小型民營企業生產系統格局優化范文

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0引言

改革開放以來，浙江人民發揚“自強不息、堅韌不拔、勇于創新、講求實效”的精神，大力發展民營經濟，民營中小企業占據經濟發展的主體地位，走出了一條浙江特色的發展之路。但按規模化、國際化、高科技化的發展趨勢和要求，我省小型加工制造類企業普遍存在著科技水平低、結構松散、缺乏經管類專業人才等問題，加之原材料、勞動力成本的不斷上漲等因素，使得同一產業層次上的市場競爭力不強[1]。因此，企業必須結合自身存在的問題，從加強管理、提高效率、降低成本等多個方面對企業業務流程進行改善。生產系統是企業產品輸出的核心，其運行質量與效率直接關系到產品的質量及成本，而生產系統的布局設計是構建生產系統的關鍵和基礎。生產系統布局就是將加工設備、物料搬運設備、工作單元和通道走廊等制造資源合理地布局在一個有限空間里的組織過程[2]。其設計好壞直接影響到生產過程中物流成本及生產效率。因此，生產布局的合理規劃和結合企業實際的生產系統結構優化，對我省小型企業的發展有很重要的現實意義，是企業在產業轉型升級形勢下保持自身競爭力的關鍵。

1當前江浙地區小型加工制造類企業生產系統布局的現狀

筆者實地走訪了杭州倉前工業園、勾莊工業園、蕭山南陽工業園、臨江工業園、嘉善大舜開發區、臨海上匯工業區等部分小型加工制造類企業，大部分生產系統布局沒有經過科學的規劃和設計，管理比較松散粗放。車間布局往往僅從技術人員的經驗出發，以簡單滿足企業產品生產流程為標準建設生產系統。方法雖然簡便易行，但存在著諸多漏洞，難以滿足企業長期的生產需求。在科學技術快速發展和市場需求瞬息萬變的今天，新工藝、新設備不斷推陳出新，經驗型的生產系統布局缺乏可重構性，不能滿足多樣性、個性化的市場需求[3]。不周密的規劃還可能造成物流線路雜亂交叉、廠房空間利用率差、設備分配不均等問題，浪費企業資源。下面，筆者結合臨海某企業高壓清洗機生產車間系統布局的實際情況，將我省同類型企業生產系統布局普遍存在的一些問題做一總結及分析，為其他企業結合自身情況提供參照。該產品簡要的作業流程如圖1所示，其車間的現行布局如圖2所示，一個典型的由技師按經驗設計。首先，通過貨運電梯及手推叉車、托盤將產品待裝配的各零配件及輔料運送至該車間。隨后將其推到相應的放置區存放，等待取料。裝配時先由生產線遠端高壓水泵組裝線取所需的配件至工作臺進行水泵泵體裝配。第二工序在泵體上加裝電動機，并進行通電測試。達到額定輸出功率的合格品在第三工位加裝外殼、電源及控制系統，形成成品，并再次進行通電測試，觀察整機正常工作，無異常表現，外觀無缺損則為合格品轉入成品區存放，并進行包裝。最后通過貨運電梯將成品運抵倉庫保存，等待出廠。整體物流線路及各工位操作情況如圖中所做的標注。根據該生產系統布局及對車間生產加工過程的觀察，我們認為類似的企業的一些共性問題有以下幾個方面：

1.1缺乏布局總體規劃，隨意分配各板塊空間

該廠管理層明確提出了銷售量及收入的遠期目標，卻忽略了與之對應的生產系統的合理規劃。該車間建筑面積約1000m2，設計生產能力為4條生產線同時加工，但從圖2中可以看出，目前僅供一條生產線使用。因此，生產系統建筑面積顯得十分充足，所有生產資料“攤大餅”般占據了車間的大部分空間。對于未來另外3條生產線的建設，規劃為與第一條生產線平行設立；但如何處置目前占據其他規劃生產線空間的原材料及成品擺放問題，企業則沒有更多考慮。依此發展，企業生產系統的空間利用率十分低下，浪費了建筑資源；并人為地造成搬運距離拉長、耗電等其他問題，降低了生產作業效率，增加了綜合成本。空間分配是企業容易忽略的一個問題。企業往往根據車間的地形，將需要劃分的各個區域等分為若干個部分。但在實際應用中，不同種類原材料、輔料對空間的需求往往是不同的，應根據其形狀、需求量、利用率、搬運的難易程度等進行合理的劃定。

