以AGV為核心的生產(chǎn)線和倉庫間的物流運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)在我國如今經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中有越來越多的企業(yè)產(chǎn)生了建設(shè)新工廠或者改造老工廠的需求。而在項(xiàng)目開展過程中如何設(shè)計(jì)出合理的工廠布局與物流方案對于未來數(shù)字化工廠建設(shè)成效的影響越來越大，一旦定型后續(xù)發(fā)現(xiàn)不合理再去調(diào)整成本相當(dāng)昂貴，因此工廠布局規(guī)劃是數(shù)字化工廠的起點(diǎn)。本文將從工廠的設(shè)計(jì)要求出發(fā)，結(jié)合工廠布局原則以及生產(chǎn)需求分析，對工廠布局從整體、生產(chǎn)線路和基本生產(chǎn)單元等方面進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，利用SLP設(shè)施規(guī)劃方法對倉庫物流布局進(jìn)行具體分析，最后結(jié)合MILK-RUN和貨至人概念，設(shè)計(jì)出一套以AGV為核心的生產(chǎn)線和倉庫間的物流運(yùn)輸方式。關(guān)鍵詞布局設(shè)計(jì)生產(chǎn)單元設(shè)計(jì)AGV物流規(guī)劃目次TOC\o"1-2"\h\u315121緒論 1269641.1研究背景和意義 1110681.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1189081.3研究內(nèi)容與章節(jié)安排 3251842廠房總體布局設(shè)計(jì) 459772.1工廠布局的基本原則 460312.2新廠房布局總體要求、原則和思路 4295422.3工廠布局模式研究 6291542.4工廠消防、安全、環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì) 9192282.5本章小結(jié) 10101173車間需求分析和生產(chǎn)單元設(shè)計(jì) 1169843.1工廠車間的布局研究 11270573.2布局需求分析 13129033.3P-Q分析 14231453.4生產(chǎn)效率和產(chǎn)線數(shù)量預(yù)測 15169343.5生產(chǎn)線單元設(shè)計(jì) 17309933.6本章小結(jié) 2086014物流規(guī)劃 224.1MILK-RUN 224.2倉庫設(shè)計(jì) 224.3物流需求與配送方式 254.4AGV物流設(shè)計(jì) 264.5本章小結(jié) 2914615結(jié)論 3023727參考文獻(xiàn) 32

緒論1.1研究背景和意義1.1.1研究背景隨著經(jīng)濟(jì)全球化形勢的發(fā)展，我國的制造業(yè)在向工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型的同時(shí)也面臨著新的挑戰(zhàn)。在制造業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)總值等角度上講，我國已經(jīng)成為世界性的制造業(yè)大國。但由于我國大部分制造業(yè)仍屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)層次和生產(chǎn)調(diào)度等方面存在一定的問題，如資源利用率低，經(jīng)濟(jì)效益差，部分生產(chǎn)制造訂單已向東南亞國家的轉(zhuǎn)移，這些都嚴(yán)重限制了我國向制造業(yè)強(qiáng)國邁進(jìn)的步伐。因此，在新形勢下，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率已成為我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵，是中國制造轉(zhuǎn)化為中國“智”造的核心因素[1~3]。而在向工業(yè)4.0轉(zhuǎn)變的過程中，數(shù)字化工廠絕對會在我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型之際占據(jù)極其重要的地位。數(shù)字化工廠（Digitalfactory）是現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)原型技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品，具有自己的特色。它的出現(xiàn)重振了基礎(chǔ)制造行業(yè)，并成為設(shè)計(jì)與生產(chǎn)之間的紐帶。1.1.2研究意義本課題研究課題為“數(shù)字化工廠的布局與物流規(guī)劃”，其研究對象主要是制造業(yè)車間布局與車間物流規(guī)劃。制造業(yè)車間物流指在生產(chǎn)車間內(nèi)部，車間內(nèi)的所有設(shè)備、工具、原料，包括工作臺、倉儲、檢測、搬運(yùn)等內(nèi)部元素，根據(jù)特定的生產(chǎn)工藝流程，將內(nèi)部元素之間進(jìn)行最經(jīng)濟(jì)、最有效的組合，用來保證車間內(nèi)生產(chǎn)活動的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)效益最大化。實(shí)踐表明，使用計(jì)算機(jī)建模技術(shù)來建立物流模擬模型，再現(xiàn)車間中的物流情況，進(jìn)行工廠項(xiàng)目，研究生產(chǎn)并安排車間貨物，減少不必要的路線，避免交叉路口和來回運(yùn)輸?？刂迫肆骱秃笄?，從而減少了生產(chǎn)時(shí)間，對生產(chǎn)效率的提升具有重要意義[4]。也正因如此，對數(shù)字化工廠進(jìn)行相應(yīng)研究的意義也凸顯出來，而本文將對數(shù)字化工廠的布局和物流規(guī)劃研究進(jìn)行討論。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)如今制造加工業(yè)的競爭正日益加劇，因此國內(nèi)外有越來越多的專家學(xué)者開始了對數(shù)字化工廠技術(shù)開展深入的研究，而我國也早在“十二五”期間將數(shù)字化制造作為863重大項(xiàng)目課題，以信息技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)為主題，并且將智能制造納入到了《中國制造2025》規(guī)劃之中。1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀在制造業(yè)信息化持續(xù)發(fā)展的今天，已經(jīng)相當(dāng)飽和的制造業(yè)也在數(shù)字化工廠技術(shù)的作用下煥發(fā)出了活力，車間物流仿真已成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。