设施规划与物流课程设计-设施规划与物流分析在某通用阀车间的应用.doc

设施规划与物流课程设计-设施规划与物流分析在某通用阀车间的应用设施规划与物流课程设计设施规划与物流课程设计设计题目 设施规划与物流分析在某通用阀车间的应用 作 者 班 级 07工业工程 学 号 指导教师 设计时间 2010年12月 目 录1. 企业调研31.1企业简介31.2产品调查31.3生产工艺51.4物料流程图91.5作业单位调查91.6车间平面布置图101.7 改进意见102. 数据调研、整理112.1 P-Q（产品产量）分析112.2 R（工艺路线）分析112.2.1 工艺过程分析122.2.2设备选择162.3 作业单位划分162.4 物流模型选择172.5 作业空间需求计算172.5.1 生产区的占地面积估算172.5.2 仓储区占地面积估算182.5.3管理辅助部门占地面积估算183. 物流分析193.1 权重划分193.2 作从至表193.3 划分等级203.4作业单位物流相关表214. 非物流分析225. 综合相互关系236. 绘制作业单位位置相关图267. 作业单位面积相关图268总平面布置可行方案图269. 评价择优2810. 与原有方案的比较2911. 附表1. 企业调研1.1企业简介 保一集团有限公司是提供全球化阀门专业制造的无区域集团公司。自1983年创建以来，保一持续保持稳健、向上的发展势头。保一集团有限公司的发展，经历了从保一液化气阀门厂、保一阀门厂到保一阀门集团的历史发展轨迹，并始终坚持高新技术阀门为核心，以占地45000平方米，建筑42000平方米的生产规模，532名保一人(高级工程师6名，工程师52名)共同创造了省优、部优、国家重点、高新技术、国家免检等优质阀门产品。保一现已拥有二十多个品种的主导产品，包括管线平板闸阀、管线球阀、闸阀、截止阀、蝶阀、安全阀、燃气控制阀等工业阀门及其配套设备，依据GB，API，DIN，BS，JIS，ISO等先进标准设计和生产，广泛应用于石油、石化、天然气、城市燃气输配、化工、火电/水电、海上油气等领域。保一在全国首家特种设备安全注册和浙南地区率先通过ISO 9001国际质量保证体系认证的基础上，陆续取得美国API 6D/6A和欧盟CE的市场准入证，ISO 14001环保体系和OHSAS 18001职业健康安全体系认证，已成为中石化、中石油、中电力、能源一号和中国化工供应网络长期合作伙伴。1.2产品调查本次调研厂址是选择在保一集团的通用阀车间。该车间的以生产闸阀、截止阀、止回阀、球阀为主。实习期间，厂区正在生产的产品有楔式闸阀，旋启式止回阀和球阀。本次课程设计即以其作为研究对象，对车间的物流与平面布置做分析。以下表13分别列出三种的零部件明细。表 1-1 楔式闸阀零部件明细表产品名称楔式闸阀产品代号10z40H150Lb-00序号零件名称零件代号外购自制单位数量单重总重1阀体10z40H150Lb-0112阀座10z40H150Lb-0213闸板10z40H150Lb-0314阀杆10z40H150Lb-0415螺柱GB/T 901-1988166螺母GB/T 6170-2000327垫片10z40H150Lb-0518阀盖10z40H150Lb-0619上密封座JB/T 5210-1991110填料JB/T 1712-1991511销GB/T 119.1-2000212螺栓GB/T 1712-1991213填料压套JB/T 5206.2-1991114填料压板JB/T 5207-1991115螺母GB/T 6170-2000216直通式油杯JB/T 7904.1-1995117轴承GB/T 301-1995218阀杆螺母JB/T 1701-1991119支架10z40H150Lb-07120轴承端盖JB/T 1702.2-1991121圆螺母GB/T 812-1988122手轮JB/T 1692-1991123螺柱GB/T 