企業高效節能的第一步
——合理的工廠物流設計

文/韓木林，吳順達·中國鍛壓協會

陳文勛，喻興娟，歐陽紅星·中國聯合工程公司

企業高效節能的第一步
——合理的工廠物流設計

文/韓木林，吳順達·中國鍛壓協會

陳文勛，喻興娟，歐陽紅星·中國聯合工程公司

物流成本過高已成為制約我國經濟快速發展的一個重要瓶頸。物流順暢是工廠正常生產、降低成本的充分、必要條件。物流是“企業的第三利潤源泉”、“企業的金礦”。工廠總平面設計、車間工藝布局設計，運用物流節能的理念，是實現產品生產成本最優化的第一步。

隨著世界經濟的高速發展，市場需求日益主體化、個性化和多樣化，生產競爭也日益全球化。制造業正面臨原材料價格上漲、勞動力成本上漲、人口紅利散失、利潤空間壓縮、舉步維艱的處境。企業如何獲取更大的生存空間，正考驗著在激烈的市場經濟競爭中求生存、求效益的每個企業。

據《中國采購發展報告(2014)》顯示，2013年我國社會物流總費用10.2萬億元，占GDP比重的18.0%，明顯高于發達國家，也高于經濟發展處于同水平的金磚國家。發達國家的物流成本平均占成品最終成本的10%～15%，發展中國家各種低效現象導致物流成本顯著增高，占成品成本的15%～25%甚至更高，而我國此項比重高達30%～40%。這表明，無論從物流費用占GDP的比例，還是從物流成本占成品成本的比例看，我國物流成本都處于較高區間。物流成本過高已成為制約我國經濟快速發展的一個重要瓶頸。

而在生產企業，物流成本占整個產品生產成本的比例更高（特殊情況除外）。據調查，常規機械產品從原材料進廠到成品出廠，加工時間只占全過程的5%～15%。大部分時間是處于儲存、搬運狀態，即所謂的物流過程。不同的產業產品，物流成本有所不同，據統計大都在20%以上。在其他條件不變的情況下，降低物流成本，意味著擴大了生產的利潤空間，提高了利潤水平，增強了產品在價格方面的競爭優勢，有利于提高產品的市場競爭力。而生產物流合理化對許多企業來說，還是未曾開發、未被重視的領域。

在工廠設計中，注重貫徹物流節能的理念，可有效避免企業投產后在能源利用上的不足。物流順暢是工廠正常生產、降低成本的充分、必要條件。物流是“企業的第三利潤源泉”、“企業的金礦”。科學合理的工廠總體規劃、車間規劃，可以實現人流、物流的有序流動，縮短路徑，避免人流與物流的交叉和折返，減少搬運時間，提高工作效率，降低生產成本，改善工作環境。據不完全統計，可使物料運輸線縮短20%～40%，空間利用率提升到20%，庫存降低到10%，提升生產效率、工作環境舒適度，節省搬遷、降低新廠組建費用等。降低物流成本和能耗，與改進材料、改進工藝相比，其潛力最大。

如何采用科學的管理方法對工廠進行全面的規劃及布局，努力降低生產物料流轉成本，已成為企業在激烈的市場競爭中取勝的重要手段之一。控制生產物流成本的主要途徑：首先工廠總平面布置合理化、其次優化車間工藝流程。

總平面布置合理化

工廠設計不僅僅只是設計工廠、廠房和布置設備；工廠總平面設計不僅僅只是將廠內各建筑物布置在所劃定的區域內，而是對廠區場地范圍內的建筑物、構筑物、露天堆場、運輸線路、管線、綠化及其他輔助設施等作全面合理的相互配置，并綜合利用環境條件，優化人流、物流、信息流，創造符合工廠生產特性的統一的建筑群體，為工廠創造安全、有效、經濟地實現企業目標、社會功能和國民經濟功能所需要的先決條件。

工廠物流系指從原材料進廠，經過儲存、加工、裝配、包裝、直至成品出廠的生產過程中，物料在倉庫、車間、工序之間每個環節的流轉、移動和儲存（含停滯、等待），它貫穿于整個生產過程的始終，是一個有機的整體。

工廠設計是一個系統工程，物流貫穿整個過程，工藝是龍頭，物流是核心、依據、支柱。首先是從工藝入手，從流程和物流分析開始。滿足工藝流程，獲得最佳物流線路，才是工廠總平面設計的靈魂，各種生產設施、輔助設施的合理配置是企業物流合理化的前提。

只有對產品生產的物料流向、流量、流距、企業發展空間等進行綜合考慮，探索幾個要素之間的密切度、相關度，加以有機組合，同時有效分析各工序對生產、生活輔助設施、能源的需求，在此基礎上提出多個方案，并對此進行多方案比較，才能最終選出最佳的可操作方案，使工廠平面布置更趨于科學、先進、合理，讓規劃在落地實施前做到更加的完整、嚴謹。

