《设施规划与物流分析课程设计》设计指导书.docx
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《设施规划与物流分析课程设计》设计指导书
《设施规划与物流分析课程设计》设计指导书
设计指导书
四川师范大学商学院
第一章课程设计的目的和要求
第一节绪论
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。
设施规划专门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。
由于社会需要的多样性，生产不同产品工厂的模式必定存在着差异，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，采纳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治理人员广泛采纳，实践成效良好。
系统布置设计不是一种严密的设计理论，而是一套实践性专门强的设计模式和规范的设计程序。
学习和把握系统布置设计方法最有效的手段确实是直截了当参与设计工作。
第二节课程设计目的和要求
一、课程设计的目的
设施规划与物流分析课程设计是设施规划与物流分析课程的重要实践性教学环节，是综合运用所学专业知识，完成工厂布置设计工作而进行的一次差不多训练。
其目的是：
1）能正确运用工业工程差不多原理及有关专业知识，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。
2）通过对某工厂布置设计的实际操作，熟悉系统布置设计方法中的各种图例符号和表格，把握系统布置设计方法的规范设计程序。
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实际技术问题的能力。
学生通过设施规划与物流分析课程的学习和生产实习，对设施的布置、流水线布置的原理方法等有一定的了解后，将理论与实际结合起来，运用所学的基础知识和专业知识，解决实际问题，培养学生分析问题、解决问题的能力，锤炼学生实际动手能力，使学生得到全面进展。
二、课程设计内容概况
依照设施规划与物流分析课程设计的要紧目标，本课程设计应该包括以下两个部分：
一是问题分析部分；二是给定工厂布置设计部分。
具体内容如下：
1、问题分析，完成下列工作：
（1）分析产品构成，明确要紧产品零部件明细表。
（2）针对3～5种要紧产品加工工艺过程绘制详细工艺过程图，并注明各工序间的物料搬运量。
（3）绘制各生产车间、仓储部门之间的物料流程图。
（4）作业单位调查，针对各种不同的部门编制相应内容的调查表。
关于生产车间，要紧调查产品，产量，设备类型与台数、物料流淌模式、建筑物结构型式与占地面积等；关于职能治理部门要紧调查职责、人员构成、设备配备、办公室面积等；关于仓储部门，应调查储存物品，储存方式、占地面积大小等；关于辅助服务部门，要紧调查工作性质、功能、占地面积大小等。
当上述数据调查有困难时，能够简单地从工厂平面布置图中直截了当取得各部门的占地面积的大小。
（5）绘制工厂现有平面布置图。
（6）对现有平面布置进行分析，找出不合理处，并提出改进意见。
2、工厂布置设计，针对给定的工厂实例，结合问题分析时期的成果完成下列工作：
（1）产品分析，产品—产最分析，确定生产类型。
（2）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）参考现场调研的情形，列出阻碍布置的修正因素与实际限制条件。
（9）产生三套布置方案。
（10）布置方案的自我评判，从物流效率、工艺流程要求及生产变化的适应性等方面对各方案进行评判比较，得出最佳方案。
课程设计的答辩和成绩评定，给指导教师和学生提供设计评判的依据。
第三节课程设计进度打算
本课程设计打算用二周时刻完成，进度打算如下。
1）物流关系与非物流关系分析3天；
2）绘制作业单位位置相关图和作业单位面积相关图2天；
3）设计初始方案并优化2天；
4）编写设计说明书及绘制CAD图3天。
第四节课程设计成绩评定
课程设计成绩按优，良，中，及格和不及格记分。
第二章课程设计题目与设计步骤和要求
第一节课程设计任务书
一、设计题目
液压转向器厂总平面布置设计。
二、原始给定条件
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2-1所示。
该厂职工人数300人，打算改建成年产6000套液压转向器的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。
1、液压转向器结构及有关参数
液压转向器的差不多结构如图2-2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2-1中。
2、作业单位划分
依照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11个工作单位，分别承担原材料储备、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产治理与服务等各项生产任务。
