1、中国矿业大学矿业工程学院工业工程专业设施规划与物流分析课程设计说明书姓 名： 陈 志 年 学 号： 01100289 指导教师： 王 晓 琳 开始时间： 2013-7-6 结束时间： 2013-7-12 成 绩： 设施规划与物流分析课程设计任务书姓名： 陈志年 学号： 01100289 年（班）级：工业工程10-2班 地点： 课程设计题目： 液压转向器总平面布置设计 课程设计内容与要求：液压转向器厂总平面布置设计内容与要求如下：1、液压转向器厂物流分析。2、液压转向器厂作业单位相互关系分析。3、作业单位位置相关图，相当于A3图样的坐标纸1张。4、作业单位面积相关图，相当于A3图样的坐标纸1张。
2、5、液压转向器厂总平面布置图三个方案，A3图样三张。6、评价择优，选出最佳总平面布置图。7、编写设计说明书，工作量不少于12000字。设施规划与物流分析课程设计评语评语：成绩： 指导教师： 日 期： 年 月 日 前 言设施规划与物流工程是工业工程专业重要的主干专业课程之一，是工业工程学科中公认的重要研究领域和分支之一。学好它是我们工业工程人员的责任。我们知道其中的设施规划与设计着重研究工厂总平面布置、车间布置及物料搬运等内容，其任务是通过对工厂各组成部分相互关系（包括物流与分物流）的分析，再进行合理布置，目的是得到高效运行的生产系统，获得最佳的经济效益和社会效益等。工厂作为一个生产系统是由人员
3、设备、技术、资金、土地等多种因素所构成，整个系统的效益即总投入与总产出之比应尽可能达到最高水平。因此，工厂布置设计就是一项多因素，多目标的系统优化设计课题。但在设计工厂总平面布置图时，考虑的因素非常多，我们不可能全部考虑到，解决方法是只考虑重要的影响因素。 由于社会需要的多样性，生产不同产品工厂的模式必然存在着差异，这就给工厂布置设计带来了难题。系统布置设计(SLP)方法提供了一种以作业单位物流与非物流的相互关系分析为主线的规划设计方法，采用一套表达力极强的图例符号和简明表格，通过一套条理清晰的设计程序进行工厂布置设计。这种方法为设施设计人员与生产管理人员广泛采用，实践效果良好。系统布置设计
4、不是一种严密的设计理论，而是一套实践性非常强的设计模式和规范的设计程序。学习和掌握系统布置设计方法最有效的手段就是直接参与设计工作。另外，在此特别感谢在本次课程设计的过程中对我给予很大帮助的老师和同学。目 录1.设计内容概述51.1 设计题目51.2 设计目的51.3 课程设计内容与要求51.4 原始给定条件62.总平面布置设计过程72.1基本要素分析72.1.1产品分析72.1.2作业单位分析102.1.3工艺过程分析102.1.4 自然气象条件162.2物流分析162.2.1产品工艺过程分析162.2.2、物流分析212.3作业单位相互关系关表非物流242.5绘作业单位位置相关图302.6
5、绘制作业单位面积相关图342.7绘制工厂总平面布置可行方案图362.8评价择优38设计总结40参考文献411.设计内容概述1.1 设计题目液压转向器厂总平面布置设计。1.2 设计目的设施规划与物流分析是工业工程专业的主干专业课程，是工业工程学科的重要研究领域和分支之一。设施规划与设计着重研究设施总平面布置、车间布置及物料搬运等内容，目标是通过对设施的各组成部分的相互关系分析，合理布置，得到高效运行的生产系统，获得最佳的经济效益和社会效益。设施规划与物流分析课程设计是本课程的重要时间教学环节，要求学生综合运用所学专业知识，完成规定的工业实施布置设计的一次基本训练。其目的是：1）、能正确运用工业工
6、程基本原理及有关知识，学会对工业设施进行系统分析；2）、通过对工程设施布置的实际设计，掌握系统布置设计方法的规范程序；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问题的能力。1.3 课程设计内容与要求液压转向器厂总平面布置设计内容与要求如下：1）、液压转向器厂物流分析。2）、液压转向器厂作业单位相互关系分析。3）、作业单位位置相关图，相当于A3图样的坐标纸1张。4）、作业单位面积相关图，相当于A3图样的坐标纸1张。5）、液压转向器厂总平面布置图三个方案，A3图样三张。6）、评价择优，选出最佳总平面布置图
7、7）、编写设计说明书，工作量不少4于12000字。1.4 原始给定条件当地现有一叉车修理厂，占地面积为20000m2，厂区南北长为200m，东西宽为100m，所处地理位置如图1-1所示。该厂职工人数300人，计划改建成年产量6500套液压转向器的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。北图1-1 待建液压转向器厂厂区图2.总平面布置设计过程良好的设计程序是工厂总平面布置设计成功的关键，为保证设计质量、提高设计效率，我们可以根据以下步骤对液压转向器厂总平面布置设计。2.1基本要素分析2.1.1产品分析 1）产品名称：液压转向器 2）产品结构及有关参数：液压转向器的基本结构如图2-1所示，有22个零
8、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2-1中。计划年产量为6500套。图2-1 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需求量零件图号形状尺寸单件重量（Kg）说明1连接块组件2065000.092前盖HT25065000.903X型密封圈橡胶67000.044挡环2065000.035滑环2065000.036弹簧片65Mn455000.017拔销65Mn67000.028联动轴4565000.279阀体HT25065007.0010阀芯4565000.6续表2-1 零件明细表工
9、厂名称：液压转向器厂产品名称液压转向器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需求量零件图号形状尺寸单件重量（Kg）说明11阀套2065000.5612隔盘2065000.3213限位柱4565000.0114定子40Cr65001.2015转子4565000.6016后盖2065000.8017螺栓45390000.0218O型密封圈橡胶230000.0119限位螺栓4565000.0220油堵塑料290000.0121标牌铝65000.0122护盖塑料70000.01编制（日期）审核（日期）2.1.2作业单位分析 根据液压转向器结构及工艺特点，液压转向器厂设立如表2-2所示
10、12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。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长宽/m结构型式备注1原材料库储存钢材、铸锭20302铸造车间铸造12243热处理车间热处理12124机加工车间牢、铣、钻削18365精密车间精镗、磨削1236续表2-2 作业单位建筑物汇总表序号作业单位名称用途建筑长宽/m结构型式备注6标准件、半成品库储存外购件、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122412
