设施规划与物流分析课程设计 液压转向器厂总平面布置设计

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《设施规划与物流分析》
课程设计说明书
液压转向器厂总平面布置设计
学 院: 机械工程学院
班 级: 工业工程1101班 学生姓名: 学 号: 指导教师:
2014年5月
浙江工业大学
目录
《设施规划与物流分析》 (1)
课程设计说明书 (1)
液压转向器厂总平面布置设计 (1)
序言 (4)
一、课题设计背景 (5)
1.设计题目 (5)
2.原始给定条件 (5)
3.液压转向器结构及有关参数 (5)
二、基本要素分析 (7)
1.产品P-产量Q分析 (7)
2.工艺过程R分析 (8)
3.作业单位划分S的划分 (9)
三、物流分析 (9)
1.产品工艺过程分析 (9)
2.物流分析 (19)
四、作业单位相互关系分析 (23)
1.明确各作业单位的特点 (23)
2.明确各作业单位与其他单位之间的重要联系 (24)
3.明确存在环境污染的作业单位对其他作业单位的影响 (24)
4.整理作业单位相互关系影响因素 (24)
5.非物流作业单位相互关系表 (24)
6.作业单位相互关系表 (25)
五、作业单位物流与非物流相互关系合并 (26)
1.确定物流与非物流相互关系的相对重要性 (27)
2.作业单位之间综合相互关系表 (27)
六、绘制作业单位位置相关图 (29)
1.综合接近程度计算 (29)
2.绘制作业单位位置相关图 (30)
七、绘制作业单位面积相关图 (34)
八、绘制工厂总平面布置可行方案图 (35)
九、方案的评价选优 (35)
1.选择方案评价因素: (35)
2.计算各个评价指标的权重 (35)
3.计算各个方案的得分 (36)
4.计算各个方案的综合得分值 (36)
十、总结 (36)
参考文献 (37)
附录1 (38)
附录2 (39)
附录3 (40)
序言
设施规划与物流分析是工业工程专业一门重要的主干专业课程。

设施规划是工业工程学科中公认的重要研究领域和分支之一。

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重要内容,其目标是通过对工厂各组成部分相互关系的分析,进行合理布置,得到高效运行的生产系统,得到最佳的经济效益与社会效益。

本文主要采用SLP方法对液压转向器厂厂区进行了总平面布置设计。

通过对厂区五个基本要素(PQRST)的分析,确定了生产类型和布置方式。

再进行产品工艺过程分析和物流分析,给出产品总的工艺过程图并统计作业单位之间的物流强度。

然后进行各作业单位相互关系分析,确定相互关系等级。

之后将作业单位间物流与非物流相互关系进行合并,划分综合相互关系等级。

结合考虑厂区规划的修正因素和实际条件限制因素,整理出三套可行布置方案,按照绘图标准绘制成工厂总平面布置方案图。

最后经过加权因素法对三套方案进行评分,得出最优方案.
一、课题设计背景
1.设计题目
液压转向器厂总平面布置设计。

2.原始给定条件
当地现有一叉车修理厂,占地面积为16000m2,厂区南北长为200m,东西宽为80m,
所处地理位置如图1-1所示。

该厂职工人数300人,计划改建成年产6000套液压转向器
的生产厂,需要完成工厂总平面布置设计。

图1-1 待建液压转向器厂厂区图
3.液压转向器结构及有关参数
液压转向器的基本结构如图1-2所示,由22个零、组件构成,每个零、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表1-1中。

图1-2 液压转向器结构
表1-1 零件明细表
二、基本要素分析
1.产品P-产量Q分析
由表1-2可知,液压转向器的总重量为12.77千克。

根据表1-2[1],可知此产品属于轻型产品。

表2-1 不同行业产品类型划分
由于液压转向器的计划年产量为6000套,根据表1-3,可厂的生产类型可以定为成批生产当中的大批量生产。

时,由于物流量大,种类少,采用直达型搬运路线,适合SLP 分析。

2.工艺过程R分析
产品组成分析
产品的组成已经由图1-2和表1-1给出。

工艺过程设计
由于液压转向器结构比较简单,因此其生产工艺过程也很简单,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、铝制标牌等都是采用外购、外协的方法获得,入厂后由半成品库保存。