1.2工作場地雜亂，物料不按設計布局擺放

雖然車間布局中劃分了各種原材料、輔料、半成品及成品的存放位置，但在實際操作過程中經常發生為了一時的搬運方便，不按規定位置擺放對應物品的現象。這可能在一定程度上減輕某些工人的勞動強度，但卻阻塞了產品加工過程中正常的物流通道，造成作業面狹窄，流程運行不暢，各部門間協作效率低下，從整體上阻礙了生產的順利進行，拖延了生產時間，間接地增加了時間成本，影響了生產系統的運行效率。不安全的堆放甚至可能造成工傷事故。因此，將各種生產資料及產成品按照布局設計進行合理擺放，杜絕生產系統中“臟、亂、差”現象，也是企業亟需解決的問題之一。

1.3物流線路交叉，存在無效勞動

生產系統布局設計最為經典的目標之一即為：簡化加工過程，縮短生產周期，實現搬運的最佳化。通過企業布局圖可以看出，在原材料向生產線供應的過程中，還是存在著一定的線路交叉或繞行現象。這些所帶來的無效勞動在一定程度上占用了勞動工時，尤其使得原本工人數量較少的崗位降低工作效率。減少或消除不必要的作業，除去冗余的物流路線是提高企業生產率和降低消耗最有效的辦法之一，也是企業需要重視的一個問題。

1.4布局中設備及勞動力分配不合理

在小型企業生產系統規劃過程中，往往沒有系統地計算各個工位的標準工時及進行人機操作效率分析，而造成時間或生產力的浪費。其具體表現在工序之間的相互等待、機加工過程中工人空閑時間過長等現象。這種現象只需計算對應的標準工時，調整工人配比即可，調整后多余的工人可安排其它作業，為企業創造更多的價值。機加工過程中人機的安排亦如此。目前，大量的自動化數控機床應用于企業，機加工過程中只需要按預先的編程使機床加工即可，加工過程中基本無需其他操作，在數控機床機加工過程中操作者的大量時間等待，完全可以考慮一人操作兩臺或多臺機床進行加工作業，提高機床及工人的利用率。

1.5設計布局時未考慮人機、人因、環境因素

通過調查發現，大部分工人長期遭受著來自不和諧生產環節的影響，極容易造成工人操作失誤等現象的發生，增大了產品的不合格率，浪費原材料成本。在一些不正規的企業中表現尤為突出，是造成工傷事故及影響工人身心健康的一大因素，人機生產環境亟待改善。在大多數車間，工人在巨大噪音的環境下工作；鑄造、噴漆、電鍍等部分特殊崗位，操作者還需要忍受刺激性氣味、高溫、高光、有毒有害、腐蝕性化學物質等不良環境因素的侵害。這些工作環境如果不能夠很好的進行防護，工人的工作效率將會大大降低。例如在該車間的水泵測試工位，沒有加裝機蓋的水泵直接進行帶電帶水作業，該廠沒有為工人配備絕緣橡膠手套、橡膠靴等防觸電設施，存在極大的安全隱患。企業在追求利潤的同時，也應在生產系統布局中考慮到工人工作環境是否滿足工人操作的基本人體需求，是否滿足安全生產的需要，是否可能對工人身心造成傷害。同時，符合人因工程、人機工程的生產系統布局設計也能在一定程度上滿足低碳環保、節省能源的理念，實現節能的生產過程，為企業降低生產成本，例如生產線光照達到人體適合的照度即可，應避免過度照明。

1.6設計布局時忽略防火防盜設施

安全是永恒的話題，安全是生產的基礎。但恰恰有部分企業在生產系統布局設計中忽視了應有的防火防盜等安全設施。目前我省很多小型企業還停留在家庭作坊式的基礎階段，沒有正規的生產車間，更沒有通過相關消防部門的檢查驗收，存在火災等安全隱患。仍以該車間為例，整個車間沒有配備滅火器，也沒有消防栓。同時，車間內充滿了大量塑料制品，一旦出現火情，后果不堪設想。同時，企業也不應忽視對職工安全的教育。筆者曾在包裝線上驚訝地看到，一名負責使用汽油擦拭產品進行去污作業的工人公然把汽油桶直接放在高壓配電柜附近，一旦因靜電或配電柜內電弧放電引燃汽油，車間將直接陷入一片火海。防盜也是企業應該注意的一個問題。近些年，屢有小型企業生產物資失竊的報道。由于小型企業往往疏于防范，又缺乏必要的技防設施，往往成為物資盜竊的對象。希望企業能夠在出入口處安裝監控設施，重要的倉庫安裝防盜門，預防盜竊案件的發生。

