4199南华集团老厂区总体布局设计.docx

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4199南华集团老厂区总体布局设计

安徽工业大学

毕业设计（论文）任务书

课题名称

南华集团老厂区总体布局设计

学院

管理科学与工程学院

专业班级

工业工程073班

姓名

吴明光

学号

079094097

毕业设计（论文）的主要内容及要求：

课题内容

包括现状和方案论证、设计规划与分析、图表绘制、建模分析、计算机编程等。

主要任务如下：

1．现场调研。

厂区供需状况、生产纲领、作业流程、生产设备与物流设施现状、现有布局、发展前景及作业部门的关系，了解企业和政府相关法规。

2．供需状况、生产纲领分析，确定产品种类、规格、型号、数量。

3．物料和移动分析、工艺流程分析。

确定作业部门划分及交接界面，确定生产设备和工具、原料的种类、规格、型号、数量，绘制工艺流程图。

4．用SLP方法求出厂区合理布置方案，并绘制相关平面布置图。

5．采用适当的评价方法（比如：

层次分析法、模糊综合评价法和综合因素评价法等）对布置方案进行评价，并给出优化方案。

课题要求：

运用设施规划与流程分析技术对厂区进行布局设计，主要是选择合适的分区布置方案，在各分区内对生产设备进行合理布局，制定生产设备运行方案，使生产系统有序、高效的运行。

指导教师签字：

摘要

 随着社会的发展和全球经济一体化步伐的加快，制造企业间的竞争越来越激烈。

降低工厂的物流成本越来越成为众多企业关注的焦点。

运用科学合理的设施布置方法和技术，对工厂设施进行科学合理的规划显得非常必要,最终达到使企业效益提高的目的。

本论文以皖南电机厂为研究背景，通过实地调研、收集数据，然后应用系统布置方法（SLP）对该厂的生产设施布置进行分析,评价与改进，并得出该厂最优或满意的工厂布置方案，最终达到降价生产成本,提高生产效率及其提升该企业在市场上的竞争力。

关键字:

设施规划;工厂物流;SLP

ABSTRACT

Withthesocialdevelopmentandthepaceofglobaleconomicintegrationacceleration,thecompetitionsamongmanufacturingenterprisesbecomemoreandmoreintense.Itisthereductionofthelogisticcostinfactorythatbecomesmoreandmoretheconcernsofmanyaenterprises.SoitisveryessentialfortheenterprisestousemethodandtechnologyofFacilitiesLayouttomakeascientificandreasonablefacilitiesplanning,andultimatelyachievingthepurposeofimprovingenterpriseefficiency.

Inthispaper,thebackgroundforthestudyofWannanMotorFactory,throughfieldresearch,collectdata,Layoutandapplicationmethod（SLP）ontheplant'sproductionfacilitieslayoutanalysis,evaluationandimprovement,andreachedtheoptimalorsatisfactoryfactoryplantlayoutprogramtoultimatelyachieveproductioncostslowerprices,improveproductionefficiencyandimprovethecompanycompetitivenessinthemarket.

KEYWORDS：

FacilitiesPlanning;FactoryLogistics;SLP

引言

在生产制造业迅速发展的时期,尤其是中国大陆逐步成为“世界工厂”的今天,生产制造过程的快速化、柔性化,以及订单式生产和产品的多样性变化,制造企业遇到了前所未有的难题。

研究表明,在产品生产的整个过程中,仅有5%的时间用于加工和制造,剩余95%的时间都用于储存、装卸、等待加工和运输。

在美国,直接劳动成本所占比例不到工厂总成本的10%,而储存、运输所支付的费用却占生产成本的40%。

生产过程中的“油水”几乎已被榨干,要想从中取得明显的效益提高已是相当困难。

物流运输、物料储存过程中存在着极大的潜力,有待挖掘。

而物流运输、物料储存又与设施规划设计密切相关。

设施规划设计水平的高低和质量的优劣,对资源是否合理利用、设施运营后能否实现科学管理、能否发挥经济效益、对最终实现投资效果,起到了决定性和关键性的作用。

因此有人将设施规划和物流设计比作利润的第三源泉。

为了完成工厂总平面布置设计，本论文的主要内容分为四章。

第一章概述主要讲述了选题的背景与意义、设施规划的意义和作用和设施规划的发展历程及在我国的发展现状；第二章主要讲述了工业设施布置的方法，包括工业设施布置的类型、工业设施布置方法；第三章主要应用系统布置的方法来解决南华电机厂的生产设施布置问题：

第四章主要讲述设施布置改进方案的评价与实施。

最后得出结论。

针对给定的工厂实例，结合问题分析阶段的成果完成下列工作:

1、通过产品—产最分析，确定生产类型；

2、进行生产工艺过程分析，绘制工艺过程图；

3、进行物流分析，得到物流相关表；

4、进行作业单位相互关系分析，得到作业单位相互关系表；

5、将作业单位物流相关表与非物流相互关系表加权合并，求出作业单位综合相互关系表；

6、绘制作业单位位置相关图；

7、绘制作业单位面积相关图；

8、参考现场调研的情况,列出影响布置的修正因素与实际限制条件；

9、产生三套布置方案；

10、布置方案的自我评价,从物流效率等要求及生产变化的适应性等方面对各方案进行评价比较,得出最佳方案。

第一章概述

1.1选题的背景及意义

自20世纪初工业工程学科建立以来，设施规划与物流、运作研究、作业研究、系统工程与分析等构成了工业工程学的基础知识。

而设施规划学科作为一门具有高度实用价值的学术研究领域，受到不同专业领域的重视，已成为一跨领域的研究主题。

不同领域的研究者对于设施规划的认识和研究焦点也有所不同，工业工程领域着重于制造业的应用研究。

1.1.1选题的背景

据有关统计资料表明，美国自1955年以来，每年约有8%的国民生产总值投资在新的工业设施上，其中40%用在制造业上，达到每年2500亿美元以上的规模。

而我国自1985年起，每年的固定资产投资至少为数千亿元人民币。

因此，对于一个投资项目而言，资源利用是否合理，设施布局是否良好，工业设备是否先进实用，投产后的社会效益和经济效益如何，设施的规划和设计起着决定性的作用。

工业设施规划不仅在工厂建成后直接影响到公司的生产效率和获利能力，对公司高层来说，也是个较大的投资项目，所以，对规划方案必须慎重决策，以免造成浪费和经济损失。

事实上，设施规划对于企业的今后的设施维护成本、员工安全、资金运用、生产现场管理、满足未来需求等方面的影响也是非常大的。

只有在设施的规划设计和实施过程中，充分关注市场、技术与管理的融合、匹配与集成，今后才能有利于企业的运作和进一步发展。

同时，随着全球制造业向中国的转移，新厂房和装配线的布局设计对整个投资项目的成功运行起着越来越重要的作用。

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，获得最佳的经济效益和社会效益。

工厂作为一个生产系统是由人员、设备、技术等多种因素所构成，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。

此次选题结合了企业实际情况，综合运用了物流工程，工业工程基础、生产运作与管理，CAD制图等课程的知识，帮助企业解决关于设施布置方面的问题。

而在我国，生产设施规划与设计的发展十分不平衡。

在大中型企业中，生产设施规划和设计比较合理，但是，在小型企业中生产设施的规划与设计还停留在工厂设计的初级阶段，依靠工厂设计的经验总结来规划工厂的布置，这样大大加大了企业的生产成本，生产效率难以提高，产品质量难以把关，从而削弱了企业在市场上的竞争力。

针对上述的现状，生产设施规划与设计的先进技术在小型企业中的应用亟待解决之。

物流工程是工业工程专业一门重要的主干专业课程，是工业工程学科中公认的重要研究领域和分支之一。

特别是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，获得最佳的经济效益和社会效益。

工厂作为一个生产系统是由人员、设备、技术等多种因素所构成，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。

此次选题结合了企业实际情况，综合运用了物流工程，工业工程基础、生产运作与管理，CAD制图等课程的知识，帮助企业解决关于设施布置方面的问题。

而在我国，生产设施规划与设计的发展十分不平衡。

在大中型企业中，生产设施规划和设计比较合理，但是，在小型企业中生产设施的规划与设计还停留在工厂设计的初级阶段，依靠工厂设计的经验总结来规划工厂的布置，这样大大加大了企业的生产成本，生产效率难以提高，产品质量难以把关，从而削弱了企业在市场上的竞争力。

针对上述的现状，生产设施规划与设计的先进技术在小型企业中的应用亟待解决。

1.2设施规划的意义和作用 

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。

工厂布置的优劣不仅直接影响着整个生产系统的运转，而且通过对物料搬运成本的影响，成为决定产品生产成本高低的关键因素之一。

也就是说，在满足生产工艺流程的前提下，减少物料搬运工作量是工厂布置设计中最为重要的目标之一。

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出深入的分析。

其作用是在已确定的空间场所内，按照从原材料的接受、零件和产品的制造，到产品的包装、发运的全过程，将人员、设备、物料所需的空间做最合适的分配和最有效的组合以使获得最大的生产经济效益。

