设施规划与物流课程设计.doc

湖南科技大学能源与安全工程学院工业工程系设施规划与物流课程设计说明书姓 名： 周 雷 学 号： 0901040120 指导老师： 高贵兵 崔辉 开始时间： 2012年5月27日 结束时间： 成 绩： 1设施规划与物流课程设计任务书姓名：周雷 学号：0901040120 年（班）级：工业工程一班 地点：液压转向器厂一、课程设计题目设计题目：液压转向器厂总平面布置设计。二、 课程设计的目的物流工程课程设计是物流工程课程的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，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，培养运用所学专业知识分析和解实际技术问题的能力。三.课程设计内容与要求：（1）液压转向器厂物流分析。（2）液压转向器厂作业单位相互关系分析。（3）绘制作用单位位置相关图。（4）绘制作用单位面积相关图。（5）工厂总平面布置图多套。（6）评价最优，选出最佳平面布置图。（7）编写设计说明书。四、原始给定条件当地现有一叉车修理厂，占地面积为16000m2,厂区南北长为200m，东西宽为80m，所处地理位置如图31，该厂职工人数300人，计划改建成年产6000套液压转向器的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。 待建液压转向器厂厂区图设施规划与物流分析课程设计评语评语：成绩： 指导教师： 日 期： 年 月 日 目 录设计任务书 1课程设计评语 2摘要 3一、前言 51.1基本要素分析 51.2基本原理 12二、物流分析152.1产品工艺过程分析 152.2物流分析 21三、作业单位非物流相关分析 263.1整理主因，给出理由编码 263.2确定相互关系等级，画出作业相互关系表 27四、作业单位间物流与非物流相互关系合并 284.1综合物流相互关系计算表 284.2作业单位综合相关图 294.3划分关系密切度 30五、作业单位位置相关图 315.1作业单位综合接近程度排序表 315.2绘制作业单位位置相关图 31六、绘制作业单位位置相关图 33七、绘制工厂总平面布置可行方案图 347.1方案一 357.2方案二 367.3方案三 37八、方案的评价与选择 38总结 39参考文献 40液压转向器厂总平面布置设计摘要 随着现代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设计进行设施规划与布置。由于影响设施布置的因素错综复杂，并且因素之间存在着相互影响，相互制约，大多数因素具有不确定性。因此，在设施布置设计中常以物流分析作为主要内容，大多数计算机辅助布置设计软件也都是以物流为主线，采用定量分析与定性分析结合的方法分析布置方案，并将定性分析转化为定量分析，以充分发挥计算机擅长于分析问题的优点。掌握与应用计算机辅助设施布置设计的方法和程序已成为必然要求。本次设施规划与物流课程设计将以SLP等方法对液压转向器厂进行总平面布置设计。关键词 设施规划与物流 SLP方法 物流分析 相互关系分析 平面布置设计Abstract With modern system optimization technology development and computer aided design technology and the application of the plant layout design has been widely adopted computer aided design planning and arrangement of facilities. Due to the influence of the factors complex facilities layout, and factors exist between mutual influence, and restrict each other, most factors is uncertain. Therefore, in layout design by logistics facilities used as the main content, most analysis of computer aided layout design software is also logistics as the main line, using the quantitative analysis and qualitative analysis of the method of combining analysis, and arrangement for qualitative analysis into quantitative analysis, so as to give full play to the computer are good at analysis the advantages of the problem. To be familiar with the application of computer auxiliary facilities layout design method and program has become an inevitable requirement. This facilities planning and logistics course design will give priority to SLP method of hydraulic steering gear plant general layout design. Keywords Facilities planning and logistics SLP logistics analysis method the mutual relationship between the plane layout design analysis一.前言1.1基本要素分析1.1.1 液压转向器结构及参数 液压转向器的基本结构如图2所示，由22个零、组件构成，液压转向器的零、组件的名称、材料、单件重量列于表1中。我们生产的液压转向器，计划产量为6000套。 