总平面布置中的应用——工业工程专业优秀毕业设计介绍.pdf

工 业 工 程 专 栏 L S L P法在化工厂总平面布置中的应用 工业工程专业优秀毕业设计介绍 北京群拄大学机械工程学院 北京 1 0 0 8 3 U 6 0 7 摘要舟绍 了如何 应用 S L P法 进 行化工厂 平面布置设 计的过程 基本要 索分析 物 流分析 作 业单 位之间非物流相互关 系分析 总平面布置等 关键词设施 规捌 总平面布置 系统布置设计 1 概述 作为工业工程的一个分支 设施规划与设计 起源于早期的机械制造厂的工厂布 置 随着社会 的进步与技术的发展 设施规划与设计早 已超越 了机械制造 厂的工厂设计范畴 形成了一门不但 适用于各类工厂设计 同样也适用于各种服务设 施的规划与设计新的学科 概括地说 设施规划 与设计是为新建 扩建或改建的生产系统或服务 系统 综合考虑相关因素 进行分析 构思 规 划 论证 设计 作出全面安排 使资源得到合 理配置 使系统能够有效运行 以达到预期 目 标 为它的研究 内容 系统 布置设 计即 S L P法是设施规 划与设计 的最著名的设计方法 其创建人 R Mu t h e 将 系统工程概念和系统分析方法应用于工厂布置 形成 了一套严 格 的设计程 序 系统布置设 计 S L P 法 1 2 1 自系统布置设计法诞生以来 设施规划设计 人员不但把它应用于各种机械制造厂设计 而且 还在探索系统布置设计在其他领域 的应用前景 文献 3 就结合工业工程专业毕业设计 对系 统布置设计在化工厂平面布置中的应用进行了有 益的尝试 并取得了令人满意的成果 2 S L P法在化工厂平面 布置中的应用 某地区拟建一生产工业烧碱的化工 厂 厂址 确定在一个交通 供 电便利的沙滩荒地上 厂区 用地面积 3 h mz 该化工 厂设计规 划为年 生产烧 碱5 0 0 0 t 折合 1 0 0 的 N a O H 要 求生产工 艺先进 做到综合利用 无废液 废气产生 实 现无公害化生产 2 1 化工厂生产工艺及总平面布 特点 依照我国现状 考虑生产工艺的先进性 化 工厂拟采用电解法生产烧碱及其他副产品 具体 工艺流程如图 1所示 由图可知 该化工厂的主要原料 是食盐 Na C 1 经过化盐后用泵输入 电解槽进行电解 最终产品是盐酸 液氯及工业烧碱 围 1 化工厂工艺漉程 由于生产工艺的特殊性 决定了化工厂不同 于机械制造厂 具有特殊性 对于机械制造厂 生产设备及生 产线具 有很大的柔性 和可调整性 适应多种产品的生产 机械产品都是固态的 多 采用吊运 搬运和车辆道路运输 另外 机械加 L o g i s t i c s a n d Ma t e r i a l Ha n d l i n g 1 9 9 7 Vo l 2 No 2 维普资讯 程 国仝 S L P法在化工厂总平 面布置 中的应 用 工工艺流程是复杂的 各工序 工段 车间的生 产可能是不均衡的 工件在生产线上可能 出现停 滞 依靠仓储确保生产连续进行 机械制造厂的 组成比较复杂 一般 依据工件类型 工艺特 点 工作性质来划分生产车 间 而化工厂的生产设备 一 般是专用的 工艺流程是 固定的 生产系统不 易转产 一般只适合单一产品的生产 此外 化 工厂的原材料 产成品及中间在制品一般都是液 态或气态的 从而 化工厂在布置设计 中应具有 如下特点 1 产品单一 工艺流程固定 2 原材 料 产成 品 中 间在制 品多为 液 态 气态 往往采用罐装及管道运输 物料搬运 系统造价高 且不便调整 3 生 产设 备专 业化 生产 自动化 连 续 化 各工段生产能力均衡 直接操作人员少 4 易燃 易爆 易腐蚀 应注 意环 境 保 护 避免环境污染 因为化工厂的生产是连续进行的 因此物料 自始至终连续不停地流动着 原材料的输入 中 间在制品的流转 产成品的输出形成了化工厂物 流全过程 物流是否流畅是生产过程连续进行的 前提 液态 气态物料运 输用的管 道建设 投资 大 灵活性差 一旦建成就难以改变 而且 运 输管道越短 转变越少 物流越流畅 管道维护 工作量越小 基上以上特点 化工厂布置设计 中 应充分考虑物流 物料搬运系统的影响 也应 充 分注意工作流程连续性要求等因素的影响 2 2 化工厂作业单位划分 根据生产工艺流程 化工厂划分为 9个生产 工段 同时 还应设有锅炉房 化验室 办公楼 等辅助服务部门 具体如表 1所示 衰 1 化工厂作业单位 序号 作业单 位 序 号 作业单 位 1 盐库 9 漂竣 工段 2 盐水工段 1 0 空压站 冷冻机房 3 电解工段 1 1 锅炉房 4 修槽工段 1 2 变 电所 5 蒸发工段 1 3 化验室 6 氰氢 处理 工段 1 4 材备库 7 盐酸 工段 1 5 办公室 