设施规划课程设计.doc

南京理工大学泰州科技学院设施规划课程设计学 生 姓 名：刘沛沛学 号：0810020120专 业：工业工程设计题目：曙光机械厂总平面布局设计指 导 教 师:吴晟2011年 12 月 30 日目 录1 引言1 2 基本要素分析1 2.1 产品产量分析(P-Q分析)1 2.2 工艺过程R分析2 2.3 辅助部门S和事件安排T2 3 物流分析5 4 作业单位（非物流）相互关系分析13 5 综合关系分析15 6 总平面布局设计20 6.1 绘制作业单位位置相互关系图20 6.2 绘制车间平面布置图23 结束语 24 参考文献 25251 引言设施规划与物流分析是生产系统与规划的主要内容，是企业的一种典型长期决策；是保障和改进生产系统的整体功能的结构基础；是提高市场系统效益的主要手段和源泉；是企业现代化管理和与先进制造技术的开端和主要内容。设施规划与物流分析工业工程专业一门重要的主专业课程。设施规划特别市其中的工厂设计着重研究工厂总平面布置、车间布置、物料搬运等内容。其目标是对工厂各组成部分相互关系的分析，进行合理布置，得到高效率的生产系统，获得最佳的经济效益和社会效益1。据资料统计分析标明，在产品制造过程中，产品制造费用的20%50%用于物料搬运，所以说，物料搬运的优劣直接决定着产品的价格，而工厂的布局情况又决定着物料搬运的工作量，有效的布置能是搬运费用降低28%左右。工厂布置的好坏影响着整个生产系统的运转。本课题针对我国机械制造行业近年来的情况，利用自己所学习到的设施规划与物流分析的专业知识对曙光机械设备有限公司的工厂进行粗略的设计规划，对公司的整个生产过程作一系统分析2。2 基本要素分析2.1 产品产量分析（P-Q分析）企业生产的产品品种的多少及每种产品的产量高低，决定了工厂的生产类型即采用大量生产。成批生产还是单件生产。不同生产类型决定了工厂不同的设备的布置类型。机械制造业布置的基本形式按产品在制造过程中的位置是否变化分为产品移动式和产品固定式两大类。产品移动式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3。Z535立式钻床生产厂生产的产品类型为中型零件，年产量为5000件，属于成批生产中的大批生产。本厂生产的产品品种少而数量比较大，因此采用产品原则布置。产品原则布置也称流水线布置或对象原则布置。应按产品的加工工艺过程顺序配置设备，形成流水线生产，这是大量生产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，因此能最大限度的满足固定品种产品的生产过程的空间和时间的客观要求，生产效率非常高，单件生产产品成本低4。2.2 工艺过程R分析不同生产类型应采取不同的设备布置形式。设备的布置形式与零件的加工、装配工艺过程密切相关。工艺过程决定了生产车间的划分状况，其他辅助部门的设置也大多受此生产过程的影响。1、Z535立式钻床的结构及有关参数Z535立式钻床的基本结构如图2.1所示，由39个零、组件构成。该厂根据其自身生产能力，承担了Z535立式钻床的进给机构的若干零件，每个零、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表2.1中。2、作业单位划分根据Z535立式钻床的机构及工艺特点。Z535立式钻床厂设立如表2.2所示的13个作业单位，分别承担原材料的存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理与服务等各项生产任务。3、Z535立式钻床生产工艺过程由于Z535立式钻床结构比较简单，因此生产工艺过程可分为零、组件制作与外购，半成品暂存，组装，性能试验与成品储存等阶段。2.3 辅助部门S和时间安排T1、辅助部门SZ535立式钻床生产厂的辅助部门有办公服务楼、设备维修车间、车库等。这些部门可以保障产品的质量和满足员工的基本需求。为全体员工提供方便的服务5。2、时间部门T根据产品品种和数量来制定产品的生产时间。曙光机械制造厂根据需要采用两班导的方式，既考虑到员工的休息程度，有考虑到生产时间的充足程度6。表2.1 零件明细图工厂名称：曙光机械制造厂（Z535立式钻床厂）产品名称：Z535型立式钻床产品代号：计划年产量：序号零件名称：零件代号：自制外购材料总计划零件量单位重量（）1齿轮A3551024550000.72齿轮A35510345500053花键轴A35511245500024齿轮A35510545500025齿轮A3551064550001.876齿轮A3551114550000.357齿轮A3551204550000.58轴套A35210140Cr50000.49水平轴A35310140Cr50002.610涡轮A353022铸铁5000311蜗杆A35317740Cr5000412锥形轴A357121455000213齿轮A35212440Cr50000.0914齿轮A3521254550000.1415齿轮A3521294550000.1116齿轮A3521234550000.217双联齿轮A3521214550003表2.2 作业单位建筑物汇总表序号作业单位名称用途建筑面积结构形式备注1原材料库储存钢材、铸锭12122铸造车间铸造12243热处理车间热处理15154机加工车间车、钻、插15215精密车间精镗、磨削12156标准间、半成品库储存外购件、半成品15247组装车间组装21398性能试验室性能检验12129成品库成品储存121210办公、服务楼办公室、食堂等244011设备维修车间机床维修122412车库车库、停车场3018露天13变电所办公用电12123 物流分析 物料移动是工艺过程的主要工作量，物流分析就是工厂布置设计的核心问题。