新建工廠的物流規劃與建設

張輝 魏博 于亞南

【摘 要】基本思路是先確定產品產能、自制件范圍，然后進行工藝、設備選型，確定涉及功能模塊，按物流順暢原則進行布置，再綜合考慮各種輔助辦公區，最后進行廠房公用設計，完成一個車間最主要規劃設計。

【關鍵詞】工廠；物流規劃；建設

引言

現結合案例作介紹。主要考慮產品產能需求、工藝路線及布局、設備選型、模具存放區/原料庫房/辦公區/工段園地、生產模式、質量控制、廠房平面規劃、土建公用設計等。

1、產品產能、工藝、設備與生產管理規劃

1.1、產品輸入

（l）投產車型。不同車型其工藝流程、工藝布局、設備選型、模具與物料緩沖區，及擴建預留都不一樣。該基地投產車型包括7座家用車、緊湊型車、中型車、SUV等。（2）自制件種類與數量。為保證產量和質量，確定車門外板、左/右側圍外板、左/右翼子板、發動機蓋、車頂蓋、尾門外板等10多個重要車身覆蓋件采取自制。內板由供應商提供，以減少自身生產規模、建設投資，及降低運行成本、風險。

1.2、產能

依據工廠產量測算：月產能（沖次）=小時產量x每日工作小時數x每月工作日x模具線數；月實際產能（沖次）=每分鐘實際沖次x60x每日工作小時數x每月工作日。

1.3、工藝

車身外板多為三維非規則曲面，尺寸大、形狀復雜，外觀質量要求極高以滿足造型，配合精度高、形狀和尺寸的一致性好以保證焊接和裝配質量。對不同車型零件，沖壓的工藝特點、設備、模具、材料都不同。為精益投資和運行成本，該車間選擇4序而非5序工藝，兩者優缺點如下：（1）4序工藝優點是投資、運行成本相對較低，與本地其它工廠生產工藝相同，滿足產品柔性；缺點是較復雜零件的模具設計難度較高、模具較復雜、生產穩定性較差。（2）5序工藝優點是可簡化相應模具設計，減小模具設計難度，降低模具結構復雜性，提高穩定性；缺點是公司在柳州的其它工廠均為4序壓力機生產，若5序設備損壞，需5序生產模具將無法實現柔線生產，對產能產品柔性產生較大影響，且占地與設備投資大。

2、設備

2.1、在線清洗

生產停線中，擦模所占比率為巧%一30%，而第一道成型拉深工序擦模又占較大比重。使用清洗機，能提高零件表面清潔度，減少停線擦模時間。部分模具第一序拉深量比較大，零件易開裂，板料經過清洗機涂油后，有助于拉深時走料平順，減少開裂。清洗機由4個AC變頻電機驅動，使用油基清洗介質，包括1對聚氨醋送進輥，1對反向尼龍刷輥，1對無紡布3M擠干輥。油箱由不銹鋼板制成，裝備有雙過濾器，過濾能力25微米。清洗機與拆垛機，壓機上料機器人相連。主要參數：清洗機速度最大120米/分鐘（可調），擠干輥上輥壓力最大100PIL，泵輸出量約600升/分鐘，油箱加熱器功率6Kw。

2.2、壓力機

（l）根據產量、生產線自動化程度，按工藝流程排列，通常采用以雙動壓力機為首的，加上多臺單動寬臺面壓力機，多以貫通式縱向排列的形式。（2）由于車身覆蓋件形狀復雜，單動壓力機很難達到要求，在拉深工序，采用2250噸寬臺面雙動壓力機。（3）由于車身覆蓋件輪廓尺寸大而材料厚度小，同時為了縮短換模時間，其它切邊、翻邊、整型工序采用寬臺面多點且帶活動臺面的1000噸壓力機。為控制投資、便于生產維保，兩條壓力機線供應商均為濟南二機床集團有限公司，其特點為：l）適合高強度鋼材的沖壓使用；2）配合單臂機械手及高速拆垛系統，可不停機更換料垛；3）滑塊運動曲線特性好，速度最高可達18轉/分；4）生產線的沖壓效率有效提升；5）整線設計最大沖壓節拍為12次/分鐘，能實現一模雙件的沖壓；

