球阀物流与设施规划课程规划设计.docx

目 录一、 绪论1二、 基本要素分析11、 球阀结构及参数32、 作业单位划分情况43、 工艺过程分析9三、 物流分析91、 产品工艺过程分析.91.1 分析给定的工艺过程表.101.2 各个自制零部件工艺过程图.121.3 产品总的工艺过程图.121.4 产品产量分析.132、物流强度分析13 2.1 作业单位之间的物流强度.14 2.2 各单位之间物流强度统计图.14 2.3 绘制从至表.15 2.4 作业单位物流相关原始分析.15四、作业单位非物流相关分析17五、作业单位综合相关分析171、选取加权值172、相互关系计算183、综合物流相关等级表194、作业单位综合关系20六、作业单位相关分析201、综合接近程度排序212、绘制作业单位位置相关图22七、作业单位面积相关分析231、作业单位面积相关图232、方案一243、方案二254、方案三26八、评价方案并择优261、计算权重262、评选方案27九、总结27十、参考文献27一、绪论设施规则与物流分析是工业工程专业一门重要的主干专业课程。设施规划是工业工程学科中公认的重要研究领域和分支之一。设施规划特别是其中的工厂设计着重研究工厂总平面布置、车间布置及物料搬运等内容，其目标是通过对工厂各组成部分相互关系分析，进行合理布置，得到高效运行的生产系统，获得最佳的经济效益和社会效益。工厂作为一个生产工具系统是由人员、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工具管理人员广泛采用，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。二、基本要素分析1、球阀结构及参数球阀是由旋塞演变而来的，它的启闭件作为一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90o实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。球阀不仅结构简单、密封性能好，而且在一定的公称通经范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，并且驱动力矩小，操作简便、易实现快速启闭。 球阀装配图如下图所示：图1 球阀装配图球阀零件明细表如下：表1 球阀零件明细表工厂名称：球阀加工装配厂产品名称球阀(qf100)序号零件名称自制外购材料单位成品消耗量单件重量(kg)备注大型号中型号小型号1阀体 ZG25153.522闷盖 ZG25121.51.13密封圈 聚四氯乙烯20.020.010.0074阀芯 40Cr10.80.50.35调整垫 聚四氯乙烯10.010.0050.0026螺柱 Q23540.090.040.027螺母 Q23540.080.050.048填料垫 40Cr10.450.20.159中填料 聚四氯乙烯10.120.050.0310上填料 聚四氯乙烯10.120.050.0311填料压聚套3510.350.20.1512阀杆 40Cr10.450.20.0913扳手 ZG2510.550.30.162、作业单位划分情况表2 作业单位建筑物汇总表作业单位建筑物汇总表序号作业单位名称用途建筑面积结构形式备注1原材料库存放原材料72*108跨距1277762外购件及标准件库存放标准件及外购件60*72跨距1243203机加工车间对零件进行机加工72*180跨距12129604化工车间对零件进行化学加工60*72跨距1243205热处理车间铸造零件，对零件进行热处理72*180跨距12129606油漆车间对零件油漆60*72跨距1243207总装车间装配成品，并检验成品120*360跨距12432008成品库存放成品72*108跨距1277769办公服务楼管理和服务活动72*108跨距12777610车库停放车辆96*96跨距1292163、工艺过程分析球阀生产工艺流程：(1) 零、组件制作与外购 （续表为自制件工艺过程卡）(2) 组装 所有零、组件在总装车间集中组装为成品。(3) 上漆 组装完成后，至油漆车间，每件成品需用油漆0.13kg。(4) 产品储存 所有上漆产品转运至成品库待出厂。表3 阀体的工艺过程卡阀体产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg阀体qf101ZG252100000200000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率/1原材料库原材料出库1001000003086422热处理车间铸造阀体毛坯90100000277777.83机加工车间粗铣、粗车80100000222222.24热处理车间淬火100100000222222.25机加工车间精铣、精车90100000200000表3中，已知零部件最后一步加工之后的产品的总重量，即第5步得产品总重200000kg，第5步的工序材料利用率为90%，故可计算出第4步的总重量为：200000/90%=222222.2kg。