当的指标或者权重对每个方案进行评价，达到整体目标的最优化.其中车间布局优化的优越型如图3—1所示：
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车间布局优越性 布局经济性 布局优越性 布局人性化 最大空间利用最小设备投资 最小物流搬运 最高工艺效率 调整的方便性 安全性 环境保护 工作舒适性
图3-1车间布局优越性结构图
拟通过本次设计，对现有规划进行优化，以解决上一章中描述的相关问题。
3.2总体优化的目标
本设计的总体目标是通过设施优化对某公司的车间进行优化设计,最大限度地提高生产过程的有效性和经济性。
车间优化是把车间内部的“小物流”作为主要的研究对象。将制造系统视为一个物流系统,应用物流分析的原理和方法解决这个系统的两个问题—-设施规划和物料搬运系统设计.寻求最佳物流设计方案是车间优化的主要目标。
车间优化是对车间已有设施的再规划和再布置。车间的整体布局和各种生产设施的合理配置是物流合理化的前提。设施设计旨在减少物流迂回、交叉以及无效的往复运输,避免物料运送中的混乱、线路过长等弊端.物料搬运系统设计是使各种生产设施配置合理；研究库存和
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第三章 陶瓷车间总体规划
在制品的合理储备量标准;选择合理的搬运方式和物料容器；研究物流系统全过程涉及的装备、设施、路线及其布置的方法.在一般生产活动中，从原材料到成品出厂，物料真正处于加工和检验的时间只占生产周期的10 ％左右，而处于仓库储存、搬运或生产线上等待的时间约占90％左右.
综上所述，车间设施布置要合理并满足下列要求：
1、符合工艺过程的要求，尽量使生产物资流动顺畅，避免工序间的往返交叉，使设备投资最小，生产周期最短。
2、物料搬运费用最少，要便于物料、产品和废料等运输路线短捷，尽量避免运输的往返和交叉。
3、最有效地利用空间，使建筑物内部设备的占有空间和单位制品的占有空间较小。 4、保持生产和安排的柔性,使之适应产品需求的变化、工艺和设备的更新扩大生产能力的需要。
5、适应组织结构的合理化和管理的方便，使有密切关系或性质相近的作业单位布置在一个区域并就近布置。
3。2。1 设施规划的目标
设施规划过程中运用精益思想的原则,车间的整体布局和各种生产设施的合理配置是物流合理化的前提。设施规划旨在减少物流迂回、交叉以及无效的往复运输, 避免物料运送中的混乱、线路过长等弊端。研究库存和在制品的合理储备量标准；选择合理的搬运方式和物料容器；通过工位布置和操作方法的改善，减少动作的浪费；通过调整生产线布局、合并生产线,来达到节约场地的目的；同时合理设定生产节拍，配合符合生产量的生产人员，消除整个生产过程中的瓶颈与松弛点，最大限度地提高生产过程的有效性和经济性。 3。2。2 流程设计的目标
目前，随着市场的需求发生变化,多品种小批量的生产已经成为公司普遍认可的生产方式.但批量无论怎么小,产品或零件不可能以个为单位进行加工，只能尽量以“小批量”生产，并以这种批量单位，完成全部工序的加工。批量生产必然造成中间品的存在及搬运的产生，库
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存及搬运成为生产的前提及必然产物。如何减少产品的停滞时间、改善库存与不良、降低搬运及堆积的浪费，是本次流程设计的主要目标。在此基础上细化分工作业，简化作业难度，培养多技能的多能工，平衡生产的时间.将原先的直线化生产布置，更改为按工艺过程布置，可以降低等待时间,提高作业效率。
3。3 改进前的总体布局
本次生产车间优化设计的总体规划主要体现在车间的平面布局上，拟从设施规划的角度着手改进。在总体设施规划时应将以下这些原则作为基准：
1、减少或消除不必要的作业。在时间上缩短生产周期，空间上减少占用量，物料上减少停留、搬运和库存，保证投入资金最少、生产成本最低。
2、以流动的观点作为出发点，并贯穿在规划设计的始终.因为企业的有效运行依赖于人流、物流、信息流的合理化。
3、重视人的因素。工作地的设计，实际上是人—机—环境的设计，要考虑环境因素对人的工作效率和身心健康的影响。
4、运用系统的概念、系统分析的方法求得系统的整体优化。同时也要注意把定量分析、定性分析和个人经验结合起来.
5、 规划设计要从宏观（总体方案) 到微观(每个子系统）,又从微观到宏观,反复评价、修正.