901-1988424螺母GB/T 6170-2000825铭牌10z40H150Lb-08126铆钉GB/T 827-19862表 1-2旋启式止回阀明细表产品名称旋启式止回阀阀产品代号6“H44H150Lb-00序号零件名称零件代号外购自制单位数量单重总重1阀体6“H44H150Lb-0112阀座6“H44H150Lb-0213阀瓣6“H44H150Lb-0314摇杆6“H44H150Lb-0415垫圈6“H44H150Lb-0516螺母GB/T 6170-200017销GB/T 91-200018销轴6“H44H150Lb-0619摇臂6“H44H150Lb-07110螺栓GB/T 5783-2000111垫圈GB/T 859-1987112垫片GB/T 20610-2009113阀盖6“H44H150Lb-08114螺柱GB/T 901-19881215螺母GB/T 6170-20002416吊环螺钉GB/T 825-1988117铭牌6“H44H150Lb-09118铆钉GB/T 827-19862表1-3球阀明细表产品名称球阀产品型号Q41F-300Lb NPS2序号零件名称零件代号外购自制单位数量单位重量总重量1左阀体A216-WCB1452右阀体A216-WCB1373螺柱M1640A193-B744螺母M16A194-2H45垫片87943.6304/柔性石墨16阀座R.PTFE2217球体A182-F30418阀杆A182-F6a1139防静电弹簧304SS110止推轴承21.5281.1PTFE111滑动轴承PTFE112填料R.PTFE413填料压环A276-420114填料压盖Q235-A.F115限位块Q335-A.F116轴用挡圈2065Mn117手柄Q335-A.F118螺钉M12301035219铭牌L2Y120铆钉25ML221.3生产工艺所选三种产品的工艺流程图见图1-11-3图1-1 球阀工艺流程图37备料停留右阀体133.3车清洗钻14阀座右阀体1415217318.9车33钻检测钻清洗钻入库钻检测钻2.1废物40钻40.5车45备料停留21备料停留入库钻141741523117入库钻143清洗钻5废物5废物15检测钻阀杆标准件球体13备料停留10备料停留1153备料停留1终检钻清洗钻入库钻1413197.9装配152200.9上漆油漆3备料停留11617图1-2 闸阀工艺流程图清洗钻入库钻1废物4.5废物阀体阀盖检测钻清洗钻4.2钻4.5车5备料停留入库钻标准件2备料停留1终检钻清洗钻入库141343.4装配15244.4上漆油漆1备料停留11617检测钻清洗钻20.5钻21车25备料停留22.5铣6.3焊7备料停留6.3车检测钻清洗钻打磨6车阀座4.5备料停留3.7车摇杆检测钻入库钻4备料停留3.3车3摇臂检测钻入库钻140.8废物0.7废物0.8废物0.8废物3焊3.5备料停留3车检测钻清洗钻打磨2.7车入库钻阀瓣清洗钻入库钻141528143817391528143173915281431315281414152814318152图1-3 止回阀工艺流程图研磨钻阀杆螺母0.5备料停留1终检钻清洗钻入库1421.7装配15222上漆油漆0.3备料停留11617检测钻清洗钻入库钻1528144.4焊4.3车734.3焊4.2车70.3废物3112入库钻0.2废物检测钻清洗钻1528140.3车3检测钻入库钻14清洗钻1524.5物料停留15物料停留0.8物料停留0.4物料停留813钻0.1废物0.1废物3.5物料3.1废物标准件131阀杆13阀座阀盖阀体检测钻13.5车入库钻2废物1415281434.4车13检测钻3.2车入库钻1415281431.4物料流程图楔式闸阀，旋启式止回阀和球阀的在各生产车间的物流图图1-4 各生产车间的物料流程图整理零件发零件外协件外协厂生产部车间仓库采购办公室质量部检验检验生产指令64采购指令1581入库单收货单供货单72119101212接收准备生产生产开入库单接收接收开入库单接收32票据流动产品流动1.5作业单位调查结合企业的组织结构和现场调研分析，通用阀车间主要有以下的几块作业单位：生产作业区，仓库，主要的职能部门有质量部、生产部、采购办公室，主要的辅助服务部门有发电房、厕所。