毕业设计：机械厂机加工车间设施规划设计.pdf

毕业设计（论文）任务书课题名称：马鞍山益文机械厂机加工车间设施规划设 计学 院：管理科学与工程学院 毕业设计（论文）的主要内容：1、到现场进行调研，了解物流区的现状，发掘存在的问题，收集相关数据，主 要包括产品以及原材料的种类，数量，业务流程，辅助服务，时间等五大要素，工 厂的现有布局情况，主要建筑物所占面积。对物流区的作业流程进行分析，确定各 作业单位的功能。2、采用SLP方法对物流区布局进行规划，主要过程为确定工厂的作业单位划分,计算各作业单位间的物流量，进行作业单位相互关系分析、形成综合相互关系图，考虑各作业单位所需面积和实际的可得到的面积，综合各种修正因素和限制条件提 出几种布局方案。3、运用层次分析法对布局方案进行评价，得出最佳方案。4、用工业工程思想方法指导实习过程5.英文的资料翻译不得少于5000字。6.基于CAD绘图软件，绘制图纸工作量相当于1张A1的CAD图纸。安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计指导教师签字：_摘要课题研究对象是益文机械厂机加工车间设施规划与设计，目的是希望通过运用 工业工程的相关理论和方法对益文机械厂机加工车间进行规划和改善。从而提高空 间利用率，改善厂内物流，提高运营效率。画出机加工车间的布局图，对主要产品 的工艺过程和物流情况进行分析，然后运用设施规划理论、方法对益文机械厂机加 工车间的布局进行规划，改善物流区工厂布局，提高空间利用的效率，提高运营效 率。最后，利用系统评价的层次分析法对提出的若干改进方案进行评价，从而在理 论上确保了改进方案的科学性、合理性。关键字：SLP,物流量、AHP线安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计AbstractThe topic object of study is the workshop of machining YiWen factory facilities planning and,design,the purpose is to use industrial engineering correlation theories and the method of machiningI装 workshop on YiWen factory planning and improve.Thus it raises the spatial use factor,improves in thei factory the physical distribution,raises the operation efficiency.Draw the workshop of machining；layout chart,the main products of the process and logistics situation analysis,then we use he facility!plan theory and the method carry on the workshop of machining of YiWen factory layout planning,i improvement physical distribution facilities arrangement,improve the efficiency of the spacer*,utilization,raises the operation efficiency.Finally,we using the AHP evaluation system carry on the:appraisal to some improvement scheme,thus ensuring the improvement scheme in theory of scientificand reasonable.线Key word:SLP,flow of logistics,AHP.