6、加强现场“5S”管理，应用5S管理方法，进行整理、整顿、清洁、清扫和素养5个步骤，并结合计算出的生产计划，利用5S思想，严格控制生产现场，何时何地需要什么物料或工具都准时送到位，达到精确生产。［16］
陶瓷区可以分为以下区域:压制区、烧结区、磨圆区（外圆磨、内圆磨、双面磨）、抛光区、模具摆放区、半成品存储区、成品仓库、粗检区、精检区、清洗区、办公区11个区域，改进前的总体布局图如图3-2所示：
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第三章 陶瓷车间总体规划
图3—2改进前总体平面布局图
陶瓷车间改进前总体局图见附图（一)。
3。4 总体布局优化
从目前的分析看来，陶瓷车间设施规划存在的问题可以归纳为：
1、储存区的存物品过于杂乱，不方便管理和使用。储存区分为成品储存区和半品储区，半成品储存区主要放置待外圆磨、内圆磨、双面磨、抛光的半成品,由于半成品随意摆放在半成品储存区，当待进一步加工时就需要2-3名员工经行寻找和搬运.平均完成一个半成品的搬运需要3—5min ,占生产时间的15％，这导致机器的等待的时间过长和员工闲置.
2、成品储存区堆放压制出来的毛坯，由于陶瓷粉经研制成的毛坯离清洗区很近，就很容易因为毛坯受潮而导致产品出现误差，从而导致次品的出现。
3、生产区的机器布置混乱，迂回运输量较大。
由于机器距离比较远，使得下一道工序等待时间过长，使物品的搬运距离太长。 4、布置不当导致生产存在一个瓶颈，造成线上库存积压.
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由于磨圆的机器比较少,导致抛光机经常处于等待状态，故将此处视为改进的地方。 5、由于粉末压制的毛坯在为经行烧结之前受空气湿度的影响很大,故需要毛坯存放和清洗区的间隔要大些，而图3-2中，毛坯是存放在仓库之中，和清洗区相邻,这就使得毛坯容易受潮,从而影响产品的质量。此处视为改进之处。
6、虽然压制和烧结这连个工序是连续性，但由于烧结存在很大的火种隐患，故和压制区的距离要得当，但从图1看出压制和烧结离的距离太远导致搬运的距离浪费，此处视为改进的地方。
7、对于做密封器件来说,对精度的要求非常严格，精检就是要保证产品的质量，是管理的一大重要工作,故办公区应该和精检区很近,故此处有待改进在对整个陶瓷区进行重新布置时，首先要确定相关作业单位，并通过对作业单位相关性表进行分析（见表3—2、表3—3和表3—4），确定出各作业单位的规划方案。
表3—1作业单元物流相关表
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第三章 陶瓷车间总体规划
表3—2 相互关系等及理由 代号 1 2 3 4 5 6 7 8 关系密切原因 工作流程的连续性 生产服务 物料搬运 管理方便 安全与污染 公用设备及辅助动力源 共享场地 共享人员
X 代号 A E I O U 表3—3 关系密切程度分类表 密切程度 绝对重要 特别重要 重要 一般 不重要 不予考虑
表3-4作业相互关系原因
作业代号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 A/5 3 E/2 A/1 4 U A/2 A/1 5 U E/1 I/1 A/1 6 U I/2 O O A/1 7 U I I U E/2 A/2 8 E/2 U E U O E A7 9 E/6 U U U E E U U 10 10 U E O O U U U U 11 O O O E O E/4 E/4 U U I/4
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通过上述分析可以得出作业相关图考虑到要对生产安全性和产品质量的考虑，故①压制区、②烧结区、③清洗区要做特殊处理，对关系工作表经行分析如图3—3关系族所示：
图3—3关系族图
10 3 4 5 2 9 6 7 1 8 11 绝对重要 相对重要 经过上述分析得出改进后的陶瓷区总体布局如图3—3所示:
图3—4改进后的总体布局
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第三章 陶瓷车间总体规划
改进后的方案将原有的两个储存区分为三个独立区域，这样就大大减少了拥堵现象，改进后使得物料的流动更为顺畅，减少停滞的浪费,大大缩短产品在工序间的临时储存时间及等待时间，从而降低了产品的生产周期.改进后总体布局图见附图（二）。改进后的物流路线图见附图（三)。
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第四章 车间设施布局优化和设计
4。1 车间储存区的优化设计
改进后的车间设施规划较原规划方案,重新划分了储存区，将其分为毛坯和半成品及成品存储区。所以这次设计的首要工作就是做好仓库的规划工作是此次设计中重要的一部分。储存区的好坏直接影响生产的速率和效率.也是产品质量得到有限保障的一个重要部分。 4.1.1基于ABC法库存分类管理
公司生产的产品种类很多，但材料的种类比较固定，由于陶瓷零部件的好坏直接影响组装后成品的的质量，其储存期又短，特殊型号的产品从入库到出库，完成一个周期只需要一周。如果每个品种都大量备货就容易导致浪费.