11、废料堆存区堆存加工产生的废料1212露天/每个月处理1次2.1.3工艺过程分析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，其工艺过程分别见表2-3至表2-15。 表中各工序加工前工件重量为：该工序加工后工件重量/该工序材料利用率。2）标准件、外购件与半成品暂存生产的零、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
12、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。表2-3 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）连接块组件1200.096500585序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间车、镗、压装553半成品库暂存表2-4 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划
13、年产量（套）年产总量（Kg）前 盖2HT2500.9065005850序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库准备铸锭2铸造车间铸造603机加工车间粗铣、镗、钻804精密车间精镗955半成品库暂存表2-5 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）挡 环4200.036500195序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间车削403半成品库暂存2-6 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）滑 环5HT2500.036500195序号作业单位名
14、称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间车削403半成品库暂存表2-7 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）联动器8450.2765001755序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间车、铣403精密车间精磨994半成品库暂存表2-8 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）滑 环9HT2507.00650045500序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库准备铸锭2铸造车间铸造603机加工车间粗铣、镗704精密车间精镗
15、905半成品库暂存表2-9 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）阀 芯10450.665003900序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间粗车、钻、铣703热处理车间热处理4精密车间精磨995半成品库暂存表2-10 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）阀 套11200.5665003640序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间车削803半成品库暂存表2-11 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重
16、量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）隔 盘12200.3265002080序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间铣、钻803半成品库暂存表2-12 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）限位柱13450.01650065序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间车、镗703热处理车间热处理4精密车间端磨995半成品库暂存表2-13 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）定 子1440Cr1.2065007800序号
17、作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2热处理车间退火3机加工车间车、钻、插、铣504热处理车间调质5精密车间研磨996半成品库暂存表2-14 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）转 子15450.6065003900序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2热处理车间正火3机加工车间车、铣、钻704热处理车间淬火5精密车间研磨99续表2-14 液压转向器零件加工工艺过程表6半成品库暂存表2-15 液压转向器零件加工工艺过程表产品名称件 号材 料单件重量（Kg）计划年产量（套）年产总量（Kg）后 盖1
18、6200.8065005200序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间车、钻803半成品库暂存2.1.4 自然气象条件 自然环境以本地气象条件为主，主要考虑温度、湿度、风速、风向等。2.2物流分析物流分析是机械制造厂平面布置的基础，只有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。2.2.1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。见表2-16。表2-16 原料重量与成品重量对比表原材料库铸造车间机加工车间精密车间标
19、准件半成品库加工前加工后废料加工前加工后废料加工前加工后废料连接块组件单件0.1640.0900.0740.09全年1063.636585478.636585前盖单件1.9741.1840.7891.1840.94702370.9470.9000.0470.9全年12828.0957697.3685131.5797697.3686157.8951539.4746157.8955850307.8955850挡环单件0.0750.0300.0450.03全年487.5195292.5195滑环单件0.0750.0300.0450.03全年487.5195292.5195联动轴单件0.6820.27
20、30.4090.2730.2700.0030.270全年4431.8181772.7272659.0911772.727175517.7271755阀体单件18.51911.1117.40811.1117.7783.3337.7787.0000.7787全年120370.3772222.22248148.14872222.22250555.55621666.66750555.556455005055.55645500阀芯单件0.8660.6060.260.6060.6000.0060.6全年5627.7063939.3941688.3123939.394390039.3943900阀套单件0.