安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计目录摘要Abstract绪论.11.1设施规划与设计的发展历程.1 1.2设施规划设计的现状与发展趋势.2野 1.3选题的背景.3；1.4研究内容.41 二课题研究主要理论知识.5 2.1设施规划与设计概述.51T 2.1.1设施规划的设计的内容.5I 212设施规划的目标与原则.6I 2.1.3设施规划设计的阶段结构.7:2.1.4设施规划设计方法.8:2.2系统布置设计SLP概述.9A 2.2.1工厂布局原始资料.9 2.2.2系统布置设计SLP模式.9j 2.2.3系统布置设计SLP步骤.11三流程分析.12；3.1工艺路线图.123.2 布局形式.143.3 工艺过程图.15四SLP法求解.19:4.1物流分析与物流相关表.19:4.2作业单位相互关系分析.21:4.3作业单位位置相关图.284.4 作业单位面积相关图.32五层次分析法的运用.375.1 AHP法的产生与发展.375.2 AHP法基本思想与实施步骤.385.3 AHP 一般方法.385.3.1 建立评价系统的递阶层次结构.385.3.2 构造两两判断矩阵.395.3,3 单一准则下要素相对重要度的计算.40安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计5.4 AHp法的应用.41结论.44参考文献.45致谢.46绪论1.1设施规划与设计的发展历程IIf 设施规划设计发源于早期的制造业，伴随着工业生产产生的，一直以来都是工:业工程的一门核心技术。第二次世界大战前，早期的工业工程将方法研究、物料搬:运和工厂布置三方面内容合称为工厂布置设计。其中工厂布置方面的内容主要采用;定性分析方法和经验设计。当然，这种方法缺乏科学性。但是经过大量实践的数据V 在一定程度上也反映了客观状况，且根据经验设计的工厂在较短时间内比较符合实I 际情况。:第二次世界大战后，工业工程学科有了很大发展，在方法上逐渐由定性向定量;转变，在工作领域上也由重点在制造业扩大到其他工业和服务业，设计对象向非工!业设施扩大，由此工厂布置设计发展为设施规划设计。20世纪60年代以后由 Richard.Muther倡导的系统化布置规划(SLP)方法，由于采用理性化的推理方法和：系统化的规划设计方法，使设施规划设计向前迈进了一大步。i 随着计算机及其技术的发展，20世纪80年代以来许多学者研究了各种设施布；置的模型及其算法，推理更加细致合理，加上CAD技术使绘图工作也可自动完成，；出现了各种商品化的设施布置软件包，又使设施规划跃上一个新的台阶。;纵观设施规划设计发展的三个阶段，每一阶段都有优点也有不足。随着二次分：配问题模型的建立，即把N个设施分配到S个位置上，引起了人们对布置设计问题；的研究兴趣，出现了大量新建型和改进型计算机布置设计程序，如著名的CRAFT和；CORELAPo CRAFT(Computerized Relative Allocation Of Facilities T echnique);即计算机设施相对定位技术是以运输费用最小为目标函数，用位置变换方式探索最 小费用时时各单元的位置，探寻最小运输费用布置方案，因此称为改进布置型算法。CORELAP(Computerized Relationship Layout Planning)即计算机关系平面布置法 是按单元之间关系密切程度，计算各单元的总接近度的方法构成平面布置图。20世 纪70年代中后期，研究发现，布置问题属于NP问题，当问题规模较大时，即使是 当今世界上最快的计算机业需要人类无法接受的时间才能找到最优布置安敢启发式 解法方案启发式解法。正因为如此，研究人员在继续探索数学直接解法的同时，开 始从多个角度寻找最优或近优的布置。随着人工智能理论的应用，人们又开发出许 多设施布置专家系统，如设施布置专家系统(FADES)、人工智能设施布置专家系统共42页第1页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计(IFLAPS)、计算机辅助设施布置选择程序(CAFLAS)及将最优化与知识基相结合的 机床布置专家系统(KBML)。随着工业工程的应用领域进一步扩大，设施规划与设计的原则和方法逐步扩大 到了非工业设施，如机场、医院、超级市场等各类社会服务设施。1.2设施规划设计的现状与发展趋势近年来，由于当今世界正从工业化社会向信息社会飞速发展，各个方面都发生:了极其巨大的变化。就制造业的生产方式而言，已从大量生产方式向准时制及精益 生产方式，并进一步向计算机集成制造(CIMS)及敏捷制造方式迅速演变。原有的许3 多程序和方法逐渐显现自身的不足和缺陷。为适应生产方式的转变，人们对设施布1 置设计不断进行研究，取得了长足的发展。；1、系统布置设计(SLP)发展为战略设施规划(SFP)i 虽然缪瑟的系统布置设计技术条理清晰、考虑完善(包含定性和定量因素)，因Y 而被广泛采用，但随着时代的发展，其不足之处也逐渐显现。