原有陶瓷区的存储分类只是将半成品和成品分开存放,同时随意摆放,再者压制出来的毛坯也只是很随意的摆放在成品仓库，很容易出现物品碰撞。导致成品出库和毛坯加工出库难的现象。现根据物料一个月来的使用数量，用库存ABC方法对其进行分类.
ABC分类法，又称重点管理法,是根据事物在技术经济方面的主要特征,进行分类排列，分清重点和一般，从而有区别地确定管理方式的一种分析方法。它把被分析的对象分成A，B，C三类，所以称为ABC分析。
由于物资的重要性往往不只反映在物资的某一方面，如价格高低或占用资金多少，还与资源取得的难易，物资对生产的影响等因素有关。因而，其分类也可以采用其它标准或结合多种影响因素,统一分类。同时，A,B，C三类物资所占百分比数,也需要根据所管库存物资的具体情况加以规定。
陶瓷车间的现有产品类型的存储如表4-1所示:
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第四章 车间设施布局优化和设计
表4-1现有的库存类型
陶瓷产品系列 号 G系列 G3-XX 105 G4—XX 105 S系列 S3-XX 105 S4-XX 105 S15—XX 103—XX 103A-XX 103系列 104系列 X 104B—XX 105 XX 104A-X105 10～250000 15 103B—105 10～100000 15 105 10～30000 30 105 10～80000 30 105 10～500000 15 10～31000 50 10～10000 50 S2—XX 05 10～15670 50 S1—XX 105 10~127310 50 10～25000 50 10～24500 40 G2-XX 105 10～24500 40 G1-XX 105 10～23000 40 产品型规格范围 10～月生产量（个） 458900 储存天数(天） 15
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108系列 X 301系列 108—X05 10~1458900 15 10～301-XX 105 580000 15 560系列 XX X 560—X105 560A—105 560B-XX 560C—XX 560D-XX 303—XX E—XX 05 F—XX 105 105 105 105 10～500000 15 10～6000 50 10～4000 50 10～4000 50 10～600000 15 10～300000 7 10~180000 7 10～105 10～76000 7 其它系列 100000 7 208-XX 105 注：所有系列皆为动环、静环两种型号
现有的存储方式只是将半成品和成品分开不同型号类别的产品存放在不同的托盘上,并未为存储的商品进行归类存放，这就给仓库管理带来的问题有:
1、使得出入库困难，导致商品混乱，不易于管理。
2、需求量大的品种进出频繁，因放置分散而导致每次存取物流路线过长.
2、需求量少的品种容易被放置于堆底，需要取用时不易取出，往往要反复搬运.造成劳动资源的浪费。
3、紧急订单的特殊产品由于储藏期短,和其它商品存放在一起，不易于出库.
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第四章 车间设施布局优化和设计
现根据库存ABC方法对其进行分类，重新布置摆放.