生产区生产的产品为如上三种。年产量为5万台左右。主要布置有车床CD6140，铣床X502，钻床Z3050。其中车床有45台，铣床有3台，钻床有5台。半成品与成品的物料流动比较混杂，没有具体的流动模式，流动性比较随意。生产区占整个车间面积的1/2之多。由于生产以机械产品为主，所以车间建筑主要以大型的桁车、桁架为主。主要职能部门有质量部、生产部、采购办公室。质量部由经理领头，下设职员5人，主要职责为产品进行质量抽测。生产部由总经理负责总领，主要事项安排由生产副总来指挥。生产部职责主要以安排产品产量，产品生产型号，排产顺序等为主。该车间的仓储区的储存方式以堆放为主。其中也有小型的成品用货架来存放，但是大部分的成品摆放以堆放为主。仓库储存物品为楔式闸阀，旋启式止回阀和球阀的不同型号的产品。仓储的占地面积大约为整个车间面积的1/3。该车间由于平时加班时间较多，遇到停电的突发事件影响很大。所以辅助服务部门主要为发电房。发电房为车间提供应急用电，占地面积为车间面积的1/10不到。其它的辅助部门有厕所等。1.6车间平面布置图平面布置图如下：图 1-5 车间布置图现状1.71.7 改进意见从生产方面考虑，一些设备的排放比较随意，物料在机床之间的流动无章法，反向物流较多。员工需要经常亲自搬运，生产效率不高，需要经常加班。再者废料的回收不及时，导致车间的通道上四处布满铁屑，不仅不安全，而且影响整个工厂的容貌。建议车间在不调整机床布置的前提下，调整车床的操作人员，使得物料的流动尽可能呈现一个流的模式，缩短物料的搬运距离。其次，考虑设置专门的废料回收部门和相应的人员，提高现有面积的利用率。从安全角度考虑，最典型的就是氩弧焊区和油漆流水作业区的距离太短。可能会造成明火的危险。建议车间设置独立的油漆作业区，一方面有利于减轻车间的气味，同时还可避免产生明火。从目视管理方面考虑来看，光照上，整个车间的采光率不高，一些地方需要常年白炽灯照明。走进车间感觉就比较阴暗，一定程度上影响员工的生产积极性。建议车间在墙壁增开窗户，该白炽灯为日光灯，提高车间的采光率。通风上，车间的出口和入口朝向相同。整个车间的空气流动不顺畅。建议车间更改出口，将出后的朝向改为坐北朝南（入口为坐南朝北）。干净、整洁角度来看，如前面所说，车间通道和机床周围上布满铁屑，通道看起来并不整洁。再者一些机床周围排放大量的产成品，致使生产区看起来并不干净。另外，易产生粉尘和气味的工艺过程，比如油漆和打磨机械，排在车间较易经过的区域，也是不适合的。建议将打磨的机械排在靠近大的窗户或者大的出口附近，减少噪音和粉尘的污染。至于油漆作业，如前所述，排在单独的区域。目视生产、维护和质量角度，车间的色彩比较单调。一些重要的较为危险的区域未明显标出。一些铭牌老化，自检指令，机器操作指令，也指示不清。一些重要的指示过程看板或者没有，或者标示的所在地不显眼。建议车间增加相应的看板的量，以提高工作的标准程度。此外，工作绩效度量，进度状况的目视显示或者没有或者时效性不强。建议增加这方面的重视量。2. 数据调研、整理 在对车间进行粗略的调研后，我们收集了车间的产品、产量、工艺路线、服务部门、生产时间等相关必要的数据。在此基础上，进行了如下的分析。2.1 P-Q（产品产量）分析如前所述，保一集团阀门通用车间主要以生产楔式闸阀，旋启式止回阀和球阀为主。三种型号的产品占到公司销售额的90%之多。我们主要选择以下的三种型号的产品进行跟踪调研。