3、液压转向器生产工艺过程
由于液压转向器结构比较简单，因此其生产工艺过程也专门简单，总的工艺过程可分为零、组件制作与外购，半成品暂存，组装，性能实验与成品储存等时期。
（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、铝制标牌等差不多上采纳外购、外协的方法获得，入厂后，由半成品库储存。
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。
4、自然气象条件
自然气象等条件按学校邻近条件加以考虑。
图2-1待建液压转向器厂厂区图
表2-1零件明细表
工厂名称：
液压转向器厂
共1页
产品名称
液压转向器
产品代号
打算年产量
6000（套）
第1页
序号
零件名称
零件代号
自制
外
购
材料
总打算需求量
零件图号
形状
尺寸
单件重
量（kg）
说明
1
连接块组件
√
20
6000
0.09
2
前盖
√
HT250
6000
0.90
3
X型密封圈
√
橡胶
6200
0.04
4
挡环
√
20
6000
0.03
5
滑环
√
20
6000
0.03
6
弹簧片
√
65Mn
42000
0.01
7
拔销
√
65Mn
6200
0.02
8
联动轴
√
45
6000
0.27
9
网体
√
HT250
6000
7.00
10
阀芯
√
45
6000
0.6
11
阀套
√
20
6000
0.56
12
隔盘
√
20
6000
0.32
13
限位柱
√
45
6000
0.01
14
定子
√
40Cr
6000
1.20
15
转子
√
45
6000
0.60
16
后盖
√
20
6000
0.80
17
螺栓
√
45
36000
0.02
18
O型密封圈
√
橡胶
21000
0.01
19
限位螺栓
√
45
6000
0.02
20
油堵
√
塑料
28000
0.01
21
标牌
√
铝
6000
0.01
22
护盖
√
塑料
6600
0.01
编制（日期）
审核（日期）
表2-2作业单位建筑物汇总表
序号
作业单位名称
用途
建筑面积m2
结构型式
备注
1
原材料库
储存钢材、铸锭
20×30
露天
2
铸造车间
铸造
12×24
3
热处理车间
热处理
12×12
4
机加工车间
车、铣、钻削
18×36
5
周密车间
精镗、磨削
12×36
6
标准件、半成品库
储存外构件、半成品
12×24
7
组装车间
组装转向器
12×36
8
性能试验室
转向器性能检验
12×12
9
成品库
成品储存
12×12
10
办公、服务楼
办公室、食堂等
80×60
11
设备修理车间
机床修理
12×24
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
连接块组件
1
20
0.09
6000
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
55
3
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
前盖
2
HT250
0.90
6000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
预备铸锭
2
铸造车间
铸造
60
3
机加工车间
粗镗、钻
80
4
周密车间
精镗
95
5
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
挡环
4
20
0.03
6000
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
40
3
半成品库
暂存
表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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
滑环
5
20
0.03
6000
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
40
3
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
联动器
8
45
0.27
6000
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
40
3
周密车间
精磨
99
4
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
阀体
9
HT250
7.00
6000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
预备铸锭
2
铸造车间
铸造
60
3
机加工车间
粗铣、镗
70
4
周密车间
精镗
90
5
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
阀芯
10
45
0.6
6000
