如何设计新工厂车间布局规划设计

天行健总结了新工厂布局规划设计重点关注的内容

1、确定精益的建设目标

确定科学的生产目标和规模是工厂进行精益设计的重要依据，它是合理预测工厂所需空间、安排车间布局以及确定设备数量、布置方案及预留空间的重要依据，也是后续技术设计和经济分析的基础。精益的生产规模必须是在对企业内外部条件等各方面因素进行综合考虑并进行SWOT分析后确定的。

2、精益物流规划

对于一个企业来将，物流活动是不增值的环节，因此精益物流系统设计的目标是在满足生产要求的情况下尽量减少物流成本，努力将物流服务过程中的浪费和延迟降至最低程度。其中，重点关注的包括工艺物流（工艺路线策划、物流量平衡策划）、工厂物流（库存区域策略、物流转运路线策划）与社会物流（销售物流策略、采购物流策略）的合理规划。

3、精益工艺设备选择与系统平面布置

充分考虑工艺生产流程的需求，从设备选型、配置到产能计算，运用精益的思想，尽可能做到各生产单元产能均衡、班制平衡，尽可能采用单元式设备组合和流线化设备布局，设备选择不以最先进为标准，而是把体积小、投资少、具有柔性等指标放在重要位置。另外，运用系统规划设计的原理，科学优化各生产单元间的平面布置，达到布置最优。

4、系统化土建及公用工程设施规划

在土建方案的选择上以及配套公用工程的系统规划上，应依据工艺需求特点以及工艺后续技术改造的柔性需求，按照“一次规划、分步实施”的原则，在与市政等公共接口相关的设施一次规划并实施到位的基础上，根据实际需求分期建设相关内部配套公用工程设施，达到投入产出比最高。

5、设计方案仿真及优化

目前用于设施规划分析的软件主要包括Factory CAD 、Proplanner、 PlantSimulation 、Flexsim 等，用于布置路径分析、物流分析、生产线分析、系统仿真分析等方面，各有侧重，可以与精益理念相结合，现实工厂精益设计。特别是仿真分析软件，可以通过仿真分析提供的各方案的物流成本、中间在制品量、设备利用率等指标数据，结合人因、生产柔性等指标，运用各种优化评价算法，对设计方案做出科学分析和决策。。。

工厂建筑总体布局规划是制造业工厂设施规划的核心,也是物流系统规划的重要环节。除了传统的经验做法外,主要有摆样法、数学模型法、图解法、系统布置设计SLP法等。工厂规划设计与改善应该遵循以下原则：

1、统一原则，在布局设计与改善时，必须将各工序的人、机、料、法4要素有机结合起来并保持充分的平衡。因为，四要素一旦没有统一协调好，作业容易割裂，会延长停滞时间，增加物料搬运的次数。

2、最短距离原则，在布局设计与改善时，必须要遵循移动距离、移动时间最小化。因为移动距离越短，物料搬运所花费的费用和时间就越小。

3、人流、物流畅通原则，在进行工厂布局设计与改善时，必须使工序没有堵塞，物流畅通无阻。在工厂布局设计时应注意：尽量避免倒流和交叉现象，否则会导致一系列意想不到的后果，如品质问题、管理难度问题、生产效率问题、安全问题等。

4、充分利用立体空间原则，随着地价的不断攀升，企业厂房投资成本也水涨船高，因此，如何充分利用立体空间就变得尤其重要，它直接影响到产品直接成本的高低。

5、安全满意原则，在进行工厂布局设计与改善时，必须确保作业人员的作业既安全又轻松，因为只有这样才能减轻作业疲劳度。请切记：材料的移动、旋转动作等可能会产生安全事故，抬升、卸下货物动作等也可能会产生安全事故。

6、灵活机动原则，在进行工厂布局设计与改善时，应尽可能做到适应变化、随机应变，如面对工序的增减、产能的增减能灵活对应。为了能达成灵活机动原则，在设计时需要将水、电、气与作业台分离、不要连成一体，设备尽量不要落地生根而采用方便移动的装置。

关于新工厂来说，实施精益生产首先要做好生产线的布局设计，老工厂亦是如此，生产线单元化能给生产带来有力的改变。

一、生产周期受控

因为拼装的整个链条信息统一，即从开始的零部件到最终的产品由一个小单元完成，生产信息受控，生产周期随之受控，而且因为使用了“一个流”的方法，生产周期随之大大缩短；

二、工作浪费减少

工厂在重新布局设计生产线时充沛使用IE技能，使用MODE法，对生产岗位的工作台进行人性化设计，减少了很多工作浪费发作的本源。

三、转产应变能力提高

一个人或几个人构成一条单元生产线，许许多多的单元线构成公司的拼装车间，可一起对应多个类型商品的生产。同时因为单元线较短，商品换型的时刻也随之削减，增强了转产应变能力。

四、消除了搬运浪费，生产进程目视化，减少质量隐患。

消除了过程库存，同时也就消除了作业搬运及商品生产进程中不断调换生产环境的问题，使商品的整个工作进程直接简略地展现在我们面前，便于公司内部品管人员的监督，为有用操控公司商品质量提高了基础。

五、半成品库存消除

每个商品均在一条单元线上完结所有的拼装进程，消除了半成品库存的表象。

客户：生产线单元化能减少WIP和交给周期，并能更快相应客户的更改和需求.