在模具制造、冶金、船塢規(guī)劃、汽車運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)行業(yè)，車間物流規(guī)劃技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用[5]。曹文鋼，侯永康等人使用可視化建模仿真技術(shù)對數(shù)字化工廠進(jìn)行了布局規(guī)劃、評估和優(yōu)化，開展了對傳統(tǒng)車間布置規(guī)劃可讀性差的難題研究[6]；石致遠(yuǎn)在轉(zhuǎn)向架車間，設(shè)計(jì)了便于操作的工裝，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸，提高工位的利用率，根據(jù)工廠的作業(yè)指導(dǎo)書，完成產(chǎn)品裝配工作單元區(qū)分，以經(jīng)過改進(jìn)后的啟發(fā)式方法完成平衡生產(chǎn)線任務(wù)，達(dá)到了生產(chǎn)線的優(yōu)化[7]；西門子公司也為我國許多制造企業(yè)定制化建造數(shù)字化工廠，通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)收集、分析及評估，進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)線的改造等，再利用數(shù)字化方式進(jìn)行仿真搭建[8]；苑京結(jié)合CCYD公司數(shù)字化工廠項(xiàng)目的規(guī)劃要求對汽車離合器的裝配線進(jìn)行建模仿真，驗(yàn)證裝配線的方案可行性[9]，屈鵬利用過程分析，借助于Quest仿真軟件，利用數(shù)學(xué)計(jì)算，完成了管道車間的初步規(guī)劃，為此提高了車間物流規(guī)劃的準(zhǔn)確性[10]。1.2.2國外研究現(xiàn)狀國外主要將數(shù)字化工廠內(nèi)部車間的物流作為研究方向，一般包括兩類：一類是在建成車間之前對其內(nèi)部進(jìn)行仿真建模，事先搭建起一個(gè)車間內(nèi)部的物流控制管理系統(tǒng)，主要根據(jù)車間預(yù)設(shè)的物流方案和狀況，對其進(jìn)行物流仿真建模，以排除方案可能存在的不足，再對方案進(jìn)行進(jìn)一步修正更改優(yōu)化；第二類是根據(jù)現(xiàn)有車間內(nèi)部的狀況進(jìn)行模型的構(gòu)建，通過仿真建模來找出車間運(yùn)轉(zhuǎn)的瓶頸問題，再對車間的物流進(jìn)行優(yōu)化管理。E.JackChen,PaulL.Selikson對國外某工廠車間物流進(jìn)行了靈活建模，使之適應(yīng)不同的場景變化，并運(yùn)用eM-Plant進(jìn)行了仿真，為避免低效率而進(jìn)行了方案改進(jìn)，仿真過程中大多數(shù)輸入?yún)?shù)，如該料倉的大小，可以通過數(shù)據(jù)表進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動生成。用戶可以在測試晝夜溫差相同的情況下不改變該模擬模型，該模型自動生成報(bào)告最終找到一種合理的車間物流方案[11]；MarcoPranz,DemingLei建立了車間物流的批處理調(diào)度模型，以解決單生產(chǎn)線生產(chǎn)物流問題，該處理方式創(chuàng)新為充分考慮到訂單日期和發(fā)單日期，模型表達(dá)方式為一個(gè)混合整數(shù)規(guī)劃問題[12,13]；T.YElMekkawy,S.Liu引入了模因算法（MA）,提出了優(yōu)化串聯(lián)AGV系統(tǒng)的劃分問題。在串列式自動導(dǎo)引車（AGV）系統(tǒng)中，所有的工作站（加工中心）被劃分成不重疊的區(qū)域，其中，每個(gè)區(qū)由服務(wù)專用車輛。旁邊的系統(tǒng)的輸入/輸出站，附加拾取/落性（P/D）的點(diǎn)被安裝到這些區(qū)域作為鏈接傳輸點(diǎn)。以最小化為目標(biāo)，平衡所有區(qū)域中的工作量，從而避免最大工作量AGV瓶頸的存在的[14]；美國一所大學(xué)的機(jī)械和航空宇宙工程師研發(fā)出了一款虛擬軟件(virtual-factorysoftware),這款軟件能夠模擬所建立的工廠布局模型和生產(chǎn)作業(yè)的流程模型，能讓下級制造廠家在建造工廠前通過在軟件中進(jìn)行虛擬建模，率先查找出原有方案中所隱藏的問題，節(jié)省可能造成的浪費(fèi)，并且這個(gè)軟件還能夠找到整個(gè)工序的瓶頸所在，通過修改數(shù)據(jù)就能夠達(dá)到多次修改優(yōu)化的目的[15，16]。1.3研究內(nèi)容與章節(jié)安排了解在工廠建設(shè)或者改革過程中各階段工廠布局與物流規(guī)劃的任務(wù)與目標(biāo)。具體任務(wù)包括學(xué)習(xí)調(diào)研工廠布局與物料規(guī)劃的具體內(nèi)容，同時(shí)了解工廠布局與物流規(guī)劃的步驟與流程，學(xué)習(xí)了解工廠布局與物流規(guī)劃的原則與目標(biāo)，設(shè)計(jì)工廠布局與物料規(guī)劃解決方案技術(shù)路線圖，分解具體工作步驟，確定每個(gè)環(huán)節(jié)的輸入輸出等，具體章節(jié)安排如下：第一章對數(shù)字化工廠的布局和物流做了大致的情況概述，從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀為出發(fā)，對工廠布局設(shè)計(jì)與物流規(guī)劃做一個(gè)總體介紹。而在第二章中，則針對新工廠的總體規(guī)劃并以當(dāng)前情況的分析為基礎(chǔ)，提供了多種不同的總體計(jì)劃，再進(jìn)一步深入研究工廠生產(chǎn)計(jì)劃制度，并比較和分析多種方案的可行性，為新工廠的詳細(xì)設(shè)計(jì)鋪平道路。第三章對在對工廠布局需求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對每個(gè)產(chǎn)品系列的生產(chǎn)能力進(jìn)行了計(jì)算，并預(yù)測2021年的生產(chǎn)線需求。并且應(yīng)用模塊化方法進(jìn)行最小生產(chǎn)單位的設(shè)計(jì)。第四章則針對已完成的工廠布局的設(shè)計(jì)，對工廠內(nèi)部的物流進(jìn)行分析，為車間的生產(chǎn)運(yùn)行做出自己的設(shè)計(jì)，為工廠經(jīng)營提供新思路。2廠房總體布局設(shè)計(jì)數(shù)字化工廠的布局設(shè)計(jì)主要是研究車間之間和工廠范圍內(nèi)的合理性，以實(shí)現(xiàn)人員和貨物的流動，貫穿整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)輸，優(yōu)化流程并最大化效率。2.1工廠布局的基本原則為了在規(guī)劃過程中使工廠的布局盡可能的達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，要嚴(yán)格依據(jù)下列幾個(gè)原則來進(jìn)行：統(tǒng)一原則：在工廠的布局設(shè)計(jì)中，需要做好人、機(jī)、料、法4個(gè)要素的平衡，做好有機(jī)協(xié)調(diào)，避免作業(yè)發(fā)生割裂，減少作業(yè)的停滯，同時(shí)還可以降低材料搬運(yùn)的次數(shù)；最短移動距離原則：在布局設(shè)計(jì)中中，有必要讓移動的距離和時(shí)間盡可能的短。