根据陶瓷产品的的储存期限，陶瓷产品按储存期的长短将月生产量的百分比经行排列,累计百分比小于80％的标记为A类，累计百分比在80%—95%的标记为B类，累计百分比大于95%的标记为C类。而保质期为7天的陶瓷由于保质期短，出库紧急应做特殊放置,将其列为A类货物重点管理.改进后的库存分类方法如表4-2和表4—3所示：
表4-2改进后库存分类方法表
产品型号 560D-XX 1 00 5800301—XX 2 00 5000560-XX 103-XX 4 00 108—XX 5 00 G1-XX 6 00 104B-XX 7 00 104A-XX 8 00 103A—XX 9 0 103B—XX 10 0 G4-XX 11 0 24500。66 91.99 40 B 30000。81 90.91 30 B 80002。15 90.71 30 B 10002.68 92.56 15 B 25006.71 89。88 15 B 458912。32 83。17 15 B 458912.32 70。85 15 A 3 00 500013.42 58.53 15 A 13.42 45.10 15 A 15。57 31.68 15 A 月生产 月生产量 量排序 （个) 6000占使用量的 百分比（％） 16。11 累计百分比 16.11 储存天 数(天） 15 ABC分类 A
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G3-XX 12 0 G2-XX 13 0 S2—XX 14 0 S1-XX 15 0 560A-XX S3—XX 16 0 S4-XX 17 0 18 24500.66 94。83 40 B 23000。62 96。45 40 C 27310.73 98。18 50 C 25000.67 98.85 50 C 6000 15670.16 0。42 99。70 99.27 50 50 C C 10000.27 99。54 50 C 产品型号 月生产 月生产量 占使用量的百分比（％) 累计百分比 储存天 量排序 (个） 560B—XX 560C—XX S15-XX 合计 880 21 3724 — — — 20 3100 0。08 100.00 50 19 4000 0.11 99。81 50 4000 0。11 99。81 数(天) 50 ABC分类 C C C
表4—3 特殊型号产品分类方法表 月生产量 (个） 300303—XX 1 000 特殊型号 月生产 量排序 占使用量 的百分比（%） — 累计百分比 - 储存天数(天) 7 ABC分类 A
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第四章 车间设施布局优化和设计
E-XX 1 F-XX 1 00 00 800— — 7 A 760- - 7 A 100208—XX 1 000 - — 7 A
通过对产品进行ABC分类，得出半成品和成品区仓库布局图如图4-1、4—2所示：
图4—1改进后半成品仓库布局图
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4—2成品仓库布局图
4.1。2 陶瓷储存区优化的可行性分析
改进后方案与现行方案相比，有如下几个方面的改进：
1、在仓库总体面积不变的前提下，采用货架式存放增加了储存面积60增加75。周转效率比原储存增加了15％。同时分类清晰，通道由原来的单通道改为多通道，这就大大降低了拥堵现象。
2、按ABC库存分类方法存放物料，解决了不同需求量物品的存取问题。 3、物流搬运系统更为合理化,需求量大的物料的物流总路线均有明显的缩短，减少了交叉迂回的搬运路线,搬运作业大大简化.
由此可见，新方案简单易行，可以满足实际需要。
4.2 生产区的物流路线分析
4.2.1原有方案分析
因为研究的产品及辅料的种类非常多，这里采用从—至表来研究物流状态.如表4-4
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第四章 车间设施布局优化和设计
为物流作业单位距离从-至表（mm）所示：
作业单元 序号 1 2 序号 压制台机 烧结炉 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 压制台机 烧结炉 粗检台 清洗机 双面磨机 外内圆磨 抛光机 精检台 成品仓库 半成品区 42211 4700 22403 17860 15600 7800 结合生产选取其中的某一天最大的动物流量作为研究对象
表4—4改进前物流距离从至表