经调研生产部，三种产品所占比例如下表：表 2-1产品-数量分析表工厂名称：浙江保一阀门有限责任公司通用阀车间产品名称规格型号成品状态形状尺寸质量/kg本年明年今后五年产量/万件比率产量/万件比率产量/万件比率闸阀Q41F-300Lb NPS2成品11583306333.570%60%60%止回阀6H44H150Lb-00成品2752032640.255%5%10%球阀Q41F-300Lb NPS2成品152242500.7515%25%20%通过各种阀门的单位重量，可知，该车间生产的阀门属于中型产品，各零件的单位质量符合中型零件的特征。结合其产量，易知其生产类型为大量生产，其中闸阀的生产尤为显著。2.2 R（工艺路线）分析2.2.1 工艺过程分析产品的工艺过程由产品的组成，零件的形状与加工精度要求、装配精度要求、现有加工设备与加工方法等因素决定。而产品的工艺过程又确定了设备的布置形式，在本研究对象中，由于是大量生产，因此多采用专用设备和专用的工装夹具，在一些情况下按照工艺过程顺序来排列设备，形成高效的流水生产线。在收集到该企业技术部门的“设计软件包”后，我们又在该车间的老工程师的带领之下，深入车间了解三种产品的具体生产过程。初步了解生产过程之后，我们结合工作研究的“5W1H”和“ECRS”等方法，做出了以下的工艺过程图（见图2-12-3）：图2-1 闸阀工艺过程111111111111111理化检测1111111111111111111111111车法兰巡检去毛刺1111钻法兰孔清洗孔车阀座内孔检测上油入库组装手轮标准件缠绕垫填料压盖轴承压盖轴承填料理化检测理化检测理化检测理化检测车打孔清洗检测上油入库车楔面堆焊精车研磨清洗检测上油入库铣头部清洗检测上油入库车螺纹清洗检测上油入库总装终检上漆入库组装阀体闸板阀盖阀杆阀杆螺母图2-2 球阀工艺过程1111111111111111手柄标准件定位块球体阀杆填料压盖止推轴承理化检测理化检测理化检测车清洗检测上油入库车钻去毛刺清洗检测上油入库车钻总装左阀体阀座右阀体11111清洗检测上油入库1清洗1组装中法兰垫1111终检清洗上漆1入库1组装清洗填料阀体闸板阀瓣摇臂阀盖标准件1111清洗终检总装1入库上漆手柄填料压盖组装1清洗1填料压盖中推轴承上油入库理化检测清洗组装1车理化检测11检测11上油入库检测11上油入库检测11上油入库检测11上油入库检测上油入库车11清洗理化检测111摇杆清洗钻清洗车钳检测清洗研磨车焊清洗研磨车堆焊车理化检测理化检测攻丝钻111111111111111111111111去刺清洗1车理化检测铣加工车加工1图2-3 止回阀工艺过程2.2.2设备选择通过实地调研分析可得，现有设备对于该企业来说，负荷稍大。从以下三个方面来考虑设备的选用原则：可行性。现有型号的设备能够满足现在尺寸的产品的加工加工精度。诚然，对一些尺寸大的阀门需要相应大型的设备，但是这里，其产量不高，因而设备台数少。（根据经验，以往用到大型设备的几率仅占中小型设备的1/2不到。在我们实地调研的几天里，大型设备基本未用，从一个侧面反应出其台数和使用率的现状。）企业的发展战略也表明未来几年，大型的闸阀、止回阀、球阀生产批量大的概率不大。因而，现有型号的设备能够满足一般的需求。但是也预留了生产高精密阀门的数控机床。以满足市场的需求。经济型。考虑将普通的车床、铣床、镗床更换成数车、数铣以及类似的中高端机床，对中小型企业来说显然超出其经济能力范围。在普车能够满足基本需求的情况下，我们认为不更换机床比跟换更符合经济型原则。可维护性。该通用阀门车间已经形成了完整的设备维护体系，通过组织架构图我们看出，机床实行的是“责任区制度”。若更换不同的机床，车间需要设置专业设备维护的部门，短期内难以达到低投入高产出的实际效果。综上，在进行车间的布置之前，我们所选用的设备与原有车间设备基本一致。我们认为这是符合可行性，经济型和可维护性的。