品牌自行车工厂总平面及装配车间布置设计

品牌自行车工厂总平面及装配车间布置设计
本科生课程设计报告
课程设计名称：某品牌自行车工厂总平面及装配车间布置设计姓名：流姬学号： XXXXXXXXXXX 专业年级： XXXX级班级： XXXXXXXXXXX 指导教师： XXXX 职称：教授
起止日期：年月日至年月日
本科生课程设计任务书
专业年级XXXXX 班级XXXXXX 学号XXXXXX
学生姓名流姬
任务下达日期：年月日
课程设计日期：年月日至年月日
题目：
某品牌自行车工厂总平面及装配车间布置设计
内容：
根据自行车生产要求，进行工厂总平面布置设计。

根据自行车的装配工艺过程及给定条件，设计出装配流水线的周期时间及工位划分，进行装配车间的平面布置设计。

要求：
运用系统布置设计（SLP）方法进行设计。

编写设计说明书，绘制工厂总平面布置图、装配流水线平面布置图、装配车间平面布置图。

指导教师签字：
目录
一、基本要素分析 (4)
1.1自行车结构及装配工艺 (4)
1.2作业单位划分 (6)
二、工厂总平面布置设计 (6)
2.1物流分析 (6)
2.2作业单位相互关系分析 (9)
2.3综合相互关系分析 (12)
2.4作业单位位置相关图 (16)
2.5作业单位面积相关分析 (19)
2.6工厂总平面布置可行方案 (20)
三、装配流水线平面布置设计 (22)
3.1计算工作地数量 (22)
3.2流水线布置 (23)
四、装配车间平面布置设计 (25)
4.1工作制度 (26)
4.1.1目的 (26)
4.1.2内容 (26)
4.2人员配备 (27)
4.3搬运方法 (28)
4.3.1搬运路线的分类及选择 (28)
4.3.2搬运设备选择原则 (28)
4.3.3搬运单元 (28)
4.4绘制装配车间平面布置图 (29)
五、小结 (29)
六、参考文献 (30)
一、基本要素分析
该自行车厂自己生产飞轮、车架、车把等，其他零部件外购，经过装配成产品后外销。

其年产量为12万量自行车，年生产时间270天，每天实际工作时间为7小时。

图表1某品牌自行车厂位置
1.1自行车结构及装配工艺
作业完成时间（s）说明
A 27 组装前车轮
B 27 组装后车轮
C 110 将前后车轮安装到车架上
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D
44 安装中轴及脚蹬
E 36 安装车把手
F 30 安装车座
G 10 安装链条
H 20 安装挡泥板
I 24 安装支腿
图表2某品牌自行车装配流程
下图为一自行车的配件结构图，由于时间、知识等因素的限制，本课程设计将自行车模型进行简化，保留必要部件进行分析。

图表3某品牌自行车结构图（实际研究为简化后）
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1.2作业单位划分
工厂占地面积为300×600平方米。

由原材料库、零部件库、锻工车间、机加工车间、焊接车间、热处理车间、装配车间、成品库，以及办公楼、动力站等组成。

各单位具体占地面积如下表所示：
图表4各单位信息
二、工厂总平面布置设计
2.1物流分析
根据给定条件，部门之间预期搬运量如下表：
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图表5部门之间预期搬运量
本课程设计考虑采用系统布置设计（SLP），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，其物流强度逐渐减小，对应着超高物流强度、特高物流强度、较大物流强度、一般物流强度和可忽略搬运五种物流强度。

作业单位对
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图表6物流强度等级比例划分表
根据图表5和图表6的数据，计算并绘制自行车厂物流强度汇总表：
图表7物流强度汇总表
为了能够简单明了地表示所有作业单位之间的物流相互关系，我们仿造从至表结构构造一种作业单位之间物流相互关系表，在行与列的相交方格中填入行作业单位与列作业单位间的物流强度等级，并加以简化变形就得到SLP中的物流相关表，如下表所示。

从物流优化的角度讲，物流相关表中物流强度等级高的作业单位之间距离应尽量缩小，而物流强度等级低的作业单
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位之间的距离可以适当加大。

图表8物流相关表
2.2作业单位相互关系分析
当物流状况对企业的生产有重大影响时，物流分析就是工厂布置的重要依据，但是也不能忽视非物流因素的影响。

在SLP中，产品P、产量Q、工艺过程R、辅助服务部门S及时间安排T是影响工厂布置的基本要素，P、Q 和R是物流分析的基础，P、Q和S则是作业单位相互关系分析的基础，同时T对物流分析与作业单位相互关系分析都有影响。

作业单位间的相互关系的影响因素与企业的性质有很大关系，经过研究分析，本次对自行车厂作业单位间的相互关系密切程度影响因素考虑以下几个方面：（1）工艺流程，（2）工作练习频繁程度，（3）噪声、振动、污染影响，（4）作业性质相似。

