SLP课程设计.docx
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SLP课程设计
SLP课程设计
前言
一个具有良好设施布局设计的企业，能够最大限度地使物料搬运费用减少，缩短生产周期从而降低生产成本。
经研究表明制造过程中的将近总费用的20%-50%归于物料搬运成本，有效的设施布局能够使运输费用每年降低10%-30%。
随着市场竞争的日益激烈，越来越多的企业开始重视生产设施的布局，随之产生了许多设施布局的方法，如传统的工程图表法、流程图法、现代数理上的优化法、近似法等，其中以理查德·缪瑟提出的系统布置设计（SystematicLayoutPlanning，简称SLP）最为典型，也应用最为广泛，并获得了满意的结果。
本设计针对柴油机机油泵企业，以教材《设施规划与物流分析》和课程设计指导书为依据，分析了柴油机机油泵企业的现有情况，对其生产系统进行了设计，将设计流程分成了五大部分，首先分析了该企业的柴油机机油泵的生产能力，然后经过对该生产系统的物流分析、作业单位非物流相关分析、作业单位综合相关分析、作业单位位置相关分析，最终确定最优方案，得到最佳作业单位分布和最适合作业单位面积。
从而达到以合理的设施布局，而提高生产效率，降低成本的目的。
1.调研报告
1.1企业概况
现有一家柴油机机油泵厂，占地面积为0m2。
厂区南北长为200m，东西宽为100m，所处地理位置如图1所示。
该厂职工人数300人，计划改建成年产10000件柴油机机油泵的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。
图1柴油机机泵厂厂区图
1.2柴油机机油泵结构及有关参数
柴油机机油泵由23个零、组件构成，其结构图如图2所示
图2柴油机机油泵结构图
柴油机机油泵的每个零、组件的名称、材料、单件重量及年需求量如表1所示。
表1零件明细表
工厂名称：
柴油机机油泵厂
共1页
产品名称
柴油机机油泵
产品代号
2B
计划年产量
10000件
第1页
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
泵体
√
HT200
10000
1
2
前泵盖
√
HT200
10000
0.4
3
后泵盖
√
HT200
10000
0.42
4
从动齿轮
√
45
10000
0.3
5
齿轮轴
√
45
10000
0.55
6
螺母M16×1.5
√
A3
10000
0.01
7
垫圈16
√
65Mn
10000
0.005
8
键5×18.6
√
45
10000
0.005
9
斜齿轮
√
45
10000
0.3
10
前套
√
ZQSn5-5-5
10000
0.005
11
垫片
√
纸板
0
0.0005
12
螺栓M8×75
√
A3
60000
0.05
13
垫圈8
√
65Mn
60000
0.005
14
螺母M8
√
A3
60000
0.006
15
后套
√
ZQSn5-5-5
10000
0.005
16
轴套
√
粉末冶金
0
0.01
17
从动轴
√
35
10000
0.25
18
销Ф5×16
√
45
40000
0.005
19
调节塞
√
A3
10000
0.01
20
螺母M18×1.5
√
A3
10000
0.01
21
垫圈Ф18
√
A3
10000
0.01
22
弹簧
Ф1.8×11.6×74
√
65Mn
10000
0.01
23
钢球Ф7/8”
√
GCr6
10000
0.05
编制（日期）
审核（日期）
1.3该厂的作业单位划分
柴油机机油泵厂设立了13个作业单位，如表2所示。
表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（m2）
结构形式
备注
1
原材料库
储存钢材、铸锭
30×40＝1200
2
铸造车间
铸造
12×25＝300
3
锻造车间
锻造
12×25＝300
4
热处理车间
热处理
15×20＝300
5
机加工车间
车、铣、钻、滚齿
20×36＝720
6
精密车间
镗削、磨削、剃齿
20×36＝720
7
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
12×25＝300
8
装配车间
装齿轮泵
15×40＝600
9
性能测试室
测密封、测功率
12×20＝240
10
成品库
成品储存
20×20＝400
11
办公室、服务楼
办公室、食堂等
80×60＝4800
12
设备维修车间
机床维修
12×25＝300
13
调试返修车间
调试及返修
10×10＝100
1.4柴油机机油泵的生产工艺过程
根据柴油机机油泵的结构，可将其生产工艺过程分为零、组件制作和外购，半成品暂存，组装，性能试验，调试与返修，成品存储等阶段。
1、零、组件制作与外购。
柴油机机油泵上的标准件、异形件如垫圈、键等都是采用外购、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至表。