物流分析物料在生产过程中每个必要必要工序之间移动的最有效顺序及其移动强度或数量，一个有效的工艺流程是指物料在工艺过程中按顺序一直不断的向前移动直到完成，中间没有过多的迂回或倒流7。 物流分析包括确定物料移动的顺序和移动量两方面，如果通过工艺流程分析能够正确的确定各工序或作业单位之间的相互关系（前后顺序），那么各条路线上的物流量就是反应工序或作业单位之间相互密切程度的基本衡量标准。我们把一定周期内的物流移动量称为物流强度。对于相似的物料，可以用重量、体积、托盘或货箱作为计量单位。当比较不同性质的物料搬运状况时，各种物料的物流强度大小应酌情考虑物料搬运的困难程度8。(1) 根据给定的自制零件的工艺过程表，如表3.1所示。分析每个零件的工艺过程，计算每个工艺过程的各个工序加工前工件工件单件重量及产生的废料重量。表3.1 自制零件工艺过程计算表机加工车间铸造车间精密车间原材料加工前加工后损耗加工前加工后损耗加工前加工后损耗齿轮单件2.1430.71.4432.1431.2860.860.7070.70.007全年107153500721510715643043003535350035齿轮单件14.0359.0314.038.455.585.0550.05全年7015025000451507015042250279002525025000250花键轴单件2.85720.857全年14258100004285齿轮单件2.88620.8862.0220.02全年144301000044301010010000100齿轮单件3.1481.871.2781.8891.870.009全年15740935063909445935045齿轮单件0.4430.350.0930.3540.350.04全年221517504651770175020齿轮单件0.8420.50.3420.5050.50.005全年4210250017102525250025轴套单件0.8080.40.4080.4040.40.04全年4040200020402020200020齿轮单件0.2270.090.1370.09090.090.0009全年1135450685454.54504.5齿轮单件0.2350.140.0950.1410.140.001全年11757004757057005齿轮单件0.2780.110.1680.1110.110.001全年13905508405555505齿轮单件0.5050.20.3050.2020.20.002全年2525100015251010100010(2)绘制自制零件及Z535立式钻床进给机构组件的工艺过程图，如图3.1到3.12。 齿轮齿轮 14545准备铸锭 1准备铸锭14.032.143铸造 2 2铸造1.286废料 5.588.45废料 0.86车、插 4 4车、插0.7075.05废料 3.4 5废料 0.578精磨精磨 5废料 0.05废料 0.007 6 650.7暂存暂存 图3.1 齿轮工艺过程图 图3.2 齿轮工艺过程图齿轮花键轴 14545备料 1备料2.8572.866 4车、插正火 3废料0.866热处理 32.02 4精磨 5车、插、钻废料0.02 6废料0.875暂存暂存2 62图3.3 花键轴工艺过程图图3.4 齿轮工艺过程图齿轮齿轮 1 145备料45备料3.1480.443 4车、插 4车、插暂存精磨热处理废料1.259废料0.009 6 5 3废料0.089 6 5 31.871.8890.354热处理精磨0.35暂存废料0.004图3.5 齿轮工艺过程图图3.6 齿轮工艺过程图轴套齿轮 1 1备料40Cr备料450.842 4退火 3车、插0.808废料0.337 4 3车、插、钻热处理0.505废料0.404 5精磨 3调制0.404废料0.005 6 5暂存精磨0.5图3.7 齿轮工艺过程图废料0.004 60.4暂存图3.8 轴套工艺过程图齿轮齿轮 145备料40Cr备料 1车、插、钻0.235 4退火 3废料 0.0940.227热处理 3车、插、钻 40.141废料 1.361精磨 5调制 3废料 0.0010.0909暂存 6精磨 50.14废料 0.00090.09暂存 6图3.9 齿轮工艺过程图图3.10 齿轮工艺过程图齿轮齿轮45备料 145备料 10.5050.278车、插、钻 4钻、插 4废料 0.167废料 0.303热处理 3热处理 30.2020.111精磨 5精磨 5废料 0.002 6废料 0.001暂存 60.2暂存0.11图3.12 齿轮工艺过程图图3.11 齿轮工艺过程图(3) 根据产品工艺过程图来计算物流强度，当存在逆向物流时，物流强度等于正逆物流强度之和，统计结果填入物流强度汇总表，如表3.2。