图表9作业单位相互关系等级
在评价作业单位非物流相互关系时，首先应制定出一套“基准相互关系”，作业单位之间的相互关系通过对照“基准相互关系”来确定。

本次课
图表10基准相互关系表
图表11自行车厂作业单位非物流相互关系表
2.3综合相互关系分析
在大多数工厂中，各作业单位之间既有物流联系也有非物流的联系，两作业单位之间的相互关系应包括物流关系与非物流关系。

因此在SLP中，要将作业单位间物流的相互关系进行合并，求出合成的相互关系——综合相互关系，然后由各作业单位间综合相互关系出发，实现各作业单位的合理布置。

本次课程设计也考虑采用这种方法。

根据所给材料，确定物流与非物流相互关系相对重要性取m：n=1：1。

量化物流强度等级和非物流的密切程度等级，一般取A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=-1，得出量化以后的物流相关表和非物流相关表。

设任意两个作业单位分别为A₁和A₂，其量化的物流相互关系等级为MR₁₂，量化的非物流的相互关系密切程度等级为NR₁₂，则作业单位A₁和A₂之间综合相互关系密切程度数量值TR₁₂=mMR₁₂+nNR₁₂。

TR₁₂是一个量值，需要经过等级划分，才能建立出与物流相关表相似的符号化的作业单位综合相互关系表。

综合相互关系的等级划分为A、E、I、O、U、X，各级别TR₁₂值逐渐递减，且各级别对应的作业单位对数应符合一
图表12综合相互关系等级与划分比例
24 5—7 E 3 U 0 I 3
25 5—8 U 0 U 0 U 0
26 6—7 I 2 U 0 O 2
27 6—8 U 0 U 0 U 0
28 7—8 A 4 A 4 A 8
图表13自行车厂综合接近程度排序表
图表14作业单位综合相互关系表
2.4作业单位位置相关图
在SLP中工厂总平面布置并不直接去考虑各单位的建筑物占地面积及外形几何形状，而是从各作业单位间相互关系密切程度出发，安排各作业单位之间的相对位置，关系密级高的作业单位之间距离近，关系密级低的作业单位之间距离远，由此形成作业单位位置相关图。

我们引入综合接近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的总和。

这个值的高低，反映了该作业单位在布置图上是应该处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，我们把作业单位综合相互关系表，变成右上三角矩阵与左下三角矩阵表格对称的方阵表格，然后量化关系密级，并按行或列累加关系密级分值，其结果就是某一
在作业单位位置相关图中，采用号码来表示作业单位，用工业工程标识符号来表示作业单位的工作性质与功能。

作业单位之间的相互关系用相互之间的连线类型来表示。

实线连线表示作业单位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的理解成为弹簧，表示作业单位相对位置应该彼此推开。

有时，为了绘图简便，往往采用内标注号码来表示作业
图表15作业单位关系等级表示方式
根据表14中的内容可知离建筑中心由近到远依次为7、4.1、2、5、3、6、8，且A级作业对有7—8，E级作业对有4—6、1—5、2—7，I级作业对有1—2、1—4、3—4、3—7、5—7，O级作业对有1—3、2—3、2—4、2—5、1—6、4—5、4—7、6—7。

根据以上相关信息对作业单位进行调整，得到作业单位位置相关图如下三种方案：
图表16作业单位位置相关图（方案一）
图表17作业单位位置相关图（方案二）
图表18作业单位位置相关图（方案三）
2.5作业单位面积相关分析
将各作业单位的占地面积与其建筑物空间几何形状结合到作业单位位置相关图上，就得到了作业单位面积相关图。

有了作业单位建筑的占地面积，就可以在坐标纸上绘制作业单位面积相关图。

步骤如下：
（1）选择合适比例。

（2）将作业单位位置相关图放大到坐标图纸上，各作业单位符号之间应留出尽可能大的空间，以便安排作业单位建筑物。

（3）按综合接近程度分值大小顺序，由大到小依次把各作业单位布置到图上。

2.6工厂总平面布置可行方案
图表19工厂布置设计方案一
图表20工厂布置设计方案二
图表21工厂布置设计方案三
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。

综合考虑以上各因素，并加以权重计算，运用工业工程厂区布置的相关知识，利用系统工程的手段，从整体出发，考虑采用方案三为最优方案。

三、装配流水线平面布置设计
3.1计算工作地数量
周期时间（C）=每天生产时间/每天计划产量=194.4s
工作地数量（Nmin）=完成作业所需时间总量/周期时间≈2
图表22工作地作业分配
3.2流水线布置
车间流水线布局的原则，可以概括为：“两个遵守、两个回避”。