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放在半成品库。
3、组装所有零、组件。
在组装车间集中组装成柴油机机油泵成品。
4、性能试验。
所有组装出的柴油机机油泵均需进行性能试验，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。
所有合格柴油机机油泵存放在成品库待出厂。
1.5产品工艺过程分析
1.5.1各自制零件的工艺过程图
表3柴油机机油泵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（件）
年产总量（kg）
泵体
1
HT200
1
10000
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
铸造车间
成型
60
3
热处理车间
回火
4
机加工车间
铣、粗镗
80
5
精密加工车间
精镗
90
6
半成品库
暂存
表4柴油机机油泵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（件）
年产总量（kg）
后泵盖
2
HT200
0.42
10000
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
铸造车间
成型
60
3
热处理车间
回火
4
机加工车间
铣、钻、粗镗
80
5
精密加工车间
铣、精镗
90
6
半成品库
暂存
图3泵体工序过程图图4后泵盖工序过程图
表5柴油机机油泵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（件）
年产总量（kg）
从动齿轮
3
45
0.3
10000
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
锻压车间
成型
70
3
热处理车间
回火
4
机加工车间
车、钻、滚齿
80
5
精密加工车间
剃齿
90
6
热处理车间
淬火
7
半成品库
暂存
表6柴油机机油泵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（件）
年产总量（kg）
齿轮轴
4
45
0.55
10000
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
锻压车间
成型
70
3
热处理车间
回火
4
机加工车间
车、滚齿、磨
80
5
精密加工车间
剃、精磨
90
6
热处理车间
调质
7
半成品库
暂存
图5从动齿轮工艺过程图图6齿轮轴工序过程图
表7柴油机机油泵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（件）
年产总量（kg）
前套
5
ZQSn5-5-5
0.005
10000
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
80
3
精密加工车间
精车、精镗
90
4
半成品库
暂存
表8柴油机机油泵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（件）
年产总量（kg）
轴套
6
粉末冶金
0.01
0
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
80
3
精密加工车间
精车、精镗
90
4
半成品库
暂存
图7前套工序过程图图8轴套工序过程图
表9柴油机机油泵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（件）
年产总量（kg）
从动轴
7
35
0.25
10000
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、磨
80
3
精密加工
精车、精磨
90
4
热处理
调质
5
半成品库
暂存
表10柴油机机油泵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（件）
年产总量（kg）
弹簧
8
65Mn
0.01
10000
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
绕制
100
3
半成品库
暂存
图9从动轴工序过程图图10弹簧工序过程图
1.5.2产品总的工艺过程图
综合上述各零件工序过程图，按照零件的装配顺序，得到柴油机机油泵的产品总工艺过程图如图11所示。
图11柴油机机油泵总生产工艺过程图
2设计思路
2.1阶段结构
系统布置设计采用如下图12，四个阶段进行：
图12系统布置设计的四个阶段
任何一种系统设计过程都是重复迭代，逐步细化的寻求最优解的过程，工厂布置设计更是如此．设计步骤的正确与否往往是工厂布置设计能否成功的关键，系统布置设计SLP模式就是一种人们广为采用的、成功的设计方法。
系统布置设计是一种逻辑性强、条理清楚的布置设计方法，分为确定位置、总体区划、详细布置及实施4个阶段，在总体区划和详细布置两个阶段采用相同的SLP设计程序。