；(1)激烈的市场竞争迫使企业应用MRP-n、ERP、CI MS等来武装自己。它们信；息资源的高度计算机集成化要求设施布局信息的计算机化；同时，它们的动态特性：要求必须建立设施布置的快速响应(即迅速提供高效可行的新的布置方案)。而现在工 的系统日趋复杂，应用系统布置设计技术手工完成布置和调整十分繁琐，此时，既1 要满足时间性又要满足最优性是不现实的。；(2)传统的系统布置设计技术不太适合企业流程再造(BPR).企业为适应市场变：化，需进行企业流程再造。这一浪潮的核心就是流程再造：即聚焦于核心增值流程,：恰当地把弱势业务向外分包。在现代制造企业中，产品物流密度占整个物流的比例:越来越小，主要物流趋向于象堆垛和包装这类的事情。当物料搬运系统含有大量的：回收车、容器和堆垛机时，非产品物流(次流)和产品物流(主流)的分离导致两张不；同的轮廓图，而含有所有设施的SLP方法会导致变形的轮廓图。：(3)系统布置设计技术提供的布置方案太少。在初步方案确定后，设计者要根!据约束条件自己调整方案。限于自身知识及能力的局限，设计者最终提供给决策者；的方案较少，可供决策者选择的余地太小.很难形成优秀的、令人满意的方案。有鉴于此，威廉温拿等工厂设计师们在实践中不断对其进行发展和完善，并 于90年代提出了新的战略设施规划(SFP:Strategic facilitiesplanning)o其发 展主要有两点：(1)把设施布置设计提升至战略高度,通过一次根本性的再聚焦以及精益原则来 提高企业整体生产力。实施的关键是运用企业流程再造原理：即首先进行业务流程重 组，然后将主、次流分离(产品物流与非产品物流分离)，最终的布置由主流的轮廓 图发展而来，次流伴随着主流被调整至剩余空地、头上和地下空间。这样一来，顾 客愿意付钱的产品的价值增值速度加快，企业竞争能力加强共42页第2页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计(2)新的战略设施规划融合了优良的计算机辅助设施布置方法，一定程度上实 现了设施布置的快速响应、布局信息的计算机化和较丰富的设计方案以供决策者选 择。2、计算机辅助设施布置方法的发展计算机辅助设施布置方法自从出现以来，就一直是人们研究的重点，无论是模 型)还是算法，发展都非常迅速。由于设施布置是典型的NP问题，人工智能技术成 为在有效时间内寻求满意解的可行算法它们应用快速并行处理，可以同时得到多个 解，丰富了备选方案;并且它们允许代价更高的解出现，从而可以跳出局部最优点，解决对初始布局敏感的问题，这些使得人工智能技术获得广泛应用。3、设施布置设计的发展总趋势I 缪瑟的系统布置设计(SLP)逻辑严密、条理清晰、考虑比较完善。因此，先前 的新建生产(服务)系统中最具代表性的CORELAP程序就是将SLP融人计算机辅助设；施布置方法(CAI)中，只是当时的集成比较简单。现在，温拿的战略设施规划(SFP)：在发展SLP的基础上将其自身更紧密地集成于CAL中卜这也表明了在设施布置项目：向大型化、复杂化方向发展的今天，考虑到时效性，计算机辅助设施布置方法已逐 1 渐成为设施布置设汁的主流。在此领域，虽然人们作了众多的探索，取得不小的成!果，但由于布置问题确是一个复杂并且富含矛盾的优化问题，所以至今仍未真正建|立起完善的、得到大家一致公认的软件模型，其算法也有诸多问题要解决。因此，：设施布置设计未来发展的总趋势就是：一方面继续发展完善缪瑟的系统布置设计和：温拿的战略设施规划，把它们的精髓更完整地渗透、集成到计算机辅助设施布置设,计中去；另一方面根据现实情况构建更为完整的布置模型、并结合最新的人工智能!技术的发展，提出功能更强大、更为迅捷快速的新算法，最终开发出更通用的计算；机辅助设施布置软件。i 1.3选题的背景i 马鞍山益文机械厂于1995年由马钢教委成立。刚开始主要为马钢进行减速器的 修理，目前该厂的主要产品是减速器的修理和非标备件的制作。现在益文机械厂的；总人数有64人，其中技术人员3人，技术加管理人员13个，48名工人。i 马鞍山益文机械厂从原来只修理减速器发展成制造非标备件，现在减速器的修理仍然是工厂的主要任务。减速器的修理主要经过以下流程：进库登记-建立修理方 案-分拣-作业检查-磁粉探伤-判断修理项目-制作-组装、密封-调试-安装-交付使 用。减速器利用齿轮的速度转换器将电机的回转数减速到所需要的回转数，它主要 是一种动力传达的机构。在当前用于传递动力与运动的机构中，减速器的应用非常 广泛，可以说，儿乎在各式机械的传动系统中都可以见到其踪影。