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3 4 粗检台 清洗机 2 3 4 15600 5 25917 31365 6 7800 7 8 9 10 15600 15600 23400 5 序号 双面磨机1 6 7 外内圆磨 压制 烧结炉 抛光机 机 粗检台 清洗机 1161887 双面 磨机 外（内）磨 15600 成品 半成 抛光机 精检台 仓库34200 品区 3900 8 精检台 1压制机 2451953 9 成品仓库 2烧结炉 10 半成品区 243756 23400 926273 表4-5物流量从-至表
序号 压制机 烧结炉 粗检台 清洗机 双磨机 外内磨 抛光机 精检台 成品库 半成品区 1 压制机 2 烧结炉 3 粗检台 4 清洗机 5 双面磨机 51863 51800 32200 6 外(内）磨 7 抛光机 32200 8 9 10 精检台 成品仓库 半成品区 19600 19600 58088 51863 51863 51860 51800 32185 32000
表4—6改进前物流强度从—至表
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第四章 车间设施布局优化和设计
3粗检台 4清洗机 5双磨机 6外内磨 7抛光机 8精检台 9成品库 10半成 品区 243742 1342501 1624707
251160 19600 458640 502320 1100727 124800
结合陶瓷车间目前的物流量，通过对作业单位物流相关性进行分析得出如表4—7物流强度从—-至表：
表4—7物流强度表
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4。2.2作业改进
选择合理的搬运方式和物料容器；通过工位布置和操作方法的改善,减少动作的浪费；通过调整生产线布局、合并生产线，来达到节约场地的目的;同时合理设定生产节拍，配合符合生产量的生产人员，消除整个生产过程中的瓶颈与松弛点，最大限度地提高生产过程的有效性和经济性。
是使整个车间的物料搬运矩最小。在依据“搬运矩”概念建立的（ )评价模型中 ,不仅考虑了总的搬运距离 时间 最短 ，还考虑了各种不同工件在整个车间中的总的搬运工作量最小 ，其数学模型可以表示如下：
Mni1n1ji1ginijfijdij,i1,2,3.......n （4—1)
其中，fij —-—机床 i 和机床j 之间的访问频率； gij ———机床 i 和机床j 之间每次搬运工件的重量； dij ———机床 i 和机床j 之间的搬运路径长; n —--车间中的机床总数 M ——-为搬运矩。 经收集资料如表4.2。2。1
表4-8设备明细表
机器名称 机器总数 搬运重量 压制机 9 50Kg 烧结 2 50Kg 清洗 2 10Kg 外圆磨 6 10Kg 内圆磨 6 10Kg Kg 抛光 21 10 平均机床之间的平均访问频率为:
压制——--烧结60min 烧结-———清洗40 min 清洗-—--外圆磨9 min 外圆磨-——内圆磨 5 min 内圆磨——- 抛光20 min
搬运路线长度见表4—4物流距离从至表
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第四章 车间设施布局优化和设计
将原先的一字型布置更改为按工艺过程来布置。故现以每种机器的数量为1个单位来计算。
改进前的搬运矩分析 1、访问频率总和
n—1
∑fji =60+40+9+5+20=134(min）
i=1 j=i+1
2、搬运工件的重量总和
n-1
∑gji =50+50+19+10+10=139＊10g
3
i=1 j=i+1
3、搬运距离总和
n—1
∑dji =42211+23400+31365+7800+15600=120376(mm)
i=1 j=i+1
改进前的搬运矩：Mn= 134+139*10+120376 =259510N。 改进后的物流距离从-至表如表4—9所示:
表4-9改进后的物流距离从—至表
作业单 序号 压制序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
压制台机 烧结炉 粗检台 清洗机 双面磨机 外内圆磨 抛光机 精检台 成品仓库 半成品区 台机 1 烧结炉 2 3 4 5 双面磨粗检台 清洗机 机 14876 8356 20010 6 外内圆磨 25460 22700 7 8 9 成品仓抛光机 精检台 库 36572 10 半成品区 15462 9070 15600 23400 3
19427 8784 2556 21274 7800 15600 14760 3900 26
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改进后的物流强度如表4-10所示：
表4-10改进后的物流强度从—至表
改进后的搬运矩分析： 1、访问频率总和
n-1
∑fji =60+40+9+5+20=134(min）
i=1 j=i+1
2、搬运工件的重量总和
n-1
