单元线设施规划与设计课程设计

1、设施规划与物流课程设计说明书报告名称： 曲轴扭转减震器 单元线平面布置图 专 业： 工业工程（自考）姓 名： 孙加凯 学 号： 指导教师： 曹国安 完成时间：2014年9月30日 设施规划与物流课程设计任务书一、 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

2、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。二、课程设计题目与要求设计题目：曲轴扭转减震器单元线平面布置设计。设计要求：（1）工厂物流分析。 （2）工厂作用单位相互关系分析。 （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。三、原始给定条件3宁波拓普减震事业部皮带轮生产车间有一空地，南北长25m，东西宽20m，面积500 m2,办公区域、设备科、毛坯原材料库都已经规划完毕。公司决定在工厂原有规划基础上，在此区域建立一条单元线生产通用

3、SGE项目的24105088和1265977两种曲轴扭转减震器，年产量为45万件，工艺流程图如左下表所示，需要完成单元线平面布置图设计。图3-1 待建曲轴扭转减震器区域图北通道合肥工业大学设施规划与物流课程设计说明书24 目录一、基本原理 4二、基本要素分析 6三、产品工艺过程分析 6四、物流分析 8五、作业单位相互关系分析 12六、作业单位间物流与非物流相互关系合并 13七、单元线平面布置 15八 、方案的评价与选择21九、总结 24参考文献 25曲轴扭转减震器平面布置设计一、 基本原理1.1 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

4、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

5、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、

6、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 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

7、，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。1.3 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

8、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

9、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

10、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、基本要素分析SGE单元线自制零件计划年产量为45万套，单个零件135万件，单件大批量生产模式，可以归结为中批量生产方式。三、产品工艺过程分析3.1 物流量计算表3-1 零件物流量计算产品名称毛重（kg）废料（kg）硫化废料机加工废料拉键槽废料全年废料总质量橡胶圈0.0370.037-0.026=0.0110.011*450000=4950轮毂0.6340.634-0.539=0.0950.539-0.529=0.01（0.095+0.01）*450000=47250齿环1.1291129-0.8=0.3290.329*45000

11、0=1480503.2 产品工艺过程图3.3 绘制总产品工艺过程图备注：产品工艺过程图在剪切过程中存在变形，此图以椭圆代替圆，长方形代替正方形3.4 绘制产品工艺过程图作业零件或产品齿环轮毂橡胶圈组装总成原材料库机加拉键槽硫化组装清洗校正铣缺口去重喷漆烘干检验包装四、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做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

12、：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。4.1 绘制从至表当产品品种很多，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。表4-1 从至表（单位为吨）至原材料库机加拉键槽硫化组装清洗校正铣缺

13、口去重喷漆烘干检验包装合计从原材料库739 17 810 机加243 360 603 拉键槽238 238 硫化12 12组装610 610 清洗610 610 校正610 610 铣缺口610 610 去重610 610 喷漆610 610 烘干610 610 检验610 610 包装0 合计0 739 243 17 610 610 610 610 610 610 610 610 610 6540 4.2 绘制物流强度汇总表表4-2 曲轴扭转减震器单元线流强度汇总表作业单位编号作业单位作业单位对物流强度(吨)1原材料库1-27392机加1-4173拉键槽2-32434硫化2-53605组装3

14、-52386清洗4-5127校正5-66108铣缺口6-76109去重7-861010喷漆8-961011烘干9-1061012检验10-1161013包装11-1261011-126104.3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

15、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4-3： 表4-3 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表4-4 物流强度分析表序号作业单位对物流强度物流强度等级1234567891011121314 1-25-66-77-88-99-1010-1111-1212-132-52-33-51-44-5- -AEEEEEEEEEIIIO其中表中未出现的作业单位对不存在固定的物流，因此物流强度等

16、级为U级。4.4 绘制作业单位物流相关图五、作业单位相互关系分析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

17、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据缪瑟在SLP中建议，每个项目中重点考虑的因素不应该超过810个。 确定了作业单位相互关系密切程度的影响因素以后，就可以给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。其具体的含义如下表5-1所示表5-1 作业单位相互关系等级符号含义说明比例（%）符号含义说明比例（%）A绝对重要25O一般密切程度1025E特别重要310U不重要4580I重要515X负的密切程度不希望接近根据曲轴扭转减震器单元线和车间的具体情况我们选择如下表8-2所示的作

