富迪波纹管厂的物流设施规划与设计.doc

设施规划与物流分析课程设计说明书题目：洛阳富迪波纹管厂的物流设施规划与设计学生姓名及学号曹园（20110700203）指导教师及职称 李冰（教授）专 业 物流管理班 级 2011级2班 2014年4月24日目录前言11设施基本情况介绍31.1地理位置31.2自然条件32设施基本要素分析42.1产品简介42.2产品-产量分析42.2作业单位划分62.2工艺流程分析73作业单位物流相互关系分析83.1物流分析的内容83.2工艺流程图83.3从至表143.4物流相关表154作业单位非物流相互关系分析194.1非物流影响因素194.2非物流相互关系等级划分194.3非物流相关表205作业单位综合相互关系分析215.1综合相关表求解步骤215.2综合相互关系计算表215.3综合相关表246作业单位位置相关图256.1作业单位的综合接近程度256.2综合接近程度排序表256.3位置相关图267作业单位面积相关图277.1数量估算277.2面积相关图288工厂平面布置图298.1修正因素298.2实际条件限制因素308.3工厂总平面布置图309布置方案的评价与选择319.1单项指标比较评价319.2综合指标比较评价3110系统化搬运分析3110.1物料的分类3210.2布置分析3210.3各项移动的分析3310.4各项移动的图表化3910.5物料搬运方法的选择4310.6初步的搬运方案4410.7修改和限制4610.8各项需求的计算4610.9方案的评价46结论46前言设施布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题。自工业革命以来研究出了许多手工设计、数字分析和图解技术，60年代以来，又发展了计算机辅助设施布置。在众多的布置方法中，以R缪瑟提出的系统化布置设计 SLP（Systematic Layout Planning）最为著名，应用十分普遍。这种方法不仅适用于工厂和生产系统设计，还可以用于医院、学校、百货商店、办公楼等设施设计。R缪瑟提出的系统化布置设计 SLP 方法，使设施布置由定性阶段发展到定量阶段，相关技术也广泛应用于各种生产系统与服务系统，从而使设施规划从工业工程中分支出来，形成了一个完整的学科体系。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计。这种方法为设施设计人员与生产管理人员广泛采用，实践效果良好。但系统布置设计不是一种严密的设计理论，而是一套实践性非常强的设计模式和规范的设计程序。学习和掌握系统布置设计方法最有效的手段就是直接进行系统布置设计，其设计程序为： 所谓物料搬运，就是对各种物料进行搬运。说的完整些，就是对物料、产品、零件、介质或其他物品进行搬动、运输或改变其位置。系统化搬运分析（Systematic Handling Analysis，简称SHA）适用于一切物料搬运项目，是一种条理化的分析方法。 物料搬运的基本内容是物料、移动和方法。因此，物料搬运分析就是分析所要搬运的物料，分析需要进行的移动和确定经济实用的物料搬运方法。搬运系统分析的程序就是建立在这三项基本内容的基础上的，其设计程序是：进行系统布置设计课程设计的主要目的是运用所学的设施规划与物流分析的基本知识和原理，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析，并通过对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。同时通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解实际技术问题的能力。1 设施基本情况介绍1.1 地理位置富迪波纹管厂始建于1985年，属小型加工厂，主要生产各种型号的金属波纹管膨胀节。该厂原位于洛阳市南村，现为了适应市场经营的需要，与前往洛阳市涧西区西苑路南侧一块空地上。新厂址南北230米，东西宽195米，总占地面积为44850平方米。该厂北侧为西苑路，南侧为联盟路，西边与青岛路相邻，东侧为中船重工集团公司七二五研究所。交通运输便利，该厂的位置示意图如图1所示：图1 富迪波纹管厂位置示意图富迪波纹管厂共有生产车间5个，职能科室5个，各种建筑物总平面积原为16059.44平方米。现因该厂办至市内与汽车运输公司及火车站相距不远，与原有的车库现已取消。现各种建筑物占地面积为15656.56平方米。该厂现有人员160人，管理人员36名。牵制此处后，水，电能源由洛阳市能源部门统一供给。生产用气体主要是氧气 。由本厂目行供给。污水处理由专用管道与洛阳市污水管相连统一处理。1.2 自然条件富迪波纹管厂地处河南省洛阳市，其后属于温带季风气候，四季分明，较为干燥。每年夏季盛行东北风。平均气温27度，冬季盛行西风，平均气温4.5度。