(汽车行业)汽车密封条A工位设备布局与仿真

（汽车行业）汽车密封条A 工位设备布局与仿真
摘要
伴随着汽车在人们生活中起着越来越重要的作用，使得与汽车相关的产品越来越受到重视。

人们对汽车在使用过程中环保、舒适、安全、美观等方面的要求越来越高，这就使得密封条在汽车产业的生产和制造乃至销售和日后的维护中都占有很大比重，使得汽车密封条是汽车的重要部件之一。

其主要作用是密封、减震和装饰。

密封条的存在能有效防止外部风雨、尘土等有害物质侵入车内，减少汽车在行驶中门、窗等部位产生的震动以保持车内乘坐舒适性和清洁性，并使被密封部位或装置的工作环境得到改善，延长车内零部件的寿命。

本论文主要对密封条在生产过程中有人员是否有效合理的进行工作、物料是否按照最佳路径进行流动以及机械设备利用率是否满足生产等方面进行分析和研究，并在满足生产需求的前提下，对生产设备从工艺流程和物料运输等方面提出改善方案，并利用Flexsim软件对改善后的方案进行仿真，探讨其优劣性与可行性。

关键字：密封条设备布局设施规划仿真与优化
Automotive sealing station A5 pre-layout simulation equipment
Abstract
With the car in people playing an increasingly important role in making and automotive-related products more and more attention. People on the cars in the course of environmental protection, comfort, safety, aesthetics and other aspects of the increasingly high demand, which makes the seal in the automotive industry sales and production and manufacturing as well as all future maintenance of a large proportion, making the car seal is one of important parts of the car. Its main role is to seal, damp and decoration. Seal can prevent the existence of the external wind and rain, dust and other harmful substances penetrated the vehicle, reducing the car is moving in the doors, windows and other parts of the shock to keep the car long life comfort and cleanliness, and to parts or devices to be sealed improve the working environment, to extend the life of the car parts. This thesis focuses on the seal in the process of production staff have effective and rational work, Are materials in accordance with the best path to flow and the utilization of mechanical equipment meets the production aspects of analysis and research, and to meet the production needs of the premise of production equipment and materials from the process and other aspects of transportation improvement program, and improved use of Flexsim software simulation
program to investigate the merits and feasibility.
Keywords:seal machine layout simulation and optimization of facilities planning
目录
1.绪论 (1)
1.1论文选题背景 (1)
1.2国内外研究现状及发展趋势 (1)
1.2.1国外研究现状 (1)
1.2.2国内研究现状 (1)
1.2.3设施布置与物料搬运的发展趋势 (2)
1.3论文研究的目的及意义 (2)
1.3.1论文研究的目的 (2)
1.3.2论文研究的意义 (3)
1.4论文的主要研究内容 (3)
1.5本章小结 (4)
2.设施布置与物料搬运理论和方法研究 (5)
2.1车间设施布置设计的内容与目标 (5)
2.1.1设施布置的内容 (5)
2.1.2设施布置的目标 (5)
2.2生产车间设施布置 (6)
2.2.1车间设施布置定义 (6)
2.2.2生产车间设施布置原则 (6)
2.2.3生产设施布置基本形式 (7)
2.3生产设施系统的物流分析 (8)
2.3.1物流分析在车间布置的作用 (9)
2.3.2物流分析方法 (9)
2.4物料搬运系统分析SHA (10)
2.4.1物料搬运方法及选择原则 (10)
2.5本章小结 (12)
3.汽车零部件车间设施系统布置分析与改善研究 (13)
3.1该车间原设施布置分析 (13)
3.1.1该车间生产设备布局现状介绍 (13)
3.1.2该车间设施布置的特点分析 (14)
3.1.3该车间原设施布置问题分析 (15)
3.2该车间工艺流程改进 (15)
3.2.1工艺程序分析与改善 (15)
3.2.2人机作业分析与改善 (15)
3.2.3车间生产平衡改善 (21)
3.3该车间相互作业单位相互关系分析 (24)
3.3.1产品——产量分析 (24)
3.3.2生产作业单位面积的确定 (25)
3.3.3 各作业单位之间的物流线路分析 (26)
3.4本章小结 (27)
4该生产车间物流搬运系统分析与改善 (28)
4.1车间物料搬运系统特点分析 (28)
4.1.1车间生产物流现状分析 (28)
4.1.2车间生产物料搬运特点分析 (29)
4.2车间生产物料搬运方法与选择 (30)
4.3该车间物料搬运系统改善方案设计 (30)
4.4本章小结 (34)
5.车间布置及物料搬运系统仿真及分析 (35)
5.1 flexsem仿真软件介绍 (35)
5.2车间改善前生产平衡仿真分析 (35)
5.3车间改善后生产平衡仿真分析 (38)
5.4结论及改善建议 (40)
5.5本章小结 (41)
6.结论 (41)
致谢 (41)
参考文献 (42)
1.绪论
1.1论文选题背景
由于市场需求加大和行业的竞争日益激烈，在生产密封条的成本需要不断的进行优化，与国际成熟的汽车密封条企业相比，我国汽车密封条行业尚未形成规模经济，且劳动生产率低、开发能力弱、技术质量差距较大，故针对于生产率低等情况，本论文决定从生产设备的利用率和生产机器在生产过程中的布局俩个方面就行分析，以此探求指导生产的重要意义。