表1 零件明细表工厂名称：液压转向器厂产品名称液压转向器产品代号计划年产量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连接块组件2060000.092前盖HT25060000.903X型密封圈橡胶62000.044挡环2060000.035滑环2060000.036弹簧片65Mn420000.017拔销65Mn62000.028联动轴4560000.279阀体HT25060007.0010阀芯4560000.611阀套2060000.5612隔盘2060000.3213限位柱4560000.0114定子40Cr60001.2015转子4560000.6016后盖2060000.8017螺栓45360000.0218O型密封圈橡胶210000.0119限位螺栓4560000.0220油堵塑料280000.0121标牌铝60000.0122护盖塑料66000.01编制（日期）审核（日期）1.1.2 作业单位划分根据液压转向器结构及工艺特点，液压转向器厂设立如表2所示11个作业单位，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、生产管理与服务等各项生产任务。表2 作业单位建筑物汇总表序号作业单位名称用途建筑面积（m2）结构型式备注1原材料库储存钢材、铸锭2030露天2铸造车间铸造12243热处理车间热处理12124机加工车间牢、铣、钻削18365精密车间精镗、磨削12366标准件、半成品库储存外购件、半成品12247组装车间组装转向器12368性能试验室转向器性能检验12129成品库成品储存121210办公、服务楼办公室、食堂等806011设备维修车间机床维修12241.1.3 液压转向器生产工艺过程由于液压转向器结构比较简单，因此其生产工艺过程也很简单，总的工艺过程可分为零、组件制作与外购，半成品暂存，组装，性能试验与成品存储等阶段。（1）零、组件制作与外购液压转向器上的标准件、异形件如塑料护盖、铝制标牌等都是采用外购、外协的方法获得，入厂后由半成品库保存。其它零件由本厂自制，其工艺过程分别见表3至表15。表中各工序加工前工件重量为：该工序加工后工件重量/该工序材料利用率。（2）标准件、外购件与半成品暂存生产的零、组件经车间内检验合格后，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、组件在组装车间集中组装成液压转向器成品。（4）性能试验所有组装出的液压转向器均需进行性能试验，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。一次组装合格率估计值为80%，二次组装合格率为100%。（5）成品存储所有合格液压转向器存放在成品库待出厂。表3 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）连接块组件1200.096000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机加工车间车、镗、压装553半成品库暂存表4 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）前 盖2HT2500.906000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库准备铸锭2铸造车间铸造603机加工车间粗铣、镗、钻804精密车间精镗955半成品库暂存表5 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）挡 环4200.036000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机加工车间车削403半成品库暂存 表6 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）滑 环5HT2500.036000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机加工车间车削403半成品库暂存表7 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）联动器8450.276000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机加工车间车、铣403精密车间精磨994半成品库暂存表8 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）滑 环9HT2507.006000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库准备铸锭2铸造车间铸造603机加工车间粗铣、镗704精密车间精镗905半成品库暂存表9 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）阀 芯10450.66000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、钻、铣703热处理车间热处理4精密车间精磨995半成品库暂存表10 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）阀 套11200.566000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机加工车间车削803半成品库暂存表11 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）隔 盘12200.326000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机加工车间铣、钻803半成品库暂存表12 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）限位柱13450.016000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机加工车间车、镗703热处理车间热处理4精密车间端磨995半成品库暂存表13 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）定 子1440Cr1.206000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热处理车间退火3机加工车间车、钻、插、铣504热处理车间调质5精密车间研磨996半成品库暂存表14 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）转 子15450.606000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热处理车间正火3机加工车间车、铣、钻704热处理车间淬火5精密车间研磨996半成品库暂存表15 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）后 盖16200.806000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机加工车间车、钻803半成品库暂存1.2基本原理1.2.1设施规划(布局设计)设计方法设施规划与设计的核心是工厂布局，必须首先进行。