物流与设施规划课程设计

1、键入文字课程设计说明书中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 工业工程 题 目： 液压转向器厂总平面布置设计 指导教师： 侯世旺 职称: 讲师 李梦群 职称: 讲师 2012年 1月 3 日目录一、设计概述31.1 课程设计题目描述31.2 课程设计的目的3二、基本要素分析42.1 液压转向器结构及参数42.2 作业单位划分62.3 液压转向器的工艺过程7三、物流分析133.1 概述133.2 产品工艺过程分析133.3 物流强度分析173.4 作业单位物流相关图20四、非物流分析214.1 基本思路214.2 确定作业单位相互关系等级

2、214.3 列出作业单位相互关系密切理由224.4 建立非物流作业单位相互关系表22五、综合分析235.1 综合分析概述235.2 绘制综合物流相关等级表235.3 绘制综合相互等级划分报表255.4 建立作业单位综合相互关系表25六、位置相关图266.1 作业单位综合接近程度266.2作业单位位置相关图线型图法266.3 作业位置相关图无面积拼块图法28七、详细布置307.1 各作业单位建筑面积307.2 液压转向器厂总平面布置图之方案一317.3 液压转向器厂总平面布置图之方案二327.4 液压转向器厂总平面布置图之方案三33八、方案评价、择优338.1 方案评价方法概述338.2 选择3

3、5九、总结35十、参考文献36一、课设概述 1.1 课程设计题目描述现有一处旧厂房，占地面积16000m2，厂区南北长200m，东西宽80m。所处地理位置如图1所示，现欲其改建成液压转向器的生产厂，需要完成工厂的总平面布置。要求：生产中等型号液压转向器，计划产量为10000。1.2 课程设计的目的设施规划与物流分析课程设计是设施规划与物流分析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： 图1 待建液压转向器厂厂区图（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

4、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，培养学生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，培养学生运用所学专业知识分析和解决实际技术问题的能力。二、基本要素分析2.1 液压转向器结构及参数液压转向器的基本结构如图2所示，由22个零、组件构成，中型液压转向器的零、组件的名称、材料、单件重量列于表1中。图2 液压转向器结构 表2-1 零件明细表工厂名称：液压转向器厂产品名称液压转向器序号零件名称自制外购材料单位成品消耗量单件重量(kg)备注中型号1连接块组件20钢10.072前盖HT25010.63X

5、型密封圈橡胶10.034挡环20钢10.025滑环20钢10.026弹簧片65Mn70.017拔销65Mn10.028联动轴45钢10.29阀体 HT2501510阀芯45钢10.411阀套20钢10.412隔盘20钢10.2513限位柱45钢10.0114定子40Cr1115转子45钢10.5016后盖20钢10.6017螺栓45钢60.1518O型密封圈橡胶30.0119限位螺栓45钢10.1520油堵塑料50.0121标牌铝10.0122护盖塑料1.10.01表2-2 生产类型划分产品类型年产量（件）大量生产成批生产单件生产大批中批小批重型零件1000300100010030051005

6、000500500020050010200500005000500005005000100500100由表2-1可以看出，该厂的自制零件均为轻型零件，且计划产量皆为10000件，由表2-2可以看出是属于成批生产中的大批生产。由于本次课程设计考虑的是加工单一品种的产品，故无需进行P-Q分析。2.2 作业单位划分 根据液压转向器机构及工艺特点，液压转向器厂设立11个作业单位，（如表2-3所示），分别承担原材料存储、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。表2-3 作业单位建筑物汇总表序号作业单位名称用途建筑面积(m2)结构形式备注1原材料库存储钢材、铸锭2030露天2

7、铸造车间铸造12243热处理车间热处理12124机加工车间车、铣、钻削18365精密车间精镗、磨削12366标准件、半成品库存储外购件、半成品12247组装车间组装转向器12368性能试验室转向器性能检验12129成品库成品储存121210办公服务楼办公室、食堂等806011设备维修车间机床维修12242.3 液压转向器的工艺过程液压转向器结构比较简单，生产工艺过程也不复杂，总的工艺过程可分为零、组件制作与外购，半成品暂存，组装，性能试验与成品存储等阶段。(1) 零、组件制作与外购 液压转向器上的标准件、异形件如塑料护盖、铝制标牌等都采用外购、外协方法获得，入厂后由半成品库保存。其他零件由本厂