两个遵守：逆时针排布、出入口一致。

两个回避：孤岛型布局、鸟笼型布局。

逆时针排布：主要目的是希望员工能够采用一人完结作业方式、能够实现一人多机。

一人完结与一人多机要求一个员工从头做到尾，因此员工是动态的，称之为“巡回作业”。

大部分作业员是右撇子，因此如果逆时针排布的话，当员工进行下一道加工作业时，工装夹具或者零部件在左侧，员工作业并不方便，这也正是逆时针的目的——员工就会走到下一工位——巡回的目的也就达到了。

出入口一致：是指原材料入口和成品出口在一起。

首先，有利于减少空手浪费。

假设出入口不一致，作业员采用巡回作业，那么当一件产品生产完了，要去重新取一件原材料加工的话，作业员就会空手（手上没有材料可以生产）从成品产出口走到原材料投入口，这段时间是浪费。

如果出入口一致的话，作业员立刻就可以取到新的原材料进行加工，从而避免了空手浪费。

第二，有利于生产线平衡。

由于出入口一致，布局必然呈现类似“U”的形状，这使得各工序非常接近，从而为一个人同时操作多道工序提供了可能，这就提高了工序分配的灵活性，从而取得更高的生产线平衡率。

避免孤岛型布局：孤岛型布局把生产线分割成一个个单独的工作单元，其缺陷在于单元与单元之间互相隔离，无法互相协助。

避免鸟笼型布局：鸟笼型布局往往没有考虑到物流、人流顺畅的结果，这种布局错误的用机器设备或者工作台把作业员围在中间，使得物流不顺畅，在制品增加，单元与单元之间的相互支援也变得几乎不可能。

在实际生产中，流水线的布置多种多样，本次课程设计主要研究两种装配流水线的布置设计。

花瓣型布局：花瓣型布局是由多个单元共同组成，是按照“两个遵守、两个回避”原则进行布局的结果。

这种布局有助于提高单元间的互相协助，从而提高生产线平衡率。

花瓣式布局是进行“互助协作”的必要条件。

互助作业就好像运动场上的接力赛一样，在交接区，实力强的选手可以适当的弥补实力弱的选手。

在工作中也是一样，单元之间的作业员也要把产品像接力棒一样去传递。

如果前单元的作业员耽误了时间，后单元的作业员就帮助前单元从机器上卸下产品。

这种做法，显然依靠“花瓣式”布局为前提。

U型布局：按精益生产的理念，除了以上的两个方面，还有更重要的因素需要考虑，精益生产布局追求的目标主要有以下几方面：
(1)使物料搬运成本最小化；
(2)空间的有效利用；
(3)劳动力的有效利用；
(4)便于员工之间、员工与管理者之间、员工与用户之间的信息沟通。

为了实现上面的目标，最好的方法就是要将设备布局成“U”型，实现“一个流”的生产。

“一个流(One—Piece Flow)”生产方式是指产品在生产过程中尽量实现小批量的轮转，最好是单件的流动。

它是减少在制品数量的最好方法，是消除生产线浪费的良策。

在U型布置中，生产线摆放如U型，一条流水线的出口和人口在相同位置，一个加工位置中可能同时包含几个工艺，所以U型布置需要培养多能工。

它减少了步行浪费和工位数，从而缩短周期、提高效率，同时也减少了操作工，降低了成本等。

由假设条件可知装配车间的尺寸为180m×70m，综合考量车间工作区、休息区、办公区的占地面积，以及交通工具通道，生产产品单一，且工序简单，决定采用U形布置，将两条生产流水线分别布置在厂房两侧，相距35米，长100米，并按照逆时针流动。

流水线的移动速度=长度/作业时间=100m/164s=0.61m/s
图表23自行车工厂装配流水线布置图
四、装配车间平面布置设计
4.1工作制度
4.1.1目的
1.确保装配车间现场人员和作业符合要求，实现优质、高效、低耗、安全、生产；
2.适用范围：适用于装配车间所有管理人员、装配工。