表3.2 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度（）11-28086521-31946031-44168542-44868053-44804563-52858574-52878584-61000095-666800106-7139800117-8174750128-9139800(4) 根据物流强度汇总表对各作业单位之间的物流强度进行排序，绘成物流强度分析表分析（如表3.3所示）。表3.3 物流强度分析表序号作业单位对（路线）物流强度物流强度等级2000040000600008000010000012000017-8A26-7A38-9E41-2E55-6I62-4I73-4I81-4O94-5O103-5O111-3O124-6O(5)根据物流强度等级划分表（如表3.4所示）来划分各作业单位间的物流。(6)强度等级：绘制原始物流相关图表（如表3.5所示）。对于在表3.3中未出现的作业单位对不存在固定的物流，因此物流强度等级定为U级。表3.4 物流强度划分表物流强度等级符号物流路线比列（%）承担物流量比例（%）超高物流量强度A1039特高物流量强度E2027较大物流量强度I3020一般物流量强度O4014可忽略搬运表3.5 作业单位物流相关表U00作业单位序号12345678910111213作业单位序号作业单位名称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试验室成品库办公、服务楼设备维修车间车库变电所1原材料库EOOUUUUUUUUU2铸造车间EUIUUUUUUUUU3热处理车间OUIOUUUUUUUU4机加工车间OIIOOUUUUUUU5精密车间UUOOIUUUUUUU6标准件半成品库UUUOIAUUUUUU7组装车间UUUUUAAUUUUU8性能试验室UUUUUUAEUUUU9成品库UUUUUUUEUUUU10办公、服务楼UUUUUUUUUUUU11设备维修车间UUUUUUUUUUUU12车库UUUUUUUUUUUU13变电所UUUUUUUUUUUU(6)根据表3.5绘制作业单位物流相关表，如图3.13。图3.13 作业单位物流相关表4 作业单位（非物流）相互关系分析作业单位间相互关系的影响因素与企业的性质有很大的关系，不同的企业作业单位的设置是不同的，作业单位间的相互关系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：(1)物流；(2)工作流程；(3)作业性质相似；(4)使用相同的设备；(5)使用同一场地；(6)使用相同的文件档案；(7)相同的公共设施；(8)使用同一组人员；(9)工作联系频繁程度；(10)监督和管理方面；(11)噪声、震动、烟尘、易燃易爆危险品的影响；(12)服务的频繁和紧急程度等方面9。确定了作业单位相互关系密切程度的影响因素以后，就可以给出作业单位间关系的密切程度，在SLP中作业单位间关系密切程度等级划分为A、E、I、O、U、X10；其含义及参考比例如表4.2。分析个作业单位的特点；原材料库、机加工车间、精加工车间、标准件半成品库、组装车间、性能试验室、成品库以及设备维修间都属于无污染的作业单位，而铸造车间和热处理车间是噪声较大和粉尘较多的具有污染性的作业单位，办公、服务楼应远离污染区。为了维修服务的方便性，设备维修车间应靠近加工部门。基于上述分析，确定以下8条作业单位相互关系影响因素：如表4.1。表4.1 相互关系影响因素编码理由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安全及污染6共享设备及辅助动力源7震动8人员关系根据作业单位之间的相互影响因数和下表中的各等级比例关系确定各单位对应的关系等级，填入非物流作业单位相互关系表，如图4.1。表4.2 作业单位相互关系等级表符号含义说明比例（%）A绝对重要2-5E特别重要3-10I重要5-15O一般密切程度10-25U不重要45-80X负的密切程度不希望接近酌情而定图4.1 非物流作业单位相互关系表5 综合关系分析从上述一系列的物流分析中可以看出：物流因数较非物流因数影响大，故确定物流与非物流的加权值为m:n=2:111。符号含义说明比例（%）A绝对重要1-3E特别重要2-5I重要3-8O一般密切程度5-15U不重要11-47X负的密切程度不希望接近0-5表5.1 综合相互关系等级与划分比例量化物流强度等级和非物流的密切程度等级，取A=4 E=3 I=2 0=1 U=O X=-1。计算量化的作业单位综合相互关系，其过程写在表5.2中。