8 液氰 工段 1 6 综台服务楼 持巍提求与应用1 9 9 7年第2卷第 2期 2 3 化工厂总平面布置 根据化工厂的设计规模及生产工艺 确定 出 原材料的输入量 各种主 副产成品的运 出量及 各工段之间的在制品的转运量 利用工艺流程图 进行物 流分析 分 析结果形成 物流相关 表 同 时 考虑工作流程的连续性 生产服务要求 物 料搬运 管理方便 公共设施及辅助动力源 人 员联系等多方面因素 确定作业单位非物流相互 关系的基准相互关系 进一步确定各作业单位之 间的相互关系密级 得到作业单 位相互关系表 由于化工厂主要采用管道运输 物流关系与非物 流相互关系的相对重要性没有 明显差异 则取加 权值为 1 1 来对物流相互关系与非物流相互关系 进行量化 加权求和 并重新划分等级 形成作 业单位综合相互关系表 如表 2所示 表中略去 非生产单位 以下同 通过计算作业单位综合接近程度并排序 求 得作业 单位布置顺序为 3 6 2 7 9 8 5 4 1 按照布置顺序 对各作业单位进行布置 求得作业单位位置相关图 如图 2 衰 2 作业单位综合相互关系衰 在位置相关 图上考虑作业单位占地面积 形 成了作业单位面积相关图 如图3 根据场地地形条件 考虑到合理利用土地 使街区具有规整的平面外形 确定建筑物的建筑 方位 按照工艺流程 防火和卫生要求及货运量 等要求 确定建筑物 间距 厂区道路及管道布置 线路 为了减少有害气体对人体的影响和对设备 的腐蚀 应将产生有害气体的工段布置在厂区的 边缘 为减少人流 货流交叉 厂区分别设立货 运出入 口及人员出入 口2个 根据上述 思路 形 维普资讯 圉 2 化工厂生产工 段位 置相关圉 圉 3 化工厂生产工段面积相 关圉 成 3个 可行方案 如图 4就是其中的方案三 采 用加权 因素法对 3个方 案进行评价 评价因素有 工艺流程的合理性 潜在事故的危险性 维修方 便程度 初 步投 资 扩建 可 能性 公共设 施条 件 环境保护条件及运输条件等 经过对比评 价 得 出最佳方案三 3 结束语 以工业工程专业设旄规划与设计类毕业设计 化工厂总平面布置设计题 目为例 详细介绍 了系统布置设计法的基本概念 基本设计程序 以及化工厂平面布置的特点 从中可以看出 1 系统布置设计是一科先进的布置设计 方法 这种方法用系统分析方法 综合考虑作业 单位之间物流的与非物流的相互联系 经过反复 迭代 逐 步细 化 的设计过 程 求解 最佳布置方 案 2 机械制造厂总平面布置是系统布置设计 的典型应用领域 系统布置设计法同样可以用于 其他类型工厂的布置设计 甚至也可以用于服务 行业设旄布置 3 对于工业工程专业来说 设施规划与设 计是重要 的专业课程 中小规模 1 0 1 5个作 业单位 设施规 划与设计是适 宜 的毕业设 计题 目 不但可以培养学生全面 系统掌握工业工程 专业的基本理论与专业知识 而且还培养了学生 的系统设计能力 I o g 4 s t c s a n d Ma t e r i a l Ha n d l i n g 1 9 9 7 o l 2 N0 2 段 维普资讯 程 国全 S L P法在化工厂总平面布 置中的应用 参考文献 围 4 化工 厂总平面布置围 1 理查箍 缘瑟 系统布置设计 北京 机槭工业出版祉 1 9 8 8 2 程国垒 设旖规划与物流分析课程设计指导书 北京 机械工业出版社 1 9 9 5 3 顾军 化工厂物流与设旅规划分析与研究 学位论文 1 9 9 7 Ap p l i c a l io n o f S y s t e ma t i c L a y o u t Pl a n n i n g i n t h e F a c i l i t i e s L a y o u t o f t h e Ch e mi c a l P l a n t Ch e n g Gu o q u an M a e h a nie a l E h a e e r i n g S c h o o l Umv e i t y D f S c on c e a n d T h n Be I l g i n g 1 0 0 08 3 ABSTRACT Th e pr o c e s s o f t h e c h e mi c a l pl a n t l a y o ut wi t h SLP me t h o d i n wh i c h i n p ut d a t a a n a l y s i s ma t e r i a l f l o w a n a l y s i s a c t i v i t y r e l a t i o n s h i p a na l y s i s f a c i l i t i