从大动力的传输 工作到小负荷、精确的角度传输都可以见到减速机的身影，而且在工业的应用上，减速器具有减速及增加转矩的功能，因此减速器广泛用在速度与扭矩的转换设备中。共42页第3页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计减速的功用主要有两个方面：一是降速同时提高输出的扭矩，扭矩的输出比列按电 机的输出乘以减速比，但不能超出减速机的额定扭矩;二是减速同时降低负载的惯 量，惯量的减少是减速比的平方，一般情况下电机都有一个惯量值目前减速器的修理虽然占着该厂较多的业务比重，但是在减速器的修理中一般 只涉及到一至两道工序，例如，有的减速器只需要换一个标准件，有的只需要清洗 打磨即可，所以减速器的修理很少涉及到具体的加工设备，仅仅在钳工区就能完成 修理工作，加工设备机器主要用于非标备件的生产。益文修造厂是一个中小型企业，设备比较落后，管理水平较低，在机加工车间,早期机器的摆放已不能满足日益扩大的生产的需要，并且在后期购买机器的摆放中 属于见缝插针式，造成机器摆放的混乱，使得在零件加工的过程中存在着物流量的 交叉、迂回，从而影响了生产的效率，限制了该厂实现大规模生产的能力。1.4研究内容物流设施与规划是工业工程专业一门重要课程，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个 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。本文利用设施规划与物流分析的相关知识对益文机械厂机加工车间进行布置设 计。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。采用一套表达力强的图例符号和简明表格，通过一套条理 清晰的设计程序对工厂物流、工厂作业单位相互关系分析，绘制作业单位位置相关 图、作业单位面积相关图、工厂总平面布置图，并对设计方案进行评价择优。运用 物流设施与规划、基础工业工程、人因学、运筹学、物流工程的相关理论和分析方 法，对该公司的总体布局进行设计、修正、评价、择优。通过实地考察，调研，综合分析非标备件磨床中心滑块的加工过程及物料搬运系统构成，利用系统思想达 到整体最优。通过查找文献资料、数据采集、计算、分析、整理成工艺流程图、从 至表、搬运活动一览表等，用SLP方法对机加工车间布局设计进行规划。在此基础 上确定布局设计，进行需求计算，形成儿个方案，最后运用系统工程的层次分析法 进行系统的评价。共42页第4页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计二课题研究主要理论知识2.1设施规划与设计概述2.1.1 设施规划的设计的内容各种文献对设施规划与设计的定义不同，但在制造业中都是把设施规划与设计 定义为对一个生产系统进行全面的、系统的规划与安排，这种规划与安排是有目的 的，这就是要确定经济合理的投入，使设施得到优化的配置，以支持整个系统得到 有效的运行，获得期望的产出。设施规划与设计的研究范围非常广泛。例如在工业设施的规划设计过程中，涉 及到土木工程、建筑、电气、化工等多种专业。从工业工程的角度考察，设施规划 由厂址选择与设施设计两个部分组成，设施设计又分为布置设计、物料搬运系统设 计、建筑设计、公用工程设计及信息通信设计五个相互关联的部分。在制造业中，设施设计乂包含了车间设备布局设计和物料搬运系统设计两个互 相关联的内容。设备布局设计是对设备、机器、运输通道、场地、按照物流、人流、信息流的合理需要，做出有机组合和合理安排；物料搬运系统设计则是对物料搬运 的数量、路线、搬运方法和设备、储存场地等做出合理安排。车间设备布局一般原则：(1)要按车间分工确定的车间生产纲领和生产类型为依据，确定车间的生产组 织形式和设备布局的形式。(2)要求工艺流程通顺，物料搬运简捷方便，避免往返交叉。(3)要根据工艺流程选择适当的建筑形式，采用适当的高度、跨度、柱距，配 备适当等级的起重运输设备，充分利用建筑物的空间。(4)要对车间的所有组成部分，包括机器、工作位置、毛坯与零件存放地、检 验试验用地、辅助部门、通道、公用管线、办公室、生活卫生设施等，合理区划和 协调配置。(5)为工人创造安全、舒适的工作环境，使采光、照明、通风、采暖、防尘、防噪音等具有良好的条什，将工位器具设在合适的部位，便于工人完成作业。(6)具备适当生产变化的柔性。物料搬运系统设计一般原则(1)减少环节，简化作业流程，实现物流合理化。物料搬运不仅不增加货物的 共42页第5页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计价值和使用价值，相反还会产生附加成本和增加货物的破损可能性，因此作业环节 越少越好，尽可能避免重复搬运。