不同類型產品，其生產工藝流程各不相同；不同類型的生產企業，其物流組織原則也不盡相同：

⑴對于小批量、零件大的產品生產企業，其物流組織應考慮其生產特點——在制品、產品體積大、重量大，不利于周轉倒運，原輔料需求量相對較少。該類產品生產企業物流組織應以最大限度減少中轉環節為重點，物流組織順暢為輔的原則進行總體布置。

⑵對于大批量、流水線生產的企業，其物流組織應考慮其生產特點——生產工藝環節要求緊湊，原材料供給量大，生產連續性按節拍控制。該類生產企業其物流組織應以物流組織流暢、合理為前提，優化物流組織減少物流往返量，保證生產順利進行。

⑶對于產品有特殊環境要求的企業（如制藥、電子），其物流組織應以符合工藝生產的潔凈度和工藝流程為前提，力爭使物流組織順暢，物流短捷。

不同產品類型的生產企業必須以產品內在特殊生產工藝要求為前提，合理確定物流組織原則，進行總體方案布置。

傳統的工廠總體布局方法，多根據工藝生產要求將產品分區或產品工序一個個相對獨立，每個產品或每道（或幾道）工序分別設一個單體廠房，分散的廠房像棋盤式的布置，物流量大，容積率又低，浪費寶貴的土地資源。參照發達國家的工廠設計思想和方法，把一個個相對獨立的廠房進行有機的組合，組成聯合廠房，使物料在同一廠房內運輸，可減少因運輸而帶來的能源的消耗，才是最佳的選擇。

在考慮總體物流的同時，為減少能源損耗，應盡可能把動力供應設置在負荷中心，例如降壓站或開閉所應設在各變配電所中心，各變配電所設置在各車間負荷中心，減少供電線路的距離，減少能量消耗；氣體站靠近生產用氣區域，循環冷卻水系統靠近用水設備，減少管路損失等。

若一個企業，總體布局沒有按照物流來考慮，動力供應也沒有按照生產工藝需要，設置在負荷中心，物流成本、能耗成本無法實現最優化，產品成本也就失去競爭優勢，企業效益必將受到較大的影響。

優化車間工藝布局

車間工藝布置是構造一個有效車間系統最為重要的環節。對于生產制造企業，工藝是龍頭，物流是支柱。車間工藝布局決定生產的物流方向和速率，從結構上限定了車間的功能潛力；其實質就是對制造資源（包括人、機、料）在空間上密切有機結合，時間上適當連接，減少物料搬運工作量，減少自制零件和外購件的損壞，節省費用。設計中若有效考慮物流因素，不僅能降低其過程中的運輸成本，還能加快生產流程，最終達到提高生產能力和降低企業生產成本的目的。

同樣的相對位置、同樣的生產人員、同樣的設備和技術，工藝布置方式不一樣，生產系統的功能可以有天壤之別。高效率的車間布局是提高企業生產效率和效益的重要手段之一，也是精益生產思想中重要的部分。

如何做到生產車間各單位的使用面積最大化，消除不必要的作業，優化作業之間的關系，把作業關系緊密的作業單位盡可能地安排在一起，這是提高企業生產率和降低能耗的最有效方法之一。只有在時間上縮短生產周期，空間上減少占地，物料上減少停留，才能減少投入，降低運行費用。在工藝布局設計時，只有充分利用空間，合理預留發展空間，才能避免不必要的改建與擴建。

某鋼球生產企業的生產布局，如圖1所示。企業利用現有老廠區、老廠房，物流出入口、四周道路都已成定局，無法改變。為滿足高端鋼球的生產，在不改變其廠房主體結構的前提下，按照鋼球生產的工藝流程，采用流程化的生產模式，對現有廠房進行全新規劃，從原材料進廠房→下料稱重→鍛壓成形→正火控制冷卻→球化退火→稱重檢驗→入庫，上下道工序無縫連接，物料不反復、不交叉，中間不滯留。尤其是每條生產線的下料、稱重、鍛壓成形、控制冷卻四道工序整合在同一跨廠房內。以鍛壓為龍頭，前后道工序都按照主鍛壓機的生產節拍進行設計，確保生產線上的其他設備的效率都與主機相匹配，確保價值昂貴的鍛壓主機發揮最大能力；同時將鍛件從下料到出廠的生產周期控制在最短的時間內。與此同時，在合理設置物流的同時，合理布置人流的走向，保證物流、人流不干涉、不交叉，確保人身安全。

圖1 某鋼球生產企業的生產布局

結束語

科學合理的工廠總體布局、優化順暢的車間工藝流程十分重要，已經成為一個企業未來發展的重要戰略因素之一。規劃先行、科學合理配置，才能使企業發揮其超越期待的效益。