物流系统工程实训指导书

物流系统工程课程设计指导书 物流系统工程是工业工程专业一门重要的主干专业课程。主要包括物流系统分析、仿真、评价和决策等内容，要求掌握应用系统的观点解决物流管理和决策中的问题。工厂作为一个生产系统是由人员、设备、技术等多种因素所构成，整个系统的效益即总投入与总产出之比应尽可能达到最高水平。因此，工厂布置设计就是一项多因素，多目标的系统优化设计课题。由于社会需要的多样性，生产不同产品工厂的模式必然存在着差异，这就给工厂布置设计带来了难题。系统布置设计(SLP) 方法提供了一种以作业单位物流与非物流的相互关系分析为主线的规划设计方法，采用一套表达力极强的图例符号和简明表格，通过一套条理清晰的设计程序进行工厂布置设计。这种方法为设施设计人员与生产管理人员广泛采用，实践效果良好。系统布置设计不是一种严密的设计理论，而是一套实践性非常强的设计模式和规范的设计程序。学习和掌握系统布置设计方法最有效的手段就是直接参与设计工作。 一、课程设计的目的物流系统工程课程设计是重要实践性教学环节，是综合运用所学专业知识，完成工厂布置设计工作而进行的一次基本训练。其目的是：（1）能正确运用工业工程基本原理及有关专业知识，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。（2）通过对某工厂布置设计的实际操作，熟悉系统布置设计方法中的各种图例符号和表格，掌握系统布置设计方法的规范设计程序。（3）通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件。（4）通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解实际技术问题的能力。 二、课程设计组织形式课程设计过程按分组的方式进行，由指导教师向学生发放有关的课程设计背景资料，并向学生讲述课程设计的方法、步骤和要求，设计过程采取课堂集中辅导，分散设计的方式进行。课程设计按 34 个人为一组，要求在小组内分工协作、充分讨论、相互启发的基础上形成设计方案，课程设计结束要求提交一份课程设计报告书，必要时可要求各小组选出一个代表，进行课程设计方案演示和答辩，评出若干优秀设计成果。三、课程设计的内容物流系统工程课程设计的主要目标是培养学生如何分析、发现现有生产厂布置方面存在的问题，并加以改善的工作能力，以及掌握完整的系统布置设计方法。为此，本课程设计包括两个阶段：一是现场调研阶段；二是给定工厂布置设计阶段。具体内容与工作量要求如下：1、现场调研适当选择一个小型工厂作为研究对象，该工厂的生产类型最好属于多品种，中小批量生产，其产品品种在 510 种，生产部门与主要辅助部门 10 个左右。根据以上研究对象，完成下列工作：(1)产品调查，分析产品构成，详细列出工厂主要产品零部件明细表。(2)生产工艺过程调查，针对 35 种主要产品加工工艺过程绘制详细工艺过程图，并注明各工序间的物料搬运量。(3)绘制各生产车间、仓储部门之间的物料流程图。(4)作业单位调查，针对各种不同的部门编制相应内容的调查表。对于生产车间，主要调查产品，产量，设备类型与台数、物料流动模式、建筑物结构型式与占地面积等；对于职能管理部门主要调查职责、人员构成、设备配备、办公室面积等；对于仓储部门，应调查储存物品，储存方式、占地面积大小等；对于辅助服务部门，主要调查工作性质、功能、占地面积大小等。当上述数据调查有困难时，可以简单地从工厂平面布置图中直接取得各部门的占地面积的大小。(5)绘制工厂现有平面布置图。(6)对现有平面布置进行分析，找出不合理处，并提出改善建议。2、工厂布置设计针对给定的工厂实例，完成下列工作：(1)产品分析，产品 产量分析，确定生产类型。(2)生产工艺过程分析，绘制工艺过程图。(3)进行物流分析，得到物流相关表。(4)进行作业单位相互关系分析，得到作业单位相互关系表。 (5)将作业单位物流相关表与非物流相互关系表加权合并，求出作业单位综合相互关系表。(6)绘制作业单位位置相关图。(?)绘制作业单位面积相关图。(8)参考现场调研的情况，列出影响布置的修正因素与实际限制条件。(9)产生三套布置方案。 (10)布置方案的自我评价，从物流效率、工艺流程要求及生产变化的适应性等方面对各方案进行评价比较，得出最佳方案。3、编写课程设计说明书 课程设计说明书是整个设计工作的总结，应包括现场调研报告以及工厂布置设计中各个阶段的工作内容。