同时要注意工步问、工序间的衔接，做到作业的 连续性，作业路径尽量缩短，避免迂回和交叉运行，按生产工艺流程组织作也。（2）以满足生产工艺的需要为前提，充分发挥机械设备的利用率。物料搬运机 械设备的选用和配备，在满足生产工艺需要的前提下，要考虑各种设备的充分利用,以安排得当为要。（3）贯彻系统化、标准化的原则。物料搬运本身是一个系统，因此搬运作业与 物流的其它环节之间，搬运作业与生产工艺各工序、工步之间要协调，才能做到物 流合理，提高生产效益。搬运的工艺、装备、设施，货物的单元、运载工具、存储 装置，信息流各种形式，组织管理方式乃至标志，用语等都应当标准化、系列化、!通用化，这是实现物料搬运作业现代化的前提。芍（4）步步活化，省力节能。在搬运过程中，下一步比前一步更便于作业时称为；“活化”；物料搬运的工序、工步应设计得使物料的活性指数提高（至少不降低），叫；做步步活化。还应采取节省劳力和降低能耗的措施。2.1.2设施规划的目标与原则:一个设施是一个有机的整体，由相互关联的子系统组成，因此必须以设施系统i 自:身的目标作为整个规划设计活动的中心。设施规划的目标是使人力、财力、物力 金 和人流、物流、信息流得到最合理、最经济、最有效的配置和安排，即要确保规划!的企业能以最小的投入获取最大的利益。不论是新设施的规划还是旧设施的再规划,；典型的目标是：i（1）简化加工过程。:（2）有效地利用设备、空间、能源和人力资源。；（3）最大限度地减少物料搬运。i（4）缩短生产周期。；（5）力求投资最低。：（6）为职工提供方便、舒适、安全和符合职业卫生的条件。:上述目标相互之间往往存在冲突，必须要用恰当的指标对每一个方案进行综合 评价，达到总体目标的最优化。为了达到上述目标，现代设施规划应遵循如下原则：（1）减少或消除不必要的作业，这是提高企业生产率和降低消耗的最有效方法 之一。只有在时间上缩短生产周期，空间上减少占地，物料上减少停留、搬运和库 存，才能保证投入的资金最少、生产成本最低。（2）以流动的观点作为设施规划的出发点，并贯穿在规划设计的始终。因为生 产系统的有效运行依赖于人流、物流、信息流的合理化。（3）运用系统的概念。用系统分析的方法求得系统的整体优化。共42页第6页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计(4)重用人的因素，运用人机工程理论进行综合设计，并要考虑环境的条件，包括空间的大小、通道配置、色彩、照明、温度、湿度、噪声等因素对人的工作效 率和身心健康的影响。设施规划设计是从宏观到微观，又从微观到宏观的反复替代、并行设计的过程。要先进行总体方案布置设计，再进行详细布置：而详细布置设计方案又要反馈到总 体布置方案中，对总体方案进行修正。总之，设施规划与设计就是要综合考虑各种相关因素，对生产系统或服务系统 进行分析、规划、设计，使系统资源得到合理的配置。2.1.3设施规划设计的阶段结构II节 设施规划与设计工作贯穿工程项目发展周期中前期可行性研究与设计阶段。因;此，设施规划与设计必然也存在与时间有关的阶段结构。下图体现了这种结构。这,种结构形成了从整体到局部、从全局到细节、从设想到实际的设计次序。即前一阶1 段工作在较高层次上进行，而后一阶段工作以前的工作成果为依据，在较低层次上:进行；各阶段之间相互影响，交叉并行进行。因此，设施规划与设计必须按照“顺i 序交叉”方式进行工作。下表列出设施规划与设计结构的成果和工作。：0预规划!1 I_J套 一I.确定方案规划阶段n.总体规划ni.详细规划w.规划实施v.规划后规划时间图设施规划与设计阶段结构表设施规划与设计阶段结构共42页第7页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计阶段0IIIIIIVVI名称预规划确定方案总体规划详细规划规划实施规划后成果确定目标分析并确 定位置及 其外部条 件总体规划详细规划设施实施 计划竣工试运 转主要工作 内容制定设施 要求预测、估算生产 能力及需 求量确定设施 要求生产 能力及需 求量按规划要 求总体规 划及总布 置图按规划要 求作详细 规划及详 细布置图制定进度 表或网络 图项目管理(施工、安装、试 车及总 结)财务工作财务平衡财务再论 证财务总概 算比较财务详细 概算筹集投资投资i 2.1.4设施规划设计方法：工厂布局(Plant Layout)是设施规划与设计的核心，必须首先进行。