這樣既能控制成本還可以節(jié)約處理材料的時(shí)間，可謂一石二鳥；人流、物流暢通原則：為保障作業(yè)的順利開展與運(yùn)行，必須避免堵塞情況，保持通道的正常通行。同時(shí)還有倒流的產(chǎn)生，這一點(diǎn)也是需要避免的，否則容易造成質(zhì)量、安全以及管理問題；充分利用空間原則：如今房地產(chǎn)火熱，地價(jià)越來越高，對廠房土地的投資成本也越來越高，所以如何對有限的空間進(jìn)行最大程度的利用就成了一個(gè)可以研究的問題，這對成本的影響也是顯而易見的；安全第一原則：在生產(chǎn)活動中，安全是第一要?jiǎng)?wù)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要納入考慮范圍；柔性原則：為保證生產(chǎn)活動的靈活性，需要保證柔性的存在，這樣在面對產(chǎn)線升級也能夠游刃有余地進(jìn)行工藝升級。2.2廠房布局基本理論2.2.1布局要求總體布局需要涉及這幾個(gè)方面：(1)生產(chǎn)周期越短越好；(2)運(yùn)輸距離和搬運(yùn)路徑越短越好，原材料的浪費(fèi)越少越好，同時(shí)間的庫存量越少越好；(3)遵循安全、環(huán)保原則；(4)考慮到物流在生產(chǎn)中的各種影響；(5)各個(gè)功能和員工之間的快速信息傳遞和響應(yīng)；(6)相同產(chǎn)品系列在同一塊區(qū)域進(jìn)行生產(chǎn)；(7)保證未來的拓展性和靈活性。2.2.2布局思想為達(dá)到降低成本和縮短生產(chǎn)周期的目標(biāo)，可考慮一下幾個(gè)方面：（1）在制品應(yīng)該盡可能減少；（2）生產(chǎn)線和工位應(yīng)該符合人體工學(xué)；（3）采用一個(gè)流的生產(chǎn)方式來減少物流的倒流；（4）各部門之間能夠進(jìn)行快速響應(yīng)，相互協(xié)作。2.2.3布局原則（1）以精益思想為指導(dǎo)，為每個(gè)單元設(shè)計(jì)滿足自己的特有需求的設(shè)計(jì)；（2）優(yōu)化車間布局：提高車間的可用面積。嘗試在生產(chǎn)線旁邊的生產(chǎn)線上安排合適的辦公室人員職位，以便及時(shí)傳達(dá)問題為各部門的相互協(xié)作和響應(yīng)提供反應(yīng)時(shí)間；（3）提高效率，減少浪費(fèi)：在合理范圍內(nèi)，利用5s原則，簡化人員，并提高人員的利用率，應(yīng)盡可能停止生產(chǎn)或合并以減少工廠和員工。（4）產(chǎn)線具有柔性：在生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)上進(jìn)行“區(qū)別對待”，對于需求穩(wěn)定工藝成熟的產(chǎn)品可以采用一般設(shè)計(jì)，但對具有特殊要求的產(chǎn)品可以利用特殊生產(chǎn)線進(jìn)行加工生產(chǎn)。并且在人員安排以及設(shè)備升級上留出更多空間，保持柔性。2.2.4設(shè)計(jì)思路（1）廠房布局總體方向設(shè)計(jì)：公司需要根據(jù)自身特點(diǎn)來對自己的廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)和布局規(guī)劃，這種設(shè)計(jì)不一定是最好的，但一定是最適合自己的。（2）生產(chǎn)線布局設(shè)計(jì)：在車間生產(chǎn)系統(tǒng)中，U形線的響應(yīng)效率更高。對于季節(jié)性波動且單產(chǎn)量相對較小的產(chǎn)品，U型生產(chǎn)線不是最合適的，應(yīng)該考慮其他生產(chǎn)類型。同時(shí)，還必須考慮公司未來對通用生產(chǎn)線的要求，并根據(jù)未來的共同要求優(yōu)化生產(chǎn)線，并在新工廠組織優(yōu)化的生產(chǎn)線。（3）倉庫的物流概念求：倉庫的設(shè)計(jì)材料在生產(chǎn)過程中的及時(shí)供給很重要。未來3-5年將實(shí)施的物流概念，例如ShopinShop（垂直整合），使用新材料訂購和交付（基于RFID技術(shù)訂購和接收材料）以及使用自動機(jī)器人處理系統(tǒng)和支持的AGV通過材料分類。（4）工廠的消防、安全和環(huán)境設(shè)計(jì)：工廠的這部分設(shè)計(jì)經(jīng)常被人所疏忽，工廠在完成自己的生產(chǎn)任務(wù)的同時(shí)，還因?yàn)槭谴蟊姽ぷ鞯募袌鏊?，因此還承擔(dān)著重要的社會責(zé)任，為保證人員的安全，這些設(shè)計(jì)也極為重要，其中主要側(cè)重于生產(chǎn)安全和人員安全的設(shè)計(jì)，如安全通道的位置和寬度等。2.3工廠布局模式研究現(xiàn)對工廠的布局模式進(jìn)行探討，圖2-1至2-3為三種各有特點(diǎn)的布局模式。表2-1為這幾種布局的優(yōu)劣勢分析。圖2-1一字型布局圖2-2U字型布局圖2-37字型布局表2-1布局優(yōu)劣勢分析布局類型物流路徑一字流人員共享資源共享一字型短是可能共享不能共享U字型較短是，但有回頭一定共享一定共享7字型較短是，但有回頭可能共享可能共享圖2-4至圖2-6為三種模式的布局形式。針對這幾種方案從不同角度進(jìn)行的分析評估，如表2-2所示。圖2-4一字型布局具體方案圖2-5U字型布局具體方案圖2-67字型布局具體方案表2-2布局評估評估要素一字型U字型7字型生產(chǎn)面積254428802880原材料庫面積305034003000成品庫面積240023002200其他面積120012001200物流強(qiáng)度相同相同相同管理成本大于一組人力一組人力一組人力資源共享可能可以可以可能可以管理效率低高中等從表2-2中可以看出，在一字型，U字型，7字形的面積差異不大，物流強(qiáng)度也是相同的?；诋?dāng)前和將來的工廠數(shù)量，物流人員的常規(guī)配置和靈活部署以及單位建設(shè)，為了通過部署和部署顯著提高工廠成本和效率。因此，決定選擇特定的U形布局方案作為項(xiàng)目實(shí)施方案。2.4工廠消防、安全、環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)工廠設(shè)計(jì)的這一部分與生產(chǎn)系統(tǒng)緊密聯(lián)系。它主要關(guān)注與人員設(shè)計(jì)和生產(chǎn)安全相關(guān)的因素，例如人員與防火門之間的距離，特定于生產(chǎn)線的出口的寬度，車間中人行道的設(shè)置以及物料人員的通道寬度等。本節(jié)以物流通道的設(shè)計(jì)作為范例來進(jìn)行工廠道路的設(shè)計(jì)。根據(jù)工廠需求和實(shí)際情況，對物流通道進(jìn)行了寬度設(shè)計(jì)，如圖2-7所示。圖2-7單雙軌交通圖表2-3工廠道路設(shè)計(jì)方案路線類型寬度（m）高度（m）1）服務(wù)監(jiān)控路徑無交通0.501.802）連接路徑（無貨運(yùn)）0.602.003）人行道（無貨運(yùn)）5人0.802.0020人1.00200人1.20300人1.80400人2.404）單軌道交通路線入口1.20m2.005）單軌道主通道（無人行道）2a+B裝載高度0.20安全寬放6）雙軌道主通道（無人行道）2（a+B）+b裝載高度0.20安全寬放表2-3為具體的工廠道路設(shè)計(jì)方案，將路徑分為六種不同類型，并各自做出了具體的寬度和通行高度設(shè)計(jì)。