(1)现场调研报告应包括必要的图表与文字说明，不少于 3000 字。(2)工厂布置设计说明书应包括各阶段工作数据表格、各布置方案简图及文字说明，工作量不少于 12000 字。4、图样工作量 图样是工厂布置设计的阶段成果与最终成果，包括：(1)作业单位位置相关图 (2)作业单位面积相关图 (3)布置方案图 四、课程设计的主要要求设计过程以小组为单位，各组设一个组长，负责组织和协调本小组的讨论、任务分工等；设计过程必须在本组内独立完成，不得跨组参考或抄袭，避免方案出现雷同；设计书一律采用 A4 纸打印，用统一封面装订；课程设计原则上在1 周内做完；进行优秀设计方案评选，在各组推选代表进行方案介绍的基础上，推选出 2-3 个优秀设计方案。目录一、设计题目 6二、原始给定条件 6（一）变速箱的结构及有关参数 6（二）作业单位划分 7（三）生产工艺过程 7三、产品 产量分析 9四、产品工艺过程分析 9（一 ）计算物流量 9（二）绘制各零件的工艺过程图 10（三）绘制产品总工艺过程图 13（四）绘制产品初始工艺过程表 15五、物流分析 17（一）绘制从至表 17（二）绘制物流强度汇总表 17（三）划分物流强度等级 18（四）绘制作业单位物流相关图 19六、作业单位非物流相互关系分析 20七、作业单位综合相互关系分析 22八、工厂总平面布置 25（一）综合接近程度 25（二）作业单位位置相关图 25九、方案的评价与选择 30十、参考文献 30一、设计题目变速箱厂总平面布置设计二、原始给定条件公司有地 16000 (m X m ),厂区南北为 200m,东西宽 80m,该厂预计需要工人 300 人，计划建成年产 100000 套变速箱的生产厂。（一）变速箱的结构及有关参数变速箱由 39 个零件构成。每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于下表：工厂名称：变速箱厂产品名称变速箱 产品代号110 计划年产量 10000序号 零件名称 零件代号自制 外购 材料 总计划需求量零件图号形状单件重量/kg39 垫圈 65Mn 200000 0.00438 螺母 Q235 200000 0.01137 螺栓 Q235 300000 0.03236 销 35 100000 0.02235 防松垫片 Q215 100000 0.01034 轴端盖圆 Q235 100000 0.05033 螺栓 Q235 200000 0.02032 通气器 Q235 100000 0.03031 视孔盖 Q215 100000 0.05030 垫片 橡胶纸100000 0.00429 机盖 HT200 100000 2.50028 垫圈 65Mn 600000 0.00627 螺母 Q235 600000 0.01626 螺栓 Q235 600000 0.10325 机座 HT201 100000 3.00024 轴承 200000 0.45023 挡油圈 Q315 200000 0.00422 毡封油圈 羊毛毡100000 0.00421 键 Q275 100000 0.08020 定距环 Q235 100000 0.09019 密封盖 Q235 100000 0.05018 可穿透端盖 HT150 100000 0.04017 调整垫片 08F 200000 0.00416 螺塞 Q235 100000 0.03215 垫片 橡胶纸100000 0.00414 游标尺 100000 0.05013 大齿轮 40 100000 1.00012 键 Q275 100000 0.08011 轴 Q275 100000 0.80010 轴承 200000 0.4509 螺栓 Q235 2400000 0.0258 端盖 HT200 100000 0.0507 毡封油圈 羊毛毡100000 0.0046 齿轮轴 Q275 100000 1.4005 键 Q275 100000 0.0404 螺栓 Q235 1200000 0.0143 密封盖 Q235 100000 0.0202 可穿透端盖 HT200 100000 0.0401 调整垫片 08F 200000 0.010（二）作业单位划分根据变速箱的结构及工艺特点，设立如下表所示 11 单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理等各项任务。