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摘 要：随着生产需求的多样化，多品种小批量混流生产方式逐渐被加工制造企业所重视。作为精益生产方式的部分升华，平准化生产已经显现出它的优越性。它以客户需求为导向，以快速响应和消除浪费为核心，降低库存，保证企业以最小的生产成本换取较大的经济收益。
关键词：混流生产 精益生产 平准化
一、布局设计概述
1.布局设计的定义。布局设计是一个服务系统或生产系统的扩建、改建或新建。充分考虑到相关因素，通过分析、设计，进行全面安排，最终达到设定的预期目的。
2.布局设计的目标。设施规划的目的即要确保规划的企业能以最小的成本投入得到最大的经济效益，典型的目标是：
（1）简化加工工艺，缩短生产周期；
（2）改善物料搬运、物料控制和物资管理；
（3）设备、空间、能源及人力资源的有效利用；
（4）降低投资额，生产的经济性好；
（5）设备维修更方便，更方便快捷调整；
（6）提供操作者更加安全可靠的工作环境；
上述目标将相互冲突，应使用适当的指标来全面评估每一个项目，以追求整体目标优化。
3.布局设计的原则。
（1）合理的减少、合并或取消不必要的作业
（2）合理的运用生产系统中的人流、物流、信息流。
（3）用系统分析的方法求得系统的整体优化。
（4）注重人的因素，把人员放在第一位。充分考虑到工作空间、通道配置等。
二、混流生产线布局形式的确定
设施布置可分为产品原则布置、工艺原则布置、固定式布置及成组原则布置四种形式。每一种布置形式各有特点，分别适用不同的生产类型：（1）产品原则布置也称为流水线布置，适用于少品种大量生产。这种安排是有效的，每单位成本低，但灵活性较差。（2）工艺原则布置也称为机群式布置，适用于单件生产及多品种小批量生产。这种布置方式适应性即柔性强，但使搬运次数和搬运距离增加，从而使搬运费用增加。（3）固定式布置，主要用于特大型装备的制造。（4）成组原则的布置，也称为混合原则布置，能够适用于多品种、中小批量的生产。
经过上述四种方式的对比可以发现，成组原则布置与其它三种布置相比，它不僅生产效率高，而且加工柔性大，更适合混流生产。因此，本文选择成组原则布置的两种方式中的单元生产布置。因为单元生产布置与柔性制造系统相比具有以下优势：
（1）时间流失最小化。①通过压缩单次切换时间，分流切换的次数，避免无效切换，可大大减少切换带来的时间损失，使小批量从投产到产出所以需要时间大幅减少。②生产单元便于组合在空间上没有断点与间隔的各个工序，这样可以大大减少多品种轮番上线生产时各工序的生产节拍不统一所带来的等待、堆码、清点、寻找等时间损失。③生产线可布置为工作量容易合并、工序容易转移的流水作业，工位可相互补偿，及时在线地调节工位时间，减少并消除等待时间。④工序一体化的生产单元，信息流动十分顺畅，不会因为信息流动不畅而导致等待、生产过量的作业时间损失。
（2）物流畅通。①生产单元工序一体化以及生产单元内生产流水线的布置，决定了半成品在各工序之间的转移实现了连续化的流动，使工序不存在半成品的堆积和滞留。②生产单元内流水布置、加工件单件连续流动的作业方法，加工件从第一个工序投产，能够迅速流动到最后一个工序。③材料及备件直接送到生产单元线，实现准时配送；同时生产出的成品及时的运出车间。④设置专门的物流通道，保持物流畅通。
三、混流生产线作业单元布局设计
1.混流生产线工作地的划分。根据拟定的推动架（A）、转向臂（B）调速杠杆（C）的加工工艺过程，各个零件的加工工序大致相同，又有粗铣、半精铣、钻孔 、铰孔、拉槽等加工工序，三个零件的工艺过程汇总见表1-1
划分混合生产线作业单元的每一个作业过程都是按照生产节拍来调整产品，尽可能使每个作业的作业时间和生产节拍成整数倍关系，为了实现生产单位的同时生产，即单元生产线的平衡。通过表3-1可以看出从工序Ⅰ到工序Ⅳ，三种零件都必须经过，又由于各工序机床数量多，所以前八道工序的每一道工序的机床组成一个作业单元；第九、第十道工序的机床组成第九个作业单元；第十一道工序的机床独自构成第十个作业单元；最后三道工序的机床设备共同组成最后一个生产作业单元。
2.生产线布局设计。作业生产单元的布置方式有O形、U形和直线形，三种布置各有特点：（1）O形：O形布置就是把单元的设备布置成O形，对于O形布置，多工同时操作可以快速组织生产；但进行一工多机操作时，操作人员需要频繁长距离移动。（2）U形：U形布置就是把单元的设备布置成U形，生产投入点和产出点比较靠近，适合职工一个人多工位工作，可以减少员工往返取件造成时间和体力的浪费。（3）直线形：在设备较少时，可以采用直线型布局。当设备较多，直线型布局会造成整个车间成细长型。同时，当需要一人多机工作时，直线形布局下，操作人员从最后一台设备返回最后一台设备的距离会很长，影响作业效率。