1.2国内外研究现状及发展趋势
目前国内的密封条生产还不能做到与国际上的大型企业一样达到设计、制造和标准化工作和生产。

虽然近年来已经作出了多方面的研究与改进，在技术人才方面也有所提高，但是仍旧面临很多的问题需要解决，从材料的选择，到工作人员和机器数量的配置，这些软硬件措施都需要我们从实践中积累经验和知识，最终克服并解决这些问题。

1.2.1国外研究现状
目前国际上较为成熟的汽车密封条生产企业，已经具备较大规模和较为成型的生产模式和人员管理方式，基本上已克服了劳动生产率低，开发能力弱，技术质量差距的问题，基本上已经形成了设计、制造和标准化工作的体系作业模式，能够产出环保化、模块化、轻量化和智能化密封条是未来的发展方向；同步设计将是密封条企业面临的重要任务；在线质量控制和各种防错误技术将进一步得到
长足发展；设计开发高质量和低成本的汽车密封条系统将成为我国汽车密封条行业的宗旨和目标。

1.2.2国内研究现状
汽车密封条“十一五”发展重点项目包括推广TPV环保材料的应用，解决基础生产中发泡材料尺寸控制的难题和注射发泡材料的技术问题；推广铝制材料替代钢制材料，解决涂层铝带国产化问题；重点解决材料光老化、密封剂稳定性、表面图层国产化的问题，相信通过国内汽车密封条行业的努力和发展，密封条行业将走向国际市场，比肩国际汽车密封条企业。

1.2.3设施布置与物料搬运的发展趋势
早期的设施布置和物料搬运的确定方法主要是通过调查、实验、测定，更多的依靠经验和定性的方法，随着运筹学、统计学和概率论广泛的应用到生产建设、系统工程、电子计算机普遍得到运用，工厂设计就逐渐用系统工程的概念和系统分析的方法，日益显示出时代的特征,同时工厂设备布置和物料搬运也也逐渐的在生产中起到越来越重要的作用。

于是对于设施布置和物料运输也受到越来越高度的重视，设施布置是为了建设、扩建或者改建的生产系统或服务系统综合考虑相关因素进行分析、构思。

规划、论证、设计，做出全面安排，使得资源得到合理的配置，使系统能够有效的运行，以达到预期目标。

80年代初期，设施布置技术才开始被引进我国，并在实践中运用，但要缩小与国外的差距还需要经过艰苦的努力。

1.3论文研究的目的及意义
设施的布置和物料的搬运都是有目标的活动，不论是新设施的布置还是旧设施的再布置，必须有本身的目标作为整个规划活动的中心。

总的目标使人力、财力、和人流、物流、信息流得到合理、经济、有效的配置和安排。

典型的目标就是：
1）简化加工。

2）有效的利用人员、设备、空间和能源。

3）最大限度的减少物料搬运。

4）缩短生产周期。

5）立求投资最低。

6）为职工提供方便、舒适、安全和职业卫生条件[1]。

1.3.1论文研究的目的
针对于该工厂目前的生产方式和订单量的大小，从系统工程学的角度对于工厂的设备布置和生产平衡方面就行探究，以求能够优化目前的生产状况，从而使装备，器具，设施，路线及其布置成为一个系统，使其能够集设计、管理、达到物流合理化的综合优化。

1.3.2论文研究的意义
论文研究的理论意义
物流系统直接关系到生产系统效益。

物流过程不直接产生价值，但却直接关系到成本。

在物流系统运行过程中，管理和控制水平的高低直接关系到产品质量，
仅注重加工质量，不注重物流质量，对生产系统危害很大，物流合理化可以降低物流费用，从而达到降低成本的目的。