序号 作业单位名称 用途 建筑面积/(m x m) 备注1 原材料库 储存钢材、铸锭 20 x 30 露天2 铸造车间 铸造 12 x 243 热处理车间 热处理 12 x 124 机加工车间 车、铣、钻 12 x 365 精密车间 精镗、磨削 12 x 366 标准件、半成品库 储存外购件、半成品 12 x 247 组装车间 组装变速器 12 x 368 锻造车间 锻造 12 x 249 成品库 成品储存 12 x 1210 办公、服务楼 办公室、食堂等 80 x 6011 设备维修车间 机床维修 12 x 24（三）生产工艺过程变速箱的零件较多，但是大多数零件为标准件。假定标准件采用外购，总的工艺过程可分为零件的制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、成品储存等阶段。1、零件的制作与外购变速箱上的机盖、机座、大齿轮、轴、齿轮轴和端盖都是采用自制的方法获得。2、标准件、外购件与半成品暂存生产出的零、组件经检验合格后，送入半成品库暂存。定期订购的标准件和外购件均存放在半成品库。3、组装所有零件、组件在组装车间集中组装成变速箱成品。4、性能测试所有组装出的变速箱均需进行性能试验，试验合格的成品送入成品库，试验不合格的返回组装车间进行修复。一次组装合格率值为 80%，二次组装合格率为 100%。5、产品存储所有合格的变速箱存放在成品库等待出厂。产品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量 年产总质量机盖 29 HT200 2.500 10000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（%）1 原材料库 备料2 铸造车间 铸造 803 机加工车间 粗铣，镗，钻 804 精密车间 精铣，镗 985 半成品库 暂存产品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量 年产总质量机座 25 HT200 3 10000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（%）1 原材料库 备料2 铸造车间 铸造 803 机加工车间 粗铣，镗，钻 804 精密车间 精铣，镗 985 半成品库 暂存产品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量 年产总质量大齿轮 13 40 1.000 100000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（%）1 原材料库 备料2 铸造车间 锻造 803 机加工车间 粗铣，插齿，钻 804 热处理车间 渗碳淬火5 机加工车间 磨 986 半成品库 暂存产品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量 年产总质量轴 11 Q275 0.800 100000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（%）1 原材料库 备料2 机加工车间 粗车，磨，铣 803 精密车间 精车 954 热处理车间 渗碳淬火5 机加工车间 磨 986 半成品库 暂存产品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量 年产总质量齿轮轴 6 Q275 1.400 100000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（%）1 原材料库 备料2 机加工车间 粗车，磨，铣 803 精密车间 精车 954 热处理车间 渗碳淬火5 机加工车间 磨 986 半成品库 暂存产品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量/kg 年产总质量端盖 8 HT200 0.050 100000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（%）1 原材料库 备料2 铸造车间 铸造 603 机加工车间 精车 80三、产品产量分析生产的产品品种的多少及每种产品产量的高低，决定了工厂的生产类型，进而影响着工厂设备的布置形式。