21、70.560.140.56全年455036409103640隔盘单件0.40.320.080.32全年260020805202080限位柱单件0.0140.01010.00390.01010.010.00010.01全年93.79565.67528.13965.675650.65765定子单件2.4241.2121.2121.2121.2000.0121.2全年15757.5767878.7887878.7887878.788780078.7887800转子单件0.8660.6060.260.6060.60.0060.6全年5927.7063939.3941688.3123939.394390
22、039.3943900后盖单件1.0.80.20.8全年65005200130052002）各个自制零、组件工艺过程图（见图2-2） 图2-2a 图2-2b 图2-2c 图2-2d 图2-2e 图2-2f 图2-2h 图2-2i 图2-2g 图2-2k 图2-2m注：自制零部件工艺过程图(单位：kg)3）汇总形成产品总的工艺过程图(图2-3)图2-3 液压转向器总工艺流程图 (单位：kg)2.2.2、物流分析1）根据产品总的工艺过程图，统计各作业单位之间的物流强度。当存在逆向物流时，物流强度等于正、逆物流强度之和，统计的结果填入物流强度汇总表。 这里用当量系数法进行分析，所以先计算当量系数（仅
23、考虑物料的重量因素），然后计算物流强度，并对物流强度进行分析，分别如表2-17、2-18所示：当量物流量的计算公式为： 上式中f当量物流量，单位：当量吨/年，当量吨/月 某种物料的当量物流量，单位：当量吨，当量公斤 单位时间内某种物料的运输重量，单位：吨，公斤 单位时间内流经某一区域或路径的单元数，单位：单元数/年 假设：根据总工艺流程图，找出作业单位对之间的最大运输重量，并分为4、3、2、1和0五个等级，设作业之间没有关系的作业对为0级。等级参照表如表2-17所示：表2-17 等级参照表重量范围（kg）等级系数值当量系数000003500010.250.25350007000020.50.5
24、7000010500030.750.75105000140000411表2-18 物流强度汇总表（全年）序号作业单位对（路线）当量物流量（当量kg/年）序号作业单位对（路线）当量物流量（当量kg/年）11-226639974-58772921-32673284-61486931-43230395-610315542-4139859106-714525953-431738117-817431163-519779128-9996062）物流强度等级分析。物流分析包括确定物料移动的顺序和移动量两个方面。如果通过工艺流程分析能够正确的安排各工序的或作业单位之间的相互关系（前后顺序），那么各条线路上的物
25、料移动量就是反映工序或作业单位之间相互关系密切程度的基本衡量标准。由于直接分析大量物流数据比较困难，而且也无必要，SLP中将物流强度化成5个等级，分别用符号A、E、I、O、U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5种等级，应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定。可参考如下表2-19：表2-19 物流强度等级划分表物流强度等级符号物流线路比例（%）承担的物流量比例（%）超高物流强度A1040特高物流强度E2030较大物流强度I3020一般物流强度O4010可忽略搬运U由2-17的等级划分标准可对该系统的物流强度进行分析，如下表2-20
26、所示：表2-20 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11-2A27-8A36-7E48-9E52-4E65-6I74-5I83-4O91-4O101-3O123-5O134-6O3）填写作业单位物流相关表。由物流强度分析表（表2-20）得到液压转向器厂作业单位物流相关表（表2-21）表2-21 作业单位物流相关表2.3作业单位相互关系关表非物流1）明确各作业的特点，包括工作内容、工作性质等。根据液压转向器结构及工艺特点，液压转向器厂的作业单位的划分有原材料库、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、办公服务楼和设
27、备维修车间。2）明确的作业单位件的重要联系。从物流、工作流程、作业性质相似、使用相同设备、使用同一场地、生产管理及人员等一系列因素整理出影响作业单位相互关系的主要因素，并给出理由编码，如表2-22所示：3）确定各作业单位对之间影响相互关系的因素，并初步确定相互关系等级如表2-23所示： 表2-22 作业单位相互关系影响因素编码 关系密切程度的理由编码 关系密切程度的理由1 工作流程的连续性5 安全与污染2 生产服务6 共用设备及辅助动力3 物料搬运7 振动4 管理方便8 人员联系表2-23 作业单位相互关系等级符号含义说明比例（%）符号含义说明比例（%）A绝对重要25O一般密切程度1025E特
