设施规划课程设计

课程设计的任务要求一、设计目的矿井工业广场设计图二、设计的目的设施规划与设计是工业工程专业的主干课程，是工业工程学科的重点研究领域和分支之一，设施规划与设计着重研究设计总平面布置、车间布置及无聊搬运等内容。目标是通过对设施的各组成部分相关关系的分析、合理布置，得到高效运行的生产系统，获得最佳的任务效益和经济效益。设施规划与设计课程设计是本课的重要的时间教学的环节，要求综合的应用所学的专业的知识，完成规定的工业设计布置设计进行一次基础训练，其目的是：1、 能正确的运用工业工程基本原理及有关的知识，学会对工业设施进行系统的分析的方法。2、 通过对工厂设施布置的实际的设计，掌握系统布置设计方法的规范程序；3、 通过课程设计，培养学生如何的编写有关的技术文件4、 】通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学的专业知识分析、和解决实际问题的能力。三、设计内容某矿业井的设计生产能力 100 万 t/a，采用一对立井布置方式，落地式布置绞车房，工业广场内不设洗煤厂，原煤不经加工直接外运，矿井工业广场用地面积 150000（300*500） 。矿井所在地春夏盛行东南风，秋季盛行西北风。工业广场按功能区域划分布置，可分为：生产区、辅助生产区、储运区、和厂前区。由 24 个猪单位组成，各区及单位的布置要求有：（1） 生产区是矿井生产的中枢，是工业场地的核心的部位，它对整个场地的分区和布置起到决定的作用。面积大约 30000，主要包括主井井口， （1）副井井口（2）皮带走廊（3）选矸楼（4）主井提升机房（5）副井提升机房等。生产区主要布置在厂房区的中央稍便一侧。要求尽量可能减少物流转载环节或设施。有利于全面的布置，应与储运区协调一致，有利于煤炭的外运。工艺流程有密切的联系的生产的环节或设施，应尽可能靠近，缩短运输距离。选矸楼排放的矸石占煤炭产量的 0.005%，由选矸楼运往矸石堆放场（11） 。矸石运输与煤折算当量系数为 10。（2） 辅助生产区是为矿井的正常的生产服务的厂区，面积约为 65000主要包括：机修厂（7）坑木场（8）变电所（9）空压机房（10）矸石堆放场（11）锅炉房（12）等。辅助生产区应临近主生产区，一般布置在场区的一侧或生产区两侧，对内运输方便的地带；与副井紧密联系的设施应尽可能的靠近副井，使运输路线简介方便；动力设施应靠近符合中心；易燃及危险品库应布置在场地的边缘地带；一避免冷却循环水系统所扩散的水雾对周围的建筑、构筑物和其他的设施的影响：噪声大等的设施应运离厂前区机修厂年往返运送材料设备 3万 t，坑木场年往返运送材料 4 万 t，均采用架线式电机运输送往副井井口，可以认为运输的难度相同。设备和材料的晕的乎与运煤折算当量系数为 20。经变电所变压的电源从副井用电缆送往井下地点。机电修理车间布置要求：机电修理车间钱应该设置专用的场地，作为露天作业和临时堆放场。宽度一般为 12m 到 20m。机电修理车间一般应靠近副井口，以便与副井联系、互不干扰的工段应尽量联合建筑。矸石堆放的场（11）一般位于厂区边缘，在工业广场最大凤频的下风口侧，以减少对工业广场的污染，矸石山占地约为 30000。（3） 储运区是矿井产品储存的外运环节，面积大约为 15000，包括储煤场（13）装车站（14）装车仓（15）的设施。应与生产区相协调一致，衔接顺畅，并有利于对外运输，靠近铁路线；储运区一般位于场地的一侧，并应在厂区最大风频下风侧，一最大限度地减少煤炭储运和装车时对工业场地的污染，应有一定的场地，满足产品储存和布置的需要；储煤场的宜尽量布置在铁路装车站线的外侧，以减少对厂区一侧的污染。储煤场的面积计算公式如下：F=(1.31.5)F0F0 =Q/k*h*r() 式中：F储煤场的用地面积F0储煤场的堆存面积Q储煤场存煤量，t 案矿井 5 天设计产量计算（年工作月 300 天）h实际可能最大堆煤高度取 h=8mr煤的容重量，t/k煤堆形状系数，梯形断面煤堆 k=0.780.8，三角形断面煤堆 k=0.45，扇形煤堆 k=0.65。圆形煤堆 k=0.60.7（4）厂前区是矿井生产指挥、行政管理、对内外联系活动中心，也是猪药的人员的出入后，面积大约 40000，主要有：行政办公楼（16） 、区队办公室（17）职工食堂（18）单身宿舍（19）职工浴室（20）矿灯房（21）井下等候室（22）招待所（23）自行车车棚（24）等。