三元叶片泵厂总平面布置设计--设施规划与物流分析.doc

沈阳理工大学物流分析与设施规划课程设计 目 录第一章 绪论1第二章 工厂介绍.2第三章 产品介绍3第四章 基本要素分析44.1产品产量分析44.2工艺过程分析44.3作业单位划分44.4三元叶片泵生产工艺过程54.5辅助服务部门124.6时间安排T12第五章 物流分析135.1物流强度等级135.2原始物流相关表155.3作业单位物流相关表16第六章 作业单位相关关系分析176.1作业单位相关关系的决定因素176.2作业单位相互关系等级的划分176.3作业单位非物流相关表186.4作业单位非物流作业关系等级19第七章 综合相互关系分析207.1综合相互关系等级与划分比例207.2 作业单位综合相互关系计算207.3作业单位综合相互关系表24第八章 位置相关图268.1综合接近程度计算268.2 绘制作业单位位置相关图27第九章 绘制作业单位面积相关图29第十章 绘制工厂总平面布置可行方案图30第十一章 评价与方案选择31第十二章 总结32参考文献3335第一章 绪论 设施规划与物流分析是工业工程专业的一门重要的主干专业课程。设施规划着重研究工厂总平面布置、车间布置及物料搬运系统等内容，其目标是通过对工厂各组成部分相互关系的分析，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。随着现代化系统优化技术的发展和计算机辅助设计技术的应用，工厂布置设计已广泛地采用计算机辅助进行设计规划与布置，由于影响设计布置的因素错综复杂，并且因素之间相互影响，相互制约，而且大多数因素还具有不确定性，因此，在设施布置设计中常常以物流分析作为其主要的内容。大多数的计算机辅助设施布置设计软件也都是以物流分析为主，采用定量分析和定性分析相结合的方法，并将定性分析转化为定量分析。作为现代设施设计人员与生产管理人员，掌握并应用计算机辅助布置设计的方法和程序已成为必然。工厂布置设计是一项多因素，多目标的系统优化问题。学习和掌握工厂布置设计方法最有效的手段就是直接参与设计工作。由于社会需要的多样性，生产不同产品的工厂之间必然存在差异。这就给工厂布置设计带来了难题。系统布置设计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，采用一套表达极强的图例符号和简明表格，通过一系列条理清晰的设计程序进行工厂布置设计。它是一套初衷性非常强的设计模式和规范化设计程序，并且为设施规划人员与生产管理人员广泛采用，运用效果良好。通过本课程设计，达到巩固设施规划与设计的专业知识，培养学生用所学知识解决工程实际问题的能力，同时培养学生善于使用文献检索工具的能力，提高综合所学知识创新性进行设计的能力。第二章 工厂介绍沈阳三元叶片泵加工厂加工公司，占地面积8700平方米，公司南北长60米，东西宽145米，所处地理位置如图1.1所示。该公司计划年产量5000个三元叶片泵的公司，需要完成公司平面设计。图 1.1 待建三元叶片泵公司厂区图第三章 产品介绍 三元叶片泵由15种零件组成，每个零件的名称、材料质量、获得方式、总需求量均在表3.1中。表 3.1 零件明细表工厂名称沈阳三元叶片泵厂共 页产品名称三元叶片泵产品代号计划年产量第 页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尺寸单件重量（kg）说明1泵体HT20-4050002.52螺钉M4X18A3600000.013转子轴45500024密封环Q2151500015压盖A3150000.26衬套HT20-40100000.097垫片Q215300000.0018泵盖HT15-3350000.89螺钉M6X16A31200000.0110小滑块HT150100000.211小轴45200000.112大滑块4510000113销3m6X1445100000.0814键Q2754000000.0815定距环Q2352000000.09编制（日期）审核（日期）第四章 基本要素分析4.1产品产量分析产量是指生产的产品数量，也由生产纲领和产品设计提供，可用件数、重量、体积等表示。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，待布置设计的三元叶片泵厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为5000台，属于大批量生产，适合按产品的原则布置，宜采用流水线的组织形式。4.2工艺过程分析任何物料在其加工过程中都可分为以下五种状态：(1) 加工：处于成型、处理、装配、拆卸等操作过程。(2) 搬运：处于移动或运输过程。(3) 检验：处于计数、检验、校核等过程。(4) 等待：等待其他操作的完成。(5) 储存：处于存储状态。三元叶片泵的零件不多，但多为自制件，标准件可通过外购。