风向如图2所示 ： 图2 富迪波纹管厂风玫瑰图2 设施基本要素分析2.1 产品简介富迪波纹管厂主要生产各种型号的金属波纹管膨胀，主要用于石化行业和城市供热管线的连接，起到对管线各种变形的补偿作用。该厂的主要产品有：轴向型膨胀节，铰链型膨胀节和复式拉杆型膨胀节四种。每一种产品的生产纲领为： 1.轴向型膨胀节 800套/年 2.外压轴向型膨胀节 400套/年 3.铰链型膨胀节 400套/年 4.复式拉杆型膨胀节 650套/年2.2 产品产量分析2.2.1 产品PQ图有这四种产品的生产纲领可知，轴向型计划年产量800套；外压轴向型计划年产量400套；铰链型计划年产量400套；复式拉杆型计划年产量650套。由此可做出PQ曲线。如图3： 图3 产品P-Q曲线图由图3可知，该厂的产品属多品种，中小批量生产。因此该厂的生产设备布置采取了按工艺专业化进行布置的方式，即按生产工艺的特点划分生产单位，把同种类型的机器设备和同类人员布置在一个生产单位内，如车床工段、铣床工段、刨床工段与磨床工段就是分别把车床、铣床、刨床和磨床各自集中布置在一个地方。这种布置形式设备利用率高加工灵活有利于适应产品的变化。2.2.2 代表产品（1）为分析方便，可用折合纲领的办法。从该厂四种主要产品中选取一种代表产品来分析其生产工艺过程。根据代表产品的选定原则，因为轴向型膨胀节的计划年产量大，为800套/年，所以选轴向型膨胀节为代表产品，该产品的零件明细表见表1，结构图见图4： 表1 轴向型膨胀节零件明细表工厂名称富迪波纹管厂产品名称轴向型膨胀节计划年产量800套序号零件名称材料总计划需求量单件重量（kg）备注1端管20#16000.3自制2凸耳Q23532000.1外购3导流筒3048000.2自制4波纹管3048000.3自制5装运杆Q23516000.3自制6螺母Q23564000.0125外购7护环30416000.2外购8法兰Q23516002.61外购图4 代表产品结构图 （2）求出轴向型膨胀节折合年产量，过程见表2、表3、表4。表2 四种膨胀节的计划年产量及重量表产品名称型号规格年产量（套）单台重量（kg）轴向型膨胀节RZ1650A8009外压轴向型膨胀节RW16125C400138铰链型膨胀节RJ16100A40015复式拉杆型膨胀节RF16125C65066表3 成批性折合系数n/nx0.51.02.04.07.010.00.971.01.121.221.311.37表4 三种被代表产品的折合重量产品型号重量折合系数批量折合系数复杂性系数总系数折合产量n/nxRW16125C6.172800/4001.121.037.122848RJ16100A1.587800/4001.121.011.80720RF16125C3.775800/6501.031.023.972581合计6149因此，折合纲领=800+6149=6949套/年，这样，我们就可按年产量6949套的轴向型膨胀节来分析该厂的物流路线。2.3 作业单位划分富迪波纹管厂最早是单件，多品种的生产，后来随着生产技术水平的不断提高，产品已不断正规化，形成了目前这种多品种，中小批量的生产，该厂现有生产车间5个，职能科室5个，概况如下：（1）结构车间：主要进行碳钢结构件的下料，焊接工作，现共有焊接机12台，卷板机和剪板机各一台，厂房为钢筋结构，占地面积为26M66.9M =1739.4M（2）机加工车间：主要进行金属膨胀节中个零部件的焊接坡口加工，刨边及钻孔等工作。共有车床8台，钻床3台，刨床2台，采用机群式布置，车间内物流模式为U型，占地面积为21.75 M48 M+12.5 M18.35=1273.38 M（3）总装车间：主要进行膨胀节的最后装配及组焊工作，共有焊机15台，占地面积为21.69M66.9M =1451M（4）自动焊车间：主要进行波纹无件的下料和导流茼的下料及卷焊工作。共有卷板机和剪板机各一台，各种型号焊机五台，占地面积为12.46M54.58M =680.07M（5）元件车间：主要负责波纹元件的压力成型，剪边烘干等工作，有水压机一台，电热烘干箱一台，占地面积为30.9M54.58M =1686.5M 五个职能科室为厂办公室，技术科，生产科，检验科和保障科。其中生产科管理原料库，半成品库，成品库3个辅助单位；检验科下设试压间和探伤间两个作业单位；保障科除负责采购原料，外构件外，还负责管理维修中心。各作业单位建筑物汇总表见表5。