工廠布局設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它不僅是一個(gè)位置的隨機(jī)排列，而且還需要全面考慮與環(huán)境，安全，機(jī)動性，效率和美觀有關(guān)的問題。它應(yīng)基于法律法規(guī)、既定規(guī)則、對未來的期望，并由團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)而出。任何環(huán)節(jié)的任何遺漏都會導(dǎo)致投資了數(shù)億美元的新工廠效益大幅度下降，更嚴(yán)重的是一定要回避的七大浪費(fèi)在設(shè)計(jì)之初就埋下了禍根。2.5本章小結(jié)本節(jié)主要涵蓋工廠布局設(shè)計(jì)的特定要求，指導(dǎo)原則，計(jì)劃原則，項(xiàng)目框架和總體計(jì)劃思想。在描述了新工廠之后，新工廠的總體計(jì)劃以當(dāng)前情況的分析為基礎(chǔ)，并提供了三種不同的總體計(jì)劃。進(jìn)一步深入研究工廠計(jì)劃制度，并比較和分析一字型、U字型和7字型，為新工廠的詳細(xì)設(shè)計(jì)鋪平道路，最后還對道路規(guī)劃和工廠設(shè)計(jì)進(jìn)行了一個(gè)詳細(xì)分析。3車間需求分析和生產(chǎn)單元設(shè)計(jì)為了完成滿足任務(wù)要求的數(shù)字化工廠規(guī)劃和設(shè)計(jì)，本章對車間以及流水線最小工作單元進(jìn)行詳細(xì)分析設(shè)計(jì)。3.1工廠車間的布局研究在進(jìn)行流水線布局設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)該顧及車間布局的原則，而這幾點(diǎn)原則被總結(jié)為：“兩個(gè)遵守、兩個(gè)回避”。下面對這兩點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)概述：（1）兩個(gè)遵守1）逆時(shí)針排布，其內(nèi)容時(shí)在進(jìn)行工作安排時(shí)，可以安排一個(gè)人員來完成并使用多臺機(jī)器來進(jìn)行作業(yè)執(zhí)行。單人設(shè)備和多臺單人機(jī)器從頭到尾只需要一名工人進(jìn)行操作。因此，工作人員很活躍，被稱為“巡回作業(yè)”。大多數(shù)操作員都是慣用右手的，因此如果他們在下一次加工時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)作業(yè)，這時(shí)銷釘或零件位于左側(cè)，這給操作員帶來了不便。而工作人員將會自然地移至下一個(gè)工位，從而實(shí)現(xiàn)巡回的目的。2）進(jìn)出口一致，是指原料的輸入和成品的輸出是在一起的。首先，它有助于最大程度地減少工作人員徒手的浪費(fèi)。假設(shè)輸入和輸出相反，操作員采取巡回作業(yè)操作，當(dāng)產(chǎn)品準(zhǔn)備好時(shí)，如果要取一部分物料進(jìn)行下一段加工，則操作員需要從成品出口切換到原材料輸入端口（這時(shí)無物料制造），這樣在時(shí)間上就造成了極大的浪費(fèi)。要想避免這種浪費(fèi)，可以通過保持進(jìn)出口一致，這樣在作業(yè)過程中工人就可以在完成上一個(gè)生產(chǎn)操作之后立刻得到進(jìn)行下一個(gè)生產(chǎn)的材料。其次，有利于生產(chǎn)線平衡。因?yàn)檩斎牒洼敵鍪且恢碌模圆季謶?yīng)為U形，這使過程非常緊密，使一個(gè)人可以同時(shí)控制多個(gè)過程，從而提高生產(chǎn)的柔性，在生產(chǎn)中維持一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。（2）兩個(gè)回避1）孤島型布局：孤島型布局是指生產(chǎn)線中的基本生產(chǎn)單元就像是一個(gè)個(gè)孤島，彼此之間無法交流協(xié)作，彼此分離；2）鳥籠型布局：在這種布局中，人流、物流暢通原則往往被忽略，但其實(shí)這就買下了隱患，一旦沒有考慮到這點(diǎn)，經(jīng)常使得操作人員在很多的設(shè)備中進(jìn)行作業(yè)，這使得后勤工作變得異常困難，工作量不斷增加，并且操作員之間很難相互支持進(jìn)行協(xié)作。[18]。（3）三種布局1）花瓣型布局。在由“兩個(gè)遵守、兩個(gè)回避”原則進(jìn)行規(guī)劃后如圖3-1所示，由圖中可以清晰看到：彼此生產(chǎn)單元之間聯(lián)系密切，因此操作員之間可以互相合作，在相互幫助完成作業(yè)的同時(shí)還能夠緩解壓力，讓工作氛圍輕松不少，從而提高生產(chǎn)線的效率。生產(chǎn)崗位上的合作就和團(tuán)體賽一樣，在比賽之中，隊(duì)友之間可以相互配合，比一個(gè)人孤軍奮斗效率更高，彼此之間可以互相彌補(bǔ)，而這種合作在花瓣式布局中隨處可見，這也是花瓣式布局的最大優(yōu)勢。圖3-1花瓣式布局示意圖2）“一個(gè)流”型布局，布局示意圖如圖3-2所示。在現(xiàn)代化精益生產(chǎn)的概念之中，工廠生產(chǎn)所追求的目標(biāo)就是追求成本的最小化，運(yùn)營的最簡化，資源利用率的最大化，以及信息傳遞的最優(yōu)化。而“一個(gè)流”這個(gè)概念就是追求生產(chǎn)過程中在制品的數(shù)目最為適合，以降低生產(chǎn)成本，所以這點(diǎn)也和精益生產(chǎn)思想不謀而合。這種布局在生產(chǎn)上是最優(yōu)的處理策略。它基于生產(chǎn)線像流水線一樣有序地進(jìn)行，但是得犧牲還未達(dá)到瓶頸工序設(shè)備的利用率，因此有必要盡可能地平衡生產(chǎn)線以減少設(shè)備的功率損耗。圖3-2“一個(gè)流”布局示意圖“U”型布局。通常來說，車間裝配線圖可劃分為兩種：一種是“一”型流水線和“U”型流水線。如今U型布局因?yàn)楦鼮榉暇嫠枷耄虼吮桓嗟牟捎迷诹藢?shí)際生產(chǎn)之中，它的優(yōu)點(diǎn)在于能夠降低人員的工作強(qiáng)度以及保證生產(chǎn)過程的柔性。生產(chǎn)線以U形放置，輸入和輸出在同一位置。一個(gè)工位涉及多個(gè)加工工藝，因此，U形布局應(yīng)培訓(xùn)熟練的工人。這減少工人的數(shù)量，提高了人員的素質(zhì)和生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)還能夠減少工位，縮短生產(chǎn)的生命周期，甚至降低了更多的成本、提高了效率。圖3-3為U形布局示意圖。圖3-3U形布局示意圖3.2布局需求分析工廠布局設(shè)計(jì)的流程首先是根據(jù)企業(yè)需要進(jìn)行評估分析，然后進(jìn)行對工廠場地的具體考察分析，最后是車間生產(chǎn)的詳細(xì)分析，這包括產(chǎn)品的工藝分析，生產(chǎn)設(shè)備分析，規(guī)模及流程分析和最后的物流規(guī)劃分析。對于工廠布局，有必要綜合考慮現(xiàn)有和新設(shè)施的容量要求，過程要求，生產(chǎn)過程和物流。