设施规划课程设计.docx
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设施规划课程设计
前言------------------------------------------------------------------------------1
第1章调研报告-------------------------------------------------------------2
1.1拟建企业概况---------------------------------------------------------2
1.2主要设计依据-------------------------------------------------------------2
1.3建设条件-------------------------------------------------------------------3
1.4产品市场概况-------------------------------------------------------------3
1.5产品方案和建设规模---------------------------------------------------3
1.6主要产品设计-------------------------------------------------------------4
1.7现有生产的成熟工艺程序-----------------------------------------------5
1.8产品工艺流程过程-------------------------------------------------------5
1.9工艺设备选择-------------------------------------------------------------8
第2章设计思路-------------------------------------------------------------11
2.1阶段结构-----------------------------------------------------------------11
2.2程序模式-----------------------------------------------------------------12
2.3具体思路-----------------------------------------------------------------13
第3章设计过程-------------------------------------------------------------16
3.1基本要素分析--------------------------------------------------------------16
3.2晾衣架的加工工艺从至表---------------------------------------------16
3.3作业单位物流相关分析------------------------------------------------17
3.4作业单位非物流相关分析---------------------------------------------18
3.5作业单位综合相互关系分-----------------------------------------------19
3.6面积的确定---------------------------------------------------------------22
3.7布置修正及方案的评价与选择------------------------------------------23
第四章家乐有限公司总平面图-----------------------------------------------26
结束语------------------------------------------------------------------------------27
致谢---------------------------------------------------------------------------------28
参考文献-------------------------------------------------------------------------29
前言
IE的首要任务就是如何将人员、物料、设备、能源和信息等要素设计和建立成一个集成系统。
工业工程专业主要面对的是制造业的生产系统，一个完整的生产系统的设计涉及到市场营销、产品设计、相应的专业技术知识、基础工业工程应用、人机工程、设施规划与物流分析、生产计划、人力资源、技术经济等一系列工业工程专业课程的综合应用，能够使学生得到工业工程的综合性的训练。
工厂布置的方法和技术，一直是工业工程领域不断探索的问题．自工业革命以来研究出了许多手工设计、数字分析和图解技术，60年代以来，又发展了计算机辅助工厂布置，在众多的布置方法中，以R·缪瑟提出的系统布置设计SLP（SystematicLayoutPlanning）最为著名，应用十分普遍；这种方法不仅适用于工厂和生产系统设计，还可以用于医院、学校，百货商店、办公楼等设施设计。
良好的工厂布置能使整个生产系统安全、高效地运行，并为工厂获得较好的经济效益创造条件。
本设计是以课程设计指导书、任务书为依据，对家乐有限公司生产系统进行设计，如：
基本要素分析，加工工艺从至表，作业单位相互关系分析，作业单位位置相互关系分析，面积的确定，布置修正，布置方案的评价与选择等。
经设计的生产系统生产效率高，成本低，布局合理。
第1章调研报告
1.1拟建企业概况
家乐有限公司位于沈铁高速公路附近的铁岭经济技术开发区，原有一汽车租赁公司，占地面积6000余平米，公司南北长90多米，东西宽70多米，所处位置如图1－1所示。