布金 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1 的影响。布局设计方法可分为：；(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、机器或运:动，通过相互关系的分析，调整样片位置可得较好的布置方案。这种方法适用于；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；戈IJ、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1 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相结合起来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实际50年代，有螺线规划划法、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结合起来，但在实践上，现在较少应用它们。(4)系统布置设计 SLP(Systematic Layout Planning)法。Muther 除了提出 SPIF外，还对于工厂布局等五个子系统提出了一套统一化系统化的规划设计方法，即系统布局的SLP法。这是当前工厂布局设计的主流方法共42页第8页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计2.2系统布置设计SLP概述2.2.1 工厂布局原始资料工厂布局设计需要的主要原始资料是产品及其生产纲领和生产工艺过程。次 要资料有两种，即支持生产的辅助服务部门和时间的安排。(1)产品(P,Product)和产量(Q,Q uantity).产品及其是指工厂要生产 的产品型号、系列、规格、产量和年生产量，这些因素影响到设施的组成及其相 互关系、选用设备的类型、物料搬运的方式等。各类产品的产量由年度生产纲领 提供，常用件数、重量或销售价值来表示。这一因素对设施规划、设备数量、运 输量、建筑面积均产生重要影响。(2)工艺过程(R,Route).由熟悉本行业先进生产工艺的工程技术人员或 专业咨询公司提供的工艺过程表、工艺路线卡、装配工艺卡等工艺文件。工艺过 程将对生产单位的物流系统组成、物料搬运路线、仓库位置等有重要影响。(3)辅助服务部门(S,Service).是指支持生产运行的工厂各辅助部门，如工 具领取和维修部门、动力部门、各公用设施管理部门等。需要的辅助部门及其规 模大小都要在工厂布局设计时确定。(4)时间安排(T ime).是指产品的生产周期、投产的批量与批次、各种操 作时间定额标准等。这些数据资料可以在设计过程中用以估算设备的数量、需要 的面积和人员、各生产单位之间的平衡等。有了以上P、Q、R、S、T等五方面的原始资料，就能着手布局设计2.2.2 系统布置设计SLP模式在制造业中，工厂布局设计主要是确定工厂的生产部门、辅助服务部门和管理 部门的位置，合理和有效的工厂布置对提高企业的生产效率、降低成本起着重要作 用。最具有代表性的工厂布局设计方法是R.缪瑟(R.Muther)提出的“系统布置 设计(SLP)”法，该方法提出了作业单位相互关系密级表示法，使布置设计由定性 阶段发展到定量阶段。在缪瑟提出的系统布置设计(SLP)中，正是把产品P、产量 Q、生产路线R、辅助服务部门S及生产时间安排T作为给定的基本要素(原始资料),作为布置设计的基本出发点。系统布置设计(SLP)程序如图2-2所示。一般经过下 列步骤：共42页第9页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计装订线系统布置设计程序图共42页第10页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计2.2.3 系统布置设计SLP步骤(1)准备原始资料。在系统布置设计开始时，首先必须明确给出基本要素一 产品P、产量Q、生产工艺过程R、辅助服务部门S及时间安排T等这些原始资 料，同时也需要对作业单位的划分情况进行分析，通过分解和合并，得到最佳的 作业单位划分状况。所有这些均作为系统布置设计的原始资料。(2)物流分析与作业单位相互关系分析。针对某些以生产流程为主的工厂，当物料移动是工艺过程的主要部分时，物流分析是布置设计中最重要的方面；对 某些辅助服务部门或某些物流量小的工厂来说，各作业单位之间的相互关系对布 置设计就更显重要了。上(3)绘制作业单位位置相关图。