依照此方法，可以求出每一工序及原材料的总重量，最后结果如表3所示。同样的方法，可以求出其他零部件的各工序重量，计算结果如下列表所示：表4 闷盖的工艺过程卡闷盖产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg闷盖qf102ZG251.1100000110000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率/1原材料库原材料出库100100000169753.12热处理车间铸造闷盖毛坯90100000152777.83机加工车间粗铣、粗车80100000122222.24热处理车间淬火100100000122222.25机加工车间精铣、精车90100000110000表5 密封圈的工艺过程卡密封圈产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg密封圈qf103聚四氯乙烯0.007100000700序号作业单位名称工序内容工序材料利用率/1原材料库原材料出库100100000714.32化工车间热挤压成型98100000700表6 阀芯的工艺过程卡阀芯产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg阀芯qf10440Cr0.310000030000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率/1原材料库原材料出库10010000047058.82机加工车间铣槽、粗车7510000035294.13热处理车间淬火10010000035294.14机加工车间精车8510000030000表7 调整垫的工艺过程卡调整垫产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg调整垫qf105聚四氯乙烯0.002100000200序号作业单位名称工序内容工序材料利用率/1原材料库原材料出库100100000204.12化工车间热挤压成型98100000200表8 填料垫的工艺过程卡填料垫产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg填料垫qf10840Cr0.1510000015000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率/1原材料库原材料出库10010000023529.42机加工车间粗车7510000017647.13热处理车间淬火10010000017647.14机加工车间精车8510000015000表9 中填料工艺过程卡中填料产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg中填料qf109聚四氯乙烯0.031000003000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率1原材料库原材料出库1001000003061.22化工车间热挤压成型981000003000表10 上填料工艺过程卡上填料产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg上填料qf110聚四氯乙烯0.031000003000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率1原材料库原材料出库1001000003061.22化工车间热挤压成型981000003000表11 填料压聚套工艺过程卡填料压聚套产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg填料压聚套qf111350.1510000015000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率1原材料库原材料出库10010000023529.42机加工车间粗车7510000017647.13热处理车间淬火10010000017647.14机加工车间精车8510000015000表12 阀杆工艺过程卡阀杆产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg阀杆qf11240Cr0.091000009000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率1原材料库原材料出库10010000016917.32热处理车间铸造阀杆毛坯9510000016071.43机加工车间粗铣、粗车70100000112504热处理车间淬火100100000112505机加工车间精铣、精车801000009000表13 