1.3设施规划的发展历程及在我国的发展现状 

生产设施规划与设计要解决的主要问题是：

根据企业的经营目标和生辰纲领，在已确定的空间场所内，按照从原材料的接受、零件和产品的制造，到产品的包装、发运的全过程，将人员、设备、物料所需的空间做最合适的分配和最有效的组合以使获得最大的生产经济效益。

一个工厂的设施布置包括工厂总体布置和车间布置。

生产设施布置最早起源于工厂设计，最早的设施规划与设计是工厂设计经验的总结，难以满足生产经营的需求。

随着工厂和服务设施布置设计的发展和研究的深入，加上系统工程、运筹学和及计算机技术的发展应用，出现了一些先进的设施规划与设计的方法，其中，最具有代表性的是理查德.谬瑟（RichardMuther）系统布置设计（SystermLayoutPlanning,SLP）方法，使工厂布置设计由定性阶段发展到定量阶段，相关的技术也广泛应用于各种生产系统与服务系统。

在我国，生产设施规划与设计的发展十分不平衡。

在大中型企业中，生产设施规划和设计比较合理，但是，在小型企业中生产设施的规划与设计还停留在工厂设计的初级阶段，依靠工厂设计的经验总结来规划工厂的布置，这样大大加大了企业的生产成本，生产效率难以提高，产品质量难以把关，从而削弱了企业在市场上的竞争力。

针对上述的现状，生产设施规划与设计的先进技术在小型企业中的应用亟待解决之，而作为我们大学本科毕业生完全有这个能力，完全有这个责任帮助这些企业合理地进行设施规划与设计，提高企业的生产效率，降低企业的生产成本，从而，赢得这些企业在国内国际市场上的竞争力。

《设施规划与物流分析》是工业工程专业一门重要课程，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内容，其目标是通过对工厂个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，获得最佳的经济效益和社会效益。

国内工作研究发展状况:

　工作研究在我国的应用可以追溯到八十年代中期。

从1985年开始，机电行业部分企业推行了工作研究。

根据10个企业，12条生产线试点统计，企业一次投入76万元，每年净增收入2815万元，劳动生产率提高16%-18%，投入效益比为1∶33。

例如，北京机床电器公司运用工作研究，改造三条生产线，产量翻番，年新增产值1165万元，新增利税349万元；成都红光电子管厂推行MOD法，改进20个工序，仅投入9930元就使年增产值840万元，净增利税和节约材料费达363.56万元，投入效益比为1∶366；大连无线电十三厂应用工作研究，改进收录机装配线，效率从42.7%提高到83.78%，日产量翻一番，由102台提高到204台；上海金陵无线电厂应用工作研究，改造生产线，投入0.36万元，获经济效益81万元；广东科龙电器股份有限公司，推行工作研究，一台容声电冰箱的生产节拍从48秒减少到36秒，全员劳动生产率达到43万元。

　　冶金行业推行工作研究，也取得了类似效果。

如鞍山钢铁公司在炼钢厂、机械厂、选矿厂等20个单位进行试点，通过推行方法研究，改进生产工艺，已取得5392.1万元的经济效益。

　　目前，工作研究在机械、电子、冶金、航天航空、轻工、化工、建筑等部门的应用已经起步，有的正在深入与普及。

　　然而，工作研究在我国的应用尚不能和西方工业化国家同日而语。

目前我国大部分工作研究的实施，基本上还处于手工的和凭经验估计的状态，由人工进行测绘、记录、分析、评价和改进。

这样形成的基础数据，其准确性、及时性、规范性和可靠性一般都比较差，很难为各种管理决策提供可靠的支持。

在我国，工作研究的发展和应用主要存在以下几方面的问题：

标准化意识薄弱，工作研究不成体系

　　①我国一直沿用前苏联的工业体系，人们对效率、标准化的意识比较薄弱。

相当数量的企业存在：

作业方法缺乏科学性、系统性、标准化，主要凭经验和个人意愿行事；作业方法的改进一般来源于工人自发进行的个人行为；仍然采用粗略的经验估算方法制定时间定额，时间定额标准很不统一等。

这些状况导致企业基础数据的实用性和准确性差，无法起到为企业上层提供可靠的决策支持作用。

②工作研究技术处于手工状态，限制了工作研究的普及

随着科学技术的进步，生产的不断发展和计算机技术在工业工程领域内的应用，必然要求提高方法研究和定额工作的效率和质量，但由于工作研究技术长期以来依赖于人的技能程度，作业方法设计一直由工作研究人员凭借其工作研究知识和生产实践经验，设计各种作业流程并计算其相应工时定额。