5.2 作业单位之间综合相互关系计算表关系密集综合序号作业单位对物流关系 加权值=2非物流关系 加权值=1关系等级分数等级分数等级分数11-2E3I2E821-3O1I2I431-4O1I2I441-5U0U0U051-6U0U0U061-7U0U0U071-8U0U0U081-9U0U0U091-10U0U0U0101-11U0I2O2111-12U0I2U2121-13U0X-1X-1132-3U0I2O2142-4I2E3E7152-5U0U0U0162-6U0U0U0172-7U0U0U0182-8U0U0U0192-9U0U0U0202-10U0U0U0212-11U0U0U0222-12U0O1O1232-13U0U0U0243-4I2A4E8253-5O1A4I6263-6U0U0U0273-7U0U0U0283-8U0U0U0293-9U0U0U0303-10U0X-1X-1313-11U0U0U0323-12U0O1U1333-13U0U0U0344-5O1I2I4354-6O1A4I6364-7U0I2O2374-8U0O1O1384-9U0U0U0394-10U0X-1X-1404-11U0A4I4414-12U0U0U0424-13U0U0U0435-6I2A4E8445-7U0I2O2455-8U0O1O1465-9U0U0U0475-10U0X-1X-1485-11U0A4I4495-12U0U0U0505-13U0U0U0516-7A4E3A11526-8U0U0U0536-9U0U0U0546-10U0O1O1556-11U0U0U0566-12U0U0U0576-13U0U0U0587-8A4E3A11597-9U0E3O3607-10U0E3O3617-11U0O1O1627-12U0U0U0637-13U0U0U0648-9E3A4A10658-10U0O1O1668-11U0U0U0678-12U0U0U0688-13U0U0U0699-10U0O1O1709-11U0U0U0719-12U0U0U0729-13U0U0U07310-11U0U0U07410-12U0I2O27510-13U0U0U07611-12U0U0U07711-13U0U0U07812-13U0U0U0根据上表的计算结果，按照一定的比例划分综合相互关系等级。统计各段分数作业单位对的比例，如表5.3。表5.3 综合相互关系密集等级划分总分关系密切作业单位对数百分比(%)10-12A33.87-9E45.14-6I78.91-3O1418.20U4658.9-1X45.1合计78100根据表5.3的结果绘制作业单位综合相互关系表，如图5.1。 图5.1 作业单位综合相互关系表6 总平面布置设计 6.1 绘制作业单位位置相关图由于作业单位数量较多，作业单位之间的相互关系数目非常多。为了便于绘制作业单位位置相关图，引入综合接近度的概念。所谓某一作业单位综合接近程度，等于该作业单位与其他所有作业单位之间量化后的关系密级总和12。这个值的高低反映了该作业单位在布置图上是出于中心位置还是边缘位置。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边换成右上三角矩阵与左下三角矩阵表格对称的方阵表格13，然后量化关系密级，并按行累加关系密级分数，再对其排序，把结果填写在综合接近程度排序表中，如表6.1所示。选择单位距离长度，规定关系密级为A级的作业单位对之间距离为一个单位距离，E级为两个单位距离，以此类推14。根据表7-1的排序结果绘制作业单位位置相关图，其步骤如下：第一步，处理关系密级为A级的作业单位对。第二步，处理相互关系为E级的作业单位对。表6.1 综合接近程度排序表第三四步分别处理位置相关图中仍未出现的I、O、U级作业单位对15。最后重点调整X级作业单位对的相互位置，得出最终的作业单位位置相关图，如图6.1。作业单位代号123456789101112131I/2I/2I/2U/0U/0U/0U/0U/0U/0O/1U/0X/-12I/2O/1E/3U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0O/1U/03I/2O/1E/3I/2U/0U/0U/0U/0X/-1U/0U/0U/04I/2E/3E/3I/2I/2O/1O/1U/0X/-1I/2U/0U/05U/0U/0I/2I/2E/3O/1O/1U/0X/-1I/2U/0U/06U/0U/0U/0I/2E/3E/3U/0U/0O/1U/0U/0U/07U/0U/0U/0O/1O/1E/3A/4O/1O/1O/1U/0U/08U/0U/0U/0O/20/1U/0A/4A/4U/0U/0U/0U/09U/0U/0U/0U/0U/0U/00/1A/4O/1U/0U/0U/010U/0U/0X/-1X/-1X/-10/10/1U/00/1U/00/1U/0110/1U/0U/0I/2I/2U/00/1U/0U/0U/0U/0U/012U/00/1U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0O/1U/0U/013X/-1U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0综合接近程度6771610912106162-1排序86713524101291113图6.1 作业单位位置相关图6.2 绘制车间平面布置图根据作业单位位置相关图可以画出车间平面布置图,如图6.2。图6.2 工厂平面布置图结 束 语为期一周的课程设计将要结束了。在这一周的学习中，我学到了很多，也找到了自己身上的不足，感受良多，获益匪浅。这这一周的时间里，我完成课程设计的各个部分的设计内容。在课程设计的第一天我选定研究的企业，拟定设计计划书。在以后的几天中，我根据指导书上的要求研究这个企业的相关情况，对企业进行相关的调查，得到相关的资料，并对这些资料进行整理和分析，设计