∑gji =50+50+19+10+10=139*10g
3
i=1 j=i+1
3、搬运距离总和
n-1
∑dji =19427+8356+21274+7800+15600=72457（mm）
i=1 j=i+1
改进后的搬运距为：
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第四章 车间设施布局优化和设计
Mn= 134+139＊103+72457 =211591N。
△d=259510-211591=47919mm 改进后的搬运效率：
η1=1-改进后搬运距/改进前搬运距=1-211591/259510=18％
从分析可知物流强度在同等物流量的情况下，物流搬运距比改进前减少了18%。
4.3确定优化方案
改进后方案将生产区的机器原有的“一”字型布置改为按工艺流程布置形式，缩短了物料的并划分工作组，减少了搬运距离，同时加强员工培训，大大提高了作业效率，缩短了总搬运路线,减少了搬运次数和搬运时间，节省了人力物力财力。综合各设施之间的位置,物料物流路线的长度和强度以及一些附加因素,确定具体优化方案详见附图(四）：改进后的平面布局及物流路线图。
通过上述工作,假如使单个工作单元机器等待时间减少为30秒,全天至少3种作业类型工作单元为20个，总作业时间增加了近30min，有效地提高了车间设备、人员的利用率；且物料的搬运效率提高了18％。减轻了瓶颈作业的时间压力，有效地降低了后工序的等待时间；缩短总物流路线长度达约47米，减少了搬运次数和搬运时间,从而减少了作业员闲置的现象;对作业员作加强培训，提高了工人素质，有效地调动了员工的积极性;提高了全员参与不断改善的IE 意识， 使陶瓷车间的的生产效率提升到一个新的台阶。
4。4人机作业分析及优化
由于产品种类的变化而十分复杂,同时每种产品的形状、尺寸、精度等级要求不同，使作业员在变换生产品种时经常走动、更换模具及物料搬运。 4.4。1原有方案分析
经过现场测时，发现抛光作业工人等待机器加工时间过长，人员闲置严重，根据加工工
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艺需要，绘制人机作业图,由一人一机的操作模式改为一人三机的操作模式.工作人员由一台机器走到另外一太机器的时间为5“改进前车削加工的人机作业图如下：
表4—11 组合作业使用符号说明
组合作业分析图及符号 作业人员 符号 作业 单独 联合 等待 改进前抛光加工的人机作业图4-2所示：
光的人机作业图(改进前） 时间： (min） 作业名称:抛光半成品 作业方式：一人一机 开始动作：调制机器 结束动作：搬运零件 作业人员：A1 取抛光盘 摆放零件于抛光盘中 2’13” 抛光盘置于抛光机中 调节抛光时间及高度 1'11” 17” 等待 被调节时间及高度 等待 时间 23\" 机B1 等待 内容 符号 作业 单独 联合 等待 机械 内容 与机械或其他作业人员无关的作业 与机械或其他作业人员一起作业，受时间或其他要素的制约 因为与机械或其他人员一起作业,导致作业者等待 无需作业人员照看 各种装卸、准备工作受作业人员因素制约 因为作业人员作业，导致机械要停止或空转
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第四章 车间设施布局优化和设计
空闲 12’ 抛光 取出零件 取新抛光盘 统计 人 机 周程 17’04” 17’04” 37” 23” 工作时间 5’04\" 12’17” 空闲时间 12’17” 5'04” 空闲 空闲 利用率 28.58% 71.42% 图4—2改进前抛光加工的人机作业图 人机作业分析的特征：
一般用于分析一人操作一台机器或一人操作多台机器的情况 一个人操作机器的最低数=（L+M)/(L+W） （公式4—2） 式中，L—-员工工作的时间；
W-—工人由一台机器走到另一台机器所需要的时间 M-—机器完成该项工作的机动时间
一个人操作机器的最低数=(L+M）/（L+W) =（304+737）/(304+5) =3.69 =3台 4.4。2确定优化方案
通过上一节分析，可以将一人一机改进为一人三机.这就节约了人和机器的等待时间,从而大大的减低了生产成本，提高可效益。改进后抛光加工人机作业图如图4-3所示
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光的人机作业图（改进前) 时间： (min） 作业名称：抛光半成品 作业方式：一人一机 开始动作：调制机器 结束动作：搬运零件 人 取抛光盘1 摆放零件于抛光盘1 抛光盘置于抛光机1 调抛光时间及高度1 取抛光盘2 摆放零件于抛光盘2 抛光盘置于抛光机2 调抛光时间及高度2 取抛光盘3 摆放零件于抛光盘3 抛光盘置于抛光机3 调抛光时间及高度3 等待 取出零件1 更换抛光盘1 摆放零件于抛光盘1 抛光盘置于抛光机1 调节抛光时间及高度1 等待 取出零件2 更换抛光盘2 23” 2’13” 1’11” 17\" 23\" 2’13 1’11 17” 23\" 2’13 1’11 17” 2'09 37” 23” 2’23” 1’11” 17” 33” 37 23” 抛光12” 31