根据物流相关表与作业单位相互关系表，考I 虑每对作业单位相互关系等级的高或低，得出各作业单位之间的相对位置关系，;有些资料上也称之为拓扑关系。这时并考虑各作业单位具体的占地面积，从而得!到的仅是作业单位相对位置，称为为之相关图。，(4)作业单位占地面积计算。各作业单位所需占地面积与设备、人员、通道订 及辅助装置等有关，计算出的面积应与可用面积相适应。：(5)绘制作业单位面积相关图。把各作业单位占地面积附加到作业单位位置；相关图上，就形成了作业单位面积相关图。:(6)修正。作业单位面积相关图只是一个原始布置图，还需要根据其他因素1 进行调整与修正。此时需要考虑的修正实际因素包括物料搬运方式、操作方式、彳 储存周期等，同时还需要考虑实际限制条件，如成本、安全和职工倾向等。考虑:了各种修正因素与实际限制条件以后，对面积进行调整，得出数个有价值的可行;工厂布置方案。(7)方案评价与择优。针对得到的数个方案，需要进行技术、费用及其他因:素评价，通过对各方案比较评价，选出或修正设计方案，得到布置方案图。I 依照上述说明可以看出，系统布置设计(SLP)是一种采用严密的系统分析手;段及规范的系统设计步骤的布置设计方法，具有很强的实践性。共42页第11页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计三流程分析3.1 工艺路线图线路图是依比例缩小绘制的工厂简图或车间平面布置图。它将机器、工作台、运行路线等的相互位置一一绘制于图上，以图示方法表明产品或工人的实际流通 路线。下图为实习期间观察的益文机械厂现有机加工车间布局图装订线共42页第12页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计益文机械厂生产的非标备件的主要产品之一是磨床中心滑块。磨床中心滑块由 两大零件组成：一是滑块；二是螺母。其中滑块的主要材料是42CrMo螺母的主要材 料是zCu o滑块的成品重72.1千克，螺母成品重7.8千克。以下是制造滑块的线路 图。滑块的线路图：订线共42页第13页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计从以上线路图中我们可以看出，在磨床中心滑块的生产过程中物料搬运的距 离太长，例如在滑块的加工中，在车床处加工好后移至磨床处加工，移动的距离 很大，且机加工车间内部由于部分零件的乱摆乱放使得道路狭窄，造成物料在搬 运过程中的停滞，时间严重浪费。并且在搬运的过程中存在着物流量的交叉、迂 回现象，象在划线台的应用上，由于另外一个划线台上积聚着许多的半成品，所 以只能用另一个划线台，造成了物料的往返现象。机加工车间的现有布置造成了 产品在生产过程中严重的时间浪费，使产品的生产周期长，限制了该厂实现大规 模生产的能力。流程分析是工厂布局的前提。零件的流程指此零件在整个工厂的移动路径。流程分析不仅考查每个零件在工厂中的路径，而且试图使以下因素降到最低：移动距离。返回次数。交差运输。生产费用。3.2 布局形式设施布置又可分为产品原则布置、工艺原则布置及成组布置三种形式。每一 种设施布置形式各有特点，分别适应不同的生产类型：(1)产品原则布置(Product Layout)0产品原则布置也称为流水线布置或对 象原则布置。当产品品种很少而生产数量又很大时，应按产品的加工工艺过程顺 序配置设备，形成流水生产线，这是大量生产中典型的设备布置方式。由于产品 原则布置是按产品的加工、装配工艺过程顺序配置各道工序所需设备、人员及物 料的，因此能最大限度地满足固定品种的产品的生产过程对空间和时间的客观要 求，生产效率非常高，单件产品生产成本低，但生产适应性即柔性差，适用于少 品种大量生产。(2)工艺原则布置(Process Layout)0工艺原则布置也称为机群式布置。这 种布置形式的特点就是把同种类型的设备和人员集中布置在一个地方，如车床工 段、铳床工段、刨床工段就是分别把车床、铳床、刨床和磨床各自集中布置在一 个地方。这种布置方式便于调整设备和人员，容易适应产品的变化，生产系统的 柔性大大增加，但是，当工件需要经过多种设备进行加工时，工件就不得不往返 于各工序之间，增加了产品搬运次数与搬运距离，常常带来物料交叉搬运与逆向 流动的问题。这种布置形式通常适用于单件生产及多产品小批量生产模式。(3)成组原则布置(Group Layout)o成组原则布置又称为混合原则布置。在产品品种较多，每种产品的产量又是中等程度的情况下，将工件按其外形与加 工工艺的相似性进行编码分组，同组零件用相似的工艺过程进行加工，同时将设 备成组布置，即把使用频率高的机器按工艺过程顺序布置组合成成组制造单元，整个生产系统由数个成组制造单元构成。