通过以上3种布置方式比较可知，U形布置符合混流生产均衡的要求，可以迅速根据需要组织生产。在 需要进行一人多机工作时，U形布置可以减少操作人员的来回走动距离，保证生产效率。混流生产线的具体布置如图1-3所示。
混流单元加工线的布局图的物流路线如图所示，每个零件在各个生产单元内按工步在各个机床上进行加工，当三个零件都加工完后，放到托盘上经传送带传快速送到下一个作业单元。同时，根据三个零件的加工工艺分析可知法兰盘和填料箱盖都属于轴类零件，所以机床上的夹具就可以使用轴类通用夹具；而连接座属于盘类零件，不能和前两个零件共用夹具，因此，在某些机床上进行加工，连接座需要使用专用夹具。根据工艺安排，连接座在第10个作业单元就以加工完成，所以，连接座不必再和另外两个零件一起送往下一个作业单元，直接送往钳工台，这样有利于合理利用钳工的工作时间，减轻钳工的作业强度负荷。
各个作业生产单元之间也采用U形布置，通过传送带将各个作业单元联系起来，单元内也采用传送带，提高传送速率。当生产需要改变时，可以根据需要选择投入生产的机床数量，同时，如果有生产需要可以把投料区移到生产线附近，节省传送带传送时间。
四、结语
本文按照工业平准化生产原理，对推动架、转向臂与调速杠杆的机械加工系统进行设计。根据三种不同零件的生产加工工序及产量，确定机床数量。以降低生产投入，减少浪费为目标。采用单元布局的方式，根据机床的作业内容，合理的划分作业单元，设计出多品种零件加工的车间布局方案。
参考文献：
[1]方庆琯，王转.现代物流设施与规划[M].第二版.机械工业出版社，2009
[2]李名望.机床夹具实例教程[M].化学工业出版社，1992
[3]罗国勋，罗昕，蒋天颖，丛祝辉.系统建模与仿真[M].高等教育出版社，2011
[4]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].机械工业出版社，2002
[5]邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].机械工业出版社，2004
[6]张婧.蒂森克虏伯汇众公司平准化生产研究[D].上海交通大学，2013
[7]庞如英，宋纪红. 混流单元生产线作业单元布局及其投产排序[J].现代制造工程.2014（1）：25-28
作者简介：田如城（1995.04—）男。贵州省平塘县人。辽宁工业大学工业工程专业在读学生。马涛（1992.07—）男。辽宁省朝阳市喀左县人。辽宁工业大学工业工程专业在读学生。陈明，指导老师。
关键词：混流生产 精益生产 平准化
一、布局设计概述
1.布局设计的定义。布局设计是一个服务系统或生产系统的扩建、改建或新建。充分考虑到相关因素，通过分析、设计，进行全面安排，最终达到设定的预期目的。
2.布局设计的目标。设施规划的目的即要确保规划的企业能以最小的成本投入得到最大的经济效益，典型的目标是：
（1）简化加工工艺，缩短生产周期；
（2）改善物料搬运、物料控制和物资管理；
（3）设备、空间、能源及人力资源的有效利用；
（4）降低投资额，生产的经济性好；
（5）设备维修更方便，更方便快捷调整；
（6）提供操作者更加安全可靠的工作环境；
上述目标将相互冲突，应使用适当的指标来全面评估每一个项目，以追求整体目标优化。
3.布局设计的原则。
（1）合理的减少、合并或取消不必要的作业
（2）合理的运用生产系统中的人流、物流、信息流。
（3）用系统分析的方法求得系统的整体优化。
（4）注重人的因素，把人员放在第一位。充分考虑到工作空间、通道配置等。
二、混流生产线布局形式的确定
设施布置可分为产品原则布置、工艺原则布置、固定式布置及成组原则布置四种形式。每一种布置形式各有特点，分别适用不同的生产类型：（1）产品原则布置也称为流水线布置，适用于少品种大量生产。这种安排是有效的，每单位成本低，但灵活性较差。（2）工艺原则布置也称为机群式布置，适用于单件生产及多品种小批量生产。这种布置方式适应性即柔性强，但使搬运次数和搬运距离增加，从而使搬运费用增加。（3）固定式布置，主要用于特大型装备的制造。（4）成组原则的布置，也称为混合原则布置，能够适用于多品种、中小批量的生产。
经过上述四种方式的对比可以发现，成组原则布置与其它三种布置相比，它不僅生产效率高，而且加工柔性大，更适合混流生产。因此，本文选择成组原则布置的两种方式中的单元生产布置。因为单元生产布置与柔性制造系统相比具有以下优势：