扳手工艺过程卡扳手产品名称件号材料单位重量/kg年计划产量总重量/kg扳手qf113ZG250.1610000016000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率1原材料库原材料出库10010000028070.22热处理车间铸造扳手毛坯9510000026666.73机加工车间粗铣、钻孔75100000200004热处理车间淬火100100000200005机加工车间精铣、扩孔、绞孔8010000016000三、物流分析物流相关分析是机械制造厂平面布置的基础，主要从以下步骤来进行分析：1、产品工艺过程分析1.1分析给定的工艺过程表由于各个部件的年需求量是固定的，也就是说球阀的生产呈理想状态（零库存存），所以全年的物流量就没有必要给出。工艺过程表计算出各个工序加工前后单件重量及废料重量如下表14所示：表14 各个零件原料重量与成品重量对比产品名称件号材料原始重量（kg）材料利用率（%）成品重量（kg）废料（kg）阀体1ZG253.0864 64.821.0864 闷盖2ZG251.697564.81.10.5975 密封圈3聚四氯乙烯0.0071980.0070.0001 阀芯440Cr0.4706 63.750.30.1706 调整垫5聚四氯乙烯0.00204980.0020.00004 填料垫840Cr0.2353 63.750.150.0853 中填料9聚四氯乙烯0.0306 980.030.0006 上填料10聚四氯乙烯0.0306 980.030.0006 填料压聚套11350.2353 63.750.150.0853 阀杆1240Cr0.1692 53.20.090.0792 扳手13ZG250.2807 570.160.1207 1.2 各个自制零部件工艺过程图在上述工艺过程图中，代表加工，表示储存，图示符号中的数字即表2中各作业单位的序号。数字表示各工序加工的零部件重量，其中，因为某些工序的材料利用率不是100%，因此会产生废料，如：0.3086=3.0864-2.7778即为废料的重量。其余各工艺过程图的计算和表示方法均一样。 图2 自制零部件工艺过程图1.3 产品总的工艺过程图图3 产品总的工艺过程图1.4 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，进而影响工厂的布置形式。根据以上已知条件可知，待布置设计的球阀厂的产品品种单一，产量较大，其年计划产量为100000件，属于大批量生产，所以此类少品种大批量的生产适合于产品原则布置，采用流水线生产的组织形式。2、物流强度分析2.1 作业单位之间的物流强度将从至表中各个作业单位对的物流强度汇总，按照作业强度划分等级，物流强度等级划分采用著名的A、E、I、O、U等级，AEIO比例如下表，U级比例只给无物流的作业单位对，有物流的作业单位对一般不考虑U级。表15 物流强度等级分划表物流强度等级符号物流路线比例（%）承担的物流量比例（%）超高物流强度A1040特高物流强度E2030较大物流强度I3020一般物流强度O4010可忽略搬运U表16 作业单位之间的物流强度该表中未出现的作业单位对之间不存在固定的物流，因此物流强度等级为U级。序号作业单位对数物流量合计物流强度等级11-30.4706+0.2353+0.23530.9412O21-40.0071+0.0306+0.0306+0.002040.07034U31-53.0864+1.6975+0.1692+0.23075.1838I43-22+1.1+0.3+0.15+0.15+0.09+0.163.95I53-52.2222+1.2222+0.353+0.1765+0.1765+0.1125+0.24.4629I64-20.007+0.002+0.03+0.030.069U75-32.7778+1.5278+2.2222+1.2222+0.353+0.1765+0.1765+0.1607+0.1125+0.2667+0.29.1959A总计23.92314其中A级的判定为：9.1959/23.92314=38.43%，近似等于40%，根据表15定为A级，I级的判定为：5.1838/23.92314=21.67%，近似等于20%，定为I级。其余的划分依次类推。2.2 各作业单位对之间物流强度统计图图42.3 绘制从至表表17 从至表from to1234567810.94120.070345.18382 33.95 4.462940.06959.19596782.4 作业单位物流相关原始分析由上面的原始物流作定量的分析后，得到原始物流相关表。表18 原始物流相关表由原始物流相关表（表18）可得作业单位物流相互关系图（图5）如下图：图5 作业单位物流相互关系图四、作业单位非物流相关分析根据球阀结构及工艺特点，球阀厂的作业单位划分有原材料库、外购件及标准件库、机加工车间、化工车间、热处理车间、油漆车间、总装车间、成品库、办公服务楼和车库。