根据以上已知条件可知，待布置设计的变速箱厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为 10000 套，属于大批量生产，适合于按产品原则布置，宜采用流水线的组织形式。四、产品工艺过程分析（一 ）计算物流量通过对产品加工、组装、检验等各种加工阶段以及各工艺过程路线的分析，计算每个工艺过程各工序加工前工件单件重量及产生的废料重量，并根据全年生产量计算全年物流量。具体过程如下表：产品名称 毛重/kg机盖 2.5/(0.80x0.80x0.98)=3.98机座 3.0/(0.80x0.80x0.98)=4.78大齿轮 1.0/(0.80x0.80x0.98)=1.59端盖 0.05/(0.6x0.8)=0.10轴 0.8/(0.8x0.95x0.98)=1.07齿轮轴 1.4/(0.8x0.95x0.98)=1.87废料/kg铸造废料 机加工废料3.98x0.2=0.796 3.98x0.8x0.2=0.6364.78x0.2=0.956 4.78x0.8x0.2=0.7641.59x0.2=0.318 1.59x0.8x0.2+1.59x0.8x0.8x0.02=0.2740.1x0.4=0.04 0.1x0.6x0.2=0.0121.07x0.2+1.07x0.8x0.95x0.02=0.231.87x0.2+1.87x0.8x0.95x0.02=0.402废料/kg精加工废料 全年总质量3.98x0.8x0.8x0.02=0.05 1.482x100000=1482004.78x0.8x0.8x0.02=0.06 1.78x100000=1780000.592x100000=592000.052x100000=52001.07x0.8x0.05=0.042 0.272x100000=272001.87x0.8x0.05=0.074 0.476x100000=47600（二）绘制各零件的工艺过程图根据各零件的加工工艺过程与物流量，绘制各零件的工艺过程图。图中序号分别是：1原材料库，2铸造车间，3热处理车间，4机加工车间，5精密车间，6半成品库、8锻造车间。原材料 原材料3.98 4.783.184 0.796 3.822 0.956废料 废料2.548 0.636 3.058 0.764废料 废料0.05 0.06废料 废料2.498 2.988机盖物流量 机座物流量原材料 原材料1.59 0.11.272 0.318 0.06 0.04废料 废料1.0181.018 0.020 0.0120.254 废料 废料废料 0.0480.998 端盖物流量124561245684362461 1大齿轮物流量 原材料 1.07 0.8140.856 0.214 0.016 废料 废料 0.814 0.042 0.798 废料 轴物流量原材料 1.87 1.4221.496 0.0280.374 废料 废料1.422 0.074 1.394 废料 齿轮轴物流量 1453614536（三）绘制产品总工艺过程图变速箱总的生产过程可分为零件加工阶段 总装阶段 性能试验阶段，所有零件、组件在组装车间集中组装。将变速箱的所有工艺过程如下图所示。该图清楚地表示出变速箱生产的全过程以及各工序和各作业单位之间的物流情况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础。变速箱装配顺序：2514、15、1665、23、24111310、12、20、2129368（9）1、2、3、4、5、717、18、19、20、2226、27、2837、38、3930、31、3233、34、35（四）绘制产品初始工艺过程表为了研究各零件、组件生产过程之间的相互关系，将总工艺过程图中的产品按照物流强度大小顺序，由左到右排列于产品工艺过程表中，即最左边的产品物流强度最大，由左到右物流强度逐渐递减，这样得到变速箱初始工艺过程表如下图。