如果要對新工廠進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，就需要了解新工廠布局的需求[19]。圖3-4為新工廠示意圖。新工廠功能主要分為生產(chǎn)車間（東西兩座單層建筑物）、物流中心（中與北兩座建筑物）、研發(fā)實(shí)驗(yàn)室（圖左下角）和行政大樓（圖下多層建筑物）。生產(chǎn)車間包括自動化機(jī)加工與裝配及高性能生產(chǎn)機(jī)器人；物流中心包括AGV物流機(jī)器、高自動化倉儲、高自動化運(yùn)輸和高自動化包裝；行政大樓是包括研發(fā)中心,質(zhì)量管控,戰(zhàn)略采購,商務(wù)管控,項(xiàng)目管理,客戶服務(wù)與支持,IT等部門的綜合辦公大樓。圖3-4新工廠示意圖根據(jù)企業(yè)的需求，歸納為以下幾個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃中需要做到的方面：考慮到工廠進(jìn)行后續(xù)升級的柔性保證；單位面積的使用率最大；可升級的制造系統(tǒng)；生產(chǎn)產(chǎn)品在線時(shí)間低于一個(gè)小時(shí)；部門間的響應(yīng)時(shí)間需要盡可能短。3.3P-Q分析在工廠布局規(guī)劃中，為滿足工廠的生產(chǎn)需求，首先要弄清企業(yè)本身在設(shè)計(jì)方面的特有需求，因此對生產(chǎn)的工藝水平和產(chǎn)能做一個(gè)分析是很有必要的，在進(jìn)行這樣的PQ分析之后，再根據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和預(yù)測[20]；同時(shí)，在車間的布局設(shè)計(jì)中，工藝的影響也涉及到方方面面，因此有必要分析現(xiàn)有的工廠生產(chǎn)計(jì)劃技術(shù)流程，找出其隱患以及提出優(yōu)化方案，為后續(xù)設(shè)計(jì)做好一系列準(zhǔn)備。PQ分析如表3-1。表3-1PQ分析圖PQ分析序號產(chǎn)品名稱每天數(shù)量所占百分比加工工序數(shù)控一道雕銑機(jī)打孔攻絲鉸孔開槽去毛刺表面處理1766D外殼150025.00%123456782680A外殼100016.67%12345673538E外殼5008.33%123456749659外殼3005.00%123456759660外殼60010.00%123456769646外殼2003.33%1234567879647外殼4006.67%1234567889648外殼3005.00%1234567899665外殼3005.00%12345678107122外殼3005.00%1234567117123C外殼60010.00%1234667合計(jì)6000100.00%3.4生產(chǎn)效率和產(chǎn)線數(shù)量預(yù)測3.4.1生產(chǎn)效率分析基于當(dāng)前產(chǎn)品的直接生產(chǎn)效率（每小時(shí)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量），考慮到提高生產(chǎn)線效率的目標(biāo)，設(shè)定年均增長率為8%。表3-2為產(chǎn)品生產(chǎn)效率表。表3-2產(chǎn)品生產(chǎn)效率表產(chǎn)品類別2021直接生產(chǎn)效率（件/小時(shí)）2022預(yù)測生產(chǎn)效率（件/小時(shí)）2023預(yù)測生產(chǎn)效率（件/小時(shí)）766D外殼187.5202.5218.7680A外殼125.0135.0145.8538E外殼62.567.572.99659外殼37.540.543.79660外殼75.081.087.59646外殼25.027.029.29647外殼50.054.058.49648外殼37.540.543.79665外殼37.540.543.77122外殼37.540.543.77123C外殼75.081.0生產(chǎn)線數(shù)量分析生產(chǎn)線的數(shù)量由企業(yè)的下游訂單需求、現(xiàn)有產(chǎn)能及產(chǎn)線類型決定。單個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率已在表3-2中介紹。表3-3產(chǎn)品未來需求預(yù)測需求量（萬件）2021需求2022預(yù)測2023預(yù)測766D外殼454448680A外殼394036538E外殼2120279659外殼1315139660外殼2020189646外殼910119647外殼1815139648外殼1212169665外殼1112117122外殼131497123C外殼212022766D外殼一共有8個(gè)關(guān)鍵工序，680A外殼一共有7個(gè)關(guān)鍵工序，其中只有數(shù)控一道、雕銑機(jī)、打孔、攻絲、鉸孔、去毛刺和表面處理7個(gè)工序是通用的，開槽這一工序是766D外殼所特有的，于是經(jīng)過上述分析后，現(xiàn)安排使用不同的生產(chǎn)線路類型對這兩種產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，以達(dá)到方案中的理想狀況。經(jīng)過分析與設(shè)計(jì)，最終成品生產(chǎn)線類型和數(shù)量為：12條U型生產(chǎn)線和11條花瓣型生產(chǎn)線。其他產(chǎn)品對用的生產(chǎn)線數(shù)量可由同理得出，未來生產(chǎn)線數(shù)量和類型如表3-4所示。表3-4未來生產(chǎn)線數(shù)量和類型產(chǎn)品及生產(chǎn)線數(shù)量預(yù)測2021年2022年2023年生產(chǎn)線類型766D外殼445花瓣680A外殼333U538E外殼212U9659外殼122U9660外殼212U9646外殼222花瓣9647外殼111花瓣9648外殼221花瓣9665外殼222花瓣7122外殼222U7123C外殼222U總計(jì)2322243.5生產(chǎn)線單元設(shè)計(jì)3.5.1生產(chǎn)線布局類型選擇為了方便車間的后續(xù)布局，引入了模塊化設(shè)計(jì)方案。第一步是設(shè)計(jì)相同模塊的小型模塊化生產(chǎn)線，工藝類似的生產(chǎn)線可以使用相同的生產(chǎn)模塊，而這些模塊則作為最小生產(chǎn)單元進(jìn)行作業(yè)。表3-5為不同布局類型特點(diǎn)匯總，其中包括有U形布局和花瓣式布局等，即布局單元從這些類型中選擇。（1）U形線。根據(jù)精益生產(chǎn)理論體系，應(yīng)將附加值和非附加值（浪費(fèi)）盡可能地分開，U形線是滿足這個(gè)要求的生產(chǎn)線模型。U形線內(nèi)是增值部分。線內(nèi)的直屬員工僅執(zhí)行增值活動，并且可以在每個(gè)周期（即例行操作）重復(fù)執(zhí)行這些過程。簡而言之，每件商品都需要采取行動。在U形線之外完成的任何其他非增值工作，例如卸載，物料裝載，設(shè)備的替換維修、半成品及成品加工等。當(dāng)然，U形線的設(shè)計(jì)通?；诙鄠€(gè)工位和多個(gè)工作量。如果對成品的需求不是很大，例如9647殼，年產(chǎn)量僅約為七萬，對于這種生產(chǎn)線，則必須找到更合適的生產(chǎn)線類型。