表5 各作业单位建筑物汇总表序号作业单位名称用 途建筑面积建筑结构备注1原 材 料 库储存各种原材料2329.03混 合露天2半 成 品 库储存外购件，外协件，待装件2329.03混 合3成 品 库储存成品1974.9混 合4结 构 车 间碳钢原料卷焊，细焊1739.4钢 筋5机加工车间零件车坡口，刨边，钻孔等1273.38钢 筋6探 伤 间无损焊缝检测734.95钢 筋7试 压 间水压试验692.56钢 筋8总 装 车 间成品装配，细焊，油漆1451钢 筋9自动焊车间波纹元件导流筒下料卷焊680.07钢 筋10元 件 车 间元件成型，剪边，烘干1686.5钢 筋11维 修 车 间全厂设备的保养维修290.25混 合12办 公 楼各职能科室656.49硅 木2.4 工艺流程分析由上节产品调查可知，我们选定了轴向型膨胀节作为代表产品进行分析。该型产品的生产工艺过程可分为原材料，外购件（外协件）的采购，定制，存储，自制件的加工，零部件的装配，成品的检验和入库等。原材料储存在原材料库。外购（外协）件，标准件等储存在半成品库中。各自之间的生产工艺过程如表6、表7、表8、表9。表6 端管凸耳的加工过程零件名称件号材料单件重量（kg）端管，凸耳1.220#，Q2350.3+0.1序号作业单位工序内容1原材料库备料2结构车间下料.卷焊3结构车间组焊4机加工车间车坡口，尺寸检验表7 导流筒的加工过程零件名称件号材料单件重量（kg）导流筒33040.2序号作业单位工序内容1原材料库备料2自动焊车间下料.卷焊.检验3半成品库暂存表8 波纹管的加工过程零件名称件号材料单位重量(kg)波纹管43040.3序号作业单位工序内容1原材料库备料2自动焊车间下料3机加工车间钻孔4自动焊车间卷焊5探伤间焊缝无损检验6元件车间成型,剪边,烘干,检验7半成品库暂存表9 装运杆的加工过程零件名称件号材料单件重量（kg）装运杆5Q2350.3序号作业单位工序内容1原材料库备料2结构车间下料3机加工车间机加工.检验4半成品库暂存3 作业单位的物流相互关系分析3.1 物流分析的内容（1）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。（2）确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的强度和数量。3.2 工艺过程图（1）端管凸耳的工艺过程（单位：kg）（2）导流管的工艺过程（3）波纹管的工艺过程（4）装运杆的工艺过程（5）轴向型膨胀节生产工艺过程图3.3 从至表表10 产品搬运量从至表序号12345678910 序 号作业单位名称（至）作业单位名称（从）原材料库半成品库成品库结构车间机加工车间探伤间试压间总装车间自动焊车间元件车间1原材料库1.750.692半成品库0.406.923成 品 库4结构车间1.955机加工车间0.601.000.306探 伤 间0.337试 压 间9.008总装车间9.107.829自动焊车间0.200.350.3310元件车间0.30备注：由于办公楼和维修车间没有参与加工工艺过程，因此没有出现在从至表中，物流量为0.3.4 物流相关表3.4.1 物流强度汇总表从-至表中任何两个作业单位之间的总物流量（物流强度）等于正向物流量与逆向物流量之和。因此得出各作业单位对之间的物流强度汇总表如表11、表12：表11 物流强度汇总表第一个序号作业单位对（物流路线）物流强度1141.752190.693240.404286.925451.956520.607581.008590.3096100.3310789.00 续表11序号作业单位对（物流路线）物流强度11839.1012877.8213920.2014950.3515960.33161020.30表12 物流强度汇总表第二个序号作业单位对（物流路线）物流强度1141.752190.693240.404286.925451.956520.607581.008590.6596100.33107816.8211839.1012920.2013960.33141020.303.4.2 物流强度分析表（1）物流强度等级的划分由于直接分析大量物流数据比较困难且没有必要。SLP中将物流强度转化为五个等级，分别用符号A、E、I、O、U来表示，其物流强度逐渐减少，对应超高物流强度，特高物流强度，较大物流强度，一般物流强度，可忽略物料搬运。作业单位对的物流强度等级可按如下两种方式确定：A、按路线比例确定B、按承担物流量比例确定具体划分比例如表13：表13 物流强度等级的确定物流强度等级符号物流路线比例（%）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O4010可忽略搬运U00（2）物流强度分析表表14 物流强度分析表（按承担物流量划分）序号作业单位对（物流路线）物流强度承担物流量比例物流强度等级17816.820.409844055A2839.10.221734893E3286.920.168615984E4451.950.04751462I5141.750.042641326I6581.000.024366472I7190.690.016812865I8590.650.015838207I9520.600.014619883I10240.400.009746589O116100.330.008040936O12960.330.008040936O131020.300.007309942O14920.200.004873294O表15 