抛光12” 等待4’17” 抛光 抛光12” 机B1 等待23” 等待3’24” 共同17” 等待7'41” 机B2 机B3 等待12’17”
第四章 车间设施布局优化和设计
摆放零件于抛光盘2 抛光盘置于抛光机2 调节抛光时间及高度2 更换新抛光盘3 摆放零件于抛光盘3 统计 人 机1 机2 机3 2’23” 1’11” 17” 等待4’17” 工作时间 15’55” 12’17\" 12’17” 12’17” 空闲时间 2'09\" 3’47” 3’47” 3’47” 23”` 周程 17’04” 17'04” 17’04\" 17’04” 利用率 91。26% 71。42% 71.42％ 71.42% 图4—3 改进后抛光区人机作业图
改进后大大加快了作业速度，是人员的利用率高达91.26％，单个机器的使用率高达71。42％这通原方案比较,人员利用率提高62。68%，同时减少了2名员工的成本开支，大大减少公司的运营成本。使得抛光的相关工作任务可以较为顺畅的在一个工作日内完成。但弊端在于确实增加了作业员的工作量，且作业员A的责任重大，需要根据产品工程号，确定产品的型号、精度要求、抛光高度、时间。如果这些环节中的任何一个出现错误将直接导致产品报废,造成比为完成工作任务更为沉重的损失.所以,应加强相关作业员的培训，还应注意增加员工的休息的时间。比如，完成两个工作单元休息五分钟等。
4。5 “5S\"管理
1、 “5S”的基本内容
“5S”活动的对象是现场的“环境\"，它对生产现场环境进行综合考虑，并制订切实可行的计划与措施，从而达到规范化管理。“5S\"是整理（SEIRI）、整顿（SEITON)、清扫(SEISO）、清洁(SEIKEETSU）和素养(SHITSUKE）这5个词的缩写。因为这5个词日语中罗马拼音的第一个字母都是“S”，所以简称为“5S”，开展以整理、整顿、清扫、清洁和素养为内容的活动，称为“5S\"活动。“5S”活动的核心和精髓是素养,如果没有职工队伍素养的相应提高,“5S”活
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动就难以开展和坚持下去。 2、“5S”之间的关系
这 5 个 S并不是各自独立的,互不相关的，他们是相辅相成、缺一不可的整体。其相互之间的关系如下图所示:
图4—4“5S”系统关系图
5个“S”的关系体现在：整理是整顿的基础，整顿是整理的巩固，清扫显现整理、整顿的效果，而通过清洁和素养使企业形成整体的改善氛围.整理、整顿和清扫是“5S”的基础活动，是具体操作步骤，在整个“5S”活动中是不断被循环执行的过程。清洁是对整理、整顿和清扫的规范化活动，在清洁阶段形成的规章制度和依照规章制度例行的监督和检查是前“3S”不断推进的保证，是前“3S”习惯养成的强制性阶段。素养是在前4S的基础上通过教育，根本改变人的意识，养成自觉执行整理、整顿和清扫的习惯,是人员素质提高的阶段，是坚持执行前“4S”的自觉养成阶段[16]。
依据5S管理思想，对现场进行精确管理，首先对现场进行整理、整顿、清扫、清洁、素养的步骤对现场进行改进,具体改进步骤见表4—10方案设施表所示。
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第四章 车间设施布局优化和设计
表4-10 “5S”方案实施
5S 对象 物整理 品 空间 时整顿 间 空间 设清扫 备 空间 1、扫除异常现象 2、实施设备自主保养 意义 1、区分要与不要东西 2、丢弃或处理不要的东西 3、保管要的东西 1、物有定位 2、空间标识 3、易于归位 1、有效利用空间 2、消除死角 目的 实施检查 方法 1、分类 2、红牌作战 3、定点照相 1、定位、定品、1、缩短换线时间 2、提高工作效率 定量 2、看板管理 3、目标管理 1、维持责任区的整洁 2、降低机器设备故障率 1、美化作战 清洁 环境 1、提高产品品位 2、提升公司形象个 2、三要 要常用 要干净 要整齐 1、消除管理上的突修养 人员 养成人员守纪律、守标准的习惯 发状况 2、养成人员的自主管理 3、介高尚 1、礼仪活动 2、5S实施展览 创造一个“自主管理”的工3、5S表扬大会 作场所4、教育训练 ［2］目标 创造一个“清清爽爽”的工作场所 创造一个“井然有序”的工作场所 1、责任区域 2、定检管理 创造一个“零故障\"的工作场所 永远保持前3S的结果 创造一个“干干净净\"的工作场所 依据附图2，在各个工序需要的时候将所需工具和物料准时送到各个工位，使生产现场整洁无多余物品,需要的时间有需要的工具和要用的半成品，物尽其用，人尽其责，生产按计划整洁进行.