8、自制，工艺过程分别见表2-4至表2-16。(2) 标准件、外购件与半成品暂存 生产出的零、组件经车间内检验合格后，送入半成品库暂存。定期订购的标准件和外协件均存放在半成品库。(3) 组装 所有零、组件在组装车间集中组装成液压转向器成品。(4) 性能试验 所有组装出的液压转向器均需要进行性能试验，试验合格的产品送入成品库，试验不合格的返回组装车间进行修复。一次组装合格率估计值为80%，二次组装合格率为100%。 (5) 产品储存 所有合格的液压转向器存放在成品库待出厂。表2- 4连接块组件加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)连接块组件120钢0.071000

9、0700序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料12732机加工车间车、镗、压装557003半成品库暂存700表2-5 前盖加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)前盖2HT2500.6100006000序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库准备铸锭131782铸造车间铸造6078953机加工车间精铣、镗、钻8063164精密车间精镗9560005半成品库暂存6000表2-6 挡环加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)挡环420钢0.0210000200序 号作业单位名称工序内容

10、工序材料利用率(%)重量1原材料库备料5002机加工车间车削402003半成品库暂存200表2-7 滑环加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)滑环520钢0.0210000200序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料5002机加工车间车削402003半成品库暂存200表2-8 联动器加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)联动轴845钢0.2100002000序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料50532机加工车间车、铣4020213精密车间精磨9920004半成品库暂存

11、2000表2-9 阀体加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)阀体9HT25051000050000序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库准备铸锭1322772铸造车间铸造60793663机加工车间精铣、镗70555564精密车间精镗90500005半成品库暂存50000 表2-10 阀芯加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)阀芯1045钢0.4100004000序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料40412机加工车间精车、钻、铣40413热处理热处理40414精密车间精磨9

12、940005半成品库暂存4000表2-11 阀套零件加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)阀套1120钢0.4100004000序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料50002机加工车间车削8040003半成品库暂存4000表2-12 隔盘加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)隔盘1220钢0.25100002500序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料31252机加工车间铣、钻8025003半成品库暂存2500表2-13 限位柱加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)

13、计划年产量(套)年产总重(kg)限位柱1345钢0.0110000100序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料1462机加工车间车、镗701023热处理车间热处理1024精密车间端磨991005半成品库暂存100表2-14 定子加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)定子1440Cr11000010000序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料202042热处理车间退火202043机加工车间车、钻、插、铣50101024热处理车间调质101025精密车间研磨99100006半成品库暂存10000表2-15 转子

14、加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)转子1545钢0.5100005000序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料79382热处理车间正火79383机加工车间车、铣、钻7055564热处理车间淬火55565精密车间研磨9050006半成品库暂存5000表2-16 后盖加工工艺过程表产品名称件号材料单重(kg)计划年产量(套)年产总重(kg)后盖1620钢0.6100006000序 号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)重量1原材料库备料75002机加工车间车、钻8060003半成品库暂存6000 三、物流分析 3.1 概述（1）

15、绘制各零、组件工艺过程图据资料统计分析，产品制造费用的20%-50%是用作物料搬运的，而物料搬运工作量直接与工厂布置情况有关，有效的布置大约能减少搬运费用的30%左右。因此，在实现工厂布置之前必须就生产系统各作业单位之间的物流状态做深入的分析。3.2 产品工艺过程分析表3-1 物料形态表示符号符号行动类别主要结果加工运输检验停滞储存生产或完成移动签定干扰保存 滑块641 连接块 113.1781.27325.2837.8950.573废料0.741.579废料6.316废料56 图3-1 连接块工艺过程图0.3166 废料 图3-2 前盖工艺过程图滑环挡环110.50.540.340.30.2