28、别重要310U不重要4580I重要515X负的密切程度不希望接近4.调整相互关系等级比例，将最后的作业单位之间的相互关系等级填入作业单位相互关系表2-24，如下所示：表2-24 作业单位相互关系关表2.4作业单位间物流与非物流相互关系合并1）选取加权值m:n 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与非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，然后从各作业单位间的综合相互关系出发，实现各作业单位的合理布置。一般，按照下列步骤求得作业单位综合相互关系表：（1）进行物流
29、分析，求得作业单位物流相关表；（2）确定作业单位间非物流相互关系影响因素及等级，求得作业单位相互关系表；（3）确定物流与非物流相互关系的相对重要性。一般，物流与非物流相互关系的相对重要性比值mn不应超过1331。当比值小于13时，说明物流对生产的影响非常小，工厂布置时只需考虑非物流的相互关系；当比值大于31时，说明物流关系占主导地位，工厂布置时只需考虑物流相互关系的影响。实际工作中，根据物流与非物流相互关系的相对重要性，取mn=31，21，11，12，13。mn称为加权值；（4） 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；（5）计算量化的作
30、业单位综合相互关系。设任意两个作业单位分别为Ai和Aj，其物流相互关系等级为MRij，非物流的相互关系密切程度等级为NRij，则作业单位Ai与Aj之间的综合相互关系密切程度TRij， 则：TRijmMRij+nNRij；（6）综合相系关系等级划分。TRij是一个量值，需要经过等级划分，才能建立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，各级对TRij值逐渐递减，且各级别的作业单位对数应符合一定的比例。需要说明的是，将物流与非物流相互关系进行合并时，应该注意X级关系密级的处理，任何一级物流密级与X级非物流关系密级合并时，不应超过O级。对于某
31、些极不希望靠近的作业单位之间的相互关系，可以定为XX级。划分等级见下表。（表2-25）表2-25 综合相互关系等级及划分比例 关系等级符号作业单位对比例（%）关系等级符号作业单位对比例（%）绝对必要靠近A13一般O515特别重要靠近E25不重要U2085重要I38不希望靠近X2）利用作业单位间综合相互关系表，量化物流与非物流相互关系等级，并计算合并后的综合相互关系分数（如表2-26所示）。表2-26 作业单位综合相互关系计算表作业单位对关系密级（m ：n=2）综合关系物流关系 加权值：2 非物流关系 加权值：1分数等级分数等级分数等级1-24A3E11A1-31O2I4I1-41O2I4U1-
32、50U0U0U1-60U0U0U1-70U0U0U1-80U0U0U1-90U0U0U1-100U0U0U1-110U0U0U1-120U0U0U2-30U0U0U2-42I3E7E2-50U0U0U2-60U1O1O2-70U0U0U2-80U0U0U2-90U0U0U2-100U-1X-1X2-110U1O1O2-122I1O5I3-41O4A6E3-51O1O3O3-60U0U0U3-70U0U0U3-80U0U0U3-90U0U0U续表2-26 作业单位综合相互关系计算表作业单位对关系密级（m ：n=2）综合关系物流关系 加权值：2非物流关系 加权值：1分数等级分数等级分数等级3-10
33、0U-1X-1X3-110U1O1O3-120U0U0U4-51O3E5I4-61O3E5I4-70U2I2O4-80U0U0U4-90U0U0U4-100U-1X-1X4-110U1O1O4-121O1O3O5-62I3E7E5-70U0U0U5-80U0U0U5-90U0U0U5-100U-1X-1X5-110U1O1U5-121O1O3O6-73E2I8E6-80U1O1U6-90U0U0U6-100U0U0U6-110U0U0U6-120U0U0U7-84A4A12A7-90U0U0U7-100U1O1O续表2-26 作业单位综合相互关系计算表作业单位对关系密级（m ：n=2）综合关系物流关系 加权值：2非物流关系 加权值：1分数等级分数等级
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