2針對小型企業實際情況的若干種布局優化方案

在20世紀初期，RichardMuther發表了《布局規則》一書，成為了生產系統布局研究的開端，隨后國外很多人對生產系統布局進行了深入的研究，并不斷提出了很多新理念新思想，推動了20世紀世界工業化的迅猛發展。布局問題具有其自身的特殊性，它包含數學建模、運籌學、系統工程等諸多學科知識領域，屬于復雜的組合優化問題[4]。國內對生產系統布局的研究主要集中在各大高校，利用數學建模、運籌學等手段，運用數學規劃法、啟發式算法、圖論求解法、SLP法、模擬退火法、遺傳算法等，對生產系統布局的合理性進行建模、分析，并給出布局的優化建議。但我省小型加工制造類企業中普遍缺乏高級技術人員，算法中所需的相應數據小型企業也無法進行精密測量，難以通過上述嚴密完整的計算求出布局最優解。同時，小型企業往往需要很強的可重構性，以滿足快速變化的技術發展及市場需求。即便通過上述算法求出最優解，也可能在短時間內需要進行重新調整。因此，嚴密的算法研究對生產系統布局進行優化并不能夠完全適用于我省小型企業的實際情況。那么找到一種特別針對我省小型加工制造類企業，且切實可行、簡便易用、可靠性高、廣譜性強、無需繁瑣計算的生產系統布局優化方法，實現產能最大化、易于品質控制、減少資源浪費，將成為造福我省小型加工制造類企業的福音。在設計方案之前，首先應當明確生產系統布局規劃的目標與原則。生產系統布局是一個有機的整體，由相互關聯的若干的子系統組成。因此，必須以生產系統布局的目標作為其優化設計活動的中心。其總目標就是使人力、物力、財力和人流、物流、信息流得到最合理、最經濟、最有效的配置和安排，即按照布局規劃使企業以最小的投入獲取最大的回報[5]。達到這些目標，應遵循ECRS、重視人因、把握整體、統籌兼顧的原則對生產系統布局進行優化。筆者在這個基礎上提出了如下幾種生產系統布局的優化方法，供各小型企業參考。

2.1沙盤模擬法

此方法類似于計算機中進行的三維生產線運行仿真，結合小型企業技術水平的實際情況提出的實體物理模型方案。首先，按比例制作車間的實物沙盤模型，依據企業現有業務情況確定各機床、流水線、物料區的位置。隨后，可對企業目前的生產情況進行模擬仿真。仿真時用細線描繪每一種原材料及成品進出車間的路線表示企業的物流路線；將不同的原材料用各色棋子表示。用筆在對應工位上標準好企業現有的加工工時；對應地根據工時使用棋子在工位上占位，表示每一種原材料在每一個工位的停留，模擬企業生產加工的全過程。通過實物模型的仿真，可以找到對生產系統布局影響最突出的問題，并依此理清車間生產過程中存在的制約產品生產進度的瓶頸工序及物流路線。該方法的優點：能夠發現最為影響企業生產系統運行最突出的問題；方法簡單，無需過多理論分析，易于執行操作；在企業已有布局的基礎上，以實踐的角度解決企業生產系統布局問題，有很強的針對性。缺點：沒有清晰的問題分析邏輯，僅憑物理模型容易遺漏不明顯存在的問題；使用沙盤時需要技術人員有很強的問題分析能力及邏輯思考能力，否則容易發生歸因偏差。忽視車間現場管理因素及人為因素。

2.2自頂向下的系統布局分解法

首先需要明確生產系統終端的產品。從已經明確的產品系統構造出發，根據構成產品的各功能、零配件間的內在的聯系，使用“目的—手段”、“并聯”、“串聯”的邏輯關系，從左至右的方向逐項將產品分解，直至分解成為能夠獨立裝配的各個工序（如圖3所示）。按照列出工序的順序將生產線以直線或U字形進行排列；原材料根據裝配的順工序,結合生產車間的地形按照順序進行碼放，并根據實際情況調整為最佳的物流路線。該方法的優點：有利于認清各個工序之間的邏輯關系，防止出現工件回流現象及物流線路交叉；有利于改革一次性完成，避免資金、資源的長期消耗，減小資源浪費；有利于完善企業裝配流程的規范性，易于品質控制。缺點：限于在圖紙上進行分析，缺乏實踐支持；相比于改進前可能出現改進效果不明顯的現象；員工可能對新工序新環境不適應，需要一定的過渡時間。