厂前区应位于厂区的年最大风频上风侧，并尽可能的避免布置在靠污染源处，如储煤场、排矸场、噪声存在的区域，要保持一定的距离，要面向居住区或主干道，对内外联系方便，要与人流路线想结合，主要人流是上下井，要考虑人流顺畅、避免人货混流、污染环境和给行人带来的不便特别应避免与铁路交叉。四、设计的主要内容1、根据工业设施总平面布置原则，布置矿井工业广场总面积图2、进行作业单位物流分析得出工业广场各单位间物流相关表3、进行作业单位相互关系分析，得出作业单位相互关系表4、绘制作业单位位置相关图5、迭出影响布置的修正因素与实际限制条件6、提出三个布置方案画出三个布置方案图及文字说明7、布置方案评价。从安全生产、物流效率、工艺流程要求、生产变化的适应性、环境条件等方面列出若干的要素，进行各方案进行综合评价比较，得出最佳的方案。设计的具体过程第一部分矿井工业广场的总平面布置工业设计总平面布置原则1、业设施总体的布置要根据工厂生产工艺的特点，结合地形和地质情况，组织建筑物和设施的合理布置，使之成为一个有机的整体，既符合生产工艺的要求，要是生产工艺运输路线畅通、连续和短捷，应尽量避免主要工艺路线迂回往复。2、要合理紧凑的布置、节约用地。设施布置时在满足工厂生产、方便职工生活、符合安全生产要求的前提下，要注意合理紧凑的布置，节约用地。3、环境协调原则。设施布置应该以城市总体规划要求，在处理厂容和建筑群体的空间关系及厂区绿化美化上，要注意厂区与周围环境的协调。特别是厂前区和厂区主要干道两侧建筑物，在外形、色彩的处理上应是其整齐，简洁的轮廓线，丰富城市街区的风貌。4、安全卫生的要求。工业设施应当从何的考虑场区内的相互干涉相互影响的生产车间，公用设施、库房以及其他建筑物之间的间距，以满足防火，卫生和防震的要求。在设施布置时要尽可能的使建筑物有良好的自然采光和通风的条件，但强烈的直射阳光也不利于生产，为了充分的利用自然通风条件，生产厂房的纵向中心线应与主导风向成 60到 905、 动力站房的布置原则，动力站房的布置应靠近主要服务对象或负荷中心，是通往用户的管线最短，耗能最少。根据工业设施总平面布置的原则，得矿井工业广场总平面图（如图 1-1）比例尺 1:5000图 1-1 矿井工业广场总平面图辅助生产区储运区场前区生产区第二部分：作业单位物流分析在任务书给定的条件下，可以了解到各作业单位及功能区域，各作业单位的物流量可以定量的给出，也就可以进行物流分析。相关物料的物流分析：该矿区工业广场涉及的物料流主要包括四个部分（1）煤炭 （2）矸石 （3）材料设备 （4）材料1、具体分析：（1）煤炭通过主井提升到地面的煤炭量年总生产量 M=140 万 t/a选矸楼排放的矸石量100*0.05%=0.05/a假设选矸楼道储煤场的煤占 20%，从选矸楼到装车仓的煤占 80%运往储煤场的煤炭量：100*20%=20 万 t/a运往装车仓的煤炭量：100*80%=80 万 t/a煤炭的运输流程如下井下 主井 选矸楼装车仓储煤场机车外运（2）矸石由副井提升机房排放的矸石量占煤炭总量的 12%。矸石运输与运煤折算当量系数为 10。从而副井提升的矸石量为：100*12%*10=120 万 t/a选矸楼排放的矸石占煤炭产量的 0.05%，矸石运输与选煤折算当量系数为 10，由选矸楼选出的矸石量为100*0.05%*10=0.5 万 t/a两处共得矸石量 120+0.5=120.5 万 t./a矸石的运输流程如下井下 副井 矸石堆放场（3）材料设备年往返材料设备运输量为：C=3*20=60(万 t/a)（4）材料年往返材料运输量为R=4*20=80(万 t/a)材料设备和材料均采用架绞式电机车运输送往副井井口，设备和材料的运输与选煤折算当量系数均为 20。设备和材料的运输流程如下：井下 副井机修厂人员坑木场整个过程中，所涉及到的物流相关单位如下：（1）主井井口 （2）副井井口 （3）皮带走廊 （ 4）选矸楼 （7）机修厂 （8）坑木场 （11）矸石堆放场 （13）储煤场 （14）装车站 （15）装车仓物流从至表：为了更清晰的进行作业单位之间的物流分析，在此引入从至表，该系统的从至表如表2-1 所示物流分析为方便对整个物流系统的分析，将物流强度等级划分为 A、E、I 、O、U 五个等级，所对应的物流强度以此减小，具体划分如下表 2-2 所示表 2-2 物流强度等级划分表物流强度等级 符号 物流路线比例 物流强度范围超强物流强度 A 10 较高物流强度 E 20较大物流强度 I 30一般物流强度 O 40可忽略物流 U 0表 2-2 物流从致表2 3 4 5 6 7 8 11 13 14 15 至一部分从一部分 