（1）时间流失最小化。①通过压缩单次切换时间，分流切换的次数，避免无效切换，可大大减少切换带来的时间损失，使小批量从投产到产出所以需要时间大幅减少。②生产单元便于组合在空间上没有断点与间隔的各个工序，这样可以大大减少多品种轮番上线生产时各工序的生产节拍不统一所带来的等待、堆码、清点、寻找等时间损失。③生产线可布置为工作量容易合并、工序容易转移的流水作业，工位可相互补偿，及时在线地调节工位时间，减少并消除等待时间。④工序一体化的生产单元，信息流动十分顺畅，不会因为信息流动不畅而导致等待、生产过量的作业时间损失。
（2）物流畅通。①生产单元工序一体化以及生产单元内生产流水线的布置，决定了半成品在各工序之间的转移实现了连续化的流动，使工序不存在半成品的堆积和滞留。②生产单元内流水布置、加工件单件连续流动的作业方法，加工件从第一个工序投产，能够迅速流动到最后一个工序。③材料及备件直接送到生产单元线，实现准时配送；同时生产出的成品及时的运出车间。④设置专门的物流通道，保持物流畅通。
三、混流生产线作业单元布局设计
1.混流生产线工作地的划分。根据拟定的推动架（A）、转向臂（B）调速杠杆（C）的加工工艺过程，各个零件的加工工序大致相同，又有粗铣、半精铣、钻孔 、铰孔、拉槽等加工工序，三个零件的工艺过程汇总见表1-1
划分混合生产线作业单元的每一个作业过程都是按照生产节拍来调整产品，尽可能使每个作业的作业时间和生产节拍成整数倍关系，为了实现生产单位的同时生产，即单元生产线的平衡。通过表3-1可以看出从工序Ⅰ到工序Ⅳ，三种零件都必须经过，又由于各工序机床数量多，所以前八道工序的每一道工序的机床组成一个作业单元；第九、第十道工序的机床组成第九个作业单元；第十一道工序的机床独自构成第十个作业单元；最后三道工序的机床设备共同组成最后一个生产作业单元。
2.生产线布局设计。作业生产单元的布置方式有O形、U形和直线形，三种布置各有特点：（1）O形：O形布置就是把单元的设备布置成O形，对于O形布置，多工同时操作可以快速组织生产；但进行一工多机操作时，操作人员需要频繁长距离移动。（2）U形：U形布置就是把单元的设备布置成U形，生产投入点和产出点比较靠近，适合职工一个人多工位工作，可以减少员工往返取件造成时间和体力的浪费。（3）直线形：在设备较少时，可以采用直线型布局。当设备较多，直线型布局会造成整个车间成细长型。同时，当需要一人多机工作时，直线形布局下，操作人员从最后一台设备返回最后一台设备的距离会很长，影响作业效率。
通过以上3种布置方式比较可知，U形布置符合混流生产均衡的要求，可以迅速根据需要组织生产。在 需要进行一人多机工作时，U形布置可以减少操作人员的来回走动距离，保证生产效率。混流生产线的具体布置如图1-3所示。
混流单元加工线的布局图的物流路线如图所示，每个零件在各个生产单元内按工步在各个机床上进行加工，当三个零件都加工完后，放到托盘上经传送带传快速送到下一个作业单元。同时，根据三个零件的加工工艺分析可知法兰盘和填料箱盖都属于轴类零件，所以机床上的夹具就可以使用轴类通用夹具；而连接座属于盘类零件，不能和前两个零件共用夹具，因此，在某些机床上进行加工，连接座需要使用专用夹具。根据工艺安排，连接座在第10个作业单元就以加工完成，所以，连接座不必再和另外两个零件一起送往下一个作业单元，直接送往钳工台，这样有利于合理利用钳工的工作时间，减轻钳工的作业强度负荷。
各个作业生产单元之间也采用U形布置，通过传送带将各个作业单元联系起来，单元内也采用传送带，提高传送速率。当生产需要改变时，可以根据需要选择投入生产的机床数量，同时，如果有生产需要可以把投料区移到生产线附近，节省传送带传送时间。
四、结语
本文按照工业平准化生产原理，对推动架、转向臂与调速杠杆的机械加工系统进行设计。根据三种不同零件的生产加工工序及产量，确定机床数量。以降低生产投入，减少浪费为目标。采用单元布局的方式，根据机床的作业内容，合理的划分作业单元，设计出多品种零件加工的车间布局方案。
参考文献：
[1]方庆琯，王转.现代物流设施与规划[M].第二版.机械工业出版社，2009
[2]李名望.机床夹具实例教程[M].化学工业出版社，1992
[3]罗国勋，罗昕，蒋天颖，丛祝辉.系统建模与仿真[M].高等教育出版社，2011
[4]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].机械工业出版社，2002
[5]邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].机械工业出版社，2004
[6]张婧.蒂森克虏伯汇众公司平准化生产研究[D].上海交通大学，2013
[7]庞如英，宋纪红. 混流单元生产线作业单元布局及其投产排序[J].现代制造工程.2014（1）：25-28
作者简介：田如城（1995.04—）男。贵州省平塘县人。辽宁工业大学工业工程专业在读学生。马涛（1992.07—）男。辽宁省朝阳市喀左县人。辽宁工业大学工业工程专业在读学生。陈明，指导老师。