公司: ①在坚持灵活性和可靠性的一起，答应最大程度地使用空间和资源以使成本最小化；②能够实现制作的目视管理；

员工：①减少疲劳，简化工作流程和有用减少输送。②清楚地重复生产高质量商品的加工技术。

工厂设计是一项技术与经济相结合的综合性设计工作。广义的工厂设计还包括对建设项目的投资决策。设计程序工厂设计通常包括设计前期工作、初步设计和施工图设计3个阶段。初步设计包括：确定主要原材料、燃料、水、动力的来源和用量；规定工艺过程、物料储运（见物料搬运）、环境保护(见劳动保护)等设计的主要原则；明确设备、建筑物和公用系统的构成和要求；进行工厂布置，设计全厂和车间的平面布置图；提出生产组织、管理信息系统和生活福利设施的方案；计算主要设备材料的数量、各项技术经济指标和工程概算。

工厂设计过程：

设计程序工厂设计通常包括设计前期工作、初步设计和施工图设计3个阶段。

①设计前期工作：包括可行性研究、厂址选择和设计任务书的编制。设计任务书由建设项目的主管部门组织编制，其目的是根据可行性研究报告和厂址选择报告,对建设项目的主要问题,即产品方案、建设规模、建设地区和地点、专业化协作范围、投资限额、资金来源、要求达到的技术水平和经济效益等作出决策。

②初步设计：根据批准的设计任务书进行编制。初步设计包括：确定主要原材料、燃料、水、动力的来源和用量；规定工艺过程、物料储运（见物料搬运）、环境保护(见劳动保护)等设计的主要原则；明确设备、建筑物和公用系统的构成和要求；进行工厂布置，设计全厂和车间的平面布置图；提出生产组织、管理信息系统和生活福利设施的方案；计算主要设备材料的数量、各项技术经济指标和工程概算。批准后的初步设计是建设投资的拨款、成套设备订购和施工图设计的依据。

③施工图的设计：绘制各种建筑物的建筑结构详图、设备和管线的安装详图、各项室外工程的施工详图、编制全部设备材料明细表和施工预算。

工厂设计设计要求：

机械工厂设计需要考虑多方面的问题，应运用系统工程并以发展的观点考虑以下的原则：

1、从实际情况出发，按不同的要求选择合理的方案。

2、采用科学技术研究的新成果，包括先进工艺、高效设备和机械化、自动化手段以及计算机辅助管理等方法。

3、采用的技术和装备应与原料、技术、劳动力等资源条件相适应。

4、讲究投资的经济效益和建设的社会效果。

在各个设计阶段对不同的设计方案应进行技术经济分析和效果评价。技术经济分析选用多项相互联系的技术经济指标，一般是采用投资回收期（投资总额与年收额之比）和投资收益率（年收益额与投资总额之比）等作为重要指标。资金支付与收益年分并不相同，因此应根据贴现利率将资金折算为同一年分的现值，使经济比较建立在可比的基础上。

机械工厂设计大都由机械工业设计部门承担，设计部门也参加主管部门组织的设计前期工作。有些工业发达国家则由企业所属的工程部门或专业的工程咨询公司承担。有的企业或公司实行承包，不仅承担全部工厂设计，而且负责提供所需的全部设备，为建设单位培训人员并指导试生产，最后把已形成生产条件的工厂交付使用,这就是所谓的“交钥匙(turnkey)工程”。

传统的工厂布局方式首先从设备、工装开始，最后再考虑工序的流动。与传统的的工厂布局方式不同，精益工厂设计布局首先从顾客开始，然后围绕作业员工来设计工序流动。

精益工厂设计要综合运用精益生产思想、系统工程、企业管理等学科知识，借助并行技术、信息技术等手段，确定符合精益生产理念要求的工厂设计方案。主要设计内容如下：

(1)基于精益思想的生产线布置

最佳生产线的设计必须不受当前遗留的工作流的限制，应该减少或消除产品和物料的大量搬动时间。根据装配需求，把部装工序放置在生产线的物料被消耗的装配点上，将会减少搬动和等候时间。

(2)精益物流系统设计

根据精益生产的观点，物流不是增值的环节，因此精益物流系统设计的目标是在满足生产要求的情况下尽量减少物流成木奋努力将物流过程中的浪费降至最低。要打破专业间的限制，尽量少设及不设中间库存区，完全按照工艺流程进行布局。对可以使搬动量最小，以及使产品的流动最佳化的所有想法，都要加以检验.最终将实用而恰当的办法，进行生产线的最后设计，以便使梢益生产思想的作用达到最大限度。