副井井口房皮带走廊选矸楼主井提升房副井提升房机修厂坑木场矸石堆放场储煤场装车站装车仓合计 2 副井井口房 3 皮带走廊 4 选矸楼 5 主井提升房 6 副井提升房 7 机修厂 8 坑木场 11 矸石堆放场 13 储煤场 14 装车站15 装车仓 合 计 根据从致表中的数据，并按照表 2-3 中规定的物流强度划分对个作业单位对按物流强度大小排序，得到物流强度分析表，如图 2-4 所示表 2-4 物流强度分析表序号 作业单位对路线 物流强度 物流强度等级1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 在表 2-3 和 2-4 中未出现的作业单位对不存在固定的物流，将其物流强度等级定为 U级从而得到原始物流相关表如下，进一步可得系统规划设施布置中的物流相关表2-5 原始物流相关表作业单位序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24作业单位序号主井井口副井井口皮带走廊选矸楼主井提升机房副井提升机房机修厂坑木场变电所空压机房矸石堆放场锅炉房 储煤场装车站装车仓行政办公室区队办公室职工食堂单身宿舍职工浴室矿灯房井下等候室招待所自行车棚1 主井井口 2 副井井口 3 皮带走廊 4 选矸楼 5 主井提升机房6 副井提升机房7 机修厂 8 坑木场 9 变电所 10 空压机房 11 矸石堆放场12 锅炉房 13 储煤场 14 装车站 15 装车仓 16 行政办公室17 区队办公室18 职工食堂 19 单身宿舍 20 职工浴室 21 矿灯房 22 井下等候室23 招待所 24 自行车棚 注：表中空格中全填 U表 2-6 作业单位物流相关表第三部分：作业单位相互关系分析物流分析是矿区布置设计的核心，但是无法完全保证布置设计的合理性，完成物流分析后，不得不进行作业单位间非物流关系的分析。1、 部门关系和接近度分级确定分析标准如表 3-1 和 3-2 所示表 3-1 作业单位相互关系等级符 号 含 义 比 例 (% )A 绝对重要 2-5E 特别重要 3-11I 重 要 5-15O 一般密切程度 10-25U 不重要 45-80X 负的密切程度 酌情而定表 3-2 作业单位间的相互关系编 码 理 由1 工艺流程连续2 物料搬运3 生产服务4 安全及污染5 辅助动力源6 管理方便7 人员接触8 共用场地设施表 3-3 非物流作业单位相互关系表3、作业单位综合相互关系图将作业单位之间物流的相互关系，与非物流的相互关系进行合并。求得的相互关系综合相互关系。步骤如下：a、 确定物流与非物流相互关系的相对的重要性，在矿业生产中，煤的物流两相对较大，在根据权衡物流与非物流的相互关系的相对重要性，选取重要性比值：m:n=2:1b、 量化物流强度等级和非物流的密切程度等级A=4 E=3 I=2 O=1 U=0 X=-1c、 计算量化的作业单位综合相互关系，设任意两个作业单位分别为 Ai和 Aj两者之间的综合相互关系密切程度为 TRigTrig=mMRij+nNRij如表 3-4 所示d、 综合相关等级划分，将综合相互关系密的等级分别划分为 A、E、I、O、U、X 六个级别，依次为对应的综合相互关系密切程度递减，而且个级别的作业单位对数符合一定的规律。如表 3-5 所示表 3-5 综合相互关系等级划分关系密切程度等级 符号 作业单位配对比例绝对必要靠近 A 1%3%特别必要靠近 E 2%5%重要 I 3%8%一般 O 5%15%不重要 U 20%85%不希望靠近 X 0%10%表 3-4 作业间综合相互关系密切程度关系密切物流关系加权值：2 非物流关系加权值：1 综合关系作业单位等级 分数 等级 分数 等级 分数1-21-31-41-51-61-71-81-91-101-111-121-131-141-151-161-171-181-191-201-211-221-231-242-32-42-52-62-72-82-92-102-112-122-132-142-152-162-172-182-192-20关系密切物流关系加权值：2 非物流关系加权值：1 综合关系作业单位等级 分数 等级 分数 等级 分数2-212-222-232-243-43-53-63-73-83-93-103-113-123-133-143-153-163-173-183-193-203-213-223-233-244-54-64-74-84-94-104-114-124-134-144-154-164-174-184-194-20续表 