物流系统中物料的费用直接影响到企业资金周转速度。

在一般加工业中。

物流时间占生产周期的90%~95%，而纯加工时间仅占5%，企业的在制品和库存物料占用流动资金75%以上。

物流系统分析可有效压缩物流系统时间并加速物料转化，从而加快企业资金周转速度，提高企业竞争力。

企业需通过物流合理化提高企业管理水平，物流系统牵涉到信息、运输、存货、仓储、物料搬运和包装等的集成，涉及企业内部的各个领域，在物流系统观的指导下，对物流环节的任何改善都会促进企业管理水平的提高。

物流的高效、高质、准时搬运要求企业辅以相应的组织结构。

提高物流系统的现代化管理水平，才能实现管理的现代化，才能实现设备布置和物料搬运的合理化，最优化[1]。

论文研究的工程意义
随着密封件行业的竞争日益激烈,企业已进入一个微利的时代，产品的成本和利润也变的非常透明。

企业急需采取物流战略来提高自身的竞争力。

通过对北京万元密封件有限公司的密封条生产线生产能力以及设备和人员情况，针对于A5车的各种密封条系列的各个生产车间现状的工艺生产流程及物流搬运系统进行分析，找出并改进其中存在的问题；进而在符合工艺过程需要的同时，重新设计A5生产车间设施布置方案及物料搬运系统，以达到有效利用无尘洁净的生产空间，减少物料搬运费用，降低生产成本，并在不增加生产面积的前提下，提高A5车型密封条的生产能力，使得企业在激烈的竞争中立于不败之地。

1.4论文的主要研究内容
本文研究的主要工作有:
1)调查、分析现有生产设施\生产工艺流程,收集相关数据、信息，对现有工艺流程不合理处进行改进；
2）结合改进后的设施系统布置的约束条件（场地、规模、工艺要求等），应用系统设计和工业工程等相关理论作为指导，建立车间设施布局的改进方案；
3）对物料搬运系统现状进行研究分析，选取合适搬运方法，建立车间物料搬运系统的改进方案；
4）对改进后的设施布局方案及物料搬运系统方案进行系统仿真，对改进的效果及事实前后的效益进行对比分析。

1.5本章小结
本章阐述了本文的选题背景，研究目标以及研究对于本企业的重要性；系统的分析了在设备布局和物料搬运等方面的国内外研究现状；提出了本论文研究的主要内容以及相关的理论方法，为整篇论文的展开做了铺垫，并为论文的整体结构搭建了框架。

2.设施布置与物料搬运理论和方法研究
设施主要是由生产系统中的建筑物、机器设备、运输通道等组成的各组成部分之间的位置关系又直接决定了系统之间的运营效率，对系统中各组成部进行位置布置是设施规划与设计的中心内容，就是对系统物流、人流、信息流进行分析，对建筑物机器设备运输通道和场地做出有机的结合与合理的配置，达到系统统内
部布置最优化[1]。

据不完全统计分析，产品制造的费用20%~50%是用于物料搬运的，因此现代的管理理论都非常注重物料搬运系统。

物料搬运系统设计是对物料搬运路线，运量搬运方法和设备储存场地做出合理的安排，从而完成对物料搬运方法和路线的改进。

2.1车间设施布置设计的内容与目标
车间设施布置设计是根据企业的经营目标和生产纲领，对于各种设备与人员的数量需求最佳组合，以达到最恰当的生产机构；决定各种设备（包括生产设备、物料搬运设备、存取设备、辅助设备等）、物料及人员的作业空间需求；分析各种制造工艺活动的关系，求得各工艺活动空间合理的相关位置；分析物料的接收制造存储出货等整体过程，安排其流程、路径与时序，以期获得良好的物料搬运及人员流通效益。

目标就是通过各项设备的妥善安排和规划，不仅可以减少对环境的负面影响，且能对长期的环境和组织发展产生更积极的影响和效益[1]。

2.1.1设施布置的内容
设施布置包括工厂总体布置和车间布置，在这里我们主要研究的是车间布置，其内容就是解决各个生产公布工段，服务辅助部门，储存设施等作业单位及工作地点设备、通道、管线之间的相互位置，同时解决物料搬运的流程和方式的不合理部分。