(3)设备精益选择及布置

要充分考虑各生产环节之间的关系，在实现产能要求的基础上，尽量做到设备产能均衡，体现精益一个流的思想。同时设备的选择不以最先进为标准，而是把体积小、投资少、具有柔性等指标放在首位，以便于将来柔性生产的需求。

(4)精益人员配备

传统的工厂多采用“定员制”人员配置，但这种方式在多品种、小批量的生产方式下，加大了企业成本、降低了企业的反应速度。精益工厂设计，建议采用最少的员工来实现同等的生产需求，通过对员工进行培训，使其具有多种技艺，从而能实现随生产量变化，弹性地安排作业人员。

(5)辅助设备的精益选择

生产辅助所需要的夹具、工具等虽然并不是资源装备，但对其选择也要进行精益生产考虑。在设计时一定要为所需物料的搬动留出容纳的空间，例如自动装卸车的通道和大型的物料集装箱。要把工位设计得紧凑些，但同时要考虑操作人员，要尽可能符合人机工程学的要求。

此外，精益工厂设计工作还应包括工厂公共设施规划、信息系统设计等方面，应根据工厂的具体需求及企业的实际有选择的进行。。。

工厂基于SLP方法的车间布局设计：

1、不同区域之间的物流量分析

各事业部根据自己业务计划，提出自己的物流量需求。进而得到仓库与生产线之间，及生产线与公共设施(如抛光车间)之间的物料流动，不同产品线之间的物流量。

2、非物流关系分析

根据SLP方法，根据影响车间的非物流因素，如作业性质的相似程度，工艺流程的连续性，工作联系的频繁程度、噪声、温度、烟尘、废水废气等环境因素的影响。

3、实际边际条件修正因素

根据实际情况，以下边际条件需要被考虑进入修正因

①H部门必须在现有位置基础上向计划扩建方向扩展；

②B部门必须靠近计划扩建位置的外缘；

③成品库，考虑到发货需求，必须靠近现有车间的收发货平台，或者新扩建区的边缘，以便修建新的发货平台；

④因为对地坪承重的特殊要求，原材料库位置必须在现有位置范围以内；

⑤各个部门根据自身工艺要求和业务计划所需的布局形状和面积。

......

4、优化后的布局

基于无面积拼块图和修正因素，将现有布局图各部门模块剪下，试拼到空白的车间中(含扩建区)，经整理得到最后车间布局方案。

三、工厂新车间布局的评价

在利用SLP方法对车间布局进行系统设计后，整个车间的大物流得到很好的优化，基本实现的原材料—工位—成品的单向流动。

一个新建厂的总平面设计，是按国民经济建设计划确定的项目，经选定厂址后进行的。总平而设计的内容，是根据企业的生产性质、规模和生产工艺等要求，设置一定数量的生产车间、辅助生产设施和生活用房等(亦即设置在厂区内的建筑物和构筑物)。

设计时要结合建厂地区的具体条件(白然、气候、地形、地质、水文资料，以及厂内外运输，公用设施、厂区协作等条件)，按照原料进厂到成品出厂的整个生产工艺过程，经济合理的布置厂区内的建、构筑物，搞好平面和竖向的关系，组织好厂内外交通运输等。工作中，必须遵照党的方针政策，充分利用厂址选择时提出的自然资源、运输、动力和水源等条件，结合地形、地质情况、厂区的卫生、防火的技术要求，以及与居住区联系方便等因素，在充分做好调查研究的基础上进行分析综合。并须进行总平面设计方案的比较，做到工艺流程合理、总体布置紧凑、投资节省、用地节约、建成后能较快投产发挥投资效果，节省经营管理费用。

一、总平面设计依据

总平面设计的主要依据是上级审查批准的建厂计划、设计任务书，厂址、工艺简图及总平面布置草图。建厂计划任务下达后，经选厂确定厂址，落实计划，组织会战。由设计、勘测、厂方、等有关单位，根据工艺设计人员提出的精益工厂布局方案，确定厂区和车间组成，然后进行总平面设计。

二、厂区划分和车间组成

按照设计程序，厂区的总平面布置，一般先依据生产工艺流程、生产性质、生产管理、工段划分情况等，将全厂划分成若干个生产区，使之功能分区明确，运输管理方便，协调生产，互不干扰，然后在生产区内，依据生产使用要求布置建筑物等设施。一般小型工厂，其厂区划分也比较简单，往往是以主体车间为中心，布置生产和生活设施。而中、大型工厂，由于生产规模大，建、构筑物较多，安全、卫生等要求也高，则要根据生产工艺划分成不同的生产区，每个区都有一定的生产和生活设施。

各生产区根据生产工艺要求，设有若干车间。因此，要搞好总平面布置，首先要了解工厂的生产工艺流程、生产区划分和车间组成。