花瓣式的設(shè)備布置可以看成是由若干個(gè)Ｕ形單元組合，嚴(yán)格服從逆時(shí)針排列布局和出入口位置相同原則，拒絕孤島式和鳥籠式布局的出現(xiàn)。這種花瓣式布局中，如果一個(gè)單元的工作人員工作的延誤，其他人可以幫助進(jìn)行一些輔助性工作，極大提高單元間互助。表3-5不同布局類型特點(diǎn)布局方式在制品數(shù)量單位產(chǎn)品成本設(shè)備維護(hù)投入規(guī)模設(shè)備利用率工人利用率產(chǎn)線柔性工人技術(shù)要求生產(chǎn)周期工藝布局大高易小低高高高長產(chǎn)品原則小低難大高高低低短固定工位中高易大中中高中中成組生產(chǎn)小低中中中高高高短U型小低難中高高高高短根據(jù)以上的產(chǎn)品布局方式，其各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)車間現(xiàn)狀進(jìn)行合理的選擇布局方式會達(dá)到質(zhì)量最佳化、成本最低化、作業(yè)安全化、生產(chǎn)短期化、人力—設(shè)備—空間利用率高效化。圖3-5為花瓣型布局與常規(guī)U型布局生產(chǎn)線的成本分析。表3-6為兩種布局具體的成本分析。圖3-5花瓣型與U型布局的成本分析表3-6花瓣型與U型生產(chǎn)線成本分析成本項(xiàng)目花瓣型U型備注直接人工成本大小消耗成本一樣一樣生產(chǎn)面積成本小大花瓣型所需單位面積少設(shè)備投資成本小大工裝和低耗成本小大又由于產(chǎn)品生產(chǎn)工序大部分相同，結(jié)合上面兩種布局的多方面分析，決定采用多條U型線組合的花瓣式布局來設(shè)計(jì)生產(chǎn)線。3.5.2生產(chǎn)線布局優(yōu)化現(xiàn)有的生產(chǎn)線工位規(guī)劃布局如圖3-6所示，需要結(jié)合上文分析對布局進(jìn)行針對性優(yōu)化改進(jìn)。利用花瓣型布局法對其改良后，如圖3-7所示。圖3-6原有產(chǎn)線布局圖3-7現(xiàn)優(yōu)化后布局在采取優(yōu)化措施之后，從圖中可以看到生產(chǎn)線的占地面積發(fā)生了很大變化，由原有的96平米縮小到68平米，在保持產(chǎn)能不變的前提下幾乎節(jié)約了30%的面積浪費(fèi)。3.6本章小結(jié)本章在對工廠布局需求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對每個(gè)產(chǎn)品系列的生產(chǎn)能力進(jìn)行了計(jì)算，并預(yù)測2021年的生產(chǎn)線需求。此外，對生產(chǎn)線進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，包括傳統(tǒng)的U形生產(chǎn)和花瓣形生產(chǎn)線兩種形式，并結(jié)合生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)了更適合不同生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)線類型。4物流規(guī)劃物流作為工廠生產(chǎn)運(yùn)行中不可或缺的重要一環(huán)，其內(nèi)容包括從原料進(jìn)廠入庫，存儲，分類，成品，包裝和移至工廠的整個(gè)生產(chǎn)過程的物流[21]（包括原材料，半成品，制成品，備件和制成品）在倉庫和車間之間的流通，移動和存儲，物流在整個(gè)生產(chǎn)過程中都發(fā)揮巨大作用，與其他生產(chǎn)活動結(jié)合并形成一個(gè)有機(jī)的整體。因此在進(jìn)行工廠布局設(shè)計(jì)后，物流的規(guī)劃也是一項(xiàng)重要工作[22]。物流圖是工廠規(guī)劃和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本章主要提出“貨至人”的物流模式。遵循“貨至人”的物流模型，針對AGV小車開發(fā)了一套用于物流配送的自動化解決方案。4.1MILK-RUNMILK-RUN最早是應(yīng)用在汽車行業(yè)的一種入廠方式，工作方法是在物流中將空容器退還給每個(gè)供應(yīng)商，并在指定的時(shí)間和按照特定的路線取貨。將線路上所有供應(yīng)商的所有空箱退還后，所有零件和組件均被收集，然后運(yùn)送到汽車制造廠。這種運(yùn)輸方式消除了空卡車運(yùn)輸中退回供應(yīng)商的浪費(fèi)，并且還可以小批量的對產(chǎn)品進(jìn)行出售，降低庫存的潛在成本。而隨著汽車工業(yè)的不斷壯大，其行業(yè)體量也已經(jīng)膨脹到一個(gè)夸張的地步，這對汽車行業(yè)的傳統(tǒng)物流壓力也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，其物流成本越來越高，在行業(yè)總成本中都占有極大比重，因此對這種舊物流體系進(jìn)行革新更換也是迫在眉睫的問題，而引進(jìn)MILK-RUN則對汽車行業(yè)在降低物流成本上具備重要意義[23]。4.2倉庫設(shè)計(jì)倉庫作為工廠生產(chǎn)活動中的重要角色，在工廠的運(yùn)行中發(fā)揮了極其重要的作用，同時(shí)優(yōu)化倉庫內(nèi)部的放置以及倉庫與生產(chǎn)線之間的有效連接也在生產(chǎn)活動中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。倉庫內(nèi)部布局設(shè)計(jì)還應(yīng)該符合以下流程規(guī)則：從接收貨物，檢查進(jìn)貨，放置在架子上，卸下架子，補(bǔ)充超市貨物，準(zhǔn)備物料，將物料帶到生產(chǎn)線，退貨，成品生產(chǎn)線和空成品托盤交付到生產(chǎn)線時(shí)，所有過程都必須滿足單流程，最小通過次數(shù)和最小通過次數(shù)的要求。（1）功能區(qū)的設(shè)置按照物流功能區(qū)分，可以劃分為主要運(yùn)輸區(qū)、次要運(yùn)輸區(qū)，其分類情況如表4-1所示。表4-1物流區(qū)分類類別工作內(nèi)容庫區(qū)主要運(yùn)輸區(qū)進(jìn)行存儲、搬運(yùn)、裝卸作業(yè)的區(qū)域存儲區(qū)搬運(yùn)區(qū)裝卸區(qū)次要運(yùn)輸區(qū)進(jìn)行設(shè)備的維修，安裝等區(qū)域維修區(qū)安裝區(qū)空托盤暫存區(qū)其它（2）功能區(qū)的布局物流倉庫的功能布局從人、機(jī)、料、法、環(huán)5要素進(jìn)行考慮，需要考慮到：規(guī)避人員在運(yùn)輸路線上的出現(xiàn)，運(yùn)輸路線需要保持暢通，物料存放的區(qū)域進(jìn)行劃分來減少物流的回流。在這些原則之下，合理運(yùn)用SLP法進(jìn)行分析規(guī)劃，可以得到各個(gè)區(qū)域之間的物流圖如圖4-1：圖4-1物流倉庫各區(qū)域物流相關(guān)圖圖2-7中表示物流關(guān)系密切程度的符號含義如表4-2所示：表4-2關(guān)系密切程度符號及分?jǐn)?shù)關(guān)系密切程度符號分?jǐn)?shù)必要A5重要E4較重要I3一般O2不重要U1在SLP規(guī)劃設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同單位之間的關(guān)系來安排位置，原則上關(guān)系越密切，則安排越近[17]。