所以，总的工艺过程可分为零件的加工和外购、半成品暂存、标准件暂存、组装、成品检验、产品暂存等。4.3作业单位划分根据三元叶片泵结构及工艺特点，三元叶片泵公司设立如表4.1所示的14个作业单位，分别承担材料、备料、铸造、锻造、精磨、热处理、机械加工、刷漆、上油、性能检测、成产管理与服务等项目生产任务。根据零件明细表中所需要加工的零件加工方法制定作业单位建筑物汇总表。表4.1 作业单位建筑物汇总表序号作业单位及名称用途建筑面积宽X长(m2)结构形式（m）备注1材料库储存9X18砖混室内2机械加工车间加工9X18框架室内3热处理车间加工9X18框架室内4铸造车间加工9X18框架室内5锻造车间加工12X18框架室内6精密车间精镗、磨削12X18砖混室内7标准、外购件仓库储存12X18砖混室内8初检车间检查12X18框架室内9涂漆车间加工12X18框架室内10上油车间加工12X18框架室内11总装车间加工18X24框架室内12成品库储存10X35砖混室内13办公、服务楼办公8X54框架室内14停车场运输12X12框架露天4.4三元叶片泵生产工艺过程三元叶片泵的组成比较简单，由各个零件组装而成。 （1）.零件的制作与外购 三元叶片泵上的泵体、转子轴、压盖、大、小滑块都是通过自制获得。 （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协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三元叶片泵成品。 （4）.性能测试所有组装出的三元叶片泵均需进行性能试验，不合格的就在组装车间进行修复，合格后送入成品库，即不考虑成品组装不了的情况。 （5）.产品存储所有合格三元叶片泵存放在成品库等待出厂。自制件工艺过程见表4.2至表4.12。表中工序材料的利用率为加工后工件重量与加工前工件重量的比率。工艺过程图见图4.1至图4.11。表4.2泵体工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划年产量（件）年产总重（Kg）泵体1HT20-402.5500012500序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2铸造车间铸造3机械加工车间钻孔90%4热处理车间热处理表4.3 转子轴工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划年产量（件）年产总重（Kg）转子轴3452500010000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2机械加工车间铣+粗车85%3热处理车间调试4机械加工车间精车95% 图4.1泵体工艺过程图 图4.2 转子轴工艺过程图 表4.4 压盖零件工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划月产量（件）年产总重（Kg）压盖5A30.2150003000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2铸造车间铸造3机械加工车间磨+钻孔90%表4.5 泵盖零件工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划年产量（件）年产总重（Kg）泵盖8HT15-330.850004000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2机械加工车间铣床+钻孔80%图 4.3 压盖零件工艺过程图 图4.4 泵盖零件工艺过程图 表4.6 小滑块零件工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划年产量（件）年产总重（Kg）小滑块10HT1500.2100002000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2锻造车间锻造3机械加工车间铣+钻70%4热处理车间调试5机械加工车间磨95%表4.7 大滑块零件工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划月产量（件）年产总重（Kg）大滑块124511000010000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2铸造车间铸造3热处理车间调试4机械加工车间磨90%图4.5 小滑块零件工艺过程图 图4.6 大滑块零件工艺过程图 表4.8 密封环零件工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划月产量（件）年产总重（Kg）密封环4Q21511500015000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2铸造车间铸造70%3热处理车间调试4机械加工车间磨80%表4.9 