18、业单位相互关系影响因素。并在此基础上做出非物流的各作业单位相互关系图。表5-2 作业单位相互关系影响因素编码关系密切程度的理由编码关系密切程度的理由1工作流程的连续性4安全与污染2生产服务5共用设备及辅助动力3物料搬运6振动因为单元线是在原有工厂组建的，办公楼、实验室、成品库、设备科、原材料库都已经布置完毕，相关的非物流单位相互关系已经没有必要再在研究，在这里就不在研究这个区域与单元线之间的非物流关系了。六、 作业单位间物流与非物流相互关系合并6.1 综合相互关系计算表表6-1 作业单位综合相互关系计算表序号作业单位对关系密切程度综合关系物流关系（加权值：1）非物流关系（加权值：1）分值等级等

19、级分值等级分值112A4E37A213U1E34I314I2U02O415U0U00U516U0U00U617U0U00U718U0U00U819U0U00U9110U0U00U10111U0U00U11112U0U00U12113U0U00U1323I2U02O1424U0U00U1525E3E25E1626U0U00U1727U0U00U1828U0U00U1929U0U00U20210U0U00U21211U0U00U22212U0U00U23213U0U00U2434U0U00U2535I2I24I2636U0U00U2737U0U00U2838U0U00U2939U0U00U3031

20、0U0U00U31311U0U00U32312U0U00U33313U0U00U3445O1I23I3546U0U00U3647U0U00U3748U0U00U3849U0U00U39410U0U00U40411U0U00U41412U0U00U42413U0U00U4356E3E36E4457U0U00U4558U0U00U4659U0U00U47510U0U00U48511U0U00U49512U0U00U50513U0U00U5167E3E36U5268U0U00U5369U0U00U54610U0U00U55611U0U00U56612U0U00U57613U0U00U5878E3E3

21、6E5979U0U00U60710U0U00U61711U0U00U62712U0U00U63713U0U00U6489E3E36E65810U0U00U66811U0U00U67812U0U00U68813U0U00U69910E3E36E70911U0U00U71912U0U00U72913U0U00U731011E3E36E741012U0U00U751013U0U00U761112E3E36E771113U0U00U781213E3E36E6.2 划分关系密切度进一步统计各级作业单位对综合相互关系比例如下表9-3 表 6-2 综合相互关系等级的划分总分关系等级作业单位对百分比（%）7-

22、8A11.28 5-6E911.54 3-4I33.85 1-2O11.28 0U6482.05 -1X00.00 总计78100七、单元线平面布置7.1 综合接近程度在SLP中，工厂总平面布置并不直接去考虑各作业单位的占地面积和几何形状，而是从各作业单位间相互关系密切程度出发，安排各作业单位之间的相对位置，关系密级高的作业单位之间距离近，关系密切低的作业单位之间距离远，由此形成作业单位位置相关图。当作业单位数量较多时，作业单位之间相互关系数目就非常多，一般为作业单位数量的平方量级，因此既使只考虑A级关系，也有可能同时出现很多个，这就给如何入手绘制作业单位位置相关图造成了困难。为了解决这个问题

23、，引入综合接近程度的概念。所谓某一作业单位综合接近程度，等于该作业单位与其它所有作业单位之间量化后的关系密级的总和，这个值的高低，反映了该作业单位在布置图上是应该处于中心位置还是应该处于边缘位置。为了计算各作业单位的综合接近程度，把作业单位综合相互关系表变换成右上三角矩阵与左下三角矩阵表格对称的方阵表格，然后量化关系密级，并按行或列累加关系密级分数，其结果就是某一作业单位的综合接近程度（如下表所示）。综合接近程度分数越高，说明该作业单位越应该靠近布置图的中心；分数越低，说明该作业单位越应该处于布置图的边缘。因此，布置设计应当按综合接近程度分数高低顺序进行，即按综合接近程度分数高低顺序为作业单位

24、排序。作业单位代号123456789101112131/AIOUUUUUUUUU2A/OUEUUUUUUUU3IO/UIUUUUUUUU4OUU/IUUUUUUUU5UEII/EUUUUUUU6UUUUE/EUUUUUU7UUUUUE/EUUUUU8UUUUUUE/EUUUU9UUUUUUUE/EUUU10UUUUUUUUE/EUU11UUUUUUUUUE/EU12UUUUUUUUUUE/E13UUUUUUUUUUUE/综合接近程度78431066666663排序321112145678910137.2 绘制作业单位位置相关图在作业单位位置相关图中，采用号码来表示作业单位，用工业工程标识符号来