设备明细表见表2-2 表 2-2 设备明细表序号设备名称设备型号外形尺寸占地面积台数生产厂家长度宽度高度1车床CD6140A321.5640沈阳机床厂2铣床X503222243沈阳机床厂3自动钻床Z3050311.533青岛机床厂4刨床B6066311.531凯达机床厂5立式车床C5112A453201齐齐哈尔第一机床厂6镗床TPX611B321.561沈阳机床厂2.3 作业单位划分基于现有的生产部门、管理部门、仓储部门以及其他的辅助部门的基础上，我们认为该车间的作业单位应划分到作业的每一个工段。生产区可根据工艺划分：车床区、钻床区、刨床区、铣床区、焊接区、打磨区、研磨区、装配区、油漆区、清洗区。管理部门划分为办公室、质检部。其他的辅助部门划分为周转区、检测区以及成品半成品仓库。作业单位及其标号见表2-3表 2-3作业单位及其代号代号作业单位代号作业单位代号作业单位1原材料区9打磨区17成品库2周转区10办公室3车床区11研磨区4钻床区12工具库5刨床区13装配车间6铣床区14检测区7焊接区15清洗区8半成品区16油漆区2.4 物流模型选择该车间中，在总体布局上，基于以下的三点考虑：一是厂区所在地面积近似于长方形，其宽度与长度的比例大致上为2/3；二是厂区的总的平面布置已近形成，出口大门仅有一个，若改用其它的流动模式，势必会有新的土方施工建设，增加企业负担；三是，由于阀门的制造还属于劳动密集型产业，员工的人数较多，出入口安排在建筑物的同侧便于管理，再者企业对原料产成品出入的控制要求比较高，综合以上我们认为选择U型的物料流动模式是比较符合实际情况。并且，在单台设备的排放上，我们选择直线型的流动模式。这点是基于P-Q分析后得出该车间属于大量生产的类型考量的。此外，一些有特殊要求的工段，需要独立出来排放，比如油漆工段，打磨工段，这点在后面的物流非物流分析里面有详述。2.5 作业空间需求计算上述作业单位划分完之后，我们进行了如下的作业空间需求计算，对生产区、仓储区、管理职能部门分别作了占地面积的估算。以下面积单位均为平方米。2.5.1 生产区的占地面积估算以下表2-3仅估算有车床区、钻床区、刨床区、铣床区的占地面积。至于焊接区、打磨区、研磨区、装配区、油漆区、清洗区的占地面积，我们通过实际调研得到其占地面积的随意性很大，因此，我们结合操作工人的现场经验，制定出较为合适的面积估算值，详见表2-4。表2-4 生产单位占地面积估算表名称单台占地面积台数利用率工作人数临时存放面积工作活动空间单台面积合计总占地面积车床64080%13312480铣床4385%1431133自动钻床3390%133912刨床3110%14.5310.510.5立式车床20133%21243636镗床6140%1331212表2-5 其它生产单位面积估算表工作区现在情况预估面积面积现有面积利用率焊接区2080%30打磨区2570%30研磨区1585%35装配区20040%200油漆区50100%90清洗区50100%90至此，整个生产区的面积估算结束，综合以上的估算值，可知要满足生产需求，整个作业区的面积应不少于1058.5m2。2.5.2 仓储区占地面积估算注意到，阀门质量较大，属于中等重型产品，因而一些型号的阀门无法搬运到货架上，即使有搬运的能力，也不符合仓储管理的储存原则，同时也不安全。因而一部分阀门还是需要就地堆放。当然，一些质量小的阀门还是可以用货架储存，以节省空间。在本课程设计跟踪的三种阀门中，楔式闸阀需要就地堆放。仓储的面积估算表见表2-6。表2-6 仓储单位占地面积估算表仓储物品名称容器包装数量容器占地面积最高储存量可用时间/周放置层数需要面积高度保留面积其它楔式闸阀无10.51500811001100旋启式止回阀搬运箱11200082804100球阀搬运箱11200082904100以上的仓库占地面积估算还未涉及到周转区，该车间由于产量较大，以往的经验表明，设置周转区是必要的。现在生产条件下，周转区占到仓库面积的1/3左右。那么在估算面积的时候，设置周转区也是必须的。仓库的总估算面积为3004/3=400m2。2.5.3管理辅助部门占地面积估算管理辅助部门的面积估算表见表2-7。