同时实行颜色管理，在最适宜及其加工的位置绘制黄线，避免区域被其他物品占据,具体黄框绘制区域见附图2所示。
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第五章 方案评价
本设计结合一个具体的实例——温州长密车间的优化设计，引入了基于精益思想的设施规划和流程设计的改进方案。通过进行物流相关性分析，减少或消除了一些不产生价值的区域;通过设备种类及加工柔性分析，节约了大量的生产空间，使车间内部的物流路线大大缩短。改善后的陶瓷车间基本上实现了精益生产的思想，均衡了整条生产线,节约了大量的人力、物力和生产空间，提高了生产效率，产品的质量也比以前有了明显的提高18%。
具体而言，改进后方案与现行方案相比，有如下几个方面的改进：
1、更改了半成品暂存区的位置，将毛坯和成品分开存放。使得物料的流动更为顺畅，减少停滞的浪费，大大缩短产品在工序间的临时储存时间及等待时间,从而降低了产品的生产周期。
2、将原有的仓库独立区域.在仓库总体面积不变的前提下，使产品的存放合理化，增加了储存面积.减少了进出口的停留时间改进后一类产品出库时间比原方案增加了5％。库存面积利用增加了0。7m2 。
3、新方案中储存区按ABC库存分类方法存放物料，解决了不同需求量物品的存取问题。主要物料减少了运输和搬运的次数。
4、整体车间的设施布置更加合理.对各区位的布置根据相关性进行了分析，得出了新的车间布置。解决了入口物流搬运拥堵的状况。储存区、生产区内部的物流搬运系统更为合理化，储存区需求量大的物料的物流总路线均有明显的缩短，而储存总物流路线长度达约10。2米。同时减少了交叉迂回的搬运路线,搬运作业大大简化。
5、将生产区机器原有的“一”字布置改为按工艺过程布置，减少了搬运次数和搬运时间，节省了人力、物力、财力。
6、对人机作业重新设计，操作流程也进行了重新布置，对整个操作流程进行了流程分析和动作分析.把以前的人机作业进行分析，划分工作组，重新安排工作内容，使人员的空闲时间平均由原来的12'17\"减少至2’09”秒，使得单个机器的空闲时间由5’04”减少至4’57”，有效地提高了车间设备、人员的利用率；且减少了员工的工资支出。而工位最长作业时间平均减少了12 秒，大大提高了作业效率。
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致 谢
结束语
生产系统中的设施布局设计一直是制造工业中最关键和最困难的设计任务之一。生产设施布局是在一个有限的空间里的组织过程.生产系统布局是一个典型的跨学科的领域，其设计好坏直接影响到生产过程中物流成本及生产效率，因而对生产布局的研究具有很重要的现实意义.
本设计主要对车间设施布局进行优化,尽管对设施布局优化做了不少工作，但是由于生产系统布局的跨学科性，复杂性，本文针对某个社会司布局优化的研究也只是局部性的。本文的研究尚存在不足和不完善的地方,比如：在计算过程中为了使复杂问题的解简化就将系数均简化为单位1，在实际课题中会在局部物流成本计算中出现理论与实际的差异，如果单位物流系数影响非常大时，可能在一定程度上干扰解的最优结果。
本次设计在进行过程中受到很多实际因素的制约，可能做得并不完善,还有很多缺漏的地方,希望得到各位老师和同学的指正。
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南京工业大学本科生毕业设计（论文）
参考文献
[1］ 昊清一。物流管理［M］.北京:中国物资出版社，2003: 7~13。 ［2] 李怀祖．生产计划与控制［M］．中国科学技术出版社,2001．
［3] 李玉华．生产制造企业物流管理[J]．物流技术，2004，（12）：68～69． [4] 陈荣秋 马士华 生产运作管理（第二版)机械工业出版社 2007 10 第二版 第七次印刷．
[5] 郭红伟，钱省三．IE在CELL生产方式中的应用［J］．工业工程，2003,（9）：56～60．
［6］ 程国全,柴继峰，王转，王华．物流设施规划与设计[M］．中国物资出版社，2004． ［7］ 胡坎．精益制造为企业打开价值之门［J］．家电科技，2005,（10）：5~6． [8] 张青．用需求拉动方法改善生产管理[J］．山西建筑,2003，(8）:95～96． [9] 张晓川．现代仓储物流技术与装备［M]．化学工业出版社，2004． ［10] 陈荣秋，马士华．生产与运作管理［M］．机械工业出版社,2004． ［11］ 任建标，季建华．运营管理案例[M]．机械工业出版社,2002．
[12］ （日）木村博光．如何实施正确的生产管理[M］．北京大学出版社，2004． ［13］ 李经民。机械加工车间是设备布局模型及其评价算法的研究[D］.大连：大连交通
大学，2005
［14] 李晨．准时生产方式的学习与实践[J］．工业工程与管理，2000,（5)：55～60． [15] 马彤兵，马可．基于精益生产的车间设施规划改善设计[J]．管理技术,2005，(6）：110～112．
［16］ 许文治． NPS现场管理操作手册［M］．广东经济出版社，2002．
［17］ 王宏智．MRP与JIT生产方式的比较研究[J］．陕西科技大学学报，2005，(2）:95~98． [18] 王家善．设施规划与设计[J］．工业工程，1998,（1）：11～14．
[19］ 杜运普，杨月新．装配生产线的平衡问题研究[J］．机械设计与制造，2003,（4）：104～106．
［20] Muther·R．Facility Layout[J]．Technical note，2003，（4）:186～216．
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致 谢
致 谢
附录
附图（一）陶瓷车间改进前总体布局图
附图（二）陶瓷车间改进后总体布局图
附图（三)陶瓷车间改进前后物流路线图
附图（四）陶瓷车间改进前后工艺流程图
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