2.1.2设施布置的目标
设施布置的主要目标是：
1)简化加工过程
2)有效的利用人员、设备、空间和能源。

3)最大限度的减少物料搬运。

4）缩短生产周期
5）立求投资最低
6）为职工提供方便、舒适、安全和职业卫生条件[1]。

2.2生产车间设施布置
生产车间设施布置是将生产的各种设施按照一定的工作关系合理布置从而使其成为一个有机整体，从而使车间的功能得以实现，要将企业内的各种物质设施进行合理安排，使他们组合成一定的空间形式，从而有效地为企业的生产运作服务，以获得更好的经济效果，确保企业能以最小的投入获得最大的经济利益，防止各生产设备和工序之间存在相互交叉和冲突，不利于生产的目标的完成是整体达到最优化设计[1]。

2.2.1车间设施布置定义
设施布置是指在已经选定的厂址范围内，对厂房、车间、设备、办公室、仓库、公用设施等物质实体进行合理的位置安排。

确保系统中工作流（顾客或材料）的畅通，以便以最经济的方式满足生产服务能力和质量的要求，有效的为企业的生产运作服务。

目标在于协调生产，减少不合理的生产物流，提高企业生产运作效率。

2.2.2生产车间设施布置原则
1）减少或消除不必要的作业，是提高企业生产效率和降低消耗的最有效方法之一，只有在时间上缩短生产周期，空间上减少占地，物料上减少停留、搬运和库存，才能保证投入的资金最少、生产成本最低。

2）以流动的观点作为设施规划的出发点，并贯彻在规划设计的始终。

因为生产系统的有效运行依赖于人流、物流、信息流的合理化。

3）运用系统的概念。

用系统分析的方法求得系统的整体优化。

4）重视人的因素，运用人机工程理论进行综合设计，并要考虑环境的条件包括空间的大小、物流配置、色彩、照明、温度、湿度、噪声等因素对人的工作效率和身心健康的影响。

5）设施布置设计是从宏观到微观，又从微观到宏观的反复迭代、并行设计的过程。

要先进行总体方案布置设计，在进行详细布置，而详细设计方案又要反馈到总体布置方案中，对总体方案进行修正。

总之，设施布置与是综合考虑各种相关因素，对生产系统或服务系统进行分析、规划、设计，是系统资源得到合理的配置。

如果设施布置不合理就会发生无效的搬运或者移动，仓库和作业现场复杂，搬运距离远，搬运成本高，作业场所和过道混乱，等待时间过长，作业效率不高，生产流程均衡性差等问题[1]。

2.2.3生产设施布置基本形式
（1)产品原则布置：
产品原则布置也称为流水线布置或对象原则布置。

当产品品种很少而生产数量又很大时应该按产品加工工艺过程顺序配置设备，形成流水生产线，这是大量
生产中典型的设备布置方式。

由于产品原则布置是按加工、装配工艺过程顺序配置各道工序所需设备、人员及物料，因此能最大限度的满足固定品种、产品的生产过程对空间和时间的客观要求生产效率较高，单件产品生产成本低，但生活适应性即柔性差，适用于少品种大量生产。

产品原则布置的特点：
1)产品原则设施布置因为常常要采用专用设备，设施费用很高，但人力和设备得到充分利用。

2)产品和顾客流动速度很快，产量较之工艺原则设置高，因此产品单位费用低；
3)专门化的劳动分工减少了培训时间和费用，同时使得监督跨度加大；
4)由于各加工对象都按照相同的加工顺序，物料运输大大简化，单位物料运输费用较低；
5)采购、库存控制都可以实现程序化。

产品原则布置的缺点：
1）分工过细导致工作单调，工人容易过度紧张和疲劳；
2）生产系统对产量变化以及产品或工艺设计变化的适应性差；
3）上下工序之间依赖性强，个别设备出现故障或工人缺席对整个生产系统的影响极大；
4）为了保障设备迅速恢复生产，必须具备一定的备用件和专门的维修人员。

由于设备的专用性和复杂性。

故障点多，出现问题时较难判定原因并及时解决，使得备用件库存量可能很大，因此这方面费用较高。

(2)工艺原则布置：
工艺原则布置也称为机群式布置。

这种布置形式的特点就是把同种类型的设
备和人员集中布置在一个地方。

这种布置方式便于调整设备和人员，容易适应产品变化，生产系统的柔性大大增加。

但是当工件需要经过多种设备进行加工时，工件就不得不往返于各工序之间，增加了产品的搬运次数和搬运距离，常常带来物料交叉搬运和逆向流动的问题，这种布置方式通常适用于单件生产及多品种小批量生产模式。