其它零件由本厂自制,其工艺过程见后面物流分析当中的工艺过程图。

(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进行性能试验,试验合格的成品送入成品库,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)成品存储
所有合格液压转向器存放在成品库待出厂。

3.作业单位划分S的划分
根据液压转向器结构及工艺特点、液压转向器厂设立如表2-3所示11个作业单位,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。

三、物流分析
物流分析是机械制造厂平面布置的基础,只有在进行准确的物流分析后,才有可能得到合乎需要的布置方案。

1.产品工艺过程分析
(1)分析给定的工艺过程表通过对产品加工、组装、检验等各加工阶段及各工艺过程路线的分析,计算每个工艺过程的各工序中加工前工件单件重量及产生的废料重量,并折算成全年重量。

(2)分别绘制各个自制零、组件工艺过程图,图中数据单位为千克。

(3)汇总形成产品总的工艺过程图,特别注明各工序(作业单位)之间的全年物流量。

工艺过程图
任何物料在其加工过程中进行移动时,有五种基本形态。

(1)操作处于成形、处理、装配、拆卸等操作过程中。

(2)运输处于移动或运输中。

(3)检验处于计数、试验、校验或检验中。

(4)停滞等待其它操作完成。

(5)储存处于储存中。

用一些标准的符号直观地表示物料在加工过程中的移动状态,就形成了工艺过程图,表示物料形态的基本符号下表所示。

以下就是根据液压转向器各零件加工工艺过程表给出的工艺过程图,图中符号里面的数字表示作业单位序号,对应作业单位已经在前表给出。

表3—1 连接块组件加工工艺过程表
图3—1 连接块组件工艺过程图
表3—2 前盖加工工艺过程表
图3—2前盖工艺过程图表3-3 挡环加工工艺过程表
图3—3挡环工艺过程图
图3—4滑环工艺过程图
图3—5 联动器工艺过程图表3-6 阀体加工工艺过程表
图3—6阀体工艺过程图
表3-7 阀芯加工工艺过程表5半成品库暂存
图3—7阀芯工艺过程图
表3-8 阀套加工工艺过程表
图3—8阀套工艺过程图
图3—9阀盘工艺过程图
图3—10限位柱工艺过程图表3—11 定子加工工艺过程表
图3—11定子工艺过程图
图3—12转子工艺过程图
图3—13后盖工艺过程图
图3—14总工艺过程
2.物流分析
(1)根据产品总的工艺过程图,将单位换算为吨,统计各作业单位间的物流强度(表3—14),得到物流强度汇总表(表3—15)。

表3—14 从至表
根据表3-16的物流强度等级划分表划分各作业单位的物流强度等级。

根据表3-16对下表进行物流等级评定。

表3—17 物流强度分析表
物流强度(t)
(3),根据表3-17,转化得出原始物流相关表(表3—18),转化为作业单位物流相关表(表3—19)。

表3—19 作业单位物流相关表
四、 作业单位相互关系分析
1. 明确各作业单位的特点
包括工作内容、工作性质(生产、仓储、管理、生产服务或生活服务等)、有无振动、噪声、烟尘及异味等环境污染。

(1)原材料库用于储存钢材、铸锭,属于仓储部门。

(2)铸造车间用于铸造,属于生产部门。

(3)热处理车间用于材料的热处理,属于生产部门。

(4)机加工车间对材料进行车、铣、钻削,属于生产部门。

(5)精密车间对材料进行精镗、磨削,属于生产部门。

(6)标准件、半成品库用于储存外购件、半成品,属于仓储部门。

(7)组装车间用于转向器各零部件的组装,属于生产服务部门。

(8)性能实验室对转向器性能进行检验,属于生产服务部门。

(9)成品库用于成品储存,属于仓储部门。

(10)办公服务楼包括办公室、食堂等,属于生活服务部门。

(11)设备维修车间用于机床的维修,属于生产服务部门。

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
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 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
A
E
A
E
U I I I O U O U E O U U O E U U U U U U U U U U U U U U U U U U U
U U U U U U U U U
U U U
U U U
U U U
2.明确各作业单位与其他单位之间的重要联系
其中包括工艺流程、物流方面联系和工作性质相似性、生产管理、人员等方面联系。