4.1.2内容
本制度包括：工作程序、工作纪律、5S等几方面。

（1）.工作程序
严格按照生产计划部所下达的《订单生产领料计划》合理安排各项生产任务事宜。

每日生产经理在十五点三十分做好次日的生产计划，并下达到各生产班组长和物料人员手中,如有变动及时沟通。

物流人员在当日下班前将次日所需物料领回车间，如有异常及时回报车间经理。

生产班组长收到次日生产计划后要在当日下班前对所需物料进行核对，并做好人员安排计划。

（2）.工作纪律
遵守作业时间，上下班不准迟到、早退、旷工。

上班应着装整洁，穿工作服并正确佩戴厂牌。

严禁穿拖鞋着背心、短裤上班。

违者一律不准上班，更换好服装后方可上班。

工作时间严禁谈笑、打瞌睡、吃零食等。

车间范围内，严禁乱丢果皮、纸屑等杂物。

工作时间严禁看书、玩手机等与工作无关的事；
严格按照作业指导书及工艺要求进行操作，严禁私自更改作业程序及内容，违者视情况给予相关处理。

爱护车间财产，节约生产物料，产线产生的报废物料放入红色小盒中，不可随意处理，爱惜生产工具、设备；违者视情况给予相关处理，并按物品价格予以赔偿。

（3）.请假流程
请假必须以书面形式提前申请，经组长同意并签字后由车间生产经理签批，请假三天以上必须由生产部高级经理/副总经理签字方可生效，否则按旷工处理，请假七天以上者必须由运作总监签字方可生效，否则按旷工处理，组级以上车间管理人员请假必须签核到高级经理。

（4）.5S管理
严格按照5S管理要求执行，保持工作环境整洁、明亮、有序。

现场整理：把要与不要的人、事、物分开。

对于生产现场不需要的杂物、脏物坚决从生产现场清除掉。

对于长期不使用的物品打包封存。

现场整顿：有物必有位；有位必分类；分类必标识；
现场清扫与清洁：车间场地必须保持清洁整齐，每天下班前必须清理场地，打扫卫生；装配工作台面及货架除随时清扫、保持清洁整齐，附近不得有杂物及灰尘。

每日下班前要将各班组所管辖区域的地面、桌面、物料架、窗台等清理干净，组长要进行确认。

4.2人员配备
现阶段国内自行车装配工艺自动化程度不高，本装配车间考虑基本依赖人工装配。

考虑安排车间主任一名，生产主管一名，安全主管一名，每个工作地点任命一名班组长，此外共需18名装配工人。

4.3搬运方法
物料搬运方法是指物料搬运路线、搬运设备和搬运单元的结合。

4.3.1搬运路线的分类及选择
搬运路线分为直达型、渠道型、中心型。

直达型：各物料从起点到终点经过的路线最短。

当物流量大、距离短(或距离中等)时，采用这种形式比较经济。

渠道型：一些物料在预定路线上移动，同来自不同地点的其他物料一起运到同一终点。

当物流量为中等或少量，而距离为中等或较长时，采用这种形式是经济的，尤其当布置不规则、分散时更为有利。

中心型：各种物料从起点移动到一个分拣中心或分发中心，然后再运往终点。

当物流量小而距离中等或较近时，这种形式是非常经济的。

尤其当厂区外形基本是方整的且管理水平较高时更为有利。

4.3.2搬运设备选择原则
（1）根据距离与物流量的大小，确定设备类别。

距离短，物流量小——简单的搬运设备，如两轮手推车；
距离短，物流量大——复杂的搬运设备，如狭通道带夹具的叉车；
距离长，物流量小——简单的运输设备，如机动货车；
距离长，物流量大——复杂的运输设备，如电子控制的无人驾驶车辆（2）根据设备的技术指标和物料特点，选择设备规模及型号
4.3.3搬运单元
它是指物料搬运时的基本装载方式，如散装、采用车厢、罐装等，单件采用包装、集装器具等。

应根据物料特点和设备来选择运输与搬运单元。

结合本自行车厂装配车间产品特点以及车间位置尺寸限制，属于物流量较大或中等，距离较短或中等，考虑使用中心型搬运路线，轨道电车搬运手段，单件夹具搬运单元。

4.4绘制装配车间平面布置图
图表24装配车间平面布置图
五、小结
为期两周的设施规划与设计课程设计已经进入尾声，自己的报告撰写也已经进入了收尾阶段。

在这两周里，学习生活进行的辛苦而充实。

指导老师为我们布置的课题为“某品牌自行车工厂总平面及装配车间布置设计”，任务虽然较为繁重，但同时也考察着我的基本功。

在课程设计进行的过程中，我在网络、图书馆进行了大量的资料查阅，并与相关指导老师进行了细致的交流与探讨；在撰写报告的过程中，依然发现了许多平时不曾掌握的CAD、工业工程、物流工程、系统工程、人因工程等学科的重要知识点，大大夯实了自己的基本功和实践技巧，明白了课堂上的理论知识一定要回归到现实生活的实践中去，明白了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。

六、参考文献
【1】齐二石.物流工程.高等教育出版社.2006.2
【2】范中志.工业工程基础.华南理工大学出版社.1996.9
【3】王家善，张琳.我国工厂设计应用IE现状和展望.中国机械工程学会第二届IE学术论文集.1991
【4】孙林岩，孙林辉，崔凯.人因工程.科学出版社.2011.8。