3-4 作业间综合相互关系密切程度关系密切物流关系加权值：2 非物流关系加权值：1 综合关系作业单位等级 分数 等级 分数 等级 分数4-214-224-234-245-65-75-85-95-105-115-125-135-145-155-165-175-185-195-205-215-225-235-246-76-86-96-106-116-126-136-146-156-166-176-186-196-206-216-226-236-24续表 3-4 作业间综合相互关系密切程度关系密切物流关系加权值：2 非物流关系加权值：1 综合关系作业单位等级 分数 等级 分数 等级 分数7-87-97-107-117-127-137-147-157-167-177-187-197-207-217-227-237-248-98-108-118-128-138-148-158-168-178-188-198-208-218-228-238-249-109-119-129-139-149-159-169-17续表 3-4 作业间综合相互关系密切程度关系密切物流关系加权值：2 非物流关系加权值：1 综合关系作业单位等级 分数 等级 分数 等级 分数9-189-199-209-219-229-239-2410-1110-1210-1310-1410-1510-1610-1710-1810-1910-2010-2110-2210-2310-2411-1211-1311-1411-1511-1611-1711-1811-1911-2011-2111-2211-2311-2412-1312-1412-1512-1612-1712-1812-19续表 3-4 作业间综合相互关系密切程度关系密切物流关系加权值：2 非物流关系加权值：1 综合关系作业单位等级 分数 等级 分数 等级 分数12-2012-2112-2212-2312-2413-1413-1513-1613-1713-1813-1913-2013-2113-2213-2313-2414-1514-1614-1714-1814-1914-2014-2114-2214-2314-2415-1615-1715-1815-1915-2015-2115-2215-2315-2416-1716-1816-1916-2016-2116-22续表 3-4 作业间综合相互关系密切程度关系密切物流关系加权值：2 非物流关系加权值：1 综合关系作业单位等级 分数 等级 分数 等级 分数16-2316-2417-1817-1917-2017-2117-2217-2317-2418-1918-2018-2118-2218-2318-2419-2019-2119-2219-2319-2420-2120-2220-2320-2421-2221-2321-2422-2322-2423-24注：表格中等级列中未填的全部为 U；分数列中未填的全部为 0e、 建立作业单位综合相互关系表。将表 3-4 中的综合相互关系总分转化为关系密切等级，按照表 3-5 中统计出的各段单位对的比例来划分，胡志成作业综合单位相互关系表，如表 3-6 所示总分 关系密级 作业单位对数 百分比（%）8-12 A 4-7 E 3 I 1-2 O 0 U -1 X总计第四部分绘制作业单位位置相关图根据以上工作中得到的矿区各作业单位的相互关系密切程度，决定各单位间距离，并安排作业单位间的相互位置，绘制出合理的作业单位位置相关图：在作业单位相关图中，并用号码表示作业单位，作业单位的工作性质与功能用流程符号来表示，如表 4-1 所示，作业单位间的相互关系用相互之间的联线类型来表示。如表4-2表 4-2 关系密切表示方式符号 系数值 线条数 密切程度等级A 4 4 条实线 绝对重要E 3 3 条实线 特别重要I 2 2 条实线 重要O 1 1 条实线 一般U 0 无 不重要X -1 1 条虚线 不希望1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24123456789101112131415161718192021222324综合接近排序1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24表 4-4 作业单位综合相关表注：表中其余空格全部为 U绘制作业单位位置相关步骤：（1） 从作业单位综合相互关系表触发，求出各单位的综合接近程度，并按其高低将作业单位排序，如表 4-3 所示