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
70
3
热处理车间
热处理
4
周密车间
精磨
99
5
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
阀套
11
20
0.56
6000
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
80
3
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
单件重量（kg）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
隔盘
12
20
0.32
6000
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
80
3
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
限位柱
13
45
0.01
6000
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
70
3
热处理车间
热处理
4
周密车间
端磨
99
5
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
定子
14
40Cr
1.20
6000
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
退火
3
机加工车间
车、钻、插、铣
50
4
热处理车间
调质
5
周密车间
研磨
99
6
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
转子
15
45
0.60
6000
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
70
4
热处理车间
淬火
5
周密车间
研磨
99
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）
打算年产量（套）
年总产量（kg）
后盖
16
20
0.80
6000
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
80
3
半成品库
暂存
第二节课程设计的步骤
良好的设计程序是工厂总平面布置设计成功的关键，可保证设计质量，减少设计中的反复。
总平面布置设计步骤如下：
一、建立方案前的预备；
1、整理资料形成产品零件明细表
2、整理资料形成建筑物一览表
3、整理资料形成工艺表
4、整理资料并作分析形成（含物流和非物流）相关表，并给出物流非物流比重
二、问题分析；
1、分析、绘制面积相关图
2、分析、绘制位置相关图
3、制作布置图作业单位块
三、方案设计；
1、构建一个初始布置方案
2、依照面积相关图进行分析调整
3、依照位置相关图进行分析调整
4、优化布置图，并依据位置相关土、运算结果和工艺的分析作调整
四、图形绘制；
1、运用CAD软件详细绘制面积相关图和位置相关图
2、运用CAD软件详细绘制布置图（3个，需反映优化过程）
3、完成图形输出
第三章系统布置设计
第一节概述
一、工厂设计研究范畴
设施规划与设计是一种对企业的设备、物料以及人员所需空间进行合理分配和有效组合的技术，其研究对象相当广泛，不仅涉及到工矿企业，还包括学校、医院、商店等各行各业。
就工厂设计而言，要紧包括厂址选择，工厂平面布置，物料搬运与仓储、能源治理和办公室布置等研究内容。
1、厂址选择
新建与扩建工厂时，第一要对以后的厂址进行选择，一是要确定工厂坐落的地区，二是要确定工厂在该地区的具体位置。
关于地区的选择，一样受当地工业布局的限制及社会宏观经济的约束。
阻碍工厂位置的因素专门多，可分为定量的成本因素和定性的非成本因素。
重要的成本因素包括：
①运输成本；②原材料的供应成本；③动力能源和水的供应量及成本；④：
土地成本和建筑成本；⑤劳动力资源的供应量、素养及成本；⑧其他各类社会服务成本等。
定性的非成本因素包括：
当地的气候、地理环境、政策法规、社会因素及科技进展水平等。
其中包括环境爱护、防止污染等。
建设新厂时，工厂的位置应尽量适应工厂以后进展的需要；关于改、扩建工厂，应充分考虑原有厂房的利用。
2、工厂布置
工厂布置要紧包括工厂总平面布置和车间布置两个方面。
工厂总平面布置要对工厂的生产车间、物料储运部门、治理部门和生产服务部门的建筑物、场地和道路等，按照各部门之间相互关系的紧密程度做出合理的安排。
车间布置要紧是考虑工艺过程、物流量等因素，对机器设备，运输通道等做出合理的布局。
工厂布置是工厂设计的核心内容。
3、物料搬运
工厂内的物料搬运涉及到全厂工艺过程、搬运作业、仓库治理、信息系统等各个方面，现代物料搬运的重要特点是把物料搬运过程中的所有环节（包括运输、装卸，储存，加工，装配和包装等），当作一个整体的物流系统来考虑，并与工厂布置紧密结合，使工厂物料流淌与转移更趋合理，减少物料和能源消耗，缩短物料流淌周期，提高产品质量，节约劳动力，最终实现系统总体效益最优化。
