新建热水器生产车间项目总平面布局研究

王祥，范超众，孙玉萍

（中机第一设计研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

从宏观环境看，随着我国经济增长，人民生活水平提高，城市化进程加快，热水器行业具有广阔的发展空间。随着农村城镇化、大中型城市全域城市化以及市民的增加和人口的增长，对生活水平提高的直接需求，给我国家电行业带来了广阔的发展空间。

随着行业竞争加剧，家电行业需要对产品进行更新换代，升级产品，改进工艺，以适应未来发展。目前，家电企业正向规模集团化，产品多样化方向发展【1】，对旧有的生产线进行改造、提高单班产量及建设新的生产车间，都是家电行业厂家的发展趋势。

为了加快占领市场，满足产品升级及产能扩大需求，国内大型家电制造企业购置土地建设新厂区，扩大生产能力，以求适应市场需求，以较快的速度将企业做大做强，在市场竞争中占据先机。

2 项目介绍

2.1 项目背景

某企业是国内家电龙头制造商之一，在热水器行业具有雄厚基础。为满足市场需求，在全国各区域建设热水器制造基地。本文介绍的新建热水器生产车间项目，为该企业最新投资建设的项目，由中机第一设计研究院有限公司负责项目总体规划及设计。项目位于我国某中部城市经济开发区工业园内，总用地面积约13.3×104m2，地势平坦，配套齐全，厂区北面、东面2 面临路，物流便捷。

根据对产品市场分析，并结合企业的现实情况和发展需要及具有的优势条件，本项目主要产品为燃气热水器（简称：燃热）和空气能热水器（简称：热泵），项目达产生产纲领见表1。

表1 生产纲领表

2.2 建设内容

厂区主要建设内容包括前工序车间、总装车间、成品库、动力区以及办公楼等辅助配套设施。

前工序车间包括燃热生产车间和热泵生产车间，主要生产内容包括：燃热底壳钣金线、燃热水箱成型线、热泵翅片成型线、热泵内胆焊接线、热泵内胆喷砂搪瓷线、热泵外壳生产线、外机蒸发器线、外壳喷涂线等。

总装车间主要生产内容包括：包装纸箱/泡沫存放、燃热面壳冲压线、燃热总装线、热泵总装线等。

成品库主要功能是燃气热水器和空气能热水器的成品存放、分拣发货，以及残次品处理和售后服务。

动力区主要包括开闭所、污水处理站、空压站、消防泵房、危废品库、中央空调设备房、环戊烷棚区、配料站、氩气储罐、二氧化碳储罐、氮气储罐、氧气储罐、立式冷媒储罐、叉车充电区等。

3 生产工艺介绍

3.1 燃气热水器主要工艺流程

燃气热水器工艺流程见图1。

图1 燃气热水器工艺流程图

3.2 空气能热水器工艺流程

空气能热水器主要由热泵机组和保温水箱组成。

1）外机主要工艺流程见图2。

图2 空气能热水器外机工艺流程图

2）水箱主要工艺流程见图3。

图3 空气能热水器水箱工艺流程图

4 总平面布局方案设计

4.1 设计原则

1）满足规划设计条件要求，充分利用土地、合理布局，功能分区明确，满足生产需求。

2）合理的生产工艺流程是规划的核心，重点关注整个制造流程如何能满足产品的生产要求，降低制造成本；针对2 种热水器产品生产的特点合理布局，处理好各制造工艺的衔接细节，解决生产过程中的物流问题，使生产流程顺畅。

3）厂区总平面规划合理布局，注重“人性化设计”，建设一个工艺先进、物流顺畅（厂房内工件物流距离最短、便捷有序）、安全可靠、经济实用、环境舒适、外形庄重、美观大方的生产车间，体现规划的整体性、美观性及创新性，展现公司崭新形象。

4）厂区将按照先工艺、后厂房的思路优化设计，根据工艺要求，合理确定厂房结构形式，力求简捷实用，以降低工程造价、缩短建设周期，同时，体现现代工业建筑实用、效益优先兼顾美观的原则。

5）道路网环状布局，组织顺捷流畅，运输线路短捷，尽量减少往返运输。建筑物间的通道间距能满足运输和管线布置的条件，并符合防火、抗震、安全、卫生、环保、节能等规范的要求。强化现代工厂生产管理模式意识，按照精益生产、一个流的思路组织生产，缩短产品总体生产过程的物流时间，降低生产及运行成本。

6）公用设施的建设遵循接近负荷中心的原则，尽量缩短公用动力管线，减少压降损失。公用动力管线布置应顺而短，减少损失，节省能源。

7）在设计中运用环保、节能新技术，充分体现本项目厂区符合绿色、环保、节能、低碳、科技、以人为本的发展潮流。坚持环境保护、职业安全卫生、消防、节能与项目建设同时建设、同时施工、同时投产的“三同时”原则；针对废气（粉尘）、废水、废渣、噪声等新增污染源及危害职业安全卫生的不利因素，采取相应的治理措施，以符合国家和地方的有关法规。