(1)原材料库为铸造车间、热处理车间、机加工车间提供材料供给,存在物料搬运关系。

(2)铸造车间与机加工车间在工艺过程中紧密相连,存在工艺流程的连续性关系与物料搬运关系。

(3)热处理车间与机加工车间、精密车间在工艺过程中紧密相连,存在工艺流程的连续性关系。

(4)热处理车间具有重金属及烟尘污染,应远离办公服务楼。

(5)设备维修车间为机加工车间提供机床维修服务,存在生产服务的关系。

(6)机加工车间为组装车间提供所需组装零部件、性能实验室为机加工车间提供产品检验信息,以便改进生产,所以存在生产服务关系。

(7)精密车间与标准件半成品库在工艺过程中相连,存在工艺流程的连续性关系。

(8)设备维修车间为精密车间提供机床维修服务,存在生产服务的关系。

(9)标准件半成品库为组装车间提供所需组装零部件,存在生产服务关系。

(10)性能试验室和成品库、组装车间在工艺过程中紧密相连,存在工艺流程的连续性关系。

(11)办公服务楼对铸造车间、机加工车间、精密车间、组装车间、性能实验室、设备维修车间均有管理作用,所以存在管理方面关系。

3.明确存在环境污染的作业单位对其他作业单位的影响
热处理车间具有重金属及烟尘污染,应远离办公服务楼。

4.整理作业单位相互关系影响因素
(1)工艺流程(2)作业性质相似(3)使用相同的设备(4)使用同一场所(5)监督和管理方便(6)安全、卫生(7)文件往来、联系频繁程度(8)躁声、振动、烟尘、危险品的影响(9)使用相同的公用设施(10)使用相同的文件档案(11)物流搬运便捷(12)服务的频繁和紧急程度
5.非物流作业单位相互关系表
根据液压转向器厂作业单位互相关系密级理由(表4—1),确定各个作业单位对之间影响相互关系的因素,根据作业相互关系等级划分表(表4—2)初步确定相互关系等级。

表4—1 液压转向器厂作业单位互相关系密级理由
表4—2 作业相互关系等级划分
6.作业单位相互关系表
调整相互关系等级比例,结合各作业单位与其他单位之间的重要联系的分析,制定出表4-3的基准相互关系表,最后将作业单位之间的相互关系等级填入作业单位相互关系表(表4—4),其中上半部分用密切程度等级符号表示密切程度,下半部分用数字表示确定密切程度等级的理由。

表4—3基准相互关系表
表4—4非物流作业单位相互关系表
1210987654311
序号作业单位名称I I I A A I I I I I E A U
U
U
E U U
U
U
U U
U U
U U X U
I U U
U
O O U U
U
E U
U
U U U
E U
O U
I E U U U
I U
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
品库组装车间性能实验室成品库办公服务楼设备维修车间
3334112141424445411221E 2
1
五、 作业单位物流与非物流相互关系合并
1.确定物流与非物流相互关系的相对重要性
一般来说,物流与非物流两者的相互关系比重值应在1/3—3之间。

结合本案例的实际情况,物料的流动(包括原材料向加工车间的搬运、各不同加工工艺车间之间的搬运到最终检验储存)对液压转向器生产的影响较大。

同时,部分车间的生产服务关系,办公服务对各单位的管理和人员联系也占了很大一部分比重。

所以取物流与非物流比值为1:1。

2.作业单位之间综合相互关系表
(1) 利用作业单位之间综合相互关系表,量化物流与非物流相互关系等级,计算合并后的综合相互关系分数。

(2) 统计各段分数作业单位对的比例,划分综合相互关系等级(表5—1)。

表5—1 作业单位之间综合相互关系计算表
(3)填写作业单位综合相互关系表(表5—2)。

表5—2 作业单位综合相互关系表
1210987654311
序号作业单位名称E
I
I A E
I E
I E E A
A
U
U
U I
U U U
U U
U U U U U X U
I U U U O O
U
U U I U U U
U U
U I
I
O U I I
U U
U I U
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
品库组装车间性能实验室成品库办公服务楼设备维修车间
六、 绘制作业单位位置相关图
1. 综合接近程度计算
利用综合接近程度排序表(表6—1),量化综合相互关系等级,并计算出各作业单位综合接近程度,按综合接近程度分数由高到低排序。