总面积为272m2表2-7管理辅助部门占地面积估算表部门名称使用设备情况单台面积总面积人员活动面积保留空间面积备注在编人数设备名称数量生产部办公室7办公用桌104405050质量部办公室6办公用桌843250503. 物流分析所选的三种产品虽种类不多，但是零件、物料的数量较大，选择从至表来进行物流分析是比较合适的。3.1 权重划分考虑物料流动权重的大小对于真实反映物料流动的情况具有重要意义。而且，使用权重能量化不同的期望目标为同一指标，也便于进行量化的计算。在该车间，各种零件的日流通量随意性很大，因此，在这里我们选择产品的年产量比率和零件的重量作为我们考虑对象。表3-1反映的即是考虑了物料流动的重要性之后的年物流量。表3-1 物流量权重产品名称年产量比率零件名称重量/kg重量比率权重球阀15%左阀体456.7524.1球阀阀座213.1511.25右阀体375.5519.83止回阀5%摇臂40.20.71阀盖50.250.89摇杆4.50.2250.8阀瓣3.50.1750.63止回阀阀座70.351.25止回阀阀体251.254.46闸阀70%闸阀阀体1510.537.5闸板4.53.1511.25阀盖3.52.458.75阀杆0.80.562阀杆螺母0.40.281说明：这里每一成品与产品中该零件数的比值为1/13.2 作从至表根据以上的物流量权重，以及每种零件的工艺过程，我们做出从至表如表3-2表3-2 从至表上13个零件的物流图原料车钻铣焊半成品打磨研磨装配检测清洗油漆成品仓库1346789111314151617原料1-59.810.8车3-45.710.630.6313.47钻4-45.71铣6-0.8焊70.63-半成品8-1.6打磨9-研磨11-0.63装配1324.1-45.690.811.25检测141.6-61.861.644.56清洗158.2962.98-65.52油漆16-67.92成品仓库1760.893.03-由于篇幅的限制，以上从至表包括了作业单位中的绝大部分主要的单位。有部分单位未包括进来，主要是因为它们没有参加物料的流程的过程，即无物流关系。在进行物流关系划分等价的时候，默认为U。3.3 划分等级从至表中，任何两个作业单位之间的总物流量等于正向物流量与逆向物流量之和。计算出每两个作业单位之间的往返物流量后，可对物流强度进行汇总。表3-3显示汇总后的物流强度。表3-3 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度等级序号作业单位对（路线）物流强度等级11-359.87E1714-15124.84A21-60.8O1613-1772.14E33-445.71I2216-1767.92E43-71.26O2015-1665.52E53-110.63O11-359.87E63-1513.47I33-445.71I74-1545.71I74-1545.71I86-160.8O1313-1445.69I97-131.6O1914-1744.56I108-1324.1I108-1324.1I118-141.6O63-1513.47I129-150.63O1413-158.29O1313-1445.69I2115-173.03O1413-158.29O97-131.6O1513-160.8O118-141.6O1613-1772.14E1814-161.6O1714-15124.84A43-71.26O1814-161.6O21-60.8O1914-1744.56I86-160.8O2015-1665.52E1513-160.8O2115-173.03O53-110.63O2216-1767.92E129-150.63O3.4作业单位物流相关表在划分等级的基础之上，做出了物流相关表。表3-4 物流关系表1原材料2周转区3车床区U4钻床区5刨床区6铣床区7焊接区8半成品区9打磨区10办公室11研磨区12工具库13装配区14检测区15清洗区16油漆区