液压转向器设施规划与物流课程设计.doc

(完整word版)液压转向器设施规划与物流课程设计设施规划与物流课程设计说明书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：液压转向器厂总平面布置设计。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2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。图3-1 待建液压转向器厂厂区图目录一、基本原理 5二、基本要素分析 7三、产品工艺过程分析 7四、物流分析 11五、作业单位相互关系分析 14六、作业单位间物流与非物流相互关系合并 16七、工厂总平面布置 18八 、方案的评价与选择25九、总结 26参考文献 26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 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。1.3 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、基本要素分析液压转向器厂自制零件计划年产量为6000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）铸造废料机加工废料精加工废料全年废料总质量连接块组件0.09/0.65=0.1380.138-0.09=0.0480.048*6000=288前盖0.9/0.66/0.8/0.55=3.0993.099*0.34=1.0543.099*0.2=0.6203.099*0.45=1.395（3.099-0.9）*6000=13194挡环0.03/0.4=0.0750.075*0.6=0.0450.045*6000=270滑环0.03/0.4=0.0750.075*0.6=0.0450.045*6000=270联动轴0.27/0.5/0.99=0.5450.545*0.5=0.2730.272*0.01=0.00272(0.545-0.27)*6000=1650阀体7.0/0.9/0.72/0.6=18.00418.004*0.4=7.20210.802*0.28=3.0257.777*0.1=0.778(18.004-7.0)*6000=66024阀芯0.6/0.99/0.72=0.8420.842*0.28=0.2360.606*0.01=0.00606(0.842-0.6)*6000=1452阀套0.56/0.8=0.70.7-0.56=0.140.14*6000=840隔盘032/0.8=0.40.4-0.32=0.080.08*6000=480限位柱0.01/0.99/0.7=0.01440.0144*0.3=0.00430.0101*0.01=0.000101(0.0144-0.01)*6000=26.4定子1.2/0.99/0.5=2.4242.424*0.5=1.2121.212*0.01=0.012(2.424-1.2)*6000=7344转子0.60/0.99/0.7=0.8660.866*0.3=0.260.606*0.01=0.00606(0.866-0.6)*6000=1596后盖0.8/0.8=11-0.8=0.20.2*6000=12003.2 产品工艺过程图3.3 绘制总产品工艺过程图3.4 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 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。4.1 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。表4-1 从至表341234567891011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1292572171423091.042铸造车间783133热处理车间1200015947.54机加工车间16067.559260120425精密车间656286标准件半成品库801407组装车间801408性能实验室16028801409成品库10办公楼11维修车间合计4.2 绘制物流强度汇总表表4-2 液压转向器厂物流强度汇总表序号作业单位对物流强度11-212925721-32171431-423091.0442-47831353-41200063-515947.574-316067.584-55926094-612042105-665628116-780140127-880140138-9801404.3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。 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12345678910111213 1-26-77-88-92-45-64-51-41-34-33-54-63-4- AE E E E I I I O O O O O 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液压转向器厂的具体情况我们选择如下表8-2所示的作业单位相互关系影响因素。并在此基础上作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5 安全与污染2 生产服务6 共用设备及辅助动力3 物料搬运7 振动4 管理方便8 人员联系非物流的各作业单位相互关系图六、 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）分值等级等级分值等级分值112A4E37A213O1I23I314I2I22O415U0U00U516U0U03I617U0U00U718U0U00U819U0U00U9110U0U00U10111U0U00U1123U0U01O1224E3E36E1325U0U00U1426U0O11O1527U0U00U1628U0U00U1729U0U00U18210U0X-1-1X19211U0O11O2034O1A44I2135O1O12O2236U0U00U2337U0U00U2438U0U00U2539U0U00U26310U0X-1-1X27311U0O11O2845I2E35E2946O1E34I3047U0I22O3148U0U00U3249U0U00U33410U0X-1-1X34411U0O11O3556I2E35E3657U0U00U3758U0U00U3859U0U00U39510U0X-1-1X40511U0O11O4167E3I25E4268U0O11O4369U0U00U44610U0U00U45611U0U00U4678E3A47A4779U0U01O48710U0O11O49711U0O11O5089E3A47A51810U0O11O52811U0U00U53910U0O11O54911U0U00U551011U0U00U6.2 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（%）7-8A35.465-6E47.273-4I47.271-2O1525.450U2647.28-1X47.27总计55100七、工厂总平面布置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，关系密级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，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。