（1）确定位置（阶段Ⅰ）
在新建、扩建或改建工厂或车间时，首先应确定出新厂房坐落的地区位置。
在这个阶段中，首先要明确待建工厂的产品、计划生产能力，参考同类工厂确定待建工厂的规模，从待选的新地区或现有工厂中确定出可供利用的厂址。
（2）总体区划（阶段Ⅱ）
总体区划又叫做区域划分，就是在已确定的厂址上规划出一个总体布局。
此阶段中，首先应明确各生产车间，职能管理部门、辅助服务部门及仓储部门等作业单位的工作任务与功能，确定其总体占地面积及外形尺寸。
在确定了各作业单位之间的相互关系后，把基本物流模式和区域划分结合起来进行布置。
（3）详细布置（阶段Ⅲ）
详细布置一般是指一个作业单位内部机器及设备的布置。
在详细布置阶段，要根据每台设备、生产单元及公用、服务单元的相互关系，确定出各自的位置。
（4）实施（阶段Ⅳ）
在完成详细布置设计后，经上级批准能够进行施工设计，绘制大量的详细安装图，编制搬迁，安装计划，按计划进行机器设备及辅助装置的搬迁、安装施工工作。
在系统布置设计过程中，上述4个阶段的顺序交叉进行。
在确定位置阶段，就必须大致确定各主要部门的外形尺寸，以便确定工厂总体形状柑占地面积；在总体区划阶段，就有必要对某些影响重大的作业单位进行较详细的布置。
整个设计过程中，随着阶段的进展，数据资料逐步齐全，从而能发现前期设计中存在的问题，经过调整修正，逐步细化完善设计。
在系统布置设计4个阶段中，阶段I与阶段Ⅳ由其它专业人员负责，系统布置设计人员应积极参与；阶段Ⅱ和阶段Ⅲ由系统布置设计人员来完成。
因此，能够说工厂布置包括工厂总平面布置（总体区划）及车间布置或车间平面布置（详细布置）两项内容。
2.2程序模式
在SLP程序中，一般经过下列步骤：
（1）准备原始资料。
在系统布置设计开始时，首先必须明确给出基本要素——产品P，产量Q、生产工艺过程R、辅助服务部门S及时间安排T等这些原始资料，同时也需要对作业单位的划分情况进行分析，经过分解与合并，得到最佳的作业单位划分状况。
所有这些均作为系统布置设计的原始资料。
（2）物流分析与作业单位相互关系分析。
针对某些以生产流程为主的工厂，物料移动是工艺过程的主要部分时，如一般的机械制造厂，物流分析是布置设计中最重要的方面；对某些辅助服务部门或某些物流量较小的工厂，各作业单位之间的相互关系（非物流联系）：
对布置设计就显得更重要；介于上述两者之间的情况，则需要综合考虑作业单位之间物流与非物流的相互关系。
物流分析的结果能够用物流强度等级及物流相关表来表示。
非物流的作业单位间的相互关系能够用关系密级及相互关系表来表示。
在需要综合考虑作业单位间物流与非物流的相互关系时，能够采用简单加权的方法将物流相关表及作业单位间相互关系表综合成综合相互关系表。
（3）绘制作业单位位置相关图。
根据物流相关表与作业单位相互关系表，考虑每对作业单位间相互关系等级的高低，决定两作业单位相对位置的远近，得出各作业单位之间的相对位置关系，有些资料上也称之为拓朴关系。
这时并未考虑各作业单位具体的占地面积，从而得到的仅是作业单位位置相关图。
（4）作业单位占地面积计算。
各作业单位所需占地面积与设备、人员、通道及辅助装置等有关，计算出的面积应与可用面积相适应。
（5）绘制作业单位面积相关图。
把各作业单位占地面积附加到作业单位位置相关图上，就形成了作业单位面积相关图。
（6）修正。
作业单位面积相关图只是一个原始布置图，还需要根据其它因素进行调整与修正。
此时需要考虑的修正因素包括物料搬运方式、操作方式、储存周期等，同时还需要考虑实际限制条件，如成本、安全和职工倾向等方面是否允许。
考虑了各种修正因素与实际限制条件后，对面积图进行调整，得出数个有价值的可行方案。
（7）方案评价与择优。
针对得到的数个方案，需要进行费用及其它因素评价。
经过对各方案的比较评价，选出或修正设计方案，得到布置方案图，如图13。
图13布置方案图
2.3具体思路
2.3.1柴油机加工工艺从至表
当研究的产品、零件或物料品种数量非常多时，用从至表研究物流状况非常方便，从至表是一个方阵表格，以一定顺序按工序排列物料移动的起始作业单位（工序），以相同顺序按到排列物料移动的终止作业单位（工序），行、列相交的方格中记录从起始作业单位到终止作业单位的各种物料搬运量的总和，有时也可同时注明物料种类代号。
当物料沿着作业单位排列顺序正向移动时，即没有倒流物流时，从至表中早有上三角方阵有数据，这是一种理想状态。
当存在物流倒流现象时，倒流物流量出现在从至表中的下三角方阵中，此时，从至表中任何两个作业单位之间自习总物流量（物流强度）等于正向物流量与逆向（倒流）物流量之和。
2.3.2作业单位相互关系分析
作业单位相互关系密切程度的评价，能够由布置设计人员根据物流计算、个人经验，或与有关作业单位负责入过论后进行判断；也能够把相互关系统计表格发给各作业单位负责人填写；或由有关负责人开会讨论决定，由布置设计人员记录汇总。
作业单位相互关系分析的结果，最后要经主管人员批准。
在评价作业单位相互关系时，首先应制定出一套“基准相互关系”，其它作业单位之间的相互关系，经过对照“基准相互关系”来确定。
确定了各作业单位相互关系密切程度后，利用与物流相关表相同的表格形式，建立作业单位相互关系表。