作业单位 机盖 机座 大齿轮 端盖 轴 齿轮轴序号名称 流程 Djk流程 Djk流程 Djk流程 Djk流程 Djk流程 Djk1 原材料 2 2 1 2 1 12 铸造1 1 17 锻造24机加工 1 12111 13热处理 -11 16半成品库-1 -15精加工-1 -1-1 -1n-1DjkWjkK=11119400 1345200 615000 30800 109600 191600W 32200001234512345123461234132256541322564较佳产品工艺过程图作业单位 机盖 机座 大齿轮 端盖 轴 齿轮轴序号名称 流程 Djk流程 Djk流程 Djk流程 Djk流程 Djk流程 Djk1 原材料 2 212 1 12 铸造1 1 17 锻造24机加工 2 2111 13热处理 1 1 11-11-15精工加-1-1 -16 半成品库n-1DjkWjkk=11873800 2248600 513200 30800 109600 191600W 477600012345123461234512345132256242132256242五、物流分析（一）绘制从至表根据变速箱较佳工艺过程图，绘制出变速箱工艺过程物流从至表，如下表所示。（二）绘制物流强度汇总表根据产品的工艺过程和物流从至表，统计各单位之间的物流强度，并将物流强度汇总到物流强度汇总表之中。变速箱从至表至从1原材料库2 铸造车间3热处理车间4机加工车间5精密车间6半成品库7组装车间8锻造车 间9成品库 合计1 原材料库 886 294 159 13392 铸造车间 706.6 706.63 热处理车间325.4 325.44 机加工车间795.8 330.2 11265 精密车间 223.6 548.6 772.26 半成品库 1261.5 1261.57 组装车间 1261.5 1261.58 锻造车间 127.2 127.29 成品库合计 886 223.6 1455.2 795.8 878.8 1261.5 159 1261.5 6921.4物流强度汇总表序号 作业单位对（路线） 物流强度/t1 12 8862 14 2943 18 1594 24 706.65 34 325.46 45 795.87 46 330.28 56 548.69 79 1261.5（三）划分物流强度等级将各作业单位对的物流强度大小排序，自大到小填入物流强度分析表中，根据物流强度分布划分物流强度等级。作业单位对或称为物流路线的物流强度等级，应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定。针对变速箱的工艺过程图，利用上表中的统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表。表中未出现的作业单位之间不存在固定物流，因此，物流强度为 U 级。序号 作业单位对（路线）物流强度（单位：t）0 200 400 600 800 1200 1600 2000 物流强度等级1 79 A2 12 E3 45 E4 24 I5 56 I6 34 I7 46 O8 14 O9 18 O（四）绘制作业单位物流相关图根据以上分析，绘制作业单位物流相关图，如下图所示。六、作业单位非物流相互关系分析针对变速箱生产特点，制定各作业单位相互关系密切程度理由如下表所示。根据变速箱“基准相互关系” （见下表） ，在此基础上建立非物流作业单位相互关系图。变速箱各作业单位相互关系密切程度理由编号 理由1 工作流程的连续性2 生产服务3 物料搬运4 管理方面5 安全及污染6 振动、噪声、烟尘7 人员联系8 信息传递变速箱基准相互关系字母 一对作业单位 密切程度理由A 组装车间与成品库 搬运物料的数量、次数以及类似的搬运问题E 机加工与精密车间原材料与铸造车间锻造与成品库搬运物料的数量和形式不可损坏没有包装的物品服务的频繁和紧急程度I 原材料库与铸造车间 铸造车间与机加工车间精密车间与半成品车间，机加工车间搬运物料的数量和频数以及类似的搬运问题服务的频繁程度O 办公楼与设备维修车间、原材料库与锻造办公楼与其他加工车间联系频繁程度管理方便U 设备维修与原材料库、半成品、成品库原材料库与半成品接触不多、不常联系联系密切程度不大X 办公楼、服务楼与铸造车间、热处理车间、精密车间、锻造车间灰尘、噪声、振动、异味、烟尘作业单位非物流相关图七、作业单位综合相互关系分析从上面两图可知，变速箱作业单位物流相关与非物流相互关系不一致。为了确定各作业单位之间的综合相互关系密切程度，需要将两表合并再分析判断。其合并过程如下：1. 选取加权值加权值大小反映工厂布置时考虑的侧重点，对于变速箱来说，物流因素（m）影响并不明显大于其他非物流因素（n）的影响，因此，取加权值 m:n=1:1。2. 