工廠物流倉庫中物流密切關(guān)系如表4-3所示。表4-3物流倉庫關(guān)系密切程度AEIOU得分排序（1）空貨架存放區(qū)2128108（2）大件卸貨泊位12217155（3）設(shè)備停放區(qū)5134203（4）落地物料區(qū)21325194（5）高位貨架區(qū)41314261（6）中小件卸貨泊位21136164（7）待檢庫2119117（8）拆包區(qū)2326164（9）班組園地112222（10）直送落地物料區(qū)355117（11）小件零撿區(qū)3118155（12）小件緩存區(qū)1345146（13）大件緩存區(qū)1156117從原則上來說表4-3中得分越高的區(qū)域，在布局規(guī)劃中所占的位置應(yīng)更為接近中央，但是在實(shí)際情況中區(qū)域的特殊性也應(yīng)該在布局的考慮范圍之內(nèi)，例如設(shè)備停放區(qū)在第三的位置，它應(yīng)該靠近中心，但是它還具備充電功能，這在某種程度上可能存在安全隱患，所以不把它放置在中心地區(qū)，而應(yīng)該放在倉庫最外圍。由此可知，在實(shí)際的布局規(guī)劃中，往往需要將現(xiàn)實(shí)與理論相結(jié)合，這樣才能得到最為合適的結(jié)果。所以經(jīng)過SLP分析和實(shí)際問題結(jié)合后，得出的最終倉庫布局如圖4-2：圖4-2工廠物流倉庫布局4.3物流需求與配送方式在早期的工廠運(yùn)行中，大部分都采用“人至貨”方式，這種方式主要依靠人力搬運(yùn)來完成，這種方式所需要的設(shè)備也很簡陋，這種成本都分?jǐn)偟饺肆χ狭耍炔唤?jīng)濟(jì)效率也低。但為了響應(yīng)工業(yè)4.0理念、減少人工搬運(yùn)成本，本文的物流規(guī)劃方案選擇采用新型“貨到人”揀選方式[25][26]。由上文可知，本文對兩種不同時(shí)代的物流方式——“人至貨”與“貨至人”進(jìn)行比較。以下從設(shè)備、儲存方式、挑選時(shí)間、管理和可靠性等幾個(gè)方面[27][28][29]對二者進(jìn)行對比分析：（1）設(shè)備方面：“人至貨”方式大部分使用叉車、堆垛機(jī)、手推車等需要人工操作的設(shè)備來進(jìn)行主動的運(yùn)輸，而“貨至人”方式的設(shè)備主要是通過數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度的AGV、傳送帶、全自動挑揀機(jī)器人等來實(shí)現(xiàn)物流搬運(yùn)的。（2）儲存方式方面：“人至貨”方式使用傳統(tǒng)的舊式倉庫進(jìn)行存儲，這種存儲是靜態(tài)的，需要人工進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)配；而“貨至人”方式則采用了全自動倉庫對產(chǎn)品進(jìn)行可互動的實(shí)時(shí)動態(tài)調(diào)配存儲。（3）挑選時(shí)間方面：“人至貨”方式采用人工進(jìn)行挑選，這樣的時(shí)間是員工進(jìn)行訂單選擇所花費(fèi)的所有時(shí)間的總和，除以員工拿起物品并返回所需位置所需的時(shí)間和客戶所需的時(shí)間，在組裝過程中需要像穿梭車一樣搜索位置；而“貨至人”揀選的時(shí)間則是AGV根據(jù)已建立的路線在生產(chǎn)線以及自動倉庫之間花費(fèi)的時(shí)間。兩相比較可知，“貨至人”的效率要遠(yuǎn)高于“人至貨”，所花費(fèi)的時(shí)間更短。（4）管理方面：“人至貨”模式中人是極為不穩(wěn)定的因素，極為影響總體效率，而系統(tǒng)中的員工在擁擠不堪的情況下，容易疲倦，這進(jìn)一步增加了管理的難度和不穩(wěn)定型。而在“貨至人”的物流模式中，AGV和全自動機(jī)器人通常都由數(shù)字化管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理調(diào)配，過程中人的參與極少，這種管理模式能夠有效避免人為干擾，效率極高。（5）可靠性方面：在“人至貨”模式中手動處理效率低而且卡車和拖車的移動，速度和安全性過于缺乏保證；而在“貨至人”模式中采用的AGV，其行駛路徑和速度都是由機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行控制，作業(yè)任務(wù)都通過參數(shù)提前設(shè)定，大大提高了可靠性。在“貨至人”物流模式中，使用AGV卡車還可以大大改善倉庫和工廠中的物料運(yùn)輸，提高生產(chǎn)效率，降低總體生產(chǎn)成本并獲得更高的產(chǎn)量。4.4AGV物流設(shè)計(jì)4.4.1作業(yè)流程設(shè)計(jì)對AGV的配送路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，在工廠內(nèi)部運(yùn)輸路線采用單軌道雙向線路，在進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)時(shí)，小車由AGV統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)信息選取最優(yōu)路線對小車進(jìn)行指引調(diào)配。目前挑揀區(qū)域到生產(chǎn)線的配送頻率為460趟/班組，一個(gè)班組為10小時(shí)，目前每條生產(chǎn)線搬運(yùn)頻率為每小時(shí)2趟。而生產(chǎn)線到成品區(qū)域的配送頻率為230趟/班組，一個(gè)班組為10小時(shí)，目前每條生產(chǎn)線搬運(yùn)頻率為每小時(shí)1趟。在作業(yè)物流中，將其分為物料配送流程和成品運(yùn)輸流程。圖4-3AGV作業(yè)邏輯關(guān)系圖4-3是AGV作業(yè)過程中的邏輯運(yùn)行關(guān)系。一線控制人員是業(yè)務(wù)層，點(diǎn)擊按鈕，可以向控制層的機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)（RCS）呼叫小車，而調(diào)度系統(tǒng)則將命令下達(dá)到執(zhí)行層，即兩種不同的作業(yè)物流中的AGV小車。以下是詳細(xì)的作業(yè)流程：物料配送流程：挑揀區(qū)人員準(zhǔn)備好物料，放置于物料架泊位，再點(diǎn)擊相應(yīng)生產(chǎn)線的按鈕呼叫小車；RCS進(jìn)行調(diào)度，接收到命令的AGV小車前往對應(yīng)位置進(jìn)行搬運(yùn)；AGV將新舊物料架進(jìn)行替換；AGV對命令完成情況進(jìn)行匯報(bào)；RCS對反饋的命令進(jìn)行處理，給出下個(gè)指令；AGV待命或者進(jìn)行下一個(gè)指令。成品運(yùn)輸流程：生產(chǎn)線人員準(zhǔn)備好成品，放置于成品貨物架泊位，再點(diǎn)擊相應(yīng)存儲區(qū)域的按鈕呼叫小車；RCS進(jìn)行調(diào)度，接收到命令的AGV小車前往對應(yīng)位置進(jìn)行搬運(yùn)；AGV將新舊成品貨物架進(jìn)行替換；AGV對命令完成情況進(jìn)行匯報(bào)；RCS對反饋的命令進(jìn)行處理，給出下個(gè)指令；AGV待命或者進(jìn)行下一個(gè)指令。