表6—1 综合接近度程度排序表
2.绘制作业单位位置相关图
按A、E、I、O、U、X级顺序,处理各级作业单位对之间的相互位置,同级作业单位对按综合接近程度分数的高低顺序,安排各作业单位的位置。

在作业单位位置相关图中,采用号码表示作业单位,用如下表所示的符号表示相应的作业单位的工作性质与功能。

表6—2 作业单位符号表
作业单位之间的相互关系用相互之间的连线类型来表示,如下表所示:
表6—3 作业单位间连线类型明细表
绘制作业单位位置相关图的过程一般步骤如下:
第一步,首先处理综合相互关系密级为A的作业单位对。

从作业单位综合相互关系表中取出A级作业单位对,有2—4;7—8;8—9,共涉及5个作业单位,按综合接近程度分值排序为4、7、8、2、9。

将综合接近程度分值最高的作业单位4布置在相关图的中心位置。

处理作业单位对2—4,将作业单位2布置到图中,且与作业单位4之间距离为一个单位长度,如图6-1a。

布置综合接近程度分值次高的作业单位7的位置。

由于作业单位7与图上已有的作业单位2,4均为非A级关系,则应从综合相互关系表中取出7—4;7—2的关系密级,结果分别为I级和U级,U级代表不重要的关系,则只重点考虑7与4的关系,作业单位7和4应为3个单位距离长度,可选择图6-1b所示布置作业单位7。

处理与作业单位7有关的A级关系7—8,从综合相互关系表中取出图中已存在的2,4与8的关系,分别为U与O级,因此4与8应为4个单位距离长度,可选择图6-1c布置8的位置。

处理与作业单位8有关的A级关系8—9。

从综合相互关系表中取出9与2、4、7的关系密级,均为U级,综合考虑的结果将9布置在6-1d的位置。

至此,作业单位综合相互关系表中,具有A级关系的作业单位对之间的相互位置均已确定。

第二步,处理相互关系为E的作业单位对。

从综合相互关系表中取出具有E级关系的作业对,有1-2, 3-4,4-5,5-6,6-7,涉及到的作业单位按综合接近程度表分值排序为4,5,7,1,6,2,3。

首先处理与作业单位4有关的作业单位3,5。

布置顺序3, 5。

对于作业单位3和图中已存在的作业单位2,4,7,8,9之间的关系密级分别为U,E,U,U,U级,重点考虑较高级的关系,将3布置到图中。

而后布置5。

对于作业单位5和图中已存在的作业单位2,3,4,7,8,9之间的关系密级分别为U,I,E,U,U,U级,重点考虑较高级的关系,将5布置到图中。

接着处理与作业单位7有关的作业单位6,对于作业单位6和图中已存在的作业单位2,3,4,5,7,8,9之间的关系密级分别为U,U,I,E,E,U,U级,重点考虑较高级的关系,将6布置到图中。

接着处理与作业单位2有关的作业单位1,对于作业单位6和图中已存在的作业单位2,3,4,5,6,7,8,9之间的关系密级分别为E,I,I,U,I,U,U,U级,重点考虑较高级的关系,将1布置到图中。

处理剩余的作业单位10,11。

对于作业单位10和图中已存在的作业单位1,2,3,4,5,6,7,8,9
之间的关系密级分别为U,I,X,I,I,U,I,O,O级,重点考虑较高级的关系,将10布置到图中。

对于作业单位11和图中已存在的作业单位1,2,3,4,5,6,7,8,9,10之间的关系密级分别为U,U,U,I,I,U,U,U,U,U级,重点考虑较高级的关系,将11布置到图中。

将最终还未在图中出现的I、O、U级作业单位对补充完整,最后重点调整X级的作业单位间的相对位置,得出最终的作业单位位置相关图如图6-2所示。

图6-1 图6-2
图6-3 图6-4
图6-6 图6-7
图6-8 图6-9
图6-10 图6-11
七、绘制作业单位面积相关图
(1)按待布置工厂构成的复杂程度,选择图幅大小,工厂越复杂则图幅越大。