25、表示作业单位的工作性质与功能，可以用推荐的颜色来绘制作业单位，来表示作业单位的工作性质，以使图形更直观。作业单位之间的相互关系用相互之间的连线类型来表示。实线连线表示作业相对位置应该彼此接近，线数越多彼此越接近；而波浪线可以形象化地理解成为弹簧，表示作业单位相对位置应该彼此推开。同样可以利用表中推荐的颜色来绘制连线，来表示作业单位之间的关系密级，以使图更直观。如表7-1所示。表7-1：作业单位关系等级表示方式关系等级系数值线条数密切程度颜色规范关系等级系数值线条数密切程度颜色规范A4绝对重要红U0不重要不着色E3特别重要枯黄X-1不希望棕I2重要绿XX-2、-3极不希望黑O1一般蓝液压转向器厂

26、绘制作业单位位置相关图的步骤1. 处理中和相互关系密集级为A的作业单位(1) 从作业单位综合相互关系表中取出A级作业单位对，有只有1-2，涉及2个作业单位，按综合接近程度分值排序为2、1。(2) 将综合接近程度分值最高的作业单位2布置在相关图的中心位置。(3) 处理作业对1-2 。将作业单位2布置到图中，且与作业单位1之间距离为一个单位距离。2. 处理综合相互关系密集级为E的作业单位(1) 从综合相互关系表中取出具有E级关系的作业单位对,有2-5、5-6、6-7、7-8、8-9、9-10、10-11、11-12、12-13，共10个作业单位，按综合接近程度分值排序为5、2、6、7、8、9、10

27、、11、12、13。(2) 首先处理与作业单位5有关的作业单位2、3、4、6。关系密级分别为E、I、I、E、。首先考虑E级关系，然后在考虑I级和O级(3) 处理与作业单位2有关的作业单位1、3、5 。关系密集级分别为A、O、E 。首先考虑E级关系，然后在考虑I级和O级(关系密集为A的单位已经处理，在这里不需要重复处理)。(4) 处理与作业单位6有关的作业单位为5、7，关系密级为E、E。(5) 处理与作业单位7有关的作业单位为6、8，关系密级为E、E。(6) 处理与作业单位6有关的作业单位为5、7，关系密级为E、E。(7) 处理与作业单位7有关的作业单位为6、8，关系密级为E、E。(8) 处理与

28、作业单位8有关的作业单位为7、9，关系密级为E、E。(9) 处理与作业单位9有关的作业单位为8、10，关系密级为E、E。(10) 处理与作业单位10有关的作业单位为9、11，关系密级为E、E。(11) 处理与作业单位11有关的作业单位为10、12，关系密级为E、E。(12) 处理与作业单位12有关的作业单位为11、13，关系密级为E、E。(13) 处理与作业单位13有关的作业单位为12，关系密级为E。3. 处理综合相互关系密集级为I的作业单位(1) 从综合相互关系表中取出具有I级关系的作业单位对有2-3、3-5、1-4，共5个作业单位，按综合接近程度分值排序5、2、1、3、4 。根据前面对级和

29、级的布置，现在根据级的综合接近程度分值排序已经密集级在进行补充调整。4. 分别处理位置相关图中仍未出现的O、U级作业单位对最后重点调整X级别作业单位对之间的相对位置（本次设计没有X级别作业单位，因此不需要考虑），得出最终作业单位位置相关图如图7-1所示。图7-1 作业单位位置相关图7.3 绘制作业单位面积相关图7.4 作业单位面积相关图调整(三个单元线平面布置图)根据位置相关图 ，考虑物料搬运方法、工艺流程图、建筑特征、车间环境、车间空间条件以及工厂现有厂区规划等因素，进行作业单位面积相关图调整。在现有条件下原材料库、硫化区域、拉键槽区域、办公区域和设备维修科已经是固定因素，不需要再进行规划，

30、因此可规划设备有机加设备、组装设备、清洗设备、校正设备、铣缺口设备、去重设备、喷漆设备、烘干设备、检验区域和包装区域，根据以上条件得到以下三个布置方案。方案一：方案二：方案三：八 、方案的评价与选择(加权因素法) 首先对单元线涉及的非经济因素赋以不同的权重，权重大小为1-10；再对各因素就每个备选方案因素进行评级，共分为五级，用五个元音字母A、E、I、O、U表示；各个级别分别对应不同的分数，A=4分、E=3分、I=2分、O=1分、U=0分；最后将某因素的权重乘以其对应级别的分数，得到该因素所得分数，将各因素所得分数相加，分数最高者为单元线最佳布置方案。 如表11-1：编码考虑因素相关内容权重各方案等级及分数一二三1物流效率各种物料，文件信息，人员按照流程的流动效率。9I(18)E(27)E(27)2存储效率物料库存的工作效率6E(18)E(18)I(12)3 场地利用率包括建筑面积、通道面积及立体空间的利用程度4I(12)E(16)I(12)4安全管理方案是否符合有关安全规范4I(8)I(8)I(8)5物料运输效率物料运入、运出的搬运路线、方法等等。