4.2 设计

综合考虑项目功能定位、组织构成、生产工艺特点、生产运营管理、用地形状、外部物流条件等因素，按照合理分区、物流短捷、满足生产的原则，将整个厂区分为生产区、动力配套区、发货区等。

本项目主干道分别是北侧道路和东侧道路，厂区共设2个出入口，分别是厂区东南角和厂区西北角。其中，东南角出入口定义为人流出入口，管理人员以及车间工人上下班由此门出入。西北角出入口定义为物流出入口。原材料进厂，成品发货均由此门出入，避免了人流和物流的相互干扰和流线交叉。

考虑到办公楼造型的美观大气，体现企业形象，同时节约土地，办公楼和生产厂房贴建，融为一体，用厂房衬托办公楼形象。办公楼位于厂房东侧中心位置，正对东侧道路，面向开阔。

发货区位于用地北侧，毗邻成品库。发货区设置卸货棚以及卸货平台，便于物流货车发货。同时，考虑到货车数量多，输送物流频繁，将北侧划为发货区，突出区划功能的同时满足货车倒运运输需求。根据工艺流程，物流从南侧生产区流向北侧成品库，最终发货出厂。

动力配套区位于用地西侧，毗邻制造中心，靠近负荷中心，就近服务对象，管线敷设路径短捷，能耗小，同时利于集中管理。且位于办公楼背侧，不会对厂区形象以及美观产生影响。

4.3 设计方案

根据以上设计原则和要求，对本项目厂区总平面布局设计以下3 个方案。

4.3.1 设计方案一

根据本文工艺流程介绍可知，燃气热水器和空气能热水器的成型、焊接、喷粉均属于前工序内容，考虑到燃气热水器和空气能热水器在生产工艺上有相似互通之处，且2 种产品可共用喷粉线等设备产线，将2 种产品的成型线、焊接线以及喷粉线组合进一个车间，称为前工序车间。前工序完成后，半成品需要送入总装车间进行装配、包装。产品在总装车间下线后，送至成品库存放，等待发运。

鉴于总装车间总装线体数量多，对应成品库的进出物流口多，为便于产品下线直接对应输送至成品库存放，将总装车间和成品库组成联合厂房。联合厂房的设计可省去2 个车间之间的防火间距，有利于最大化利用土地，且减少2 个车间的物流输送距离，加强生产联系【2】。

由于成品为泡沫包裹，纸箱包装，易燃，成品库定性为丙类仓库，根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018 年版），联合厂房的火灾危险性需按照丙类设计。如图4 所示，按照方案一设计，总装车间到成品库之间的输送物流便捷，但联合厂房整体按照丙类设计，工程造价提高。

图4 设计方案一及物流线路

4.3.2 设计方案二

前工序车间和总装车间主要生产内容为不易燃易爆的工序，将前工序车间和总装车间组成联合厂房，根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018 年版），联合厂房车间可定义为丁类生产厂房。前工序车间和总装车间物流主要为地面物流，且2 个车间生产人员集中，设为联合厂房后，2 车间人员和物资流通方便。联合厂房和成品库之间通过连廊连接，成品通过提升机提升到连廊高度，由辊道线过连廊输送至成品库存放。如图5 所示，按照方案二设计，前工序车间和总装车间生产衔接紧密，但前工序到各总装线体物流线路仍需周转。

图5 设计方案二及物流线路

4.3.3 总平面布局设计方案三

根据工艺流程，原材料经几道前工序加工后成为半成品，随后送到各条总装线体线端进行装配工作。由以上2 个方案可以看出，2 大产品总装线体较多，半成品需要在进入总装车间后，根据线体类别进行分别配送，物流无疑存在浪费的情况。

鉴于燃气热水器和空气能热水器2 大产品在前工序存在部分相似共用，而总装线体又各自不同的情况，将车间由之前的按照工序分类改为按照产品分类，即将前工序车间拆分为燃热生产车间和热泵生产车间，共用原材料存放以及成型、喷粉区。2 种产品各自完成前工序生产后，对应输送至各自的总装线。最后经连廊输送至成品库分区域存放。由图6 可以看出，本方案物流顺畅、合理，生产有序。

5 结语

本文对某企业拟新建热水器生产车间项目情况以及总平面布局设计进行了介绍，设计过程中遵循物流顺畅、生产实用、降低工程造价的原则，进行了多方案设计和比较，力求设计方案合理、高效，从设计阶段改善生产物流，增强企业未来的市场竞争力。同时，也为同类项目总平面布局规划提供更多设计思路。

图6 设计方案三及物流线路