布局设计也是物流系统设计分析的重要一环，它既受到生产物流系统其他设计环节的影响，也对生产物流系统的其他设计环节产生影响。布局设计方法主要有以下几种：（1） 摆样法 它是最早的布局方法。利用二维平面比例模拟方法，按一定比例制成的样片在同一比例的平面图上表示设施系统的组成、设施、机器或活动。通过相关分析，调整样片位置可得到较好的布置方案。这种方法使用于较简单的布局设计，对复杂的系统该法就不能十分准确，而且花费时间较多。（2） 数学模型法 运用运筹学、系统工程中的模型优化技术（如线性规划、随机规划、多目标规划、运输问题、排队论等）研究最优布局方案，为工业工程师提供数学模型，以提高系统布置的精确性和效率。但是用数学模型解决布局问题存在两大困难。首先，当问题的条件过于复杂时，简化的数学模型很难得出符合实际要求的准确结果；其次，布局设计最终希望得到布局图，但用数学模型得不到。利用数学模型和CAD相结合的系统布局软件是解决布局问题的一种好方法。（3） 图解法 它产生于20世纪50年代，有螺线规划法、简化布置规划法及运输行程图等。其优点在于将摆样法与数学模型法结合起来，但在实践上现在较少应用。（4） 系统布置设计（SLP）法 它是关于工厂布局等五个子系统提出的一套统一化系统化的规划设计方法，也是当前工厂布局设计应用最为广泛的一种方法。SLP法是1961年美国专家缪斯提出的关于工厂布置方法的经典理论，是一种条理性实践性强、条理清楚的布置设计方法，提供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师设计方法，采用一套表道理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施设计。1.2.2 SLP法的阶段结构系统布置设计是一种逻辑性很强、条理清楚的布置设计方法，它分为确定位置、总体规划、详细布置和安装四个阶段，在总体区划和详细布置两个阶段采用相同的SLP设计程序。阶段：确定位置在这个阶段中，要首先明确拟建工厂的产品及其计划生产能力，参考同类工厂确定拟建工厂的规模，从待选的新地区或旧有厂房中确定出可供利用的厂址。阶段：总体区划总体区划又叫区域划分，就是在己确定的厂址上规划出一个总体布局。在这个阶段，应首先明确各生产车间、职能管理部门、辅助服务部门及仓储部门等作业单位的工作任务与功能，确定其总体占地面积及外形尺寸，在确定了各作业单位之间的相互关系后，把基本物流模式和区域划分结合起来进行布置。阶段：详细布置详细布置一般是指一个作业单位内部机器及设备的布置。在这个阶段，要根据每台设备、生产单元及公用、服务单元的相互关系确定出各自的位置。阶段：安装实施在完成详细布置设计以后，经上级批准后，可以进行施工设计，需绘制大量的详细施工安装图和编制搬迁、施工安装计划。必须按计划进行土建施工、机器、设备及辅助装置的搬迁、安装施工工作。1.2.3 SLP的地位与作用于1961年美国的缪斯提出的SLP理论工厂不知方法的经典理论，是一种条理性实践性强、条理清楚的布置设计方法，提供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师设计方法，采用一套表道理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施设计。他是一套设计模式和规范的设计程序，且为设施设计人员与生产管理人员广泛采用，不仅适合于各种规模种类的工厂之新建、扩建或改建中对设施或设备的不知或调整，也适合制造业中对办公室、实验室、仓库等的布置设计，同时也可用于医院、商店等服务业的布置设计。 SLP分为确定位置、总体规划、详细布置和安装四个阶段，在总体区划和详细布置两个阶段采用相同的SLP设计程序。SLP的分析模式和方法（图）原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位 1物流 2作业单位相互关系 3相互关系图解 4所需面积 5可用面积 6面积相关图解 7修正因素 8实际条件限制 9评价 方案Y 方案X 方案Z 选出的最佳布置方案 在SLP程序中，首先必须明确给出基本要素产品P、产量Q、生产工艺过程R、辅助服务部分S和时间安排T等原始资料；然后针对某些以生产流程为主的工厂，用物理强度等级及物流相关图来分析物流，同时利用量化的关系密级来分析非物流作业单位间的相互关系；再根据物流相关图与作业单位相互关系图，绘制作业单位位置相关图，计算占地面积后绘制单位面积相关图；再根据其他因素进行调整修正，对面积图进行调整，得出数个有价值的可行工厂布置方案，最后进行技术非中等因素评价，选出的到布置方案图。二.物流分析物流相关分析是机械制造厂平面布置的基础，只有进行准确的物流分析后，才有可能得到合乎需要的布置方案。主要从以下步骤来进行分析：2.1产品工艺过程分析2.1.1 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，也就是说液压转向器的生产呈理想状态（零库存生产），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所示：产品名称原料重量材料废料铸造废料机加工废料精加工废料全年废料总量连接块组件0.164200.074442.8前盖1.974HT2500.7660.3830.1916444挡环0.075200.045270滑环0.075HT2500.045270联动轴0.682450.4090.0032472阀体18.519HT2507.4083.3330.77869114阀芯0.866450.260.0061596阀套0.7200.14840隔盘0.4200.08480限位柱0.0144450.0040.00010426.4定子2.42440Cr1.2120.01219344转子0.866450.260.006061596后盖1200.212002.1.2绘制各个自制零，组件工艺过程图146原材料废料单位： 连接块组件物流量单位： 前盖物流量146废料单位： 挡环物流量12456废料废料废料原材料146单位： 滑环物流量废料原材料原材料0.1640.07380.091. 