工作研究人员在设计作业方法和制定工时定额过程中，需要进行大量的信息处理、思维决策、数据计算和繁复的文字处理工作。

随着时代的发展，这种枯燥繁琐的重复性工作方式逐渐暴露出人工设计的很多缺点：

设计时间长，设计效率低；作业标准的一致性差；作业文件缺少定量分析，不能有效的指导生产过程。

③缺乏工作研究软件系统

　　目前，国内外众多软件商在中国投入的软件系统大多集中在CAD、CAPP、CAM、PDM、ERP等热门软件上，而工作研究软件的投入与开发却寥寥无几。

究其原因，固然有软件商对这一领域的忽视，但其主要原因却暴露了国内企业对基础数据的漠视态度，对工作研究软件缺乏系统的认识。

工作研究的计算机化跟不上，导致了企业基础数据发展的滞后，而高层生产系统，如MRP、ERP等不能够得到准确及时的基础数据支持，致使整个生产系统效率低下。

随着现代企业的发展壮大，企业的规模日益扩大，其基础数据也越来越庞大，而且基础数据更新速度明显加快，传统手工的工作研究已经不能满足现代企业的需要。

企业对基础数据准确性、及时性和标准化的要求与基础数据传统经验获取手段之间的矛盾已经日益突出。

　　为了解决这些问题和矛盾，国内一些企业开始探索计算机辅助工作研究系统，特别是计算机辅助劳动定额系统。

这些系统为企业工作研究的实施带来了一定的方便，但都不成熟，大多处于实验阶段，往往只能适应个别企业工作研究中的部分领域，无法进行推广普及。

因此，研制和开发一套完善通用的计算机辅助工作研究系统（ComputerAidedWorkStudySystem简称CAWS系统）是当前我国工作研究领域创新的关键。

CAWS系统能够为企业采取科学的作业流程、方法和制定可靠的时间标准、劳动定额提供辅助决策；不但实现工作研究各个应用领域的计算机化，而且能够与其他生产系统高度集成，从而为企业实施方法研究和工时制定提供可靠的技术支持，提高企业基础数据的准确性及其采集和管理的规范化，并提高工作研究的效率和质量。

总之，对于我国企业，实施工作研究并不断创新，探索工作研究理论与信息技术的结合途径，开发并应用计算机辅助工作研究系统（CAWS系统），成为解决我国工作研究领域问题和矛盾的必经之路。

第二章工业设施布置的方法

2.1设施布置类型 

2.1.1设施布置的常规布局形式

按产品在制造过程中的位置是否变化分为产品移动式和产品固定式两大类。

产品移动式布置又可分为产品原则布置、工艺原则布置及成组原则布置三种形式。

每一种设备布置形式各有特点，分别适应不同的生产类型：

（1）产品原则布置（ProductLayout）产品原则布置也称为流水线布置或对象原则布置。

当产品品种很少而生产数量又很大时，应按产品的加工工艺过程顺序配置设备，形成流水生产线，这是大量生产中典型的设备布置方式。

由于产品原则布置是按产品的加工、装配工艺过程顺序配置各道工序所需设备，人员及物料，因此能最大限度地满足固定品种产品的生产过程对空间和时向的客观要求，生产效率非常高，单件产品生产成本低，但生产适应性即柔性差，适用于少品种大量生产。