2.3經驗———改進循環法

在原有經驗設計的基礎上，不斷地查找問題、分析問題、改進問題；如此循環進行，不斷對系統進行優化，以求逼近生產系統布局問題的最優解。以本文前面總結的六個問題為例：企業可以著眼于制定總體的車間布局規劃，根據不同原材料及成品的屬性合理地劃定存放區域；杜絕車間內的亂堆亂放現象；對產生不合理物流線路的原材料位置進行改善；調整勞動力與設備的分配；加強對員工安全的保護設施的配備等幾個方面改善現有的不足。改革后再根據新的問題進行繼續改革，反復進行，使生產系統布局不斷完善，螺旋式上升，直至調整為企業的目標狀態。該方法的優點：就企業目前現實存在的問題進行改進，有很強的可操作性；重視人因與車間現場管理，與員工的切身利益掛鉤，容易調動員工積極地參加到生產系統布局改善優化中；不斷發現問題、解決問題，可以更好地逼近最優解，取得最好的改善優化效果。缺點：改革實踐時間長、需要改進的方面零碎繁多，并不斷進行調整，在一定程度上消耗企業的資金及生產資源；企業車間管理者有很強的責任意識，堅持不懈地投入到生產系統布局優化的實踐調查中去。上述三種生產系統布局優化方法企業可以根據自身的實際情況進行選擇，也可并聯進行，能夠相互取長補短，獲得更佳的改善效果。如果企業有較強的技術科研力量，也可根據自身的布局現狀及發展目標探索出一種適合于自身發展的生產系統布局優化方式，更好地滿足不同類型企業個性化的需求。綜上分析，我省小型加工制造類企業應充分認識到企業生產系統布局中存在的問題，重視生產系統布局優化工作，才能從根本上突破企業生產制造過程中成本與效率造成的制約瓶頸，江浙地區小型民營企業方能實現新的飛躍。如何能夠改善企業內部資源配置及利用，在一定程度上降低企業生產成本、合理化作業流程、減少物料浪費在一段時間內還是值得繼續探索的一個課題，任重而道遠。

3校企合作聯合實施生產線布局改善的可行性及前景

有條件的企業，可以尋求高等院校及科研機構的幫助。目前，許多高校開設工業工程、物流管理等專業，并擁有相應的實驗室資源和師資力量，可以滿足小型企業生產系統數字仿真、實體仿真、物流設施布局與規劃等生產系統布局的改善各項要求，完全有能力為各生產企業的生產系統提供技術診斷及相應的技術咨詢指導服務。以我校中德聯合現代工業工程實驗室的建設情況為例，主要分為人因工程、數字工程、生產工程三個實驗領域，并擁有各種功能完備的實驗儀器設備及先進的計算機仿真系統。在人因工程領域，可以進行多種加工制造中人因的模擬、測試與分析，使企業能夠掌握更優化的人因系統設計，減少操作失誤，減輕操作者心理壓力。在生產工程領域，可以分析不同車間裝備流程和裝配系統的不同結構，檢驗不同布局對工人壓力、應變性、生產率和產品質量的影響；分析各種影響裝配流程的因素，指導企業如何進行更好的生產系統布局。在數字工程領域，主要利用DELMIA、QUEST等三維設計與仿真軟件，通過系統建模與仿真分析，為企業生產系統布局設計及優化提供可視化分析；并通過虛擬的手段和方法快速滿足工程的實際需要，對生產系統組織及生產策略進行仿真與規劃，深入挖掘企業潛力。借助院校和科研機構的專業技術能力，可以對企業生產系統布局的現狀進行全面診斷，對企業生產系統一些無法察覺的問題進行科學合理地把握并提出解決問題的方向和方法。在實驗室環境下對改進的布局進行仿真，能夠直觀的觀察優化的效果，了解改革的實際成效。同時，也可以安排師生到車間現場為企業進行現場指導，對優化方案的實施過程進行全方面的跟蹤及控制；既為學校提供了學生實習的機會，又為企業的有效改革提供了保障，一舉兩得。

目前，我校已與一些企業展開了類似合作，從反饋的情況看普遍反響良好。企業從學校獲取了先進的管理技術及生產系統改進方案；學校在企業建立實踐基地，促進了學生學以致用及教師教學科研成果的推廣應用，這為校企的廣泛合作打下了深厚的基礎。相信校企之間本著“精誠合作、分享智慧、互利共贏”的原則相互促進、相互學習、共同發展，未來的前景將更加廣闊！