16、0.2废料66废料图3-3 挡环工艺过程图 图3-4 滑环工艺过程图阀体联动轴 113.032132.2775.053废料2452.9110.02179.3662.021废料废料4523.8155.5562废料565.55650图3-4 联动轴工艺过程图废料6 图3-5 阀体工艺流程图阀套阀芯1154.04144144.041废料63废料0.0414.041 图3-7 阀套工艺流程图5 限位柱4160.146图3-6 阀芯工艺流程图 40.3140.102隔盘废料30.102153.1250.62540.0020.1废料62.5废料6图3-8 隔盘工艺流程图 图3-9 限位柱工艺流程图转子定子

17、1120.2047.9383320.2047.938445.5562.38210.10210.102废料33废料5.55610.102550.5560.102510废料66废料图3-10 定子工艺流程图 图3-11 转子工艺流程图后盖17.541.56废料6图3-12 后盖工艺流程图（2） 绘制产品总工艺过程图将液压转向器所有工艺过程汇总在一张图中，得到液压转向器总工艺过程图如图3-13所示。 图3-13 产品总工艺过程图 单位（t）液压转向器总的生产过程可分为零件加工阶段总装阶段性能实验阶段，所有零件、组件在组装车间集中组装。上图清楚地表示出液压转向器生产的全过程以及各工序和各作业单位之间的

18、物流情况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础。3.3 物流强度分析（1）.绘制物流强度从至表 表3-2 物流强度从至表 (单位：t） to from123456789合计1.原材料库145.45528.14227.138200.7352.铸造车间87.26187.2613.热处理车间28.14219.80147.9434.机加工车间19.80163.89313.697.2945.精密车间77.177.16.半成品库103.41103.417.组装车间124.092124.0928.性能实验室20.682103.41124.0929.成品库0合计145.45547.943142.54183.6

19、9490.7124.092124.092103.41861.927（2）.绘制物流强度分析划分表表3-3 物流强度分析划分表物流强度等级符号物流路线比例（%）承担物流量比例（%）超高物流强度A1040特高物流强度E2030较高物流强度I3020一般物流强度O4010可忽略搬运U（3）绘制物流强度汇总表根据产品的工艺过程和物流从至表，统计个单位之间的物流强度，并将物流强度汇总到物流强度汇总表3-4中，并在表3-4中根据AEIOU等级进行了等级划分。 表3-4 物流强度汇总表序号路线物流强度序号作业单位对强度等级112145.455112145.455A278124.092278144.774E3

20、67103.41367103.41E489103.41489103.41I52487.26152487.261I65677.165677.1I74563.89374563.893I83428.14283428.142O91328.14291328.142O101427.138101427.138O118720.682113519.801O123519.801124613.6O134319.801144613.6（4） 绘制物流强度分析图根据物流强度汇总表得到物流强度分析图，如图3-15所示：图 3-14 物流强度分析图利用excel作出的物流强度分析表的截图：图3-15 excel截图3.4

21、作业单位物流相关图（1）.绘制作业单位物流相关表表3-5 作业单位物流相关表作业单位名称（或序号）12345678910111.原材料库UAOOUUUUUUU2.铸造车间AUUIUUUUUUU3.热处理车间OUUOOUUUUUU4.机加工车间OIOUIOUUUUU5.精密车间UUOIUIUUUUU6.半成品库UUUOIUEUUUU7.组装车间UUUUUEUEUUU8.性能实验室UUUUUUEUIUU9.成品库UUUUUUUIUUU10.办公、服务楼UUUUUUUUUUU11.设备维修车间UUUUUUUUUUU（2）绘制作业单位物流相关图根据以上分析，绘制作业单位物流相关图，如图3-16所示。