物流强度分析表（按承担物流路线比例）序号作业单位对（物流路线）物流强度物流强度等级17816.82A2839.1E3286.92E4451.95I5141.75I6581.00I7190.69I8590.65I9520.60I10240.4O116100.33O12960.33O131020.30O14920.20O（3）原始物流相关表（包括没有物流量的办公楼和维修中心，物流强度等级均为U） 表16 作业单位的原始物流相关表序号123456789101112 序 号作业单位名称（至）作业单位名称（从）原材料库半成品库成品库结构车间机加工车间探伤间试压间总装车间自动焊车间元件车间维修车间办公楼1原材料库UUIUUUUIUUU2半成品库UUOIUUE0OUU3成 品 库UUUUUUEUUUU4结构车间IOUIUUUUUUU5机加工车间UIUIUUIIUUU6探 伤 间UUUUUUUOOUU7试 压 间UUUUUUAUUUU8总装车间UEEUIUAUUUU9自动焊车间IOUUI0UUUUU10元件车间UOUUU0UUUUU11维修车间UUUUUUUUUUU12办公楼UUUUUUUUUUU（4）作业单位的物流相关表表17 作业单位物流相关表4 作业单位的非物流相互关系分析4.1非物流影响因素1.工艺过程2.作业性质相似3.使用相同的设备4.使用同一场所5.使用相同的文件档案6.使用相同的公用设施7.使用同一组人员8.工作联系频繁程度9.监督和管理方便10.噪声、振动、烟尘、易燃易爆危险品的影响。11、服务的频繁和紧急程度。4.2非物流相互关系等级划分确定了影响因素之后，就可以给出各作业单位间的非物流相互关系密切程度等级。SLP中作业单位间的非物流相互关系密切程度等级划分为A、E、I、O、U、X，其含义及比例如下表：表18 作业单位非物流相互关系等级划分含义及比例符号含义比例(%)在本非相关表大约占的个数（总共66）A绝对重要2-51-3E特别重要3-102-7I重要5-153-10O一般密切程度10-257-17U不重要45-8030-53X不希望接近4.3 非物流相关表4.3.1等级划分理由表19 作业单位非物流相互关系等级理由编码相互关系等级的理由1工作流程的连续性2生产服务3物料搬运4管理方便5安全与污染 续表18编码相互关系等级的理由6公用设备及辅助动力源7振动8人员关系4.3.2非物流相关表根据各作业单位的加工工艺过程和利用同物流相关表相同的表格形式建立非物流相互关系表。表中每个菱形框格上半部填入相互关系等级符号，下半部填入数字表示相互关系等级的理由。表20 作业单位非物流相关表5 作业单位的综合相互关系分析5.1综合相关表求解步骤（1）求得作业单位物流相互关系表。（2）求得作业单位非物流相互关系表（3）确定物流m与非物流n相互关系的相对重要性：一般地m:n不应超过1:3或3:1,当比值大于3:1时，说明物流关系占主导地位，工厂布置时只需考虑物流相互关系的影响。在本题中，作业单位的物流因素影响并不明显大于非物流因素的影响，因此取m:n= 1:1。（4）量化物流强度等级和非物流强度的相互关系等级。如A=4，E=3，I=2，O=1.U=0，X=-1.（5）计算量化的作业单位综合相互关系等级值。设两作业单位分别为和 (i不等于j)，其量化的物流相互关系等级为，量化的非物流相互关系等级为,则作业单位和之间的综合相互关系数量值为: （6）综合相互关系等级划分.是一个量值，需要经过等级划分才能将其符号化。综合相互关系的等级划分从A、E、I、O、U、X，各级别值逐渐递减，且各级别对应的作业单位对数应符合一定的比例，如表21:表21 各级别作业单位对比例关系等级符号作业单位对比例本题中作业单位对个数绝对必要靠近A1312特别重要靠近E2513重要I3825一般O515310不重要U20851356不希望靠近X01007（7）调整作业单位对之间的综合相互关系。将物流与非物流相互关系进行合并时，应注意X级关系的处理：任何一级物流相互关系与X级非物流相互关系合并时都不应该超过O级。（8）建立综合相互关系表。