9740.78960.2370.0470.90041.18440.94740.0750.0450.030.0750.0450.03原材料21456单位： 阀体物流量原材料14356原材料146单位： 阀芯物流量单位： 阀套物流量废料废料废料废料废料废料原材料原材料1456单位： 联动轴物流量废料废料0.6820.4090.0030.2730.2718.5197.4083.3330.77811.1117.77870.8660.260.6060.0060.60.70.140.560.606原材料 单位： 隔盘物流量146原材料 14356单位： 限位柱物流量原材料 13356单位： 定子物流量4原材料 133564单位： 转子物流量原材料 146单位： 后盖物流量废料废料废料废料废料废料废料0.40.080.320.01440.00430.01010.0001040.010.01012.4242.4242.4241.2121.2120.0121.21.2120.8660.8660.8660.260.6060.6060.006060.6110.20.82.1.3绘制总产品工艺过程图1313435134351435143512451245145141414141491015281612114514141678外购件1. 连接块组件 2.前盖 3.X型密封圈 4.挡环 5.滑环6.弹簧片 7.拔销 8.联动轴 9.阀体 10.阀芯 11.阀套12.隔盘 13.限位柱 14.定子 15.转子 16.后盖 17.螺栓18.O型密封圈 19.限位螺栓 20.油堵 21.标牌 22.护盖2.1.4绘制产品初始工艺过程表零件12458910111213141516原材料库 铸造车间 热处理车间 机加工车间 精密车间 标准件、半成品库 2.2物流分析物流分析包括确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效顺序以及移动的强度和数量。据资料统计，产品制造费用的20%50%是用作物料搬运的，而物料搬运的工作量与工厂布置情况有密切关系，有效的布置能减少搬运费用，因此在进行工厂布置前，就生产系统作业单位之间的物流状态作出深入分析是十分必要的。可以采用很多方法进行物流分析如：工艺过程图（本课程设计采用的方法）、多种产品工艺过程表、成组方法、从-至表。不同的分析方法应用于不同的生产类型，在物流分析时，应该根据具体情况选择恰当的分析方法。2.2.1绘制从至表当产品品种品种很多，产量很小且零件、物料数量又很大时，可以用一张方阵图表来表示各作业单位之间的物料移动方向和物流量，表中方阵的行表示物料移动的源，称为从；列表示物料移动的目的地，称为至，行列交叉点标明由源到目的地的物流量。这样一张表就是从至表，从中可以看出各作业单位之间的物流状况，其目的是为了工作方便。当然在物流分析时应根据具体情况选择恰当的分析方法。1234567891011合计原材料库铸造车间热处理车间机加工车间精密车间标准件半成品库组装车间性能实验室成品库办公楼维修车间1原材料库12295819740246362铸造车间737643热处理车间1974014604.64机加工车间34344.653646109805精密车间634806标准件半成品库767087组装车间107391.28性能实验室21478.24767089成品库10办公楼11维修车间合计2.2.2绘制物流强度汇总表表液压转向器厂物流强度汇总表序号作业单位对物流强度物流强度等级11-2(1.974+18.519) *6000122958A21-3(2.424+0.866) *600019740O31-4(0.164+0.075+0.075+0.682+0.866+0.7+0.4+0.144+1) *600024636O42-4(1.184+11.11) *600073764E53-4(2.424+0.866)*600019740 O63-5(0.606+0.0101+1.212+0.606) *600014604.6 O74-3(0.606+0.0101+1.212+2.424+0.866+0.606) *600034344.6O84-5(0.94+0.273+7.728) *600053646I94-6(0.09+0.03+0.03+0.56+0.32+0.8) *600010980O105-6(0.9+0.27+7+0.6+0.01+1.2+0.6) *600063480I116-7(0.09+0.9+0.03+0.03+0.27+7+0.6+0.56+0.32+0.01+ 1.2+0.6+0.8)*6000+(0.04*6200+0.01*42000+ 0.02*6200+0.02*36000+0.01*21000+0.02*6000+ 0.01*28000+0.01*6000+0.01*6600)76708E127-876708+76708*0.2*2107391.2E138-97690876708 E2.2.3物流强度等级分析 物流分析包括确定物料移动的顺序和移动量两个方面。如果通过工艺流程分析能够正确的安排各工序的或作业单位之间的相互关系（前后顺序），那么各条线路上的物料移动量就是反映工序或作业单位之间相互关系密切程度的基本衡量标准。由于直接分析大量物流数据比较困难，而且也无必要，SLP中将物流强度化成5个等级，分别用符号A、E、I、O、U表示，其物流强度逐渐减小，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种等级，应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定。 物流强度等级比例划分表物流强度等级符号物流线路比例（%） 承担的物流量比例（%）超高物流强度A 10 40特高物流强度E 20 30较大物流强度I 30 20一般物流强度O 40 10可忽略搬运U2.2.4物流强度等级分析 物流分析包括确定物料移动的顺序和移动量两个方面。如果通过工艺流程分析能够正确的安排各工序的或作业单位之间的相互关系（前后顺序），那么各条线路上的物料移动量就是反映工序或作业单位之间相互关系密切程度的基本衡量标准。由于直接分析大量物流数据比较困难，而且也无必要，SLP中将物流强度化成5个等级，分别用符号A、E、I、O、U表示，其物流强度逐渐减小，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种等级，应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定。 可参考如下表物流强度等级比例划分表物流强度等级符号物流线路比例（%） 承担的物流量比例（%）超高物流强度A 10 40特高物流强度E 20 30较大物流强度I 30 20一般物流强度O 40 10可忽略搬运U物流强度分析表序号作业单位对物流强度物流强度等级150003000045000