22、图3-16作业单位物流相关表四、非物流分析4.1 基本思路根据经验确定作业单位非物流相互关系密切程度后，利用与物流相关表相同的表格形式，建立非物流相互关系表。通常可以从以下几个方面加以考虑：（1） 工作流程 （2）作业性质 （3）使用设备情况（4） 使用场地情况 （5）监督和管理 （6）安全、卫生（7） 联系频繁程度 （8）噪声、振动 （9）公用设施相同（10） 文件信息往来情况4.2 确定作业单位相互关系等级表4-1作业单位相互关系等级符号含义量化值比例（%）线条数A绝对重要4254条E特别重要33103条I重要25152条O一般重要110251条U不重要04580无X不希望接近-1酌情而定

23、1条折线4.3 列出作业单位相互关系密切理由针对液压转向器生产特点，制定各作业单位间相互关系密切程度理由如表4-2所示。 表4-2作业单位相互关系密切理由 序号 理由 序号 理由1工作流程的连续性 5安全及污染2生产服务 6振动、噪声、烟尘3 物料搬运 7 人员联系4管理方便 8信息传递4.4 建立非物流作业单位相互关系表根据上述的几个表的内容得到非物流作业单位相互关系表如表4-3所示。图3-17 非物流作业单位相互关系表 五、综合分析5.1 综合分析概述当作业单位数目为N时，总的作业单位对数PN（N1）2；对于本厂N=11，P=55，共有91个作业单位对91个作业相互关系。量化物流强度等级和

24、非物流的密切程度等级，加权求和，并划分关系密级，综合相互关系的的等级划分为A、E、I、O、U、X各级别量值逐渐递减，且各级别对应的单位对数应符合一定的比例，下表给出了综合相互关系等级计划分比例：表5-1 作业单位相互关系等级划分比例符号含义说明比例（）A绝对重要25E特别重要310I重要515O一般密切程度1025U不重要4580X负的密切程度不希望接近酌情而定5.2 绘制综合物流相关等级表 物流与非物流的加权值设定为m:n=2：1。综合相互关系密切程度数量值TRij=mMRij+nNRij表5-2 综合物流相关等级表单位对序号作业单位对关系密切程度综合关系物流关系（权值2）非物流关系（权值1

25、）等级分值等级分值分值等级112A4A412A213O1I24I314O1I24I415U0U00U516U0U00U617U0U00U718U0U00U819U0U00U9110U0U00U10111U0U00U1123U0U00U1224I2E37E1325U0X-1-1X1426U0U00U1527U0U00U1628U0X-1-1X1729U0U00U18210U0X-1-1X19211U0I22O2034O1I24I2135O1U02O2236U0U00U2337U0U00U2438U0X-1-1X2539U0U00U26310U0X-1-1X27311U0I22O2845I2I26

26、E2946O1I24I3047U0U00U3148U0U00U3249U0U00U33410U0I22O34411U0I22O3556I2I26E3657U0U00U3758U0U00U3859U0U00U39510U0I22O40511U0I22O4167E3E39E4268U0U00U4369U0U00U44610U0U00U45611U0U00U4678E3A410A4779U0U00U48710U0E33I49711U0I22O5089I2E37E51810U0E33I52811U0U00U53910U0O11O54911U0U00U551011U0O11O*注：量化计算时，一般取A=

27、4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=-15.3 绘制综合相互等级划分报表表5-3 综合相互等级划分表总分关系等级作业单位对数百分比（%）12，10A23.649,7,6E59.0914，3I610.9092,1O1018.1820U2749.091-1X59.091合 计551005.4 建立作业单位综合相互关系表 表5-4 综合相互关系表六、位置相关图6.1 作业单位综合接近程度将最后的作业单位之间的综合物流相关等级填入作业单位综合接近程度表（表5-5）。如下表所示：表6-1 作业单位综合接近程度作业单位序号12345678910111A/4I/2I/2U/0U/0U/0U/0U/0U/

28、0O/12A/4U/0E/3X/-1U/0U/0X/-1U/0X/-1O/13I/2U/0I/2O/1U/0U/0X/-1U/0X/-1O/14I/2E/3I/2E/3I/2U/0U/0U/0O/1O/15U/0X/-1O/1E/3E/3U/0U/0U/0O/1O/16U/0U/0U/0I/2E/3E/3U/0U/0U/0U/07U/0U/0U/0U/0U/0E/3A/4U/0I/2O/18U/0X/-1X/-1U/0U/0U/0A/4E/3I/2U/09U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0E/3O/1U/010U/0X/-1X/-1O/1O/1U/0I/2I/2O/1O/111U/0O