表中的每一个菱形框格填入相应的两个作业单位之间的相互关系密切程度等级，上半部用密切程度等级符号标志密切程度；下半部用数字表示确定密切程度等级的理由。
2.3.3作业单位位置相互关系分析
在SLP中，工厂总平面布置并不直接去考虑各作业单位的占地面积和几何形状，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。
2.3.4面积的确定
将各作业单位的占地面积与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。
在这个过程中，首先需要确定各作业单位建筑物的实际占地面积与外形（空间几何形状）。
作业单位的基本占地面积由设备占地面积与人员活动场地等因素决定。
2.3.5布置修正
作业单位面积相关图是直接从位置相关图演化而来的，只能代表一个理论上的、理想的布置方案，必须经过调整才能得到可行的布置方案。
因此，从工厂总平面布置设计原则出发，考虑除5个基本要素以外的其它因素对布置方案的影响。
2.3.6布置方案的评价与选择
经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，常见的布置方案的评价方法有加权因素法与费用对比法。
3设计过程
3.1柴油机机油泵的加工工艺从至表
根据柴油机机油泵的工艺过程图，绘制出柴油机机油泵的工艺过程物流从至表，如表11所示。
表11柴油机机油泵的加工工艺从至表（单位：
t）
3.2物流强度分析表
根据生产工艺过程图，统计出个作业单位正确物流强度，然后按照从大到小排序。
根据物流强度等级划分表，如表12所示，划分物流强度等级，共A、E、I、O、U五个等级。
表12物流强度等级划分表
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
A
10
40
特高物流强度
E
20
30
较大物流强度
I
30
20
一般物流强度
O
40
10
可忽略搬运
U
根据从至表和物流强度等级划分表，绘制出物流强度分析表，如表13所示。
表13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
1
8-9
A
2
1-2
A
3
4-5
A
4
7-8
E
5
9-10
E
6
5-6
E
7
2-4
I
8
1-3
I
9
6-7
I
10
3-4
I
11
4-6
I
12
4-7
I
13
9-13
O
14
8-13
O
15
1-5
O
16
5-7
O
3.3作业单位物流相关表
表14作业单位物流相关表
3.4计算机生成作业单位物流相关图
图14作业单位物流相关图
3.5非物流要素分析
根据柴油机机油泵厂结构及工艺特点，柴油机机油泵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、装配车间、性能测试室、成品库、办公服务楼、设备维修车间和调试返修车间。
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15所示。
同时确定各作业单位对之间影响相互关系的因素，初步确定相互关系等级，如表16所示。
表15柴油机机油泵厂的单位间相互关系密级理由
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
共用设备及辅助动力源
7
振动
8
人员联系
表16作业单位间相互关系等级
3.6作业单位非物流相关表
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非物流相互关系表。
如表17所示。
表17作业单位非物流相关表
3.7综合物流相关等级表
由于作业单位的物流关系和非物流关系之间没有很明显的重要性区别，因此取物流关系和非物流关系的加权值比M:
N=1:
1。
根据作业单位物流相关图和非物流的作业单位作业相互关系图，能够得出作业单位之间综合相互关系计算表，如表18所示。
表18作业单位综合相互关系计算表
作业单位对
关系密级
综合关系
物流关系 加权值：
1
非物流关系 加权值：
1
等 级
分 数
等 级
分 数
分 数
等 级
1-2
A
4
E
3
7
E
1-3
I
2
E
3
5
I
1-4
U
0
O
1
1
U
1-5
O
1
I
2
3
O
1-6
U
0
U
0
0
U
1-7
U
0
U
0
0
U
1-8
U
0
U
0
0
U
1-9
U
0
U
0
0
U
1-10
U
0
U
0
0
U
1-11
U
0
I
2
2
O
1-12
U
0
U
0
0
U
1-13
U
0
U
0
0
U
2-3
U
0
U
0
0
U
2-4
I
2
E
3
5
I
2-5
U
0
U
0
0
U
2-6
U
0
U
0
0
U
2-7
U
0
U
0
0
U
2-8
U
0
U
0
0
U
2-9
U
0
U
0
0
U
2-10
U
0
U
0
0
U
2-11
U
0
X
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