综合相互关系的计算根据该厂各作业单位对之间物流与物流关系等级的高级进行量化，并加权求和，求出综合相互关系如下表所示。当作业单位数目为 11 时，总作业单位数目对数为：P=11(11-1)/2=55因此，下表将有 55 个作业单位对，即 55 个相互关系表 2-34 作业单位之间综合相互关系计算表关系密切物流关系加权值：1非物流关系加权值：1 综合关系作业单位对 分数 等级 分数 等级 分数 等级12 3 E 3 E 6 E13 0 U 0 U 0 U14 1 O 1 O 2 O15 0 U 0 U 0 U16 0 U 0 U 0 U17 0 U 0 U 0 U18 1 O 1 O 2 O19 0 U 0 U 0 U110 0 U 0 U 0 U111 0 U 0 U 0 U23 0 U 0 U 0 U24 2 I 2 I 4 I25 0 U 0 U 0 U26 0 U 0 U 0 U27 0 U 0 U 0 U28 0 U 0 U 0 U29 0 U 0 U 0 U210 0 U -1 X -1 X211 0 U 0 U 0 U34 2 I 2 I 2 I35 0 U 0 U 0 U36 0 U 0 U 0 U37 0 U 0 U 0 U38 0 U 0 U 0 U39 0 U 0 U 0 U310 0 U -1 X -1 X311 0 U 0 U 0 U45 3 E 3 E 6 E46 1 O 1 O 2 O47 0 U 0 U 0 U48 0 U 0 U 0 U49 0 U 0 U 0 U410 0 U 1 O 1 O411 0 U 0 U 0 U56 2 I 2 I 4 I57 0 U 0 U 0 U58 0 U 0 U 0 U59 0 U 0 U 0 U510 0 U 1 O 1 O511 0 U 3 E 3 I67 3 E 0 U 3 I68 0 U 0 U 0 U69 0 U 0 U 0 U610 0 U 0 U 0 U611 0 U 0 U 0 U78 0 U 0 U 0 U79 4 A 4 A 8 A710 0 U 1 O 1 O711 0 U 3 E 3 I89 0 U 3 E 3 I810 0 U 1 O 1 O811 0 U 3 E 3 I910 0 U 1 O 1 O911 0 U 0 U 0 U1011 0 U 1 O 1 O在表 2-34 中，综合关系分数取值范围为 18，按分数排列得出各分数段所占比例如表2-35 所示。在此基础上与表 2-36 综合相互关系密级程度划分比例进行对比，若各等级相差太大，则需要对表 2-34 中关系密切表中的作业单位对之间的关系密切程度做适当的调整，使各等级比例与表 2-36 尽量接近。表 2-35 综合相互关系密级等级划分总分 关系密级 作业单位对数 百分比8 A 1 1.856 E 2 3.634 I 8 14.52 O 9 16.301 U 33 60-1 X 2 3.6表 2-36 综合相互关系密级与划分比例 关系密级 关系密级 作业单位对数比例绝对必要靠近 A 13特别重要靠近 E 25重要 I 38一般 O 515不重要 U 2085不希望靠近 X 0104.建立作业单位综合关系表将表 234 中的综合相互关系总分转化为关系密级等级，绘制成作业单位综合相互关系图，如下图八、工厂总平面布置（一）综合接近程度由于变速箱作业单位之间的相互关系数目较多，为绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表 2-37 所示。综合接近程度分数越高，说明该作业单位越应该靠近布置图中心；分数越低，说明该作业单位应该远离布置图的中心，最好处于布置图的边缘。因此，布置设计应该按综合接近程度分数高低顺序进行，即按综合接近程度分数高低顺序来布置作业单位顺序。根据表 2-37 综合接近程度排序表使得各作业单位布置顺序依次为：机加工车间 组装车间 精密车间成品库设备维修车间锻造车间原材料库半成品库铸造车间办公、服务楼热处理车间表 2-37 综合接近程度排序图作业单位代号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111 E/3 U/ O/1 U/ U/ U/ O/1 U/ U/ U/2 E/3 U/ I/2 U/ U/ U/ U/ U/ X/-1 U/3 U/ U/ I/2 U/ U/ U/ U/ U/ X/-1 U/4