改建为年设计生产规模90万套各种家用晾衣架，产品主要销往辽宁各城镇及周边地区。
图1—1家乐公司位置图
1.2主要设计依据
本设计是以对铁岭积水树脂有限公司晾衣架生产系统深入了解为基础，以东北大学工业工程专业课程设计指导书、课程设计任务书中的数据为依据，综合运用所学的物流设施规划、工厂布置的方法与技术等专业课程并查阅大量的资料完成的。
参照的行业标准有：
轻工行业标准——金属晾衣架（QB\T2821-2006）；
不锈钢复合管标准——GB\T18704-2002；
注塑塑料件公差尺寸标准——GB\T14486-1993。
1.3建设条件
家乐有限公司所在地——铁岭经济技术开发区，投资政策优惠，政府行政效率高。
厂区地势平坦，地质情况良好；交通便利，厂区紧邻沈阳至铁岭高速公路。
公司一线员工要求初中专以上学历，其他员工要求大专以上学历，供给需要员工60多人，需要完成工厂总平面图设计。
1.4产品市场概况
随着全国建设和谐社会的深入进行，越来越多的城镇家庭的住房面积将在90平方米以下，家庭中晾晒衣服的空间越来越小。
对此，人们选择占用空间小且美观大方的晾衣架晾晒衣服。
这给晾衣架生产厂家以巨大的市场发展空间。
目前市场上的晾衣架以手摇升降式晾衣架为主，主要有好太太、恋伊、恋晴等品牌，尤其是好太太牌升降晾衣架占同类产品市场份额近60%，市场竞争激烈。
而落地式晾衣架所占市场份额则相对较小，主要有X型、H型、翼型等，结构简单，功能单一。
市场竞争相对缓和。
1.5产品方案和建设规模
本设计的产品——不锈钢晾衣架属落地式晾衣架，集X型、翼型晾衣架之优点，功能齐全，收缩自如，占用空间小，安装简便，承重大，美观大方且价格优势明显。
不锈钢晾衣架主要由伸缩晾干部、支柱（上、下部）、脚部（左、右）、脚部连接管、毛巾架挂（左、右）及毛巾管组成。
伸缩晾干部的伸缩范围在82—138cm之间，支柱调节高度在85—145cm之间，脚部间距仅为54cm，产品总重约为2.5kg，可承重为8kg左右。
收纳放置占用空间小，产品外形美观大方，是居家生活的好帮手。
目前，国内生产此类晾衣架的企业寥寥无几。
该产品的上市必将打破落地式晾衣架乃至整个晾衣架市场格局，有良好的发展前景。
本公司以辽宁省作为目标市场，主攻全省各城镇家庭市场。
日产量为3000套，年生产规模为90万套（以每年300天工作日计算）。
1.6主要产品设计
家乐有限公司主要生产各种家用晾衣产品，其代表产品为不锈钢晾衣架，其产品结构图如图1-2所示。
图1-2不锈钢晾衣架结构图
该产品主要零部件明细如表1-1所示。
表1-1不锈钢晾衣架主要零部件明细表
编号
名称
规格（mm）
数量/套
材料
1
复合管Φ22.2
Φ22.2×710×0.6
3
不锈钢Zn
2
复合管Φ19.0
Φ19.0×340×0.6
2
不锈钢
3
复合管Φ19.0
Φ19.0×740×0.6
2
不锈钢
4
复合管Φ8.0
Φ8.0×713×0.3
5
不锈钢
5
复合管Φ22.2
Φ22.2×650×0.6
1
不锈钢
6
复合管Φ22.2
Φ22.2×520×0.6
2
不锈钢
7
端帽
Φ19
2
PP树脂
8
L型伸缩连接件
2
ABS树脂
9
丸螺丝
带四角螺母
2
ABS树脂
10
毛巾架挂
2（左右各1）
ABS树脂
11
毛巾架伸缩连接件
2（左右各1）
ABS树脂
12
脚部四方连接件
2
ABS树脂
13
脚帽
4
ABS树脂
该公司的作业单位建筑汇总表如表1-2所示。
表1－2家乐有限公司的作业单位建筑汇总表
序号
作业单位名称
用途
建筑面积
备注
1
复合管库
储存复合管
16×22
2
部品库
部分零件
11×21
3
生产车间
制作
18×31
4
成品库
储存成品
16×21
5
保全库
保卫安全
9×11
6
办公楼
办公
16×21
7
食堂
食堂
16×21
8
运动场
锻炼
18×20
1.7现有生产的成熟工艺程序
目前各大不锈钢晾衣架生产厂家的工艺都较成熟，大体如下：
各零部件经过适当的加工（涂胶，打螺丝，四点定位等）后组成若干成品部件，各部件经过适当的包装后按一定的次序放入包装箱内予以封箱。
总体而言，工艺较为简单，但具体加工较为繁琐。
1.8产品工艺流程过程
不锈钢晾衣架主要由伸缩晾干部、支柱（上、下部）、脚部（左右）、脚部连接管、毛巾架挂（左右）及毛巾管组成。
该产品具有收缩自如，安装简便，承重大，美观大方等特点。
伸缩晾干部的伸缩范围在82—138cm之间，支柱调节高度在85—145cm之间，脚部间距仅为54cm，产品总重约为2.5kg，可承重为8kg左右。
收纳放置占用空间小，产品外形美观大方，是居家生活的好帮手。
由于各零部件均为成型的原材料，故主要部件的组装均采用成型的原材料件。
下面对晾衣架加工工艺予以设计。
工艺过程有以下组成：
（1）脚部安装
一套产品中有2件该部件（左右各1），1件脚部由复合管（Φ22.2×520×0.6）1支，圆脚帽2个，脚部四方连接件1个及锥形螺丝1个构成。
该部件加工的关键在于确定复合管与四方连接件的相对位置。
所采用的工艺为固定位置工艺，其过程如下：
首先在复合管两端涂胶，在一端插入圆脚帽后套入四方连接件，再插入另一脚帽，将管及四方连接件固定在打螺丝专用治具上打螺丝，检查一下螺丝是否打到位。
工艺流程图如图1-3所示。
图1-3脚部安装工艺流程图
（2）支柱下部安装
一套产品中有2件该部件（左右各1），1件支柱由复合管（Φ22.2×710×0.6）1支、毛巾架伸缩连接件1个及Φ22内帽1个组成。
此部件加工较为简单，所采用的工艺为手工组插法，其过程如下：
首先把Φ22内帽插入复合管的一端内，在另一端涂胶后将管插入毛巾架伸缩连接件Φ22孔内，再检查一下胶是否溢出。
其工艺流程图如图1-4所示。
图1-4支柱下部安装工艺流程图
（3）支柱上部与脚部连接管安装
一套产品有支柱上部2件（左右各1）及脚部连接管1支，1件支柱上部由复合管（Φ19.0×740×0.6）1支、Φ19内帽1个及继手内帽1个组成；脚部连接管由复合管（Φ22.2×650×0.6）1支、Φ22内帽2个构成。
两部分结构类似，加工工艺类似，可考虑一起加工配套生产。
所采用的工艺为压入机压入法，其过程如下：
先取复合管（Φ19.0×740×0.6）2支和复合管（Φ22.2×650×0.6）1支放在压入机上，将各内帽预插入各管端口内，开机压入，检查一下压帽情况。