工艺原则布置的特点：
1）当产品加工工艺较多，必须进行不断的进行工艺线路选择及进度安排，物流运输效率较低，单位运输费用较高；
2）如果采用间歇性加工，将导致制品、半成品库存很大；
3）工艺要求多样性将使得工艺路线选择及进度安排复杂化，导致设备利用率不高（经常小于50%）。

产品布置原则和工艺布置原则的区别就是工作流程的路线不同，在工艺原则布置中，由于工艺要求，物料在其生产周期中要多次送往同一加工间，物流路线是高度变化的，而产品原则是按照工序顺序安排，能够避免物料的迂回，实现物料的直线运动。

产品原则布置适用于生产系统涉及一种或少数几种类似的加工对象，且产品或零件的生产量很大的情况。

（3）固定式布置：
产品固定式布置应用于特大型设备的制造，制造过程中先把装备的基座、机架或主机定位在固定的安装位上，然后再将其他材料和零部件均向固定的安装位流动完成各种制造工序。

产品固定在一个固定位置上，所需设备、人员、物料均围绕产品布置，这种布置方式在一般场合很少应用。

（4）成组原则布置：
成组原则布置又称混合原则布置，在产品品种较多的情况下，每种产品的产量又是中等偏下，将工件按其外型与加工工艺的相似性进行编码分组，同组零件用相近的工艺过程进行加工。

同时将设备成组布置，即把使用频率高的机器群按照工艺过程顺序组合成制造单元，整个生产系统由数个成组单元构成。

这种布置方式既有流水生产效率，又有机群式布置的柔性，可以提高设备使用率，减少物流及加工时间。

原则布置适用于多品种、中小批量的生产类型[2]。

2.3生产设施系统的物流分析
物流是指物资由供给的一方向需要一方物理性的转移过程。

它有两方面的含义:一是空间状态的变化，使物资产生空间效果(如运输)；二是时间转移，使物资产生时间效果(如储存)。

所以，通常物流过程中的物不改变性能和形状，只改变时间和空间状态。

企业物流是指生产领域中的物流，属微观物流。

企业物流系统只局限于某企业内部，通常只是单纯的物质实体的流转，其最大特点是物流与生产过程同步，受生产约束[1]。

2.3.1物流分析在车间布置的作用
1)物流系统直接关系到生产系统效益。

无论是社会经济系统还是工厂生产系统，运输与搬运是系统运行的关键部分之一。

物流过程不直接产生价值，但却直接关系到成本。

在物流系统运行过程中，管理与控制水平的高低直接关系到产品质量，仅注重加工质量，不注重物流质量，对生产系统危害很大，物流合理化可以降低物流费用，从而达到降低成本的目的。

2)物流系统中物料的费用直接影响到企业资金周转速度。

在一般加工企业中，物
流时间占生产周期的90%-95%，而纯加工时间仅占5%，企业的在制品和库存物料占用流动资金75%以上。

物流系统分析可有效压缩物流系统时间占用及加速物料转化，从而加快企业资金周转速度，提高企业竞争能力。

3）通过物流合理化提高企业管理水平，物流系统牵涉到信息、运输、存货、
仓储、物料搬运和包装等的集成，涉及企业内部的各个领域。

在物流系统观的指导下，对物流环节的任何改善都会促进企业管理水平的提高。

物流的高效、高质、准时搬运要求企业辅以相应的组织结构。

提高物流系统的现代化管理水平，才能实现管理现代化。

4）物流系统化可以创造顾客价值，使企业获得竞争优势，市场条件下的企业
竞争口趋激烈。

物流能力是对厂商能否在尽可能低的总成本下提供了竞争优势的顾客服务的一种相对的评价。

良好的物流工作意味着适应情况变化的灵活性，按时完成任务，对操作的控制能力和连续工作的能力等特点，尤其是要对完善服务做出承诺，这是企业获得并维持忠实顾客的关键。

十年前，物流(logistic)这个名词尚不为企业、社会大众所知。

然而，今天物流这个名词已普遍受到采用，而运筹办法逐渐浮出台面。

在我国，企业物流是一个明显的薄弱环节。

将企业物流看作企业生产关键和企业形象灵魂的只是各行业的少数龙头企业，总体上“物流还远未被企业领导和业务部门所认识”。

企业物流管理不畅，时间、空间浪费大，物料流混乱，重复搬运，流动路径不合理，产品供货周期长，废弃物回收不力，不仅直接阻碍企业生产效率的提高，而且占用大量资金，成为企业发展的包袱。

简而言之，物流的发展，已经成为经济脉动与企业管理的一个主流[3]。