如何平衡植物布局规划的成本和功能

了解植物布局规划

工厂布局规划是机械,工作站,储存区,物资装卸设备和制造设施内人员系统安排,纪律直接影响到生产效率,安全,库存管理和资本支出,精心设计的布局可以最大限度地减少不必要的移动,减少在建工程,支持精细制造原则,反之,布局不合理往往导致瓶颈,装卸成本过高,安全隐患.

工厂布局规划的核心挑战在于调和两个对立的目标:在最大功能的同时,尽量减少前期成本和运营成本。这里的功能性是指吞吐量、灵活性、人造工程学和工作流程的平滑性。保持正确的平衡可以确保设施运行顺利,而不会在施工期间和整个生命周期内出现过度消耗。

影响成本-功能交易的关键因素

每一个布局决定都涉及权衡。了解关键因素有助于规划者做出与业务目标相一致的知情选择。

工作流程效率

工作流程效率衡量材料、信息和人员如何顺利地通过设施。目标是尽可能缩短运输距离和交接。比如,将连续的流程步骤相接会降低材料处理成本。然而,实现理想的线性流动可能需要更多的地板空间或专门的材料处理设备,从而增加成本。计划者必须评估效率收益是否证明增加费用是合理的。

空间利用

有效的空间利用意味着在不过分拥挤的情况下有效地使用每平方英尺。高密度存储系统(如中层或垂直木马)可以改善空间使用,但可以增加设备成本。同样,宽的通道可以改善叉车的机动性和安全性,但可以减少生产面积。规划人员必须平衡密度与操作准入和安全代码。

灵活性和今后扩大

灵活布局可以适应产品变化、体积波动或新流程,而无需进行重大重建。模块式工作站、可重构的输送器和公用分配系统可以快速改变。然而,灵活性往往需要更高的初始投资。成本应当与预期未来变化的频率和规模权衡。对于产品寿命周期短的行业来说,灵活性溢价通常是合理的。

费用限制

预算限制往往迫使人们妥协。挑战在于将有限的资金分配给投资回报率最高的领域。比如,在工矿工作站上的开支可以降低伤害成本,提高质量,而过度投资低量流程自动化则永远无法回报。彻底的成本效益分析对于优先支出至关重要。

平衡成本和功能的战略

已证实的若干战略有助于规划人员在不牺牲业务业绩的情况下实现最佳平衡。

将关键领域列为优先事项

工厂的所有部门都对生产成本做出了同等的贡献。将设计工作重点放在高流量区、瓶颈操作和材料处理成本最高的工艺上。比如,拥有多个机器中心的制造线应该优先考虑约束资源的布局。根据Lean企业研究所,确定和优化瓶颈可以带来最大量的人均消费改善。

执行模块和可配置设计

模块式工作站、插件连接和移动设备可以快速重组,同时尽量减少停工时间和成本。这种方法在高混合、低容量环境中特别有效。例如,使用[模块式铝框架系统[ 可以在重新使用组件时快速改变布局。虽然初始材料成本高于固定的建造,但长期灵活性降低了所有权的总成本。

使用模拟和布局模拟软件

诸如离散事件模拟、三维模型和材料流分析等数字工具使规划者在投入资本前能够测试多种布局方案。 AnyLogic [ 或 FlexSim 等软件可以模拟材料流、确定拥堵点和估计生产率收益。模拟成本与重新调整规划不当布局的成本相比是有限的。通过运行“如果”方案,规划者发现低成本改进,从而产生巨大的功能收益。

进行严格的成本收益分析

每一布局备选方案都应使用净现值、内部回报率和回报期等衡量标准加以评价,包括直接成本(设备、建造、安装)和间接效应(实验室效率、减少库存、质量改进),进行适当分析,确保支出与战略优先事项相一致。

适用利恩和六西格玛原则

诸如价值流映射、5S和蜂窝制造等精益工具直接解决成本-功能平衡问题。比如,创建U形制造电池会缩短行走距离,改善操作者之间的沟通,而往往不需要主要资本。实施5S(Sort, Set in order, Shine, Standardize, Survey)可以低价释放浪费空间,使得布局在不增加投资的情况下变得更加功能化.

能够进行平衡布局规划的技术

虚拟现实和增强现实(VR/AR)

VR允许规划者和利益相关者在施工前走过一个拟议的布局。这种浸润的经验有助于及早发现人机组问题或工作流程缺陷,减少昂贵的变更订单。AR可以将布局数据叠加到现有的楼层,以指导设备的放置。虽然AR/VR硬件需要前期投资,但成本往往通过减少重工来回收。

自动制导车辆和移动机器人

AGV和自主移动机器人(AMR)可以在改善流量的同时降低材料处理劳动力成本,但是它们需要明确的路径和充电站,这影响了布局设计. 计划者必须平衡移动机器人的灵活性和引导轨或磁带的固定成本. 精心设计的布局可以最大限度地利用这些系统,使投资更具吸引力.

数字双胞胎

数字双胞胎是物理设施的实时虚拟复制品,它将布局数据与操作数据(生产时间表,机器状态,库存水平)整合在一起,通过模拟动态条件下的布局,规划者可以持续优化而不会干扰生产,技术在大型,高容量的操作中更为常见,但基于云的解决方案正在降低输入成本.

案例研究:成功的植物布局调整成本和功能

中型汽车零部件制造商面临材料处理成本上升和因拥堵而经常停工的问题,最初的布局是用类似机器组合的工场安排,造成长途跋涉和在建工程过多。

团队利用蜂窝制造原理重新设计了布局。他们利用Pareto分析分析产品家庭,并将机器组合成U形细胞,供容量最高的家庭使用。他们投资模块化的工厂和超高的水电设备,以便将来能够进行重组。一个模拟模型(使用FlexSim)估计运输时间将减少20%,第一年的运营成本将减少15%。

主要的决定包括:优先安排瓶颈机械化电池,专门处理材料(小型AGV),同时将容量较低的电池留作手动推车和灵活套装,平衡方法避免了过度自动,项目总成本为45万美元,还款期为14个月,案例表明,对布局的战略投资,加上对非关键地区的价值评估工程,产生了最佳的成本-功能平衡。