29、/1O/1O/1O/1U/0O/1U/0U/0O/1综合接近程度8541488107467排序39101452611876.2作业单位位置相关图线型图法 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。如下表6-2所示

30、。表6-2 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（1） 处理相互关系密集级为A的作业单位有A级关系的个作业单位对：1-2和7-8。按综合接近程度降序排列：7-1-8-2。将分值最大的7置于中心位置，与其成A级关系的8与之相邻，关系用一单位距离四条线画出。（2） 处理相互关系密集级为E的作业单位有E级关系的个作业单位对：2-4,4-5,5-6,6-7和8-9。按综合接近程度降序排列：4-7-5-6-8-2-9。（3） 处理相互关系密集

31、级为I的作业单位有I级关系的个作业单位对：1-3,1-4,3-4,4-6,7-10和8-10。按综合接近程度降序排列：4-7-1-6-8-10-3。以此类推，直到所以的作业单位对都画出来。图6-1 作业单位位置相关图6.3 作业位置相关图无面积拼块图法（1） 关系工作表表6-3 关系工作表序号作业单位AEIOUX11.原材料库23，45，6，7，8,9，10，1122.铸造车间14113，6，7，95,8，1033.热处理车间4,15,112，6，7，98，1044.机加工车间5,23,1，610,117，8，955.精密车间6,43,10,111，7，8，9266.半成品库7,548，9，1

32、0，1177.组装车间8610111，2，3，4，5，988.性能实验室79101，4，5，6，112,399.成品库8101，2，3，4，5，6，7，111010.办公、服务楼7，89,4，5,111，62,31111.设备维修间2，3，4，5，7，101，6，8，9（2） 无面积拼块图对每一个作业单位做一个同样大小的方块，称为无面积拼块。摆放规则：A级关系要边靠边，E级关系要脚靠脚，X级关系既不能边靠边，也不能脚靠脚。先找A级关系最多的，若A级关系相同，再比较E级。把此块放在中心位置。本题中，应将块7放在中心位置。如图6-2、6-3、6-4所示。 图6-2 无面积拼块图（方案1）图6-3

33、无面积拼块图（方案2）图6-4 无面积拼块图（方案3）七、详细布置7.1 各作业单位建筑面积表7-1作业单位建筑物汇总表序号作业单位名称用途建筑面积(m2)结构形式备注1原材料库存储钢材、铸锭2030600露天2铸造车间铸造12242883热处理车间热处理12121444机加工车间车、铣、钻削18366485精密车间精镗、磨削12364326标准件、半成品库存储外购件、半成品12242887组装车间组装转向器12364328性能试验室转向器性能检验12121449成品库成品储存121214410办公服务楼办公室、食堂等8060480011设备维修车间机床维修12242887.2 液压转向器厂总

34、平面布置图之方案一（比例均为1:1000）7.3 液压转向器厂总平面布置图之方案二（比例均为1:1000）7.4 液压转向器厂总平面布置图之方案三八、方案评价、择优 8.1 方案评价方法概述 通过对作业单位面积相关图的调整，已经取得了数个可行方案，应该对每个方案进行评价，选择出最佳方案，作为最终的工厂总平面布置方案。一般，常用的布置方案的评价方法有加权因素法与费用对比法。1、加权因素法工厂布置过程是一个多目标优化设计过程，某个可行的布置方案可能在某一目标因素方面是非常优越的，而在另一目标因素方面可能并不突出，其它布置方案可能正好相反。也就是说，各种布置方案各有优、缺点，需要进行综合评价，从中选出最优的布置方案。加权因素法就是把布置设计的目标分解成若干个因素，并对每个因素的相对重要性评定一个优先级（加权值），然后，分别就每个因素评价各个方案的相对优劣等级，最后加权求和，求出各个方案的得分，得分最高的方案就是最佳方案