2.3、自動化輸送

線零件輸送一般有3種方式：a.機器人（六臺機器人+拆垛對中+零件輸送帶），b.傳統機械手（八臺機械手+3臺穿梭機+拆垛對中+零件輸送帶），C.高速機械手（5臺機械手+拆垛對中+零件輸送帶）。該車間選擇C模式，供應商為瑞士Gudel。主要特點：1、各軸驅動由電機提供電能，采用德國RExROTH伺服電機；2、定位精準、可靠性高，搬運負載80kg；3、可完成傳統機械手取件、穿梭和上件三個設備的工作；4、整線最高節拍可達12次，比普通機器人生產節拍提升40%以上；5、零件在傳送過程中不需旋轉、設備少、技術成熟。

2.4、天車

天車用于吊運模具、板料等，為50T/10T橋式雙梁起重機，由大車、小車、小車軌道、護欄、大小卷揚、吊鉤、滑輪、鋼絲繩、駕駛室、變頻器、遙控系統、大車軌道、電源安全滑觸線等組成。起升及行走機構采用變頻調速控制，具備駕駛室控制、遙控兩種操作模式。大車軌道采用5k0歲m鋼軌，小車軌道采用焊接壓板。大車、小車、主鉤、副鉤均采用變頻調速，變頻器附帶用于設置參數和手動輸入的面板，供應商為美國Allen一Bradley。

2.5、生產管理

（l）生產計劃管理：建立每日生產計劃控制流程、板料和零件物料清單表等；（2）運輸管理：吊車轉運板料、拖車轉運零件、叉車僅在庫房裝卸零件，運輸路線規劃；（3）庫存管理：支持零件數據跟蹤、庫房零件布局、最大最小庫存設置、先進先出保證；（4）原材料管理：板料接收流程及庫存設置、可疑板料處理；（5）落料件管理：最大最小緩沖量設置、落料件質量控制；（6）半成品管理：生產工序件在24小時內完成工序并入庫，試模、項目工序件隔離存放，專項處理。

3、廠房平面規劃

（l）根據生產線條數和每條線生產前后緩沖面積、物流通道大小、叉車轉彎半徑等綜合考慮生產區域面積。（2）根據規劃模具尺寸，直接計算模具面積。模具面積乘以物流系數（物流通道、模具間存放通道等）除以2得出實際所需面積大小。（3）根據規劃零件工位器具尺寸、裝箱定額，計算庫房面積；考慮沖壓件入庫物流、焊裝車間取件物流最短為原則，一般布在生產線尾，并靠近焊裝車間。（4）如數模尺寸已知道，直接計算檢具面積；如車型模具尺寸不清楚，采用現有相似車型類比法；平均法計算檢具面積大小，最后乘以物流系數（物流、檢具間存放通道等）。（5）模修面積由模修設備所占面積、同時維修多少套模具所占面積構成。位置應考慮各線模具轉運方便，物流最短、模修粉塵遠離生產線等因素。（6）板料存放區根據產量、周轉時間、板料平均大小計算。現為了節省面積，一般采用立體貨架、集中存放、統一發送的方式。（7）根據飯金返修數量計算其飯金翻修面積。叉車充電區應同時滿足多少輛叉車充電，考慮防爆設施。（8）辦公生活區考慮管理人員、工程師、信息文檔、參觀接待，會議室、培訓室、工具材料庫房、衛生間等。（9）工段園地根據實際空間布設。（10）考慮員工上下班進入車間、生產線員工與車間內部人員走動、人員參觀路線。

結束語

本文介紹整車工廠沖壓車間在規劃設計階段應考慮的原則，提出結合實際優化設計、降低投資和運行成本、提高生產效率、利于擴建需求的設計原則。

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（作者單位：1精誠工科汽車系統有限公司底盤研究院；

2諾博汽車系統有限公司保定徐水公司制造二部）