垫片零件工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划月产量（件）年产总重（Kg）垫片7Q2150.0013000030序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2铸造车间铸造70%3热处理车间调试4机械加工车间磨80% 图4.7 密封环零件工艺过程图 图4.8 垫片零件工艺过程图表4.10 衬套零件工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划年产量（件）年产总重（Kg）衬套6HT20-400.0910000900序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2机械加工车间铣床+钻孔80%6精密车间精镗95%表4.11 小轴工艺过程表产品名称件号材料单件重量（Kg）计划年产量（件）年产总重（Kg）小轴3450.1200002000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1材料库备料2机械加工车间铣+粗车80%3精密车间精车95%4热处理车间渗碳淬火6精密车间精镗98% 图4.9 衬套零件工艺过程图 图4.10 小轴零件工艺过程图将上述所有的工艺过程图组合在一起做出产品的工艺过程图，如图4.12所示。图4.12 产品工艺过程图4.5辅助服务部门在实施系统布置工作以前，必须对生产系统的组成情况有一个总体规划，可以大体上分为生产车间、职能管理部门、辅助生产部门、生活服务部门及仓储部门等；除生产车间的所有部门可称为服务部门，包括工具、维修、动力、收货、发运、办公室、食堂等。这些作业单位构成生产支持系统部分。该厂的辅助生产部门包括机修车间、办公服务楼、汽车库。4.6时间安排T 在工艺过程设计中，根据时间因素确定生产所需要各类设备的数量、占地面积的大小及操作人员的数量来平衡各工序的生产时间。第5章 物流分析 设施规划是工厂平面布置的基础，根据统计资料分析，物流搬运费用占产品制造费用的20%50%，而物料搬运工作量直接与工厂不知情况有关。有效的布置大约能减少搬运费用30%左右。工厂布置的优劣是决定生产成本的关键因素之一。因此，满足生产工艺过程的前提下，减少物料搬运工作是工厂布置设计的重要目标之一。也就是说，在满足生产工艺流程的前提下，减少物料搬运工作量是工厂布置设计中最为重要的目标之一。因此，在实现工厂布置之前必须就生产系统各作业单位之间的物流状态作深入分析。物流分析包括确定物料在生产过程中每个必要工序之间的移动的最有效的顺序及其移动强度或数量，一个有效的工艺流程是指物料在工艺过程中按顺序一一直不断向前移动直至完成，中间没有过多的迂回或倒流。5.1物流强度等级将物流划分为5个等级。分别用A、E、I、O、U表示，其物流量逐渐减少，对应着超高物流强度、特高物流强度、较大物流强度、一般物流强度和可忽略搬运5种物流状况。作业单位对或称为物流路线的物流强度等级，应按物流路线比例比例或承担的物流量比例来确定，可参考表5.1。表5.1物流等级划分表物流强度等级符号物流路线比例（%）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根据产品总的工艺过程图计算物流强度。当存在逆向物流时，物流强度等于正逆物流强度之和，统计的结果填入物流强度汇总表中。由表4.2至表4.12以及图4.1至图4.10绘制表5.2物流强度汇总表（总三元叶片泵）。表5.2物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度（kg）物流强度（%）物流强度等级1236931017.2A2145517313.7A37115000012.4A4284403010.9E53429898.57.4E6811279306.9E712212545.3E889195004.8I9911195004.8I102414222.53.5I1138125003.1I12810120003.0I131011120003.0I14255155.51.3O15354189.51.0O161530070.7O175820000.5O18689000.2O19269000.2O 该物流强度等级划分比例如表5.3。表5.3 三元叶片泵物流等级划分表物流强度等级符号物流路线比例（%）承担物流量比例（%）超高物流强度A1043.3特高物流强度E2030.5较大物流强度I3022.2一般物流强度O403.9可忽略搬运U5.2原始物流相关表 由表5.2（物流强度汇总表）得出表5.4（原始物流相关表）。