(2)按图样大小与厂区大小比例选择绘图比例。

本例中绘图比例取1:1000。

(3)将作业单位位置相关图放大到面积相关图图样上,放大时使位置相关图居中布置,并在各作业单位之间留有尽量大的空间。

(4)按综合接近程度高低顺序,将各作业单位面积绘入面积相关图中,若预留空间不够,则可适当调整。

图7—1作业单位面积相关图
八、绘制工厂总平面布置可行方案图
考虑修正因素与实际条件限制因素,修改调整面积相关图。

包括如下因素:
(1)厂区占地面积大小。

(2)根据产品特点,确定物料搬运方法,如采用托盘搬运产品并用电瓶车来实现车间之间的运输。

(3)确定厂内外运输方式,一般采用汽车。

(4)根据厂区地理条件选择道路形式及其技术参数,包括主、次干道路宽度、弯道半径、交叉路口转弯半径等。

(5)根据厂外公路情况,设定数个厂门位置,形成多种布置方案。

(6)设置厂前区位置,合理改变办公、服务楼外形。

(7)考虑风向特别是盛行风向对作业单位相对位置的影响,避免烟尘,异味等空气污染影响人身健康。

(8)考虑建筑物朝向、间距、防火,防噪声等因素。

考虑上述因素,整理出三套可行布置方案,按制图标准绘制成工厂总平面布置方案图(附录)。

九、方案的评价选优
1.选择方案评价因素:
工厂内外交通衔接情况
空间利用率
各部门物流负担控制情况
生产区交通情况
办公区环境和安全性
生产区舒适性与安全性
方案一:此方案的优点是各个车间排布紧密,场内物流效率高;生产区与办公分隔明显,办公楼受到噪声小,用绿化带隔开,环境好,原材料仓库和成品仓库就在门口,便于运输。

缺点厂区内是行车不是很方便;两扇大门在同一条公路边上,不太利于交通。

方案二:此方案的优点是厂区内行车十分方便,汽车可以开到任何一个车间并顺畅地开出来,而且各车间的排布也比较紧密,场内物流效率较高,成品仓库就在门口,便于运输。

缺点是办公楼与生产区的距离近了,噪声变大;两扇大门仍然在同一条公路边上,不太利于交通。

方案三:此方案的优点是厂区内交通顺畅,各车间排布较紧密,场内物流效率高;厂区两扇大门在不同的公路边上,有利于交通,成品仓库就在门口,便于运输。

缺点是办公楼和生产区比较近,噪声较大,而且办公楼前面就是主干路,车辆较多,有安全隐患,周围绿化较少环境欠佳。

在定性分析之后,用系统工程的逐对比较法进行进一步的比较,过程如下:
2.计算各个评价指标的权重
表9—1 计算权值
3.计算各个方案的得分
计算各个方案得分,的表9-2
表9—2 计算各个方案的得分
4.计算各个方案的综合得分值
(A1
A2
A3
)=(
223232
232322
332312

(
4/23
7/46
5/23
9/46
3/23
3/23)
=(
2.4545
2.4545
2.5
)
因为A3>A2=A1所以方案三为较优方案。

十、总结
通过本次课程设计,我对设施规划与物流分析这门课当中的系统布置设计(SLP)有了进一步的认识,为深入理解真门课的作用,以及如何操作奠定了一定基础,同时还培养了自己的学习能力和逻辑能力,对个人能力提高是以此不错的经历。

在整个课程设计的过程中,要充分分析各个环节,仔细研究PQRST五个基本要素,仔细分析物流情况,学会使用各种分析方法和各种相互关系表格,明确个作业单位之间的相互
关系。

同时要权衡各个环节的重要程度,不断向更优的方案靠近。

在设计过程中,我确实遇到了不少问题,虽然有那么一种更感觉觉得应该是那么做,但却时常碰到无从下手的的局面,每每碰到这样的情况,我就认真翻课本,并且查看老师给的课程设计指导书,以此来唤起对学过的知识的记忆,同时还收获了一些课堂上没有听到的内容。

另外,再整个过程中,还经常遇到做到后面发现有地方不对,因此还得回去修改的情况,特别是在画图的阶段,好几次要做大幅度的修改,着实令我感到无奈,但同时也让我对自己的设计过程产生反思,力求不再出现类似错误。

通过这次设计,我还了解了一些Microsoft Visio的用法,以及用caxa2013作图的技巧。

总之,这次课程设计对我来说是颇有益处的,让我收获了很多。

参考文献
[1]程国全,柴继峰,王转,王华编著.《物流设施规划与设计》.中国物资出版社,2003。

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