二、工厂布置的目标
任何一种系统的设计工作必须具备4个目标，即可行性、经济性、安全性和柔性。
一家工厂确实是一个复杂的生产系统，因此，工厂设计因此应追求这4个目标。
关于工厂布置来说，要紧表现在：
（1）必须满足生产工艺过程的需要（可行性）。
（2）减少物料搬运（经济性）。
（3）减少设备投资（经济性）。
（4）提高在制品的周转率（经济性）。
（5）充分利用现有空间（经济性）。
（6）有效发挥人力及设备的生产能力（经济性）。
（7）生产系统必须具备较大的加工范畴，适应多种产品的生产。
当产品品种变化时，生产系统调整要简便（柔性）。
（8）坚持良好的工作环境，确保操作人员舒服安全地工作（安全性）。
三、工厂布置的差不多设计原则
为了达到上述的工厂布置目标，在依照当地规划要求确定适当的厂址位置的前提下，应依照下列原则进行工厂布置。
1、工厂总平面布置设计原则
（1）满足生产要求，工艺流程合理。
工厂总体布局应满足生产要求，符合工艺过程，减少物流量，同时重视各部门之间的-关系紧密程度。
具体布置模式有两种：
①按功能划分厂区，立即工厂的各部门按生产性质、卫生，防火与运输要求的相似性，将工厂划分为若干功能区段。
如中、大型机械工厂的厂区，可划分为加工装配区，备料（热加工）区，动力区、仓库设施区及厂前区等。
这种布置模式的优点是各区域功能明确，相互干扰少，环境条件好，然而，这种布置模式难以完全满足工艺流程和物流合理化的要求。
②采纳系统布置设计模式，即按各部门之间物流与非物流相互关系的紧密程度进行系统布置，因此能够幸免物料搬运的往返交叉，节约搬运时刻与费用。
（2）适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直。
工厂总平面布置要与工厂内部运输方式相适应。
依照生产产品产量特点，能够采纳铁路运输、道路运输、带式运输或管道运输等。
依照选定的运输方式，运输设备及技术要求等，合理地确定运输线路及与之有关部门的位置。
厂内道路承担着物料运输，人流输送，消防通行的任务，还具有划分厂区的功能；道路系统的布局对厂区绿化、美化，排水设施布置，工程管线铺设，也有重大阻碍。
工厂内部运输方式，道路布局等应与厂外运输方式相适应，这也是工厂总平面布置应给予重视的问题。
（3）合理用地节约用地是我国的一项差不多国策。
工业企业建设中，在确保生产和安全的前提下，应尽量合理地节约建设用地。
在工厂总平面布置时能够采取如下措施：
①依照运输、防火、安全，卫生、绿化等要求，台理确定通道宽度以及各部门建筑物之间的距离，力求总体布局紧凑合理。
②在满足生产工艺要求的前提下，将联系紧密的生产厂房进行合并，建成联合厂房。
此外，能够采纳多层建筑或适宜的建筑物外形。
③适当预留进展用地。
（4）充分注意防火、防爆、防振与防噪声安全生产是工厂布局第一要考虑的问题，在某些危险部门之间应留出适当的防火、防爆间距。
振动会阻碍周密作业车间的生产，因此周密车间必须远离振源或采纳必要的隔振措施。
如机械厂的精加工车间及计量部门应远离锻造车间或冲压车间。
噪声不仅阻碍工作，而且还会摧残人的躯体健康。
因此，在工厂总平面布置时要考虑防噪声问题，一是能够采取隔音措施，降低噪声源发出的噪声级；二是能够采取使人员多的部门远离噪声源的方法。
（5）利用风象、朝向的自然条件，减小环境污染生产中产生的有害烟雾和粉尘会严峻阻碍工作人员的躯体健康，并会造成环境污染。
进行工厂总平面布置前，必须了解当地全年各季节风向的分布和变化转换规律，绘制成风象图，拽出全年占优势的盛行风向及最小风频风向。
如我国北方大部分地区春，夏季盛行东南风，秋，冬季盛行西北风。
散发有害烟雾或粉尘的车间，应分布在两盛行风向间的最小频风向的上风侧。
另外，建筑物的朝向也是工厂总平面布置时应注意的问题，专门是对日照、采光和自然通风要求较高的建筑物，更应注意那个问题。
（6）充分利用地势、地貌、地质条件。
（7）考虑建筑群体的空间组织和造型，注意美学成效。
（8）考虑建筑施工的便利条件。
上述设计原则涉及面专门广，往往存在相互矛盾的情形，应结合具体条件分别考虑。
2、车间布置设计原则
（1）确定设备布置形式依照车间的生产纲领，分析产品—产量关系，从而确定生产类型是大量生产、成批生产依旧单件生产，由此决定车间设备布置形式是采纳流水线式，成组单元式依旧机群式。
（2）满足工艺流程要求车间布置应保证工艺流程顺畅，物料搬运方便，减少或幸免往返交叉物流现象。
（3）实行定置治理，确保工作环境整洁，安全车间布置时，除对要紧生产设备安排。
适当位置外，还需对其它所有组成部分包括在制品暂存地，废品废料存放地，检验试验用地、工人工作地，通道及辅助部门如办公室，生活卫生设施等安排出合理的位置，确保工作环境整洁及生产安全。
（4）选择适当的建筑形式依照工艺流程要求及产品特点，配备适当等级的起重运输设备，进一步确定建筑物高度、跨度、柱距及形状。
（5）采光、照明、通风，采暖、防尘、防噪声。
（6）具备适当的柔性，适应生产的变化。
四、工厂布置方法
由
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