1、 从物流、工作流程、作业性质相似、使用相同设备、使用同一场地等一系列因素整理出作业单位相互关系的主要因素，在相关图中，评级理由一般以编码表示，并给出理由编码如表19所示：表19 球阀作业单位相互关系密度理由编码理由1工作流程的连续性2生产服务3物料搬运4管理方便5安全及污染6功用设备及辅助7震动8人员联系2、 确定各作业单位对之间影响相互关系的因素，并初步确定相互关系等级如表20所示：表20 作业单位相互关系等级符号含义说明（分值）比例（%）A绝对重要4分25E特别重要3分310I重要2分515O一般密切程度1分1025U不重要0分4580X负的密切程度-1分（不希望接近）3、 调整相互关系等级比例，将最后的作业单位之间的相互关系等级填入作业相互关系表（图6），菱形格子的上方填入两两之间的密切程度等级，下方填入评级理由，即理由编码。图6 非物流作业单位相互关系图五、作业单位综合相关分析图5、图6可知球阀厂作业单位物流相互关系与非物流不一致。为了确定作业单位之间综合相互关系密切程度，需要将两表合并进行分析判断。其合并过程如下：1、选取加权值加权值的大小反应工厂布置时考虑因素的侧重点，对于球阀来说，物流因素影响并不大明显大于其它非物流因素的影响，因此将加权值取为1:1。2、相互关系计算根据该厂各作业单位对之间物流与非物流关系等级的高低进行量化，并加权求和，求出综合相互关系如表21所示。当作业单位数目为n时，总作业单位对数为： P=n（n-1）/2式中，P为作业单位对数。该方案中有10个作业单位，所以，表21中将有45个作业单位对，即有45个相互关系。A,E,I,O,U,X的量化值分别为4,3,2,1,0，-1。3、综合物流相关等级表根据作业单位物流相互关系图（图5）和非物流作业单位相互关系图(图6)可以得出综合物流相关等级表(表21):表21 综合物流相关等级表作业单位对相互关系程度综合关系物流关系 加权值1非物流关系 加权值1等级分数等级分数分数等级1-2U0E33E1-3O1I23E1-4U0I22I1-5I2I24A1-6U0U00U1-7U0U00U1-8U0U00U1-9U0U00U1-10U0I22I2-3I2U02I2-4U0U00U2-5U0U00U2-6U0U00U2-7U0I22I2-8U0U00U2-9U0U00U2-10U0I22I3-4U0U00U3-5A4A48A3-6U0U00U3-7U0I22I3-8U0U00U3-9U0I22I3-10U0U00U4-5U0U00U4-6U0U00U4-7U0I22I4-8U0U00U4-9U0U00U4-10U0U00U5-6U0U00U5-7U0U00U5-8U0U00U5-9U0X-1-1X5-10U0U00U6-7U0I22I6-8U0U00U6-9U0X-1-1X6-10U0U00U7-8U0U00U7-9U0E33E7-10U0I22I8-9U0O11O8-10U0E33E9-10U0I22I4、作业单位综合关系由作业单位综合物流相关等级表(表21)归纳总结得出作业单位综合关系(图7)如下:图7 作业单位综合关系图六、作业单位相关分析 1、综合接近程度排序由作业单位综合关系图（图7）得到综合接近程度排序表（表22） 表22 综合接近程度排序表注:表中表格上方是等级，表格下方是等级数值A=4,E=3,I=2,O=1,U=0,X=-1,然后对表中的作业单位综合接近程度进行计算并排序。2、绘制作业单位位置相关图关系等级表示方式如下：表23 关系等级表示方式等级符号系数值线条数绝对重要A4/（4）特别重要E3 /（3）重要I2 /（2）一般重要O1 /（1）不重要U0不连线不希望X-1 折线规定关系程度为A级的作业单位对之间距离为一个单位距离长度，用四条平行线段连接；E级为两个单位距离长度，用三条平行线段连接；I级为三个单位距离长度，用两条线连接；O级为四个单位距离长度,用一条线连接；U级为五个单位距离长度,之间不连线；X级为六个单位距离长度，用折线表示。具体方法是：首先将A、E级关系的作业单位放进布置图中，同一级别的用同一长度的线段表示。随后，按同样的规则布置I级关系。若作业单位较多，线段混乱，可以不画O级关系，但X级必须画出。（其中表示储存区, 表示加工区）处理作业单位对时，按下列顺序进行：从作业单位综合关系图（图7）中取出A级关系作业单位对，有1-5,3-5共涉及3个作业单位，按综合进程度排序为：1，3，5。将综合接近程度排序最高的作业单位1布置在位置相关图的中心位置。处理作业单位对1-5，将作业单位5与作业单位1相距为单位距离长度（10cm）的位置上。依次处理E,I,O,U,X,直至处理完毕，并修改成功，最终的作业单位位置相关图（图8）如下： 图8 作业单位位置相关图七、作业单位面积相关分析1、作业单位面积相关图 面积相关图主要考虑两个问题，一是将作业单位面积需求汇总，根据场地的要求，确定建筑的基本形状；二是在此形状上将各作业单位的面积需求进行分配，结合上面的位置相关图，作出块状布置图。在面积相