为了计算各作业单俭的综合接近程度，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排序。作业单位代号12345678910111AIOUIUUUUU2AOEUOUUUXO3IOIOUUUUXO4OEIEIOUUXO5UUOEEUUUXO6IOUIEEOUUU7UUUOUEAOOO8UUUUUOAAOU9UUUUUUOAOU10UXXXXUOOOU11UOOOOUOUUU综合接近程度9861161211106-15排序56729134811107.2 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，用工业工程表识符号来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1-2、7-8、8-9，共设计5个作业单位，按综合接近程度分值排序为7、8、1、2、9。(2) 将综合接近程度分值最高的作业单位7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。处理作业对7-8 。将作业单位8布置到图中，且与作业单位7之间距离为一个单位距离。处理作业对8-9 。将作业单位9布置到图中，且与作业单位8之间距离为一个单位距离。(4) 由作业单位综合相互关系图可知1-7、1-8、1-9、2-7、2-8和2-9的关系都是U级。可以说明他们之间关系不密切。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2-4、4-5、5-6、6-7，共5个作业单位，按综合接近程度分值排序为6、4、2、5、7。(2) 首先处理与作业单位6有关的作业单位1、2、7、8、9。关系密级分别为I、O、E、O、U。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4有关的作业单位1、2、6、7 。关系密集级分别为O、E、I、O 。首先考虑E级关系，然后在考虑I级和O级。(4) 处理与作业单位5有关的作业单位为4、6，关系密级为E、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1-3、1-6、3-4、4-6，共4个作业单位，按综合接近程度分值排序6、4、1、9 。根据前面对级和级的布置，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，可得到图。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，得出最终作业单位位置相关图。 最后重点调节X级作业单位对之间的相对位置，得出最终作业单位位置相关图,如图7-1所示，而完整地作业单位位置相关图见附图所示。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(三个总厂平面布置图)根据位置相关图 ，考虑物料搬运方法、建筑特征、道路公共管线布置和绿化布置，进行作业单位面积相关图调整，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) 首先对场址选择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场址进行评级，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，分数最高者为最佳场址方案。 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。8E(24)E(24)A(32)2存储效率物料库存的工作效率6I(12)E(18)E(18)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5I(10)I(10)E(15)4安全管理方案是否符合有关安全规范4I(8)I(8)I(8)5辅助部门的综合效率各个系统之间的协调4E(12)E(12)E(12)6物料运输效率物料运入、运出的搬运路线、方法等等。7I(14)O(7)E(21)7环境的优良程度周边的绿化等等3E(9)E(9)E(9)8工作环境及员工满意程度方案的场地、空间、噪声等对员工的影响3E(9)E(9)E(9)9897124根据以上八个因素的加权比较，最终方案确定为方案三。但实际中需要根据实际情况进行必要的调整，或者重新附加因素进行进一步的评价和优化。对于一个真正的设计考虑的因素不仅仅有这些。还要考虑更多的更专业的因素，跟当地的法律法规，地理条件都有很大的关系。在以后的实施过程中还要具体的做好分析。九、总结通过两周的课程设计，不仅使我系统地重新温习，再学习了设施规划的相关专业知识，同时培养了自己自主自觉的思考和动手能力。尽管设计过程中发现了不少问题,但在学着掌握和消化这些理论知识并用于实践，使我对于枯燥的理论知识有了更进一步的认识和理解。通过设计，我更进一步的了解和认识了SLP方法，从工业工程基本原理及物流专业知识入手，对工厂生产系统进行分析；通过对工厂布置设计过程的实际操作，熟悉了系统布置设计方法中的各种图形符号和表格，和计算机辅助工具，掌握了系统布置设计方法的规范设计程序和每一个程序需要注意的部分。在设计的过程中涉及很多主观因素的评价等，这部分的工作缺乏理论和经验的辅助，所以较为片面，同时没有评判的准则，有很大的可操作性和差异性。这需要我们更广更多更深入的阅读相关书籍和质量的评价的方法和知识，使得主观因素评价的主观性降到最小，保证其实效性。这督促了我们要加强更多更广的阅读和理解分析能力，更熟练高效的进行物流分析评价。这次课程设计得到了程晓娟老师的悉心指导，在此表示对程老师的由衷感谢。【参考文献】1、 物流工程. 齐二石等.北京：高等教育出版社，20062、 企业物流工程. 邹安全. 北京：中国物资出版社，20053、 物流设施规划与设计.程国全，柴继峰，王转. 中国物资出版社4、 现代物流与设施规划. 方庆琯. 北京: 机械工业出版社, 20045、 设施规划与物流. 朱耀祥等 北京：机械工业出版社，2004