这种布置方式既有流水线的生产效率又 有机群式布置的柔性，可以提高设备开工率、减少物流量及加工时间，成组原则 布置适用于多品种、中小批量的生产类型。现代成组原则布置包括柔性制造单元(FMC)和柔性制造系统(FMS)两种形式。共42页第14页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计(4)固定式布置(Fixed Production Layout)。精益生产的一个核心原则是非 工艺流程型布局。它为工厂高效率工作建立了基础并且具有很多优势，与工艺流 程型布局相比较它将相似的设备装置成组地环绕摆放。益文机械厂机加工车间的现有设施布置近似于工艺原则布置。在机加工车间 的设施布置设计中仍然采用工艺原则布置。益文机械厂是一个小型企业，只有一 个车间即机加工车间，显然产品原则布置和固定式布置都不适合。机加工车间的 生产批量一般较小，并且有许多非标备件的生产涉及到的工序较少，加工工艺的 相似性程度低，所以采用成组原则布置也是不合理的。采用工艺原则布置，因为 这种布置方式便于调整设备和人员，容易适应产品的变化，生产系统的柔性大大 增加。3.3 工艺过程图i 工艺过程图可以用来详细描述产品生产过程中各工序的关系，也可以用来描订 述全厂各部门之间的工艺流程。在描述全厂各部门之间产品工艺流程时，我们用：操作符号表示加工设备，用储存符号表示原材料、半成品、成品区。；机加工车间内是按成组原则布置的，共有13个区域，分别为：像床区、钻床：区、铳床区、刨床区、磨床区、车床区、插齿滚齿区、划线区、半成品区、原材1 料区、货架区、成品区、钳工区。给13个区域依次排序为：1原材料区、2货彳 架区、3镇床区、4钻床区、5铳床区、6刨床区、7磨床区、8车床区、9插齿滚;齿区、10钳工区、11划线区、12半成品区、13成品区。按照工艺流程，各个工：段分别负责不同阶段的工作，因此我们必须深入研究详细的工艺过程的各道工序!的工作细节。!(1)滑块的加工。滑块的毛坯铸件经过刨、车、铳、磨、划线、钻六道工序到；半成品区。滑块的毛坯重量是10L2 kg,加工过程中产生的金属废料为29.1 kg,i 整个滑块的重量为72.1 kgo滑块的加工工艺过程图如图所示。共42页第15页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计订线成品区，6.31 kg原材料螺母的加工。螺母的加工经过车、包U、划线、钻孔四道工序。之后运至半 与滑块组装。螺母的毛坯件重为15.04 kg,其中经车床加工产生的废料为，经刨床和钻床产生的废料分别为0.80 kg和0.14 kgo共42页第16页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计装订线原材料将上述滑块与螺母的加工工艺过程图绘制在一起，就得到了磨床中心滑块的工 艺过程图。该图清楚的表现了磨床中心滑块生产的全过程及各作业单位间的物流情 况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础。需要说明的是若要计算全年的物流 量，图中数据还需乘上总产量。磨床中心滑块的工艺过程图如下图：共42页第17页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计共42页第18页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计四5口？去求角单4.1物流分析与物流相关表,采用SLP法进行车间布置时，通过划分等级的方法，来进行物流的状况，为此 引入物流相关表，以简洁明了的形式表示物流状况。i（1）物流强度等级。SLP中将物流强度划分为五个等级，分别用符号A、E、I、：0、U来表示，其物流强度逐渐减少，对应着分别为超高物流强度、特高物流强度、；较大物流强度、一般物流强度和可忽略搬运五种搬运强度。作业单位对（或称为物i 流路线）的物流强度等级应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定，可按下表订 来划分。物流强度等级比例划分表物流强度等级符心物流路线比例（）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04010可忽略搬运U根据图来统计存在物料搬运的各作业单位之间的物流总量（即正反两物流量之 和），应注意必须采用统一