表5.4 原始物流相关表作业单位代号1234567891011121314作业单位代号作业单位名称材料库机械加工车间热处理车间铸造车间锻造车间精密车间标准外购件仓库初检车间涂漆车间上油车间总装车间成品库办公、服务楼停车场1材料库EUAOUUUUUUUUU2机械加工车间EAIOOUEUUUUUU3热处理车间UAEOUUIUUUUUU4铸造车间AIEUUUUUUUUUU5锻造车间OOOUUUOUUUUUU6精密车间UOUUUUOUUUUUU7标准、外购件仓库UUUUUUUUUAUUU8初检车间UEIUOOUIIEUUU9涂漆车间UUUUUUUIUIUUU10上油车间UUUUUUUIUIUUU11总装车间UUUUUUAEIIUUU12成品库UUUUUUUUUUUUU13办公、服务楼UUUUUUUUUUUUU14停车场UUUUUUUUUUUUU5.3作业单位物流相关表由表5.4（原始物流相关表）得出表5.5（作业单位物流相关表）表5.5 作业单位物流相关表第六章 作业单位相关关系分析6.1作业单位相关关系的决定因素 在制造企业或工厂中，当物流状况对生产有很大影响时，物流分析就是工厂布置的重要依据，但是也不能忽视非物流因素的影响，尤其是当物流对生产影响不大或没有固定的物流时，工厂布置就不能仅依赖于物流分析，而应考虑非物流因素对设施布置的影响。不同的企业作业单位的设置是不一样的，作业单位间的相互关系的影响因素也是不一样的。作业单位间相互关系密切程度的典型影响因素一般可以考虑以下方面：1、物流2、工艺流程3、作业性质相似4、使用相同的设备5、使用同一场所6、使用相同的文件档案7、使用相同的公用设施8、使用同一组人员9、工作联系频繁程度10、监督和管理方便11、噪声、振动、烟尘、易燃易爆危险品的影响12、服务的频繁和紧急程度将非物流划分为6个等级。分别用A、E、I、O、U、X表示，其物流量逐渐减少，对应着绝对重要、特别重要、重要、一般密切程度、不重要和负的密切程度6种物流状况。6.2作业单位相互关系等级的划分 据R谬瑟在SLP中建议，每个项目中考虑的因素不应超过810个。确定了作业单位相互关系密切程度的影响因素后可以做出各作业单位间关系密切程度等级，在SLP中作业单位间相互关系密切程度等级划分为A、E、I、O、U、X，其含义与比例如表6.1。表 6.1 作业单位相互关系等级符号含义说明比例（%）A绝对重要25E特别重要310I重要515O一般密切程度1025U不重要4580X负的密切程度不希望接近酌情而定作业单位相互关系影响因素主要有以下八个方面，如表6.2所示。表 6.2 作业单位之间相互关系密切理由序号理由1工作流程的连续性2物料搬运3生产服务4安全污染5管理方便6人员移动7噪声、烟尘8信息传递6.3作业单位非物流相关表根据作业单位间的相互关系，结合表6.2（作业单位之间相互关系密切理由）绘制表6.3（作业单位非物流相关表）。表6.3 作业单位非物流相关表6.4作业单位非物流作业关系等级表 5.5 作业单位相互关系等级符号含义所占个数作业单位对比例（%）备注A绝对重要22.2E特别重要44.4I重要77.7O一般密切程度44.4U不重要6975.8X负的密切程度55.5第七章 综合相互关系分析综合物流分析与非物流分析得到综合相互关系分析。7.1综合相互关系等级与划分比例以表7.1中的数据为参照，综合分析物流与非物流。表7.1 综合相互关系等级与划分比例关系密级符号作业单位对比例（%）绝对必要靠近A13特别重要靠近E25重要I38一般O515不重要U2085不希望靠近X010以表7.2的为参照重新计算物流与非物流的等级。表7.2 参照表等级物流权重：2非物流权重：1综合A441012E3379I2246O1113U000X-1-17.2 作业单位综合相互关系计算（1）.通过产品特点分析明确物流对生产影响的大小，确定出物流与非物流的相对重要性，并得出加权值为2:1。 （2）.利用作业之间的综合相互关系表，量化物流与非物流相互关系等级，计算合并后的综合相互关系分数。作业单位对数为： 作业单位之间综合相互关系计算表如表7.3。表 7.3 作业单位之间综合相互关系计算表序号作业单位对关系密级综合关系物流关系 加权值：2非物流关系加权值：1等级分数等级分数分数等级112E3U06I213U0U00U314A4E311A415O1E35I516U0U00U617U0U00U718U0U00U819U0U00U9110U0U00U10111U0U00U11112U0X-1-1X12113U0U00U13114U0E33O1423A4A412A1524I2U04I1625O1I24I1726O1U02O1827U0I22O1928E3I28E2029U0U00U21210U0U00U22211U0U00U23212U0U00U24213U0U00U25214U0U00U2634E3U06I2735O1U02O2836U0U00U2937U0U00U3038I2I26I3139U0U00U32310U0X-1-1X33311U0U00U34312U0U00U35313U0U00U36314U0U00U3745U0U00U3846U0U00U3947U0U00U4048U0U00U4149U0U00U42410U0U00U43411U0U00U44412U0U00U45413U0X -1-1X46414U0U00U4756U0U00U4857U0U00U4958O1I24I5059U0U00U51510U0U00U52511U0U00U53512U0U00U54513U0X-1-1X55514U0U00U5667U0U00U5768O1U02O5869U0U00U59610U0U00U60611U0U00U61612U0U00U62613U0U00U63614U0U00U6478U0U00U6579U0U00U66710U0U00U67711A4O19E68712U0U00U69713U0U00U70714U0U00U7189I2E37E72810I2U04I73811E3I28E74812U0U00U75813U0U00U76814U0U00U77910U0U00U78911I2O14I79912U0U00U80913U0U00U81914U0X-1-1X821011I2O15I831012U0U00U841013U0U00U851014U 0U00U861112U0A44I871113U0U00U881114U0O11O891213U0U00U901214U0I22O911314U0U00U根据上表的计算结果，统计各段分数作业单位对的比例，作综合相互关系密级等级划分，见表7.4。表7.4 综合相互关系密级等级划分总分关系密级作业单位对百分比(%)1012A22.279E44.446I1112.113O66.60U6268.1-1X55.5总计911007.3作业单位综合相互关系表由表7.3（作业单位之间综合相互关系计算表）和表7.4(综合相互关系密级等级划分)绘制出表7.5（作业单位综合相互关系表）。表7.5 作业单位综合相互关系表第8章 位置相关图8.1综合接近程度计算综合接近程度计算，利用综合接近程度排序表，量化综合相互关系等级并计算个作业单位综合接近程度，按综合接近程度分数由高到低排序如表8.1。表8.1 综合接近程度排序表12345678910111213141I2U0A4I2U0U0U0U0U0U0X-1U0O12I2A4I2I2O1O1E3U0U0U0U0U0U03U0A4I2O1U0U0I2U0X-1U0U0U0U04A4I2I2U0U0U0U0U0U0U0U0X-1U05I2I2O1U0U0U0I2U0U0U0U0X-1U06U0O1U0U0U0U0O1U0U0U0U0U0U07U0O1U0U0U0U0U0U0U0E3U0U0U08U0E3I2U0I2O1U0E3I2E3U0U0U09U0U0U0U0U0U0U0E3U0I2U0U0X-110U0U0X-1U0U0U0U0I2U0I2U0U0U011U0U0U0U0U0U0E3E3I2I2I2U0O112X-1U0U0U0U0U0U0U0U0U0I2U0O113 U 0U0U0U0U0U0U0U0U0U0U0U0U014O1U0U0U0U0U0U0U0X-1U0O1O1U0综合接近程度815886241333122-22排序41567118291031214138.2 绘制作业单位位置相关图以表8.1（作业单位工作性质）和表8.2（关系密级表示方法）为参考，绘制位置相关图。表8.1 作业单位工作性质表 8.2 关系密级表示方法图8.1 三元叶片泵厂位置相关图 第九章 绘制作业单位面积相关图 （1）、选取比例为1：100，绘图单位为mm，为了图面简洁，以便安排建筑物，主需要绘出重要的关系，如图A、E、X。 （2）、按综合接近程度分数大小顺序，由大到小依次把各作业单位布置到图上，绘图时，以作业单位符号为中心，绘制作业单位建筑物外形。作业单位建筑一般采用矩形。当预留空间不足时，调整作业单位相关位置，保证调整后符合作业单位位置相关图的要求。 （3）、数次调整与重绘，得到作业单位面积相关图。如图9.1为三元叶片泵厂单位面积相关图。图9.1 面积相关图第十章 绘制工厂总平面布置可行方案图考虑修正因素与实际条件因素，修改调整面积相关图。包括因素如下：（1） 厂区占地大小。（2） 根据产品特点，确定物料搬运方法，如采用托盘搬运产品并用电瓶车来实现车间之间的运输。（3） 确定场内外运输方式，一般采用汽车（4） 根据厂区地理条件选择道路形式及其技术参数，包括主、次干道路宽度、弯道半径、交叉路口转弯半径等。（5） 根据厂外公路情况，设定数个厂门位置，形成多种布置方案。（6） 设置厂前区位置，合理改变办公、服务楼外形。（7） 考虑风向特别是盛行风相对作业单位相对位置的影响，避免烟尘、异味等空气污染影响人身健康。（8） 考虑建筑物朝向、间距、防火、防噪声等因素。考虑上述各种因素，整理出三套可行布置方案，按制图标准绘制成工厂总平面布置方案图见附录。注:主干道宽9m，次干道宽6