4.4.2小車投入量計(jì)算本文選擇某品牌的KPJ-5T型AGV小車作為對象，如圖4-4，其相關(guān)參數(shù)如表4-4所示。圖4-4AGV小車表4-4KPJ-5T型AGV參數(shù)項(xiàng)目KPJ-5T型AGV基本參數(shù)尺寸（長x寬x高）（mm）2000x1500x300自重（kg）280額定負(fù)載重量（kg）950運(yùn)動性能額定行駛速度（空載）（m/s）2.0額定行駛速度（額定負(fù)載）（m/s）1.5額定加速度（空載）（m/s2）0.8額定加速度（額定負(fù)載）（m/s2）0.5由AGV小車參數(shù)可進(jìn)行相關(guān)計(jì)算：AGV更換貨架時(shí)需要耗時(shí)15s，空載時(shí)旋轉(zhuǎn)一周需要耗時(shí)40s，滿載時(shí)旋轉(zhuǎn)一周需要耗時(shí)60s。同時(shí)結(jié)合出入庫的頻率進(jìn)行計(jì)算，入庫時(shí)，小車托運(yùn)一個(gè)基本的存儲單元每天需要進(jìn)行大約150次，每天工作10個(gè)小時(shí)；出庫時(shí)，小車的挑揀次數(shù)為150次/小時(shí)，可計(jì)算得預(yù)期需要投入的AGV小車數(shù)量為10臺，如表4-5所示。表4-5待投入的AGV小車數(shù)量計(jì)算項(xiàng)目入庫出庫出入庫量（次/小時(shí)）15150每小時(shí)運(yùn)貨量15150AGV更換貨架時(shí)間（s）1515平均運(yùn)行距離（往返）（m）200200AGV平均速度（m/s）21.5AGV旋轉(zhuǎn)耗時(shí)（s）4060AGV每輪耗時(shí)（s）155208AGV數(shù)量104.5本章小結(jié)本章主要對工廠物流配送的方式進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)。在分析現(xiàn)有工廠的現(xiàn)狀并研究設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，研究新工廠設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想、原理和基礎(chǔ)，首先介紹了MILK-RUN這一物流模式，該物流模式還屬于“人至貨”模式，之后對物流節(jié)點(diǎn)做了簡單的分析介紹，然后對“人至貨”以及“貨至人”兩種不同模式的物流方式進(jìn)行分析比較。最后設(shè)計(jì)出了一種以AGV小車為核心的工廠內(nèi)部物流配送方式，介紹了這種方式的作業(yè)流程，之后對AGV小車的投入數(shù)量進(jìn)行了初步的計(jì)算。結(jié)論因?yàn)槲覈鴻C(jī)械制造產(chǎn)業(yè)全面升級轉(zhuǎn)型，對工廠生產(chǎn)能力以及更新?lián)Q代提出了更高的要求，而數(shù)字化工廠的建設(shè)與布局和物流規(guī)劃這兩個(gè)方面更是脫不開關(guān)系。而在實(shí)際考察中，大量工廠仍存在著大量的布局浪費(fèi)以及不合理規(guī)劃，這使得工廠在生產(chǎn)運(yùn)營中處處受到掣肘，無法滿足市場和客戶的需求。因此，本課題正是結(jié)合當(dāng)前大部分工廠的現(xiàn)狀而展開對工廠布局與物流規(guī)劃的研究。工廠布局設(shè)計(jì)。在描述新工廠之后，針對新工廠的總體規(guī)劃以當(dāng)前情況的分析為基礎(chǔ)，提供了三種不同的總體計(jì)劃，再進(jìn)一步深入研究工廠計(jì)劃制度，并比較和分析一字型、U字型和7字型，為新工廠的詳細(xì)設(shè)計(jì)鋪平道路，最后還對道路規(guī)劃和工廠設(shè)計(jì)進(jìn)行了一個(gè)詳細(xì)分析。布局需求分析和生產(chǎn)單元設(shè)計(jì)。對在對工廠布局需求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對每個(gè)產(chǎn)品系列的生產(chǎn)能力進(jìn)行了計(jì)算，并預(yù)測2021年的生產(chǎn)線需求。生產(chǎn)線布局設(shè)計(jì)。應(yīng)用模塊化方法進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，使用生產(chǎn)線作為布局模塊，應(yīng)用U形布局和花瓣布局，論述和分析U形布局和花瓣布局的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用特性，并對U形布局進(jìn)行了改進(jìn)。（4）物流規(guī)劃設(shè)計(jì)。介紹了MILK-RUN這一物流模式，該物流模式還屬于“人至貨”模式，之后對物流節(jié)點(diǎn)做了簡單的分析介紹，然后對“人至貨”以及“貨至人”兩種不同模式的物流方式進(jìn)行分析比較。最后設(shè)計(jì)出了一種以AGV小車為核心的工廠內(nèi)部物流配送方式，介紹了這種方式的作業(yè)流程，之后對AGV小車的投入數(shù)量進(jìn)行了初步的計(jì)算。本文還存在的缺點(diǎn)在于研究對象無法推廣開來，僅僅針對一個(gè)小型生產(chǎn)工藝和線路，建立的模型不夠具有普遍性，無法直接進(jìn)行應(yīng)用。同時(shí)由于作者本人能力水平和精力時(shí)間有限，整個(gè)的設(shè)計(jì)還略顯粗糙，有待其他更優(yōu)秀的研究者進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。[1]朱承立.正泰三十而立立在哪兒(待續(xù))從“中國制造”到“中國智造”技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)新飛躍[J].冶金自動化，2014(04):80-81.[2]胡遲.加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的對策[J].經(jīng)濟(jì)縱橫,2014(02):25-28.[3]德勤.中國從“中國制造”到中國智造”有多遠(yuǎn)?[J].中國機(jī)電工業(yè),2014(04):72-76.[4]王懷超.基于數(shù)字化工廠的圓鋸片基體車間物流規(guī)劃及仿真[D].山東大學(xué),2015.[5]董繼偉.\t":8118/kns/brief/_blank"面向數(shù)字化工廠的車間布局及仿真[D].北京林業(yè)大學(xué)，2018.[6]曹文鋼，侯永康，何其昌等.基于數(shù)字化工廠的車間布局規(guī)劃研究[J].機(jī)床與液壓,2012,40(5):40-42.[7]石致遠(yuǎn).基于數(shù)字化工廠技術(shù)的轉(zhuǎn)向架裝配車間仿真優(yōu)化研究［D］.西南交通大學(xué),2016.[8]王德學(xué).淺談西門子數(shù)字化工廠體系[J].鍋爐制造,2016(6)：60-64.[9]苑京.基于數(shù)字化工廠的離合器裝配線仿真與優(yōu)化[D].吉林大學(xué),2016.[10]屈鵬,管在林，邵新宇.基于Quest的車間物流規(guī)劃