（2）工艺原则布置（ProcessLayout） 工艺原则布置也称为机群式布置。

这种布置形式的特点就是把同种类型的设备和人员集中布置在一个地方，如车床工段，铣床工段、刨床工段及磨床工段，就是分别把车床，铣床、刨床和磨床集中布置在一个地方。

这种布置方式便于调整设备和人员，容易适应产品的变化，生产系统的柔性大大增加。

但是，当工件需要多种设备进行加工时，就不得不往返于各工序之间，增加了产品搬运次数与搬运距离，常常带来物料交叉搬运与逆向流动的问题。

这种布置形式通常适用于单件生产。

（3）成组原则布置（GroupLayout） 成组原则布置又称为混合原则布置。

在产品品种较多，每种产品的产量又是中等程度的情况下，将工件按其外形与加工工艺的相似性进行编码分组，同组零件用相近的工艺过程进行加工。

同时，将设备成组布置，即把使用频率高的机器群按工艺过程顺序组合布置成成组制造单元，整个生产系统由数个成组制造单元构成。

这种布置方式既有流水线的生产效率，又有机群式布置的柔性，可以提高设备开动率，减少物流量及加工时间，成组原则布置适用于多品种、中小批量的生产类型。

现代成组原则布置包括柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）两种方式。

（4）固定工位式布置（FixedProductLayout） 产品固定工位式布置适用于大型设备如飞机、轮船的制造过程。

产品固定在一个固定位置上，所需设备、人员、物料均围绕。

 综上所述，产品品种的多少、产量的高低直接决定了设备布置的形式，图直观反映了产品—产量与设备布置形式的关系。

因此，只有对产品－产量关系进行深入分析，才能产生恰当的设备布置方式。

2.1.2工艺过程R分析

如前所述，不同的生产类型应采取不同的设备布置形式。

对于大量生产，多采用专用设备及专用工艺装备，按工艺过程顺序排列设备，形成高效的流水生产线；对于单件小批生产，设备按其类型及功能集中布置，以获得向的适应性，工厂生产车间的划分也是在此基础上实现的；对于成批生产，特别是按成组方式组织生产的情况，设备布置相当复杂，与产品生产工艺过程―零部件加工、装配工艺过程密切相关。

此外，工厂生产的产品多数情况下都是经网络状的多条工艺过程制造出来的，各条工艺过程往往互不相干，因此常由不同的生产车间来完成。

也就是说，工艺过程决定了生产车间的划分状况，其他辅助服务部门的设置也大多受生产工艺过程的影响。

产品的工艺过程是由产品的组成、零件的形状与加工精度要求、装配要求、现有加工设备与加工方法等因素决定的，必须在深入了解产品组成、各部分加工要求后，才能制定出切实可行的加工工艺过程。

1、产品组成分析

在机械制造业中，产品大多是机器设备，这样的产品组成是很复杂的，一般由多个零部件构成一个产品，因此，产品生产的工艺过程也是因其组成的不同而千变万化。

对于每一种产品，都应由产品装配图出发，按加工、装配过程的相反顺序，对产品进行分解。

完整的产品可以按其功能结构分解成数个部件（或组件），每个部（组）件又是由多个零件组成；有些零件可能需要自制，而另一些零件甚至部件可能直接外购，只有需要的零部件才需要编制加工、装配工艺过程。

2、工艺过程设计

产品的工艺过程与产品的类型密切相关，不同的产品其工艺过程存在着极大的差别，因此，工艺过程的设计需要由专业技术人员来完成。

制定出工艺过程后，需填写工艺路线卡，其中需要注明每道工序名称、设备、标准作业时间及计算产量等。

3、设备选择

在制定工艺过程时，必须选择加工设备。

设备的类型及功能对工艺过程有很大影响，如加工中心可以将分散在多台通机床上的加工工序集中在一起，大大简化了工艺过程。

设备选择是建厂工作中极其重要的一个组成部分，而且设备又是企业的一项长期投资，受到企业的普遍重视。

设备选择一般应考虑以下因素：

（1）可行性　所选择的设备必须满足生产需要。

根据工艺过程设计要以确定出工厂所需设备的加工范围、加工精度等级及生产能力要求，这些都是设备选择的基本要求。

在东路这些基本要求的前提下，适当考虑生产发展的需要选定设备型号及规格。

（2）经济性　在满足生产需要的前提下，经济性是设备选择的一个重要因素，应在适当考虑技术发展趋势下，以较低资金投入，购买一定性能的设备，以减少设备投资。

（3）可维护性　企业使用的设备具有较低的故障率，一旦出了故障，应能尽快发现故障原因，并进行维修。

另外，设备的生产厂家应能提供完善的技术服务。

2.1.3作业单位的划分

任何一个企业都是由多个生产车间、职能管理部门、仓储部门及其他辅助服务部门组成的，通常把企业的各级组成统称为作业单位。

每一个作业单位又可以细分成更小一级的作业单位，如生产车间可细分成数个工段，每个工段又是由多个加工中心或生产单元构成，那么生产单元就是更小一级的作业单位。

在进行工厂总平面布置时，作业单位是指转眼间、科室一级的部门。

一个好的企业应该有一个良好的组织结构，每个作业单位承担着明确的任务，作业单位之间既相互独立又相互联系，共同为企业整体利益服务。

1、 生产车间

生产车间也称为生产部门，直接承担着企业的加工、装配生产任务，是将原材料转化为产品的部门。

生产车间是企业的基本组成部分。

采用SLP法进行工厂总平面布置时，需要估算出每个作业单位的占地面积。

对于生产车间来说，明确了工艺过程后，考虑各项因素估算出其占地面积。

2、仓储部门  

仓储部门包括原材料仓库、标准件与外购件库、半成品中间仓库及成品库等，是企业生产连续进