5.2综合相互关系计算表波纹管厂的作业单位数为12个，总的作业单位对数最多为 条，根据各作业单位对之间物流与非物流关系等级高低进行量化及加权求和，求出综合相互关系，见表22：表22 综合相互关系计算表序号作业单位对物流关系非物流关系综合关系等级分值等级分值分值等级11-2U0U00U21-3U0X-1-1X31-4I2E35I41-5U0U00U51-6U0I22O61-7U0U00U71-8U0U00U81-9I2E35I91-10U0U00U101-11U0U00U111-12U0O11U122-3U0U00U132-4O1U01U142-5I2I24I152-6U0U00U162-7U0U00U172-8E3A47E182-9O1O12O192-10O1I23O202-11U0U00U212-12U0U00U223-4U0U00U233-5U0U00U243-6U0U00U253-7U0U00U263-8E3A47E273-9U0X-1-1X283-10U0U00U293-11U0U00U303-12U0E33O314-5I2E35I324-6U0U00U334-7U0U00U344-8U0O11U354-9U0U00U364-10U0U00U374-11U0O11U384-12U0I22O395-6U0U00U405-7U0U00U415-8I2O13O续表21序号作业单位对物流关系非物流关系综合关系等级分值等级分值分值等级435-10U0O11U445-11U0O11U455-12U0I22O466-7U0I22O476-8U0O11U486-9O1I23O496-10O1I23O506-11U0U00U516-12U0I22O527-8A4A48A537-9U0U00U547-10U0U00U557-11U0U00U567-12U0O11U578-9U0U00U588-10U0U00U598-11U0I22O608-12U0E33O619-10U0U00U629-11U0O11U639-12U0X-1-1X6410-11U0U00U6510-12U0O11U6611-12U0O11U综合相互关系的量化值为-1到8，分值为8的为A级，分值为7的为E值，分值为5和4的为I级，分值为3和2的为O级，分值为1和0的为U级，分值为-1的为X级。表23 综合关系等级及单位对数比例分值关系等级作业单位对数百分比（%）8A11.57E2345I57.623O1218.201U4365.2-1X34.5合计661005.3综合相关表表24 作业单位综合相关表6 作业单位的位置相关图6.1作业单位的综合接近程度当作业单位数量较多时，作业单位之间的关系数目就非常多，为作业单位数量的平方级数，这就给如何绘制作业单位位置相关图带来了困难，为了解决这个问题，引入了综合接近程度的概念。6.1.1定义某一作业单位的综合接近程度等于该作业单位与其他所有作业单位之间量化后的综合相互关系等级值的总和。6.1.2计算方法（1）把作业单位综合相互关系表变成右上角三角矩阵和左下角三角矩阵表格对称的方阵表格。（2）量化综合相互关系等级。A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=-1.（3）按行或列累加量化后的综合相互关系等级值。6.2综合接近程度排序表表25 综合接近程度排序表序号123456789101112 序 号作业单位名称（至）作业单位名称（从）原材料库半成品库成品库结构车间机加工车间探伤间试压间总装车间自动焊车间元件车间维修车间办公楼1原材料库UXI UOUUIUUU2半成品库UUUIUUE0OUU3成 品 库XUUUUUEXUUO4结构车间IUUIUUUUUUO5机加工车间UIUIUUOIUUO6探 伤 间OUUUUOUOOUO7试 压 间UUUUUOAUUUU8总装车间UEEUOUAUUOO9自动焊车间IOXUI0UUUUX10元件车间UOUUU0UUUUU11维修车间UUUUUUUOUUU12办公楼UUOOOOUOXUU综合接近程度4725855134214排序7310424417111276.3位置相关图6.3.1位置相关图绘制步骤作业单位采用内标注号码（1）从作业单位综合相互关系表出发，求出各作业单位的综合接近程度，并按其高低将作业单位排列。（2）选择单位距离长度，并规定：相互关系等级为A级的作业单位对之间的距离为一个单位距离长度；以此类推。（3）处理A级的作业单位对：从作业单位综合相互关系表中，取出相互关系等级为 A 级的作业单位对，并将所涉及到的作业单位按综合接近程度分值高低排列，得到作业单位序列A1，A2，An，其下标为综合接近程度排序序号，且有 1n；将作业单位 Ai 布置在图中，并处理 Ai 与图中已布置作业单位之间的关系（如已布置在图中则省略此步）；并将同 Ai 组成 A 级关系的作业单位布置到图中，并随时处理待布置与已布置作业单位之间的关系； 按A1，An 依次顺序把这些作业单位布置到图中。（4）处理E级的作业单位对：从作业单位综合相互关系表中，取出相互关系等级为 E 级的作业单位对，并将所涉及到的作业单位按综合接近程度分值高低排列，得到作业单位序列E1，E2，Em，其下标为综合接近程度排序序号，且有 1m；将作业单位 Ei 布置在图中，并处理 Ei 与图中已布置作