其工艺流程图如图1-5所示。
图1-5支柱上部与脚部连接管安装
（4）伸缩晾干部安装
一套产品有伸缩晾干部1件，此部件由复合管（Φ19.0×340×0.6）2支、复合管（Φ22.2×710×0.6）1支、Φ19端帽2个、L型伸缩连接件2个、挡板（带挡板环）2个及锥形螺丝2个构成。
此部件加工较为复杂，加工采用的工艺为四点定位法，其过程如下：
先将Φ19端帽插入复合管（Φ19.0×340×0.6）的一端口内，用冲压机四点定位固定Φ19端帽于管上，套入L型伸缩连接件后把挡板插入管的另一端口内，四点定位固定挡板于管上。
同样加工两件伸缩杆后将其插挡板端分别插入复合管（Φ22.2×710×0.6）两端口内，放在打螺丝专用治具上打螺丝，检查一下管的伸缩情况及是否可以锁紧。
其工艺流程图如图1-6所示。
图1-6伸缩晾干部安装工艺流程图
以上是不锈钢晾衣架需要加工生产的部件的工艺设计，以上的部件与其它经适当的包装部件入箱包装称重，即完成全部的生产加工过程，其全部工艺流程图如图1-7所示。
1.9工艺设备选择
不锈钢晾衣架各部件加工工艺过程所需设备选择要充分考虑零部件的特性及加工的需要，各工艺所需的设备选择如下：
在脚部安装过程中，为使复合管与四方连接件固定在一起，需用螺丝将两者
固定。
螺丝刀选用电动螺丝刀DF-99-2型，规格为0.71kg/台，400-700r/min。
支柱下部加工过程为手工插帽，无需设备。
在支柱上部与脚部连接管安装过程中，需用压入机，需订制。
在伸缩晾干部安装过程中，将挡板、端帽与复合管固定在一起需进行四点定
位，所用设备为冲床及相应模具。
冲床选用JC04-3.15型，规格为公称力：
315KN，滑块行程：
10-40mm，行程次数：
200次/分，调节量：
20mm。
模具需订制。
将复合管与L型伸缩连接件固定时需用电动螺丝刀，选用DF-99-2型。
在螺丝包装过程中，需用封口机，选用SF-200型。
小型电子秤选用CG-240型，规格为称重范围：
0-100g，最小感应量：
0.5g。
在包装称量过程中，需用电子计量秤，选用XW-3100型，规格为称重范围：
0-30kg，最小感应量：
10g。
不锈钢晾衣架加工所需的设备如表1-3所示：
表1-3生产设备一览表
设备名称
设备型号
规格尺寸
参考价格（元/台）
电动螺丝刀
DF-99-2
0.71kg/台，400-700r/min
100
冲床
JC04-3.15
公称力：
315KN
滑块行程：
10-40mm
行程次数：
200次/分
调节量：
20mm
8000
压入机
订做
气动，最大间距：
1000mm
800
电子计量秤
XW-3100
称重范围：
0-30kg
最小感应量：
10g
65000
四点定位模具
订做
300mm×300mm×300mm
1200
封口机
SF-200
50
小型电子秤
CG-240
称重范围：
0-100g
最小感应量：
0.5g
200
第2章设计思路
2.1阶段结构
系统布置设计采用如下四个阶段进行：
任何一种系统设计过程都是反复迭代，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）。
总体区划又叫区域划分，就是在巳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，经上级批准可以进行施工设计，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，就必须大体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，通过调整修正，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，可以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，通过分解与合并，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。
物流分析的结果可以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可以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，可以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，需要进行费用及其他因素评价。
通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。
2.3具体思路
2.3.1、晾衣架加工工艺从至表
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，以一定顺序按丘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，可以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；也可以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，通过对照“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，必须通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
通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，做为最终的工厂总平面布置方案。
一般，常用的布置方案的评价方法有加权因素法与费用对比法。
第3章设计过程
3.1基本要素分析
产品P-产量Q分析：
一般，产品P-产量Q分析分为两个步骤，即1）将各种产品、材料或有关生产项目分组归类；2）统计或计算每一组或类的产品的数量。
需要说明的是产量的计算单位应该反映出生
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